지질 조사와 지질도
(1) 지질 조사의 목적과 순서
① 지질 조사의 목적: 어떤 지역에서 암석의 종류와 분포, 지질 구조 등을 조사하여 암석의 생성 원인과 생성 환경 및 역사를 밝히는 활동을 지질 조사라고 한다. 지질 조사는 지구의 역사를규명하는 연구 외에 유용한 광상이나 지하수의 개발, 지반 조사, 자연 재해 예방 등을 목적으로 수행한다.
② 지질 조사의 순서: 문헌 조사 → 노두 조사(주향과 경사 측정, 표본 채취, 암상 기재) → 노선 지질도 작성 → 지질도 작성 → 지질 단면도 작성 → 지질 주상도 작성
(2) 지질 조사의 방법
① 주향과 경사의 측정: 클리노미터를 이용하여 지층의 주향과 경사를 측정한다.
- 주향: 진북을 기준으로 지층면과 수평면의 교선(주향선)이 가리키는 방향으로, 지층면에 클리노미터의 긴 모서리를 수평으로 대고 북쪽을 기준으로 자침이 가리키는 바깥쪽 눈금을 읽는다.
⇨ 클리노미터에서 읽은 주향은 조사 지역의 편각을 고려하여 보정한다.
- 경사: 경사각은 지층면과 수평면이 이루는 각으로, 주향선에 수직이 되도록 클리노미터의 긴 모서리가 있는 면을 밀착시킨 후 경사추가 가리키는 안쪽 눈금을 읽는다.
⇨ 지층면이 기울어진 방향인 경사 방향은 주향에 직각으로 실제 방위에서 판단한다
② 주향과 경사의 표시
- 주향의 표시: 주향은 진북을 기준으로 하여 주향선이 동쪽 또는 서쪽으로 몇 도(°) 돌아가 있는지를 나타낸다. 예) 주향선이 진북에 대하여 30° 동쪽을 향하고 있다면 주향은 N30°E이다.
- 경사의 표시: 경사는 경사 방향과 경사각으로 표시한다. ⇨ 경사 방향은 항상 주향에 직각이다. 따라서 주향이 NS라면 가능한 경사의 방향은 E 또는 W이다. 예) 경사의 방향은 북서쪽이고 경사각이 45°라면 경사는 45°NW이다.
(3) 지질도 해석
① 등고선과 지층 경계선의 관계
② 지질도에서 지층의 주향과 경사 구하기
- 주향: 지층 경계선이 같은 고도의 등고선과 만나는 두 점을 연결한 직선(주향선)의 방향
- 경사 방향: 어떤 지층 경계선상에서 고도가 높은 주향선에서 낮은 주향선 쪽으로 주향선에 수직이 되도록 그은 화살표의 방향
③ 지질도에서 지질 구조 해석
한반도의 지질
(1) 한반도의 지체 구조
① 지체 구조: 암석의 종류와 연령, 지각 변동에 의한 특징적인 지질 구조 등에 따라 여러 지역으로 나눈 것
② 육괴: 지형적으로나 구조적으로 특정한 방향성을 나타내지 않는 암석들이 모여 있는 지역이다. 주로 선캄브리아 시대의 암석으로 이루어져 있으며, 고생대 이후에는 대체로 육지로 드러나 있었다. 우리나라에서는 낭림 육괴, 경기 육괴, 영남 육괴 등이 발달해 있다. 이 지역들은 주로 선캄브리아 시대의 변성암류인 편마암과 편암 및 이들을 관입한 중생대의 화강암류로 구성되어 있다.
③ 퇴적 분지: 고생대 이후에 바다나 호수에 퇴적층이 쌓여 형성된 곳으로, 퇴적암이 발달해 있다. 태백산 분지는 영월-태백 지역에 위치하고, 평남 분지는 고생대에 생성된 퇴적암으로 이루어져 있으며, 경상 분지는 백악기에 하천과 호수에서 생성된 퇴적암과 화산암으로 이루어져 있다. 또, 동해안 쪽에 소규모로 분포하는 포항 분지와 길주·명천 분지에는 신생대(네오기)의 퇴적암이 쌓여 있다.
④ 습곡대: 암석이 습곡이나 단층에 의해 복잡하게 변형된 지역이다. 북동-남서 방향으로 길게 분포하는 옥천 습곡대는 북동부의 비변성대인 태백산 분지와 남서부의 변성대인 옥천 분지로 구분되고, 임진강대는 옥천대와 같이 습곡 작용을 받은 지역이다.
(2) 한반도의 시대별 지질 분포
① 한반도의 암석 분포
- 지질 시대별 분포: 선캄브리아 시대(약 43%)>중생대(약 40%)>고생대(약 11%)>신생대(약 6%)
- 암석의 종류별 분포: 변성암(약 40%)>화성암(약 35%)>퇴적암(약 25%)
② 선캄브리아 시대 개념 체크
- 경기 육괴, 영남 육괴, 낭림 육괴에 널리 분포한다. 구성 암석이 다양하며, 지층이 심하게 변형되어 지질 구조가 복잡하고 화석이 거의 산출되지 않는다.
- 선캄브리아 변성암 복합체: 지층의 선후 관계와 정확한 지질 시대를 파악하기 어려운데, 이 시기의 암석을 선캄브리아 변성암 복합체라고 한다.
- 시생 누대의 암석: 인천광역시 대이작도에서 발견된 혼성암이 있으며 약 25억 년 전에 생성되었다.
- 원생 누대의 암석: 평안남도와 황해도 일부, 인천광역시의 백령도, 대청도, 소청도 일대에 분포하며, 규암, 석회암, 점판암 등으로 구성되어 있다. 소청도의 대리암층에서는 원생 누대 후기에 남세균의 활동으로 형성된 스트로마톨라이트가 산출된다.
③ 고생대: 조산 운동과 같은 큰 지각 변동이 일어나지 않았던 평온한 시기였다.
- 회동리층: 강원도 정선 부근에서 실루리아기의 코노돈트 화석이 발견된 지층이다.
- 고생대 중기까지 해침과 해퇴가 반복되던 한반도 일부 지역이 고생대 후기에 육지로 드러났다.
④ 중생대: 현생 누대 중 조산 운동과 화성 활동이 가장 활발했던 시기로, 중생대 지층은 모두 육성층이다.
- 송림 변동: 트라이아스기, 고생대층이 습곡과 단층 작용을 받아 복잡하게 변형되었고, 단층선을 따라 퇴적 분지가 만들어졌다.
- 대보 조산 운동: 쥐라기 이전에 퇴적되었던 고생대 지층과 대동 누층군의 지층이 크게 변형되었으며, 대규모의 화강암류가 관입하였다. 이 화강암은 북동-남서 방향으로 분포하는데, 이를 대보 화강암이라고 한다.
- 불국사 변동: 백악기 후기에 일어나 한반도 남부를 중심으로 화강암의 관입과 화산암의 분출이 활발하게 일어났다. 이 변동으로 경상 분지를 중심으로 여러 지역에 화강암류가 관입하였는데, 이 화강암을 불국사 화강암이라고 한다.
⑤ 신생대: 주로 동해안을 따라 작은 규모로 분포하며, 소규모의 화산 활동이 일어났다.
- 네오기 지층: 함경북도, 평안남도, 황해도 일대에 소규모의 육성층이 분포한다. 길주·명천 분지와 포항 분지 등에 해성층이 퇴적되었다. 주로 사암, 셰일, 역암 및 응회암으로 이루어져 있으며, 유공충과 연체동물, 규화목 및 식물 화석이 발견된다.
- 제4기 지층과 암석: 제주도 서귀포와 성산포 일대에 분포한다. 특히 서귀포 일대에서는 이매패류, 완족류, 산호, 유공충 등의 화석이 풍부하게 발견된다. 화산 활동으로 백두산, 울릉도와 독도, 제주도, 철원 등에 현무암이 형성되었다.
한반도의 형성
(1) 고생대의 한반도: 고지자기 분석에 의하면 한반도는 적도 부근에 위치한 곤드와나 대륙의주변에 있었다. 바다에서 번성했던 삼엽충과 온난 다습한 곳에 살았던 고사리 화석이 강원도일대에서 많이 발견된 것을 통해 고생대에 이 지역은 저위도에 있었으며, 한때 바다에 잠겨있었을 것으로 추정된다.
(2) 중생대의 한반도
① 고생대 곤드와나 대륙은 남반구에 위치해 있었다. 고생대 후기에 들어 곤드와나 대륙이 분리되기 시작하여, 약 2억 6천만 년 전 곤드와나 대륙 북쪽 가장자리에서 한중 지괴와 남중 지괴들이 떨어져 나가 북쪽으로 이동하다가 중생대에 서로 충돌하여 합쳐지면서 지각 변동이 활발하게 일어났다.
② 트라이아스기에는 두 지괴가 충돌하여 송림 변동이 일어나 많은 고생대 지층이 변형되었다.
③ 쥐라기에는 두 지괴가 합쳐지면서 대보 조산 운동이 일어났으며, 이 과정에서 일어난 화성 활동으로 대보 화강암이 만들어졌다. 북한산과 계룡산을 비롯한 여러 지역에서는 대보 화강암으로 이루어진 지형을 관찰할 수 있다. 하나로 합쳐진 두 지괴는 계속 북쪽으로 이동하여 유라시아 대륙과 충돌하면서 한반도를 비롯한 동북아시아의 모습이 점차 현재와 비슷한 모습이 되었다.
④ 백악기에는 고태평양판이 한반도 아래로 섭입되면서 마그마의 관입과 분출이 활발하게 일어나 불국사 화강암과 화산 퇴적물이 만들어졌다. 불국사 화강암과 화산 퇴적물은 이 시기에 형성된 경상 분지에 주로 분포한다.
(3) 신생대의 한반도
① 약 2천 5백만 년 전에 태평양판이 일본 아래로 섭입하면서 동해가 형성되기 시작하였고, 확장되었다.
동해의 형성 과정
② 약 450만 년 전에 화산 분출이 일어나 독도가 만들어졌고, 이후 울릉도가 형성되기 시작하였다.
③ 백두산이 형성되기 시작하였고, 한라산은 약 170만 년 전에 일어난 화산 활동으로 만들어졌다.
한반도의 변성 작용
(1) 변성 작용
① 접촉 변성 작용: 마그마가 관입할 때 방출된 열에 의해 마그마와의 접촉부를 따라 일어나는 변성 작용으로, 혼펠스 조직이나 입상 변정질 조직이 발달할 수 있다.
- 혼펠스 조직: 입자의 방향성이 없으며, 치밀하고 균질하게 짜여진 조직 셰일이 접촉 변성 작용을 받아 생성된 혼펠스에서 잘 나타난다.
- 입상 변정질 조직: 방향성이 없이 원암의 구성 광물들이 재결정되어 크기가 커진 조직 대리암이나 규암에서 잘 나타난다.
② 광역 변성 작용: 조산 운동이 일어나는 지역에서 넓은 범위에 걸쳐 열과 압력에 의해 일어나는 변성 작용으로, 엽리(편리, 편마 구조)가 발달할 수 있다.
- 엽리: 광물들이 압력이 작용한 방향의 직각 방향으로 배열되어 방향성을 갖는 조직을 엽리라고 한다. 엽리는 줄무늬의 두께에 따라 편리와 편마 구조로 구분할 수 있다.
– 편리: 유색 광물과 무색 광물이 재배열되면서 얇은 줄무늬를 갖는 구조
– 편마 구조: 유색 광물과 무색 광물이 재배열되면서 두꺼운 줄무늬를 갖는 구조
(2) 변성 작용과 변성암의 종류
(3) 한반도의 변성암
① 한반도에서 가장 오래된 암석은 선캄브리아 시대의 경기 육괴에 속하며, 인천 앞바다에 있는 대이작도를 구성하는 혼성암이다. 이 혼성암은 약 25억 년 전에 광역 변성 작용을 받아 형성되었다.
② 경기 육괴와 영남 육괴에 분포하는 대부분의 편마암들은 약 18억 년 전~20억 년 전에 광역 변성 작용을 받아 다양한 형태의 지질 구조로 형성되었다.
③ 태백산 분지, 옥천 분지, 임진강대, 경기 육괴 등에 분포하는 기존의 암석들은 고생대 말에서 중생대 초기까지 한반도에 영향을 준 송림 변동에 의해 광역 변성 작용을 받았다.
④ 중생대 중기와 말기 동안 일어난 대보 조산 운동과 불국사 변동은 접촉 변성 작용을 수반하였다. 그 결과 관입한 화성암체와 접하고 있는 기존의 이암과 같은 퇴적암들은 고온의 마그마와 유체 때문에 변성되어 조직이 치밀하고 단단한 혼펠스로 변성되었다.
참고자료: EBS 수능특강 지구과학2
