[논문]평창-정선 일대 "행매층"의 분포와 층서적 의의

김남수; 최성자; 송윤구; 박채원; 최위찬; 이기욱

doi:10.9719/eeg.2020.53.4.383

평창-정선 일대 "행매층"의 분포와 층서적 의의
Distribution and Stratigraphical Significance of the Haengmae Formation in Pyeongchang and Jeongseon areas, South Korea 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.53 no.4, 2020년, pp.383 - 395

김남수 (연세대학교) , 최성자 (한국지질자원연구원) , 송윤구 (연세대학교) , 박채원 (연세대학교) , 최위찬 (에스씨 컨템포라리) , 이기욱 (한국기초과학지원연구원, 오창센터)

초록
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행매층은 실루리아기 회동리층과 오르도비스기 정선층(정선석회암) 사이에 위치하고 있어, 행매층의 층서적 위치는 회동리층의 존재와 시층서적 논란을 해결하는데 결정적 정보를 제공할 수 있다. 2011년 이후부터 행매층 존재와 함께 암층서 단위가 될 수 있는지에 대하여 논란이 있어왔다. 따라서 본 연구에서는 비룡동-평안리 사이 지역에 대한 정밀 지질조사를 통하여 행매층 분포와 지질구조 특성을 규명하고, 생층서와 절대연령 결과를 대비하여 행매층의 암층서 및 시층서적 의의를 정의하였다. 행매층을 대표하는 암석은 괴상의 황색-황갈색 함력 탄산염암으로 사암과 같은 입상조직을 가지고 있으며 노두 표면이 매우 거칠고 기공이 많이 발달하고 있다. 구성광물의 조성, 함량 및 미세조직 특징을 근거로 볼 때, 행매층의 특성은 역질의 쇄설암으로, 역은 돌로마이트이며 기질은 자형 및 반자형의 돌로마이트와 원마도 및 분급이 좋은 미사질의 석영이 주구성광물로 이루어져있다. 행매층은 조사지역인 정선군 정선읍 용탄리(비룡동)에서 평창군 미탄면 평안리까지 측방으로 연속하여 잘 발달하고 있을 뿐만 아니라 일정한 두께를 가지고 분포하고 있다. 행매층의 층리, 태위 및 층후는 비룡동-행매동 사이 지역에서는 회동리층과 거의 비슷하게 발달하나, 행매동 남서쪽에서는 등사습곡과 충상단층에 의하여 외견상 불규칙한 분포양상을 보인다. 즉 비룡동-행매동 사이에서는 340°±10°/15°의 태위를 유지하면서 200 m 층후로 발달하지만, 평안리 백암 일대에서는 동-서 1.5 km, 남-북 2.5 km에 달하는 넓은 면적을 차지하고 있다. 행매층 내 쇄설성 저어콘 U-Pb 연령은 470-450 Ma 범위를 갖고 있어 행매층의 최대 퇴적시기는 후기 오르도비스기를 지시한다. 또한, 행매층을 구성하는 함력 탄산염암은 쇄설성 퇴적암이므로, 행매층에서 분류된 중기 오르도비스기 코노돈트 화석군은 재퇴적된 이지성을 의미한다. 이는 행매층의 지질시대가 중기 오르도스기 이후 임을 지시한다. 본 연구 결과, 행매층은 전단대일 뿐이며, 정선석회암의 일부이고, 정선석회암과 동일한 시기를 갖는다는 부정적 학설은 타당성을 잃었으며, 행매층은 국제층서위원회(ICS)에서 제시한 층서기준에 적합하게 잘 정의된 암층서 단위임이 확인되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The stratigraphical position of the Haengmae Formation can provide clues towards solving the hot issue on the Silurian formation, also known as Hoedongri Formation. Since the 2010s, there have been several reports denying the Haengmae Formation as a lithostratigraphic unit. This study aimed to clarify the lithostratigraphic and chronostratigraphic significance of the Haengmae Formation. The distribution and structural geometry of the Haengmae Formation were studied through geologic mapping, and the correlation of relative geologic age and the absolute age was performed through conodont biostratigraphy and zircon U-Pb dating respectively. The representative rock of the Haengmae Formation is massive and yellow-yellowish brown pebble-bearing carbonate rocks with a granular texture similar to sandstone. Its surface is rough with a considerable amount of pores. By studying the mineral composition, contents, and microstructure of the rocks, they have been classified as pebble-bearing clastic rocks composed of dolomite pebbles and matrix. They chiefly comprise of euhedral or subhedral dolomite, and rounded, well-sorted fine-grained quartz, which are continuously distributed in the study area from Biryong-dong to Pyeongan-ri. Bedding attitude and the thickness of the Haengmae Formation are similar to that of the Hoedongri Formation in the north-eastern area (Biryong-dong to Haengmae-dong). The dip-direction attitudes were maintained 340°/15° from Biryong-dong to Haengmae-dong with a thickness of ca. 200 m. However, around the southwest of the studied area, the attitude is suddenly changed and the stratigraphic sequence is in disorder because of fold and thrust. Consequently, the formation is exposed to a wide low-relief area of 1.5 km × 2.5 km. Zircon U-Pb age dating results ranged from 470 to 449 Ma, which indicates that the Haengmae Formation formed during the Upper Ordovician or later. The pebble-bearing carbonate rock consisted of clastic sediments, suggesting that the Middle Ordovician conodonts from the Haengmae Formation must be reworked. Therefore, the above-stated evidence supports that the geologic age of the Haengmae Formation should be Upper Ordovician or later. This study revealed that the Haengmae Formation is neither shear zone, nor an upper part of the Jeongseon Limestone, and is also not the same age as the Jeongseon Limestone. Furthermore, it was confirmed that the Haengmae Formation should be considered a unit of lithostratigraphy in accordance with the stratigraphic guide of the International Commission on Stratigraphy (ICS).

주제어

표/그림 (10)

표 Table 1. Compiled stratigraphy of Jeongseon type of Chosun Supergroup around the western Jeongseon Area (modified from Lee, 1983). Fm; Formation, *; GSSP Table
그림 Fig. 1. Geological map of Haengmae and Hoedongri Formations in the study area from Biryong-dong to Pyeongan-ri.
그림 Fig. 2. Outcrop Photographs.
그림 Fig. 3. Rock types of Haengmae Formation.
그림 Fig. 4. Geogolgical cross-sections in the study area.
그림 Fig. 5. Representative photographs of the Haengmae Formation.
그림 Fig. 6. Back-scattered electron (BSE) microscopic images of the representative Haengmae Formation.
$Fig. 7. Bulk X-ray diffraction patterns of the representative matrix, dolomite-bearing pebble, rock-fragment pebble, and phengite pebble of the Haengmae Formation.$ 그림 Fig. 7. Bulk X-ray diffraction patterns of the representative matrix, dolomite-bearing pebble, rock-fragment pebble, and phengite pebble of the Haengmae Formation.
그림 Fig. 8. Detrital Zircon U-Pb ages of the Haengmae Formation.
그림 Fig. 9. Photographs of the Biryong-dong outcrop.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 행매층에 대하여 제기된 문제점과 최근 발표된 연구 결과들에 대한 검증을 통하여, 행매층 실체를 규명하고 암층서 단위로 존재할 수 있는지에 대한 인정 여부를 논하였다. 이를 위해 Cheong et al.
이 절에서는 정선석회암, 행매층, 회동리층의 대표적 암상을 기술하였으며, 특히 본 연구 주제인 행매층 암상의 육안 관찰과 행매층 분포 양상에 대해서 상세 기술하였다. 행매층의 분포가 불규칙하여 독립단위의 지층이 될 수 없음을 제시(Woo and Ju, 2016)한 바 있으므로 이에 대한 검토가 필요하였다.

제안 방법

전술한 바와 같이, 비룡동-행매동 간 구역에서는 이렇다 할 변형이 나타나지 않아 지질경계 추적이 도학적으로도 용이하였으나, 행매동-미탄 간 구역에서는 지층들이 매우 복잡한 분포 양상을 보이고 있다. 따라서, 이 지역에 대한 기하학적 변형기작을 이해하기 위해, 각 층의 층후를 감안한 동-서와 북-남 방향의 단면도를 작성하였다. 두 단면선 상에서 떨어져 있는 측점의 태위는 층리궤적을 통해 주향을 연장시킨 후, 위경사(僞傾斜)를 투영시켰으며, 위경사가 변화할 때마다, 등간격의 동심원상 영역을 설정하여 오차한계를 최소화하였다.
수개월 동안 진행된 지질조사를 통하여 행매층의 분포, 암상 등을 규명하였으며, 현장에서 수집된 지질구조요소들로 기하학적 변형양상을 해석하였다. 또한, 편광현미경과 주사전자현미경(SEM) 분석을 통해 확인한 행매층 구성암의 광물학적 특성을 바탕으로 논란이 되어온 석영 입자의 기원뿐만 아니라 행매층을 구성하고 있는 암석의 성인을 밝혔다. 마지막으로 행매층의 코노돈트 화석군에 대한 생층서 연구 결과들을 제고하고 이를 절대연령 결과와 서로 대비하여 행매층의 형성시기를 정하였다.
또한, 편광현미경과 주사전자현미경(SEM) 분석을 통해 확인한 행매층 구성암의 광물학적 특성을 바탕으로 논란이 되어온 석영 입자의 기원뿐만 아니라 행매층을 구성하고 있는 암석의 성인을 밝혔다. 마지막으로 행매층의 코노돈트 화석군에 대한 생층서 연구 결과들을 제고하고 이를 절대연령 결과와 서로 대비하여 행매층의 형성시기를 정하였다.
(2019)는 광물조성 및 미세조직 특성 연구를 통해 행매층이 기존 연구와는 달리 함돌로마이트역-미사질 백운암(dolomite-pebble bearing fine sand-sized dolostone)으로 정의하였으며, 일부 방해석 함량이 높은 경우는 함돌로마이트역-미사질-방해석질 백운암(dolomite-pebble bearing fine sand-sized calcitic dolostone) 또는 함돌로마이트역-미사질-백운암질 입자암(dolomite-pebble bearing fine sand-sized dolomitic grainstone)으로 분류할 수 있음을 제시하였다. 본 연구에서는 정선군 일대에서 채취한 시료를 대상으로 연마편 및 박편을 제작하여 편광현미경 관찰, SEM-BSE/EDX 및 X-선 회절분석 등을 체계적으로 실시하여 행매층의 광물조성과 미세조직 특성을 보다 구체적으로 파악하였다.
비룡동-행매동 인근까지는 상술한 것과 같이 340°±5°/15°의 층리를 유지하므로, 지질경계 추적이 용이하였으나, 행매동 남서쪽에서 한치동-평안리-미탄에 이르는 구역에서는 북경사 비대칭 등사습곡으로 인한 층리의 변화와 수 조(組)의 충상단층의 출현으로 인해, 기하학적 변형양상을 통해 지질경계 추적을 하였다.
(1979)과 Lee (1983)가 처음 행매층을 기술한 정선군 정선읍 행매동을 중심으로 하여 북동쪽의 정선군 정선읍 용탄리(비룡동)에서부터 최초로 행매층 코노돈트를 보고하였던 남서쪽의 평창군 미탄면 평안리지역까지 상세지질조사를 수행하여 행매층과 회동리층을 위주로 지질도를 작성하였다. 수개월 동안 진행된 지질조사를 통하여 행매층의 분포, 암상 등을 규명하였으며, 현장에서 수집된 지질구조요소들로 기하학적 변형양상을 해석하였다. 또한, 편광현미경과 주사전자현미경(SEM) 분석을 통해 확인한 행매층 구성암의 광물학적 특성을 바탕으로 논란이 되어온 석영 입자의 기원뿐만 아니라 행매층을 구성하고 있는 암석의 성인을 밝혔다.
1). 외견상의 층서는 하부로부터 정선석회암, 행매층, 회동리층, 평안누층군으로 구분되며, 각 층간의 경계와 상관관계를 추적하였다.
따라서 본 연구에서는 행매층에 대하여 제기된 문제점과 최근 발표된 연구 결과들에 대한 검증을 통하여, 행매층 실체를 규명하고 암층서 단위로 존재할 수 있는지에 대한 인정 여부를 논하였다. 이를 위해 Cheong et al. (1979)과 Lee (1983)가 처음 행매층을 기술한 정선군 정선읍 행매동을 중심으로 하여 북동쪽의 정선군 정선읍 용탄리(비룡동)에서부터 최초로 행매층 코노돈트를 보고하였던 남서쪽의 평창군 미탄면 평안리지역까지 상세지질조사를 수행하여 행매층과 회동리층을 위주로 지질도를 작성하였다. 수개월 동안 진행된 지질조사를 통하여 행매층의 분포, 암상 등을 규명하였으며, 현장에서 수집된 지질구조요소들로 기하학적 변형양상을 해석하였다.

대상 데이터

회동리층 : 회동리층은 행매층 직상위에 정합적으로 놓이며, 홍점층 직하위에 놓인다. 본 연구지역에서 회동리층의 암상은 전체적으로 회색 및 암회색의 팩스톤 (packstone) 및 와케스톤(wackestone)이 주를 이루고 있다(Fig. 2B). 전체적으로 정선석회암과 암상만으로는 구별하기 어려우며 행매층을 열쇠층으로 인지하였을 때만이 회동리층을 확실히 구별할 수 있다.
행매층과 회동리층에 대한 분포양상을 알아보기 위해, 강원도 정선군 정선읍 용탄리(비룡동)에서 평창군 미탄면 평안리에 이르는 지역을 대상으로 상세 지질조사를 수행하였다. 조사지역은 대상(帶狀)으로 50 km² 정도의 면적이며, 북동-남서 방향의 길이는 14 km, 북서-남동 방향은 1.5~4.5 km 이다(Fig. 1). 외견상의 층서는 하부로부터 정선석회암, 행매층, 회동리층, 평안누층군으로 구분되며, 각 층간의 경계와 상관관계를 추적하였다.
조사지역은 북동쪽의 정선군 정선읍 용탄리(비룡동)으로부터 남서쪽의 평창군 미탄면 평안리까지이다. 이곳은 강원도 평창과 정선지역 일부를 포함하고 있는 서부 정선지역으로 정선형 조선누층군(Cheong et al.
한편, 평창군 미탄면 평안리와 정선군 정선읍 행매동에서 채취한 행매층으로부터 쇄설성 저어콘 U-Pb 슈림프 연대를 구하였다. 쇄설성 저어콘의 평균연령은 460-470 Ma 범위로 제한 할 수 있어 행매층의 형성시기는 460 Ma 이후인 후기 오르도비스기로 추론된다 (Fig.
행매층과 회동리층에 대한 분포양상을 알아보기 위해, 강원도 정선군 정선읍 용탄리(비룡동)에서 평창군 미탄면 평안리에 이르는 지역을 대상으로 상세 지질조사를 수행하였다. 조사지역은 대상(帶狀)으로 50 km² 정도의 면적이며, 북동-남서 방향의 길이는 14 km, 북서-남동 방향은 1.

성능/효과

백암 일대는 노두 상태가 괄목할 만큼 양호하므로, 행매동에 버금되는 표식지로 추가할 만하다. (3) 평안리 백암에서 남쪽으로 대항동을 지나 송림동까지는 지형적으로 얕은 곳에서 높은 쪽인 북서-남동 방향으로 행매층, 회동리층, 평안누층군이 순차적으로 분포한다(Fig. 1). 이는 백암 마을보다 북동쪽인 비룡동-행매동 간 구역에서 보이는 남동-북서 방향의 층서와 반대이나 향사구조라고 하기에는 상호 거의 직접(直接) 한 주향방향의 연장선상이므로 향사 축을 설정하기에 공간적으로 합리적이지 않다.
“1) 행매층과 회동리층 사이에 정선층의 석회암 특징을 가지는 암석이 분포한다.2) 행매층의 층후가 지역에 따라 매우 불규칙적이다.3) 행매층 내 석영 입자의 입도가 다양하고 분급도가 불량하여 석영 입자의 특징을 퇴적기원으로 해석하기에 문제점이 많다.
3) 행매층 내 석영 입자의 입도가 다양하고 분급도가 불량하여 석영 입자의 특징을 퇴적기원으로 해석하기에 문제점이 많다.4) 석영 입자의 원마도가 매우 불량하고 표면의 형태 매우 불규칙하여 퇴적기원이라기보다는 속성작용의 기원으로 생성된 것으로 생각된다.5) 석영 입자는 암석학적 퇴적기원이라기보다는 자생기원으로 판단된다.
4) 석영 입자의 원마도가 매우 불량하고 표면의 형태 매우 불규칙하여 퇴적기원이라기보다는 속성작용의 기원으로 생성된 것으로 생각된다.5) 석영 입자는 암석학적 퇴적기원이라기보다는 자생기원으로 판단된다.”
광물학적 특성’에서 언급한 바와 같이 편광현미경과 주사전자현미경 분석을 통해 확인된 석영입자는 비교적 분급과 원마도가 좋은 편으로 쇄설성기원의 특징을 보인다.
(2019)가 행매층을 함돌로마이트역-미사질 백운암(Dolomite-pebble bearing fine sand-sized dolostone)으로 규정한 것은 구성 광물조성으로 분류하는 탄산염암 분류기준으로 볼 때 타당하다고 할 수 있다. 석영의 원마도와 분급이 좋은 반면, 돌로마이트는 자형 및 반자형으로 산출하고 마그네슘-펜자이트가 원지성(in-situ) 미세 구조를 가지며 최후기에 방해석이 침전된 점 등을 종합 고려하면, 쇄설성 역 및 석영이 퇴적되고, 마그네슘 유체 유입에 의하여 동시기성(syngenetic) 돌로마이트 및 마그네슘-펜자이트의 침전이 일어났으며, 이후 방해석 침전이 이루어지는 단계적 과정을 거쳐 행매층이 형성되었을 것으로 해석된다(Park et al., 2020). 따라서 기원적으로 행매층은 쇄설성 함력 미사질암으로 정의될 수 있다.
야외에서 염산과 반응하는 것은 대부분 교질물질인 방해석으로 판단된다. 펜자이트 계열 운모광물은 백운모-알루미노셀라도나이트(muscovite-aluminoceladonite)사이의 고용체광물로, Park et al. (2020)에 의해 기존의 변성기원 펜자이트와는 달리 철성분이 함유되지 않은 마그네슘-펜자이트(Mg-Phengite)로, 분지 생성 후 쇄설물이 퇴적된 직후에 유입된 열수로부터 돌로마이트와 함께 침전되어 공극을 충진하는 집합체, 혹은 일부에서는 단결정 형태로 나타나는 원지성(in-situ)인 것으로 확인되었다.

후속연구

원거리 상에서 관찰할 경우, 산사면의 기울기가 중-고각도일 경우에는 좁은 평탄한 면을 유지하며, 저각도일 경우에는 넓은 평탄 면적을 보여, 층의 두께가 두꺼워진 것처럼 보이기도 한다. 행매층의 수직적 암상을 보여주는 상세 주상도는 후속 논문에서 다루어질 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	행매층은 어디에 위치하고 있는가?	행매층은 실루리아기 회동리층과 오르도비스기 정선층(정선석회암) 사이에 위치하고 있어, 행매층의 층서적 위치는 회동리층의 존재와 시층서적 논란을 해결하는데 결정적 정보를 제공할 수 있다. 2011년 이후부터 행매층 존재와 함께 암층서 단위가 될 수 있는지에 대하여 논란이 있어왔다.
	괴상의 황색-황갈색 함력 탄산염암의 특징은?	따라서 본 연구에서는 비룡동-평안리 사이 지역에 대한 정밀 지질조사를 통하여 행매층 분포와 지질구조 특성을 규명하고, 생층서와 절대연령 결과를 대비하여 행매층의 암층서 및 시층서적 의의를 정의하였다. 행매층을 대표하는 암석은 괴상의 황색-황갈색 함력 탄산염암으로 사암과 같은 입상조직을 가지고 있으며 노두 표면이 매우 거칠고 기공이 많이 발달하고 있다. 구성광물의 조성, 함량 및 미세조직 특징을 근거로 볼 때, 행매층의 특성은 역질의 쇄설암으로, 역은 돌로마이트이며 기질은 자형 및 반자형의 돌로마이트와 원마도 및 분급이 좋은 미사질의 석영이 주구성광물로 이루어져있다.
	태백산분지의 구성 중, 두위봉형 조선누층군과 정선형 조선누층군의 차이는?	, 1942; Kobayashi, 1966). 두위봉형 조선누층군에서는 다양한 화석들이 산출되어 타지역에 비해 층서가 잘 정립되어 있는 편이다. 그러나 정선지역을 중심으로 넓게 분포하고 있는 석회암은 정선형 조선누층군으로 화석 산출이 매우 드물어 층서대비가 어려운 곳이다. Cheong et al.

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저자의 다른 논문 :

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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