[논문]남해 대륙붕 도미분지의 탄성파총서와 구조운동

김은정; 오진용; 장태우; 윤혜수; 유인창

문제 정의

일본측에서는 분지 중심부에 상대적으로 많은 시추공(후쿠에-1공 등 6공)을 이용하여 생층서분석 및 절대연령 분석을 실시하였고 층서분석 결과가 고제3기층을 포함하는 인근 북서 큐슈지역의 제3기분지들 및 제주분지의 해석 결과와 부합한다. 따라서 본 연구에서는 일본측의 시추공자료의층서를 기준으로 마이오 세층을 해석하였으며 탄성파탐사 자료해석결과 역시 일본측의 해석결과와 잘 부합한다.
1980). 따라서 본 연구에서는 한국측과 일본 측의 해석에서 상이한 결과를 보이는 마이오세동안의 도미 분지의 분지 발달사를 해석하기 위해 마이오세 상부, 마이오세 하부, 기반암 상부 반사면을 해석하였다. 도미-1공 및 후쿠에-1공을 지나는 탄성파 단면을 해석 기준면으로 하였으며 일본 측의 후쿠에-1공의 층서를 반영하였다(Fig.

제안 방법

도미분지 내 층서를 정립하기 위해 기존의 도미-1공, 소라 -1 공의 암편시료 분석자료 및 물리검층해석결과(HADSON, 1989; 박관순 등, 1993; 한국자원연구소, 1997)를 일본 측의 시추공 자료와 비교하였다. 한국측은 도미-1공, 소라-1공에 대해 석회질 미화석 및 화분포자화석의 산출에 근거한 생층서분석을 실시하였고, 일본측에서는 후쿠에-1공, 츠쿠-1공 등 6 개 공에 대하여 부유성 유공충, 석회질 나노화석을 이용한생층서를 분석하고 인근 북서 큐슈지역의 육상에 발달하는 고 제3 기층과 대비하였다.
도미분지는 제주분지 및 일본 북서 큐슈지역에 발달하고 있는 고제3기분지와 동해의 울릉분지, 한반도 육상 동남부를 포함하는 신제3기분지들의 경계에 위치하고 있어 한반도 인근지역의 분지형성 및 발달사를 이해하기 위해 중요한 지역이다. 도미분지의 최하부 지층의 연령에 대해 일본측(Itoh and Nagasaki, 1995; Itoh, 2000)에서는 전기 에오세 또는 팔레오세, 한국측 (HADSON, 1989; 한국자원연구소, 1997; 한국석유개발공사, 1997, 1998)에서는 올리고세 또는 전기 마이오세로 해석하고 있으며(Fig. 2) 이러한 시대불일치는 시추공들의 생층서 분석 결과에 따른 것으로 금번 연구에서는 일본측의 시추공 자료와 인근 지역의 층서 해석을 바탕으로 탄성파탐사자료를 해석하고 도미 분지의 발달사를 규명하고자 한다.
) 이는 후쿠에-1공의 생층서 분석결과와 부합한다. 따라서 본 연구에서는 도미-1공, 소라-1공 및 인근지역 시추공분석결과를 바탕으로 도미-1공의 314m~449m 구간(소라-1공: 151 m~440m>을 플라이오세 ~플라이스토세, 449 m~l, 018 m 구간(소라-: 440 rn-456 m) 을 마이오세, 1, 018 m~3, 201 m 구간(소라-1공: 456 m~ 3, 167 m)을 팔레오세-올리고세로 해석하였다.
4). 마이오세 상부, 하부 경계면은 시추공분석결과에 따라 후쿠에-1공에서 420 m, 640 m 구간, 도미“ 1공의 경우 449 m, 1, 018 m이며 시추공과 탄성파탐사 자료의 대비를 위해 도미-1공, 소라」공의 시간-심도 곡선을 이용하였다.
449 m~ 1, 018 m 구간(소라-1공: 440 m~456 m)에서는 육성환경으로 추정되는 녹회색 이암, 담회색 사암으로 주로 구성되어 있으며 470 m~860 m 구간에 석탄층이 협재되어 있다. 물리검층자료에서 1, 018 m 구간에 뚜렷한 부정합면이 인지되며 고생물 분석 시 후기 마이오세로 해석하였다(HADSON, 1989). 본 구간에 대해 일본 측은 마이오세(전기 마이오세 말-후기 마이오세)로 해석하였으며 북서 큐슈지역의 마이오세 노지마 층군(Nojima Group)과 대비하였다(SNSK, 1980; Itoh and Nagasaki 1995).
9, 10). 일본측에서는 북서 큐슈지역의 층서와 분지 내 6개의 시추공 자료와 대비하여 사세보 층군(Sasebo Group)과 노지마층군(Nojirna Group)의 경계에 해당하는 부분을 마이오세 하부경계면(전기 마이오세 말}으로, 플라이오세 해성층과 노지마 층군의 경계를 마이오세 상부경계면으로 보았으며 시추공을 지나는 탄성파탐사자료를 기준으로 연장 해석하였다(Itoh and Nagasaki, 1995; Itoh, 2001).
북서 큐슈지역의 고제3기 층과 대비하였다. 최근 후쿠에 -1공의 2, 193-2, 215 m 구간과 츠쿠-1공의 2, 599-2, 647 m 구간에 나타난 조립 현무암에 대해 K-Ar 전암 분석을 실시하였으며 각각 39 Ma, 34.6±1.5 Ma로 후기 에오세로 분석되어(JGI, 2005) 생층서 분석결과에 대한 신뢰도를 높여준다. 또한 인근에 위치한 북서 큐슈지역의 해양분지(Goto-nada Basin, Amakusa-nada Basin)의 시추공분석결과에서도 하부에 두꺼운 고제3기층의 존재를 확인하였고(Itoh et al.

대상 데이터

따라서 본 연구에서는 한국측과 일본 측의 해석에서 상이한 결과를 보이는 마이오세동안의 도미 분지의 분지 발달사를 해석하기 위해 마이오세 상부, 마이오세 하부, 기반암 상부 반사면을 해석하였다. 도미-1공 및 후쿠에-1공을 지나는 탄성파 단면을 해석 기준면으로 하였으며 일본 측의 후쿠에-1공의 층서를 반영하였다(Fig. 4). 마이오세 상부, 하부 경계면은 시추공분석결과에 따라 후쿠에-1공에서 420 m, 640 m 구간, 도미“ 1공의 경우 449 m, 1, 018 m이며 시추공과 탄성파탐사 자료의 대비를 위해 도미-1공, 소라」공의 시간-심도 곡선을 이용하였다.
물리검층자료에서 1, 018 m 구간에 뚜렷한 부정합면이 인지되며 고생물 분석 시 후기 마이오세로 해석하였다(HADSON, 1989). 본 구간에 대해 일본 측은 마이오세(전기 마이오세 말-후기 마이오세)로 해석하였으며 북서 큐슈지역의 마이오세 노지마 층군(Nojima Group)과 대비하였다(SNSK, 1980; Itoh and Nagasaki 1995). 1, 018 m~ 3, 201 m 구간(소라-1 공: 456 m~3, 167 m)은 상부에 하성환경을 지시하는 상부세립질 쇄설물을 시작으로 그 하부에 석탄층을 많이 협재한 이암, 사암(도미-1공에서 1, 090-1, 210 m, 1, 600 m~2,000 m 구간)이 나타나고 하부로 갈수록 역암, 이 암, 실트암 및 사암이 교호한다.
3). 본 연구에서는 주로 1990, 1997, 2006년도 탐사자료를 이용하였다.
한국측 도미-1공, 소라-1공의 시추공분석자료(물리검층, 코어분석, 생층서분석결과) 및 제주분지, 일본측 후쿠에분지 및 해양 제3기 분지들의 시추공에 의한 층서자료를 참고하였다.

성능/효과

이로 인해 도미분지 내 지구 또는 반지구가 형성되었고 올리고세 말까지 분지확장이 지속된것으로 판단된다. 탄성파탐사자료 해석결과에 따르면 분지 형성 및 열개동시기성 퇴적작용은 마이오세 이전에 완료된 것으로 판단되며(Fig. 8), 탄성파 단면상에서 마이오세층 하부에서만 습곡 및 기 발달 구조의 역전현상이 관찰되고 마이오세 층준은 이러한 영향을 받지 않은 것으로 보아 마이오세 이전에 압축구조운동이 한번 이상 있었음을 알 수 있다. 전기 마이오세 이후 분지는 광역적인 침강단계에 접어들었고 북서-남동방향의 신장에 의해 북동-남서 주향의 일련의 정단층 계가 발달하였으며 이로 인해 분지의 확장이 이루어졌다 (Figs.

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