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불암 포
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1 지질학회지제 권제 호 년 월 단양지역에분포하는석탄기말 트라이아스기초에퇴적된평안누층군에대하여고지자기및암석자기연구를수행하였다. 42 개의노두로부터 498 개의정향시료를채취하여단계별열소자및교류소자실험을적용하였다. 고지자기통계처리및분석결과, 장성층의특성잔류자화성분은습곡시험을통과하지못하여지층경사이후에획득된재자화성분인반면, 만항층과동고층의특성잔류자화성분은전통적인습곡시험과단계별습곡시험을통과하여지층경사이전에획득된일차잔류자화로해석되었다. 한편, 금천층및함백산층, 도사곡층, 고한층의시료들은자화강도가매우약하고불안정한방향을보여특성잔류자화성분을추출하지못하였다. 암석자기실험및전자현미경관찰결과, 장성층의재자화성분은주로자생적자류철석에의하여기록된반면에, 만항층과동고층의경우주자성광물이쇄설기원의자철석과적철석인것으로나타나위의해석을뒷받침한다. 만항층과동고층의일차잔류자화방향으로부터계산된후기석탄기및전기트라이아스기의고지자기극의위치는각각북위 41.7, 동경 1.3 (A 95 = 4.5 ) 와북위 49.9, 동경 15.2 (A 95 = 3.3 ) 이다. 연구지역의지체구조학적해석을위하여단양지역의두고지자기극의위치를기보고된동시기의태백지역및예미지역, 북중국지괴, 남중국지괴의고지자기극들과비교하였다. 단양및태백, 예미지역의후기석탄기 전기트라이아스기고지자기극들의위치는남중국지괴의극들과는멀리떨어져있는반면, 북중국지괴의극들과근접하여후기석탄기이후연구지역을포함한태백산분지가북중국지괴에속하였을가능성을제시한다. 한편, 단양지역의평안누층군은최소한두번에걸쳐수직축회전운동을경험한것으로해석된다. 즉, 후기석탄기 전기트라이아스기동안북중국지괴에대하여시계방향으로약 28 (R± R = 27.7 ±12.7 ) 회전이일어났으며, 전기트라이아스기이후다시반시계방향으로약 17 (R± R = ±3.9 ) 회전하였다. 반면에, 태백지역 ( 백운산향사대 ) 의평안누층군은전기트라이아스기이후에북중국지괴에대하여시계방향으로약 22 (R± R = 21.9 ±9.9 ) 회전하였다. 단양지역에서전기트라이아스기이전에일어난시계방향회전운동은연구지역서부에발달되어있는드러스트단층들이후기페름기 전기트라이아스기동안에동또는북동방향으로이동하며형성되는과정과관련되었을것으로추정되며, 이후단양및태백지역에서각기다른방향으로일어난회전운동은후기백악기동안경상분지내의영양소지괴의북서방향이동에의한것으로해석하였으나, 이를뒷받침하기위하여자세한구조지질학적연구가요구된다. : ABSTRACT: Paleomagnetic and rock-magnetic studies have been carried out for the Late Carboniferous Early Triassic Pyeongan Supergroup in the Danyang area. A total of 498 oriented core samples obtained from 42 sites were subjected to stepwise thermal and AF demagnetizations. Results of the conventional fold test and the

2 stepwise untilting test suggest that the Manhang and Donggo formations retain a primary remanent magnetization, while the Jangseong Formation were remagnetized after tilting of the strata. In case of samples from the Geumcheon, Hambaeksan, Dosagok and Gohan formations, it failed to yield characteristic remanent magnetization components due to very weak intensities of magnetization. Based on results of 3-axes IRM demagnetization experiments and the microscopic observations, it is interpreted that detrital magnetite and hematite are the major magnetic carriers in the Manhang and Donggo formations, whereas authigenic pyrrhotite is the dominant carrier of remagnetized component in the Jangseong Formation. The paleomagnetic directions of the Manhang and Donggo formations yield paleomagnetic poles of the Late Carboniferous (41.7 N/1.3 E, A 95 = 4.5 ) and the Early Triassic (49.9 N/15.2 E, A 95 = 3.3 ), respectively. The new paleomagnetic poles obtained in this study were compared with previously reported paleopoles from the Taebaek area, the Yemi area, the North China Block (NCB), and the South China Block (SCB), which lead to some tectonic interpretations as follows. The Taebaeksan Basin including the Danyang, Yemi, and Taebaek areas have been located near the NCB since the Late Carboniferous and experienced at least two vertical axis rotations with respect to the stable NCB since the Late Permian. The Danyang area has experienced 28 (R± R = 27.7 ±12.7 ) clockwise rotation which might be associated with the eastward and/or northeastward-stepping of thrusts during the Late Permian to Early Triassic, and then rotated counter-clockwise by about 17 (R± R = ±3.9 ). On the other hand, the Taebaek area has rotated clockwise by about 22 (R± R = 21.9 ±9.9 ), which might be due to the northwestward protrusion of the Yeongyang microblock in the Gyeongsang Basin during the Late Cretaceous. We hope that this study may induce further detailed structural studies to test our tectonic interpretation. Key words: Paleomagnetism, Danyang, Tectonics, Pyeongan Supergroup (Kyoung-A Lee, Seong-Jae Doh and Wonnyon Kim, Department of Earth and Environmental Sciences, Korea University, Seoul , Korea; Yong-Hee Park, Department of Geophysics, Kangwon National University, Chuncheon , Korea; Dongwoo Suk, Department of Earth and Marine Sciences, Hanyang University, Ansan , Korea) 최근지괴의회전및이동에관한정량적인정보를제공할수있는고지자기학적연구방법을이용하여한반도의지체구조학적진화과정을설명하려는연구가활발히수행되어왔으며 특히백악기동안한반도의지체구조운동에관한많은자료들이축적되어있다 예 이들연구를통하여백악기동안에한반도는지괴의수평이동보다는시계방향의수직축회전운동을우세하게경험하였으며 이러한회전운동을야기한원인으로쿨라판 의섭입 과탄루단층 의좌수향주향이동운동 등이제시된바있다 그러나백악기이전의한반도지체구조학적정보는상대적으로부족한실정이다 옥천대북동부에위치한태백산분지에주로분포하는고생대말에서부터중생대초까지퇴적된평안누층군에대해서도비교적많은고지자기연구가수행된바있으나 예 김인수 김인수 임아연 도성재외 김인수외 박용희 도성재 일부연구에서는통계학적으로시료수가부족하거나평균방향의오차범위가매우큰경우 일차잔류자화를뒷받침하기위한야외조사결과의결핍 또는광역적인재자화작용이일어난경우등다양한원인에의하여신뢰할만한일차잔류자화성분을추출하는데실패하였다 한편 은태백지역의평안누층군중적색층에대한암석자기연구결과를통하여다중자화성분을보고하였으며 재자화성분을효과적으로제거하기위해서는 의온도구간에서 간격으로정밀열소자실험이필요한것으로제안하였다 가제시한고지자기자료의신뢰도기준 을바탕으로하여태백산분지의동부에위치한태백지역 과중부에위치한예미지역 김인수외 으로부터의연구결과들이평안누층군이퇴적될당시에기록된고지자기자료로서평가되며 두연구결과모두북중국지괴및남중국지괴의고지자기극들과비교하여태백산분지가고생대

말이후북중국과동일한지괴였을것으로해석한바있다 본연구에서는태백산분지의서부에위치한단양지역에분포하는평안누층군에대한자세한고지자기연구를수행하여지층퇴적당시의고지자기극을획득하고 이를바탕으로태백및예미지역에서기보고된고지자기자료와종합하여후기고생대이후태백산분지의지체구조학적진화과정을밝히고자한다 단양지역에분포하는평안누층군은후기석탄기에서부터전기트라이아스기동안퇴적되었으며

3 말이후북중국과동일한지괴였을것으로해석한바있다 본연구에서는태백산분지의서부에위치한단양지역에분포하는평안누층군에대한자세한고지자기연구를수행하여지층퇴적당시의고지자기극을획득하고 이를바탕으로태백및예미지역에서기보고된고지자기자료와종합하여후기고생대이후태백산분지의지체구조학적진화과정을밝히고자한다 단양지역에분포하는평안누층군은후기석탄기에서부터전기트라이아스기동안퇴적되었으며 암층서학적으로하부로부터만항층 금천층 장성층 함백산층 도사곡층 고한층 동고층의 개층으로구성된다 박정서외 그림 최하부층인만항층은주로회색및적색사암 셰일로이루어진반면 그상위층인금천층은주로회색사암과암회색셰일로구 Fig. 1. Distribution of the Pyeongan Supergroup in South Korea and a geological map of the Danyang area showing sampling sites (Park et al., 1975). BS: Baekunsan syncline; DY: Danyang area; GB: Gyeongsang Basin; GM: Gyeonggi Massif; GN: Gangneung area; JS: Jeongseon area; PC: Pyeongchang area; RM: Ryeongnam Massif; YM: Yemi area; YW: Yeongweol area, GTF: Gagdong thrust fault; JF: Jugryeong fault.

4 성된다 박정서외 천해성환경에서퇴적된만항층과금천층의퇴적시기는코노돈트연구결과에의하여각각석탄기 와 에해당되는것으로보고되었다 박수인 정상은 금천층을부정합으로덮고있는장성층은주로육성환경에서퇴적된흑색셰일로구성되며 그상위층인함백산층은백색사암및규질사암으로구성된다 두층모두에서페름기의식물화석이발견되었다 박정서외 본연구지역의북부에주로분포하는도사곡층은녹회색및암회색사암으로구성되며 고한층은암회색및밝은녹회색사암으로구성된다 평안누층군의최상부층인동고층은고한층을부정합으로덮고있으며 전기트라이아스기에퇴적되었을것으로추정되는회색실트스톤과적색사암 셰일로이루어져있다 박정서외 단양지역에분포하는평안누층군지층들은퇴적이후습곡작용과드러스트운동을겪었으며 대부분의층리가남서방향의주향과북서방향의경사를보인다 연구지역의습곡축및드러스트들은주로북동 남서방향으로발달되어있고 그림 이러한습곡및드러스트운동은트라이아스기말 쥬라기초의송림변동과쥬라기중기의대보조산운동과관련된것으로보고되었다 김정환외 고지자기연구에적합한암상과노두상태를고려하여만항층 지점 금천층 지점 장성층 지점 함백산층 지점 도사곡층 지점 고한층 지점 동고층 지점의총 지점으로부터야외용착암기를이용하여 개의정향시료를채취하였다 그림 고지자기측정및자료처리는표준고지자기연구방법에의하여이루어졌다 잔류자화측정에는 사의초전도자력계와 사의회반자력계를사용하였고 열소자와교류소자실험은각각 사의열소자기와 사의교류소자기를이용하였다 열소자실험동안에시료내에서일어날수있는자성광물의화학변화를감지하기위하여각각의열소자단계마다대자율을측정하였다 특성잔류자화 성분을추출하기위하여벡터다이어그램 상에서원점으로향하는세점이상 을이용하는주성분분석법 을적용하였다 각층의특성잔류자화를기록하고있는자성광물의종류및특징을알아보기위하여대표시료를선정하여 의방법을이용하여 축등온잔류자화 열소자실험을수행하였다 또한암석내의주자성광물의크기및형태 주변광물과의관계등을규명하기위하여각지층의대표시료에대하여광학현미경및전자현미경관찰을수행하였으며 전자현미경관찰시광물들의성분분석을위하여에너지분산 선분광기 를이용하였다 각지점별로 개이상씩의표준시료 를선정하여단계적열소자및교류소자를실시한후최적의소자방법을선택한결과 대부분의시료에서교류소자보다열소자방법이 성분추출에효과적인것으로나타났다 연구대상지층중에서금천층 함백산층 도사곡층 고한층의시료들은자화강도가매우약하고불안정한방향을보여 성분을추출하는데실패하였으나 만항층 장성층 동고층의경우각각 개 개 개의지점들로부터안정된 성분을추출할수있었다 성분을추출한세지층의시료들에대한열소자실험결과에서세가지의소자양상이인지되었으며 이러한소자양상은시료의암상 특히색에따라변하는것으로나타났다 그림 그림 는회색사암및실트스톤시료 지점 만항층 지점 동고층 에서나타나는소자양상으로서 불안정한저온성분 이 미만에서제거된후 대부분 의열소자단계에서원점으로향하는안정된 성분이나타난다 적색사암및셰일시료 지점 만항층 동고층 는 에서소자가종료되며 혹은 의열소자단계에서안정된 성분이나타난다 그림 흑색셰일로구성된장성층시료 그림 의경우 안정된 성분이 의비교적낮은온도구간에서추출되었고 부근의낮은온도에서소자가종료

5 된다 소자실험을통하여안정된 방향을추출할수있었던세지층 만항층 장성층 동고층 의각지점별평균고지자기방향을표 과그림 에정리하였다 후기석탄기에퇴적된만항층의평균방향은지층경사보정전이 α 이고 보정후가 α 로나타났다 그림 지층경사보정후의분산도가감소하고 단계별습곡시험결과 방향이 에서최대밀집도를보이며 의습곡시험을 신뢰도구간에서통과하였다 이러한결과는만항층에서추출된 성분이지층경사이전에획득되었을가능성을지시한다 전기페름기에퇴적된장성층의평균고지자기방향은지층경사보정전이 α 이고 지층경사보정후가 α 이다 그림 장성층에서추출된고지자기방향은 지층경사보정후분산도가월등히증가하고단계별습곡시험결과 에서최대밀집도를보여지층경사이후에획득되었을것으로해석된다 전기트라이아스기에퇴적된동고층의경우 평균고지자기방향은지층경사보정전이 α 이고 지층경사보정후가 α 로나타났다 그림 지층경사보정이후분산도가감소하고 에서 방향이가장밀집되어나타나며 신뢰도구간에서습곡시험 을통과하였기때문에 동고층에서추출된 성분은지층경사이전에획득되었을가능성을지시한다 본연구지역의평안누층군이형성된후지층경사를야기한습곡및단층작용이중기 후기트라이아스기및쥬라기에주로일어난점 을고려하여 후기석탄기만항층과전기트라이아스기동고층에기록된 성분들은각각지층생성당시의지구자기장을반영 Fig. 2. Typical thermal demagnetization results of samples from (a) gray siltstone, (b) red shale and (c) black shale: normalized intensity curve and Zijderveld diagram.

6 Fig. 3. ChRM directions in geographic (left) and stratigraphic coordinates (center) with 95% confidence circle, and the result of stepwise untilting test (right) for (a) the Manhang Formation, (b) the Jangseong Formation, and (c) the Donggo Formation. Solid star: mean ChRM direction. 하는일차자화인것으로해석된다 한편전기페름기장성층은지층경사이후에획득된재자화성분을기록하고있다 시료내의주자성광물의종류를알아보기위한암석자기실험으로서 축 열소자실험 이적용되었다 축 열소자실험과정은시료의 축방향으로각각 의자화장을가해주어서로다른항자기력을갖는세성분의 을획득시킨후단계별열소자실험을수행하여 각축의 성분이소멸되는온도를관찰하는방법으로수행하였다 그결과 고지자기결과에서와같이암상에따라세가지유형의 소자양

7 Table 1. Paleomagnetic results of the Pyeongan Supergroup in the Danyang area. Fm. Site n/n Manhang Jangseong Bedding Geographic Coordinates Stratigraphic coordinates VGP strike( ) Dip( ) D( ) I( ) k α 95( ) D( ) I( ) k α 95( ) MH1 9/ MH2 10/ MH5 9/ MH6 5/ MH7 5/ MH8 5/ MH9 6/ MH10 5/ Mean 8 sites Long. ( E) Lat. ( N) K= A 95=4.5 JS1 10/ JS2 * 8/ JS3 22/ JS4 5/ JS5 * 6/ JS6 * 7/ Mean K=34.4 sites A 95=8.1 DG1 4/ DG2 7/ DG3 9/ DG4 9/ DG5 9/ DG6 8/ DG7 7/ DG8 6/ Donggo K=280.9 Mean sites A 95=3.3 Fm.: Formation; n/n: number of samples used in average/measured; D and I: declination and inclination; k: Fisherian precision parameter; α 95: radius of cone of 95% confidence interval; VGP: virtual geomagnetic pole; Lat.: north latitude; Long.: east longitude; dp: the semi axis of the confidence ellipse along the great-circle path; dm: the semi axis of the confidence ellipse across the great-circle path; K: the best-estimate of the precision parameter k for the observed distribution of site mean VGPs; A 95: the radius of the 95% confidence circle about the calculated mean pole. * : the site mean used average bedding of the each site : paleomagnetic pole recalculated from 20% untilting ChRM directions dp ( ) dm ( ) 상이나타났다 그림 그림 는회색의사암및실트스톤시료에대한결과로서 대부분의자화성분이 이하의비교적약한항자기력을보이며 부근에서소멸되어주자성광물이자철석임을지시한다 그림 는적색의사암및셰일시료에대한결과로서대부분의자화성분은 보다강한항자기력을갖는자성광물에의해획득된후 까지점 이적인소자양상을보이다가 에서완전히소멸된다 이러한소자양상은주자성광물이적철석임을지시한다 흑색셰일시료의경우 그림 모든자화성분이 에서소멸되어 주자성광물이자류철석임을지시한다 암석자기특성으로인지된자성광물에대하여그형태및크기를관찰하고 시료내에서주변광물과

8 의관계를알아보기위하여현미경관찰을수행하였다 그림 회색실트스톤시료에대한전자현미경관찰결과다양한크기 µ 길이 의산화철광물이다수관찰되었으며 그중에서도크기가 µ 로안정된자화를기록할수있는단자기혹은위단자기구역의자철석으로예상되는산화철이주로관찰되었다 그림 특히 마모되거나둥근모서리를갖는입자형태는쇄설성 자성광물임을지시한다 그림 는적색셰일에대한전자현미경관찰에서주로나타나는자성광물로서 주로입자크기가 µ 정도인 철 티탄산화물이관찰되었다 입자내에서밝은색의철이우세한부분 적철석 과약간어두운색으로보이는티탄이우세한부분 티탄철석 으로구분되며 마그마정출과정중고용체상태에서용리되어형성된화성기원의일차광물임을지시한다 그러나티탄철석라멜라 가 방향으로나타나는것은자철석이적철석으로치환된산물 마타이트 일가능성을제시하며 이러한결과는 에서도보고된바있다 적색셰일의주자성광물인티탄적철석이화성기원의일차광물인지의여부와암석형성이후자철석을치환한것이라면치환시기가언제인지에관한문제는지층에기록된특성잔류자화의획득시기를규명하는데필수적이며 보다자세한암석자기연구및현미경관찰이요구된다 한편 장성층의흑색셰일에대해서는광학현미경관찰을통하여자성광물의존재및주변광물과의관계를파악할수있었다 반사현미경하에서브론즈색과금속광택을보이는 µ 크기의자류철석들이밀집된형태로관찰되고 그림 편광현미경하에서불투명광물로나타난다 그림 또한밀집된자류철석내부에포획된주변광물이관찰되며 이는자류철석이주변광물보다나중에형성된자생적 이차광물임을지시한다 암석자기실험및현미경관찰결과를종합하면 장성층의재자화성분이암석생성이후에이차적으로만들어진자류철석에의하여기록되어있으며 만항층과동고층의경우주자성광물이쇄설성자철석과티탄적철석인것으로해석된다 Fig. 4. Thermal demagnetization results of three-axes composite IRM for the representative samples from (a) gray siltstone, (b) red shale and (c) black shale. 단양지역에분포하는평안누층군에대한고지자기연구결과 후기석탄기만항층과전기트라이아스기동고층은지층생성당시에획득한일차자화성분을기록하고있는반면에전기페름기에퇴적된장성층에서는자생적자류철석에의해기록된이차자화성분만추출되었다 일반적으로재자화작용은암석형성이후지층이매몰되거나유체의유입으로인한화학잔류자화를획득하는경우와 화성암의관입이나변성작용등과관련된열점성잔류자화의획득

9 Fig. 5. Back-scattered electron image of scanning electron microscopy photographs of iron-bearing minerals for gray siltstone (a) and red shale (b). Representative microphotographs of the opaque minerals of black shale under the unpolarized reflected light (c) and transmitted light (d). B: biotite; Q: quartz; Po: pyrrhotite. 하는경우등다양한물리 화학적작용과연관되어일어나기때문에 재자화시기및그메카니즘에대한연구는지층이경험한지질학적사건에대한유용한정보를제공해줄수있다 장성층의재자화시기를알아보기위하여단계별습곡시험에서 방향이최대밀집도를보였던 때의평균방향 으로부터계산된고지자기극 동경 북위 을한반도의전기트라이아스기이후의각시대별고지자기극들과비교하였으며 그결과를그림 에나타내었다 장성층의고지자기극은전기트라이아스기에서백악기동안의고지자기극들과는멀리떨어져있으며 제 기의고지자기극들과가까이위치한다 그림 특히장성층의고지자기극과전기에오세 중기마이오세의고지자기극을비교하였을때 두극들의 신뢰도구간이서로의평균방향을포함하고있어통계학적으로일치하였다 이러한결과는태백산분지내의다른지역 정선 평창 영월지역 에분포하는평안누층군에서보고된바있는제 기초광역적인재자화현상과그시기가일치한다 박용희 도성재 이들연구에서는유체가지층내의공극혹은간극을따라이동하면서침전된자철석또는적철석에의해화학잔류자화를획득한것으로해석하였으나 동일한재자화메커니즘을본연구의장성층에적용시키기는어렵다 그이유는본연구에서와같이상부층 동고층 과하부층 만항층 은일차자화성분인퇴적잔류자화를기록하고있고그사이층인장성층만재자화되었는데 제 기동안에유체가장성층에만선택적으로유입되어화학적재자화를일으켰을가능성이낮기때문이다 암석자기및현미경관찰결과장성층의재자화성분은자생적자류철석에의해기록된것으로나타났다 그림 자류철석은주로탄산염암

이나 흑연질암 내에서저급변성작용 동안에생성되는것으로보고되었으며 환원환경에서 이하의저온에서도자철석과황철석의반응에의하여생성된다 특히 흑연질암의경우자철석을소비하는데촉매역할을하는유기물을다량함유하여상온에가까운저온에서도자류철석이생성되는것으로보고된바있다 최근 은단양지역북쪽에위치한영월지역이 이하의저온의열변성작용을받은것으로보고하였다 또한 흑운모의

10 이나 흑연질암 내에서저급변성작용 동안에생성되는것으로보고되었으며 환원환경에서 이하의저온에서도자철석과황철석의반응에의하여생성된다 특히 흑연질암의경우자철석을소비하는데촉매역할을하는유기물을다량함유하여상온에가까운저온에서도자류철석이생성되는것으로보고된바있다 최근 은단양지역북쪽에위치한영월지역이 이하의저온의열변성작용을받은것으로보고하였다 또한 흑운모의 연대측정을이용하여열변성의시기를제 기초기인 로제시하였으며 열변성의원인으로는연대측정자료를바탕으로하여불국사화강암이지하에서냉각되면서저온의열변성을야기시킨것으로해석하였다 제 기초동안영월지역에서 일어난열변성작용의영향이단양지역에도미쳤을가능성이높으며 특히유기물의함량이높은흑색셰일로구성된장성층의경우자류철석이생성될충분한조건을갖추고있었을것으로판단된다 반면 단양지역이최대 의열적영향을받았다고하더라도회색사암및실트스톤 적색층등으로구성된만항층과동고층의경우 자류철석이생성될만한조건 예 풍부한유기물함량 을갖추지못하였으며주자성광물인자철석과적철석에열점성잔류자화를획득시키기에는그온도가매우낮았기 때문에완전히재자화되지않은것으로해석된다 따라서장성층의재자화작용은열적영향에의해자생적으로자류철석이생성되면서당시의지구자기장을기록하여일어난것으로서 기존태백산분지내여러지역에서보고된바있는제 기초동안의재자화현상과는그시기가비슷하지만 메커니즘은단양지역의장성층이열에의해재자화된반면에다른지역들은유체의영향에의해재자화되었다는점에서차이가있다 Fig. 6. Paleomagnetic pole calculated from the remagnetized component of the Jangseong Formation in the Danyang area compared with the Early Triassic to Tertiary poles obtained in the Korean Peninsula (open symbols), and with those of remagnetized areas within the Taebaeksan Basin: the Jeongseon, Pyeongchang and Yeongweol areas (solid symbols). 후기석탄기만항층과전기트라이아스기동고층으로부터추출된고지자기방향은 의습곡시험과단계별습곡시험을통과하여지층생성당시에획득된일차잔류자화인것으로해석되며 전자현미경관찰을통하여주자성광물이쇄설성일차기원의자철석과적철석인것으로나타났다 두지층의일차잔류자화방향으로부터계산된후기석탄기및전기트라이아스기의고지자기극의위치는각각북위 동경 와북위 동경 이다 태백산분지의지체구조학적해석을위하여단양지역의두고지자기극의위치를기보고된동시기의태백지역 및예미지역 김인수외 북중국지괴 남중국지괴 의고지자기극들과비교하였다 그림 단양및태백 예미지역의후기석탄기 전기트라이아스기고지자기극들의위치는남중국지괴의극들과는멀리떨어져있는반면 북중국지괴의극들과근접하여후기석탄기이후연구지역을포함한태백산분지가북중국지괴에속하였을가능성을제시한다 또한 고지자기방향으로부터계

산된후기석탄기와전기트라이아스기동안단양지역의고위도는각각북위 와북위 이며 이를바탕으로연구지역이후기석탄기 전기트라이아스기동안적도부근에서부터북상하였던것으로해석된다 전기트라이아스기이후에도비슷한속도로북상하였다고가정하면연구지역은쥬라기와백악기사이에현재의위도에도착하였을것으로추정되며 이는기존연구들과도잘일치한다

11 산된후기석탄기와전기트라이아스기동안단양지역의고위도는각각북위 와북위 이며 이를바탕으로연구지역이후기석탄기 전기트라이아스기동안적도부근에서부터북상하였던것으로해석된다 전기트라이아스기이후에도비슷한속도로북상하였다고가정하면연구지역은쥬라기와백악기사이에현재의위도에도착하였을것으로추정되며 이는기존연구들과도잘일치한다 전기트라이아스기의단양및태백지역의고지자기극은동시기북중국지괴의극에대해각각반시계방향으로 시계방향으로 편향되어나타났으며 그림 후기석탄기고지자기극의경우단양및예미지역의동시기북중국지괴의극과통계적으로다르지않았으나태백지역의극은북중국에극은대해시계방향으로 편향되어나타났다 그림 전기트라이아스기고지자기극들의상대적인위치는지층 동고층 생성이후 북중국지괴에대하여단양지역은반시계방향으로약 태백지역은시계방향으로약 회전한것을의미하며 그림 이러한 회전운동은지질학적으로이전시기인후기석탄기지층 만항층 에도기록되었을것으로판단된다 따라서각시기별회전량을계산하기위하여단양및태백지역의후기석탄기고지자기극을각각시계방향으로 반시계방향으로 보정하였다 그결과 후기석탄기단양지역의고지자기극은북위 동경 에위치하고 태백지역의극은북위 동경 에위치한다 그림 보정된후기석탄기고지자기극을이용하여동시기북중국지괴의극과비교하였을때 단양지역은지층 만항층 생성이후전기트라이아스기이전까지북중국지괴에대하여약 시계방향의회전을겪은반면에 예미와태백지역의고지자기극들은북중국지괴의극과통계적으로다르지않으므로상대적인회전운동이없었던것으로해석된다 고지자기자료에의하여해석된단양및태백지역의회전운동과기보고된주변지역의지구조환경을바탕으로하여후기석탄기이후태백산분지의지체구조운동에관한모델을그림 과같이제시하였다 Fig. 7. Comparison of paleomagnetic poles of the Taebaeksan Basin with those of North and South China blocks: (a) the Early Triassic and (b) the Late Carboniferous. DY: Danyang area; TB: Taebaek area; R and p: rotation (+/-: clockwise/counter-clockwise) and poleward transport (+/-: southward/northward) in pole space; R and p: uncertainty of R and p; dashed line: uncorrected rotation; solid line: corrected rotation.

12 Fig. 8. A simple tectonic evolution model of the Taebaeksan Basin. (a) Late Carboniferous: sedimentation of the Manhang Formation; (b) Late Carboniferous ~ Early Triassic: clockwise rotation (about 28 ) of the Danyang area due to the eastward and/or northeastward stepping of thrusts; (c) after the Early Triassic: clockwise rotation of the Danyang area (about 22 ) and counter-clockwise rotation of the Taebaek area (about 17 ) due to the northwestward protrusion of the Yeongyang microblock in the Gyeongsang Basin during the Late Cretaceous; and then (d) present. BS: Baekunsan syncline (Taebaek area); DY: Danyang area; GB: Gyeongsang Basin; GM: Gyeonggi Massif; OB: Okcheon Basin; RM: Ryeongnam Massif; YB: Yeongyang block; YM: Yemi area.

13 에의하면 후기페름기 전기트라이아스기동안단양지역서남쪽에위치한옥천변성대로부터동쪽또는동북쪽방향으로의트러스트작용이일어났다 일반적으로트러스트가이동하는동안이동방향의오른쪽에위치한지역은시계방향으로 왼쪽에위치한지역은반시계방향으로회전하는것으로보고된바있다 따라서후기석탄기지층생성이후전기트라이아스기이전까지단양지역서쪽으로부터트러스트가동쪽또는북동쪽으로이동함에따라그이동방향의오른쪽에위치한단양지역이시계방향으로약 회전하였으며 트러스트의영향을받지않은예미및태백지역은회전을경험하지않은것으로해석된다 그림 현재의단양및예미 태백지역에분포하는평안누층군은태백산분지와영남육괴사이의경계부형태와유사한곡률을갖는아치형을보이고있다 그림 최근 은한반도의백악기고지자기자료를이용하여후기백악기동안경상분지내의영양지괴가반시계방향으로약 회전함과동시에북서쪽의영남육괴방향으로이동하였을가능성을제시하였고 유인창외 는영양지괴의이동에의하여태백산분지가현재의형태로형성되었다고제안하였다 이러한해석들과본연구에서얻어진정량적인고지자기자료를바탕으로했을때 전기트라이아스기지층에나타난회전은후기백악기동안영양지괴가북서쪽으로이동하면서생성된압력이태백산분지쪽으로작용하여중앙부에위치한예미지역을축으로하여단양지역은반시계방향으로약 태백지역은시계방향으로약 회전하여현재의아치형의형태로변형되었을것으로해석된다 그림 단양지역에분포하는평안누층군을대상으로고지자기연구를수행한결과 최하부층인만항층과최상부층인동고층은일차잔류자화를간직하고있는반면에장성층으로부터는지층생성이후에획득된재자화성분만이추출되었다 장성층의재자화성분은주로자생적자류철석에의하여기록되었으며 제 기초주변지역에영향을미쳤던저온열변성작용 과관련된것으로해석된다 일차잔류자화를간직한만항층과동고층으로부터얻은고지자기극들을분석하고이를예미지역및태백지역 북중국지괴 남중국지괴의고지자기극들과비교하여태백산분지내의단양및예미 태백지역의지체구조운동에관한모델을다음과같이제시하였다 후기석탄기동안단양및예미 태백지역의평안누층군 만항층 아치형으로분포하였으며 그림 이후후기페름기와전기트라이아스기동안태백산분지의서쪽으로부터트러스트가동쪽또는동북쪽으로이동하면서단양지역은시계방향으로약 회전하였고 트러스트의영향을받지않은예미와태백지역은상대적인회전이없었다 그림 후기백악기동안경상분지내의영양지괴가북서쪽으로이동하면서태백산분지남부에압력을가한결과 예미지역을중심으로서부와동부에위치한단양과태백지역은각각반시계방향으로약 시계방향으로약 회전하였다 그림 이러한두번의지구조적인움직임의결과로서현재태백산분지내의평안누층군의분포는태백산분지와영남육괴의경계부의형태와비슷한곡률을갖는아치형이된것 그림 으로해석되었으나 이러한해석을뒷받침하기위해서는향후자세한고지자기학및구조지질학적연구가수행되어야할것이다 본연구는한국학술진흥재단연구비 과제번호 의지원으로수행되었습니다 이논문에대하여유익한의견을제시하여주신안동대학교이기동교수님과한국지질자원연구원이윤수박사님께깊은감사를드립니다 김인수, 1989, 영월 - 마차리 - 정선일대캄브리아 - 페름기퇴적암에대한고자기연구, 지질학회지, 25, 김인수, 강희철, 1989, 어일분지일대에분포하는제 3 기층에대한고자기학적연구, 지질학회지, 25, 김인수, 임아연, 1993, 태백지역의캄브리아 - 트라이아스기퇴적암에대한고자기연구, 지질학회지, 29, 김인수, 김성욱, 최은경, 2001, 옥천대에대한고자기연구 : 예미지역고생대지층의잔류자기, 자원환경지질, 34,

14 김정환, 이제용, 남길현, 1994, 단양탄전지역에서의선쥬라기드러스트운동, 지질학회지, 30, 도성재, 박용희, 김지연, 1998, 단양지역에분포하는동고층에대한고지자기연구, 자원환경지질, 31, 박정서, 신명식, 정창순, 이명환, 윤용덕, 김성환, 황한석, 1975, 단양탄전지질도 (1:25,000), 국립지질광물연구소, 박수인, 정상은, 1999, 충북단양지역의후기고생대층에서산출되는코노돈트에관한생층서학적연구, 한국지구과학회지, 20, 박용희, 도성재, 2006, 강원도평창지역에분포하는평안누층군에대한고지자기연구, 지질학회지, 42, 유인창, 최선규, 위수민, 2006, 한반도동남부백악기경상분지의형성과변형에관한질의, 자원환경지질, 39, Butler, R.F., 1992, Paleomagnetism: Magnetic Domains to Geologic Terranes. Blackwell Scientific Publication, Boston, 319 p. Chough, S.K., Kwon, S.T., Ree, J.H. and Choi, D.K., 2000, Tectonic and sedimentary evolution of the Korean peninsula: a review and new view. Earth-Science Reviews, 52, Cluzel, D., 1991, Late Paleozoic to early Mesozoic geodynamic evolution of the Circum-Pacific orogenic belt in South Korea and Southwest Japan. Earth and Planetary Science Letters, 108, Doh, S.J. and Piper, J.D.A., 1994, A paleomagnetic of the (Upper Paleozoic-Lower Mesozoic) Pyeongan Supergroup, Korea: a Phanerozoic link with the North China Block. Geophysical Journal International, 117, Doh, S.J., Kim, W., Suk, D.W., Park, Y.H. and Cheong, D., 2002, Palaeomagnetic and rock-magnetic studies of Cretaceous rocks in the Gongju Basin, Korea: implication of clockwise rotation. Geophysical Journal International, 150, Doh, S.J., Suk, D.W. and Park, Y.H., 1997, Remagnetization of the Pyeongan Supergroup in the Yeongwol Area, Korea. Journal of Geomagnetism and Geoelectricity, 49, Dunlop, D.J., Özdemir, Ö., Clark, D.A. and Schmidt, P.W., 2000, Time-temperature relations for the remagnetization of pyrrhotite (Fe7O8) and their use in estimating paleotemperatures. Earth and Planetary Science Letters, 176, Huang, B., Otofuji, Y., Zhu, R., Shi, R. and Wang, Y., 2001, Paleomagnetism of Carboniferous sediments in the Hexi corridor: its origin and tectonic implications. Earth and Planetary Science Letters, 194, Huang, B., Shi, R., Wang, Y. and Zhu, R., 2005, Palaeomagnetic investigation on Early-Middle Triassic sediments of the North China block: a new Early Triassic palaeopole and its tectonic implications. Geophysical Journal International, 160, Kim, J.H. and Koh, H.J., 1992, Structural analysis of the Danyang area, Danyang Coalfield, Korea. Journal of Korean Institute of Mining Geology, 25, Kim, K.H. and Van der Voo, R., 1990, Jurassic and Triassic Paleomagnetism of South Korea. Tectonics, 9, Kim, K.H., Lee, J.D. and Choi, M.O., 1992, Carboniferous- Triassic paleomagnetism of South Korea. Journal of Geomagnetism and Geoelectricity, 44, Kirschvink, J.L., 1980, The least square line and plane and the analysis of paleomagnetic data. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, 62, Lambert, I.B., 1973, Post-depositional availability of sulphur and metals and formation of secondary textures and structures in stratiform sedimentary sulfide deposits. Journal of Geological Society of Australia, 20, Lee, Y.S., Nishimura, S. and Min, K.D., 1996, High unblocking temperature haematite magnetizations of late Palaeozoic red beds from the Okcheon Zone, southern part of the Korean Peninsula. Geophysical Journal International, 124, Lee, Y.S., Nishimura, S. and Min, K.D., 1997, Paleomagnetotectonics of East Asia in the Proto-Tethys Ocean. Tectonophysics, 270, Lee, Y.S., Ishikawa, N. and Kim, W.K., 1999, Paleomagnetism of Tertiary rocks on the Korean Peninsula: tectonic implications for the opening of the East Sea (Sea of Japan). Tectonophysics, 304, Lin, J.L., Fuller, M. and Zhang, W.Y., 1985, Preliminary Phanerozoic polar wander paths for North and South China blocks. Nature, 313, Lowrie, W., 1990, Identification of ferromagnetic minerals in a rock by coercivity and unblocking temperature properties. Geophysical Research Letters, 17, McElhinny, M.W., 1964, Statistical significance of the fold test in paleomagnetism. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, 8, Park, Y.H., Doh, S.J. and Suk, D.W., 2003, Chemical remagnetization of the Upper Carboniferous-Lower Triassic Pyeongan Supergroup in the Jeongseon area, Korea: fluid migration through the Ogcheon Fold Belt. Geophysical Journal International, 154, Park, Y.H., Doh, S.J., Ryu, I.C. and Suk, D.W., 2005, A synthesis of Cretaceous palaeomagnetic data from South Korea: tectonic implications in East Asia. Geophysical Journal International, 162, Pullaiah, G., Irving, E., Buchan, K.L. and Dunlop, D.J., 1975, Magnetization changes caused by burial and uplift. Earth and Planetary Science Letters, 28, Rochette, P., 1987, Metamorphic control of the magnetic

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02À±¼ø¿Á

02À±¼ø¿Á Geomorphic Development of Marine Terraces at Jeongdongjin-Daejin area on the East Coast, Central Part of Korean Peninsula Soon-Ock Yoon*, Sang-Ill Hwang** and Hak-Kyun Ban*** Abstract : In this paper we