KR101618553B1

KR101618553B1 - 암석의 석리 방향 측정 장치

Info

Publication number: KR101618553B1
Application number: KR1020150046752A
Authority: KR
Inventors: 권창우
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2016-05-09

Abstract

본 발명은 직육면체로 제작된 암석시료의 모서리에 장착하여 시료의 수평면과 수직면에 형성된 석리의 방향을 동시에 측정하는 암석의 석리 방향 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 암석의 석리 방향 측정 장치는 투명한 상판; 상기 상판의 후방부 하측에 수직으로 결합되는 투명한 수직판; 상기 상판의 후방부 상에 장착되며 상기 상판을 통해 보이는 석리의 방향을 바늘로 지적하여 그 각도를 측정하여서 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 상부 디지털 각도기; 및 상기 수직판의 일측에 장착되며 상기 수직판을 통해 보이는 석리의 ab면의 3차원적 방향과 경사 각도를 측정하여서 아날로그 값 및 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 경사면 및 경사각 측정 장치를 포함한다.

Description

암석의 석리 방향 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING FABRIC DIRECTION OF ROCK}

본 발명은 암석 내 역들의 석리(石理, fabric) 방향을 측정하는 장치에 관한 것으로, 특히 직육면체로 제작된 암석시료의 두 모서리에 장착하여 시료의 수평면과 수직면 상에서 관찰되는 석리의 방향을 동시에 측정하는 암석의 석리 방향 측정 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 석리는 역(礫)들의 2차원적 또는 3차원적 배열을 의미한다. 고기(古記)의 퇴적암의 경우 석리의 방향을 측정하여 고유수의 방향 및 퇴적물의 이동 경로를 알 수 있으며, 이를 역추적하여 퇴적물을 공급한 근원지 및 퇴적구조의 발달과정을 알 수 있게 된다. 화산암의 경우 석리의 방향을 파악하면 화쇄밀도류의 이동경로 및 화산쇄설물의 운반·퇴적작용(밑짐이동, 부유낙하)을 알 수 있게 되고, 역추적을 통해 화구의 위치를 알 수 있게 된다. 이와 같이 (화산)퇴적암에서 근원지 또는 화구의 위치를 알 경우, (화산)퇴적암의 근원지 또는 화구(또는 근원지)로부터의 측방 암상변화는 물론 분출 및 퇴적작용의 시·공간적인 변화를 해석할 수 있다. 따라서, 암석의 석리 방향 파악은 암석의 기원지와 시·공간적인 퇴적물의 운반작용을 추정함에 있어 상당히 중요하다.

석리에 대해서 좀 더 상세히 설명하면, 유수에 개별적으로 자유롭게 운반되는 역들은 퇴적양상에 따라 배열되는 양상이 달라지는데, 밑짐이동(traction)하는 역들의 장축(a축)은 유수의 흐름방향에 직각으로 배열되고, 반면 부유낙하침전(suspension fallout)하는 역들은 장축이 유수의 흐름방향에 수평하게 배열된다(도 4 의 a 참조). 종종 어떤 배열도 생기지 않을 수도 있다. 고화된 역암(화산암)에서 역들의 3차원적 배열은 수평과 수직 단면에서 측정한 축의 통계적인 결과에 근거하여 판단한다(도 4 참조). 실험실에서 측정한 3차원적 자료는 로즈 다이아그램으로 표현할 수 있고, 이를 통해 고유수의 방향을 유추할 수 있다(도 4의 b 참조). 대부분의 석리는 장축과 단축의 비가 3:2 이상인 원반형이나 잎사귀형의 역이 많은 역암(또는 화산암)에서 잘 나타나는데, 이를 비늘 배열이라고 한다(도 5, 6 참조). 이러한 석리는 층상의 역암 또는 화산암에서 잘 관찰되며, 배열 형태에 따라 두 종류로 구분된다. 첫째는 역들이 밑짐이동으로 퇴적될 경우 장축(a 축)이 흐름의 방향에 직각으로 놓이고, 장축(a 축)과 중축(b 축)에 의해 만들어진 ab면은 상류쪽(유수가 흘러온 방향)으로 기울고 중축이 배열성을 보인다[a(t), b(i)]. 둘째는 역들이 부유퇴적 되는 경우 장축이 흐름의 방향에 평행하고, ab면은 상류 쪽으로 기울고 장축이 배열성을 보인다[a(p), a(i)](도 4 의 a 참조). 위의 설명처럼, 장축의 방향만 측정할 경우 유수의 센서(sense)만 알 수 있지만 정확한 유수의 흐름의 방향은 파악할 수 없다. 따라서 정확한 유수의 방향 및 역들의 퇴적양상을 파악하기 위해서는 직육면체로 제작된 암석시료의 수평면과 수직면에서 각각 역들의 장축과 ab면의 경사 방향을 동시에 측정하여야만 한다. 배열이 보이지 않을 경우, 유수의 점성이 높아 역들이 운반되는 도중에 서로 자유롭게 움직이지 못하는 쇄설류(debris flow)에 의해 퇴적되었음을 지시한다. 그렇지 않으면 퇴적 작용이 매우 짧은 시간에 빠르게 이루어져서 석리가 발달할 수 있는 충분한 시간이 없었을 것이다. 석리의 발달은 유수에 운반되는 역들이 각각 독립적으로 자유롭게 움직이다, 가장 안정한 위치로 퇴적이 되었음을 보여 준다. 일부 불안정하게 놓인 역들의 경우에도 이후의 유수에 의해 역들은 안정된 위치로 재동될 것이다. 따라서 이론적으로 각 입자의 배열은 퇴적되는 동안 또는 퇴적 직후에 작용하는 복합적인 힘의 영향을 받은 결과이다. 중력은 입자를 평면 상태로 유지시키려는 경향이 있고, 양력(lift force)은 위로 작용하며, 견인력(drag force)은 입자를 구르게 한다. 안정한 상태는 입자에 작용하는 힘(양력과 견인력)이 최소인 때이며, 이 상태는 입자의 편평한 면이 유수와 작은 각도로 상류 쪽으로 경사져 있을 때이다. 이때 견인력이 최소가 되며, 양력은 심지어 음의 값을 가진다.

상기와 같이 암석의 기원, 퇴적작용 및 시·공간적인 암상파악을 위해 중요한 단서가 될 수 있는 석리의 방향을 측정하기 위한 장치가 필요하게 되었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점에 착안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 직육면체로 제작된 암석시료에 간단하게 설치하여 시료의 수평과 수직단면에서 관찰되는 석리의 방향을 동시에 정확하게 측정하여 고유 방향을 판단할 수 있는 암석의 석리 방향 측정 장치를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 암석의 석리 방향 측정 장치는, 투명한 상판; 상기 상판의 후방부 하측에 수직으로 결합되는 투명한 수직판; 상기 상판의 후방부 상에 장착되며 상기 상판을 통해 보이는 석리의 방향을 바늘로 지적하여 그 각도를 측정하여서 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 상부 디지털 각도기; 및 상기 수직판의 일측에 장착되며 상기 수직판을 통해 보이는 석리의 ab면의 3차원적 방향과 경사 각도를 측정하여서 아날로그 값 및 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 경사면 및 경사각 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하나의 실시형태에 의한 암석의 석리 방향 측정 장치에 있어서, 상기 경사면 및 경사각 측정 장치는, 일단이 상기 수직판에 연결된 고정바; 일단이 상기 고정바에 회전볼을 통해 연결되어 360도 회전 가능하며, 타단 둘레에는 각도 눈금이 형성되어 있는 회전바; 상기 회전바를 석리의 ab면에 평행하게 배열한 뒤 ab면의 3차원적인 방향을 측정할 수 있도록 상기 회전바의 상부에 부착된 나침판; 및 상기 회전바의 타단에 부착되어 상기 회전바의 중심축을 기준으로 180도 회전가능하며 상기 회전바의 타단 둘레에 형성된 각도 눈금을 지시하는 바늘이 장착되어 있으며, 석리의 ab면의 경사 각도를 측정하여서 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 디지털 각도기를 포함할 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시형태에 의한 암석의 석리 방향 측정 장치는, 투명한 상판; 상기 상판의 후방부 하측에 수직으로 결합되는 투명한 수직판; 상기 상판의 후방부 상에 장착되며 상기 상판을 통해 보이는 석리의 방향을 바늘로 지적하여 그 각도를 눈금을 통해 알 수 있도록 구성되어 있는 상부 아날로그 각도기; 및 상기 수직판의 일측에 장착되며 상기 수직판을 통해 보이는 석리의 ab면의 3차원적 방향과 경사 각도를 측정하여서 아날로그 값 및 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 경사면 및 경사각 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시형태에 의한 암석의 석리 방향 측정 장치에 의하면, 투명한 상판과, 상판의 후방부 하측에 수직으로 결합되는 투명한 수직판과, 상판의 후방부 상에 장착되며 상판을 통해 보이는 석리의 방향을 바늘로 지적하여 그 각도를 측정하여서 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 상부 디지털 각도기와, 수직판의 일측에 장착되며 수직판을 통해 보이는 석리의 ab면의 3차원적 방향과 경사 각도를 측정하여서 아날로그 값 및 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 경사면 및 경사각 측정 장치를 포함하고 있으므로, 직육면체로 제작된 암편시료에 간단하게 설치되어 시료의 수평면과 수직면에 관찰되는 석리의 방향을 동시에 정확하게 측정할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 암석의 석리 방향 측정 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1의 A 방향에서 바라본 도면이다.
도 3a는 도 1의 B 방향에서 바라본 도면이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 석리들을 3차원적으로 도시한 도면이다.
도 4는 직육면체로 제작된 퇴적암 시료에서 관찰되는 석리와 석리의 축 방향 및 축 면을 나타낸 도면으로서, (a)의 (i)는 역들이 밑짐이동에 의해 정렬된 역들의 모습을 나타내며, (a)의 (ii)는 부유낙하침전에 의해 정렬된 역들의 모습을 나타내며, (a)의 (iii)는 정렬되지 않은 석리를 명명한 도면이다. 도 4의 (b)는 시료에서 측정된 석리를 로즈다이아그램에 도시한 도면이다.
도 5는 사암에 퇴적된 이암 파편의 비늘 배열 구조를 나타내는 도면이며, 화살표는 유수의 흐름 방향을 나타낸다.
도 6은 비늘 배열을 이루는 네개의 자갈을 나타낸 도면으로서, 유수가 오른쪽에서 왼쪽으로 흘렀음을 지시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 암석의 석리 방향 측정 장치의 측면도이며, 도 2는 도 1의 A 방향에서 바라본 도면이며, 도 3a는 도 1의 B 방향에서 바라본 도면이며, 도 3b는 도 3a에 도시된 석리들을 3차원적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 의한 암석의 석리 방향 측정 장치는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상판(10), 수직판(15), 상부 디지털 각도기(20a), 및 경사면 및 경사각 측정 장치(F, K, G, 30)를 포함한다.

상판(10)은 그 아래에 놓인 암편(암석 시료)을 관찰할 수 있도록 투명한 재질로 되어 있다.

수직판(15)은 상판(10)의 측면에 수직으로 결합되며 그 아래에 놓인 암편을 관찰할 수 있도록 투명한 재질로 되어 있다.

상부 디지털 각도기(20a)는 상판(10)의 후방부 상에 장착되며 상판(10)을 통해 보이는 석리(F1)의 방향을 바늘 조정 버튼(22a)을 조정하여 바늘(24a)로 지적하면 그 각도를 측정하여서 표시부(26a)를 통해 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 눈금부(28a)에는 각도에 따른 눈금이 표시되어 있어 유저가 바늘(24a)이 지적된 눈금을 읽으면 각도를 알 수 있도록 하였다. 스위치(S)는 푸시(push)되었을 때 측정된 값을 저장하기 위한 버튼이다.

경사면 및 경사각 측정 장치(F, K, G, 30)는 수직판(15)의 일측에 장착되며 수직판(15)을 통해 보이는 석리들(F3, F4 등)의 ab면의 3차원적 방향과 경사 각도를 측정하여서 아날로그 값 및 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성되어 있다.

좀더 상세하게는, 경사면 및 경사각 측정 장치(F, K, G, 30)는 고정바(F), 회전바(K), 나침판(G) 및 디지털 각도기(30)를 포함한다. 고정바(F)는 일단이 수직판(15)에 연결되어 있으며 타단은 회전볼(r)을 통해 회전바(K)와 연결되어 있다. 회전바(K)는 일단이 고정바(F)에 회전볼(r)을 통해 연결되어 360도 회전 가능하며 타단 둘레에는 각도 눈금이 형성되어 있다. 나침판(G)은 회전바(K)를 석리의 ab면에 평행하게 배열한 뒤 ab면의 3차원적인 방향을 측정할 수 있도록 회전바(K)의 상부에 부착되어 있다. 디지털 각도기(30)는 회전바(K)의 타단에 부착되어 회전바(K)의 중심축을 기준으로 180도 회전가능하며 회전바(K)의 타단 둘레에 형성된 각도 눈금을 지시하는 바늘이 장착되어 있어 유저의 눈으로 그 각도 눈금을 확인할 수 있으며, 회전되면서 석리의 ab면의 경사 각도를 측정하여서 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성되어 있다. 스위치(S)는 푸시(push)되었을 때 측정된 값을 저장하기 위한 버튼이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 암석의 석리 방향 측정 장치의 작용을 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 암석의 석리 방향 측정 장치를 직육면체로 제작된 암석시료의 모서리에 장착하여 상판(10)과 수직판(15)을 통해 암편을 육안으로 볼 수 있도록 한다.

이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 유저는 바늘 조정 버튼(22a)을 조정하여 바늘(24a)이 상판(10)을 통해 보이는 석리들(F1, F2) 중 석리(F1)를 지적하게 한다.

이때, 석리(F1)의 각도가 측정되어서 표시부(26a)를 통해 디지털 값으로 표시된다. 유저는 표시부(26a)를 통해 석리의 각도를 판독할 수 있으며, 또한 바늘(24a)이 지적한 눈금부(28a)의 각도를 육안으로 판독할 수 있다. 아울러 판독된 값들은 버튼(S)을 눌러 자동으로 저장되게 한다.

이어서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 유저는 회전바(K)를 조정하여 석리(F3, F4 등)의 ab면과 평행하게 배열시킨 뒤, 회전바(K)의 상부에 장착된 나침판(G)을 통해 ab면의 3차원적인 방향을 측정할 수 있다(도 3b 참조). 이후, 회전바(K)의 타단에 장착된 디지털 각도기(30)를 조정하여 석리(F4, F3 등)의 ab면의 경사 각도를 측정할 수 있다. 유저는 디지털 각도기(30)에 표시된 값을 판독할 수 있을 뿐만 아니라 아날로그 눈금계(33)에 지적된 화살표(P)를 통해 중축(b축)의 경사 각도를 판독할 수 있다.

한편, 상판(10)에 디지털 각도기를 장착하여 사용하였으나, 대신에 상판(10)을 통해 보이는 석리의 방향을 바늘로 지적하여 그 각도를 눈금을 통해 알 수 있도록 구성되어 있는 아날로그 각도기를 상판(10)에 장착하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 의한 암석의 석리 방향 측정 장치에 의하면, 투명한 상판과, 상판의 후방부 하측에 수직으로 결합되는 투명한 수직판과, 상판의 후방부 상에 장착되며 상판을 통해 보이는 석리의 방향을 바늘로 지적하여 그 각도를 측정하여서 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 상부 디지털 각도기와, 수직판의 일측에 장착되며 수직판을 통해 보이는 석리의 ab면의 3차원적 방향과 경사 각도를 측정하여서 아날로그 값 및 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 경사면 및 경사각 측정 장치를 포함하고 있으므로, 직육면체로 제작된 암편시료에 간단하게 설치되어 시료의 수평면과 수직면에 관찰되는 석리의 방향을 동시에 정확하게 측정할 수 있다.

도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 상판 15: 수직판
F1, F2, F3, F4: 역의 석리 20a: 상면 디지털 각도기
22a: 바늘 조정 버튼 24a: 바늘
26a, 30a: 표시부 28a: 눈금부
F: 고정바 K: 회전바
G: 나침반 30: 디지털 각도기
33: 아날로그 눈금계 r: 회전볼
S: 저장버튼

Claims

투명한 상판;
상기 상판의 후방부 하측에 수직으로 결합되는 투명한 수직판;
상기 상판의 후방부 상에 장착되며 상기 상판을 통해 보이는 석리의 방향을 바늘로 지적하여 그 각도를 측정하여서 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 상부 디지털 각도기; 및
상기 수직판의 일측에 장착되며 상기 수직판을 통해 보이는 석리의 ab면의 3차원적 방향과 경사 각도를 측정하여서 아날로그 값 및 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 경사면 및 경사각 측정 장치를 포함하며:
상기 경사면 및 경사각 측정 장치는,
일단이 상기 수직판에 연결된 고정바;
일단이 상기 고정바에 회전볼을 통해 연결되어 360도 회전 가능하며, 타단 둘레에는 각도 눈금이 형성되어 있는 회전바;
상기 회전바를 석리의 ab면에 평행하게 배열한 뒤 ab면의 3차원적인 방향을 측정할 수 있도록 상기 회전바의 상부에 부착된 나침판; 및
상기 회전바의 타단에 부착되어 상기 회전바의 중심축을 기준으로 180도 회전가능하며 상기 회전바의 타단 둘레에 형성된 각도 눈금을 지시하는 바늘이 장착되어 있으며, 석리의 ab면의 경사 각도를 측정하여서 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 디지털 각도기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 암석의 석리 방향 측정 장치.
삭제
투명한 상판;
상기 상판의 후방부 하측에 수직으로 결합되는 투명한 수직판;
상기 상판의 후방부 상에 장착되며 상기 상판을 통해 보이는 석리의 방향을 바늘로 지적하여 그 각도를 눈금을 통해 알 수 있도록 구성되어 있는 상부 아날로그 각도기; 및
상기 수직판의 일측에 장착되며 상기 수직판을 통해 보이는 석리의 ab면의 3차원적 방향과 경사 각도를 측정하여서 아날로그 값 및 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 경사면 및 경사각 측정 장치를 포함하며:
상기 경사면 및 경사각 측정 장치는,
일단이 상기 수직판에 연결된 고정바;
일단이 상기 고정바에 회전볼을 통해 연결되어 360도 회전 가능하며, 타단 둘레에는 각도 눈금이 형성되어 있는 회전바;
상기 회전바를 석리의 ab면에 평행하게 배열한 뒤 ab면의 3차원적인 방향을 측정할 수 있도록 상기 회전바의 상부에 부착된 나침판; 및
상기 회전바의 타단에 부착되어 상기 회전바의 중심축을 기준으로 180도 회전가능하며 상기 회전바의 타단 둘레에 형성된 각도 눈금을 지시하는 바늘이 장착되어 있으며, 석리의 ab면의 경사 각도를 측정하여서 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 디지털 각도기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 암석의 석리 방향 측정 장치.
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