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경상분지 남부 고성층의 분포, 퇴적시기와 구조진화사

Distribution, age, and structural evolution of the Goseong Formation in the southern Gyeongsang basin, SE Korea
지질학회지 제54권 제4호, 2018.8, 359-381 (23 pages)
DOI :10.14770/jgsk.2018.54.4.359
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초록
유천층군 최하부의 고성층은 하양층군 최상부의 진동층을 평행부정합으로 피복하고 있으며, 유천층군 안산암류와 불국사화강암류에 의해 피복 또는 관입되어 있다. 이번 연구에서는 경남 고성군 일원을 중심으로 상세야외지질조사를 수행하여 고성층의 정확한 분포 특성과 구조진화사를 해석하였으며 절대연대측정을 통한 퇴적시기를 제안하였다. 고성층은 하위의 진동층과 달리 자색층과 다량의 응회질 물질을 포함하는데, 주로 자색이암 내지 사암, 녹회색 사암, 응회질 퇴적암으로 구성되며 국부적으로 암회색 이암, 역질 사암, 역암이 협재하기도 한다. 고성층의 퇴적시기를 한정하기 위하여 상부 고성층에 협재하는 데사이트질 화산회응회암과 고성층을 피복하는 안산암질 화산회응회암에 실시한 LA-MC-ICPMS 저어콘 U-Pb 절대연령측정 결과는 각각 약 89 Ma와 약 85 Ma가 도출되었으며, 이를 기존 연구결과에서 제시된 하부 고성층 내 데사이트질 응회암의 SHRIMP 저어콘 U-Pb 연대(약 92 Ma)와 종합하면 고성층의 퇴적은 92 Ma 이전에 시작되어 85 Ma 이전에 종결된 것으로 판단된다. 한편 고성층은 전반적으로 남쪽으로 경사진 경향을 보이나, 고성층 서편의 지층은 동 내지 남동쪽으로 경사지고 일부 지점에서는 후기 단층운동과 화성활동의 영향으로 교란된 양상이 확인된다. 고성층 내부에서 흔히 관찰되는 서북서 방향 성장단층들은 점완/서가형 또는 공액상의 기하를 가지며 일부 단층면에서는 정이동성 감각의 조선이 인지되지만, 남-북 방향 성장단층에서는 좌수향 횡인장성 사교이동감각이 관찰된다. 5cm 이내 두께의 쇄설성 암맥 또한 성장단층과 유사하게 북서 내지 서북서 방향이 주를 이룬다. 고성층을 절단하는 퇴적된 이후의 단층들은 주로 남-북 방향과 북서 내지 서북서 방향이 가장 우세하고 대부분이 3 cm 이내의 폭을 갖는 좁은 띠를 따라 전단이 집중된다. 다양한 구조요소들의 선후관계에 근거할 때, 고성층은 백악기말 북북동-남남서 내지 북동-남서 인장력 하에서 퇴적된 이후 북서-남동 최대수평응력/북동-남서 최소수평응력 하에 놓여있었으며, 이후 고신생기초 중성질 암맥군의 관입과 약 44 Ma 이후 작동된 북동-남서 최대수평응력/북서-남동 최소수평응력 하에서 변형되었다. 마지막으로 제4기 동-서 압축력 하에서는 기존의 구조적 약대가 선택적으로 재활동한 것으로 해석된다.

The Goseong Formation, the lowermost formation of the Yucheon Group, disconformably overlies the Jindong Formation, which is the uppermost formation of the Hayang Group, and is overlain and intruded by the andesitic rocks of the Yucheon Group and the Bulguksa Granites. We revealed the distribution and structural evolution of the formation based on detailed geological mapping and structural analysis and constrained its depositional age range based on absolute age dating methods. The formation is characterized by purple strata and a vast amount of volcanic materials, unlike the Jindong Formation. It is composed mainly of the purple mudstones and sandstones, greenish sandstones, tuffaceous sedimentary rocks, which are intercalated with dark gray mudstones, pebbly sandstones, and conglomerates. In order to constrain the depositional age of Goseong Formation, LA-MC-ICPMS U-Pb zircon ages obtained from the tuffs within and overlying the upper Goseong Formation are ca. 89 Ma and ca. 85 Ma, respectively. Considering the SHRIMP U-Pb zircon age (ca. 92 Ma) of the dacitic tuff within the lower Goseong Formation from a previous study, the Goseong Formation indicate that its accumulation commenced before 92 Ma and terminated before 85 Ma. Meanwhile, the stratal attitudes generally define a homoclinal structure dipping toward the south. But the strata in the western part of the formation dip toward the east or southeast with their local deflections due to post-faulting and volcanic activity. The WNW-striking growth faults observed in the Goseong Formation have listric/domino or conjugate geometries and sometimes show normal-slip senses, whereas the N-S-striking growth faults mostly show sinistral transtensional oblique-slip senses. The directions of clastic dykes (< 5 cm in thickness) are northwest or west-northwest similar to those of the growth faults. On the other hand, post-depositional faults also show two dominant strikes of N-S and NW to WNW and their slips are generally localized within narrow (< 3 cm) bands. Based on relative cross-cutting relationships between various structures in the Goseong Formation, it is interpreted that the formation was deposited under NNE-SSW to NE-SW extensional stress and sequentially deformed under NW-SE maximum horizontal stress/NE-SW minimum horizontal stress during the late Cretaceous, intrusions of intermediate dyke swarms during the early Paleogene, and NE-SW maximum horizontal stress/NW-SE minimum horizontal stress after about 44 Ma. Lastly, some inherited weaknesses were selectively reactivated under E-W compression (D5) during the Quaternary.

목차
요약
ABSTRACT
1. 서언
2. 지질학적 배경
3. 고성층의 경계와 암상
4. 고성층의 퇴적시기
5. 지질구조
6. 고응력장 변화와 지각변형 특성
7. 결론
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