충남지역 경기육괴에 분포하는 서산층군에 대한 자기특성 연구

Abstract

충남지역에 분포하는 우리나라에 존재하는 최고기의 변성암인 서산층군에 대해 고지자기 연구와 대자율 이방성연구를 실시하였다. 총 33개 노두 중 자화 강도가 극히 낮은 8개 노두의 결과를 제외한 나머지 25개 노두 전체의 평균 방향은 지층경사보정 전이 D/I=356.0o/49.8o (k=5.6, α95=13.4o)이며 경사 보정 후가 D/I=355.0o/22.5o (k=2.6, α95=23.1o)로서 지층경사보정 후 방향이 더욱 분산되는 양상을 보이므로 본 연구에서 추출한 특성잔류자화 방향이 퇴적 당시에 획득한 일차 자화성분이 아닌 지구조 운동 이후에 획득된 재자화 성분임을 지시한다. 시료채취 지점 전체의 평균 방향은 현재방향에 가까운 방향을 나타내나 이는 연구지역을 대표하는 제4기 이 후 현재에 이르는 기간에 획득된 재자화 성분이기보다는 각 시료와 그에 따른 각 시료채취 지점의 특성잔류자화방향의 무작위 분포(random distribution)에 따른 결과인 것으로 해석된다. 이와 같이 연구 지역 전체 또는 층별 평균방향의 결정이 불가능하므로 재자화를 유발할 만한 지구조 운동 또는 화성활동에 따른 분류를 시도하였다. 연구지역의 중심부에는 대규모로 관입한 화강암이 존재하고 있으며, 이 화강암 주위의 시료채취 지점의 특성잔류자화 방향을 분석한 결과 통계적으로 향상된 신뢰도를 나타내는 결과를 얻었다. 5개 지점 45개 시료에서 획득한 고지자기 방향은 지층경사보정 이전이 D/I=34.5o/61.6o (k=34.0, α95=13.3o)이며, 지층경사보정 후는 D/I=23.9o/22.0o (k=4.4, α95=41.0o)로 지층경사 보정 전의 방향이 보다 잘 모이는 양상을 나타낸다. 연구지역 시료들의 대자율 값은 20.8～5099(×10-6SI)으로 다양하게 나타나며, 대자율 이방성 측정을 통하여 각 지점의 평균대자율, 자기 엽리구조 정도, 자기 선구조 정도, 대자율 이방성 정도(Pj: degree of anisotropy), 형태지수 (T: shape parameter) 및 자기 엽리구조의 방향을 구하였다. 연구지역의 대자율 이방타원체의 모양을 알아보기 위하여 Flinn-type diagram과 대자율 이방성 정도와 형태지수를 이용한 T-Pj diagram을 작성하여 분석한 결과 전 지역에 걸쳐서 자기 엽리구조가 자기 선구조보다 우세하게 나타남을 알 수 있었다. 또한 각 시료채취 지점에서의 특징적인 자기구조를 알아보기 위하여 Kmax, Kint, Kmin의 분포 양상을 등적투영도에 투영하여 해석한 결과 대부분의 지점에서 Kmax-Kint 방향은 환형(girdle) 상으로 분포하며 Kmin 방향이 Kmax-Kint로 정의되는 면에 수직으로 분포하는 전형적인 자기 엽리구조(magnetic foliation)를 나타내고 있음을 일 수 있었다. 또한 대자율 이방성 연구에서 나타나는 자기 엽리구조의 방향은 야외 노두에서 관찰한 엽리면의 방향과 비교적 잘 일치하는 경향을 보이고 있다. 이와 같은 서산층군에 대한 자자기특성 연구 결과를 토대로 다음과 같은 결론을 내릴 수 있었다. 1. 본 연구지역은 생성이래 수 차례의 변형?변성작용을 경험하였고 이로 인해 고지자기 방향이 무작위 분포를 보이며 분산되었다. 그러나 대보화강암 주변 5개 사이트에서 추출한 재자화된 방향은 D/I=34.5o/61.6o (k=34.0, α95=13.3o)이며, 이로부터 계산한 고지자기 극의 방향은 193.0oE, 63.0oN (dp/dm=15.8o/20.5o)으로 한반도 경상분지에서 구해진 백악기 초의 극의 위치와 유사하다 (Fig. 1). 2. 서산층군에 나타나는 백악기 초의 재자화는 쥬라기 대보화강암의 정체에 따른 열의 영향에 의하여 쥬라기 화강암 주변부 암석에 한정적으로 기록되었다고 해석되며, 대부분의 지역에서 특징적인 방향을 구할 수 없었던 이유는 연구지역의 암석이 생성된 후 격은 복잡한 조산운동 과 화성활동 (서산변혁, 경기변혁, 송림조산운동, 대보조산운동 등)의 복합적인 영향에 기인한 것이라고 사료된다. 3. 대자율 이방성 연구를 통하여 연구지역에는 자기 엽리구조가 우세하게 나타남이 확인되며, 이들의 방향은 야외 노두에서 관측된 엽리면의 방향과 일치한다. 또한 자기 엽리구조는 단층대를 따라서 NE-SW 에서 N-S 방향으로 체계적인 분산을 하고 있으며, 이는 연구지역에서 일어난 수 차례에 걸친 지구조운동 (좌수향 주향이동단층 또는 습곡변형 작용)에 의한 결과로 해석된다(Fig. 2).