[논문]조선누층군 풍촌석회암 방해석 쌍정에서 유추된 고응력장

강성승; 장보안

doi:10.9720/kseg.2022.1.013

조선누층군 풍촌석회암 방해석 쌍정에서 유추된 고응력장
Paleostress Inferred from Calcite Twins in the Pungchon Limestone, Joseon Supergroup 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.32 no.1, 2022년, pp.13 - 26

강성승 (조선대학교 에너지자원공학과) , 장보안 (강원대학교 지구물리학과)

초록
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본 연구는 방해석 내 쌍정을 이용하여 조선누층군 풍촌석회암층의 고응력장을 규명하기 위함이다. 이를 위해 조선누층군 두위봉형의 풍촌석회암에서 6개의 시료를 채취하여 방해석 c-축의 방향 및 경사, e 쌍정면의 방향 및 경사, 쌍정의 평균 두께 및 갯수, 방해석 입자의 크기 등을 측정하였다. 측정된 자료들은 Calcite Strain Gauge 프로그램에 입력되어 쌍정의 변형률, 평균 두께, 치밀도 및 고응력장의 상대적 크기 및 방향 등을 계산하였다. 쌍정의 변형률은 1.09~15.36%, 평균 두께는 0.53~3.72 ㎛, 치밀도는 21.0~53.1 twin/mm의 범위를 보인다. 쌍정의 변형률, 치밀도 및 두께에 의한 변성온도 계산결과 대부분의 시료에서 170~200℃ 이하를 보여, 풍촌층의 상부층인 직운산층의 변성온도에 비교할 때 최대 심도의 절반 이상 상승한 후에 쌍정이 생성된 것으로 판단된다. 응력장의 방향은 5개의 시료에서 2방향을 보이는 반면, 단지 1개의 시료에서만 한 방향을 보여 대부분의 시료에서 압축응력이 2번 이상 작용하였음을 보여준다. 압축응력은 WNW-ESE~ENE-WSW의 방향성이 가장 우세하고 NW-SE와 NE-SW의 방향성도 보인다. 본 연구에서 측정된 고응력장과 연구지역 인근에서 지질구조나 다른 방법에 의하여 규명된 고응력장과 비교할 때 E-W 방향의 고응력장은 트라이아스기 말에서 쥬라기 초에 발생한 송림조산운동에 가장 큰 압축응력이 작용하였고 쥬라기에 발생한 대보조산운동과 불국사 변동에 의해서도 쌍정이 생성된 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Calcite twins were analyzed in six oriented samples of the Pungchon limestone, Joseon Supergroup, to reconstruct the paleostress field. The orientations of c-axis of calcite and e twin plane were measured along with the average thickness and numbers of twins, and the widths of calcite grains. Twin strain, mean width, and intensity of twinning, and the relative magnitude and orientations of principal stresses were calculated using Calcite Strain Gauge program. Twin strain, mean width, and intensity of twinning showed ranges of 1.09-15.36%, 0.53-3.72 ㎛ and 21.0-53.1 twim/mm, respectively. Metamorphic temperatures calculated from the twins were 170-200℃, indicating that the twins developed after the Pungchon limestone was uplifted to at least half of the maximum burial depth. Results for five of the samples indicate that the calcite twins formed during two events with principal stress axes of different orientations, while the remaining sample recorded only one event that produced calcite twins. The axis of maximum compressive stress was oriented mainly WNW-ESE to ENE-WSW, and to a lesser degree NW-SE and NE-SW. Comparison of paleostress orientations measured here and in other studies indicates that most twins were produced during the Songrim orogeny. However, the Daebo orogeny and the Bulguksa orogeny also produced calcite twins in the Punchon limestone.

주제어

표/그림 (12)

$Fig. 1. Crystallography geometry of calcite twin plotted on the lower hemisphere stereographic projection (Groshong, 1974). c is the optic axis of calcite and e1, e2 and e3 are poles of e[01<TEX>$\overline{1}$</TEX>2] plane and r1, r2 and poles of the r[10<TEX>$\overline{1}$</TEX>1] plane, Twin glide occurs parallel to g, the line of intersection of the e and r plane.$ 그림 Fig. 1. Crystallography geometry of calcite twin plotted on the lower hemisphere stereographic projection (Groshong, 1974). c is the optic axis of calcite and e₁, e₂ and e₃ are poles of e[01$\overline{1}$2] plane and r₁, r₂ and poles of the r[10$\overline{1}$1] plane, Twin glide occurs parallel to g, the line of intersection of the e and r plane.
그림 Fig. 2. Directions of comression and tension axies on e-g plane of the cross-section A-A' in Fig. 1. The angle between the c-axiz and the pole to e-lamellae is 26.5˚.
그림 Fig. 3. Mohr circle of infinitesimal strain for calcite twin lamellae (Spang, 1972); compression=positive, extension=negative, right-hand shear=positive, left-hand shear=negative.
그림 Fig. 4. Geometry of twins in a clacite grain produced by simple shear strain. The f axis is perpendicular to the ge plane. Dashed lines indicate the outline of the original untwinned calcite grain. Shaded and unshaded areas show the twinned laellae and host portion (untwinned lamellae) of the grain. α is the angle of rotation of the grain edge from the host portion to the twinned lamellae.
그림 Fig. 5. Geological map of the study area and sampling locations.
그림 Fig. 6. Microphotographs of one or two twin sets observed in study area.
그림 Fig. 7. Equal area streographic projection of the stresses. ■, ● and ▲ represent the compression, intermediated and extension stresses, respectively.
표 Table 1. Calcite twin data. e₁, e₂ and e₃ are percent elongations for the maximum, intermediate and minimum elongation directions, respectively. CP refers to the cleaning procedure: LDR= 20% largest deviations removed, PEV= positive expected values, NEV=negative expected values. √J₂ is the wquare root of the second invariant of strain
그림 Fig. 8. Orientations of the compressive stress measured from calcite twins. solid and dotted arrows indicate PEV and NEV of each samples, respectively.
그림 Fig. 9. Contour diagrams showing the directions of compression measured from twins of (a) PEV and (b) NEV.
그림 Fig. 9. Continued.
그림 Fig. 10. Estimation of deformation temperature from strain, thickness and intensity of twins. (a) Average twin thickness versus total twin strain, (b) average twin intensity versus total twin strain, (a) average twin intensity versus average twin thickness, and (d) product of average twin thickness and average twin intensity versus total twin strain.

AI 본문요약
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제안 방법

조선누층군 두위봉형의 풍촌석회암층에서 6개의 시료를 채취하여 방해석 c-축의 방향 및 경사, e 쌍정면의 방향 및 경사, 쌍정의 평균 두께 및 갯수, 방해석 입자의 크기 등을 측정하였다. 측정된 자료들은 Calcite Strain Gauge(CSG) 프로그램에 입력되어 쌍정의 변형률, 평균 두께, 치밀도 및 고응력장의 상대적 크기 및 방향 등을 계산하였다.

데이터처리

조선누층군 두위봉형의 풍촌석회암층에서 6개의 시료를 채취하여 방해석 c-축의 방향 및 경사, e 쌍정면의 방향 및 경사, 쌍정의 평균 두께 및 갯수, 방해석 입자의 크기 등을 측정하였다. 측정된 자료들은 Calcite Strain Gauge(CSG) 프로그램에 입력되어 쌍정의 변형률, 평균 두께, 치밀도 및 고응력장의 상대적 크기 및 방향 등을 계산하였다. 쌍정의 변형률은 1.

성능/효과

압축응력은 WNW-ESE~ENE-WSW의 방향성이 가장 우세하고 NW-SE와 NE-SW의 방향성도 보인다. 본 연구에서 측정된 고응력장과 연구지역 인근에서 지질구조나 다른 방법에 의하여 규명된 고응력장과 비교할 때 E-W 방향의 고응력장은 트라이아스기 말에서 쥬라기 초에 발생한 송림조산운동에 가장 큰 압축응력이 작용하였고 쥬라기에 발생한 대보조산운동과 불국사 변동에 의해서도 쌍정이 생성된 것으로 판단된다.
본 연구의 방해석 쌍정에서 측정된 고응력장은 E-W 방향의 최대주응력이 가장 우세하게 작용하였고 부분적으로 NW-SE의 최대주응력 및 NE-SW의 최대주응력이 작용하여 위의 여러 연구와 비교할 때 대부분의 쌍정은 트라이기말에서 쥬라기의 송림조산운동 기간중에 생성된 것으로 사료된다. 그러나 쥬라기 기간의 대보조산운동과 백악기의 불국사 변동도 풍촌 석회암의 방해석에 쌍정을 생성하였고 그 크기는 비슷한 것으로 판단된다.

참고문헌 (24)

Burkhard, M., 1993, Calcite twins, their geometry, appearance and significance as stress-strain markers and indicators of tectonic regime: A review, Journal of Structural Geology, 15, 351-368.

상세보기
Evans, M.A., Groshong, R.H. Jr., 1994, Microcomputer techniques and applications: A computer program for the calcite strain-gauge technique, Journal of Structural Geology, 16, 277-281.
Ferrill, D.A., 1991, Calcite twin widths and intensities as metamorphic indicators in natural low-temperature deformation of limestone, Journal of Structural Geology, 13, 667-675.

상세보기
Friedman, M., Conger, F.B., 1964, Dynamic interpretation of calcite twin lamellae in a naturally deformed fossil, The Journal of Geology, 72, 361-368.

상세보기
Friedman, M., Stearns, D.W., 1972, Relations between stresses inferred from calcite twin lamellae and macrofractures, Teton Anticline, Montana, Geological Society of America Bulletin, 82, 3151-3162.
Groshong, R.H., Jr., 1972, Strain calculated from twinning in calcite, Geological Society of America Bulletin, 82, 2025-2038.
Groshong, R.H., Jr., 1974, Experimental text of least-squares strain gage calculation using twinned calcite, Geological Society of America Bulletin, 85, 1855-1864.
Groshong, R.H., Teufel, L.W., Gasteiger, C., 1984, Precision and accuracy of the calcite strain gage technique, Geological Society of America Bulletin, 95, 357-363.

상세보기
Handin, J.W., Griggs, D., 1951, Deformation of Yule marble: Part II-Predicted fabric changes, Geological Society of America Bulletin, 62, 863-886.
Heard, H.C., 1963, The effect of large changes in strain rate in the experimental deformation of the Yule marble, The Journal of Geology, 71, 162-195.
Jamison, W.R., Spang, J.H., 1976, Use of calcite twin lamellae to infer differential stress, Geological Society of America Bulletin, 87, 868-872.

상세보기
Jang, B.A., 1994, The Mesozoic paleostress from healed microcracks in granites of north-eastern area of Ogcheon belt, Korea Science and Engineering Foundation, KOSEF, 57p.
Jang, B.A., Gim, J.A., 1996, Cretaceous paleostress from healed microcracks and fluid inclusions in granites from the Sogrisan and the Wolagsan area, Korea, Journal of the Geological Society of Korea, 32(3), 291-301.
Kim, J.H., Kee, W.S., Seo, S.K., 1996, Geological structures of the Yeoryang-Imgye area, northern part of Mt. Taebaeg Region, Korea, Journal of the Geological Society of Korea, 32(1), 1-15 (in Korean with English abstract).
Koh, H.J., 1995, Structural analysis and tectonic evolution of the Ogcheon supergroup, Goesan central part of the Ogcheon belt, Korea, Doctoral Thesis, Seoul National University.
Lacombe, O., Laurent, P., 1992, Determination of principal stress magnitudes using calcite twins and rock mechanics data, Tectonophysics, 202, 83-97.

상세보기
Laurent, P., Bernard, P., Vasseur, C., Etchecopar, A., 1981, Stress tensor determination from the study of e-twins in calcite, a linear programming method, Tectonophysics, 78, 651-660.

상세보기
Laurent, P., Tourneret, C., Laborde, O., 1990, Determining deviatoric stress tensors from calcite twins, applications to monophased synthetic and natural polycrystals, Tectonics, 9, 379-389.

상세보기
Lee, J.H., Won, J.G., Park, S.I., 1992, Geotectonical and petrographic studies sedimentary, igneous and metamorphic rocks of Taebaek area, Kangweon-do, Korea Science and Engineering Foundation, KOSEF, 88-1113-01, 303-402.
Rowe, K.J., Rutter, E.H., 1990, Paleostress estimation using calcite twinning, experimental calibration and application to nature, Journal of Structural Geology, 12, 1-17.
Schmid, S.M., Paterson, M.S., Boland, J.N., 1980, High temperature flow and dynamic recrystallization in Carrara marble, Tectonophysics, 65, 245-280.

상세보기
Spang, J.H., 1972, Numerical method for dynamic analysis of calcite twin lamellae, Geological Society of America Bulletin, 83, 467-472.

상세보기
Teufel, L.W., 1990, Strain analysis of experimentally superposed deformation using calcite twin lamellae, Tectonophysics, 65, 291-309.
Turner, F.J., 1953, Nature and dynamic interpretation of deformation lamellae in calcite of three marbles, American Journal of Science, 251, 276-298.

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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