j047 2001 1503 - 국립중앙과학관 · PDF file ·...

출품분야 학생부 출품부문 지구과학

제47회 전국과학전람회

무등산주상절리에관한우리들의탐구

2001. 8

시․도 학 교 학 년 성 명

광주광역시 광주수창초등학교 제5학년박 재 홍

최 세 림

지도교사 광주수창초등학교 교사 임 광 혁

작품번호

1503

- 목 차 -

Ⅰ. 탐구 동기 및 목적 1

Ⅱ. 탐구 문제 1

Ⅲ. 탐구를 위한 사전 조사 1

Ⅳ. 탐구 방법 및 내용 2

1. 무등산에 화산활동이 있었을까? 2

2. 주상절리는 어떻게 분포하고 있을까? 5

3. 무등산 주상절리는 어떤 특징이 있을까? 8

4. 주상절리가 생성될 당시 옛날의 무등산 모습은 어떠했을까? 15

5. 다른 지역에 분포하는 주상절리와 어떤 차이가 있을까? 16

6. 주상절리가 생성되는 원리를 실험실에 알아볼 수 있을까? 19

Ⅴ. 결 론 21

Ⅵ. 더 연구하고 싶은 점 21

* 탐구를 마치고 느낀 점 22

* 탐구활동에 참고한 책 23

- 사 진 목 차 -

1. 석영 안산암의 표면 4

2. 천왕봉(해발1186.7m) 6

3. 서석대(해발1100m) 6

4. 입석대(해발1017m) 7

5. 규봉(해발950m) 7

6. 중봉(해발915m) 7

7. 안양산(해발853m) 7

8. 해발 600m의 너덜겅 속에 홀로 넘어져 있는 주상절리 13

9. 기울어져 있는 주상절리 군 14

10. 현재의 무등산 모습(해발400m이상) 15

11. 주상절리가 생성될 당시 옛날의 무등산 모습(해발400m이상) 15

12. 제주도 서귀포 대포동 해안가 주상절리 군 17

13. 주상절리 군의 단면 모양 17

14. 포항시 달전동의 주상절리 군 17

- 그 림 목 차 -

1. 무등산의 지질 3

2. 무등산의 지질 단면도(A - A') 3

3. 스케치 해 본 석영 안산암의 표면 4

4. 조사 지역의 위치 5

5. 암석의 모서리각 측정기 9

6. 1m 눈금자 9

7. 주상절리 군의 노출면(노두) 방향 12

8. 수분 증발로 인해 표면이 수축하는 모양 20

- 그 래 프 목 차 -

1. 무등산에 분포하는 암석의 종류별 분포비 2

2. 무등산 주상절리 군의 분포 위치 5

3. 주상절리 군의 높이 8

4. 주상절리 군의 위치별 단면 모양 분포 그래프 10

- 표 목 차 -

1. 무등산 해발 200m 이상에 분포하는 암석의 종류 2

2. 주상절리 군의 단면 모양 분포 수 9

3. 주상절리 군의 위치별 단면 지름의 크기별 분포 수 11

4. 주상절리 군의 노출된 면의 방향 12

5. 너덜겅 암석의 장축과 단축의 길이 13

6. 너덜겅 암석의 모양별 분류 13

7. 주상절리 군의 기울어진 각도와 방향 14

8. 다른 지역에 분포하는 주상절리 군의 특징 16

Ⅰ. 탐구 동기 및 목적

지난 해 가을 무등산에 갔었다. 해발 1017m라고 표시된 입석대로부터 정상까지

모두 기둥처럼 생긴 암석들이 여기 저기 무리 지어 있었다. ‘왜 무등산 높은 곳

에만 기둥처럼 생긴 암석이 모여 있는 것일까?’ 궁금하여 선생님께 여쭈어 보았더니

‘주상절리’ 라고 하시면서, ‘주상절리는 용암이 밖에 나와 식을 때 부피가 작아지기

때문에 생긴다’ 고 하셔서 무등산 주상절리에 관하여 자세히 알아보고 싶어 과학반

선생님의 지도를 받아 탐구하게 되었다.

Ⅱ. 탐구 문제

1. 무등산에 화산활동이 있었을까?

2. 주상절리는 어떻게 분포하고 있을까?

3. 무등산 주상절리는 어떤 특징이 있을까?

4. 주상절리가 생성될 당시의 무등산은 어떤 모습이었을까?

5. 다른 지역에 분포하는 주상절리와 어떤 차이가 있을까?

6. 주상절리가 생성되는 원리를 실험실에서 알아볼 수 있을까?

Ⅲ. 탐구를 위한 사전 조사

1. 주상절리

절리는 이완절리(release joint), 수축절리(construction joint), 전단절리

(shear joint)의 세 종류가 있는데, 그 중 주상절리는 수축절리에 관계

되는 절리로써 현무암이 냉각될 때 수축에 의해 냉각 면에 수직방향으로

갈라져 기둥 모양인 다각형의 틈이 형성되는데, 이것을 주상절리라고 한다.

우리나라에서는 서귀포 해안가, 울릉도, 철원의 한탄강, 포항 달전동, 무등산

입석대가 주상절리로 이루어진 암석이다.

(학생백과대사전, 지질학 원론, http://www.scienceboy.net/0006/jiji1.asp)

2. 무등산의 암석

무등산 석영 안산암은 고도 300m 이상에서 무등산 정상까지 최 상부의 화산암체로

분포되어있으며, 본 암석은석영반암, 혹은미문상화강암외에는어느암체에도관입

되어 있지 않으므로 화산암류 중에서 가장 늦게 생성된 것으로 보인다. 수평에 가까운

유상구조와수직인주상절리가잘발달되어있다.

(광주도폭 지질보고서, 한국동력자원연구소, 1990)

-1-

종류 화성암 변성암화산활동에의한퇴적암

물에의한퇴적암

계

주요암석명 화강암류 유문암 안산암류석영

안산암․ 응회암 ․

수 량 3 2 8 35 0 2 0 50

분포비율(%) 6 4 16 70 0 4 0 100

분

포

비

%

80

6 4

16

70

4

60

40

20

0

화강암 유문암 안산암 석영안산암 응회암(암석의 종류)

Ⅳ. 탐구 방법 및 내용

1. 무등산에 화산활동이 있었을까?

가. 무등산 일대 암석 분포 조사

1) 조사 방법

가) 무등산의 4개 등산로를 따라가며 해발 200m 이상부터 등간격(100m)으로

암석 5개씩 총 50개를 채집하였다.

나) 채집한 암석을 화성암, 변성암, 퇴적암으로 나누어 분류해 보았다.

다) 채집한 암석을 토대로 광주도폭과 동복도폭 지질보고서를 참고하여 암석

분포도와 지질 단면도를 그려 알아보았다.

2) 결과

<표1> 무등산 해발 200m 이상에 분포하는 암석의 종류

<그래프1> 무등산에 분포하는 암석의 종류별 분포비

-2-

127°00′35°07′

무등산장 ＋ ＋ ＋∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨

∨― ∨―∨― ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋∨―

― ∨― ∨― ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨

A A ′∨― ±± ∨ 동화사터 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨

∨―400 ±± 600 800 ∨ ∨ 1000 천왕봉 ∨ ∨ 600 ∨ ∨ ∨

― ∨― ∨― ±± ∨ ∨ ∨ ∨ 서석대 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨입석대

∨― ∨― ∨― ±± ∨ ∨ ∨주상절리 분포 지대 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨

― ∨― ∨― ∨ ±± ∨ ∨ ∨ ∨ ∨중봉 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨

∨― ∨― ∨― ±± ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨

― ∨― ∨― ±± ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ 안양산 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨

∨― ∨― ∨― ±± ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨

∨― ∨― ― ±± ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨∨―

∨― ∨―∨― ±± ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨

∨― ∨―― ∨―∨― ±± ＋ ＋ ＋ ∨400∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨

＋ ＋＋ ＋

∨― ∨― ∨― ∨―∨― ― ∨―∨― ＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨

― ∨―∨― ― ∨―∨― ＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋ ∨ ∨ ∨ ∨

<그림1> 무등산의 지질

∨∨∨ 석영 안산암

∨―∨ 안산암

(m) ±±± 석영 반암

1200 ＋＋＋ 미문상화강암

∨∨1000 ∨∨∨∨

∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨

∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨800 ∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨

∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨

600 ∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨

∨― ±± ∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨― ∨ ±± ∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨

400 ∨―∨―∨― ―∨― ±± ∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨ ∨ ∨∨∨∨∨∨∨∨

A 1 2 3 4 5 6(km)A′

<그림2> 무등산의 지질 단면도(A - A')

-3-

나. 주상절리를 이루는 암석

1) 방법

가) 입석대에서 주상절리의 암석을 채취하여 3×2×0.5㎝로 잘라 실체 현미경으로

표면을 관찰하고(40배), 암석에 나타난 조직과 광물의 특징을 스케치해 보고

사진도찍어보았다.

나) 관찰한 암석의 조직과 광물의 특징을 한국동력자원연구소에서 발행한

(1990) 광주도폭 지질보고서를 참고하여 자세히 알아보았다.

2) 결과

가) 암석의 특징 (사장석) (석기)

유리질(석기)

사장석

석영

<그림3> 스케치 해 본 <사진1> 석영 안산암의 표면

석영 안산암의 표면 (실체현미경에 의한 표면 관찰 40배)

(1) 주상절리를 이루고 있는 암석은 암회색으로 결정이 비교적 큰 것(반정)과

결정 사이를 메우고 있는 작은알갱이(석기)로이루어진 석영 안산암 이었다.

(2) 석영 안산암에 나타난 흰색의 반정은 사장석이었다.

다. 알게 된 점

1) 무등산 해발 200m 이상에는 화강암 이외에 다량의 석영 안산암과 안

산암, 유문암이 분포하는 것으로 보아 무등산에서 활발한 화산활동이 있

었다는 것을 알게 되었다.

2) 석영 안산암 지대는 일반적으로 높은 지대를 이루고 있으며, 풍화에 강

한 암석이라 여겨진다.

3) 주상절리는 높은 지대에 분포하는 석영 안산암으로 이루어져있다.

-4-

등고선의높이(m)

1150이상

1100～1050

1049～1000

1000～950

949～900

899～850

849～800

계

주상절리군

1(공군부대)천왕봉

1(2)서석대

1입석대

1규봉

1(2)중봉

1(5)안양산

1(1)동화사

7(10)

2. 주상절리는 어떻게 분포하고 있을까?

가. 방법

1) 조사 지역 북구

무등산(1186.7m) : 광주광역시 동구와 광주광역시 담양

북구, 전라남도화순과담양의경계면에위치 ◉ ▲

2) 조사 방법 : 무등산 지형도, 등산 안내 무등산

도를 참고하여 해발 300m 이상에서 기둥 동구

모양으로이루어진암석들이모여있는곳과 화순

무너지고주상기반만남아있는곳도조사 0 5 10km

하였다. 1:200,000

<그림4> 조사 지역의 위치

나. 결과

1) 등고선의 높이에 따른 주상절리 군의 분포 수 ( )은 주상 기반만 남아 있는 곳임

2) 주상절리 군의 분포 위치

(m) (보기 : ▥주상절리군■주상기반)

1,200무등산(1186.7m) 천왕봉▥▥

▥▥공군부대 - 통제구역▥

1,100 ▥■서석대■

상봉→▥

1,000 입석대

규봉▥

900 ■ ■ ▥■ ■능선→ 천제단 중봉 장불재

■ ■ 안양산■ ▥ ▥

800 ▥■동화사터

(높이)(거리) 2 4 6(km)

<그래프2> 무등산 주상절리 군의 분포 위치

-5-

1) 주상절리 분포 방향은 무등산 상봉을 기준으로 남동과 북서 방향으로

군데군데 무리 지어 분포하였다.

2) 주상절리 분포 위치는 해발 1000m 이상에서 정상까지의 상봉과 800～

900m 사이의 능선을 따라 분포하고 있었다.

3) 주상절리 군들의 놓인 방향은 모두 동에서 서쪽 방향이었다.

4) 우리들이 직접 관찰 할 수 있었던 곳은 서석대, 입석대, 규봉 이었으며,

800m 부근에서는 동화사터, 중봉, 안양산이었다.

5) 홀로 넘어져 있는 주상절리는 해발 400m 부근의 낮은 곳까지 분포하고

있으며, 해발 800m～900m 부근에는 무너지고 주상 기반만 남아있는 곳이

많았다.

다. 알게 된 점

1) 주상절리는 상봉을 중심으로 동서 방향으로 길게 분포하는 것이 특징적이다.

2) 주상절리 군의 놓인 위치도 동서 방향이다.

3) 무너진 주상 기반들이 많이 분포하는 것으로 볼 때 주상절리는 지금보다 훨

씬 더 많았다고 생각된다.

근거

분포 방향은 지질도에서 주변의 구조선과 일치하며, 주상들은 남동과 북서

방향으로 무너지고 남은 기반들이 많다.

<사진2> 천왕봉(해발1186.7m) <사진3> 서석대(해발1100m)

-6-

<사진4> 입석대(해발1017m) <사진5> 규봉(해발950m)

<사진6> 중봉(해발915m) <사진7> 안양산(해발853m)

-7-

근거

근거

높이m

4033

18

12

3

30

20

10

0

서석대 입석대 안양산 중봉(상봉) (능선)

3. 무등산 주상절리는 어떤 특징이 있을까?

가. 주상절리의 높이

1) 방법

가) 측정 장소 : 해발950m 이상에 분포하는 입석대, 서석대 2개 지점과 해발800

～ 900m 사이의능선에 분포하는중봉, 안양산 2개 지점.

나) 주상절리가 무리 지어 있는 곳에서 가장 높게 서 있는 주상절리를 찾아

윗면에서 낚싯대에 추를 달아 아래로 늘어뜨린 후 내려간 줄의 길이를

측정했다.

2) 결과

<그래프3> 주상절리 군의 높이

가) 주상절리 높이는 서석대 33m>입석대18m>안양산12m>중봉3m 순이었다.

나) 서석대를 비롯하여 해발 1100m 이상의 상봉에는 거의 30m 높이이며, 능

선에 분포하는 주상절리는 10m 내외의 높이로 비교적 낮았다.

3) 알게 된 점

가) 지금 보이는 주상절리의 높고 낮은 차이는 무너져 내린 결과이다.

: 주상 기반만 남아있는 곳이 많다.

나) 주상절리의 높이는 분포 위치에 따라 큰 차이가 있는 것이 특징적이다.

상봉에서는 약 30m 정도이며, 능선 주변에는 10m 이내로 낮다.

∙능선 주변의 주상절리는 어떤 힘이나 풍화를 더 많이 받았을 것이다.

∙이미 생긴 지질도의 구조선과 관계가 있다.

-8-

주상절리

군

조사

위치

삼각형 사각형 오각형 육각형

수 분포비(%) 수 분포비(%) 수 분포비(%) 수 분포비(%)

서석대윗면 ․ ․ 5 25 3 15 12 60밑면 ․ ․ ․ ․ 2 10 18 90

입석대윗면 ․ ․ 6 30 11 55 3 15밑면 ․ ․ ․ ․ 9 45 11 55

규봉윗면 4 20 13 65 3 15 ․ ․밑면 ․ ․ 6 30 14 70 ․ ․

중봉윗면 ․ ․ 10 50 8 40 2 10밑면 ․ ․ 2 10 3 15 15 75

계윗면 4 5 34 42.5 25 31.2 17 21.3밑면 ․ ․ 8 10 28 35 44 55

나. 단면의 모양과 크기

1) 방법

가) 기둥 단면의 모양과 절리가 교차하는 각도를 측정하기 위해<그림5>

와 같이 각도 측정기를 제작하여 조사하였다.

나) 1m 눈금자와 줄자를 사용하여 각 면의 길이와 지름을 측정하였다.

다) 주상절리 단면과 주상 기반에 남아있는 단면으로 구분하여 조사하였다.

라) 위치별로 30m 줄자의 일직선상에 들어간 암석들을 20개씩 조사하였고

불규칙한 다각형은 변의 수를 기준으로 분류하였다.

마) 측정한 자료를 토대로 스티로폼을 이용하여 단면의 모양을 1/20로 축소

하여 만든 다음, 같은 모양끼리 분류하였다.

각도기 암석 모서리 맞추기

0 50 100(㎝)

각측정

<그림5> 암석의 모서리각 측정기 <그림6> 1m 눈금자

(절리 단면의 각을 측정하기 위해 제작함) (주상절리 측정용 눈금자)

2) 결과

가) 주상절리 군의 단면 모양 분포

<표2> 주상절리 군의 단면 모양 분포 수

-9-

100 100

75 75

50 50

25 25

(%) (%)

윗면 밑면 윗면 밑면 윗면 밑면 윗면 밑면

삼 각 형 사 각 형 오 각 형 육 각 형

윗면 밑면 윗면 밑면 윗면 밑면 윗면 밑면

삼 각 형 사 각 형 오 각 형 육 각 형

( 서 석 대 ) ( 입 석 대 )

100 100

75 75

50 50

25 25

(%) (%)

윗면 밑면 윗면 밑면 윗면 밑면 윗면 밑면

삼 각 형 사 각 형 오 각 형 육 각 형

윗면 밑면 윗면 밑면 윗면 밑면 윗면 밑면

삼 각 형 사 각 형 오 각 형 육 각 형

( 규 봉 ) ( 중 봉 )

<그래프4> 주상절리 군의 위치별 단면 모양 분포 그래프

(1) 서석대, 입석대, 중봉은 오각형과 육각형이 많았고, 규봉에는 사각형이 많았다.

(2) 밑면에는 규모가 큰 오각형, 육각형이, 윗면일 수록 사각형 모양이 많았다.

◆ 알게 된 점

주상절리 단면의 모양은 주로 사각형, 오각형, 육각형 모양이며 그중 오각형과

육각형이더많다.

주상절리가 생성될 당시에는 주로오각형과 육각형이었을것으로생각된다.

근거 기둥의윗면보다 밑면에서오각형, 육각형이더 많았고, 윗면은불규칙한 모양의 사각형이 많았다.

사각형이 많은 이유 풍화를 받으면서 2차 절리로 다시 나누어졌기 때문이다.

-10-

주상절리 군

사각형 오각형 육각형

단면의지름(㎝)

계

단면의 지름(㎝)

계

단면의 지름(㎝)

계41～6061～8081～100

81～100

101～120

121～140141～160

81～100

101～120121～140

141～160

상봉서석대 1 2 3 2 1 3 2 4 6 12

입석대 1 2 2 5 2 2 4 3 11 1 1 2 4

능선규봉 4 8 4 16 3 1 4 0

중봉 2 5 3 10 1 4 3 8 2 2

나) 주상절리 군의 위치별 단면 지름의 크기

단면의 지름은 다각형 모양에서 모서리와 모서리가 가장 긴 부분을 지름으로

하여 측정하였다.

<표3> 주상절리 군의 위치별 단면 지름의 크기별 분포 수

1) 단면은 오각형과 육각형일 때 지름 100～160cm 크기이며, 사각형일 때는

40～100cm 정도의 크기로 오각형이나 육각형 보다 작았다.

2) 상봉인 서석대와 입석대에서 단면의 지름이 더 큰 것으로 나타났으며,

능선인 중봉에서는 사각형이 많고 크기도 작았다.

3) 규봉에서는 같은 상봉에 속하면서도 사각형 모양이 많았다.

◆ 알게 된 점

단면의 모양에 따라 크기가 다르다. 사각형 모양은 평균 60cm정도이고, 오각형이나

육각형일때는평균 140cm정도로크다.

분포위치에따라 단면은상봉일수록크고능선부근에서는비교적작다.

이유

오각형, 육각형 단면에 생긴 2차 절리들이 다시 나누어졌기 때문이다.

근거

오각형과 육각형 속에 불규칙한 사각형 모양들이 많다.

-11-

장소상봉 주변 능선 주변

천왕봉 서석대 입석대 규봉 동화사터 중봉 안양산노출된

면의 방향

동, 남동, 남,

남서, 북서남서 남동, 남 동 남서 남 남동, 남

다. 주상절리 군의 노출된 면의 방향

1) 방법

주상절리 군마다 수직 기둥의 옆면이 노출된 부분의 방향을 조사하였다.

2) 결과

<표4> 주상절리 군의 노출된 면의 방향

N N

W E W E

S S

(상봉 주변) (능선 주변)

<그림7> 주상절리 군의 노출면(노두) 방향

3) 알게 된 점

가) 수직 기둥이 노출된 원리는 절개지에서 볼 수 있는 암석의 노두와

같다.

나) 수직 기둥이 노출된 부분은 무너지거나 깎아 내려진 방향이다.

다) 수직 기둥의 노출면 방향도 지질도에 나타난 구조선의 방향과 일치한다.

-12-

위치구분 지공너덜(상봉) 덕산너덜(능선) 계

장축의 평균 길이(cm) 98.5 81 89.8cm단축의 평균 길이(cm) 62 54 58.0cm

모양조사지점

삼각형사각형 오각형 육각형30m 줄자의

세로 줄에 걸린 갯수지공너덜

(상봉)

분포수(개) 4 23 4 031

분포 비(%) 13 74 13 0

덕산너덜

(능선)

분포수(개) 9 15 3 229

분포 비(%) 30 51 10 9

라. 너덜겅과 주상절리 암석과의 관계

1) 방법 단면 지름의 크기(165cm)

가) 조사 지점 : 2개 지점

(1) 지공너덜 - 상봉 아래의 너덜

(2) 덕산너덜 - 능선 아래의 너덜

나) 암석의 크기 및 모양 조사

2개 지점 모두 고도 800m가 되는

곳에서 30m 길이의 세로줄에 들어간

암석들의크기와모양을조사하였다.

2) 결과 <사진8>해발 600m의 너덜겅 속에

가) 너덜겅 암석의 크기 홀로 넘어져 있는 주상절리

<표5> 너덜겅 암석의 장축과 단축의 길이

나) 암석의 모양<표6> 너덜겅 암석의 모양별 분류

∙ 너덜겅을 이루는 암석도 석영 안산암이다.

∙ 단축의 지름이 평균 60cm인 사각형(직육면체 모양)이 많다.

∙ 단면이 오각형과 육각형을 이루는 홀로 있는 주상절리도 많다<사진8>.

3) 알게 된 점

가) 석영 안산암은 너덜겅을 이루는 적절한 암석이다.

나) 석영 안산암과 주상절리의 구조적 특징은 너덜겅을 많이 형성한다.

-13-

주상절리 위치 상봉 (910m～1100m) 능선 (800m～900m)

주상절리 군서석대

(1100m)

입석대

(1017m)

규봉

(950m)

동화사터

(800m)

중봉

(915m)

안양산

(853m)휘어진 각도 15.2° 7.5° 10.2° 2.7° 3.7° 4.9°

휘어진 방향 N NW NW NW NW NE

마. 주상절리 군들의 기울어진 각도와 방향

1) 방법

클리노미터와 각도기를 이용하여 위치별로 주상절리가 기울어진 각도와

방향을 아래에서 위쪽을 향해 측정하였다.

2) 결과

<표7> 주상절리 군의 기울어진 각도와 방향 (10개씩 측정한 평균치임)

(기울어진 각)

<사진9> 기울어져 있는 주상절리 군

가) 능선 주변에 분포하는 주상절리 군은 거의 수직에 가까웠으나 상봉에

분포하는 주상절리 군은 약 7°～15°정도 북서 방향으로 기울어져 있었다.

나) 주상절리 군들의 기울어진 방향은 모두 북서와 북동 방향이었다.

3) 알게 된 점

무등산에는 주상절리가 생성된 후 지질 구조적인 힘을 받았다.

이유

높게 서 있는 주상절리 군은 약 15°정도 북서 방향으로 기울어져 있다.

근거

수직절리는냉각면에서수직방향으로절리가형성된다.(탐구를위한사전조사에서)

추정 - 주상절리가 생성되었을 당시의 무등산 모습을 알 수 있겠다.

-14-

요인 조사 결과 추정

1주상절리의높이

위치에 따라 주상절리 군의높이가 다르다.

생성될 당시 주상의 높이는30m 정도였을 것이다.

2노출면의방향

상봉:동～북서까지능선:남동～남서까지

노출된 면은 무너져 내린 방향이다.

3기울어진각도와 방향

상봉: 7.5～15.2°북, 북서능선: 2.7～4.9° 북동, 북서

생성될 당시에는 수직이었을것이다.

4. 주상절리가 생성될 당시의 무등산은 어떤 모습이었을까?

주상절리 군의 높이, 노출된 면의 방향, 기울어진 각도와 방향 조사 결과를

토대로 옛날의 무등산 모습을 재현해 보았다.

가. 방법

1) 1:25,000지형도(광주, 화순, 장동, 창평)에서 무등산 부분을 확대 복사

하여 1:12,000의 비율이 될 수 있도록 하였다.

2) 등고선 별로 오려낸 후 1cm 두께의 스티로폼에 붙여 오려 내었다.

3) 해발400에서부터 차례로 쌓아올려 현재의 무등산 모형도를 제작하였다.

4) 주상절리의 특징 조사 결과를 토대로 재현해 볼 수 있는 요인을 찾아

옛날의 무등산 모습을 재현하였다.

나. 결과

예상해 본 최초의 주상절리 발달 지대

<사진10> 현재의 무등산 모습<사진11> 주상절리가 생성될 당시

옛날의 무등산 모습

다. 알게 된 점

1) 재현해 본 옛날의 무등산 모습은 커다란 돔형이다.

2) 주상절리 발달 지대를 예상할 수 있다.

-15-

지역

조사내용무등산 포항 달전동 제주도대포동 울릉도

철원

한탄강

절리의높이

(가장높은곳)약33m 약30m 약32m 약30m 약30m

단면의 모양 사각,오각,육각형 사각형 오각형,육각형 조사못함 조사못함

단면의 크기

(지름)100～160cm 20cm 50～80cm 조사못함 조사못함

절리사이의틈서석대 : 0.5cm이하

입석대:0.5cm～1m이상

서로연결되어

있음

서로연결되어

있음조사못함 조사못함

분포 위치 해발900m이상 낮은 지대낮은 지대

(바닷가)

낮은 지대

(해안가)낮은지대

암석의 종류 석영안산암 현무암 현무암 현무암 현무암

분출 시기 백악기말 신생대 제3기신생대제4기

신생대제4기

신생대제4기

5. 다른 지역에 분포하는 주상절리와 어떤 차이가 있을까?

가. 방법

1) 다른 지역에서 관찰할 수 있는 주상절리 군을 찾아보고, 포항과 제주도를

찾아가 주상절리의 크기와 단면의 모양을 조사하였다.

2) 철원과 울릉도는 인터넷에서 웹 자료를 찾아보았다.

나. 결과

<표8> 다른 지역에 분포하는 주상절리 군의 특징

1) 우리나라에 주상절리가 분포하고 있는 곳은 포항, 제주도, 울릉도, 철원이다.

2) 무리 지어 있는 주상절리 군의 높이는 모두 30m 정도로 높았다.

3) 단면의 모양은 사각형, 오각형, 육각형 모양을 이루었다.

4) 주상절리 단면은 포항의 절리가 20cm정도로 가장 작고, 제주도의 절리 단면은

50～ 80cm 정도였다.

5) 제주도와 포항의 주상절리는 단면 사이의 틈이 없고 서로 연결되었으며,

다각형 모양의 단면 윤곽만 나타나 있었다<사진13>.

6) 다른 지역의 주상절리는 모두 신생대에 분출한 현무암이었고, 비교적 낮은

지대에 분포하고 있었으며, 해안가인 곳이 많았다.

-16-

<사진12> 주상절리 군 <사진13> 주상절리 군의 단면 모양(제주도서귀포대포동 해안가) (제주도 서귀포 대포동 해안가)

1m 기준 자

<사진14> 포항시 달전동의 주상절리 군(위덕대학 옆 큰길가)

-17-

다. 알게 된 점

무등산 주상절리와 다른 지역에 분포하는 주상절리의 특징 비교

무등산 주상절리 다른 지역의 주상절리

공통점

․화산 활동에 의해 생성된 화산암이다.

․약 30m 높이의 기둥 모양으로 이루어진 수직절리이다.

․단면의 모양이 사각형, 오각형, 육각형을 이룬다.

차이점

․같은 화산암이면서 무등산은 석영 안산암이고, 다른 지역은 모두 현무암이다.

․무등산주상절리의단면지름의크기는평균 100～160cm정도이고, 다른 지역은

20～80cm 정도로작다.

․분출 시기가 다르다. 다른 지역은 모두 신생대 제3기와 4기에 분출하였으나,

무등산 용암은 중생대 백악기 말로 다른 지역 보다 훨씬 빠르다.

․무등산 주상절리는 절리 단면 틈 사이의 간격이 컸으나 다른 지역은 절리

사이의 틈이 없고 벌집처럼 서로 연결되어 있다.

․다른 지역은 주로 해안가에 분포하고 있지만 무등산 주상절리는 해발800m

이상의 높은 곳에 위치하고 있다.

● 무등산 주상절리는 다른 지역의 주상절리보다 풍화를 많이 받았다.

근거

∘무등산서석대와다른지역의주상절리군은단면과단면사이가서로연결되어있다.

∘무등산용암과 다른 지역의 용암 분출 시기가 다르다.

● 주상절리가 생성될 수 있는 조건은 분출한 용암이 급히 냉각될 수

있는 환경이었다고 생각한다.

이유

다른 지역은 주로 해안가에 발달해 있다.

추정

냉각 ① 무등산은 높은 지대로 기온이 낮았을 것이다.

조건 ② 무등산의 지질 구조와 관계가 있었을 것이다.

-18-

물질상태

고온일 때 식을 때파라핀

녹아서 용융상태가 됨 응고하여 고체가 됨경질 엿(갯엿)

한천철암석

가열했을 때 급히 냉각시켰을 때

파라핀 투명한 액체상태가 됨 고체상태로 변하기만 함

경질엿(갯엿) 갈색의 액체상태가 됨 단단하게 굳은 엿이 됨

한천 물을넣고가열하면액체가됨 젤리처럼말랑말랑한상태가됨

철 고온에서 용융상태가 됨 단단한 고체상태의 철이 됨

암석(석영 안산암) 고온에서 용융상태가 됨 다른 암석덩이로 변함

6. 주상절리가 생성되는 원리를 실험실에서 알아볼 수 있을까?

가. 용융 상태의 물질로 알아보기

1) 실험 방법

용융 상태의 물질이 식으면 고체로 변하는 물질을 주변에서 찾아보았다.

가) 찾아서 실험에 사용한 물질

나) 여러 가지 물질을 용융 상태가 될 때까지 고온으로 녹인 다음 그릇에

담아 윗면에 드라이아이스를 올려놓고 냉각시켜 보았다.

다) 철과 암석은 주물공장에서 고온으로 녹인 후 물 속에 넣어 급랭시켜

보았다.

2) 결과

가) 용융상태의 물질은 식으면 모두 고체상태로 변하였다.

나) 표면에 틈(절리)이 생기지 않았다.

3) 알게 된 점

모형 실험에서는 절리가 나타나지 않는다.

: 규모의 차이와 자연 상태의 조건을 정확히 재현시키지 못했기

때문이다.

-19-

이유

나. 건열 현상과 관련지어 알아보기

1) 실험 방법

갯벌과 모래를 3:1로 혼합하여 물을 붓고 끓인 후 30×30×3cm의 나무 상자에

부어 자연상태에서 건조시켜 보았다.

2) 결과

<절리가 생기는 모양> (흙의 두께 3cm)

쐐기 모양의 틈

수축 중심점

<그림8> 수분 증발로 인해 표면이 수축하는 모양(건열 현상)

가) 수분 증발과 함께 쐐기 모양의 틈이 생기면서 Y자 모양으로 갈라져 갔다.

나) 조각마다 수축 중심점을 형성하면서 조각의 안쪽으로 오므라져 갔다.

다) 절리는 표면에서 수직 방향으로 나타났다.

라) 조각의 단면 모양이 불규칙하였고, 틈 사이가 거칠거칠하였다.

3) 알게 된 점

주상절리 생성 조건은 가뭄에 논바닥이 갈라지는 건열 현상과는 다르다.

근거

주상절리 건열

수분이 거의 없는 용암 수분을 포함하고 있는 흙

고온의 용융상태 흙의 혼합물

냉각에 의한 수축작용 수분 증발에 의한 수축작용

절리면이 매끄러움 절리면이 거칠거칠함

∘ 수축하는 원리는 냉각에 의한 수축과 수분 증발에 의한 수축이 다르다.

∘ 주상절리는 분출한 용암이 흐르면서 냉각에 의해 수축된 수축절리이다.

-20-

Ⅴ. 결 론

1. 무등산에는 다량의 석영 안산암이 높은 지대를 이루며 분포하고 있는 것으로

보아 활발한 화산 활동이 있었다.

2. 주상절리는 높은 지대에 분포하는 석영 안산암으로 이루어졌다.

3. 주상절리는 상봉을 중심으로남동과 북서방향으로분포하는 것이특징적이다.

4. 주상절리의 분포 방향은 지질도에 나타난 구조선과 일치한다.

5. 주상절리의 높이는 분포 위치에 따라 큰 차이가 있는 것이 특징적이다. 상봉에

서는 약 30m 정도로 높고, 능선 주변에는 10m 이내로 낮다.

6. 주상절리 단면의 모양은 주로 사각형, 오각형, 육각형이며, 그 중 사각형은

지름이 평균 60cm 정도이고 오각형, 육각형일 때는 평균 140cm 정도로 크다.

7. 수직 기둥의 노출면 방향도 지질도에 나타난 구조선의 방향과 일치한다.

8. 석영 안산암과 주상절리의 구조적 특징은 너덜겅을 이루는 적절한 암석이다.

9. 주상절리 군마다 약간씩 기울어져 있는 것으로 보아 무등산에는 주상절리가 생성

된 후 지질 구조적인 힘을 받았다.

10. 무등산 주상절리의 특징을 토대로 옛날의 무등산 모습을 재현할 수 있다. 재현

해 본 옛날의 무등산 모습은 커다란 돔형이다.

11. 주상절리는 분출한 용암이 급격하게 냉각될 수 있는 환경에서 수축에 의해 생성

되는 수축절리이며, 수분 증발로 인하여 표면이 갈라지는 건열 현상과는 다르다.

Ⅵ. 더 연구하고 싶은 점

1. 주상절리는 왜 석영 안산암과 현무암에서만 생기는지 알아보고 싶다.

2. 주상절리 생성 모습을 재현해 볼 수 있는 물질을찾아 보고싶다.

-21-

탐구를 마치고 느낀 점

무등산에 분포하는 주상절리를 탐구하기 위해 땀을 뻘뻘 흘리며 해발

1000m이상이 되는 입석대와 서석대를 오르내리던 일이 무척 힘들고 고생스

러웠었다.

탐구를 마치고 무등산 주상절리에 대해 많은 것을 알게 되어 보람을 느낄

수 있었다. 그러나 한 가지 아쉬운 점은 주상절리를 재현해 보고 싶어 여러

가지 물질들을 찾아 실험해 보았고, 주물공장과 도자기 굽는 가마에서도 재

현 실험을 해 보았으나 끝내 찾지 못했다. 자연 상태의 조건을 정확히 재현

시킬 수 없기 때문이라 생각된다.

끝으로 자연의 산물인 무등산 주상절리를 오래도록 보존하고 자연 학습장

으로도 활용될 수 있도록 하며, 그 가치를 높이기 위해 천연 기념물로 정했

으면 하는 바람이다.

-22-

탐구활동에 참고한 책

1. 강영희․조완규․권숙일․나일성․윤길수․김종권, 1994, 중학교 과학1. 동아

출판사, 53, 55, 67p.

2. 광주광역시 교육과학연구원편, 1998, 무등산의 지질(국민생활의 과학화를

위한 팜플렛2).

3. 대한교과서주식회사, 2001, 초등학교과학 5학년. 화산과 지진 단원.

4. 광주도폭 지질보고서, 1990, 한국동력자원연구소.

5. 김덕기, 1988, 학생백과대사전. 중앙문화사, 181, 220-225p.

6. 김정환․김형식․박용안․원종관․이하영․지정만, 1995, 지질학원론. 우성

출판, 377, 389p.

7. 양승영 외1, 1992, 야외지질학. 형설출판사, p365.

8. 우종옥․민경덕․안희수․이문원․김정률․김봉섭, 1995, 고등학교 지구

과학Ⅱ. 금성교과서, 150p.

9. 정창희․윤홍식․홍승수․이창진․이 무, 1998, 고등학교 지구과학Ⅰ. 교학사,

24-34p.

10. 철원-마전리 지질조사보고서, 1996, 한국자원연구소.

11. 최영선, 1995, 자연사 기행. 한겨레신문사, 153-157p.

12. 한국지질도 동복도폭, 1966, 국립지질조사소.

13. 한국지질도 포항도폭, 1964, 국립지질조사소.

14. winows.kisc.kwangju.kr/

15. soback.kornet.net/~jwkim5/hyunjang/jejudo-nodu04.html

16. geofocus.co.kr/지리여행/무등산주상절리.html

17. kkucc.konkuk.ac.kr/~leesh/home/p1221.

18. my.netion.com/~kws66/지리여행/무등산주상절리/html

19. ns.korearth.net/lecture/structure/structure/chap6/chapter6.htm

-23-