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시추공과 육상노두에서의 열쇠층 대비를 통한 포항분지 연일층군의 퇴적환경 진화사
황인걸(In Gul Hwang),손정희(Junghee Son),조순미(Soonmi Cho) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
포항분지의 연일층군은 육상 노두와 시추공에서 확인되는 급격한 퇴적상 변화, 대규모 절단면 등의 열쇠층을 기준으로 4개의 퇴적단위로 구분되며, 각 퇴적단위는 시추공 대부분에서 확인되는 거대저탁류 퇴적층, 화산재 퇴적층 등의 열쇠층에 의해 세분된다. 분지형성 초기단계(Stage P1)인 초기 마이오세에는 분지 서쪽에서 조립질 퇴적물이 공급되어 천해형 선상지 삼각주가 발달하였으며, 분지가 침강함에 따라 길버트형 선상지 삼각주로 진화하였다. 이에 반해 분지 내부의 기반암 저지대에는 각력암, 이질 사암 및 사질이암, 탄질셰일과 재동된 화산재 퇴적층이 형성되었고(Stage P1.1) 기반암 고지대는 침식되었다. 분지가 침강함에 따라 분지 전체에는 반원양성 이암이 침전되었다(Stage P1.2). 초기 마이오세 말(Stage P2)에 들어와 분지 내부에서 침강이 일어나며 도음산 및 덕성 선상지 삼각주에서는 대규모의 절단면이 형성되었고 그 상부에는 조립질 선상지 삼각주가 퇴적되었다. 단층면의 불안정한 퇴적물은 재동되어 분지 내부에서는 두꺼운 이암 사이에 분포하는 사암군집이 퇴적되었고, 그 상부에는 두꺼운 이암만 퇴적되었다. 중기 마이오세(Stage P3)에 들어와 분지 서쪽에서 퇴적물 공급량은 급격히 감소하여 조립질 선상지 삼각주 상부에 세립질 선상지 삼각주가 형성되었다. 분지 내부에는 반원양성 이암과 저탁류에 의해 퇴적된 사암/이암이 교호한다. 시추공에서 이 구간의 최하부(Stage 3.1)는 상향 조립화 경향을 보이는 이암 및 사암이 특징이며, 이는 세립질 선상지 삼각주가 점차 분지 쪽으로 전진 구축하며 형성된 것으로 보인다. 두께 1.5 m ~ 18 m에 이르는 사암/이암으로 구성된 거대저탁류 퇴적층(Stage P3.m1.1)이 대부분의 시추공에서 확인되며, 이는 분지 주변의 대규모 지진에 의해 사면 퇴적물이 대부분 재동된 결과로 해석된다. 불안정한 침식면은 다시 재동되어 그 상부에 수 m 내외의 거대저탁류 사암/이암(Stage P3.m1.2) 퇴적되었다. 거대저탁류 퇴적층 상부는 반원양성 이암, 저탁류 사암/이암 및 혼합류(hybrid flow)에 의해 퇴적된 이질 역암이 퇴적되었으며(Stage P3.m2), 그 상부에는 분지 외곽의 화산 분출에 의한 데사이트질 화산재 퇴적층이 피복되었다(Stage P3.ash). 이후 분지 서측의 퇴적물 공급량이 점차 감소하면서 상향 세립화 경향을 보이는 반원양성 이암 및 저탁류 사암/이암이 퇴적었으며, 이 시기 후반부에 들어와 쓰나미에 의한 것으로 추정되는 2차 거대저탁류 사암/이암(Stage P3.m2)이 육상 노두에서 확인된다. 분지 형성 후기 인 중기 마이오세 후반부(Stage P4)에는 분지 서측에서 쇄설성 퇴적물 공급이 중단되어 두꺼운 규조질 이암이 퇴적되었다.
황인걸(In Gul Hwang),손정희(Junghee Son),조순미(Soonmi Cho) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
포항분지 18개의 심부 시추공에서는 페름기에서 초기 마이오세에 이르는 다양한 기반암이 나타난다. A-, B- C-공의 심부에서는 (화강)섬록암이 확인되며, 저어콘 SHRIMP 연대측정결과 페름기(259.0±3 Ma, C-1,242 m; 276.2±6 Ma, C-1,453 m)에 형성되었음을 지시한다. (화강)섬록암은 각섬석 화강암에 의해 관입되었으며, 연대측정 결과는 쥬라기(199.0±2 Ma, C-2,347 m)를 지시한다. 이 연대측정결과는 Lee et al .(2008)이 측정한 Rb/Sr 연대측정 결과(60±12 Ma ~ 94±43 Ma)와 다르다. 대부분의 시추공에서 확인되는 백악기 화산암류는 저어콘 SHRIMP 연대측정 결과 초기 백악기 말(110 Ma, D-1,174 m; 105 Ma, E-1,184 m; 107 Ma, G-902 m)에서 후기 백악기 말(66.96 Ma, C-1,221 m; 66.52±0.55 Ma, PH-CLH-1-575 m)까지 분출하였음을 지시한다. 일부 화산암류는 재동되어 화산재 기질이 없는 역암 및 사암 또는 적색의 이암으로 나타나기도 한다. 백악기 화산암 내부에는 적색을 띠며, 행인상 구조를 보이는 안산암질 용암류도 분포한다. 백악기 화산암 사이에는 하성 및 호성 환경에서 퇴적된 백악기 퇴적암류도 분포한다. BH-1공의 876 m ~ 1100 m 구간의 하성 및 호성 사암 및 이암은 재동된 화산암이 거의 나타나지 않는 점으로 보아 신동층군 혹은 하양층군과 유사하다. 그러나, 470 m ~ 530 m 구간의 역암, 사암 및 이암도 하성 및 호성환경에서 퇴적되었으나 다량의 재동된 화산퇴적물을 포함하는 점으로 보아 유천층군과 대비된다. A, C, D, E 공 등에서도 다량의 화산 퇴적물을 포함하는 하성 및 호성 퇴적물이 분포하며, 특히 A-공과 C-공의 퇴적암은 열변성을 심하게 받았고 교란이 심하여 화구 인근에서 퇴적된 것으로 추정된다. B-공의 672.5 m ~ 950 m 구간과 E-공의 668 m ~ 890 m 구간의 고화가 심하지 않은 적색 및 녹색 이암, 사암 및 역암은 기존 연구에서 연일층군으로 기재되어 있으나 역의 원마도가 양호하고 부분적으로 고화된 점으로 보아 백악기 퇴적층으로 추정된다. PYDC-공에서는 불국사 화강암과 대비되는 화강암도 분포한다(65.9±1.4 Ma; PYDC–923 m). 백악기 화산암 및 퇴적암 상부는 팔레오세 ~ 에오세에 분출한 곡강동 유문암과 대비되는 화산암으로 구성되어 있다(49.4±3.7 Ma, PH-CLH-2-570 m). F-공 및 PYDC-공에서는 장기분지의 성동리층과 유사한 데 사이트질 화산재와 이암, 탄질셰일, 사암 및 역암도 분포하며, 영일만 내부의 탄성파 탐사 결과 주로 이암으로 구성되어 진폭이 약한 연일층군 하부에 분포하는 강한 진폭을 보이는 반사면은 화산 퇴적물이 교호하는 장기층군으로 추정된다. PH-CLH-3공에서는 시대 미상의 현무암질 안산암이 분포하며, 이는 장기분지의 뇌성산 현무암질암과 대비되는 것으로 추정된다.
인도네시아 칼리만탄 남동측에 위치하는 아셈-아셈분지 석탄층 가스의 기원과 메탄생성경로 해석
천종화,황인걸,이원석,이태훈,김유리,Chun, Jong-Hwa,Hwang, In Gul,Lee, Wonsuk,Lee, Taehun,Kim, Yuri 대한자원환경지질학회 2022 자원환경지질 Vol.55 No.3
Six gas samples were collected from coal and coaly shale from core AA-1, which was acquired from the Asem-Asem Basin, southeast Kalimantan, Indonesia. These coalbed gas samples were analyzed for the molecular composition, carbon isotope (δ<sup>13</sup>C<sub>CH4</sub>, δ<sup>13</sup>C<sub>C2</sub>, and δ<sup>13</sup>C<sub>CO2</sub>), hydrogen isotope (δD<sub>CH4</sub>), hydrocarbon index (C<sub>HC</sub>), and carbon dioxide-methane index (CDMI) to document their origin and methanogenic pathways. Core AA-1 successively consists of lower clastic sedimentary rocks (Sedimentary Unit-1, SU-1) containing coal and coaly shale, and upper limestone (Sedimentary Unit-2, SU-2), unconformably underlain by serpentinized basement interpreted as part of the Cretaceous Meratus subduction complex (MSC). The coal and coaly shale (SU-1) were deposited in a marshes nearby a small-scale river. Compositions of coalbed gases show that methane ranges from 87.35 to 95.29% and ethane ranges from 3.65 to 9.97%. Carbon isotope of coalbed methane (δ<sup>13</sup>C<sub>CH4</sub>) ranges from -60.3 to -58.8‰, while hydrogen isotope (δD<sub>CH4</sub>) ranges from -252.9 to -252.1‰. Carbon isotope of coalbed ethane (δ<sup>13</sup>C<sub>C2</sub>) ranges from -32.8 to -31.2‰, carbon isotope of coalbed carbon dioxide (δ<sup>13</sup>C<sub>CO2</sub>) ranges from -8.6 to -6.2‰. The coalbed CO<sub>2</sub> is interpreted to be an abiogenic origin based on a combination of δ<sup>13</sup>C<sub>CO2</sub> and CDMI and could have been transported from underlying CO<sub>2</sub> bearing MSC through faults. The methanogenic pathways of coalbed gases are interpreted to have originated from primary methyl-type fermentation and mixed with CO<sub>2</sub> reduction, affecting thermogenic non-marine coal-type gases based on analyses of isotopic ratios and various indexes.