[논문]경기육괴 남서부 곰섬 일대 태안층의 지질구조

김인호; 김애지; 우하영; 박승익

doi:10.9719/eeg.2019.52.2.159

경기육괴 남서부 곰섬 일대 태안층의 지질구조
Geological Structures of the Taean Formation in the Gomseom Area, Southwestern Gyeonggi Massif 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.52 no.2, 2019년, pp.159 - 168

김인호 (경북대학교 지구시스템과학부 지질학전공) , 김애지 (경북대학교 지구시스템과학부 지질학전공) , 우하영 (경북대학교 지구시스템과학부 지질학전공) , 박승익 (경북대학교 지구시스템과학부 지질학전공)

초록
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경기육괴 서부는 현생이언의 섭입/충돌 지구조운동을 기록하고 있어 한반도의 지각진화사를 이해하는데 매우 중요한 지역이다. 본 논문은 경기육괴 남서부 곰섬 일대에 분포하는 태안층에 대한 구조지질학적 연구 결과를 제시한다. 야외조사를 통해 획득한 구조요소들의 상관관계를 해석하고 구조구 별 하반구 투영 해석, 하향 투영 단면 작성을 수행한 결과, 연구지역 내에는 적어도 세 번의 서로 다른 변형작용($D_1$, $D_2$, $D_3$)이 인지된다. (1) 첫 번째 변형작용($D_1$)은 백운모와 흑운모의 정향배열로 뚜렷하게 정의되는 층리와 아평행한 광역엽리를 형성하였다. (2) 두 번째 변형작용($D_2$)과 관련하여 주로 북북동-남남서 방향을 가지는 저각의 수축성 단층과 이와 관련된 파랑습곡 및 벽개가 형성되었다. 파랑습곡의 힌지(파랑선구조)는 대체로 남남서~남남동 혹은 북북서~북북동 방향을 향해 저각으로 침강한다. 파랑벽개는 주로 서쪽으로 저각 경사하나 일부 구조구에서는 동쪽으로 경사하는 양상이 인지된다. (3) 세 번째 변형작용($D_3$)에서는 전반적으로 남동 방향으로 침강하는 힌지를 가지는 대규모 습곡들과 이와 관련된 북동-남서 방향의 단층들이 형성되었다. $D_3$ 변형에 의해 형성된 대규모 단층과 습곡의 경우 '단층 수반 습곡(fault-related fold)' 혹은 '습곡 수용 단층(fold-accommodation fault)'으로서 해석되며, 이는 기원적으로 상호 간 밀접한 관계를 가짐을 의미한다. 연구결과는 태안층 및 더 나아가 섭입/충돌 조산대로서 경기육괴 서부가 기록하고 있는 구조적인 진화사를 규명하는 데에 도움이 될 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The western Gyeonggi Massif, where records evidence of Phanerozoic subduction/collision tectonics, is an important area to understand the crustal evolutionary history of the Korean Peninsula. This study presents geometric and kinematic characteristics of the geological structures of the Taean Formation in the Gomseom area, southwestern Gyeonggi Massif. We interpreted the geometric relationships between structural elements, and conducted stereographic and down-plunge projections for structural domains. As a result, at least three different deformational events ($D_1$, $D_2$ and $D_3$) are recognized in the study area. In the first deformational event ($D_1$), regional foliations being well defined by the preferred orientation of muscovite and biotite were formed. In the second deformational event ($D_2$), NNE-trending low-angle contractional faults and related crenulation lineations/cleavages were formed. The crenulation lineations shallowly plunge toward SSW~SSE or NNW~NNE. In the third deformational event ($D_3$), SE-plunging folds and NE-trending high-angle faults were formed as 'fault-related fold' and 'fold-accommodation fault', indicating that the $D_3$ folds and faults are genetically linked to each other. This contribution provides important insights into the structural evolution of the Taean Formation along western Gyeonggi Massif, where had evolved as subduction/collisional orogenic belts in the East Asia.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Geological map of the Taean-Anmyeondo area (adapted from de Jong et al., 2014).
그림 Fig. 2. Outcrop photographs (a, b) and micrographs (c, d) of metasandstone and schist of the Taean Formation. Abbreviation - Qtz: Quartz, Bt: Biotite, Ms: Muscovite.
그림 Fig. 3. Structural map of the study area showing the location of following figures (satellite map from http://map.naver.com).
그림 Fig. 4. Equal area stereograms showing various structural components in each domain. Left stereogram: poles (contoured) to regional foliation (circle), π-axis (square), and hinges of the minor fold (triangle). Right stereogram: crenulation lineations (circle) and cleavages (great circle).
그림 Fig. 5. Profile constructed by down-plunge projection in each domain. The projection axes for domain 1-4 are 36.2°/120.6°, 53.2°/035.8°, 31.8°/130.7° and 53°/342.5°, respectively, that are selected from π-pole to fold (refer Figure 4). Bold black line: fault trace, Gray line: bed trace.
그림 Fig. 6. (a) Outcrop photograph showing shallowly-plunging crenulation lineation. (b) Micrograph of crenulation cleavage. Abbreviation - Bt: Biotite, Ms: Muscovite.
그림 Fig. 7. Outcrop photographs of D₂ structures. Thrust fault (a) and related minor folds (b, c) showing top-up-to-the NW sense of shear. Low-angle contractional fault zone (d) and its cataclastic foliation (e) showing top-down-to-the SE sense of shear.
그림 Fig. 8. Outcrop photographs of D₃ structures. NW-trending low-angle fault (a) and related minor folds (b, c) showing top-tothe NW sense of shear. (d) NE-trending high-angle fault showing anticlockwise block movement. (e) Out-of-hinge fault.
그림 Fig. 9. Equal area stereogram showing poles (contoured) to crenulation cleavage in all domains and π-axis (square) indicative of the overprint by a later folding event (D₃).

AI 본문요약
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가설 설정

, 2009; 2013). 1)규모가 습곡보다 상대적으로 작게 나타난다. 2) 단층의이동 특성이 습곡의 요굴 미끌림(flexural slip)과 운동학적으로 조화롭다.

제안 방법

두 번째 변형작용(D₂)은 저각의 충상단층으로 대표되는 북북동-남남서 방향의 수축성 단층과 이와 관련된 파랑선구조 및 벽개를 형성시켰다. D₂에 의한 파랑선구조 및 벽개는 D₁ 구조인 광역엽리의 파랑습곡에 수반된다.
따라서 이 지역은 습곡 및 단층의 기하-운동학적 해석과 상호관계 분석에 매우 적합하다. 본 연구에서는 곰섬 일대의 야외조사를 통해 층리, 엽리, 단층, 선구조 등 구조요소 자료를 획득하고, 연구지역의 구조구(structural domain)를 나누었다. 이를바탕으로 하반구 투영 해석(stereographic projection),하향 투영 단면 작성(down-plunge projection) 등 실내작업을 수행하였고, 연구지역이 경험한 구조 운동의 순서 및 각 순서 별 특징을 제시하였다.
하향 투영법(down-plunge projection)은 침강하는 습곡축에 수직인 단면에 구조요소들을 투영하는 방법으로서 이를 통해 왜곡되지 않은 습곡 단면의 형태를 복원할 수 있다(Marshak and Mitra, 1988). 본 연구에서는 야외에서 획득한 광역엽리의 방향성을 고려하여 곰섬 주변 위성사진을 바탕으로 스케치한 지층의 궤적을각 구조구 별로 투영하였다.
세 번째 변형 작용(D₃)은 평면에서 뚜렷하게 인지되는 북동-남서 혹은 북서-남동 방향의 대규모 단층과 이와 관련된 습곡을 형성시켰다. 각 구조구 별 하향 투영 단면에서 인지되는 습곡 및 단층(Fig.
연구 지역에 발달하는 다양한 구조요소들의 방향성 및상호 간섭관계를 통하여 세 단계의 서로 다른 변형 작용(D₁, D₂, D₃)을 정의하였다. 각 변형작용의 특성 및이에 의해 형성된 지질구조들을 정리하면 다음과 같다.
3). 연구지역 북부의 대규모 저각 단층을 기준으로 그 하반을구조구 1, 상반배사 발달 지역을 구조구 2, 상반배사동측을 구조구 3으로 분대하였으며, 지층의 경사방향이 변화하는 연구지역 남부 길마섬 일대를 구조구 4로 정의하였다.
연구지역에서 체계적으로 획득한 구조요소(광역엽리,습곡의 힌지, 파랑선구조, 파랑벽개) 정보의 공간적 변화를 파악하기 위해 각 구조구 별로 하반구 투영(stereographic projection)을 실시하였다(Fig. 4).
연구지역에는 층리와 아평행한 광역엽리(regionalfoliation), 파랑선구조(crenulation lineation) 및 벽개(crenulation cleavage), 저각의 수축성 단층(low-anglecontractional fault), 고각의 단층, 습곡 등 다양한 규모의 구조들이 잘 발달한다. 이러한 지질구조들의 공간적 변화를 해석하기 위해 연구지역을 크게 네 개의 구조구(structural domain)로 분류하였다(Fig. 3). 연구지역 북부의 대규모 저각 단층을 기준으로 그 하반을구조구 1, 상반배사 발달 지역을 구조구 2, 상반배사동측을 구조구 3으로 분대하였으며, 지층의 경사방향이 변화하는 연구지역 남부 길마섬 일대를 구조구 4로 정의하였다.
본 연구에서는 곰섬 일대의 야외조사를 통해 층리, 엽리, 단층, 선구조 등 구조요소 자료를 획득하고, 연구지역의 구조구(structural domain)를 나누었다. 이를바탕으로 하반구 투영 해석(stereographic projection),하향 투영 단면 작성(down-plunge projection) 등 실내작업을 수행하였고, 연구지역이 경험한 구조 운동의 순서 및 각 순서 별 특징을 제시하였다.
평면에서 관찰되는 대규모 습곡구조들(Fig. 3)의 사실적인 형태(realistic geometry)를 파악하기 위해 하향투영 단면(down-plunge profile)을 작성하였다(Fig. 5).하향 투영법(down-plunge projection)은 침강하는 습곡축에 수직인 단면에 구조요소들을 투영하는 방법으로서 이를 통해 왜곡되지 않은 습곡 단면의 형태를 복원할 수 있다(Marshak and Mitra, 1988).

대상 데이터

연구대상인 곰섬 일대 태안층의 지질구조는 최소 3단계(D₁, D₂, D₃)의 변형작용을 통해 발달하였다. 광역엽리를 발달시킨 D1의 경우 그 성격을 명확하게 파악하기 어렵지만, D₂와 D₃는 수축성 변형(contractionaldeformation)으로서 기원적으로 서로 밀접하게 관계된 습곡과 단층, 그리고 이에 수반된 소규모 구조들을 발생시켰으며 이러한 구조요소의 불균질한 공간적 분포를 야기하였다.
연구지역인 충청남도 태안군 곰섬 일대에는 태안층이 넓게 분포한다. 연구지역 내에는 대규모 습곡 및 단층과 더불어 파랑선구조, 파랑벽개와 같은 소규모 구조가 잘 발달한다.

이론/모형

이 논문은 2017학년도 경북대학교 신임교수정착연구비에 의하여 연구되었다. 논문의 진행은 김인호, 김애지, 우하영의 학부졸업논문 연구의 일환으로 이루어졌다. 논문의 질적 향상을 위해 유익한 조언을 주신 두익명의 심사위원과 편집위원께 감사를 표한다.

성능/효과

1)규모가 습곡보다 상대적으로 작게 나타난다. 2) 단층의이동 특성이 습곡의 요굴 미끌림(flexural slip)과 운동학적으로 조화롭다. 3) 향사의 힌지부로 갈수록 단층의이동변위(displacement)가 감소하는 경향을 가지며, 이에 따라 단층의 말단(tip)은 주로 힌지부에 위치한다.
2) 단층의이동 특성이 습곡의 요굴 미끌림(flexural slip)과 운동학적으로 조화롭다. 3) 향사의 힌지부로 갈수록 단층의이동변위(displacement)가 감소하는 경향을 가지며, 이에 따라 단층의 말단(tip)은 주로 힌지부에 위치한다.4) 단층의 절단각(cut-off angle)은 힌지부에 위치한 말단으로 갈수록 증가한다.
3) 향사의 힌지부로 갈수록 단층의이동변위(displacement)가 감소하는 경향을 가지며, 이에 따라 단층의 말단(tip)은 주로 힌지부에 위치한다.4) 단층의 절단각(cut-off angle)은 힌지부에 위치한 말단으로 갈수록 증가한다. 비록 연구지역에 발달하는 대규모 습곡 내 단층들과 관련하여 상술한 요소들에 대한 상세한 연구가 수행되지는 않았으나, 구조구 4에서인지되는 습곡핵 내 북동-남서 방향 단층의 경우 하향투영 단면을 통해 관찰되는 기하학적 특징(Figs.

후속연구

광역엽리를 발달시킨 D1의 경우 그 성격을 명확하게 파악하기 어렵지만, D₂와 D₃는 수축성 변형(contractionaldeformation)으로서 기원적으로 서로 밀접하게 관계된 습곡과 단층, 그리고 이에 수반된 소규모 구조들을 발생시켰으며 이러한 구조요소의 불균질한 공간적 분포를 야기하였다. 본 연구결과는 중생대 조산대의 일부로서 경기육괴 서부가 기록하는 구조적 진화를 이해하는데 매우 중요한 자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	탈향사 단층은 어떻게 형성되는가?	한편 습곡작용에 의해 2차적으로 형성된 단층을 습곡 수용 단층(fold-accommodation faults)이라 한다.습곡 수용 단층의 대표적 종류인 탈향사 단층(out-ofsyncline fault)은 습곡작용 중 향사부분에서의 공간문제를 해결하기 위해 역단층 혹은 충상단층으로서 형성되는 것으로 알려져 있다(Dahlstrom, 1970; Johnson,1980; Mitra, 2002; Deng et al., 2013).
	탈향사 단층의 특징은 무엇이 있는가?	, 2009; 2013). 1)규모가 습곡보다 상대적으로 작게 나타난다. 2) 단층의이동 특성이 습곡의 요굴 미끌림(flexural slip)과 운동학적으로 조화롭다. 3) 향사의 힌지부로 갈수록 단층의이동변위(displacement)가 감소하는 경향을 가지며, 이에 따라 단층의 말단(tip)은 주로 힌지부에 위치한다.4) 단층의 절단각(cut-off angle)은 힌지부에 위치한 말단으로 갈수록 증가한다. 비록 연구지역에 발달하는 대규모 습곡 내 단층들과 관련하여 상술한 요소들에 대한 상세한 연구가 수행되지는 않았으나, 구조구 4에서인지되는 습곡핵 내 북동-남서 방향 단층의 경우 하향투영 단면을 통해 관찰되는 기하학적 특징(Figs.
	경기육괴 서부의 특징은?	경기육괴 서부는 현생이언의 섭입/충돌 지구조운동을 기록하고 있어 한반도의 지각진화사를 이해하는데 매우 중요한 지역이다. 본 논문은 경기육괴 남서부 곰섬 일대에 분포하는 태안층에 대한 구조지질학적 연구 결과를 제시한다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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