강원 지역에 분포하는 석회석 자원의 특성과 부존환경: 영월읍 북부 지역의 중기 석탄기 요봉층을 중심으로 Characteristics and Distribution Pattern of Carbonate Rock Resources in Kangwon Area: The Middle Carboniferous Yobong Formation in the Northern Part of Yeongwoleup, Kangwon, Korea원문보기
강원도 영월읍 북부 지역의 영흥리 물암골, 속골 및 삼옥리 일대에는 중기 석탄기의 요봉층이 남북 방향으로 길게 분포한다. 특히, 요봉층 내에는 품위가 높은 석회암이 발달되어 있어 석회석 자원으로 활발히 개발되고 있다. 이 연구는 요봉층내의 석회암의 구성 입자와 조직 및 지화학적 특징, 그리고 석회암의 부존 상태를 규제하는 지질구조를 파악하기 위해 수행되었다. 요봉층의 석회암은 대체로 담회색 또는 담갈색의 세립 팩스톤(packstone)과 와케스톤(wackestone)으로 구성된다. 석회암의 구성 입자는 해백합, 유공충, 방추충, 개형충, 복족류 등의 다양한 생물 파편으로 이루어진다. 연구 지역의 요봉층 내 석회암의 CaO 함량은 48.12${\sim}$59.31% 범위이며, 평균 함량은 54.52%로 높다. MgO, Al$_2$O$_3$, Fe$_2$O$_3$ 및 SiO$_2$의 평균 함량은 0.32%, 0.05%,0.20%) 및 0.05%이다. 화학성분을 고려할 때 요봉층 석회암은 비교적 품위가 높은 석회암이다. 석회암의 Al$_2$O$_3$, Fe$_2$O$_3$및 SiO$_2$의 함량은 석회암의 암상, 층리의 발달 정도, 그리고 셰일층의 협재 등에 따라 변화 양상을 보이는 것이 특징적이다. 일반적으로 연구 지역에서 요봉층 석회암의 CaO 함량은 층의 상부로 갈수록 감소하는 경향을 나타낸다. 연구 지역에 분포하는 요봉층은 적어도 5회의 변형작용을 받은 것으로 밝혀졌으며, 이 중 첫 번째와 네 번째 변형작용 중에 생성된 습곡구조에 의해 요봉석회암의 부존상태가 크게 지배되는 것으로 파악되었다. 첫 번째 변형작용은 등사습곡과 엽리구조를 발달시켰다. 두 번째 변형작용에 의해 형성된 지질구조 요소인 노두 규모의 등사습곡은 조사 지역 전역에 걸쳐 발달되어 있지 않고 오직 요봉층의 녹색 이암 및 밤치층의 암회색 이암에만 발달되어 있다. 세 번째 변형작용에 의해 형성된F$_3$횡와습곡과 이와 관련된 S$_3$ 엽리구조 및 네 번째 변형작용 중에 생성된 노두 규모 및 지질도 규모의 F$_4$ 습곡구조, 그리고 다섯 번째 변형작용 중에 형성된 충상단층 및 이와 관련된 습곡구조가 연구 지역 전역에 걸쳐 연속적으로 인지된다.
강원도 영월읍 북부 지역의 영흥리 물암골, 속골 및 삼옥리 일대에는 중기 석탄기의 요봉층이 남북 방향으로 길게 분포한다. 특히, 요봉층 내에는 품위가 높은 석회암이 발달되어 있어 석회석 자원으로 활발히 개발되고 있다. 이 연구는 요봉층내의 석회암의 구성 입자와 조직 및 지화학적 특징, 그리고 석회암의 부존 상태를 규제하는 지질구조를 파악하기 위해 수행되었다. 요봉층의 석회암은 대체로 담회색 또는 담갈색의 세립 팩스톤(packstone)과 와케스톤(wackestone)으로 구성된다. 석회암의 구성 입자는 해백합, 유공충, 방추충, 개형충, 복족류 등의 다양한 생물 파편으로 이루어진다. 연구 지역의 요봉층 내 석회암의 CaO 함량은 48.12${\sim}$59.31% 범위이며, 평균 함량은 54.52%로 높다. MgO, Al$_2$O$_3$, Fe$_2$O$_3$ 및 SiO$_2$의 평균 함량은 0.32%, 0.05%,0.20%) 및 0.05%이다. 화학성분을 고려할 때 요봉층 석회암은 비교적 품위가 높은 석회암이다. 석회암의 Al$_2$O$_3$, Fe$_2$O$_3$및 SiO$_2$의 함량은 석회암의 암상, 층리의 발달 정도, 그리고 셰일층의 협재 등에 따라 변화 양상을 보이는 것이 특징적이다. 일반적으로 연구 지역에서 요봉층 석회암의 CaO 함량은 층의 상부로 갈수록 감소하는 경향을 나타낸다. 연구 지역에 분포하는 요봉층은 적어도 5회의 변형작용을 받은 것으로 밝혀졌으며, 이 중 첫 번째와 네 번째 변형작용 중에 생성된 습곡구조에 의해 요봉석회암의 부존상태가 크게 지배되는 것으로 파악되었다. 첫 번째 변형작용은 등사습곡과 엽리구조를 발달시켰다. 두 번째 변형작용에 의해 형성된 지질구조 요소인 노두 규모의 등사습곡은 조사 지역 전역에 걸쳐 발달되어 있지 않고 오직 요봉층의 녹색 이암 및 밤치층의 암회색 이암에만 발달되어 있다. 세 번째 변형작용에 의해 형성된F$_3$ 횡와습곡과 이와 관련된 S$_3$ 엽리구조 및 네 번째 변형작용 중에 생성된 노두 규모 및 지질도 규모의 F$_4$ 습곡구조, 그리고 다섯 번째 변형작용 중에 형성된 충상단층 및 이와 관련된 습곡구조가 연구 지역 전역에 걸쳐 연속적으로 인지된다.
The Middle Carboniferous Yobong Formation with North-South trending is distributed in the Yeongheungri and Samokri of Yeongwoleup, Kangwon Province, Korea. A light gray thick and massive pure limestone is developed in the middle part of the Yobong Formation and it has been exploited for a long time....
The Middle Carboniferous Yobong Formation with North-South trending is distributed in the Yeongheungri and Samokri of Yeongwoleup, Kangwon Province, Korea. A light gray thick and massive pure limestone is developed in the middle part of the Yobong Formation and it has been exploited for a long time. This study was carried out to investigate the lithological characteristics and geochemical compositions of the limestones and to figure out how geologic structures control the disribution of the limestones of the formation. The limestones of the Yobong formation are characterized by the fine and dense textures and the light gray to light brown in color. The limestones are composed of crinoid fragments, small foraminifers, fusulinids, gastropods, ostracods, etc. Based on the amount of grains and matrix, the Yobong Limestone can be classified as fine packstones and wackestones. The chemical analysis of limestones of the Yobong Formation was carried out to measure the contents of CaO, MgO, Al$_2$O$_3$, Fe$_2$O$_3$ and SiO$_2$. The content of CaO ranges from 48.12 to 59.31% and its average is about 54.52%. The average content of MgO is about 0.32% and the coutents of Al$_2$O$_3$, Fe$_2$O$_3$ and SiO$_2$ are relatively low. The amounts of Al$_2$O$_3$, Fe$_2$O$_3$ and SiO$_2$ of the limestones vary according to the kinds of limestone and their stratigraphical horizons in the formation. Generally, the CaO content of the limestones of the Yobong Formation decreases towards the top of the formation. Using geometric and structural analysis, we determined five progressively overprinted phases of deformation recorded in the study area. The anticline and syncline formed during the first and fourth deformation had controlled the distribution pattern of the Yobong Limestone of the Yobong Formation. The structures of deformation D$_1$ consist of F$_1$ isoclinal folds and foliations. The D$_2$ deformation had formed the isoclinal interstratal F$_2$ folds and axial plane cleavages which are locally developed within mudstones. The structural elements of deformation D$_3$ are axial plane cleavages associated with recumbent F$_3$ folds. These structures are overprinted by meso-scale and regional F$_4$ folds which are regionally dominant. Finally, the structures of D$_5$ consist of the thrust faults and folds associated with the thrust faults.
The Middle Carboniferous Yobong Formation with North-South trending is distributed in the Yeongheungri and Samokri of Yeongwoleup, Kangwon Province, Korea. A light gray thick and massive pure limestone is developed in the middle part of the Yobong Formation and it has been exploited for a long time. This study was carried out to investigate the lithological characteristics and geochemical compositions of the limestones and to figure out how geologic structures control the disribution of the limestones of the formation. The limestones of the Yobong formation are characterized by the fine and dense textures and the light gray to light brown in color. The limestones are composed of crinoid fragments, small foraminifers, fusulinids, gastropods, ostracods, etc. Based on the amount of grains and matrix, the Yobong Limestone can be classified as fine packstones and wackestones. The chemical analysis of limestones of the Yobong Formation was carried out to measure the contents of CaO, MgO, Al$_2$O$_3$, Fe$_2$O$_3$ and SiO$_2$. The content of CaO ranges from 48.12 to 59.31% and its average is about 54.52%. The average content of MgO is about 0.32% and the coutents of Al$_2$O$_3$, Fe$_2$O$_3$ and SiO$_2$ are relatively low. The amounts of Al$_2$O$_3$, Fe$_2$O$_3$ and SiO$_2$ of the limestones vary according to the kinds of limestone and their stratigraphical horizons in the formation. Generally, the CaO content of the limestones of the Yobong Formation decreases towards the top of the formation. Using geometric and structural analysis, we determined five progressively overprinted phases of deformation recorded in the study area. The anticline and syncline formed during the first and fourth deformation had controlled the distribution pattern of the Yobong Limestone of the Yobong Formation. The structures of deformation D$_1$ consist of F$_1$ isoclinal folds and foliations. The D$_2$ deformation had formed the isoclinal interstratal F$_2$ folds and axial plane cleavages which are locally developed within mudstones. The structural elements of deformation D$_3$ are axial plane cleavages associated with recumbent F$_3$ folds. These structures are overprinted by meso-scale and regional F$_4$ folds which are regionally dominant. Finally, the structures of D$_5$ consist of the thrust faults and folds associated with the thrust faults.
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문제 정의
특호 I, 요봉층 내에는 품위가 높은 석회암이 발 달되어 있어 석회석 자원으로 활발히 개발되고 있다. 이 연구는 요봉층 내의 석회암의 구성 입자와 조직 및 지화학적 특징, 그리고 석회암의 부존 상태를 규제하는 지질구조를 파악하기 위해 수행되었다.
이 연구의 목적은 강원도 영월읍 영흥리와 삼옥리 일대에 분포하는 요봉층 내에 발달된 고품위 석회암의 구성 입자의 종류와 암상(microfacies), 지화학적 특징 및 석회암의 분포를 규제하는 지질구조를 자세히 조사하는데 있다.
가설 설정
A, Picture of the F3 fold; B, S3 foliation is oblique to the bedding plane. C, Discrete crenulation cleavage(S3) is defined by dark seams. The seams are interpreted as a accumulations of insoluble material along dissolution surfaces.
제안 방법
또한, 연구 지역의 요봉석회암의 분포 양상을 명확히 파악하기 위하여 습곡, 엽리, 단층, 절리 등의 지질구조 요소와 암석분포를 야외에서 자세하게 조사하였으며, 이 자료를 등면적투영망을 이용하여 분석하였다. 각각의 지질구조의 특성 및 간섭 관계와 미구조 연구를 통하여 변형작용의 순서를 결정하였다.
또한, 연구 지역의 요봉석회암의 분포 양상을 명확히 파악하기 위하여 습곡, 엽리, 단층, 절리 등의 지질구조 요소와 암석분포를 야외에서 자세하게 조사하였으며, 이 자료를 등면적투영망을 이용하여 분석하였다. 각각의 지질구조의 특성 및 간섭 관계와 미구조 연구를 통하여 변형작용의 순서를 결정하였다.
채취한 석회암의 박편을 제작하여 석회암의 조직과 구성 입자의 종류 및 기질을 조사하였다. 석회암의 CaO, MgO, A12O3; Fe2O3 및 SiQ의 함량은 기초과학지 원 연구소 서울분소에 있는 X선 형광분석기[XRF(모델: Philips PW 1480)]를 이용하여 분석하였다.
연구 지역의 석회암의 지화학적인 특징과 품위를 알아보기 위하여 강원도 영월읍 속골과 물암골 일대에 분포하는 요봉층의 석회암 표품을 채취하여 CaO, MgO, A12O3, Fe2O3 및 SiQ의 함량을 분석하였다(Table 2).
이들은 당시 습곡 이외의 다른지 질 구조 요소들은 분석하지 않았기 때문에 변형작용의 선후 관계 및 변형사를 밝히지 못하였다. 이번 연구에서 정밀 야외지질조사를 통해 얻어진 자료를 이용하여 지질 구조를 해석하였다. 연구 지역에 분포하는 요봉층, 판교층 및 밤치층에는 습곡구조 및 이와 관련된 엽리 구조, 선 구조, 절리 구조 등의 지질구조 요소들이 여러 번에 걸친 변형작용에 의해 발달되었음이 밝혀졌다.
또한, 요봉층 석회암의 품위를 알아보기 위해 영월읍 물암골 지역의 구채 석장과 속골 지역에서 실내 연구용 석회암 표품을 채취하였다. 채취한 석회암의 박편을 제작하여 석회암의 조직과 구성 입자의 종류 및 기질을 조사하였다. 석회암의 CaO, MgO, A12O3; Fe2O3 및 SiQ의 함량은 기초과학지 원 연구소 서울분소에 있는 X선 형광분석기[XRF(모델: Philips PW 1480)]를 이용하여 분석하였다.
대상 데이터
영월군 영월읍 영흥리와 삼옥리 일대에 분포하는 요 봉층과 이 층 내에 발달된 석회암의 분포와 특징을 조사하기 위해 연구 지역에 대한 정밀한 야외조사를 실시하고 실내연구용 표품을 채취하였다. 또한, 요봉층 석회암의 품위를 알아보기 위해 영월읍 물암골 지역의 구채 석장과 속골 지역에서 실내 연구용 석회암 표품을 채취하였다. 채취한 석회암의 박편을 제작하여 석회암의 조직과 구성 입자의 종류 및 기질을 조사하였다.
연구 지역에서 석회석을 조사하고 개발할 때 유의할 점은 지질구조에 의해 규제되어 분포하는 요봉석회암 과 영흥층의 돌로마이트이다. 예를 들면, 물암골 부근의 구채석장에서는 드러스트가 관찰되며, 이 드러스트에 의하여 약 85cm 내외의 영흥층 최상부의 돌로마이트가 요봉석회암의 중앙부에 협재되어 있다.
연구 지역은 영월군 영월읍 북부 지역으로서 물암골, 속골, 삼옥리 지역에 이르는 지역이다. 이 지역에는 전기 고생대의 영월층군과 후기 고생대의 평안누층군이 남북 방향으로 분포한다(Fig.
영월군 영월읍 영흥리와 삼옥리 일대에 분포하는 요 봉층과 이 층 내에 발달된 석회암의 분포와 특징을 조사하기 위해 연구 지역에 대한 정밀한 야외조사를 실시하고 실내연구용 표품을 채취하였다. 또한, 요봉층 석회암의 품위를 알아보기 위해 영월읍 물암골 지역의 구채 석장과 속골 지역에서 실내 연구용 석회암 표품을 채취하였다.
요봉층의 하 부는 적색 내지 담갈색의. 중립~조립 사암과 역암 호 층대, 적색 또는 담녹색의 셰일과 담녹색의 중립 사암 호층대로 구성된다. 이 층의 중부는 약 30m 두께의 담 회색 석회암층(요봉석회암)으로 이루어진다.
판교층은 요봉층을 정합적으로 덮으며, 페름기 밤치 층에 의하여 부정합으로 덮인다. 판교층은 상부로 회색의 중립 내지 세립 사암, 회색의 셰일, 회색 석회암 등으로 구성된다. 판교층의 석회암에서는 중기 석탄기의 더모이네시안(Desmoinesian) 조를 지시하는 방추충과 코노돈트가 풍부하게 산출된다(이창진 외, 1988).
성능/효과
첫 번째 변형작용은 지질도 규모의 등사 습곡과 그와 연관된 엽리구조를 발달시켰다. 두 번째 변형작용에 의해 형성된 지질구조 요소인 노두 규모의 등사 습곡은 조사지역 전역에 걸쳐 발달되어 있지 않고 요봉층의 녹색이 암과 밤치층의 암회색 이 암에만 발달되어 있다. 세 번째 변형작용에 의해 형성된 F3 횡와습곡과 이와 관련된 S3 엽리구조 및 네 번째 변형작용 중에 생성된 F4 습곡구조, 충상단층 및 이와 관련된 습곡구조를 발달시킨 D5의 변형작용이 연구지역 전역에 걸쳐 연속적으로 확인되었다.
연구 지역에 분포하는 요봉층, 판교층 및 밤치층에는 습곡구조 및 이와 관련된 엽리 구조, 선 구조, 절리 구조 등의 지질구조 요소들이 여러 번에 걸친 변형작용에 의해 발달되었음이 밝혀졌다. 변형작용의 순서를 밝히기 위해 지질구조 요소들이 비교적 잘 발달된 지역(요봉층의 석회암과 사암, 이암의 호 층대)에서 각각의 지질구조 요소의 형태적 특징과 방향, 선후 관계, 간섭 관계 등을 조사하였으며, 최소한 5회의 변형작용이 일어났음이 확인되었다.
두 번째 변형작용에 의해 형성된 지질구조 요소인 노두 규모의 등사 습곡은 조사지역 전역에 걸쳐 발달되어 있지 않고 요봉층의 녹색이 암과 밤치층의 암회색 이 암에만 발달되어 있다. 세 번째 변형작용에 의해 형성된 F3 횡와습곡과 이와 관련된 S3 엽리구조 및 네 번째 변형작용 중에 생성된 F4 습곡구조, 충상단층 및 이와 관련된 습곡구조를 발달시킨 D5의 변형작용이 연구지역 전역에 걸쳐 연속적으로 확인되었다. 5회의 변형작용 중 첫 번째 변형작용과 네 번째 변형작용이 30m 두께의 요봉석회암의 분포와 연구 지역의 지질구조를 규제한 중요 변형작용이다.
52%이다. 속골 지역의 요봉석회 암은 2개를 제외한 모든 표품이 56% 이상의 매우 높은 CaO 값을 나타내며, 속골 지역의 석회암들이 물암골 지역의 석회암들보다 CaO의 함량이 더 높게 나타난다. 속골 지역에서 석회암의 CaO의 함량은 층의 상부로 감에 따라 감소하는 양상을 나타낸다.
연구 지역의 요봉층 석회암은 CaO의 함량의 범위는 48.12~59.31%이며, 평균 함량은 54.52%이다. MgO, AIQ3, Fe2O3 및 SiO2 등의 함량은 비교적 낮다.
연구 지역의 요봉층은 적어도 5회의 변형작용을 받은 것으로 밝혀졌으며, 이 중 첫 번째와 네 번째 변형작용 중에 생성된 습곡구조에 의해 요봉층 중부의 요봉석회 암의 부존 상태가 크게 지배되는 것으로 파악되었다. 첫 번째 변형작용은 지질도 규모의 등사 습곡과 그와 연관된 엽리구조를 발달시켰다.
박편 관찰을 통해 밝혀진 요봉층 석회암의 특징은 다음과 같다. 첫째, 영월읍 물암골 일대에 두껍게 분포하는 석회암은 유공충, 방추충, 해백합 파편 등의 여러 종류의 생물 파편으로 이루어져 있고(Fig. 2A, 2B, 2C, 2D), 화학 분석값에서도 CaO 함량이 54% 이상으로 매우 높게 나타나(Table 2) 석회석 원료로서 가치가 높은 것으로 생각된다. 특히 이러한 석회암은 부가가치가 높은 신소재 원료로 매우 적합한 것으로 믿어진다.
후속연구
단양과 갑산 지역에 분포하는 문곡층 내에 협재된 석회암은 석회석 원료로 개발된 바 있으나 영월 북부 지역에 분포하는 문곡층의 석회암은 아직 개발되고 있지 않다. 앞으로 보다 자세하고 체계적인 조사와 연구를 하면 이 층의 석회암도 석회석 자원으로서 그 잠재력이 매우 높을 것으로 생각된다.
이러한 상황에서 만약 석회석을 대규모로 개발할 때 많은 돌로마이트가 순수한 석회암과 섞이므로써 전체 석회암의 품위를 떨어뜨릴 수 있으므로 정밀 야외조사, 고생물학적 연구 및 지질구조에 관한 체계적이고 종합적인 조사가 수행되어야 할 것으로 생각된다.
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