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함성훈(Seoung Hun Ham),조석주(Suk Joo Choh) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
캄브리아기 후기에 퇴적된 세송층은 대기층 최상부 석회암 위로 탄산염 단괴를 함유한 셰일이 퇴적되기 시작하여 상위로 갈수록 사암의 함량이 증가한다. 기존 연구들은 이러한 세송층의 암상 변화가 급격한 해수면 상승에 이후 지속적인 해수면 하강으로 해석하였다. 본 연구는 강원도 태백시 혈동에서 얻은 약 110m 두께의 세송층 시추코어에서 하부 42 m 구간을 정밀 기재하여 총 6개의 퇴적상으로 세분하고 이 퇴적상들이 미터 규모로 반복되는 퇴적윤회를 보고한다. 셰일(shale), 엽층리질 사암(laminated sandstone), 석회질 사암(calcareous sandstone), 탄산염 이암(lime mudstone), 팩암-입자암(packstone to grainstone), 평력암(flat-pebble conglomerate) 등으로 구성된 세송층은 쇄설성과 탄산염 퇴적물이 혼합된 퇴적윤회를 이룬다. 흑색 및 녹회색 셰일은 탄산염 이암으로 이루어진 탄산염 단괴를 함유하며 조립한 입자로 구성된 엽층리가 수 차례 교호한다. 엽층리질 사암은 밀리미터 두께의 점토와 세립질 모래가 수십차례 교호하며, 국부적으로 방해석 교질물로 교결되어 석회질 사암을 이루기도 한다. 생쇄설물, 세립질에서 중립질 모래크기의 석영, 적철석으로 피복된 입자, 그리고 탄산염 이암 및 석회질 사암의 내생쇄설물(intraclast)로 이루어진 팩암-입자암은 내생쇄설물의 형태에 따라서 평력암과 구분된다. 세송층 퇴적윤회는 쇄설성 퇴적물의 관점에서 기저의 셰일에서 시작하여 엽층리질 사암으로의 점이적 상향조립화 경향을 보인다. 셰일과 엽층리질 사암은 탄산염 이암 성분의 단괴와 석회질 사암이 협재한다. 퇴적윤회의 최상부는 주로 탄산염 퇴적물로 구성되며, 팩암-입자암 또는 평력암이 놓인다. 이 두 퇴적상에 포함된 내생쇄설물은 탄산염 퇴적물 하부의 탄산염 이암 또는 석회질 사암과 동일한 조성이다. 기재한 하부 42m의 세송층에서 상위로 갈수록 퇴적윤회는 점차 셰일이 우세한 형태에서 사암이 주된 형태로 점이적으로 변화하며 각 퇴적윤회의 두께도 점차 증가한다. 셰일은 주로 낮은 에너지 환경에서 부유 퇴적물의 침전으로 해석되며, 상위의 점토와 세립질 모래가 수십 차례 교호하는 엽층리질 사암은 주기적으로 에너지 변화를 보이는 조수의 영향 등을 고려할 수 있다. 탄산염 이암과 석회질 사암은 퇴적 직후 초기 속성작용에 고화되어 상위의 팩암-입자암 혹은 평력암 퇴적상의 내생 쇄설물을 공급한다. 팩암-입자암에서 관찰되는 적철석으로 피복된 입자와 하드그라운드는 전형적인 퇴적속도가 느린 환경으로 해석된다. 본 연구에서 세송층 시추코어의 정밀 기재로 기존 연구에서 인지하지 못하였던 새로운 유형의 퇴적윤회를 보고하며 이러한 퇴적윤회의 인지는 앞으로 세송층 퇴적환경의 이해에 기여할 것으로 기대한다.
최용미(Yong-Mi Choi),조석주(Suk-Joo Choh),이정현(Jeong-Hyun Lee),이동찬(Dong-Chan Lee),이정구(Jeong-Gu Lee),권이균(Yi-Kyun Kwon),조림(Lin Cao),이동진(Dong-Jin Lee) 한국암석학회 2015 암석학회지 Vol.24 No.2
1962년 북한 연구자들은 휴전선 이북에 분포된 임진강 유역의 상부고생대 평안계 지층에서 데본기의 것으로 추정되는 완족동물과 극피동물 화석을 찾아 이 화석들을 포함하는 지층을 평안계로부터 분리하여 ‘임진계’로 설정하였다. 이후 임진계의 여러 분포지에서 발견된 중기 데본기의 차축조(車軸藻, 윤조(輪藻)와 동의어)화석은 그 지질시대를 확정하는 결정적 요소가 되었다. 평남분지와 경기육괴 사이에 분포하는 임진계는 강원도 철원군, 황해북도 금천군, 판문군 및 토산군에 걸치는 동부와, 황해남도 강령군과 옹진군 일원의 서부지역에 대상으로 분포하며, 경기도 북부의 연천층군(변성암복합체)을 포함한다. 해성 무척추 동물화석만 산출되는 하부 고생대층과는 달리 임진계는 다양한 육상 식물화석을 포함한다. 임진계에서 흔히 산출되는 완족동물화석은 남중국대지 데본기 지층에서 알려진 것과 종의 구성에서 유사할 뿐 아니라 남중국대지의 풍토종을 포함하고 있어 두 지역 사이의 고지리적 근연관계를 지시한다. 임진계의 지질시대는 연구자에 따라 견해차는 있으나, 데본기 중-후기로 보는 견해가 지배적이며, 일부 연구자는 데본기 중기-석탄기로 추정하기도 한다. 북한의 연구자들은 데본기에 남중국의 바다가 한반도까지 확장된 ‘임진해’가 존재하였으며, 따라서 임진계가 현위치에서 퇴적된 것으로 해석하였다. 임진계는 분포 지역에 따라 심한 층서적 편차를 보이며 국지적으로 두꺼운 층후를 보인다. 최근 북한의 임진계 분포지 도처에서 충상에 의한 지층의 역전과 반복이 보고되었으며, 남한에 분포한 임진계의 연장부인 연천층군의 퇴적기원 변성암 또한 고도의 압축변형작용에 기인한 것으로 알려져, 임진계 분포지 전반에 걸쳐 광범위한 습곡-충상단층대가 형성되었음을 시사한다. 연천층군이 임진강대의 북부로 가면서 점진적으로 고변성대에서 저변성대로 바뀌는 사실로 미루어볼 때, 경기육괴의 북부지역 및 임진강대는 다비-술루(Dabie-Sulu) 벨트의 연장부로 남중국대지와 한중대지의 충돌대였으며, 임진계는 남중국대지의 연장선상에 있었던 경기육괴에서 발달한 퇴적층으로, 남중국대지와 한중대지가 충돌하면서 첨합(accretion)된 잔재로 해석된다. 향후 한반도와 동아시아의 고생대 고지리의 복원과 지각진화사를 심도 있게 이해하기 위하여 임진계의 층서, 퇴적 및 조구조적 진화에 대하여 남북한 관련분야 연구자들이 함께 참여하는 후속연구가 필요하다. The ‘Imjin System’ (or Rimjin System) was established in 1962 as a new stratigraphic unit separated from the Upper Paleozoic Pyeongan System based on the discovery of brachiopods and echinoderms of possible Devonian age. Subsequent discoveries of the Middle Devonian charophytes confirmed the Devonian age of the system. The Imjin System is distributed in the Imjingang Belt between the Pyongnam Basin and the Gyeonggi Massif, spans from the eastern areas including Cholwon-gun of the Gangwon Province, Gumchon-gun, Phanmun-gun, and Tosan-gun of the Hwanghaebuk Province, to the western areas of Gangryong-gun and Ongjin-gun of the Hwanghaenam Province, and includes the Yeoncheon Group (metamorphic complex) to the south. Unlike the lower Paleozoic strata in the Pyongnam Basin which solely produce marine invertebrate fossils, the Imjin System yields diverse non-marine plant and algal fossils. Brachiopods of the system are similar to those from the Devonian of the South China Block and include taxa endemic to the platform, implying a close paleogeographic affinity to the South China Block. The Imjin System is generally considered as of Middle to Late Devonian in age, although there have been suggestions that the system is of the Middle Devonian to Carboniferous in age. North Korean workers postulated that the Imjin System was deposited in the current geographic position, where the “Imjin Sea” (an extension of the South China Platform) was located during the Devonian. The Imjin System displays strong local variations in stratigraphy and its thickness. It has recently been reported that the strata are repeated and overturned by thrust faults in many exposures. The Yeoncheon Group a southward extension of the Imjin System, also experienced intense tight folding and contractional deformation. Northward decrease in metamorphic grade within the system suggests that the northern part of the Gyeonggi Massif and the Imjingang Belt are probably an extension of the Dabie-Sulu Belt between the South China and Sino-Korean blocks, and the Imjin System is an remnant of accretion resulted from the collision between the two blocks. In order to understand tectonic evolution and Paleozoic paleogeography of eastern Asia, further studies on stratigraphic, sedimentologic and tectonic evolution of the Imjin System involving scientists from the two Koreas are urgently needed.
범람원에서 발견된 적색밴드에 대한 미세구조 특성: 고고학 유적층을 사례로
성영배 ( Yeong Bae Seong ),이진한 ( Jin Han Lee ),조석주 ( Suk Joo Choh ),이홍종 ( Hong Jong Lee ) 한국지형학회 2013 한국지형학회지 Vol.20 No.2
고고학 유적을 함유한 범람원 퇴적층에서 발견되는 적색의 밴드에 대하여 광학현미경을 통하여 미세구조 특성을 살펴보았으며, 퇴적층의 연대측정과 입도분석을 실시하였다. 퇴적층은 전체적으로 상향세립화의 경향을 보이며, 이질 크기의 적색 밴드들은 사질 물질들과 교호하고 있으며, 경계는 다양하다. 적색 밴드는 이질 크기의 물질들로 충진되어 있으며, 산화광물과 유기물들로 주로 구성되어 있다. 적색 밴드와 사질 퇴적물이 접하는 면이 항상 날카롭지 않고 점이적으로 발달하기도 하며 요동하는 형태도 발견된다는 점을 고려하면, 점토질 퇴적물이 먼저 퇴적된 사질 및 실트질 퇴적물 위에 쌓이고 이 후 토양수나 지하수의 유동을 따라 하부로 침투하는 과정을 통하여 현재의 적색 밴드를 형성한 것으로 사료된다. 트렌치로 인해 신선한 대기에 7-8일 노출된 이후, 이러한 적색밴드들이 선명하게 보였다는 점을 고려하면, 대부분의 퇴적시간 동안, 적색밴드는 환원환경에 놓였으며, 산화환경에 노출되면서 급격하게 적색화를 띠게 된 것으로 추정된다. 이러한 사례는 적색밴드는 광역적인 기후 환경 뿐만 아니라, 국지적인 배수조건(pH)에 의해서도 형성될 수 있다는 가능성을 시사한다. Multiple bands of reddish layers are found in the flooldplain sediments, which are studied by microscopes along with grain size analysis and OSL dating. The matrix composing reddish band consist of clay and organic materials. The sediments fines upward from sand dominant layers to silt dominant layers, suggesting that they were originally deposited in natural levee but changed into floodplain with channel migration. The boundary between reddish band and more sandy clasts shows various features such as sharp, undulatory and gradual, which in turn, reflect that the bands may have capped the sandy clasts and relocated percolating soil and ground water. The iron oxides in reddish band turns very quickly red when they are under oxidized condition. This case study might suggest that the reddish band form by the change in local draining condition.