Transcript 제1장_응용지질학
1 목차 1.1 조암광물 • 1.1.1 조암광물의 종류 • 1.1.2 벽개(cleavage) 1.2 암석의 종류 • 1.2.1 화성암 • 1.2.2 퇴적암 • 1.2.3 변성암 1.3 지질구조 • 1.3.1 절리(joint) • 1.3.2 습곡(fold) • 1.3.3 단층(fault) 1.4 한국의 지질 • 1.4.1 개요 • 1.4.2 한국의 지질 개관 2 1.1 조암광물 1.1.1 조암광물의 분류 정의 및 특징 - 지각을 구성하는 암석의 기본 구성요소 - 현재 알려진 광물 종류는 2000여 가지 이상 = 실제 암석을 이루는 조암광물은 약 300여 가지로 추정 - 결정 형태와 구성 성분에 따라 분류 3 광물의 결정의 형태와 구성성분에 따른 분류 • 원소광물 - 단일 원소로 구성된 광물 - 주기율표의 8족과 그 다음에 오는 광물 4 • 원소광물(계속) - 금속원소 광물 : Cu, Ag, Au, Zn, Hg, Sn, Pb 등 (*밀도가 높고 변형이 용이하며 높은 전기전도성을 보이나 벽개가 발달되어 있지 않음) - 비금속원소 광물 : 흑연, 다이아몬드, 황(S) 등 (*금속의 성질을 갖지 않는 원소로서, 전기적으로 음성이고 그 산화물은 산성을 나타냄) - 반금속원소 광물 : 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi) 등 (*반도체와 금속의 중간 정도의 성질을 지닌 광물) 5 • 황화광물 - 금속이나 반금속이 황과 결합하고 있는 광물 - 거의 모든 암석에서 산출 - 구조적으로 간단하고 결정형은 높은 대칭을 보임 - 금속광택과 전기 전도성을 비롯한 금속의 특성 보유 - 대부분 비중이 높음 - 금, 은, 백금의 근원광물 - 지구 지각의 약 0.15% 차지 6 • 황화광물(계속) - 주요 광물 : 섬아연석(ZnS), 황동석(CuFeS2), 방연석(PbS), 황철석 (FeS2) 등 <섬아연석> <황동석> <방연석> <황철석> 7 • 할로겐광물 - 할로겐산의 염으로서, 천연으로 산출되는 무기화합물군 - 금속과 F, Cl, Br 또는 I 등의 큰 할로겐 음이온과 금속으로 구성 = 순수한 이온결합 - 대체로 경도가 낮고, 물에 잘 녹으며, 용융점이 높고 물과 전기에 대한 불량도체이며, 무색 또는 미량성분에 의해 다양한 색을 띰 - 주요 광물 : 소금(NaCl), 형석(CaF2) 등 <소금> <형석> 8 • 할로겐광물 산출상태에 의해 크게 3가지로 구분 ① 단순할로겐화물 - 대부분이 수용성으로 공기 중에 드러날 경우 불안정해짐 - 대표광물 : 암염, 형석 ② 할로겐착화합물 - 할로겐화 음이온이 알루미늄 양이온과 강하게 결합 - 대표광물 : 빙정석 ③ 옥시히드록시 할로겐화물 - 기존의 황화광물의 산화물과 할로겐화 광물을 포함한 수용액이 결합하여 형성 - 대표광물 : 녹염동광 9 • 산화광물, 수산화광물 - 산화광물 : 산소와 한 가지 또는 그 이상의 종류의 금속이 결합한 화합물 수산화광물 : 산소와 일부 또는 전부가 수산기(OH)로 치환된 광물 - 지각의 약 50%가 산소로 구성되어 있으며, 약 17%가 산화광물로 구성 10 • 산화광물, 수산화광물(계속) - 경제적으로 중요한 산화광물 : 철(자철석(Fe3O4), 적철석(Fe2O3)), 망간(연망간석(MnO2) 등 각종 산화 및 수산화광물), 크롬(크롬철석(FeCr2O4)), 티탄(티탄철석(FeTiO3)), 알루미늄(복사이트(AlO(OH)), 주석(석석(SnO2)) 및 우라늄 (우라니나이트(UO2))의 산화염 <망간> <복사이트> <석석> <우라니나이트> 11 • 질산염, 탄산염, 붕산염 광물 - 화학조성은 다르지만 질산(NO3-), 탄산(CO32-), 붕산(BO3-) 등이 서로 유사한 형태로 결합되어 있는 광물 - 주요 광물 : 마그네사이트(MgCO3), 방해석(CaCO3), 돌로마이트 (CaMg((CO3)2), 아라고나이트 (CaCO3) 등 - 경제적으로 중요한 광물 : 방붕석(MgB7O13Cl), 붕사(NaB4O7·10H2O), 콜레마나이트(CaB3O4(OH)3·H2O) 등 <방붕석> <붕사> <콜레마나이트> 12 • 황산염, 크롬산염, 텅스텐산염 및 몰리브덴산염광물 - 황(S6+), 크롬(Cr6+), 몰리브덴(Mo6+), 텅스텐(W6+)등의 이온이 산소와 결합하여 금속이나 반금속과 화합물을 이루는 광물 - 낮은 비중, 낮은 복굴절율, 낮은 경도, 비금속광택 등이 특징 (* 복굴절 : 광학적으로 등방성이 아닌 결정따위에 빛이 들어가서 두 가지 굴절 광선이 나타나는 현상) - 주요 광물 : 중정석(BaSO4), 석고(CaSO4·2H2O) 등 (주로 산소 분압이 높은 환경에서 생성되므로 지표근처에서 산출) <중정석> <석고> 13 • 인산염, 비산염, 바나듐산염 - 서로 비슷한 결정구조를 가진 인산염((PO4)3-), 비산염((AsO4)3-, 바나듐염((VO4)3-) 등이 금속, 반금속과 결합되어 있는 광물 - 지각에 소량 존재하지만 광물의 수가 상당히 많고 광범위하게 분산되어 산출 - 주요 광물 : 인회석(Ca5(F,Cl,OH)(PO4)3) 등 <인회석> 14 • 유기염 광물 - 생물학적 광물생성작용에 의해 생성된 광물 - 방해석이나 아라고나이트, 또는 인회석과 같은 광물들로 일부 생물에 의한 생물학적 광물생성작용(biomineralization)에 의해 생성되지만 또한 무기적으로도 생성되므로 단순 유기화합물에서 제외 - 주요 광물 : 호박 등 <호박> 15 • 규산염광물 - 규산염(SiO4)이 금속원소와 결합되어 있는 광물 - 지각의 90%이상을 차지하고 있으며, 광물종으로서도 전체 광물종의 40% 차지, 다양한 원소들의 결합으로 화학조성이 다양 - 지각의 주 구성 광물일 뿐만 아니라 토양 역시 규산염광물로 구성되어 있으며 벽돌, 도자기, 유리 등 각종 산업원료 광물로 사용 - 주요광물 : 석류석(Mg3Al2(SiO4)3), 휘석((Mg,Fe)SiO3. 감람석 (Mg,Fe)2SiO4 등 <석류석> <휘석> <감람석> 16 주요 조암광물의 기본 물성과 특성 • 경도 - 광물의 단단함을 나타내는 용어, 긁힘이나 마모작용에 저항하는 정도 - 광물의 경도는 그 광물의 구성원자들의 배열상태 및 구성원자들의 종류와 밀접한 관계 - 광물을 구성하고 있는 원자나 이온들의 반경이 작고 가까울수록 경도가 높은 경향 - 모스경도계(MOHS’ SCALE) * : 10종의 광물을 선택하여 긁힘에 저항하는 능력이 높아지는 순서로 배열 17 * 모스경도계(MOHS’ SCALE) 암종 활석 2-석고 3-방해석 4-형석 5-인회석 경도 1 2 3 4 5 암종 정장석 석영 황옥(토파즈) 경도 6 7 8 형태 강옥(루비, 금강석 사파이어류) (다이아몬드) 9 10 형태 - 독일 광물학자 프리드리히 모스에 의해 제안된 경도의 상대적 기준 - 주위에서 얻을 수 있는 10종의 광물을 서로 긁어서 어느 쪽이 흠집이 나는지 관찰하여 굳기를 상대적인 순서로 나눈 것으로 1-10까지 표시 18 주요 조암광물의 기본 물성과 특성 • 비중 - 물(4℃, 1기압 상태)의 밀도에 대한 물체의 밀도의 비 - 광물의 비중 : 광물의 무게와 이 광물과 같은 부피를 가지는 물의 무게와의 비 - 광물을 구성하고 있는 원소의 원자량, 배열되어 있는 정도에 좌우 19 주요 조암광물의 기본 물성과 특성 광물명 경도 비중 특징 석영 quartz 7 2.65 정장석 orthoclase 6 2.5-2.6 화성암에서 주로 발견되며 백색, 황색, 적색을 띰. 벽개 1 사장석 plagioclase 6-6.5 2.6-2.8 화성암. 변성암 등에서 발견되며 무색, 백색, 회색, 녹색을 띰. 벽개 1-2 백운모 muscovite 2-3 2.7-3.0 화성암, 페그마타이트 변성암 미사장석 microcline 6 2.5-2.6 화성암, 페그마타이트, 열수광상 흑운모 bilotite 2.5-3 2.8-3.1 화성암, 변성암, 페그마타이트에서 산출되며 한 방향으로 벽개가 강하게 발달 각섬석 hornblende 5-6 3.0-3.45 산성 및 중성관입암 등의 화성암, 결정질편암, 접촉변성암 등에서 관찰되며 녹색, 흑색의 색을 띰. 벽개 2 휘석 augite 5.5-6 3.3-3.5 염기성 화성암, 변성암에서 관찰되며 녹회색을 띰. 벽개 1 녹니석 chlorite 1-3 2.6-3.0 변성암 등에서 관찰되며 녹회색을 띰. 벽개 1 방해석 calcite 3 2.7 암염 halite - 2.1-2.6 황철석 pyrite 6-6.5 5-5.2 사문석 serpentine 2-4 2.4-2.6 카올리나이트 Kaolinite 2-2.5 2-6 일라이트 illite 1-2 2.6-2.9 스멕타이트 smectite 1-2 2.41 점토광물의 일종 몬모릴로나이트 montmorillonite 1.5-2 2-2.27 점토광물의 일종 대부분 암석(화성, 변성,퇴적)에서 가자 흔히 발견되는 광물이며 무색 투명함. 벽개 없음 퇴적암, 지하수 등에서 산출되며 백색을 띰. 벽개 3 소금(NaCl)로 퇴적광상의 형태로 산출. 벽개 3 대표적인 불투명광물로서 담황색, 금속광택을 띠며 매우 흔함 열수광상, 변성암등에서 관찰 점토광물의 일종으로서 토양풍화물에서 많이 산출됨 이암이나 셰일의 주 구성 점토광물이며 한 방향의 벽개발달 20 1.1.2 벽개 벽개 방향 수 예 탁상 1 흑운모, 백운모 주상 2 각섬석, 휘석 육면 체상 3 암염, 방연석 4 방해석, 돌로 마이트 5 형석, 다이아 몬드 벽개 능면 체상 팔면 체상 십이 면체상 발달형태 6 섬아연석 특징 - 광물이 어떤 일정한 방향으로 평탄한 면을 보이면서 쪼개지는 성질 - 원자들의 결합력이 특정 방향을 따라 약하게 발달 → 그 방향으로 쉽게 쪼개지는 경향 - 광물은 벽개가 존재함으로써 이방성의 특징을 가짐 (* 등방성:방향과 관계없는 성질 이방성:방향에 따라 다르게 나타나는 성질) 21 1.2 암석의 종류 1.1 조암광물 1.1.1 조암광물의 분류 1.1.2 벽개 - 조암광물이 결합하여 암석 구성 - 성인에 따른 분류 • 화성암 : 마그마의 냉각에 의해 생성된 암석 • 퇴적암 : 운반되어 온 퇴적물이 하중과 온도의 영향으로 교결작용을 거쳐 형성된 암석 • 변성암 : 기존의 암석이 고온이나 고압, 또는 두가지 동시효과에 의해 재결정 작용을 받아 형성된 암석 22 1.2.1 화성암 ① 화성암의 분류 - 마그마의 냉각에 의해 형성 - 구성광물이 극히 한정 – 총 7종의 주성분 광물 : 석영, 장석, 운모, 각섬석, 휘석, 감람석, 준장석 등 - 규산염(SiO2)의 함유량에 따라 산성*, 중성, 염기성, 초염기성으로 구분 (*화학에서의 뜻이 아닌 실리카 함량에 따른 구분) - 화성암의 기본 분류는 암석 내 조직에서 관찰되는 입자크기와 성분에 의해 나타나는 색의 차이에 의해 분류 23 ① 화성암의 분류(계속) - 마그마가 굳어 암석화 될 냉각조건(압력 및 냉각속도), 마그마의 화학조성에 따라 세분 - 암석화 당시의 마그마의 냉각조건 고온 - 고압(서서히 냉각) : 결정화 작용 활발 → 조립질 심성암 저온 - 저압(급속한 냉각) : 결정화가 거의 미진행 → 세립질 또는 유리질의 화산암 - 마그마의 화학조성 : 규산염(SiO2) 성분에 따라 규산염이 많을수록 → 담색계통의 밝은 색조 규산염이 작을수록 → 검은색계통의 어두운 색조 24 화성암의 분류 많음(담색) ← 규산염 성분 → 적음(검은색) 산성암 세 립 질 염기성암 초염기성암 SiO2 > 65% ~ 60% ~ 55% 52 ~ 45% ~ 40% 유문암(rhyolite) 조면암(trachyte) 안산암(andesite) 현무암(basalt) - 화산암 (volca nic rock) - 화강반암(granite porphyry) ↑ 입 자 크 기 중성암 섬장반암(syenite porphyry) 섬록반암(diorite porphyry) 조립현무암 (dolerite) 반심 성암 (hypab yssal rock) - - ↓ 조 립 질 화강암(granite) 섬장암(syenite) 섬록암(diorite) 반려암(grbbro) 감람암(peridotite) 심성암 (pluton ic rock) 25 ② 화성암 조직 조직 현정질 조직 비현정질 조직 형태 특징 -육안 관찰 시 광물 입자 하나하나를 구별할 수 있는 조직(심성암 중 화강암) -입자크기: 5mm 이상 조립질 1-5mm 중립질 1mm 이하 세립질 -광물입자의 크기가 극히 작아 현미경 상태에서만 관찰되거나 현미경으로도 입자 구분을 거의 할 수 없는 조직(화산암 중 현무암) 유리질 조직 -결정화가 거의 이루어 지지 않은 조직 -비정질이라고 하며 마그마의 급속한 냉각 시 형성 반상 조직 -큰 결정이 그 사이를 메우는 작은 결정들이나 유리질 조직 내에 섞여 관찰되는 조직 (반심성암 중 화강반암) <검은 눈금: 1cm> 26 1.2.2 퇴적암 ① 퇴적암의 분류 - 지표에 노출된 암석이 끊임없는 풍화, 침식과 유수, 바람 및 빙하 등에 의해 운반, 퇴적 → 다짐작용(compaction)에 의한 공극의 축소와 → 교결작용(cementation)에 의한 퇴적물의 고화과정을 통해 형성된 암석 - 퇴적암의 근원 물질의 쇄설 여부에 따라 쇄설성 퇴적암 : 기존 암석의 쇄설물 비쇄설성 퇴적암 : 바다 또는 내수호의 용존물과 퇴적장소에 서식하는 동·식물의 사체(화학적 퇴적암, 유기적 퇴적암) 27 쇄설성 퇴적암 - 다양한 침식작용(유수작용, 풍화작용, 빙하 침식작용 등)에 의해 조성된 퇴적물 입자가 고화되어 형성된 퇴적암 - 기존의 암석 파편이나 점토들이 쌓여서 생성 - 대부분의 퇴적암(이암, 사암, 역암 등)이 여기에 속함 - 형성과정에서의 퇴적물질은 초기부터 최종단계까지 항상 고체로 존재 28 쇄설성 퇴적암(계속) 쇄설성 퇴적암 역암 conglomerate 각력암 Breccia 사암 Sandstone 형태 특징 -입자크기 2mm이상의 둥근 역(자갈)들 사 이를 모래나 점토가 충진하여 고화된 퇴적 암 -역암과 거의 유사하나 마모되지 않은 많은 각진 역들로 구성 -모래입자(입자크기 1/16-2mm)로 구성되며, 점토에 의해 입자간 교결되어 있기도 하고 입자 자체가 직접 결합되어 있기도 함 29 쇄설성 퇴적암(계속) 쇄설성 퇴적암 미사암 Siltstone 이암, 셰일 Mudstone, Shale 응회암 Tuff 형태 특징 -기본적으로 구조와 성분이 사암과 동일하나 입자의 크기가 작음 (1/256-1/16mm) -입자크기 1/256mm이하의 점토광물이 주 성분인 퇴적암. -셰일은 뚜렷한 층리를 보임 -화산 활동 시 분출된 입자들로 형성된 화 성쇄설암. -입자크기에 따라 화산탄(64mm이상), 화 산력(4-32mm), 화산회(4mm이하)의 입자로 구성 30 화학적 퇴적암 - 물에 용해되어 있던 광물이온 등이 침전, 고화되어 형성된 퇴적암 - 용액으로 운반된 물질이 운반이 정지된 장소에서 화학반응이나 또는 증발에 의해 과포화 되어 침전 → 퇴적 화학적 퇴적암 형태 특징 석회암 Limestone -석회암(CaCo3)은 화학적 퇴적암이기도 하며 생물의 유해가 쌓여서 형성된 경우 유 기적 퇴적암이기도 함. -후자의 경우 암석 내에 미화석* 관찰 백운암 Dolostone -석회암 내 Ca성분의 일부가 Mg 성분 으로 치환되어 형성 (* 미화석: 현미경으로 관찰 연구되는 아주 작은 화석, 방산충, 유공충, 규조, 꽃가루 따위의 화석으로 지층을 대비하거나 퇴적환경 추정에 사용) 캐나다 온타리오의 Gunflint Chert층에서 발견된 미화석. 20억년전의 단세포 생물인 조류(바다말) 31 화학적 퇴적암(계속) 화학적 퇴적암 형태 특징 암염 Rock salt -물에 녹아있던 Na와 Cl이온이 침전되어 형성 석고 Gypsum -백색의 비교적 약한 암석으로 바다나 강에 침전되어 형성된 것이 증발에 의해 드러난 암석 쳐트 Chert -매우 작은(<30㎛) 석영입자로 구성된 암석 32 유기적 퇴적암 - 생물 유기체의 석회질(CaCo3), 규질(SiO2), 또는 탄질(CHO) 성분 등이 암석화 된 경우 - 퇴적분지에 서식하는 동물의 골격이나 껍질 또는 식물의 죽은 유해가 쌓여 암석화 된 것 유기적 퇴적암 백악(쵸크) Chalk 석탄 Coal 형태 특징 -해양 미생물의 유해로 이루어진 석회질 미세입자 암석. -대체로 백색을 띠며 약함 -식물이 죽은 후 산화작용에 의해 형성 33 유기적 퇴적암(계속) 유기적 퇴적암 규조토 Diatomite 유기적 석회암 Limestone 쳐트 Chert 형태 특징 해양의 규조 유해가 쌓여 형성된 백색의 지층. SiO2의 화학성분을 가지며 다공질임 생물 기원(산호, 해백합, 방추충, 화폐석,패각 등)의 석회암 생물 기원(방산충 등)의 쳐트 34 ② 속성작용 및 퇴적구조 속성작용 - 속성작용(diagenesis) : 퇴적물이 물리·화학적 작용을 받아 암석화 되는 과정으로 압밀과 교결작용을 포함 - 압밀작용(compaction) : 퇴적물이 누적됨에 따라 하부의 퇴적물은 점차 두꺼워지는 지층에 눌려 압력을 받게 되고 이때 퇴적물 내에 함유되어 있는 공극수가 배출되어 입자들 사이의 간극이 좁아지는 현상 - 교결작용(cementation) : 공극수 내에 녹아있던 다양한 화학성분들이 퇴적물 입자들 사이에 침전되어 입자들 간의 결합력을 높이는 현상 - 교결물질 : 규산 성분, 석회 성분, 철 성분 등 가장 강력한 것은 석영으로 침전되는 규산성분 - 압밀과 교결 정도에 따라 다양한 공극률과 역학적 물성(강도, 변형계수)을 가짐 35 ② 속성작용 및 퇴적구조(계속) 퇴적구조 - 퇴적암은 퇴적 당시의 구조 및 조직을 가지는 경우가 흔함 - 대표적으로 층리, 사층리, 연흔, 건열 등이 있다. • 층리(bedding) 특징 - 거의 수평으로 해저에 퇴적물이 쌓일 때 고르게 한 겹씩 퇴적되어 지층을 형성하는 것으로 각 층 사이의 면은 퇴적물이 굳어진 후에도 잘 쪼개지는 면을 형성 - 암성의 물성은 층리면에 평행한 모든 방향으로는 등방성, 층리면에 수직인 방향으로는 전혀 다른 물성을 보임 형태 36 퇴적구조(계속) • 사층리(cross bedding) - 층리가 평행하게만 발달하는 것이 아니며 많은 경우 특정 방향으로 경사를 보이며 나타남 특징 - 퇴적 당시 유속이 빠르며 수심이 얕은 곳에서 형성 - 물의 유동방향을 알 수 있으며, 지층의 상하 판별도 가능 형태 37 퇴적구조(계속) • 연흔(ripple mark) 특징 -잔물결이나 물의 유동 현상이 퇴적물 표면에 작용하여 발생한 파상의 요철자국 - 위쪽으로 뾰족하고 아래쪽으로 평탄하여 지층의 상·하 구분에 이용 형태 38 퇴적구조(계속) • 건열(mud crack) 특징 - 얕은 수심 환경에서 쌓인 점토질 퇴적물이 수면 위로 노출되어 건조되면 수분의 증발로 퇴적물이 수축하여 갈라져 틈 형성 - 건열의 단면은 아래쪽으로 뾰족하여 지층의 상·하 판단에 이용 형태 39 1.2.3 변성암 ① 변성작용 - 변성작용(metamorphism) : 기존의 암석이 물리·화학적 조건의 변화에 따라 광물학적, 화학적 및 구조적으로 변화하는 작용 - 기존의 암석이 고온이나 고압 상황에 놓이게 되면 새로운 환경에 적합하도록 암석 내 광물 조성이나 물리적 성질들이 완전히 다른 암석으로 변화 - 변성작용의 종류 • 접촉변성작용(contact metamorphism) • 광역변성작용(regional metamorphism) 40 접촉변성작용(contact metamorphism) : 고온에 의한 변성작용 - 마그마의 관입 등에 의한 높은 온도(약 800-1800℃)에 의해 주변 암석에서 나타나는 변성작용 - 마그마 관입 위치로부터 수백m-2km 범위에 걸쳐 발생 - 셰일이나 이회암 등의 점토질 미세입자 암석은 혼펠스화 되어 조직이 치밀하고 경도가 매우 높은 흑색의 변성암이 생성 - 혼펠스* : = 협의로는 점토질 암석이 변성된 접촉변성암을 지칭 = 광의로는 접촉변성에 의해 완전히 재결정된 변성암을 총칭 41 * 혼펠스 1. 주요 구성광물 : 셰일이 고온의 마그마와 접촉하여 형성된 접촉변성암 - 주 구성광물은 점토질 광물이 석영, 장석, 운모 등으로 구성된 것과 석회질 성분을 포함한 셰일 등이 있음 2. 산출상태 - 접촉변성에 의해 생성되므로 조직이 셰일보다 단단하고 치밀한 구조 - 셰일 기원의 혼펠스 = 엽리의 발달이 없거나 드물게 나타나고 마그마나 고온의 화강암체의 접촉부에서는 흑운모, 근청석 등이 주로 나타나며 접촉부에서 멀어질 수록 운모판암의 형태를 띔 - 석회질 기원의 혼펠스 = 석회암 중에 포함된 점토분의 양이 많을 경우 이들 석회암이 열변성을 받으면 색깔이 밝은 담색의 석회질 혼펠스가 형성 42 * 혼펠스(계속) 3. 혼펠스의 조직 - 셰일 기원의 혼펠스 : 대체로 어두운 색 계열의 암적갈색이나 흑적색의 색을 띠고 조직은 치밀 - 석회암 기원의 혼펠스 : 색깔은 밝은 계통이며 역시 조직은 치밀 <셰일 기원 혼펠스> <석회질 기원 혼펠스> 43 광역변성작용(regional metamorphism) - 대규모 지각운동이나 판구조운동 등에 수반되며 암석에 큰 편압이 작용 할 때 암석 내 입자들이 재배열 또는 재결정화 되어 변성하는 작용 - 압력변성은 넓은 지역에 전달되므로 광역적으로 발생 - 대부분의 경우 대규모 지각운동은 화성암체 관입이나 분출 등에 의한 열변성을 동반하므로 압력과 동시에 열의 영향도 받음 44 ② 엽리 - 변형 작용의 결과로 암석 내에 새로운 면구조를 형성하는 것 - 서로 다른 방법으로 형성된 모든 면구조를 총괄한 일반적인 용어 - 변성 정도에 따라 벽개 →편리 →편마구조(변성 정도 증가)로 분류 <엽리생성 과정> <편리 구조> <편마 구조> 45 ② 엽리(계속) 벽개 (cleavage) 편리 (schistosity) 편마구조 (gneissose structure) - 이암이나 셰일과 같은 세립질 퇴적암이 한 방향으로 압력을 받아 암석 내 운모나 판상의 점토광물이 압축방향에 직교하는 방향으로 서로 평행하게 재배열 되어 그 방향으로 쉽게 쪼개지는 성질 - 점판암과 같은 저변성 세립질 암석 46 ② 엽리(계속) 벽개 (cleavage) 편리 (schistosity) 편마구조 (gneissose structure) - 벽개를 형성시키는 변성 정도 보다 좀 더 큰 변성작용을 받으면 입자의 재배열 외에 광물의 재결정 작용이 발생하여 입자 크기 증가 - 벽개와 유사하나 입자가 비교적 크고 (1-10mm) 벽개처럼 쉽게 쪼개지지 않음 - 천매암, 편암 등 47 ② 엽리(계속) 벽개 (cleavage) 편리 (schistosity) 편마구조 (gneissose structure) - 암석이 강력한 압축에 의한 고변성 작용을 받을 때 암석 내 성분 별로 물질 이동 또는 분급에 의해 발생한 줄무늬 형태의 구조 - 어두운 색의 유색광물과 밝은 색의 석영, 장석류가 호층을 이룸 - 편마암의 대표구조 48 ③ 변성암의 종류 변성작용 변성암 점판암 Slate 편마암 Gneiss 낮 음 ↑ 변 성 도 점 토 질 암 석 셰 일 ) 편암 Schist 비고 벽개 발달 ( 광 역 변 성 천매암 Phyllite 원암 파상의 편리구 조 보임 입자크기 증가 ↓ 높 음 안구편마암 호상편마암 49 ③ 변성암의 종류(계속) 변성작용 광 역 변 성 접 촉 변 성 변성암 원암 각섬암 Amphibolite 염기성 암석(현무암) 규암 Quartzite 사암 대리암 Marble 석회암 혼펠스 Hornfels 협의의 혼펠스는 점토질암석 (셰일)이 원암이나 광의의 개념으로는 석회질 암석도 원암으로 포함 메타펠 라이트 Metapelite 점토질 암석 50 1.2 암석의 종류 1.2.1 화성암 1.2.2 퇴적암 1.2.3 변성암 1.3 지질구조 지질구조 특징 단층, 층리면이나 벽개면이 아니라, 암석을 구 절리 성하고 있는 광물 입자의 크기보다 큰 자연상 태에서의 면상의 틈 암석들 내에서 거의 평탄하던 지층들이 습곡 조 산 운동 과정 중에 구부러졌거나 휘어져 새로 이 만들어진 구조 단층 암석 내에 발달되어 있는 틈이나 단열로 양 벽의 변위가 5mm 이상 51 1.3.1 절리(joint) ① 절리의 정의 - 암반 내에서 규칙적으로 깨져 있는 균열 = 균열을 따라 현저히 움직인다는 증거가 없음 - 가장 흔히 발생되는 암반 불연속면 = 암반 구조물의 안정성 문제에 영향 = 지하수, 석유, 가스 등 유체나 오염물질의 유동통로로서 역할 - 수 cm ~ 수백 m의 다양한 길이로 발달 대체로 연속적이며 암체를 관통하는 평면형의 미세하게 벌어진 형태를 지닌 단열 구조(면을 따라 전단변위를 보이는 초기상태의 단층과 구별) - 절리를 형성시키는 응력 · 지각운동과 관련된 조구조적 응력(tectonic stress)에 기인 · 마그마 냉각 시 열수축에 의해 발생하는 자체 내부 인장력에서 유도 52 - 어떤 경우에도 절리는 형성 당시 해당 지역의 최소주응력 방향으로 벌어져 발생 : 방향의 분석을 통해 상시 최소주응력 방향 유추 가능 - 이러한 구조적인 형성 원인으로 한 지역에서 유사한 방향의 여러 절리가 동시에 관찰되는 것이 일반적이며 이런 일관된 방향의 절리들을 절리군(또는 단열조)이라 한다. - 한 지역에서 여러 조의 절리군이 발달 <퇴적암반에 발달한 절리> 53 ② 절리의 발달양상 - 발달양상에 따라 규칙절리(systematic joint)와 불규칙절리(nonsystematic joint)로 분류 • 규칙절리 - 동일 절리군에 속한 절리들이 대체로 서로 평행하게 일정 간격을 유지하며 발달해 있는 절리 • 불규칙절리 - 분포가 불규칙하고 주변 절리들과의 방향성에 있어 일관성이 없는 경우 <절리 발달양상> 54 ③ 절리면의 형태 - 절리는 면의 수직방향으로 열리면서 형성되므로 절리면을 따라서는 전단변위의 흔적이 관찰되지 않음 • 깃털구조(plumose structure) - 절리면이 단순히 열리면서 형성되었다는 증거 - 절리가 어디에서부터 벌어져 어느 방향으로 진행되었는지를 지시 55 ④ 성인에 따른 절리의 종류 주상절리 (columnar joint) 판상절리 (sheeting joint) 공액절리 (conjugate joint) - 현무암질 용암류와 같은 분출암이나 관입암에 발달하는 기둥모양으로 평행한 절리 - 단면은 다각형의 형태를 보이며 마그마나 용암이 냉각될 때 수축되면서 발생 56 ④ 성인에 따른 절리의 종류(계속) 주상절리 (columnar joint) 판상절리 (sheeting joint) 공액절리 (conjugate joint) - 지하심부 암석이 침식을 받아 지표에 노출되면 암석에 작용하던 상부하중이 제거되면서 얇은 판상의 절리가 겹겹이 형성 - 화강암체에서 잘 관찰되므로 최소주응력면이 지표에 평행하게 발달하기 때문에 절리 형성 후 지표에 침식이 발생하여도 원래 지표지형 유추에 이용 57 ④ 성인에 따른 절리의 종류(계속) 주상절리 (columnar joint) 판상절리 (sheeting joint) 공액절리 (conjugate joint) - 절리처럼 보이나 인장력이 아닌 압축력에 의해 형성된 면을 전단파쇄면(shear fracture)이라 함 - 엄격한 의미에서 절리는 아니지만 광의의 의미로서 절리에 포함 - 전단파쇄면이 최대주응력 방향으로부터 다소 기울어진 각도로 형성되면 단일 응력하에서 두 방향으로 대칭성을 보이며 형성될 때 두 절리군을 공액상이라 하며 이런 절리계를 공액절리라 함 58 ⑤ 맥(vein) - 절리는 유체의 중요 유동 통로 역할 - 광화 유체가 절리를 따라 유동할 때 유체에 용해되어 있던 광물 성분이 절리 틈새에 점차적으로 침전하여 결정화 되면 기존에 벌어져 있던 절리는 맥(vein)으로 완전히 충전 고화 - 두께는 수 mm ~ 수 m로 다양 (*암맥(dike) : 절리에 마그마가 관입하여 굳은 것) 맥<vein> 암맥<dike> 59 ⑤ 맥(vein)(계속) * 맥의 성장 방향 <Syntaxial vein> <Antitaxial vein> - 맥의 구성성분이 모 암의 성분과 유사한 경우 (ex. 사암 내의 석영 맥 또는 석회암 내의 방해석 맥) - 광화 유체가 절리 주변의 모암으로부터 온 것임을 의미 - 맥은 절리면의 벽으로부터 시작되어 절리 내 중심선(median line) 방향으로 성장 60 ⑤ 맥(vein)(계속) * 맥의 성장 방향 <Syntaxial vein> <Antitaxial vein> -맥의 구성성분이 모암의 구성성분과 전혀 다른 경우 (ex. 사암 내 석회암 맥) - 광화 유체가 원거리에서 유동되어 침전된 것임을 지시 - 절리의 중심선으로부터 절리면 벽쪽으로 맥 성장 - 맥의 성장 방향이 중요한 이유 = 침전이 발생하여 결정화 될 때 섬유상 또는 침상으로 결정화 하는데 이때 침상조직의 방향을 통해 절리 주변 암체의 변형 방향을 지시 61 1.3.2 습곡(fold) ① 습곡의 정의 - 원래 평탄하던 지층들이 휘거나 구부러져 형성된 파동 형태의 구조 - 습곡 확인을 위한 기준면(층리, 벽개, 엽리, 단층면 등)을 통하여 습곡의 휘어짐 확인 - 지층이 동일한 힘을 받는다 하더라도, 그 힘의 크기와 지층의 상대적인 강도에 따라 그 지층은 단층이 되기도 하고 습곡이 되기도 함 - 일반적으로 깊이 약 10km 이내의 낮은 지압 하에서는 단층이 발생하고, 이보다 깊은 지각 내부에서는 습곡이 발생 - 절리나 균열:암석을 불연속면에 따라 완전히 분리시키는 취성(brittle) 변형 습곡:암석 내 변형이 연속적이고 점진적인 연성(ductile) 변형 62 ② 습곡의 기본 형태 및 용어 - 힌지(hinge) : 파동 형태의 습곡 중 곡률이 가장 큰 지점 - 날개(limb) : 힌지와 힌지 사이 비교적 평탄한 면 - 습곡축면(axial plane) : 여러 면에 걸쳐 나타난 힌지선을 연결한 면 - 선경사(plunge) : 측정하고자 하는 선을 포함하는 수직면에서 주어진 선과 수평면 사이의 각을 측정한 예각 • 배사형 구조(antiform) -암체가 휠 때 위로 볼록하게 굽은 구조 • 향사형 구조(synform) -암체가 휠 때 아래로 볼록하게 굽은 구조 63 ③ 습곡의 분류 - 기준에 따른 습곡의 분류 • 습곡의 방향성 • 습곡 단면 날개의 밀착성 • 습곡 단면의 형태 - 습곡 구조의 형태를 정확히 파악하는 것이 가장 중요 - 습곡축면과 힌지의 방향이 제대로 정의되지 않은 습곡 분류는 무의미 (∴ 한 방향에만 습곡을 관찰해서는 안되고 여러 방향에서의 종합적인 분석을 통한 3차원적 습곡 구조가 파악) 64 습곡의 방향성에 따른 분류 - 습곡축면 경사 직립습곡(80-90 ˚) 경사습곡(10-80 ˚) 횡와습곡(0-10 ˚) - 힌지 선경사 수평습곡(0-10 ˚) 기운습곡(10-80 ˚) 수직습곡(80-90˚) - 리클라인드 습곡: 힌지선의 선경사가 습곡축면의 경사방향과 일치 65 습곡 날개의 밀착성에 따른 분류 습곡종류 익간각* 완만습곡 Gentle fold 120 -180˚ 완사습곡 Open fold 70 – 120˚ 급사습곡 Close fold 30 – 70˚ 밀착습곡 Tight fold 1 – 30˚ 등사습곡 Isoclinal fold 0˚ 형태 * 익간각 : 인접한 습곡 날개 사이의 각도 66 습곡의 단면 형태에 따른 분류 습곡 셰브론습곡 Chevron fold 커스페이트습곡 Cuspate fold 상자습곡 Box fold 부조화습곡 Disharmonic fold 형태 설명 힌지 부분이 뾰족하고 날개는 평탄한 습곡 보통의 습곡과는 반대 방향으로 굽은 날개부 한 습곡에 두개 이상의 힌지가 존재하는 습곡 한 습곡 구조에서 층간 습곡 형태가 다른 습곡 층간 암석물성이 현저히 다를 때 발생 67 ④ 습곡에 동반된 이차구조 - 강한 횡압력에 의한 암체 변형작용의 결과이므로 강한 압력에 의한 변성의 효과가 암체 조직에 나타남 - 대표적인 예로 횡압력에 의해 전체적으로 암석이 압축되는 과정에서 횡압력과 직교하는 방향으로 벽개 등의 엽리구조를 관찰 • 축면벽개(axial plane cleavage) : 습곡축면의 방향과 거의 평행하게 형성된 벽개 - 축면벽개와 전체 습곡 구조와의 방향성에 대한 상관관계 때문에 축면벽개를 통한 습곡구조의 파악에 사용 <축면벽개> <축면벽개와 습곡과의 관계> 68 ④ 습곡에 동반된 이차구조(계속) • 습곡축면의 힌지부분 : 곡률이 가장 높은 부분으로 암체의 내적 변형 최대 - 바깥쪽 호에서는 국지적으로 인장력이 작용하게 되어 팽창 - 안쪽 호에서는 압축력이 작용하여 수축 발행 - 중립면(neutral surface) 습곡의 중간 부분에 변형이 발생하지 않는 면 - 바깥쪽은 팽창변형과 관련한 이차구조 : 소규모 인장절리나 맥, 정단층 등 - 안쪽에는 수축변형과 관련한 이차구조 : 소규모 역단층이나 강한 벽개의 발달 69 1.3.3 단층(fault) ① 단층의 정의 - 암반 내에 발달한 특이나 단열로서 면을 따라 전단변위가 발생한 면구조 - 상반(hanging wall) : 경계로 나뉜 양쪽 암반 중에 단층면의 상부에 위치한 암반 - 하반(foot wall) : 경계로 나뉜 양쪽 암반 중에 단층면의 하부에 위치한 암반 - 절리와 같은 암반 취성변형의 결과로 생성 - 자연에서 수 m ~ 수 천 km의 크기까지 다양한 규모로 관찰 [참고] 미세단층(microfault) – 수 mm 규모의 단층 전단파쇄면(shear fracture) – 수 cm 규모의 단층 70 ① 단층의 정의(계속) - 지각변형의 역사를 밝히는 실마리 제공 - 절리와 함께 연약대로 작용하며 암반 내의 유체 이동 통로 역할 - 활동성 단층의 경우 지진을 유발 : 지반 안정성 분석에 중요 - 피어싱 포인트(piercing point) : : 단층이 얼마나 어떻게 운동하였냐를 정확히 파악하기 위해 단층면에 의해 끊어져 나간 구조를 단층의 양쪽 벽면에서 찾기위해 사용되는 선구조로 단층면에서 점으로 보여지는 것 = 규모가 큰 구조 : 단층운동 전에 물이나 용암이 흘렀던 자취 규모가 작은 구조 : 습곡의 힌지선이나 두 면구조의 교차선 <단층의 이동 원리> 71 ② 단층의 종류 - 단층면을 따라 발생하는 전단변위의 방향에 따른 분류 • 경사이동단층(dip-slip fault) : 단층면의 경사방향으로 전단변위 발생, 단층의 상반과 하반의 상대적 움직임에 따라 구별 - 정단층(normal fault) : 상반이 하반에 대해 하부로 운동한 단층 - 역단층(reverse fault) : 상반이 하반에 대해 상부로 운동한 단층 <정단층> <역단층> 72 ② 단층의 종류(계속) • 주향이동단층(strike-slip fault) : 주향방향으로 전단변위가 발생한 단층으로서 우수향(right-lateral)과 좌수향(left-lateral)이 있다. - 단층에 의해 분리된 두 암반 중 한쪽에서 단층을 바라보고 반대편 암반이 우측으로 이동했으면 우수향, 좌측으로 이동했으면 좌수향 주향이동단층 <우수향> <좌수향> <주향이동단층> 73 ② 단층의 종류(계속) • 사교단층(oblique slip fault) : 경사이동과 주향이동이 복합적으로 발생 • 회전단층(rotation fault) : 한쪽 암반이 다른 쪽 암반에 대해 회전 <사교단층> <회전단층> 74 ③ 단층면의 특성 - 단층경면(slickenside) : 단층면이 전단마찰에 의해 연마되어 형성된 매우 평탄하고 매끄러운 면 - 단층조선(또는 찰흔, slickenline, striation) : 전단방향으로 긁힘에 의해 생기는 선이나 홈 자국, 단층운동의 방향이나 변위방향 지시 - 단층각력(fault breccia) : 마찰 전 초기 단층면에서 단층운동에 의해 파쇄와 마모가 일어나면서 단층면에서 다양한 크기의 암편들이 분리된 것 암편은 마모되지 않은 각력의 형태를 띠며 1mm~0.5m의 다양한 크기를 가지며 단층 내에서 크기 별로 전혀 분급이 이루어지지 않은 상태로 존재 - 단층점토(fault gouge) : 미세립질(<0.1mm) 점토층이 단층 내 충진 된 것으로 단층의 전단강도를 약화 75 지질구조의 지반공학적인 영향 • 절리 - 화성암 = 심성암 : 마그마가 심부에서 식을 때 수축되어서 생기는 절리, 규칙적 = 화산암 : 지표면의 용암이 식어서 수축될 때 생기는 절리, 주상절리 - 퇴적암 : 절리의 발달이 적은 경우부터 많은 경우에 이르기까지 다양하고 주로 층리면이 절리로 발달 - 변성암 : 지질적으로 변형을 많이 받은 암석이므로 절리의 발달이 많고 불규칙한 방향으로 발달. 규암 , 점판암은 규칙적으로 발달 - 도로, 댐, 터널 공사 시 암석의 낙반을 야기시키는 주요인이므로, 사전에 공사계획단계나 시공과정에서 절리의 지반공학적 특성 고려 - 절리 방향의 영향 : 사면의 불안정과 보강대책, 터널의 불안정과 보강대책, 암반 내 응력분포의 이방성, 암반강도의 이방성 등 - 절리 발달 빈도의 영향 : 암반의 강도정수, 탄성계수, 투수성 판단 암반의 지지력 계산 등 76 지질구조의 지반공학적인 영향(계속) • 습곡 - 주로 퇴적암 또는 변성암에서 관찰 - 습곡의 정점(crest) 부근에는 많은 작은 절리가 발생하고, 그곳으로 풍화가 많이 되어 그 부분이 주변보다 약한 지반 형성 - 습곡으로 인하여 현장응력이 불규칙하게 분포할 수 있으므로 중요 구조물 설계 시에 현장응력 측정 필요 • 단층 - 화석암과 퇴적암에도 나타나지만 주로 변성암류에서 많이 발생 - 점토를 충진하는 경우가 많고, 또한 파쇄가 많이 된 암석이 존재하는 연장성이 큰 불연속면이므로 각종 토목 공사 시 대규모의 재해요소로 작용 77 1.4 한국의 지질 1.4.1 개요 1.3 지질구조 1.3.1 절리(joint) 1.3.2 습곡(fold) 1.3.3 단층(fault) 지질시대의 구분 - 지질시대: 지각이 형성된 약 38억년 전부터 역사 시대 이전까지를 지질시대라 하며, 지각변동과 관련 있는 부정합면이나 화석의 급변, 화성활동, 변성작용, 조산운동 등을 기준으로 구분 - 화석의 급변 : 대부분 지층 속에 포함된 화석의 내용을 기준으로 구분 특히 많은 생물이 갑자기 전멸하거나 출현한 시기를 경계로 구분 - 지각의 변동 : 대규모의 조산운동이나 부정합*을 기준으로 구분 78 * 부정합(unconformity) - 퇴적이 중단되거나 먼저 퇴적된 층의 일부를 잃어버린 상태에서 다시 퇴적되어 시간적 공백을 가지는 지층 - 시간적 공백 다시 퇴적이 일어날 때 퇴적이 중단된 면이나 침식된 면을 부정합면이라고 함 구분 형태 특징 경사부정합 (angular unconformity -부정합면을 기준으로 경사를 가짐 -먼저 퇴적된 지층이 구조운동에 의해 경사지거나 휘어진 후 위에 퇴적될 경우 발생 평행부정합 (disconformity) -위, 아래 지층이 평행하게 놓여있어 정합으로 판단되기 쉬우나 두 지층에서 나오는 화석으로 시대를 판별하여 부정합 확인 난정합 (nonconfirmity) -퇴적암 아래에 변성암이나 관입한 화성암이 있을 경우 생성 79 지질시대 구분 단위 : 이언 → 대 → 기 → 세 - 이언 : 생물이 많이 출현한 고생대 초기를 기준으로 그 이전을 은생이언, 그 이후를 현생이언으로 구분 - 대(代) : 지질 시대 중 큰 부정합이 4회 있었는데, 이것을 기준으로 5대(era)로 구분 = 은생이언에 속하는 선캠브리아대를 시생대와 원생대로 나누고, 현생이언은 고생대, 중생대, 신생대로 구분 - 기(紀) : 대를 더욱 작은 시간 단위로 구분한것으로 기(period)라 하며, 은생이언은 연구가 불완전하여 기로 나누지 않고, 현생이언만 구분 - 세(世) : 기를 더욱 세분한 시간의 단위(epoch) 80 지질시대 구분 단위(계속) - 이외에도 절대시간과 관계없는 어떤 특징이나 지역별로 관찰되는 지층을 명명하는 단위로 층(formation), 층군(group), 계(system), 통 등이 사용 • 층 : 지질도에 사용되는 기본적인 암석층서적 단위로서 화석으로 정해지는 시간과 관계없이 상위 및 하위의 지층과 구별이 가능한 일련의 지층 • 층군 : 둘 이상의 층이 모인 것 • 계와 통 : 각기 연대구분에 따른 기와 세를 지방이나 국가별로 특정 명칭을 붙이기 위해 사용 81 * 지질연대표 <은생이언> <현생이언> 82 1.4.2 한국의 지질 개관 - 선캠브리아기의 지층에서 신생대층에 이르기까지 다양 - 대부분이 매우 오래된 변성암류(편마암 계열)(40%)과 화강암류(30%)로 구성 • 변성암류 : 선캠브리아 이언의 퇴적암이 변성 • 화강암류 : 중생대에 관입 • 신생대 초부터 발생한 지각의 융기작용과 침식작용에 의해 지표 노출 - 중생대에 일련의 대규모 조산운동 발생* • 송림조산운동 • 대보조산운동 • 불국사조산운동 83 * 조산운동 : 대규모 습곡산맥을 형성하는 지각변동 송림조산운동 대보조산운동 불국사조산운동 - 트라이아스기 말-쥬라기초의 지각변동으로 한반도 북부지역과 중국의 요동반도 일대를 교란시킨 조산운동 - 이 조산운동으로 인해 평안계와 대동계가 구분 - 3시기로 구분 · 전기 : 동-서 방향을 가지는 파자이 10~20km 되는 습곡구조의 형성과 습곡구조와 관련된 나페-드러스트 구조 형성 · 중기 : 북동 내지 북서 방향의 단층이 형성 → 단층 지괴운동 · 말기 : 기반암의 열극을 따라 화강암 관입 - 조산운동이 끝나가는 중 한반도 일대에 확장성 운동의 영향을 받아 대동분지 형성 - 평안계 퇴적후 일어난 이 변동으로 북부지방에는 랴오둥 방향 (동북동-서남서)의 구조선 형성 84 * 조산운동(계속) 송림조산운동 대보조산운동 불국사조산운동 - 한반도 지각변동 사상 가장 격렬했던 조산운동으로 중생대 말엽 발생 - 송림조산운동 후 대동계 퇴적 이후에 발생 – 후대동기 조산운동이라고도 함 - 구조적으로 송림조산운동과 매우 유사 · 대보조산운동 이전에 형성된 구조들의 경사가 더 급해짐(북동방향으로 회전) · 습곡구조들이 더 밀착 → 중첩된 습곡구조 형성 - 지각의 일부가 부분용융된 마그마로 만들어진 S(Sedimentary)-type의 쥬라기 화강암(210-180Ma)의 관입 이후 좌수향의 운동감을 가지는 주향이동단층운동이 일어나 옥천습곡대 경계지역에 당겨열림형분지 형성 (갑천분지, 음성분지, 공주분지, 부여분지, 영동분지 등) - 중남부에 걸쳐 대보화강암이 대상으로 길게 관입 – 중국방향(북북동-남남서) 85 * 조산운동(계속) 송림조산운동 대보조산운동 불국사조산운동 - 중생대 백악기 말에 발생 - 습곡활동 보다는 주로 화강암 관입을 통해 발생된 것으로 이 시기에 불국사 화강암이 경상분지 일대에 관입 - 이 시기의 110~50Ma 사이의 화강암류는 구성원소와 미량원소의 지구화학적 특징으로 I(Igneous)-type 화강암류로 대보화강암과 구분 - 조산운동의 마지막 단계에서 화산암류들이 분출하여 한반도 남동부의 제3기 퇴적분지의 기반암 형성 - 화산활동 시기인 66~49Ma사이에 종료된 것으로 보임 86 지질시대 및 암석 특성에 따른 분류 및 정리 • 경기육괴 • 옥천습곡대 : 옥천대 지역 + 태백산 지역 • 소백산육괴(영남육괴) : 지리산 지역 + 소백산 지역 • 경상분지 • 환동해알칼리 화산지구 - 경기육괴와 소백산육괴에는 선캠브리아 이언의 변성암이 발달하고 그 사이를 고생대 퇴적암과 시대미상의 퇴적암으로 구성된 옥천대가 나눔 - 경상분지는 중생대 쇄설성 퇴적암 지층이 발달해 있고, 환동해알칼리화산지구에는 신생대 화산암이 우세 - 옥천대 이북으로 대보조산운동에 의한 대보화강암이, 옥천대 이남으로 불국사 조산운동에 의한 불국사 화강암이 분포 87 * 지질도 88 ① 경기육괴 - 북으로 임진강습곡대와 접하고 남으로 옥천습곡대와 단층 또는 전단대로 접함 - 선캠브리아 이언의 편마암복합체와 편암복합체가 주류 암석을 이룸 - 암상과 층서에 따라 경기변성암 복합체, 춘천계, 연천계로 구분 - 경기변성암복합체 : 서산층군, 부천층군, 시흥층군, 양평층군이며 주로 편마암 계열의 변성암이 분포 - 춘천계 : 장락층군과 춘성층군으로 구분, 규암을 비롯한 여러 종류의 편마암, 편암복함체로 구성 - 연천계 : 비교적 변성정도가 낮은 준편마암으로 구성 89 지질계통 연천계 춘천계 경기 변성암 복합체 산출 암석 및 특징 화강편마암, 석영·백운모 편암, 규선석편암, 흑운모·녹니석편암 춘성층군 규암, 녹니석 편암, 안구상편마암, 석회암, 흑운모편암, 호상편마암 장락층군 규암, 흑운모편마암, 석회암, 각섬암, 변성역암, 규질편마암 양평층군 호상편마암 시흥층군 호상편마암, 반상변정편마암, 화강암질편마암 부천층군 흑운모·석영·장석편암, 흑연편암, 편마암, 석회암 서산층군 규암, 편암, 대리암 90 ② 옥천습곡대 - 가장 복잡한 지질구조를 보여주는 곳 - 선캠브리아 이언의 편마암류와 편암복합체를 기반으로 그 상부에 시대미상의 화성암 기원의 변성암과 변성퇴적암류로 구성된 옥천누층군, 고생대 퇴적암(조선계, 평안계)과 중생대의 퇴적암(대동계), 화성암류와 소규모의 제3기 퇴적암, 화산암류가 복잡하게 분포 - 서남부의 옥천대지역(제천-문경선을 경계)과 동북부의 태백산지역으로 분류 - 옥천습곡대의 북쪽 경계에는 중생대 쥬라기의 대규모 지각운동인 대보조산운동시에 관입한 산성암체가 폭넓은 대상형태로 우리나라를 북북동-남남서 방향을 관통, - 대보화강암은 화강섬록암, 흑운모화강암, 각섬석화강암이 주를 이룸 - 옥천누층군 : 변성퇴적암류가 충주 지역으로부터 남서방향으로 옥천을 지나 이리 북쪽에 이르는 대상 형태로 분포, 점판암, 천매암, 녹니석편암, 운모편암과 각섬석암으로 저온중압 하에서 변성 - 옥천누층군은 지질시대 및 지질계통이 수립되지 않은 유일한 지역 91 ② 옥천습곡대(계속) - 태백산 지역 : 변성퇴적암류를 기반암으로 하여 선캠브리아 화강암질 암석이 관입하고 고생대 퇴적암류(조선누층군, 평안누층군)가 피복 • 조선누층군 - 전기 고생대의 대표 퇴적층 - 강원도 일대(상동, 영월, 제천, 단양, 정선 등), 충북 일대 및 경북 북부 일대에 널리 분포 - 규암과 셰일층이 하부를 이루고 대규모 석회암층이 상부를 이루며 가운데 셰일층이 교호 • 평안누층군 - 고생대 후반부의 대표적 퇴적암층으로 조선누층군 상부에 부정합으로 피복 - 강원도 남동부에서 충북 북동부와 전남 남서부 일원 - 여러 종류의 사암, 셰일, 석회암으로 구성되며 많은 석탄층 협재 - 중생대에 발생한 일련의 조산운동(송림, 대보, 불국사 등)에 의해 심하게 습곡 작용을 받아 배사,향사구조 등이 다수 발견 → 역단층으로 크게 교란 92 지질계통 평안 누층군 (고생대 후반) 조선 누층군 (고생대 전반) 산출암석 및 특징 동고층 사암,셰일 고한층 사암과 미사암 도사곡층 녹색의 조립질 사암 함백산층 유백색 조립질 사암 장성층 암회색 내지 흑색의 사암과 셰일 호층, 석탄층 협재 금천층 암회색 석회암, 셰일, 사암의 호층 만항층 셰일, 사암, 석회암 두위봉석회암층 괴상 석회암, 돌로마이트질 석회암, 석회질 셰일 직운산셰일층 셰일과 석회암의 호층으로 하부는 석회질 우세, 상부는 점토질 우세 막골석회암층 판상 석회암 우세한 가운데 석회질 셰일, 괴상 석회암, 돌로마이트질 석회암 및 석회역암 협재 두무골셰일층 석회질 셰일과 석회암의 호층 동점규암, 셰일층 중립질 규암, 셰일과 규질석회암 협재 화절층 충식 석회암, 셰일, 사암, 규암 및 점판암이 얇게 협재 세송층 점판암, 얇은 석회암 협재 대기층(풍촌석회 암) 괴상 석회암, 석회역암과 돌로마이트 석회암 협재 묘봉층 점판암과 천매암 우세, 상부에는 얇은 사질암층과 석회암층 협재 장산규암층 규암, 원마도가 높은 역질 규암 협재 명오리층 옥천 누층군 (시대 미상) 내사석회암층 황강리층 구룡산층 천매암, 운모편암, 규암, 각섬암 , 사암, 점판암 93 ③ 소백산육괴(영남육괴) - 대부분이 편암암복합체, 편암복합체로 구성(경기육괴의 기반암류와 유사) - 선캠브리아 시대부터 백악기에 이르는 여러 종류의 암층 분포하여 지질구조가 복잡하나 대부분 선캠브리아 이언의 암상 우세 - 소백산육괴는 편마암, 편암복합체와 화강암질 암석으로 구성되며 화강암 내에도 편리구조와 페그마타이트 맥이 발달 - 남서부에는 중생대 초기의 편상 화강암이 넓게 분포, 전단작용에의한 편리조직 관찰 94 산출암석 및 특징 지질계통 율리계 녹니석 편암, 흑운모 편암, 규암, 석영흑운모 편암, 견운모 녹니석 편암 원남통 영남계 두음리층 운모편암, 천매암 장군석회암층 괴상 석회암 등수곡층 천매암. 견운모 편암 원남층 이질기원 변성암(안구상편마암, 운모편암, 운모 규선석 편암, 흑연편암), 사질기원 변성암( 규암, 석영 견운모 편암) 기성통 변성화산암류(변성집괴암, 변성응회암, 변성분출암) 평해통 안구상편마암, 호상편마암, 운모편암, 규암, 석영견운모편암 소백산편마암복합체 (지리산편마암복합체) 퇴적기원 변성암류, 괴상화강편마암, 반산변정편마암, 규암 등 준편마암류와 우백질 화강편마암, 각섬석흑운모편마암, 등 정편마암 95 ④ 경상분지 - 경상누층군 : 대보조산운동 후인 백악기에 경상분지가 형성되어 두꺼운 육성 퇴적층이 쌓임 - 주로 쇄설성의 셰일, 미사암, 역암으로 구성, 남북 방향의 대상 형태 - 불국사화강암 : 백악기 말에서 제3기 초에 산성 심성암류 관입, 화강암 화강섬록암, 반화강암으로 구성 96 지질계통 불국사관입암 유천층군 하 경 양 상 층 누 군 층 군 신 동 층 군 암석 화강암, 화강섬록암, 반화강암 안산암, 유문암 진동층 셰일, 사암 함안층 셰일, 사암, 이회암 신라역암 역암과 이에 협재하는 사암과 이질암으로 구성 칠곡층 사암, 셰일 및 역암 진주층 하산동층 낙동층 역암, 사암, 미사암, 이암, 셰일, 등의 쇄설성 퇴적 암 97 ⑤ 환동해알칼리화산지구 - 신생대 분지지구 - 동해안을 따라 산재하여 분포 - 어일분지, 영해분지, 양남분지, 포항분지 - 고결이 덜 된 쇄설성 퇴적암과 산성, 염기성 화강암류 분포 - 제주도·울릉도 지역 : 제4기 알칼리 화산암의 분출작용에 의해 알칼리 화산암류가 넓게 분포 98