단양지역에 분포하는 평안누층군의 고지자기 특성 및 지체구조학적 의의

Abstract

단양지역에 분포하는 석탄기 말∼트라이아스기 초에 퇴적된 평안누층군에 대하여 고지자기 및 암석자기 연구를 수행하였다. 42개의 노두로부터 498개의 정향시료를 채취하여 단계별 열소자 및 교류소자 실험을 적용하였다. 고지자기 통계처리 및 분석 결과, 장성층의 특성잔류자화성분은 습곡시험을 통과하지 못하여 지층경사 이후에 획득된 재자화성분인 반면, 만항층과 동고층의 특성잔류자화성분은 전통적인 습곡시험과 단계별습곡시험을 통과하여 지층경사 이전에 획득된 일차잔류자화로 해석되었다. 한편, 금천층 및 함백산층, 도사곡층, 고한층의 시료들은 자화강도가 매우 약하고 불안정한 방향을 보여 특성잔류자화 성분을 추출하지 못하였다. 암석자기 실험 및 전자현미경 관찰결과, 장성층의 재자화 성분은 주로 자생적 자류철석에 의하여 기록된 반면에, 만항층과 동고층의 경우 주자성광물이 쇄설기원의 자철석과 적철석인 것으로 나타나 위의 해석을 뒷받침한다. 만항층과 동고층의 일차잔류자화 방향으로부터 계산된 후기 석탄기 및 전기 트라이아스기의 고지자기극의 위치는 각각 북위 41.7°, 동경 1.3° (A?? = 4.5°)와 북위 49.9°, 동경 15.2° (A?? = 3.3°)이다. 연구지역의 지체구조학적 해석을 위하여 단양지역의 두 고지자기극의 위치를 기 보고된 동시기의 태백지역 및 예미지역, 북중국지괴, 남중국지괴의 고지자기극들과 비교하였다. 단양 및 태백, 예미지역의 후기 석탄기∼전기 트라이아스기 고지자기극들의 위치는 남중국지괴의 극들과는 멀리 떨어져 있는 반면, 북중국지괴의 극들과 근접하여 후기 석탄기 이후 연구지역을 포함한 태백산 분지가 북중국지괴에 속하였을 가능성을 제시한다. 한편, 단양지역의 평안누층군은 최소한 두 번에 걸쳐 수직축 회전운동을 경험한 것으로 해석된다. 즉, 후기 석탄기∼전기 트라이아스기 동안 북중국지괴에 대하여 시계방향으로 약 28° (R±ΔR = 27.7°±12.7°) 회전이 일어났으며, 전기 트라이아스기 이후 다시 반시계방향으로 약 17° (R±ΔR = -16.9°±3.9°) 회전하였다. 반면에, 태백지역(백운산향사대)의 평안누층군은 전기 트라이아스기 이후에 북중국지괴에 대하여 시계방향으로 약 22° (R±ΔR = 21.9°±9.9°) 회전하였다. 단양지역에서 전기 트라이아스기 이전에 일어난 시계방향 회전운동은 연구지역 서부에 발달되어 있는 드러스트 단층들이 후기 페름기∼전기 트라이아스기 동안에 동 또는 북동 방향으로 이동하며 형성되는 과정과 관련되었을 것으로 추정되며, 이후 단양 및 태백지역에서 각기 다른 방향으로 일어난 회전운동은 후기 백악기 동안 경상분지 내의 영양소지괴의 북서방향 이동에 의한 것으로 해석하였으나, 이를 뒷받침하기 위하여 자세한 구조지질학적 연구가 요구된다.

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 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?? = 4.5°) and the Early Triassic (49.9°N/15.2°E, A?? = 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±ΔR = 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±ΔR = -16.9°±3.9°). On the other hand, the Taebaek area has rotated clockwise by about 22° (R±ΔR = 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.