구조지질학

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1. 개요
2. 연구 범위
3. 연구 방법
4. 지질 구조 측정 방법
5. 거시 구조 및 미시 구조
- 5.1. 거시 구조 (Rock macro-structures)
- 5.2. 미시 구조 (Rock microstructures)
6. 사회적 역할 및 중요성
참조

1. 개요

구조지질학은 결정 내 미세한 격자 결함에서부터 지각의 단층과 습곡에 이르기까지 다양한 지질 구조를 연구하는 학문이다. 암석의 기하학적 형태 측정, 변형 역사의 재구성, 응력장 추정을 위해 소규모 및 대규모 지질 구조 연구, 암석의 역학적 특성 분석, 모델링 등 다양한 방법을 사용한다. 지질 구조 측정 방법으로는 기하학적 구조, 측정 방법, 입체 투영, 변형 분석, 응력장 분석 등이 있으며, 거시 구조와 미시 구조를 함께 연구한다. 이 학문은 자원 탐사, 건축, 자연재해 예방 등 사회 전반에 걸쳐 중요하며, 특히 경제 지질학, 공학 지질학, 환경 및 수문 지질학, 지형학, 판 구조론과 밀접한 관련이 있다.

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구조지질학 - 단층
단층은 지각 변동으로 암석이 끊어져 어긋난 구조로, 전단력에 의해 형성되며, 지진 발생의 주요 원인이 되고 다양한 자연재해와 사회적 문제를 유발하며, ESR, OSL 연대측정법 등으로 연구된다.
구조지질학 - 부가체
부가체는 해양판 섭입 시 해양판 일부와 퇴적물이 대륙판에 부착되어 형성되는 쐐기 모양 지질 구조로, 다양한 물질을 포함하며 역단층으로 특징지어지고, 임계 테이퍼에 따라 삼각형으로 성장하며, 판구조론, 자원 탐사, 지진 연구 등 다양한 분야에 활용된다.
지질학 - 판 구조론
판 구조론은 암석권이 여러 개의 판으로 나뉘어 연약권 위를 이동하며 지진, 화산 활동, 산맥 형성 등의 지질학적 현상을 일으키는 이론으로, 1960년대 후반에 정립되어 해저 자기 줄무늬 패턴과 고지자기 자료로 뒷받침되며 지구과학의 핵심 이론으로 자리 잡았으나, 판 운동의 원동력에 대한 연구는 현재도 진행 중이다.
지질학 - 판 (지각)
판은 지구 표면을 덮는 조각으로, 대륙판과 해양판으로 구분되며, 유라시아판, 태평양판, 아프리카판 등 14~15개의 주요 판과 40여 개의 소규모 판으로 구성되어 있다.

구조지질학
지도 정보
개요
정의	지구 지각의 변형을 기술하고 해석하는 과학
주요 연구 대상	단층 습곡 변형 지질 구조
역사
초기 연구	니콜라스 스테노 (17세기): 지층 누중의 법칙 제임스 허턴 (18세기): 현재는 과거의 열쇠
19세기	지질도 제작 시작 지질학 분야 발전
연구 분야
미시 구조 지질학	작은 규모의 암석 구조 연구
거시 구조 지질학	큰 규모의 지구 구조 연구
실험 구조 지질학	암석 변형 실험
지진 구조 지질학	지진과 관련된 지구 구조 연구
판 구조 지질학	판 구조론 관련 지구 구조 연구
지구 물리학	지구 내부 구조 연구
응용 구조 지질학	석유 탐사 광물 탐사 지하수 연구 공학 지질학
주요 개념
응력	암석에 작용하는 힘
변형	응력에 의해 암석이 변화하는 과정
단층	암석층이 파괴되어 어긋난 구조
습곡	층이 휘어진 구조
절리	암석의 틈
엽리	암석의 평행한 구조
연구 방법
지질도	지표면의 지질 구조 표시
지질 단면도	지하의 지질 구조 표시
노두 조사	암석 노출 지역 직접 조사
시추공 자료	지하 암석 정보 획득
지구 물리학적 탐사	중력, 자기, 탄성파 이용
원격 탐사	위성 및 항공 사진 이용
수치 모델링	컴퓨터를 이용한 지질 구조 시뮬레이션
관련 분야
지구 과학	지구를 연구하는 모든 분야
지질학	지구의 구조, 물질, 역사 연구
지구 물리학	지구의 물리적 특성 연구
광물학	광물 연구
암석학	암석 연구
참고 문헌
저자	狩野謙一 (카노 켄이치) 村田明広 (무라타 아키히로)
연도	1998년
저자	天野一男 (아마노 카즈오) 狩野謙一 (카노 켄이치)
연도	2009년

2. 연구 범위

구조지질학의 연구 범위는 결정(結晶) 내의 미세한 초현미경적 격자(格子)의 결함에서 지각의 단층이나 습곡에 이르기까지 매우 광범위하다.^[1] 구조지질학은 지형학, 변성작용, 토질역학 분야의 일부 특징을 포함하며, 또한 그것들과 중복된다.^[1] 암석과 지역의 3차원 구조를 연구함으로써 판구조론에 기반한 역사와 과거의 지질학적 환경 및 변형을 추정할 수 있다.^[1] 이러한 사건들은 지질연대학과 함께 지층학적 방법을 통해 시간적 틀에 맞출 수 있으며, 그 구조가 언제 형성되었는지 확인할 수 있다.^[1]

좀 더 형식적으로 말하면, 구조지질학은 힘의 작용이 형태나 암석의 내부 구조 배열을 다른 형태, 배열 또는 내부 구조로 변형시키는 지질학적 과정을 다루는 지질학의 한 분야이다.^[1]

3. 연구 방법

구조지질학자들은 암석의 기하학적 형태를 측정하고, 변형 역사를 재구성하며, 그 변형을 초래한 응력장을 추정하기 위해 다양한 방법들을 사용한다.^[1] 구조지질학은 지형학, 변성작용, 토질역학 분야와 일부 중복되기도 한다. 암석과 지역의 3차원 구조를 연구함으로써 판구조론에 기반한 과거의 지질학적 환경 및 변형을 추정할 수 있다. 이러한 사건들은 지질연대학과 지층학적 방법을 통해 시간적 틀에 맞출 수 있으며, 그 구조가 언제 형성되었는지 확인할 수 있다.^[1]

구조지질학은 힘의 작용으로 암석의 형태나 내부 구조 배열이 변형되는 지질학적 과정을 다루는 지질학의 한 분야이다. 연구 방법은 크게 세 가지로 나눌 수 있다.

소규모 지질 구조 연구: 암석학에서 쓰이는 방법과 유사하게, 암석 박편을 편광 현미경으로 관찰한다.^[5]
대규모 지질 구조 연구: 야외 조사 방법을 이용하여 단층, 절리, 벽개, 소규모 습곡 등의 지질구조 방향성을 측정하고 지질도에 표시한다. 지진파, 자력, 중력 탐사와 같은 지구물리학적 연구방법이 이용되기도 한다.
암석의 역학적 특성 분석: 암석의 경도, 인성, 회복력 등을 통해 암석의 역학적 특성을 분석한다. 온도와 압력은 암석의 변형에 큰 영향을 미치며, 응력 및 변형률장 또한 지하 암석 구조 형성에 중요한 조건으로 작용한다.^[1]

최근에는 경제 지질학뿐만 아니라 연구에서도 구조 지질학적 모델링의 중요성이 커지고 있다. 배사, 향사, 습곡 및 충상대와 같은 구조 시스템의 2D 및 3D 모델은 시간에 따른 구조의 진화를 더 잘 이해하는 데 도움을 줄 수 있다.^[1]

3. 1. 소규모 지질 구조 연구

소규모 지질 구조 연구 방법은 암석학에서 쓰이는 방법과 유사하며, 얇게 갈아 만든 박편을 유리 슬라이드에 고정시키고 편광 현미경으로 관찰한다.^[5] 암석 표본을 채취하여 암석학 박편을 만들기 위해 절단한 후, 편광 현미경 하에서 분석한다.^[5]

3. 2. 대규모 지질 구조 연구

야외 조사 방법을 이용한다. 단층, 절리(節理), 벽개(劈開), 소규모 습곡과 같은 지질구조의 방향성을 측정하여 지질도에 표시한다. 이 연구의 목적은 지표에 나타나는 정보를 이용하여 지표 아래의 지질구조를 해석하려는 데 있다. 산맥, 대륙, 해양 분지와 같은 대규모의 지질구조 연구에는 지진파, 자력, 중력 탐사와 같은 지구물리학적 연구방법이 이용된다.

3. 3. 암석의 역학적 특성 분석

암석의 역학적 성질은 지각 심부에서 변형 과정 동안 형성되는 구조에 매우 중요한 역할을 한다.^[1] 암석이 존재하는 조건에 따라 지질학자들이 지표에서 관찰하는 다양한 구조가 생성된다.^[1] 구조지질학 분야는 인간이 관찰하는 지질 구조를 암석이 최종 구조에 이르기까지 겪은 변화와 관련짓고자 하며,^[1] 이러한 구조를 초래하는 변형 조건을 아는 것은 암석의 변형 역사를 밝히는 데 도움이 된다.^[1]

온도와 압력은 암석의 변형에 큰 영향을 미친다.^[1] 지각 하부의 극도로 높은 온도와 압력 조건 하에서는 암석이 연성을 띤다.^[1] 암석은 구부러지거나, 접히거나, 또는 파괴될 수 있다.^[1] 지하 암석 구조 형성에 기여하는 다른 중요한 조건으로는 응력 및 변형률장이 있다.^[1]

암석에 응력이 가해지면 모양이 변하며, 응력이 해제될 때 암석이 원래 모양으로 돌아오면 탄성 변형, 돌아오지 않으면 소성 변형이라고 한다. 또한, 암석의 경도, 인성, 회복력 등을 통해 암석의 역학적 특성을 분석할 수 있다.

3. 3. 1. 암석 강도와 변형

암석에 응력이 가해지면 모양이 변한다. 응력이 해제될 때 암석이 원래 모양으로 돌아오면 탄성 변형, 돌아오지 않으면 소성 변형이라고 한다. 탄성 변형은 후크의 법칙으로 설명할 수 있다. 후크의 법칙은 응력과 변형률 사이의 선형 관계를 나타내는 식으로, 다음과 같다.

:

\epsilon = \frac{\sigma}{E}

여기서 σ는 응력,

\epsilon

는 변형률, E는 탄성 계수이다. 탄성 계수는 원자 결합의 강도를 나타낸다.

소성 변형은 비가역적인 변형으로, 응력이 제거되어도 암석이 원래 모양으로 돌아오지 않는다. 소성 변형은 원자 결합이 끊어져 암석의 모양이 영구적으로 변하는 것이다. 소성 변형의 한 가지 예시는 전위의 이동이다. 전위는 결정 격자를 구성하는 원자의 배열에서 원자의 반평면이 추가되거나 누락되는 결정학적 결함이다.

3. 3. 2. 경도 (Hardness)

경도는 정량화하기 어렵다. 경도는 변형, 특히 영구 변형에 대한 저항의 척도이다. 재료의 마모성 또는 표면 긁힘 저항성을 측정하는 표면 특성으로서 경도를 사용하는 선례가 있다. 그러나 시험 대상 재료가 조성과 구조가 균일하다면, 재료의 표면은 원자 몇 층 두께에 불과하며, 측정은 벌크 재료에 대한 것이다. 따라서 간단한 표면 측정은 벌크 특성에 대한 정보를 제공한다. 경도를 측정하는 방법에는 다음과 같은 것들이 있다.

모스 경도
도리 마모 시험
데발 마모 시험
압입 경도

압입 경도는 야금학 및 재료 과학에서 자주 사용되며, 압입자에 의한 관통에 대한 저항으로 생각할 수 있다.

3. 3. 3. 인성 (Toughness)

인성은 재료의 균열 저항성을 나타내는 특성이다. 소성 변형 과정에서 재료는 파괴가 일어날 때까지 에너지를 흡수한다. 응력-변형률 곡선 아래 면적은 재료를 파괴하는 데 필요한 일의 양을 의미한다. 인성 계수는 다음과 같이 정의된다.

:

M_t = \frac{2}{3} \sigma_{UTS} \; \epsilon_f

여기서

\sigma_{UTS}

는 극한 인장 강도,

\epsilon_{f}

는 파괴 시 변형률을 나타낸다. 이 계수는 재료가 파괴되지 않고 흡수할 수 있는 단위 부피당 최대 에너지량이다. 높은 인성을 얻기 위해서는 높은 강도와 높은 연성이 모두 필요하지만, 이 두 특성은 일반적으로 상반되는 경향이 있다. 취성 재료는 소성 변형이 적고 변형률이 낮아(낮은 연성) 인성이 낮다. 인성은 낙하 충격 시험기나 샤르피 충격 시험과 같은 방법을 통해 측정할 수 있다.

3. 3. 4. 회복력 (Resilience)

회복력(Resilience)은 재료가 응력을 받을 때 흡수하는 탄성 에너지의 척도이다. 다시 말해, 변형 중에 재료에 가해지는 외부 일이다. 응력-변형률 곡선의 탄성 부분 아래 면적은 단위 부피당 흡수되는 변형 에너지이다. 회복력 계수는 다음과 같이 정의된다.

:

M_R = \frac{(\sigma_y)^2}{2E}

여기서

\sigma_y

는 재료의 항복강도이고, E는 재료의 탄성계수이다. 회복력을 높이려면 탄성 항복강도를 높이고 탄성계수를 낮춰야 한다.

3. 4. 모델링

경제 지질학뿐만 아니라 연구에서도 구조 지질학적 모델링의 중요성이 점점 커지고 있다. 배사, 향사, 습곡 및 충상대와 같은 구조 시스템의 2D 및 3D 모델은 시간에 따른 구조의 진화를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있다.^[1] 지하를 모델링하거나 해석하지 않으면 지질학자는 지표 지질 조사에 대한 지식으로만 제한된다.^[1] 지표 지질학에만 의존하는 경우 해당 지역의 구조 및 구조 역사를 간과하여 주요 경제적 잠재력을 놓칠 수 있다.^[1]

4. 지질 구조 측정 방법

구조지질학자들은 암석의 기하학적 형태를 측정하고, 변형 역사를 재구성하며, 그 변형을 초래한 응력장을 추정하기 위해 다양한 방법들을 사용한다. 이러한 방법에는 층리면, 편리면, 습곡 축면, 단층면, 절리와 같은 평면 구조와 신장 선형 구조, 습곡 축, 교선 선형 구조와 같은 선형 구조의 측정이 포함된다.

평면 구조의 경사는 방향과 경사로 측정한다. 방향은 평면적인 지질 구조와 수평면이 만나는 교선이며, 오른손 법칙에 따라 측정된다. 경사는 수평면으로부터 아래쪽으로 방향에 직각인 기울기의 크기이다. 예를 들어, 북쪽에서 동쪽으로 25도 방향, 남동쪽으로 45도 경사는 N25E, 45SE로 기록한다. 경사와 경사 방향을 사용하여 절대적인 값으로 나타낼 수도 있는데, 예를 들어 방위각 115도 방향으로 45도 경사는 45/115로 기록한다.

습곡축의 경사는 경사와 경사 방향으로 측정하며, 습곡 축면의 방향은 방향과 경사 또는 경사와 경사 방향으로 측정한다. 선구조는 가능하면 경사와 경사 방향으로 측정하며, 측정하기 어려운 경우 수평면으로부터 ''경사각(rake)'' 또는 ''피치(pitch)''로 측정할 수 있다.

단층면 운동에 의해 형성된 선구조는 경사각(rake)이 있는 선구조로 기록되고 단층의 이동 방향에 대한 주석을 단다.

암석의 변형을 파악하기 위해 면 구조와 선 구조를 분석하며, 변형 사건은 형성 순서에 따라 D로 표시되는 변형 사건으로 번호가 매겨진다.

암석의 응력과 변형률 사이의 관계를 이해하면, 지질학자들은 관찰된 암석 변형 패턴을 과거 지질 시대의 응력장으로 해석할 수 있다. 취성 암석에서는 바이어리 법칙에 따라 단층이 최대 압축 응력에 대해 30°의 각도로 발생하며, 최대 압축 응력은 습곡 축면에 수직이다.

4. 1. 기하학적 구조

구조지질학자들은 암석의 기하학적 형태를 측정하고, 변형 역사를 재구성하며, 그 변형을 초래한 응력장을 추정하기 위해 다양한 방법들을 사용한다.

구조지질학의 주요 데이터는 현장에서 수집된다. 구조지질학자들은 층리면(bedding planes), 편리면(foliation planes), 습곡 축면, 단층면(fault planes), 절리와 같은 다양한 평면 구조와 신장 선형 구조, 습곡 축, 그리고 두 평면 구조의 교선인 교선 선형 구조와 같은 선형 구조(linear features)를 측정한다.

4. 1. 1. 측정 방법

구조지질학에서 평면 구조의 경사는 '''방향과 경사'''로 측정한다. 방향은 평면적인 지질 구조와 수평면이 만나는 교선이며, 오른손 법칙에 따라 측정되고, 경사는 수평면으로부터 아래쪽으로 방향에 직각인 기울기의 크기이다. 예를 들어, 북쪽에서 동쪽으로 25도 방향, 남동쪽으로 45도 경사는 N25E, 45SE로 기록한다.

경사와 경사 방향을 사용하여 절대적인 값으로 나타낼 수도 있다. 경사 방향은 일반적으로 북쪽에서 시계 방향으로 360도로 측정한다. 예를 들어, 방위각 115도 방향으로 45도 경사는 45/115로 기록하는데, 이는 위의 예와 같다.

''경사각(hade)''이라는 용어는 때때로 사용되며, 수직면으로부터의 편차, 즉 (90°-경사)를 의미한다.

습곡축의 경사는 경사와 경사 방향(엄밀히 말하면, 경사각과 경사 방향의 방위각)으로 측정한다. 습곡 축면의 방향은 방향과 경사 또는 경사와 경사 방향으로 측정한다.

선구조는 가능하면 경사와 경사 방향으로 측정한다. 선구조는 종종 평면 표면에 나타나므로 직접 측정하기 어려운 경우가 많다. 이 경우, 선구조는 수평면으로부터 ''경사각(rake)'' 또는 ''피치(pitch)''로 측정될 수 있다.

경사각(rake)은 각도기를 평면 표면에 평평하게 놓고, 평평한 가장자리를 수평으로 하여 수평면으로부터 시계 방향으로 선구조의 각도를 측정하여 구한다. 그런 다음 입체 투영을 사용하여 측정된 평면의 방향과 경사 정보와 경사각(rake)으로부터 선구조의 방향을 계산할 수 있다.

단층면 운동에 의해 형성된 선구조, 예: 미끄럼면이 있는 경우, 이는 경사각(rake)이 있는 선구조로 기록되고 단층의 이동 방향에 대한 주석이 달린다.

일반적으로 평면 구조의 방향과 경사 정보를 경사/경사 방향 형식으로 기록하는 것이 더 쉽다. 이것은 습곡, 선구조 등에 대해 기록할 수 있는 다른 모든 구조 정보와 일치하기 때문이다. 그러나 평면 및 선형 데이터를 구분하는 다른 형식을 사용하는 데는 장점이 있다.

4. 1. 2. 입체 투영 (Stereographic projections)

구조 지질학에서 입체 투영은 변형 응력, 암석 단위 및 관입 구조의 특성과 방향을 분석하는 방법이다. 선형 및 평면 특징(일반적으로 클리노미터를 사용하여 측정된 구조의 주향과 경사)이 상상의 구체를 통과하는 것을 2차원 그리드 투영에 표시하여 일련의 측정값에 대한 보다 종합적인 분석을 가능하게 한다.^[4] Richard W. Allmendinger가 개발한 Stereonet은 구조 지질학 분야에서 널리 사용된다.

단층면과 단층면 내에서 관찰된 끌림면 선구조를 예시로 사용하여 구조 지질학에서 하반구 입체 투영의 사용을 보여주는 다이어그램

4. 2. 변형 분석

면 구조와 선 구조 분석을 통해 암석의 변형을 파악할 수 있다.

4. 2. 1. 면 구조 (Plane, fabric, fold)

면 구조는 형성 순서에 따라 이름이 붙여지며, 원래의 퇴적 층리는 가장 낮은 S0이다. 고도로 변형된 암석에서는 S0를 확인하기 어려운 경우가 많으므로, 임의의 숫자로 시작하거나 문자(예: S_A)를 사용할 수 있다. 매몰 변성 작용 또는 디아제네시스에 의해 형성된 층상면 편리가 있는 경우 S0a로 표기할 수 있다.

습곡이 있다면, F₁, F₂ 등으로 번호가 매겨진다. 일반적으로 습곡의 축면 편리 또는 편리는 습곡 과정에서 생성되므로, 번호 규칙이 일치해야 한다. 예를 들어, F₂ 습곡은 S₂ 축면 편리를 가져야 한다.

4. 2. 2. 변형 사건 (Deformation conventions)

변형은 형성 순서에 따라 D로 표시되는 변형 사건으로 번호가 매겨진다. 예를 들어 D₁, D₂, D₃와 같다. 습곡과 편리는 변형 사건에 의해 형성되므로, 이와 상관관계가 있어야 한다. 예를 들어 S₂ 축면 편리를 가진 F₂ 습곡은 D₂ 변형의 결과일 것이다.

변성 사건은 여러 변형에 걸쳐 발생할 수 있다. 때로는 이를 담당하는 구조적 특징과 유사하게 식별하는 것이 유용하며, 예시는 M₂이다. 이는 알려진 변형 연령의 편리에서 반정 형성을 관찰하거나, 서로 다른 사건에 의해 생성된 변성 광물 조합을 확인하거나, 지질 연대 측정을 통해 가능할 수 있다.

4. 2. 3. 교차 선 구조 (Intersection lineations)

암석의 교차 선 구조는 두 개의 면 구조가 교차하면서 생성되므로, 이를 형성하는 두 면 구조의 이름을 따서 명명된다. 예를 들어, S₁ 편리와 층리가 교차하는 선 구조는 L_1-0 교차 선 구조(편리-층리 선 구조라고도 함)이다.

4. 2. 4. 신장 선 구조 (Stretching lineations)

신장 선 구조는 특히 편리 정보가 거의 보존되지 않은, 고도로 신장된 연성 암석에서 정량화하기 어려울 수 있다. 가능한 경우, 변형과 상관관계가 있을 때(습곡에서 형성되는 것은 거의 없고, 많은 것들이 면상 편리와 엄격하게 연관되어 있지 않음) 면 구조 및 습곡과 유사하게 식별할 수 있다. (예: L₁, L₂) 편의상 일부 지질학자들은 교차 선 구조와 구별하기 위해 아래 첨자 S를 사용하여 표기하는 것을 선호한다. (예: L_s1) 그러나 이는 일반적으로 불필요하다.

4. 3. 응력장 (Stress fields)

암석의 응력과 변형률 사이의 관계를 이해하면, 지질학자들은 관찰된 암석 변형 패턴을 과거 지질 시대의 응력장으로 해석할 수 있다. 변형 구조로부터 응력장을 결정하는 데 일반적으로 사용되는 특징은 다음과 같다.

취성 암석에서는 바이어리 법칙에 따라 단층이 최대 압축 응력에 대해 30°의 각도로 발생한다.
최대 압축 응력은 습곡 축면에 수직이다.

5. 거시 구조 및 미시 구조

구조지질학은 지형학, 변성작용, 토질역학 분야의 일부 특징을 포함하며, 또한 그것들과 중복된다. 암석과 지역의 3차원 구조를 연구함으로써 판구조론에 기반한 역사와 과거의 지질학적 환경 및 변형을 추정할 수 있다. 이러한 사건들은 지질연대학과 함께 지층학적 방법을 통해 시간적 틀에 맞출 수 있으며, 그 구조가 언제 형성되었는지 확인할 수 있다.

좀 더 형식적으로 말하면, 구조지질학은 힘의 작용이 형태나 암석의 내부 구조 배열을 다른 형태, 배열 또는 내부 구조로 변형시키는 지질학적 과정을 다루는 지질학의 한 분야이다.

5. 1. 거시 구조 (Rock macro-structures)

거시적인 관점에서 구조지질학은 암석 지대 또는 지질학적 지역 내에서 지층 단위의 3차원적 상호 작용 및 관계를 연구하는 학문이다.

구조지질학의 이 분야는 주로 지층(층리)의 방향, 변형 및 관계를 다루는데, 이는 단층 작용, 습곡 작용 또는 어떤 지각 작용에 의해 편리 면을 형성했을 수 있다. 이는 주로 기하학적인 과학이며, 이를 통해 암석, 지역, 터레인 및 지각의 일부에 대한 횡단면(Cross section)과 3차원 블록 모델을 생성할 수 있다.

지역 구조 연구는 조산 운동, 판 구조론을 이해하는 데 중요하며, 특히 단층, 습곡 및 부정합과 같은 구조는 광물 자원화와 석유 함정의 주요 제어 요소이기 때문에 석유, 천연가스, 광물 탐사 산업에서 중요하다.

현대 지역 구조는 3차원 지진 단층 촬영과 지진 반사를 사용하여 조사되고 있으며, 지구 내부, 단층 및 심부 지각의 전례 없는 이미지를 제공한다. 중력 및 항공 자력과 같은 지구물리학의 추가 정보는 심부 지각에 있는 것으로 묘사된 암석의 특성에 대한 정보를 제공할 수 있다.

5. 2. 미시 구조 (Rock microstructures)

암석 미세구조 또는 암석의 ''조직''은 구조 지질학자들이 소규모로 연구하며, 주로 변성암과 일부 퇴적암(특히, 습곡된 경우)에 대한 자세한 정보를 제공한다.

조직 연구에는 엽리의 측정과 특성 분석, 크렌듈레이션, 변성 광물, 그리고 이러한 구조적 특징과 광물학적 특징 사이의 시기적 관계가 포함된다.

일반적으로 표본을 채취하여 암석학 박편을 만들고, 편광 현미경으로 분석한다.

미세구조 분석은 척도 불변성을 보이는 일부 암석 특징을 분석하기 위한 다중 척도 통계 분석에도 적용된다.^[5]

6. 사회적 역할 및 중요성

구조지질학은 지각의 구조와 변동 원인을 밝히는 순수과학적 측면뿐만 아니라, 금속 광상 및 석탄, 석유 등의 비금속 자원 탐사, 채광과 관련하여 밀접하게 연관되어 있다. 또한 댐, 터널 등 대형 건축물의 안전한 건설을 위해서도 지질 구조 파악이 중요하며, 지진 등의 자연재해 예방에도 중요한 역할을 한다.^[7]

6. 1. 경제 지질학적 중요성

습곡 및 단층 작용은 석유와 천연가스와 같은 유체의 축적과 농축에 중요한 역할을 한다.^[1] 단층이 존재하고 구조적으로 복잡한 지역은 열수성 유체에 대한 투수성 경로를 제공하여 금속 광상 및 광맥 형성에 기여한다. 이러한 광맥은 다양한 금속을 함유하고 있으며, 구조적으로 복잡한 지역의 단층과 균열을 따라 형성되는 경향이 있다. 이러한 구조적 파쇄 및 단층 구역은 종종 관입성 화성암과 관련되어 나타나거나, 고대 돌리네와 같은 지질학적 암초 복합체 및 붕괴 지형 주변에서 발견되기도 한다. 금, 은, 구리, 납, 아연 등 금속 매장지는 일반적으로 구조적으로 복잡한 지역에 위치한다.^[1]

6. 2. 공학 지질학적 중요성

구조지질학은 댐, 도로, 노천광산, 지하 광산, 도로 터널과 같은 인간이 설계한 구조물의 안정성에 영향을 미치는 암석의 내부적 약점(단층, 습곡, 편리 및 절리)을 분석하는 공학지질학의 중요한 부분이다.^[7] 지반공학적 위험과 지진 위험은 구조지질학과 지형학을 결합하여 조사해야 한다.^[2]

6. 3. 환경 및 수문 지질학적 중요성

환경 지질학자와 수문 지질학자는 지질학적 부지가 지하수 흐름과 침투에 어떻게 영향을 미치는지 이해하기 위해 구조지질학의 원리를 적용한다. 예를 들어, 수문 지질학자는 폐기물 매립지에서 유독 물질이 주거 지역으로 스며드는지, 또는 염수가 대수층으로 스며드는지 여부를 결정해야 할 수 있다.^[7]

6. 4. 지형학적 중요성

구조지질학은 지반공학적 위험과 지진 위험을 포함하여 지형학과 결합하여 조사해야 한다.^[2] 특히, 동굴, 잠재적인 돌리네 또는 기타 붕괴 지형 위에 위치한 카르스트 지형 지역은 이러한 과학자들에게 매우 중요하다. 또한, 경사가 가파른 지역은 붕괴 또는 산사태 위험이 있다.

6. 5. 판 구조론 (Plate tectonics)과의 연관성

판구조론은 1960년대에 개발된 이론으로, 지구 지각판의 분리 및 충돌을 통해 대륙의 이동을 설명한다. 판 구조론은 행성 규모의 구조지질학이며, 전 지구적, 지역적 및 국지적 규모의 특징을 분석하고 이해하기 위한 틀로 구조지질학 전반에 걸쳐 사용된다.^[3]

참조

_[1] 서적 Structural Geology for Petroleum Geologists McGraw-Hill
_[2] 웹사이트 Plate tectonics and people http://pubs.usgs.gov[...]
_[3] 논문 Was the Laramide orogeny related to subduction of an oceanic plateau?
_[4] 웹사이트 Stereonet https://www.rickallm[...] 2022-12-23
_[5] 논문 Improved statistical multi-scale analysis of fractures in carbonate reservoir analogues Elsevier
_[5] 논문 Quantifying uncertainties in multi-scale studies of fractured reservoir analogues: Implemented statistical analysis of scan line data from carbonate rocks Elsevier
_[6] 서적 구조지질학 시그마프레스
_[7] 서적 구조지질학 시그마프레스

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