1. 서 론
한반도 남서부 지역에는 소규모의 백악기 퇴적분
지들이 북동-남서 방향의 옥천대의 양측 경계부를 따라 단속적으로 분포하고 있으며, 이들은 모두 분 지주변의 대규모 주향이동단층과 밀접히 연관되어
‡Corresponding author: +82-42-868-3042, E-mail: [email protected]
분지형성과 관련한 백악기 격포분지와 기저암 내 단층계
이병주
한국지질자원연구원 지구환경연구본부
요 약
한반도의 백악기 퇴적분지는 남동부에 분포하는 경상분지 이외에도 소규모의 퇴적분지들이 북동-남서 방향 으로 한반도 중부에 북북동-남남서 방향으로 서해에서 동해까지 연속성을 가지며 발달하는 주향이동단층을 따 라 단속적으로 분포하고 있다. 이들 분지들은 모두 분지 주변의 대규모 주향이동단층과 밀접히 연관되어 발달 하는 공통적인 특징을 가진다. 전라북도 부안군에 위치한 격포분지는 선캠브리아시대의 편마암류와 쥬라기의 화강암질암과 백악기 산성 화산암류 및 쇄설성 퇴적암(격포리층)이 분포한다. 격포분지는 옥천대를 따라 발달 하는 소규모 퇴적분지와는 달리 백악기 화산암류가 격포분지의 기저인 점을 고려 할 때 이 분지는 상부 백악기 에 형성되었다. 본 연구 지역에는 북동 방향의 우수향인 주향이동단층 3조(반월단층, 종암단층, 궁항치단층)가 발달하며 이들 주향이동단층작용에 수반하여 북서 방향의 좌수향의 주향이동단층, 동서 방향의 정단층 및 남북 방향의 스러스트단층들이 발달하고 있다. 격포리층 내에는 퇴적 동시성의 스러스트 단층 및 비대칭 습곡형태의 교란지층들이 관찰된다. 이들의 횡압력의 방향은 110° 정도의 수평압력이 작용하여 형성된 것으로 판단된다.
따라서 격포층군을 퇴적시킨 퇴적분지는 인리형분지라기보다는 우수향의 주향이동단층작용에 수반한 횡압력 조건 하의 쐐기형 분지형태이다.
주요어: 백악기 퇴적분지, 격포리층, 격포분지, 주향이동단층, 쐐기형 분지
Byung-Joo Lee, 2011, Fault system in the Cretaceous Kyokpo Basin and its basement: Implications for basin formation. Journal of the Geological Society of Korea. v. 47, no. 3, p. 245-254
ABSTRACT: In the study area which is the Cretaceous sedimentary Kyokpo Basin and the basement, three types
of faults are recognized: dextral strike-slip faults , normal faults and reverse faults. The strike-slip faults can be subdivided into three sets (Banwol Fault, Jongam Fault and Gunghangchi Fault). Among the strike-slip faults, the Banwol fault, which is running along the northern coastline, has conjugate sinistral strike-slip faults of NW direction. The normal faults of nearly WEW direction well develop at the northeastern coastline and the reverse faults of NS direction are distributed in the western coastline. These different sets of the faults can be simultaneously formed by the compression of about 110o direction. The compression also resulted in the formation of thrusts and slumped beds or asymmetrical folds, which have well-developed NNE-NS strike of the axial plane. The thrusts and folds only occur within any particular horizons overlain by undeformed strata, indicative of syn-depositional origin. The dextral sense of strike-slip faults, the systematic development of fault systems, and the syn-depositional deformation of sediments collectively suggested that the Kyokpo Basin was formed under a dextral strike-slip regime, about 110o compressional direction. Conclusively the Kyokpo basin is interpreted as a fault wedge basin (transpressional basin) rather than a pull-apart basin (transtensional basin).Key words: Cretaceous sedimentary basin, Kyokpori Formation, Kyokpo Basin, strike-slip fault, wedge basin
(Byung-Joo Lee, Geologic Environment Div., Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM),
Daejeon 305-350, Korea)
발달하는 공통적인 특징을 보여 준다(그림 1). 이들 백악기 퇴적분지들이 북동-남서 방향의 대규모 주향 이동단층을 따라서 분포한다는 사실은 분지의 생성, 퇴적작용 및 퇴적 후 변형작용 등과 같은 분지의 진 화가 백악기 동안 한반도 남서부에 있었던 대규모의 조구조 운동과 밀접한 연관이 있었음을 시사하며, 따라서 이들 주향이동단층과 연관된 백악기 퇴적분 지들에 관한 많은 연구가 이루어 진 바 있다(김정환 외, 1994; 최영섭, 1996; 이희권, 1998; 이병주와 김복 철, 2003; 기원서 외, 2006; Kim et al., 1997). 이들 퇴 적분지들은 옥천대를 중심으로 남측 경계부에서는 상대적으로 큰 규모의 분지들이 분포하는 반면, 북 측 경계부에서는 상대적으로 작은 규모의 분지들이 분포하는 것이 특징이다. 그러나 그림 1에서 철원분 지, 격포분지, 천수만분지 및 남양분지는 분지의 형 성시기 및 분지형성기구가 타분지와 차이가 있다.
본 논문에서는 격포분지와 그 주변의 기반암에 발달하는 단층들의 특성을 고찰하고 이들에 대한 구 조적인 해석을 통해 격포분지의 기원과 발달과정, 그리고 분지의 진화와 관련된 변형작용의 특성에 대 해 밝히고자 한다.
격포분지에 대한 기존연구로는 한국자원연구소 에서 부안지점 원자력발전소 부지조사를 위해 지질 조사를 실시한 바 있으며(KIER, 1981), 격포리층의 퇴적작용 및 퇴적환경에 대해서는 Chun (1990), Chun and Lee (1991), Chun and Chough (1992), Chun and Kim (1995)과 Kim et al. (1995)에 의해서 비교적 자 세하게 연구된 바 있다. 또한, Lambiase and Bosworth (1995)는 격포리층에 대한 비교적 간단한 퇴적학적 인 연구와 함께 격포분지가 후기 백악기에 인리형분 지(pull-apart basin)의 형태로 형성되었으며, 후기 마이오세동안 응력반전(횡압축)과 융기를 겪었다고 주장하였다. 그러나 Kim et al. (1995)은 Lambiase and Bosworth (1995)의 결론 중에서 퇴적환경, 퇴 적작용, 응력반전시기, 조구조적인 의미 등에 대해 서 이론을 제기한 바 있다.
2. 일반지질
격포분지는 대략 14 × 4 km2의 크기의 작은 퇴적 분지이며 이 분지의 기반암을 포함한 지질상황은 선 캠브리아시대의 편마암류와 쥬라기의 화강암과 백 악기의 응회암 및 격포분지를 채우고 있는 쇄설성 퇴적암(격포리층), 유문암, 및 이들을 관입하는 염기 성 암맥과 제4기 미교결 충적층으로 구성되어 있다 (그림 2).
이 지역에서 산출되는 화산암 및 화강암에 대한 절대연령 측정 자료는 표 1과 같다.
2.1 편마암류
연구지역에서 가장 오래된 선캠브리아시대 편마 암류는 쥬라기의 화강암질암과 함께 격포분지의 기 반암을 구성하며, 연구지역의 북부 해안가에 좁은 지역에 제한되어 분포한다(그림 2). 연구지역의 선 캠브리아시대 편마암류는 광물조성 및 조직적인 특 성에 따라 각섬석편마암, 안구상 편마암 및 흑운모 편마암으로 구분할 수 있다. 각섬석편마암은 엽리와 조화적으로 각섬석이 발달하는 것이 특징이다. 안구
Fig. 1. Cretaceous non-marine basin arrangement in the
southern part of the Korean Peninsula.
1. Gyeongsang Basin, 2. Cheolwon Basin, 3. Baekdam Basin, 4. Pungam Basin, 5. Eumseong Basin, 6. Gongju Basin, 7. Puyeo Basin, 8. Cheonsuman Basin, 9. Kyokpo Basin, 10. Tongni Basin, 11. Jungsori Basin, 12. Yongdong Basin, 13. Muju Basin, 14. Jinnan Basin, 15. Hampyeong Basin, 16. Haenam Basin, 17. Neungju Basin, 18. Namyang Basin.
상 화강암은 화강암의 관입이 관찰되는 부근에서 잘 발달하며, 장경 3 cm 정도인 안구를 포함하는 것이 특징이다. 안구는 주로 알카리메타소마티즘에 의해 형성된 정장석으로 구성되어 있다. 흑운모편마암은
석영과 장석으로 구성된 우백대와 흑운모로 구성된 우흑대가 교호하는 호상구조와 같은 편마구조를 잘 보여준다. 편마암류의 엽리의 방향은 다양하나 대체 로 동북동 방향의 주향에 80° 정도로 고각의 경사가 북서향하는 것들이 우세하다.
2.2 화강암
쥬라기에 관입한 화강암은 반월부근의 해안가, 북서부 해안가, 및 채석강 북쪽에 소규모로 분포한 다(그림 2). 쥬라기 화강암은 반월 북동부에서는 편 마암을 관입하고 있으며, 소당앞 해안가에서는 격포 분지의 쇄설성 퇴적층인 격포리층의 기반암을 이루 고 있다. 화강암은 주로 석영, 장석, 흑운모 및 각섬 석으로 구성되며, 모드분석결과 석영몬조암에 해당 하는 것으로 밝혀졌다. 화강암은 특징적으로 장경과 단경이 각각 2.5 cm 및 1 cm 정도인 장석 반정을 함 유하는 반상조직을 보여준다. 이 화강암의 K/Ar 절 대연령은 128.0±3.0 Ma로 측정된 바 있다(Lambiase and Bosworth, 1995).
2.3 응회암
응회암은 연구지역의 동부인 내륙부에 넓게 분포 하며(그림 2), 주로 산성응회암으로 곳에 따라 화산 력응회암이나 화산각력암도 나타난다. 본 응회암은 유문암질 조성을 가지며, 기질과 동질인 유문암질 암편과 함께 안산암과 화강암 암편을 포함한다. 화 산력응회암은 주로 연구지역의 동단부에 분포하며, 화산력을 포함하는 것이 특징이다. 화산각력암은 소 구와 채석강 주변에 매우 작은 규모의 노두로 나타
Fig. 2. Geological map of the study area.
Table 1. K-Ar ages of igneous rocks of the Kyokpo Basin.
Rock type Occurrence Agea (Ma) Ageb (Ma) Basic dike Intrusion into quartz monzonite 66.1±2.6
Rhyolite Intrusion into sedimentary sequence 62.6±2.7 76.1±2.2c Rhyolite Overlying the sedimentary sequence 62.6±2.4 83.5±2.4
Tuff Interlayered with sedimentary sequence 64.3±2.6 Basic lava Interlayered with sedimentary sequence 74.8±3.1 Volcanic breccia Interlayered with tuff 85.7±3.4 Intermediate lava Interlayered with sedimentary sequence 97.4±3.1
Granite Basement 85.9±3.9 128.0±3.0c
a : from KIER (1981)
b : from Lambiase and Bosworth (1995)
c : data obtained from K-feldspar; the rest from whole-rock dating
나며, 주로 화강암과 안산암의 각력을 포함한다. 산 성 화산암류는 쇄설성 퇴적층인 격포리층과 함께 선 캠브리아시대의 편마암류와 쥬라기의 화강암을 덮 으면서 격포분지를 채우고 있다. 산성 화산암류는 일부지역에서 격포리층과 교호하는 양상을 보여주 거나 혹은 격포리층에 의해 정합적으로 덮인다. 산 성 화산암류의 K-Ar 절대연령은 64.3±2.6 Ma ~ 85.7±
3.4 Ma로 측정된 바 있다(KIER, 1981; Lambiase and Bosworth, 1995).
이 응회암층은 격포분지의 기저암으로 사투봉 동 쪽에서는 그림 3에서와 같이 격포분지의 기저부인 응회암층위에 격포리층군의 역암이 쌓여있는 노두 가 관찰된다.
2.4 격포리층
백악기 격포리층은 연구지역의 서쪽 해안가를 따 라서 분포한다(그림 2). 격포리층은 역암, 역질 사암, 사암, 사암-실트암 호층, 흑색 셰일 및 응회암으로 구 성된다(Chun and Kim, 1995; Kim et al., 1995; Lambiase and Bosworth, 1995). 격포리층은 선캠브리아시대 편마암류와 쥬라기 화강암질암을 부정합으로 덮고 있으며, 후기 백악기 응회암을 기저로 정합적으로 덮는 다. 격포리층은 전체적으로 2개의 상향세립층(finning- upward succession) 으로 구성되며, 각 상향세립층 은 하부의 역암 및 역질사암에서 점차 상부로 가면 서 세립질의 사암, 사암-실트암 호층 및 흑색 셰일로 변해가는 특징을 보여준다(Chun and Lee, 1991).
격포리층은 대체로 호수 밑바닥에 형성된 급경사 삼
각주 혹은 선상지 및 그 인접환경에서 응집력이 약 한 암설류, 암설낙하, 저탁류 등에 의해서 퇴적된 것 으로 해석되고 있으나(Chun and Kim, 1995; Kim et al., 1995; Lambiase and Bosworth, 1995), 퇴적깊 이 및 퇴적메카니즘에 대해서는 연구자에 따라 약간 의 논란이 있다. 특히 격포리층 하한에는 퇴적 당시 기저부의 불안정으로 인한 교란층리(distorted bed) 가 발달하며(그림 4) 이들은 비대칭 습곡 내지 역단 층을 형성하기도 한다.
2.5 유문암
유문암은 연구지역의 북서부 해안가에 주로 분포 한다(그림 2). 유문암은 용암류의 형태로 격포리층 을 덮으면서 나타나거나, 혹은 격포리층을 관입하면 서 나타나는데, 유문암과 격포리층의 경계부에는 페
Fig. 3. Very contact (white line) between the tuff which
is the basement of the Kyokpo Basin and the conglomerate of the Kyokpori Formation.
Fig. 4. Distorted bed which is the lower part of the
Kyokpori Formation.Fig. 5. Peperite which was made at very contact between
rhyolite flow and wet unconsolidated mud.퍼라이트가 형성되어 있는 것이 관찰되기도 한다(그 림 5). 유문암은 흔히 잘 발달된 주상절리를 보여주 고 다공질이나, 유상구조의 발달은 미약한 편이다.
유문암의 색은 흰색, 노란색, 청록색, 적갈색 등 매우 다양하다. 유문암은 흔히 장석으로 구성된 반정 혹 은 취반정(glomerocrysts)을 포함하는 반상조직 혹 은 문상조직(granophyric texture)을 보여준다. 유 문암은 격포리층과의 경계부에 페퍼라이트가 발달 하는 것으로 미루어 격포리층이 퇴적되는 동안이나 혹은 퇴적직후에 형성된 것으로 해석되며, 유문암에 대한 K/Ar 절대연령도 83.5±2.4 Ma ~ 62.6±2.4 Ma 로 이러한 해석과 잘 들어맞는다.
2.6 염기성 관입암
염기성 관입암은 연구지역 중 채석강 일대와 격 포리 서측 응회암 내에서 암맥 형태로 산출된다(그 림 2). 이들은 대체로 어두운 색을 띠고 있으며, 세립
질이다. 염기성 암맥의 K/Ar 절대연대는 66.1±2.6 Ma로 다른 암석보다 다소 젊은 것으로 측정된 바 있 다(KIER, 1981).
3. 단 층
채석강에서 죽막동을 거쳐 반월쪽으로 남북 방향 에서 서북서 방향으로 발달하는 해안선을 따라 가 면 정단층, 역단층, 주향이동단층과 같은 여러 종류 의 단층이 관찰되고 있다(그림 6). 또한 해안에서 내 륙으로 가며는 북동 방향의 평행한 세 개의 주 단층 이 발달하고 있는데, 이들 세 평행한 주행이동단층 을 북쪽에서부터 반월단층, 종암단층, 궁항치단층 이라 명명 한다(그림 6). 이들 우수향의 주향이동단 층은 한반도에서 백악기 초 북북동 내지 북동 방향 의 좌수향의 주향이동단층을 만든 거의 남북 방향 의 압축력이 있은 후, 백악기 말로 가면서 동서 방향 으로 횡압력의 방향이 전환되면서 이로 인해 만들 어진 북동 내지 북북동 방향의 우수향의 주향이동 단층계열(이병주와 김복철, 2003)에 일치하는 단층 들이다.
3.1 우수향 주향이동단층
북동 방향으로 연구지역 내에서 가장 길게 발달 하는 이들 3개의 단층 중 반월단층은 해안가 가까이 에 존재하여 비교적 야외 노두에서도 잘 관찰되나, 중앙의 종암단층은 충적층에 의해 많은 부분이 덮여 있다. 이 단층을 인지할 수 있는 증거는 종암 서측에 분포하는 응회암 내에 협재된 응회암질 퇴적암과 동 일한 층준으로 사료되는 암석이 남동부에 약 1 km의 우수향의 변위를 가지면서 분포하고 있다. 궁항치단 층은 도청리 언덕 도로변에서는 우수향의 운동감각 을 보이는 주향이동단층으로 관찰 된다(그림 7).
반월단층은 반월마을 북동부 해안선을 따라 편마 암 및 화강암과 유문암질 응회암의 접촉부에서 잘 관찰되며, N40°~50°E의 주향을 가지면서 우수향의 운동감각을 가지는 주향이동단층이다. 반월마을 북 동해안에서는 단층작용 시 형성된 약 10 m 정도 엽 리가 교란된 예인습곡(drag fold)이 발달한다. 단층 면을 따라서는 방해석맥이 충전되어 있는데, 이들 방해석맥 상에는 단층조선이 잘 관찰되며 단층조선 의 침강각(plunge angle)은 10° 미만이다. 본 단층
Fig. 6. Fault distribution map in the study area.
은 단층면을 중심으로 좌우에 분포하는 퇴적암이나 화강암을 기준으로 볼 때 변위가 적어도 1 km 이상 이다.
반월마을 북동쪽에 분포하는 편마암이나 대보화 강암은 본 지역에 발달하며 백악기 말에 작용한 단 층운동 그 이전에 이미 변형작용을 격은 흔적이 관 찰되는데 그것이 연성전단작용에 의한 압쇄암을 포 함하고 있다. 이는 단층작용 이전에 이미 변형작용 이 이 지역에 있었음을 말하고 있다. 화강암 내에는 주향이 N60°~70°E, 경사가 80°NW인 절리와 주향 이 N10°E에 경사가 85°SE인 절리 및 경사각이 20°
미만의 저각으로 지표면과 거의 평행한 판상절리 (sheeting joint)로써 각각 약 3개의 절리조가 발달 하고 있다.
서북서 방향으로 발달하는 반월단층을 중심으로 북서부와 남동부의 단층발달 양상이 매우상이 함을 알 수 있다(그림 8). 그림 8은 반월단층을 중심으로 북서측과 남동측에 발달하는 단층을 표시한 그림으 로 반월단층을 따라 채석강에서 죽막을 거쳐 반월 쪽으로 가면서 해안을 따라 정단층, 역단층, 주향이
동단층과 같은 각종 단층들이 발달하고 있다.
3.2 좌수향 주향이동단층
반월단층 북서쪽 해안가에서는 반월단층의 공액
Fig. 7. An outcrop showing the dextral strike-slip sense of the Jongam Fault.
Fig. 8. Related fault distribution map and analytical
strain ellipse.단층들인 좌수향의 주향이동 운동 감각을 가지며 북 서방향의 주향에 70°~80° 내외의 급경사각을 가지 는 단층이 3조 발달한다.
본 역에서 남서쪽의 좌수향 주향이동단층은 죽막 동 남쪽 해안가와 용두 북쪽에서 잘 관찰된다. 이 단 층의 주향은 N60°~70°W이고 75°SW의 경사를 가 진다. 죽막동 남부 해안가에서는 단층면을 따라 산 성 맥암이 관입되어 있으며 용두에서는 현무암이 본 단층에 의해 끊겨있다. 이 현무암은 절대연령이 74.8±
3.1 Ma (표 1)로 백악기 말에 해당하여 본 역의 단층 작용은 백악기 말에 생성되었음을 시사한다. 이 단 층 북쪽에 발달하는 또 다른 주향이동단층은 소당 동측 해안가에서 잘 관찰된다. 단층면은 주향이 N45°W 에, 70°~80°SW의 경사를 가지고 변위는 약 40~50 m
정도이며 단층면을 따라 열수변질작용에 의한 변질 광물들로 코팅되어 있다. 이들 두 좌수향의 주향이 동 단층 사이에는 거의 동서 방향의 정단층이 발달 하여 이 사이 지역은 퇴적당시 격포리층인 퇴적암들 이 침강하는 영역으로(그림 8) 퇴적층이 타 지역에 비해 두껍게 쌓이고 격심한 지반의 동요에 의한 교 란층리(distorted bed)가 잘 발달하고 있다(그림 9).
반월단층 북동부 해안가의 좌수향 주향이동단층 중 가장 동쪽에 편마암과 화강암의 경계를 이루는 이 단층은 단층면을 따라 0.5 cm 정도의 방해석이 충전 되어 있으며 변위는 약 20 cm 정도이다.
3.3 정단층과 스러스트
연구지역 내의 정단층은 거의 동서 방향에 가까 운 주향을 가지며 경사각이 저각의 단층인 스러스트 들은 거의 남북에 가까운 방향의 주향을 가진다(그 림 6). 정단층은 죽막동 북쪽 해안가에서 퇴적물이 침강하는 격포층의 소분지를 만들며 발달하고, 채석 강 북쪽에서는 스러스트와 연관하여 관찰된다(그림 10a). 스러스트는 채석강 해안에서 잘 관찰되는데 단층면은 약 30°~40°의 경사각을 가지며 단층면은 방해석맥이 충전되어 있다. 그런데 이들 단층들은 상부의 퇴적층을 자르지 않고 있다. 다시 말해 이들 정단층과 스러스트 단층은 퇴적 동시성 단층들로 분 지가 확장되면서 단층작용이 멈추고 그 상부에 퇴적 층이 쌓인 것이다.
이상과 같이 연구지역 내 북동-남서 방향의 우수
Fig. 9. Distorted bed at the Jukmakdong area.
(a) (b)
Fig. 10. Normal fault (a) which is E-W trending and N-S to NNE-SSW trending thrust (b).
향 주향이동단층을 주단층으로 하여, 북북서-남남동 방향으로 주 단층에 대한 반향단층(antithetic fault) 인 좌수향 주향이동단층과 거의 동서 방향의 정단층 및 남북 내지 북북동-남남서 방향의 스러스트단층들 은 일련의 연관된 형성기구(mechanism)에 수반된 단층작용이다. 즉 Moody and Hill (1956)를 시작으 로 Wilcox et al. (1973) 및 Bartlett et al. (1981) 등이 제시한 “Wrench fault tectonics” 이론에 비추어 보 면 이들 단층들은 주향이동단층 작용에 수반하여 생 성된 일련의 연관된 단층들임을 알 수 있다.
4. 격포분지의 형성기구
연구지역 내에 분포하는 격포리층 퇴적암은 응회 암층을 기반암으로 그 상부에 쌓인 것으로 격포분지 의 발달은 응회암층 기반암 내에 발달하는 단층작용 에 의해 분지가 생성된 것이다. 이 퇴적분지가 만들 어진 단층작용은 연구지역에 발달하는 북동 방향의 우수향 주향이동단층인 반월단층, 종암단층, 궁항치 단층의 생성에서 부터이다. 즉 이들 3개의 주단층들 이 만들어 지면서 서북서 방향의 좌수향의 주향이동 단층과 정단층 및 스러스트가 퇴적과 동시에 발생하 면서 퇴적분지가 형성되었다.
일반적으로 퇴적분지가 만들어지는 경우는 단층 작용과 밀접한 관계를 가진다. 인장력이 발생하는 지 역에서는 정단층이 생성되면서 지구(graben)나 반 지구(half-graben)형 분지가 만들어지며(Gibbs, 1984) 횡압력이 작용하는 주향이동단층이 생성되는 지역 에서는 인리형분지가(Crowell, 1974) 그리고 역단층 이 만들어지는 지역에서는 전지분지(foreland basin) 가 만들어 진다(Sales, 1968).
격포분지 경우 퇴적분지 형성에 대해 Lambiase and Bosworth (1995)는 인리형분지의 형태로 형성되었 다고 주장한바 있다. 그러나 인리형분지의 경우 나 란한 두 개의 단층이 서로 만나거나 한 개의 단층이 구부러지면서 퇴적분지가 형성된다(그림 11). 또한 이 경우 퇴적분지가 만들어지는 곳에서는 횡인장 (transtension)이 작용하므로 분지 내 환경이 인장 형 환경이 형성된다.
격포분지의 경우 우수향의 주향이동단층은 3개 가 서로 떨어져 나란하여 만나지 않으며 단층이 굽 어져 발달하지도 않고 있다. 또한 분지 내 퇴적 동시
성 스러스트의 횡압력의 방향은 대개 서에서 동이거 나 서북서-동남동 방향으로 서에서 동으로 횡압력이 작용하면서 분지가 형성되어 있다. 그림 12는 퇴적 암 내에 발달하는 비대칭 습곡형태의 붕락층리(slumping
Fig. 11. Simplified pull-apart basin model on dextral
strike-slip fault.Fig. 12. Asymmetrical fold showing compression direction
from West to East (110o).Fig. 13. Great circles of the thrust planes and axial planes
of asymmetrical fold (equal area net, lower hemisphere).bed)로 역시 서에서 동으로 횡압이 작용함을 보여준 다. 야외에서 측정한 스러스트단층면과 비대칭 습곡 면은 주향이 남북 내지 북북동 방향이며 경사는 서 쪽 혹은 동쪽으로 30°~40°의 경사각을 가지는 태위 를 보인다(그림 13).
이상과 같은 제반 지질 상황을 종합하여 볼 때 격 포분지의 형성 과정은 우수향의 주향이동단층작용 에 수반한 횡압력조건(transpression regime) 하의 쐐기형 분지(wedge basin) 형태(그림 14)로 분지가 성장하면서 퇴적물이 쌓인 것으로 해석할 수 있다.
5. 결 론
연구지역 내에 분포하는 격포리층 퇴적암은 응회 암층을 기반암으로 그 상부에 쌓인 것으로 격포분지 의 발달은 응회암층의 단층작용에 의해 분지가 생성 된 것이다. 이와 같이 백악기 후기에 만들어진 응회 암이 분지의 기반암이므로, 본 퇴적분지는 후기 백 악기에 한반도에 거의 동서 방향으로 작용한 횡압력 하에서 형성된 우수향의 주향이동단층(이병주와 김 복철, 2003)이 퇴적분지를 만든 주요인이 된다.
격포분지는 대략 14 × 4 km2의 크기의 작은 퇴적 분지이며 이 분지의 기반암을 포함한 지질상황은 선 캠브리아시대의 편마암류와 쥬라기의 화강암과 백 악기의 응회암 및 격포분지를 채우고 있는 쇄설성
퇴적암(격포리층), 유문암 및 이들을 관입하는 염기 성 암맥과 제4기 미교결 충적층으로 구성되어 있다.
이 지역에는 북동 방향의 우수향 주향이동단층 3조 가 주 단층이며 이에 수반된 좌수향 주향이동단층과 정단층 및 스러스트가 발달한다. 이들 단층의 생성 은 “Wrench fault tectonics” 이론에 비추어 보면 주 향이동단층 작용에 수반하여 생성된 일련의 연관된 단층들임을 알 수 있다. 격포 분지가 만들어진 과정 은 인리형분지라기보다 우수향의 주향 이동단층 작 용에 수반한 횡압력조건하에서 쐐기형 분지형태로 분지가 성장하였다.
사 사
이 논문은 1980년도 부안원자력부지 조사를 위해 채석강을 중심으로 연구지역에서 저자가 정밀지질 조사를 실시하고 필요 시 직접 시추조사를 통해 지 질구조를 확인한 자료를 근거로 그 후 여러 차례의 조사와 연구, 분석을 통해 작성되었다. 이 당시 함께 지질조사를 실시한 분들께 감사를 드립니다. 본 논 문 심사 시 부족한 점을 지적하여 주신 이동우 교수 님, 최영섭 박사님과 본 논문을 꼼꼼히 읽으시어 지 적을 하여주신 편집위원님께도 감사를 드립니다.
본 연구는 2011년도 지식경제부의 재원으로 한국 에너지 기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구 과제입니다(201117102002B).
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투 고 일 : 2011년 5월 31일 심 사 일 : 2011년 5월 31일 심사완료일 : 2011년 6월 17일
