영산읍성 성벽에 사용된 암석 부재들의 암석학적 연구 및 산지추정
문성우·김민지·김진주·좌용주*
경상대학교 지구환경과학과 및 기초과학연구소
Petrological Study and Provenance Estimation on the Stone Materials from the Rampart of the Yeongsan-eupseong
Sung Woo Moon, Min Ji Kim, Jin Ju Kim, and Yong-Joo Jwa*
1Department of Earth & Environmental Sciences and Research Institute of Natural Sciences, Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
요 약: 영산읍성은 창녕군 영산면 성내리에 위치해 있으며, 읍성의 성벽에 사용된 암석 부재를 대상으로 암 석학적 연구를 실시하고 산지추정을 함으로써 복원을 위한 기초 자료를 제공하고자 한다. 성벽의 암석 부재 는 주로 안산암류, 화강암류, 퇴적암류로 구성되어 있음이 밝혀졌다. 잔존 성벽의 경우 복원 구간을 제외하고 대부분의 구간에서 안산암류가 우세하게 나타나지만, 복원 구간에서는 화강암류가 우세하게 나타난다. 안산암 류의 원산지는 대부분 작약산 안산암으로 판단되고, 일부 주산 안산암이 발견된다. 화강암류 중 보존되어 있 는 원래 암석의 산지는 인근 지역의 화강반암 암체로 판단되나, 복원에 사용된 된 암석은 이와 다르게 흑운 모 화강암으로 나타났다. 퇴적암류의 산지는 읍성 주변에 분포하는 퇴적암 지층으로, 대부분 열변성을 받아 혼펠스화 되어있다.
핵심어: 영산읍성, 성벽, 안산암, 화강반암, 혼펠스
Abstract: Yeongsan-eupseong is located at Seongnae-ri, Yeongsan-myeon, Changnyeong-gun, Korea. We investigated the petrological features of the stone materials used for the rampart, and estimated their provenances. The stone materials consist of andesitic rocks, granitic rocks and sedimentary rocks. In the preserved rampart the andesitic rocks are relatively abundant, whereas the large number of granitic rocks are used for restoration. Chaeyaksan andesite and Chusan andesite are thought to be the source for the andesitic rocks. The original granitic rocks are of granite porphyry, and are likely to have been delivered from the near granite porphyry outcrops. On the other hand the granitic rocks used for restoration are classified to be biotite granite. The sedimentary rocks show thermally metamorphosed feature and changed to hornfels. The source for the hornfels is the contact area between the sedimentary rocks and granitic rocks near the Yeongsan-eupseong.
Keywords: Yeongsaneupseong, rampart, andesite, granite porphyry, hornfels
서 론
경남 창녕군 영산면 성내리에 위치한 영산읍성은 성의 둘레가 3810척, 높이가 12척 5촌이라 알려져 있는데, 이를 환산하면 둘레는 1465 미터 정도이고
높이는 4 미터에 이른다(Fig. 1A). 읍성은 방어와 행 정을 목적으로 고려 말부터 축조되기 시작하였다(Suh and Han, 2004). 영산읍성의 축성 시기는 1477년으 로 보이며 일본의 침략에 대비해 내륙 요충지의 주요 읍성들을 대대적으로 수리할 때 함께 축성한 것으로 추정된다(Nam, 2011). 영산 지역은 고려 말부터 낙동 강을 거슬러 온 왜구로부터 많은 침략을 받았던 곳이 므로, 이전에는 흙으로 쌓았다가 조선시대에 다시 돌
*Corresponding author Tel: 055-772-1475 E-mail: [email protected]
현재까지도 성외에서 성내로 하천수가 유입되는 곳으 로 이용되고 있다. 읍성의 둘레 중 현재는 260 미터 만 남아 있으며 오각형의 독특한 평면 형태와 그 원 형을 잘 유지하고 있는 수구는 매우 보기 드문 것으 로, 역사적으로 중요한 자료로 평가된다. 영산읍성의 성벽은 유실구간과 보존구간으로 나눌 수 있는데(Fig.
1B), 성벽의 일부가 복원되어 보존구간(예: Fig. 1C) 과 복원구간(예: Fig. 1D)으로 구분되기도 한다.
최근 석조문화재의 재질적 손상에 따른 보존, 수복 의 중요성이 대두되면서 석조문화재를 구성하는 암석 과 동질의 석재를 확보하기 위한 연구의 필요성이 제
가 활발히 진행되고 있다(Jwa et al., 2006; Cho et al., 2007; Lee et al., 2009; Kim et al., 2012; Kim et al., 2013). 영산읍성은 경상남도 기념물 제59호로 시도지정문화재에 속하며 다른 석조문화재와 마찬가 지로 현재 야외에 노출되어 있기 때문에 물리화학적 풍화작용과 표면오염이 심해진 상태로 보존 과학적 연구가 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 영산 읍성의 성벽에 사용된 부재를 대상으로 암석학적 연 구를 실시하고 산지추정을 함으로써 복원을 위한 기 초자료를 제공하고자 한다.
연구 방법
본 연구의 대상은 영산읍성의 성벽에 사용된 암석 부재와 인근 지질을 구성하는 제반 암체들이다. 영산 읍성에서 현재 잔존하고 있는 성벽을 구간별(Fig. 1B 의 No.2, No.3, No.5, No.19, No.25)로 암석 구성 과 특징을 정밀 관찰하고, 암석기재적 연구를 수행하 였다. 암석 구성비는 현장 관찰 결과와 사진 해석 결 과를 그래픽 프로그램을 이용하여 산출하였다. 다음 으로 산지 추정을 위해 읍성 인근 창녕군 영산면 교 리와 구계리 일대에서 지질조사를 수행하고 시료를 채취하였다. 암석시료들에 대해서는 박편제작과 현미 경관찰 및 모드분석 등을 실시하였다.
영산읍성의 암석 부재
영산읍성 암석 부재의 기재적 특징
영산읍성 성벽에 사용된 부재들의 암석학적 특징은 아래와 같다. 성벽에 주로 사용된 안산암류는 크게 두 가지로(I, II) 나타났으며, 안산암류(I)는 전반적으 로 표면 풍화가 두드러지고 진회색 내지 암회색의 풍 화면에서는 사장석을 반정으로 하는 반상조직이 잘 나타난다. 현미경 관찰 결과, 세립의 기질에 사장석, 흑운모, 석영 등이 관찰되며, 소량의 각섬석이 나타난 다. 사장석 반정은 자형 내지 반자형의 주상결정이 선명하게 나타나고, 알바이트-칼스바드 쌍정을 보인다 (Fig. 2A & 2B). 한편, 안산암류(II)는 안산암류(I)에 비해 사장석 반정이 우세하게 나타나고 반정과 석기 의 입자 크기의 차이가 현저한데 사장석 반정은 자형 내지 반자형으로 크기는 주로 1.5 mm 이하이다(Fig.
Fig. 1. Outline of the Yeongsan-eupseong and the rampart sections. A, outline of the Yeongsaneup- seong; B, Twenty five sections of the rampart; C, No.5 section; D, No.19 restored section.
2C & 2D).
화강암류는 보존구간과 복원구간에 사용된 암석들 이 서로 다른 특징을 보였다. 보존 구간에 사용된 화 강암류는 전반적으로 표면 풍화로 인해 연회색의 풍 화면을 나타내고, 반상 조직을 가진다. 현미경 관찰 결과 석영, 사장석, 흑운모 등이 반정광물로 관찰된다.
석영은 타형으로 파동소광을 보이고 크기가 3 mm 이 하이며 사장석은 반자형으로 석영보다 소량 관찰되고, 흑운모는 반자형 내지 타형으로 크기는 1 mm 이하이 다(Fig. 2E & 2F). 이러한 기재적인 특징은 보존 구 간의 화강암류가 화강반암임을 지시하고 모드 분석 결과에 따른 석영, 알칼리장석, 사장석 반정들의 상대 적인 비는 각각 40.2 vol.%, 44.0 vol.%, 15.8 vol.%
로 화강암 조성에 속한다(ES02 in Table 1, Fig. 3).
복원구간에 사용된 화강암류는 전반적으로 신선한 상
Fig. 2. Photographs (slab) and photomicrographs (thin section, crossed nicol) of the stone materials used in the rampart of the Yeongsan-eupseong. A and B, fine-grained andesitic rock (I); C and D, andesitic rock (II); E and F, granite porphyry; G and H, equigranular granite. Abbreviation: Pl, plagioclase; Q, quartz; Bt, biotite; A-f, alkali feldspar.
Fig. 3. Quartz-Alkali feldspar-Plagioclase diagram of the granitic rocks (after Streckeisen, 1973)
Table 1. Modal compositions of the granitic rocks (vol.%)
Sample ES02 ES05 ES19 YS01 YS04
Granite porphyry Granite porphyry Biotite granite Biotite granite Granite porphyry
Quartz 20.4 18.5 44.4 40.7 20.3
Alkali feldspar 22.3 12.5 42.4 33.6 9.2
Plagioclase 8.0 24.0 12.8 20.0 10.5
Biotite 4.0 5.9 0.4 4.9 3.6
Hornblende 0 0 0 0.4 0
Opaque mineral 0 0 0 0.4 0
Matrix 45.3 39.1 0 0 56.4
Total(vol%) 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
태로 담홍색이며 등립질이다, 현미경 관찰 결과 석영, 알칼리장석, 사장석, 흑운모가 관찰된다. 석영은 자형 내지 타형으로 파동소광을 보이고, 알칼리장석은 퍼 싸이트 형태로 관찰되며 사장석은 알바이트 쌍정이 관찰된다. 흑운모는 자형이다(Fig. 2G & 2H). 이러 한 기재적인 관찰을 바탕으로 알칼리장석이 풍부한 등립질 흑운모 화강암으로 판단되며 모드 분석 결과 석영, 알칼리장석, 사장석의 상대적인 비가 각각 44.6 vol.%, 42.5 vol.%, 12.9 vol.%로 화강암 영역에 도시된다(ES19 in Table 1, Fig. 3).
퇴적암류는 전반적으로 연회색 내지 암회색으로 미 약한 층리 내지 교란된 층리가 특징적으로 관찰되는 데, 주변 화강암의 관입으로 인한 열변성을 받아 혼 펠스화 되어 있다(Fig. 4A & 4B).
영산읍성 암석 부재의 구성비
영산읍성 성벽의 잔존 구간에서 성벽에 사용된 암 석 부재의 구성비를 파악하기 위해 현장 관찰과 사진 관찰 결과를 정리하고, 이를 컴퓨터 그래픽 프로그램 (CorelDRAW)을 이용하여 도면으로 작성하였다(Fig.
5). 단, 크기가 10 센티미터 이하의 부재들 중에서 원 래 암석이 아니라 나중에 끼워진 잡석으로 판단되는 것들은 제외하였다. 도면에서 암석 부재를 종류별로 구분하고 그 비율을 계산하였다(Table 2).
복원된 구간(No.19)을 제외한 대부분의 구간에서는 안산암류가 주석재로 사용되었으며(Fig. 5A, 5B, 5C, 5E), 복원된 구간에서는 화강암류가 가장 많이 사용 되었다. 복원이 진행된 No.19구간에서 성벽의 하부는 주로 안산암류, 퇴적암류가 관찰되고 다소 풍화가 많 이 진행된 상태로 기존 성벽의 모습을 잘 유지하고 있었다(Fig. 5D). 그에 비해, 상부는 기존에 사용되었 던 원래의 화강암류와는 다른 암석을 사용하여 보수 하였기 때문에 기존 성벽의 특징이 잘 나타나지 않아
성벽의 역사적 및 학술적 가치는 떨어진다고 볼 수 있다(Fig. 5D).
Fig. 4. Petrological features of the hornfels. A and B, rampart from the Yeongsan-eupseong; C, outcrop from Yeongsan-myeon Gyo-ri area.
Fig. 5. Sketch of the rock distribution in the rampart of the Yeongsan-eupseong. A, No.5 section; B, No.15 section; C, No.19 preserved section; D, No.19 restored section; E, No.25 section.
산지 추정
일반 지질
창녕군 영산면 주변 지질은 중생대 백악기의 상부 경상계에 속하며, 신라층의 퇴적암류, 안산암류 및 불 국사 화강암류가 분포하고 있다(Kim et al., 1964;
Fig. 6). 기반암은 진동층과 함안층으로 이루어져 있 으며, 진동층과 화강암류가 접하는 부분에 광범위하 게 혼펠스대가 발달하고 있다. 작약산 안산암은 작약 산 근처에서 진동층을 관입한 암주로 나타나며 주산 안산암은 도폭 동부 거의 전역에 광범위하게 분포하 고 있다. 연구 지역의 중북부에 큰 규모로 흑운모 화 강암이 분포하고, 화강반암은 작약산 안산암의 동측
에 관입하고 있다.
주변 암석의 기재적 특징
야외 지질조사로부터 시료를 채취하고 암석기재적 특징을 살펴보았다. 영추산 화강암체의 남단에 해당 하는 구계리 일대에서 채취한 시료 YS01은 전반적으 로 회색으로 등립질이며, 석영, 알칼리장석, 사장석, 흑운모 등으로 이루어진다. 사장석은 타형으로 0.5 mm 이하의 크기를 가지며 칼스바드 쌍정이 관찰되고, 흑 운모는 반자형 내지 타형으로 0.5 mm 이하의 크기를 가진다(Fig. 7A & 7B). 모드분석 결과 석영, 알칼리 장석, 사장석의 상대적 비가 각각 43.2 vol.%, 35.6 vol.%, 21.2 vol.%로 화강암 영역에 도시되었다 (YS01 in Table 1, Fig. 3).
교리와 구계리 경계 지역에는 퇴적암류와 안산암류 가 노출되어 있다. 퇴적암류는 전반적으로 암회색으 로 사질과 이질이 교호하는 층리가 특징적으로 관찰 되며, 열변성을 받아 혼펠스화 되어 있다(Fig. 4C).
안산암류(시료 YS02)는 전반적으로 진회색으로 사장 석과 흑운모를 반정으로 하는 반상조직이 특징적이다.
사장석은 자형의 형태로, 크기가 1 mm 이상이며 알 바이트-칼스바드 쌍정이 관찰된다(Fig. 7C & 7D).
교리일대에서 채취한 시료 YS03은 세립질 안산암 Table 2. Relative rock proportions of the stones used
in the Yeongsan-eupseong (vol.%)
Section Granite Andesite Hornfels
No. 5 43.87 44.69 11.44
No. 15 35.51 49.49 15.01
No. 19 (preservation section)
40.55 36.53 22.92
No. 19 (restoration section)
69.37 15.16 15.47
No.25 18.55 47.59 33.86
Fig. 6. Geologic map of the study area (modified after Kim et al., 1964).
암맥이다. 전반적으로 암흑색이며 세립질이나 사장석 을 반정으로 하는 반상조직을 보이고 현미경 관찰 결 과 사장석, 흑운모, 석영 등이 관찰된다. 사장석은 자 형 내지 반자형으로 크기는 1 mm 내외이고 알바이트 -칼스바드 쌍정이 관찰된다(Fig. 7E & 7F).
교리일대 작약산 근처는 화강암류와 안산암류가 노 출되어 있다. 화강암류(시료 YS04)는 전반적으로 연 회색으로 석영과 사장석을 반정으로 하는 반상조직을 보여 화강반암으로 판단되며, 현미경 관찰 결과 세립 기질에 석영, 사장석, 흑운모 등이 관찰된다. 석영은 타형으로 크기는 0.5 mm~1 mm이고 파동소광이 나타 나며, 사장석은 반자형으로 크기는 0.5 mm 내외이고 석영보다 소량 함유되고, 흑운모는 크기가 장경 1~2 mm이다(Fig. 7G & 7H). 모드 분석 결과 석영, 알칼리장석, 사장석 반정들의 상대적 비가 각각 50.7 vol.%, 23.0 vol.%, 26.3 vol.%로 화강암영역에 도시되었다(YS04 in Table 1, Fig. 3). 안산암류는 전반적으로 암회색으로 사장석을 반정으로 하는 반상 조직을 보이며, 세립기질에 사장석이 관찰된다. 사장 석 반정은 자형으로 크기는 1.5 mm 내외이다(Fig. 7I
& 7J).
고찰 및 결론
잔존 성벽의 암석비율은 대부분의 구간에서 안산암 류가 우세하게 나타나고, No.5 및 No.19의 보존구간 에서는 안산암류와 함께 화강암류가 우세하게 나타났 으며, 퇴적암류는 No. 25 구간에서 가장 많은 양을 보인다(Table 2). 복원이 진행된 No.19 구간을 좀 더 자세히 관찰해 보면, 성벽의 하부는 주로 안산암류,
퇴적암류가 관찰되고 다소 풍화가 많이 진행된 상태 로 기존 성벽의 모습을 잘 유지하고 있다. 그에 비해, 상부는 기존에 사용되었던 화강암류와는 다른 암석을 사용하여 보수한 결과 성벽의 안정은 확보되었으나 기존 성벽의 특징이 잘 나타나지 않아 그 역사적 가 치는 떨어진다고 볼 수 있다.
영산읍성 성벽에 사용된 시료와 영산 인근 암체의 시료를 비교 관찰한 결과 안산암류는 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 작약산 안산암은 사장석 반정이 우세 하고 반정과 석기의 크기 차이가 현저하게 나타나는 반상조직을 가지는 것이 특징이다. 한편, 주산 안산암 은 작약산 안산암과 기재적 차이를 보이는데, 보다 세립질이며 사장석과 흑운모과 같은 반정 광물의 크 기도 작다. 이 주산 안산암의 암체는 읍성에서 약 10 km 정도 동쪽에 크게 노출되어 있으나 영산 읍성 주변에서는 퇴적암류를 관입한 암맥으로도 발견된다.
화강암류는 원래의 부재로 사용된 화강반암과 복원 에 사용된 화강암으로 나눌 수 있다. 원래 부재인 화 강반암은 석영과 장석 반정이 현저하게 나타나고, 작 약산 근처에 관입하고 있는 화강반암의 기재적 특징 과 유사하다. 복원에 사용된 화강암은 등립질이고 담 홍색의 알칼리장석이 뚜렷하게 나타나는 흑운모 화강 암으로, 영산읍성의 북동쪽에 넓게 분포하고 있는 영 추산 흑운모 화강암과 기재적 특징과 유사하고, 또한 더 북쪽의 화왕산 화강암과도 유사하다(Kim and Jwa, 2010).
퇴적암류는 세립질이며 매우 치밀하고 단단한 혼펠 스의 특징을 나타내는데, 성벽에 사용된 부재와 읍성 인근에 분포하는 퇴적암의 혼펠스대의 암석이 서로 유사하다.
Fig. 7. Photographs (slab) and photomicrographs (thin section, crossed nicol) of the outcrop rocks from Yeongsan- myeon Gyo-ri and Gugye-ri areas. A and B, equigranular granitic rock; C and D, andesitic rock; E and F, fine- grained andesitic dyke; G and H, granite porphyry; I and J, andesitic rock. Abbreviations are the same as Fig. 2.
결론적으로 영산읍성의 성벽에 사용된 부재들은 안 산암류, 화강암류, 퇴적암류로 구분되며, 안산암류로 는 작약산 안산암과 주산 안산암이 사용되었으며, 화 강암류로는 화강반암이, 퇴적암류로는 열변성된 혼펠 스가 사용되었다. 이 네 종류 암석의 분포지는 모두 영산읍성 인근에 위치하여 성벽 건축 당시 주변에서 석재를 공급했음을 알 수 있다. 최근 성벽 보수에 사 용된 암석은 흑운모 화강암으로 영산읍성 북동쪽의 영추산 화강암 내지 화왕산 화강암과 유사하다. 성벽 보수에 있어 기존 성벽에 나타난 암석 종류의 비율을 고려하지 않았으며, 원래 부재의 암석기재적 특징과 유사한 암석의 선별이 이루어지지 않아 향후 보수작 업에는 암석학적 연구결과를 반영하는 것이 필요하다.
사 사
본 논문을 상세히 검토해 주신 전북대 조규성 교수 님과 경북대 장윤득 교수님께 감사드린다.
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2014년 11월 28일 접수 2014년 12월 2일 심사개시 2014년 12월 16일 채택
