무산층군
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1. 개요
무산층군은 청진에서 두만강 하류에 이르는 지역에 분포하는 변성층군으로, 두만계층에 의해 부정합으로 덮이거나 구조적으로 접촉하며, 리원암군, 두만강암군, 단천암군 관입체 내에서 포로암으로 나타나기도 한다. 과거에는 지층의 시대와 명칭에 대한 이견이 있었으며, 1966년 전국 제1차 층서회의를 통해 무산층과 고무산층으로 구분되었다. 무산층의 시대는 하부원생대로 여겨지며, 철질 규암층, 각섬암류, 흑운모편마암, 회록색천매암 등을 주요 암석으로 한다. 무산층군은 놓임 상태와 암석학적 특징에 따라 아래층과 위층으로 나뉘며, 지질 구조는 지역에 따라 차이를 보인다.
무산층군은 함북습곡대의 습곡 기반을 이루는 변성암 층군으로, 청진부터 두만강 하류에 이르기까지 해안가와 수성천을 따라 북쪽으로 부거-고무산, 무산, 경성, 관모봉 일대에 분포하고 있다.
무산층군은 함북습곡대의 습곡 기반을 이루는 변성층군으로, 청진에서 두만강 하류에 이르는 해안가와 수성천을 따라 북쪽으로 부거-고무산, 무산, 경성, 관모봉 일대에 걸쳐 분포한다.
2. 지질 시대 및 명칭
이 층군은 두만계 지층에 의해 부정합으로 덮여 있거나 구조적으로 접하고 있으며, 리원암군, 두만강암군, 단천암군과 같은 관입암체 안에서 포로암 형태로 나타나기도 한다.
과거에는 지역별로 이 지층들을 서로 다른 이름으로 부르고 지질 시대도 다르게 보았으나, 1966년 전국 제1차 층서회의를 통해 '무산층군'이라는 명칭으로 통일되고 그 지질 시대는 하부 원생대로 결정되었다. 이 회의에서는 지층의 놓임 상태와 암석학적 특징에 따라 무산층군을 아래로부터 무산층과 고무산층으로 나누었다. 무산층군의 시대 설정에 대한 자세한 논의는 하위 문단에서 다룬다.
2. 1. 지질 시대 논란
과거 무산층군의 지질 시대 설정은 지역과 연구 시기에 따라 다르게 이루어졌다. 1960년 이전에는 무산층군 전체를 선캄브리아기 지층으로 간주했다.
1960년에서 1961년 사이 진행된 축척 1:20만 지도 조사에서는 지역별로 시대 설정이 달랐다. 무산 지구의 함철층은 하부 원생대로 보았으나, 부거 지구의 부거통, 락산 지구의 락산통, 부윤 지구의 부윤편마암 등은 암기통 아래에 놓인 두만계의 하부층으로 보고 고생대로 설정하였다.
1964년에는 무산 지구의 변성암층들을 무산층군으로, 락산 및 선봉 지방의 변성암층들을 남대천층군으로 분류하며 그 시대를 하부 원생대로 보았다. 반면, 부거 지구의 부거통은 두만계에 포함시켜 석탄기로 설정했다.
무산층군 전체가 하부 원생대로 통일된 것은 1966년 전국 제1차 층서회의에서였다. 이 회의에서는 지층의 놓임 상태와 암석학적 특징에 따라 무산층군을 아래로부터 무산층과 고무산층으로 나누었다. 또한, 기존에 다르게 분류되었던 무산, 락산, 부윤 지구의 분출쇄설 기원 변성암층은 무산층의 하부에, 분출암류 변성암인 부거통은 무산층의 상부에 포함시켰다.
무산층군의 시대를 하부 원생대로 보는 주요 근거는 다음과 같다.
# 무산 지구의 편마암층 안에 두꺼운 퇴적변성형 철질규암층이 포함되어 있으며, 이 지층은 두만계 계룡산통에 의해 부정합으로 덮여 있다.
# 무산층군은 전반적으로 각섬암상의 높은 변성상에 속하는 편마암 및 각섬암류로 구성되어 있고 혼성암화 작용을 많이 받은 반면, 두만계는 변성 작용을 약하게 받은 녹색편암상에 속하는 편암류와 점판암으로 이루어져 있다. 또한, 두만계와 무산층군 모두 두만강암군에 의해 관입되었으나, 이에 따른 변성 정도는 두만계가 무산층군보다 약하다.
# 암기통을 비롯한 그 상위 지층에서는 상부 고생대 화석이 많이 발견되지만, 그 아래에 있는 무산층군의 변성암층에서는 화석이 발견되지 않았다.
# 두 지층(무산층군과 두만계)의 구조 방향이 서로 다르다.
# 삼해 일대에서 편마암층을 관입한 섬록암 관입체의 절대연령측정 결과가 5억 8000만 년으로 나타났다.
2. 2. 시생대 확정 근거
무산층의 시대를 하부원생대로 본 근거는 다음과 같다.
1. 무산지구의 편마암층 안에는 두꺼운 퇴적변성형 철질규암층이 들어 있으며, 이는 두만계 계룡산통에 의해 부정합으로 덮여 있다.
2. 무산층군은 전반적으로 각섬암상의 높은 변성상에 속하는 편마암 및 각섬암류로 이루어져 있으며 혼성암화 작용을 많이 받았다. 반면, 두만계는 변성 작용을 약하게 받은 녹색편암상에 속하는 편암류와 점판암으로 구성되어 있다. 또한, 두만계와 무산층군의 암석 모두 두만강암군에 의해 관입되었으나, 이로 인한 변성 정도는 두만계가 무산층군보다 약하다.
3. 암기통을 비롯한 그 위의 지층에서는 상부 고생대 화석이 많이 발견되지만, 그 아래에 있는 변성암층(무산층군)에서는 화석이 발견되지 않았다.
4. 무산층군과 두만계는 지층의 구조 방향이 서로 다르다.
5. 삼해 일대에서 편마암층을 뚫은 섬록암 관입체의 절대연령이 5억 8000만 년으로 측정되었다.
3. 분포 및 지질 구조
이 층군은 주로 두만계층에 의해 부정합으로 덮여 있거나 구조적으로 접촉하고 있으며, 리원암군, 두만강암군, 단천암군과 같은 관입암체 안에서 포로암 형태로 발견되는 경우가 많다. 이러한 분포 특성으로 인해 무산층군의 상하부 경계를 명확히 파악하기는 어렵다.
지질 구조적으로 무산층군은 복잡한 양상을 보인다. 지역에 따라 다양한 형태의 습곡(전도 향사, 전도 배사, 복배사 등)과 단층 구조가 발달해 있다. 이러한 구조들은 후대의 관입암 활동에 의해 일부 변형되거나 절단된 양상을 보이기도 한다. 전반적으로 높은 변성 작용과 혼성암화 작용을 받은 특징을 보인다.
3. 1. 분포
함북습곡대의 습곡 기반을 이루는 변성층군으로, 청진으로부터 두만강 하류에 이르기까지 해안가와 수성천을 따라 북쪽으로 부거-고무산, 무산, 경성, 관모봉 일대에 분포하고 있다.
무산층군은 두만계층에 의해 부정합으로 덮여있거나 구조적으로 접촉하고 있다. 또한 리원암군과 두만강암군 및 단천암군 관입체들 안에서 포로암으로 나타나는 경우가 많다. 이러한 분포 특성 때문에 무산층군의 아래와 위 경계를 명확히 알기 어려우며, 과거에는 지역마다 지층의 이름과 시대를 다르게 보기도 했다.
무산층군은 놓임 상태와 암석학적 특징에 따라 아래층과 위층으로 나뉜다. 아래층은 무산층군의 모든 분포 구역에 나타나지만, 위층은 부거 지역에만 분포한다. 아래층은 전반적으로 층상 혼성암화 작용을 받았는데, 주입 물질은 리원암군 관입체에서 유래한 화강암과 각섬석화강암이다. 혼성암화 정도는 리원암군 관입체 주변부에서 높고 멀어질수록 점차 낮아진다.
지역별 분포 및 구조3. 2. 지질 구조
무산층군은 두만계에 의해 부정합으로 덮여 있거나 구조적으로 접촉한다. 또한 리원암군, 두만강암군, 단천암군 관입체 안에서 포로암 형태로 자주 발견되어 상하부 경계 설정이 어렵다.
무산층군은 놓임 상태와 암석학적 특징에 따라 아래층과 위층으로 나뉜다. 아래층은 무산층군 분포 전 지역에 나타나며, 전반적으로 층상 혼성암화 작용의 영향을 받았다. 주입 물질은 리원암군 관입체에서 유래한 화강암 및 각섬석화강암으로 보이며, 혼성암화 정도는 관입체 주변부에서 높고 멀어질수록 점차 약해진다. 위층은 부거 지역에만 분포한다.
=== 지역별 지질 구조 ===
==== 무산지구 ====
무산지구의 무산층군 지질 구조에 대해서는 여러 해석이 존재한다.
| 주장 | 핵심 내용 | 근거 또는 특징 |
|---|---|---|
| 남동 전도 향사 구조 | 철질규암층을 포함하는 퇴적변성암층이 남동쪽으로 기울어진 향사 구조를 이룸. 향사의 핵부에는 각섬암층이 놓이고, 그 아래로 철질규암층과 흑운모편마암층이 차례로 분포함. | 구조적 배치 관찰 |
| 단사 구조 | 퇴적변성암층이 단사 구조를 이룸. | 철질규암층 내에서 관찰되는 층리. 1mm~5mm 두께의 자철광층이 아래에, 같은 두께의 석영층이 위에 놓이는 구조가 확인됨. 이는 교질용액에서 철 수산화물이 먼저 침전하고 규산이 나중에 침전하는 실험 결과와 유사함. |
| 전도 습곡 구조 | 철산전도배사습곡과 강선전도향사습곡을 형성함. 이 습곡들은 두만강암군 관입체에 의해 잘림. | 철산전도배사습곡 특징: 주향 북동 60-70°, 측면과 양 날개는 북서쪽으로 50-60° 경사짐. 습곡의 핵부와 날개는 각섬암, 각섬편암, 혼성암으로 구성됨. 철질규암층은 양 날개를 따라 이어짐. 습곡의 힌지(경첩)는 남서 방향으로 20-40° 기울어져 있으며, 2차 습곡 구조의 영향으로 구불구불한 형태를 보임. |
==== 부거-락산지구 ====
부거-락산지구의 무산층군은 대체로 남북 방향으로 발달하며, 남쪽으로 힌지(경첩)가 침강하는 큰 복배사 구조를 형성한다. 이 구조는 리원암군 및 두만강암군 관입체에 의해 관입되었다. 이 지역의 무산층군은 편마암 위주의 아래층(락산층)과 각섬편암류 위주의 위층(부거통)으로 구분되며, 둘은 정합 관계이다.
- '''아래층(락산층)''': 소청천 복배사의 서쪽 날개에서는 서로 30-60° 기울어져 있다. 배사 힌지가 잠기는 삼해동 남쪽에서는 남서 방향으로 15-50°, 락산동 일대에서는 남동 방향으로 30-60° 기울어져 있다.
- '''위층(부거통)''': 아래층 위에 정합으로 놓여 있으며, 그 위에는 두만계 암기통이 단층 구조를 사이에 두고 나란히 놓여 있다. 이 단층 구조는 지층과 평행하지만, 단층면의 경사가 지층의 경사보다 더 급하다. 부거-상농평 사이에 드러난 위층은 남북 방향의 주향을 가지며 서로 기울어져 있는데, 경사각은 배사 습곡의 핵부에서 날개로 가면서 40-60°에서 70-80°까지 증가한다. 층의 가장 윗부분에는 지표면과 거의 나란한 단층 구조가 있고, 그 위에 두만계 암기통이 놓여 있다. 방진동의 위층은 남북 방향의 주향을 가지며 서로 55-70° 기울어져 있다.
이 지역 암석들은 약한 혼성암화 작용을 받았으며, 주입물은 주로 장석 함유 석영맥이다. 거정암이나 우백색 화강암 주입은 드물며, 주입물은 리원암군 관입체에 가까워질수록 거정암으로 변하는 경향이 있다.
==== 라선지구 ====
라선 지역의 무산층은 두만계 암기통과 구조적으로 접촉하거나 단천암군 화강암 관입체 내에서 작은 포로체로 산출된다. 이 포로체들은 대체로 북동 방향의 주향을 가지며, 북서 또는 남동 방향으로 30-80° 기울어져 있다. 이 지역의 암석들도 부거-락산지구와 유사하게 약하게 혼성암화되어 있다.
==== 라남-경성-관모봉 일대 ====
라남-경성-관모봉 일대의 부윤편마암은 북서 방향으로 발달하며 북동쪽으로 40-70° 경사져 있다. 이 지역 무산층군은 리원암군에 의해 관입되었고 강한 혼성암화 작용을 받았다. 또한 염기성, 초염기성 압쇄암들도 나타난다.
4. 암석 구성
무산층군은 다양한 종류의 변성암으로 구성된다. 주요 구성 암석으로는 철질규암, 각섬암류, 흑운모편마암, 복운모편마암 및 편암류, 회록색천매암과 석영천매암류 등이 있다. 이 암석들은 무산층군 내에서 특징적인 분포와 관계를 보인다.
4. 1. 주요 암석
- 철질규암: 호상(줄무늬) 또는 덩어리 형태의 구조를 보이며, 자철광층과 규암층의 두께는 1mm~2mm 정도이다. 주요 구성 광물은 석영, 자철석이며 약간의 적철광을 포함한다. 주변에 주입된 석영장석맥이나 거정암질 화강암맥 근처에서는 약한 알칼리 교대작용과 재결정화 작용의 영향을 받기도 한다.
- 각섬암류: 철질규암 위아래에 놓여 있으며, 흑운모편마암 사이에 끼어 있는 형태로 발견된다. 편마 구조, 호상 구조, 덩어리 구조 등을 보인다. 주요 광물 조성에 따라 사방휘석질 각섬암, 석류석질 각섬암, 사장석질 각섬암 등으로 나뉜다.
- 흑운모편마암, 복운모편마암 및 편암류: 서로 점진적으로 변해가는 관계에 있는 암석들이다. 주로 회조장석, 미사장석, 흑운모, 백운모로 구성되어 있다. 부수적으로 석류석, 규선석, 인회석, 저어콘, 자철석 등이 포함되기도 한다.
- 회록색천매암과 석영천매암류: 무산층군 위층 윗부분을 대표하는 암석이다. 회록색천매암은 대부분 견운모유렴석천매암으로, 주요 성분은 유렴석, 견운모, 석영이며, 부가적으로 점토 광물과 철 산화물이 들어간다. 석영천매암은 석영, 사장석, 녹염석, 투각섬석-양기석, 흑운모, 석류석, 경녹니석 등으로 이루어져 있다.
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