서론
대부분 암석은 지표환경보다 높은 온도와 압력 조건에서 형성되며 암석이 지표에 노출되면 낮은 온도, 압력, 지표수등의 영향으로 변형(변질)되며 이러한 과정은 풍화의 형태로 나타난다. 대표적인 풍화는 화학조성의 변화 없이 물리적으로 매질이 분리되는 물리적 풍화작용과 수분과 암석을 구성하는 원소의 반응으로 광물이 분해되는 화학적 풍화작용으로 구분된다. 기계적 풍화로 인해 세립화된 암석은 표면적이 증가하여 수분과 접촉하는 면적이 증가하기 때문에 화학적 풍화 가속되는 원인이 된다. 암석의 풍화로 인해 공극률과 흡수율이 증가하는 동시에 입자 간의 결합력이 감소하여 역학적인 강도가 감소한다.
시설물의 설계와 시공에서 RMR (Rock Mass Rating), Q-system (Rock Mass Quality) 등의 암반분류방법에 이용되고 있고, 경암, 보통암, 연암, 풍화암, 풍화잔류토 등으로 구분되는 기준은 암석의 풍화도에 기초하고 있다. 그러나 풍화의 적용기준이 대부분 육안관찰에 의한 정성적 기준으로 모암의 특성과 풍화과정에 따른 변화를 반영하지 못하고 있다. 또한, 설계 당시의 지반조사는 시설물의 시공 당시의 공학적 조건에 따른 것이며 유지관리 기간 암반의 내구성 저하를 반영하지 못하고 있다. 암석의 풍화는 굴착과정에서 발생하는 기계적 풍화와 굴착 후 암반의 표면이 외부에 노출되고 이러한 환경은 풍화를 가속시키는 원인이 되며 2차적인 화학적 풍화가 매우 빠르게 진행된다. 암석마다 고유한 임계부하량(Werner and Spranger, 1996)에 도달하게 되면물리적 강도저하가 수반되며 설계 조건과 다른 지반 특성으로 변화되어 시설물의 불안정성을 높이는 결과가 된다.
지표에 노출된 암석은 공기와 물에 의해 풍화가 진행되며, 풍화의 초기 단계에서 조암광물의 규산염과 이동성이 큰원소가 용탈되고 수분의 증가로 인해 점토광물이 생성되며, 2차로 형성된 점토광물은 암석의 풍화를 더욱 가속화 하는 원인이 된다. 풍화로 만들어진 변질광물은 풍화과정의 단계에 따라 생성물이 달라지며 이를 분석함으로써 풍화경로를 예측할 수 있다(Fig. 1). 조암광물 빈도가 가장 높은 장석은풍화과정에서 비정질상, 바이델라이트, 할로이사이트와 버미큐라이트(Jeong and Kim, 2002), 스멕타이트(Banfield and Eggleton, 1988), 카올리나이트의 순서로 변질광물을 생성하며, 흑운모는 풍화에 의해 일라이트, 질석(Banfield andEggleton, 1988), 깁사이트(Gilkes and Suddhiprakarn, 1979a, b), 카올리나이트(Harris et al., 1985; Rebertus et al., 1986) 등의 변질광물을 생성한다.
화학적 풍화로 용탈되는 원소의 양과 이동도는 광물을 구성하는 원소의 종류에 따라 달라진다. 조암광물에서 이동성이 높은 화학종으로는 알칼리금속과 알칼리토금속은 K2O, Na2O, CaO, MgO이 대표적이며 이동성이 낮은 화학종으로는 TiO2, Al2O3, FeO, MnO, P2O5가 있다. 풍화로 인해광물을 구성하는 원소는 천천히 용탈되며, 일반적으로 용탈되는 양과 속도는 원소에 따라 달라진다. 이동성이 높지 않은 화학종에서도 Na2O, CaO, K2O, MgO는 비교적 큰 이동성을 보이며 TiO2, Al2O3, Fe2O3는 매우 낮은 이동성을 보인다. 이동성의 차이를 보이는 화학종의 비를 측정함으로써 변질광물의 형성과 풍화의 정도를 나타낼 수 있고, 결국 풍화지수는 풍화가 진행되는 동안 이동성이 없는 성분에 대한 이동성이 높은 성분이 어느 정도 결핍되어 있는가를 측정하는 것이다. 풍화단계별 암석의 전암성분을 분석하여 정량적인 풍화를 관찰하기 위한 시도가 지속하였고 다양한 형태의 풍화지수가 제안되었다(Choi, 2011; Choi et al., 2012). 그러나 최근의 연구에서 사용되는 풍화지수들은 모든 암석에 일률적으로 적용하기에 한계가 있고 암종별로 최적화된 지수의 적용이 필요하다(Choi et al., 2014).
우리나라에 분포는 암종은 1:5만 지질도에서 1,425개, 1/25만 지질도에서 184개의 지층이 구분되어 있고 산상과 암질이 유사한 암석도 지질시대에 따라 서로 다른 지층명이 사용되고 있다. 지반조사에 활용되고 있는 지질도는 층서와 지질시대에 따른 암종을 구분한 것으로 공학적 특성을 반영하고 있지 못하며, 지질층서와 관계없이 공학적 기준에 따른 지질공학도가 필요하다. 2010년 국립재난안전연구원에서 암종 분류에 의한 지질공학도를 제작한 바 있고 국내 암석을 14개로 구분하였다(Fig. 2). 이를 기준으로 국내 분포하는 암종의 면적비를 산정하면 화성암 46.7%, 변성암 34.3%, 퇴적암 19.0%에 해당한다(National Disaster Management Research Institute, 2010).
화강암을 포함하는 화성암은 분포 면적이 넓고 1999년에서 2011년까지 발생한 급경사지 재해발생 사례를 지질공학도를 기준으로 구분하면 편마암에서 재해 발생사례가 가장 빈번하게 나타나고 있으며(26.4%), 규장질화강암(24.4%)과 안산암(11.9%)의 순으로 나타나며 이는 암석의 분포 면적과 유사한 경향을 보여준다(Kim et al., 2013). 급경사지 재해는 주로 산악지형에 집중되어 발생하며, 산악지형을 이루는 많은 기반암이 화강암과 편마암으로 구성되어 있다. 그러므로 화성암, 변성암, 퇴적암 중 재해의 취약성이 화성암에 높은 것으로 평가되었고 이로 인해 기존의 풍화연구는 화강암과 화강편마암에 집중되었다(Yim, 2000; Chang, 2003; Choi et al., 2012). 그러나 과거와 달리 도로, 철도, 도시철도와 도심지의 지하시설물 건설이 증가추세에 있고 지반굴착 기술이 발전하고 있으나 지반의 불확실성에 기인한 붕괴사고는 지속해서 늘어나고 있다. 또한 최근의 지층붕괴에 의한 시설물 피해 중 상당수가 퇴적암 지층에서 발생하고 있어 건설 당시와 유지관리 기간 동안 지반 특성에 대한 정보는 필수적이라 할 수 있다. 이와는 대조적으로 지금까지 퇴적암의 풍화에 대한 연구는 소수에 불과하다(Kim et al., 2001; Lee and Kim, 2004).
대규모 단층이나 습곡대와 같은 지질구조대를 제외하면 암석의 풍화가 가속되는 부분은 지표면에 집중되며, 심도가 증가할수록 풍화도는 감소한다. 그러므로 연직 방향의 시추코어는 지표면으로부터 풍화환경에 노출되지 않은 심부 기반암까지 암석의 연속적인 풍화과정을 관찰할 수 있는 좋은 소재가 된다. 이 연구에서는 국내에 분포하는 사암, 이암, 셰일을 대상으로 전암분석과 광물조성을 파악하고 풍화단계별 풍화지수를 산정하였다. 또한, 선행연구에서 제시된 풍화지수 중 퇴적암을 고려한 합리적인 지수 산정에 대한 고찰을 시도하였다.
연구방법
시료채취
연구를 위해 우리나라에 분포하는 암석 중 퇴적암 중 탄산염암에 해당하는 석회암, 돌로마이트를 제외한 사암, 이암, 셰일층으로부터 암석 시료를 채취하였다. 퇴적암 시료는 중생대 경상누층군과 고생대 평안누층군 지층에서 획득하였고 공간상의 위치는 Fig. 3과 같다. 총 196개의 시료 중사암이 153개로 가장 많고, 이암 10개, 셰일은 33개가 풍화도 분석에 사용되었다.
획득한 퇴적암 시료를 대상으로 X-선 형광분석(Shimadzu, XRF-1700)과 X-선 회절분석(Philips, X'Pert-MPD System)을 수행하였고 암석의 화학조성을 이용하여, 다양한 화학적 풍화지수를 산정하고 상관성을 분석하였다.
풍화지수
기계적으로 암석의 풍화 정도를 정량화하는 방법으로 탄성파 전달속도, 흡수율, 밀도, 압축강도 등을 측정하는 방법이 이용되고 있으며 현재 상태를 평가하는 기술로 활용되고있다. 반면 화학적 풍화는 현 상태 뿐만 아니라 유지관리동안 예상되는 풍화를 정량화하기 위한 방법으로 전암분석은 광물의 화학적 조성을 검증하고 대비하기 위해 암석의 SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, MnO, K2O, Na2O, P2O5 등의 성분을 분석하고 함량비에 따라 풍화의 진행을 예측할 수 있다.
풍화지수와 관련된 연구는 암석을 구성하는 조암광물의 풍화를 나타내는 광물학적 연구(Goldich, 1938)를 시작으로 다양한 연구가 이루어져 왔다. 특히 화학적 풍화지수는 풍화를 받기 이전의 광물 조성과 풍화반응 후 생성물의 함량비로 표현되는데 암석마다 풍화과정이 서로 다르게 나타나므로 암석의 종류에 따라 다양한 지수가 제안되었다. 그중에서 풍화에 의해 암석의 화학조성 변화와 주요 원소의 상대적 이동에 이용한 지구화학적인 선행연구가 활발하였고(Nam, 1971, 1987; Nam and Cho, 1993; Chesworth, 1973; Delvaux et al., 1989; Marsh, 1991; Condie et al., 1995; Chang, 2003; Choi, 2011), 특히 화학종의 함량 변화에 기초한 풍화지수들이 제안되었다(Vogt, 1927; Reiche, 1943; Ruxton, 1968; Parker, 1970; Vogel, 1975; Nesbitt and Young, 1982; Sueoka, 1988; Harnois, 1988; De Jayawardena and Izawa, 1994; Fedo et al., 1995).
Table 1은 연구에 적용한 풍화지수를 나타낸 것으로 풍화지수 V는 Vogt (1927)가 제안한 지수로 잔여 퇴적물의 성숙도를 평가하기 위한 지화학적 방법으로 제안한 지수이다. SAR (R)은 Ruxton (1968)이 제안한 지수로 풍화과정 중 알루미나는 일정하게 잔류한다는 가정하에 풍화가 진행될 때 암석내 특정한 성분의 손실을 실리카의 손실에 의한 것으로 판단하였다. 그러나 이 지수는 화강암과 석영반암과 같은 산성암에는 적합하지만, 염기성 또는 초염기성암에서는 적합하지 않은 것으로 알려져 있다(Irfan, 1996). Wp (WIP)는 Parker (1970)가 제안한 지수로 알칼리 금속 원소와 그들의 부착강도비(Residual Bond Strength)를 기본으로 하는 지수로 가수분해(hydrolysis)가 규산염광물에서 풍화의 주요한 원인으로 작용하는 경우 적합하며, 산성 및 염기성암 모두에 적용할 수 있다는 장점이 있다.
Nesbitt와 Young (1982)은 CIA (Chemical Index of Alteration)를 제안하였는데, 조암광물 중 장석이 점토광물로 풍화되는 과정으로 해석되며, 가장 광범위하게 이용되는 화학적 지수이다. CIW (Chemical Index of Weathering)는 Harnois (1988)가 제안한 풍화지수로 근본적으로 장석의 풍화를 모사하는 측면에서 CIA와 동일하나 화학종 중에서 K2O를 제외한 지수이다. 이는 Maynard (1992)에 의해서도 제안되었으며, K2O-free CIA 또는 CIA-K로 불린다. Si-Ti index는 De Jayawardena와 Izawa (1994)에 의하여 제안된 지수로 열대지방에서 변성규산염암의 공학적 특성과 화학적 풍화를 분석하기 위하여 개발되었다. PIA (Plagioclase Index of Alteration)는 Fedo et al. (1995)가 제안한 것으로 사장석은 규산염 암석에서 풍부하게 나타나지만 풍화에의해 빨리 용해되는 점을 이용하여 CIW의 대안으로 제시된 지수이다.
Sueoka et al. (1988)은 강열감량(LOI, Loss on ignition)자체가 화학적 풍화지수가 된다고 제안하였다. 강열감량은 시료를 950oC로 30분간 가열시 감소되는 양을 백분율로 표시한 양으로 시료에서 H2O의 양을 나타낸다. Gupta and Rao (2001)는 13개 암종에 대한 암석학적 특성을 분석하고풍화등급을 정리하였는데, 화학적 풍화지수는 모든 암종에대한 합리적인 풍화등급을 정리하기는 어려우나 강열감량은거의 모든 암종에 대하여 풍화지수로써 활용이 가능할 수 있다고 제안하였다. 강열감량은 소실되는 물질의 구성비로 풍화변질이 진행됨에 따라 증가하는 경향이 뚜렷하게 나타나므로 풍화지수와의 직접적인 비교가 간편하다.
원소의 화학종을 이용한 풍화지수의 계산에서 CaO는 규산염암이 풍화된 것으로 제한하여 인회석(apatite)의 효과를 제거한 CaO*로 표현하고 있다(Price and Velbel, 2003).
풍화지수들의 상관성을 비교하기 위해서 SPSS (PASW Statistics, ver. 18.0) 프로그램을 이용하여 강열감량과 풍화지수를 비교하였다. 풍화과정에 따른 지수의 상관성은 우선 각각의 지수를 변수로 하여 산점도(Scatter plot)를 작성하고 선형관계를 확인하였고 이변량 상관계수를 통해 유의성을 검토하였다.
연구결과
쇄설성 퇴적암의 풍화지수
쇄설성 퇴적암의 전암분석을 기초로 Table 1에 제시된 방법으로 계산된 화학적 풍화지수와 LOI는 Table 2와 같다. 풍화가 진행될수록 CaO와 Na2O는 용탈에 의해 총량이 감소하는 반면 Al2O3, Fe2O3, TiO2, LOI는 증가한다. 풍화지수와는 별개로 LOI는 강열감량에 의해 손실되는 양을 나타내는데, 암석의 변질정도에 비례하여 증가하며 이것은 암석중에 포함된 H2O가 증가된 것을 의미하며, 한편으로 암석의 구성하는 광물군에서 H2O를 포함하는 점토광물이 증가된 것을 지시한다. 사암, 이암, 셰일에서 계산된 풍화지수들의 산점도에서 V, SAR, SITI 풍화지수는 상관성이 관찰되지 않는다(Fig. 4). 산점도에서 상관성이 분명하지 않은 3개의 풍화지수는 SiO2 함량을 기초로 한 풍화지수라는 것이 공통적이다. 조암광물 중 SiO2는 풍화저항력이 매우 높아 Si를 사용하는 풍화지수는 이동성이 낮은 화학종과 SiO2의 당량비로써 지수를 표현하며 대부분 지수는 이동성 낮은 화학종의 당량비로서 지수를 표현되며, 쇄설성 퇴적암의 경우 장석의 풍화에 기초한 풍화지수의 상관성이 높은 것으로 판단된다.
Table 1. Summary of weathering indices (if calculated using molecular proportions of elements oxides) evaluated in this study(modified from Price and Velbel, 2003). |
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풍화지수를 변수로 피어슨 상관계수의 절댓값이 0.7 이상인 동시에 유의확률이 오차의 한계(알파) 0.05보다 작은 두변수의 조합이 풍화지수 간의 상관성이 있다고 할 수 있다(-1≤ 상관계수 ≤1). 이변량 상관계수(Bivariate Correlation Coefficient)의 행렬 및 상관분석에서 유의성 검증은 양측검정을 기본설정으로 하였다.
사암에서 계산한 풍화지수의 상관성은(Table 3) 99% 수준에서 6개 이상의 지수들과 유의성을 나타내고 있으며, 이때 변수는 LOI, Wp, CIA, CIW, PIA로 나타났다. 사암은 이암과 셰일은 물론 화성암과 비교해도 지수 간의 유의성이 상당히 높은 것을 알 수 있다(Choi, 2011). Table 4는 이암의 상관성을 제시한 것으로 99% 수준으로 4개 이상의 유의성을 보이는 지수는 Wp만 유일하며, CIA, CIW, PIA는 3개의 지수와 유의성을 보인다. Table 5는 셰일의 상관성을 나타내었고 다른 지수들과 4개 이상이 99% 수준으로 유의한 지수는 V, Wp, CIA, CIW, PIA로 나타났다.
풍화지수의 상관성 분석에서 사암, 이암, 셰일에서 공통으로 유의한 상관성을 보이는 지수는 Wp, CIA, CIW, PIA이며 이 중에서 장석의 풍화지수에 가장 널리 이용되는 화학적 변질지수(CIA)는 암종과 광물의 지수 범위가 제시되어 있어 활용이 간편하며, 풍화의 진행경로 확인이 쉬워 연구자들에게 널리 활용되고 있다(Fig. 5). CIA는 삼각도표로 표현이 가능하며, 신선한 기반암에서의 풍화지수는 45-55의 값을 보이며, 풍화가 진행되면 최종적으로 카올린을 지시하는 100의 값에 도달하게 된다. 또한, 풍화단계의 있는 시료를 분석함으로써 암종별 풍화경로를 알 수 있고 화학종에따라 생성되는 2차 광물의 종류를 예측할 수 있는 장점이 있다.
Fig. 6은 사암, 이암, 세일의 화학적변질지수(CIA)를 암종별로 구분하여 삼각도표에 나타낸 것으로 풍화를 받은 정도에 따라 사암, 이암, 셰일의 풍화지수가 선형적으로 증가하고 있다. 풍화의 진행경로는 신선한 상태의 퇴적암에서 일라이트와 녹니석의 단계로 풍화가 진행되며, 분석에 사용된 퇴적암에서 스멕타이트 계열의 2차 광물이 생성되는 경로의 풍화는 관찰되지 않는다. 이는 연구에 사용한 사암, 이암, 셰일은 지속적인 환경환경에서 일라이트-녹니석을 거쳐카올린에 도달하는 경로를 따라 풍화가 진행되는 것을 나타내고 있다. 반면 일부의 사암과 셰일 시료는 CIA 지수가45 미만의 값을 보이는데 매우 신선한 상태를 나타내는 풍화지수보다 낮은 값으로 풍화도와 무관한 오류의 값을 지시한다.
풍화지수와 암석의 2차 광물의 조성을 비교하기 위해CIA 지수에 따라 셰일을 구분하고 X-선 회절분석을 수행하였다. CIA 60-70 범위의 셰일은 육안관찰에서 풍화를 받지 않은 상태를 지시하며 광물조성은 대부분 석영과 장석으로 구성되어 있고 소량의 운모와 일라이트가 포함된 것을 볼수 있다(Fig. 7a). 지표에 인접한 셰일은 CIA 70 이상으로 육안관찰에서 박리현상이 관찰된다. 광물조성은 풍화로 인해 2차 광물로 녹니석이 관찰되며 운모와 일라이트의 피크가 뚜렷해지는 것을 볼 수 있다(Fig. 7b). 반면 Fig. 7c는 방해석 세맥을 포함하는 셰일을 분석한 것으로 방해석을 제외하면 풍화 상태의 셰일과 동일한 결과를 확인할 수 있다. 화학적 변질지수 산정시 탄산염의 효과를 제거하기 위한 보정을 수행하였으나 CIA는 신선한 상태의 셰일에 비해 낮은 30정도의 지수를 지시하며 이는 풍화단계를 판단하기 위한 적정범위 밖의 결과를 지시한다. 이러한 결과는 화학종에 의한 풍화지수 산정에서 무엇보다 풍화를 대표할 수 있는 시료의 적절한 선택과 분석자료의 획득이 중요한 것을 의미한다.
풍화지수의 적용 및 문제점
Fig. 6과 Fig. 7에서 고찰한 바와 같이 암석에 포함된 산화칼슘(CaO)의 함량이 많은 경우 풍화지수는 산화칼슘의 함량비에 따라 풍화 정도와 무관한 범위 밖의 결과를 보여준다. 그러므로 방해석이 함량이 높은 암석이나 석회암, 돌로 마이트 등의 탄산염암은 CaO 성분에 의해 풍화과정을 명확하게 설명하지 못하고 해석의 신뢰성을 떨어뜨리는 결과를 가져온다. Fedo et al. (1995)는 동일 시료를 대상으로 CaO 화학종이 CIA와 CIA 지수가 미치는 영향을 검토하고 CIA에서 CIPW norm 값을 적용하여 방해석, 백운석(dolomite), 인회석에 의한 효과를 제거하는 것을 제시한 바있다. CIW는 K-장석과 연관된 알루미늄을 설명하지 않으므로, 화학적으로 풍화 여부에 상관없이 K-장석이 풍부한 값을 산출할 수 있고, 근본적으로 장석의 풍화를 지시하는 척도로 이용되고 있다(Nesbitt and Young, 1982; Maynard, 1992; Fedo et al., 1995). Fig. 8은 풍화 받지 않은 신선한 상태의 암석과 광물의 CIA와 CIW지수를 비교한 것으로(analyses from Carmichael et al., 1974; Smith, 1974; Cox et al., 1979; Anderson and Bender, 1989; De Ros et al., 1994), 다양한 암석에서 CIA지수는 50 내외의 일정한 값을 보이지만, 장석의 함량에 따라 CIW 지수는 상당히 넓은 범위에 분포하고 있는 것을 볼 수 있다. CIW 지수가 장석의 풍화에서 풍화도의 변별력은 높일 수 있으나 단순히 지수의 크기를 표현함으로써 CIA의 장점인 풍화경로와 2차 광물에 대한 정보를 확인할 수 없는 단점이 있다.
Fig. 8.
(a) Solid circles are chemical index of alteration (CIA) values for variety of fresh rocks and minerals; corresponding opencircles show chemical index of weathering (CIW) values for same fresh materials (analyses from Carmichael et al., 1974; Smith, 1974;Cox et al., 1979; Anderson and Bender, 1989; De Ros et al., 1994). (b) Plot of corresponding CIA and CIW values shows extremerange of CIW values for unweathered materials (Fedo et al., 1995).
Fig. 9는 분석에 사용한 사암, 이암, 셰일의 CIA와 CIW를 나타낸 것으로 Fedo et al. (1995)에 의해 제안된 보정식을 적용하였으나 규산염에 포함된 CaO를 제외한 인산염과 탄산염암의 효과가 제거되지 않아 해석 범위를 벗어나는 결과를 보였다. 쇄설성 퇴적암의 풍화는 장석의 풍화과정을 기반으로 하는 풍화지수의 적용이 유효하나 범위를 벗어나는 분석결과는 풍화도 평가에서 제외되어야 한다.
Price와 Velbel (2003)은 유용한 화학적 풍화지수는 풍화를 최대한 간단하게 표현할 수 있어야 하며, 분포 지역과 모암과 관계없이 적용가능한 것으로 정의하고 있다. 화학적 풍화지수은 화학종에 기초하는 것으로 지수간의 유의성이 확보되어야 하나 연구를 통해 지금까지 제안된 지수들은 암종에 따라 변별력의 차이가 분명하고 SiO2 화학종을 사용하는 풍화지수는 쇄설성 퇴적암에서 유의성이 전혀 나타나지 않았다. CIA와 CIW는 상호 간의 유의성이 매우 높고 풍화정도에 따른 지수의 변화가 잘 반영되고 있으나 CIW는 지수의 크기만을 고려하는 것과 CIA는 인회석, 사장석 및 백운석에 의한 효과를 제거하지 못하므로 CIA와 CIW를 동시에 고려하는 것이 중요하다. 또한 CaO의 함량이 높은 경우 보정치 역시 해석 범위를 벗어나는 결과를 지시하고 있어 전암분석 이전에 광물조성을 분석하고 암석 풍화의 오류가 될 수 있는 시료를 사전에 배제시켜야 한다.
결론
이 연구를 통해 쇄설성 퇴적암에 해당하는 사암, 이암, 셰일의 전암분석을 통해 다양한 풍화지수를 산정하였고 각 지수들간의 유의성과 풍화지수 적용시 개선사항을 도출하였다.
사암, 이암, 셰일의 풍화지수는 장석의 풍화를 지수화한 Wp, CIA, CIW, PIA가 매우 높은 유의성을 보였으며 상대적으로 이동성이 화학종과 SiO2의 비를 고려한 지수들은 유의성이 없는 것으로 확인되었다. 지수 중 화학적 변질지수(CIA)와 K2O를 제외한 화학적 풍화지수(CIW)는 암석의 풍화 정도가 증가할수록 이에 비례하여 지수값이 증가하였고 풍화경로를 지시하는 다이아그램에서 지수의 상승에 따라 2차 변질광물이 생성되는 것을 확인하였다. 즉 쇄설성 퇴적암의 풍화를 평가하는 방법으로 CIA와 CIW는 효과적으로 이용될 수 있고 변질에 의한 2차 광물의 생성을 가시적으로 예측할 수 있다.
또한, 풍화지수의 산정 시 화학적 변질지수와 화학적 풍화지수를 동시에 고려함으로써 산정된 풍화지수의 적정성과 신뢰성을 검토할 수 있어 쇄설성 퇴적암의 풍화지수 산정 시2개 이상의 유의성 풍화지수를 고려하는 것이 효과적이다.
방해석, 백운석과 같은 탄산염 광물과 인회석 등의 인산염 광물에 의한 효과를 제거하기 위한 보정법을 적용한 CIA와 CIW 지수도 해석 범위를 벗어나는 지수를 보였다. 따라서 쇄설성 퇴적암의 정확한 풍화지수 산정을 위해 X-선 회절분석 등을 통해 탄산염 물질의 함량이 높은 시료는 분석과정에서 배제되어야 한다.
