막골층

3. 퇴적 환경 및 암상

막골층은 두무골층 위에 정합적으로 놓이며 석회질 이암, 돌로마이트, 층간 석회질 역암, 생쇄설 입자암, 어란상(魚卵狀) 입자암 등 다양한 탄산염암으로 구성되고 얇은 사암과 셰일이 협재한다. 지층의 두께는 250~400 m이며, 암상을 기준으로 기저층원, 하부층원, 중부층원, 상부층원으로 구분된다.^[1] 막골층 내의 석회암에는 생물교란 구조, 스트로마톨라이트, 건열, 증발 잔류암의 캐스트 등 다양한 퇴적 구조들이 관찰된다. 하부는 돌로마이트질 석회암이 우세하고 생물 교란에 의한 반점상 구조가 뚜렷하며, 극피동물, 복족류, 삼엽충 등의 골격이 관찰된다. 상부로 가면서 돌로마이트가 우세해지고 생물 골격의 함량이 적어지며 그 대신 스트로마톨라이트, 건열, 증발 잔류암의 흔적이 자주 관찰된다.^[1]

막골층은 조간대 환경에서 퇴적된 것으로 해석되며, 해수 및 담수에 의한 속성 작용의 영향을 받았고 해수와 담수의 혼합이 막골층의 돌로마이트 형성에 영향을 준 것으로 해석되었다.^[2] 태백시 장성동의 막골층 상부에서는 소금, 석고 또는 경석고의 캐스트로 해석되는 증발잔류암 광물의 캐스트가 발견되었다. 이 캐스트가 산출된 돌로마이트 지층에는 건열 구조, 스트로마톨라이트 등이 흔히 수반되나 화석은 산출되지 않는다. 이는 본 돌로마이트 지층이 주기적으로 습윤한 기후가 형성되는 건조 기후 하의 조간대에서 퇴적되었음을 지시한다.^[12]

태백시 동점동의 구문소 주변에서 막골층은 잘 관찰되며, 이곳에서는 연흔, 건열, 소금 결정의 흔적이 뚜렷하게 관찰된다.^[2] 태백시 원동 지역 원동 스러스트 단층 남부에 분포하는 막동 석회암층은 주로 판상 및 렌즈상, 또는 괴상(塊狀)의 돌로마이트질 석회암과 돌로마이트로 구성되며, 일부 탄산염 각력암이나 평력암들이 협재된다. 지층의 두께는 약 400 m이다.^[13]

석개재에서 막골층은 약 250 m 두께로 나타나며, 최하부, 하부, 중부, 상부로 구분된다.

• 두께 45 m의 최하부는 암회색의 괴상(塊狀) 돌로마이트와 생교란 와케스톤~입자암(Grainstone), 석회암역암으로 구성된다.
• 두께 80 m의 하부는 생교란 와케스톤~입자암, 스트로마톨라이트가 나타나는 석회질이암, 괴상 입자암, 돌로마이트질 석회이암과 괴상 돌로마이트, 석회암역암, 돌로마이트 각력암 등으로 구성된다.
• 두께 85 m의 중부는 생교란 와케스톤~입자암, 암회색과 담회색의 괴상 돌로마이트 등으로 구성된다.
• 두께 60 m의 상부는 암석학적으로 하부와 유사하며 생교란 와케스톤~그레인스톤, 돌로마이트질 석회질이암, 담회색과 암회색의 괴상 돌로마이트, 돌로마이트 각력암 등으로 구성된다.

3. 1. 지역별 암상

4. 화석

막골층에서는 다양한 종류의 코노돈트 화석이 발견되어 오르도비스기 생물상 연구에 중요한 자료를 제공한다.

• 이하영(1976)은 삼척탄전의 태백시 동점동, 영월군 상동면 상동, 정선군 신동면 예미리와 조동리 5개 지역의 막동 석회암층에서 코노돈트 화석을 발견했다. 이 화석들은 18속 38종으로 분류되었으며, 이중 ''Oepikodus maggolensis''와 2종의 무명 코노돈트는 신종으로 제안되었다.^[4] 막동 화석군은 화석군의 특징에 따라 상하부로 구분된다.
• 하부 화석군: ''Acodus deltatus'' Lindström, ''Oistodus inaequalis'' Pander, ''Drepanodus toomeyi'' Ethington & Clark, ''Paltodus inconstans'' Lindström과 같은 화석들로 오르도비스기 아레니지안(Arenigian)에 대비된다.
• 상부 화석군: ''Coelocerodontus digonius'' Sweet & Bergström, ''Polycaulodus resupinatus'' Branson & Mehl, ''Prioniodina macrodentata'' (Graves & Ellison), ''Scolopodus giganteus'' Sweet & Bergström 등의 화석으로 초기 중부 오르도비스기 화석군과 유사하다.
• 이경우와 이하영(1990)은 태백시 장성-동점 지역에서 조선 누층군 상부 막동 석회암층, 직운산층, 두위봉층에 대한 코노돈트 생층서대를 연구했다. 이 지역 막동 석회암층에서는 ''Aurilobodus leptosomatus'', ''A''. n. sp., ''Drepanodus altipes'', ''Histoidella serratus'', ''Oistodus inclinatus'', ''Paltodus inconstans'', ''Rhipidognathus maggolensis'', ''Scolopodus cornutiformis'', ''S. giganteus'', ''Ulrichodina'' off. ''wisconsinensis''와 같은 코노돈트 화석들이 발견되었고, 이를 바탕으로 2개의 생층서대가 설정되었다. 하부는 ''Aurilobodus leptosomatus'' 코노돈트 생층서대로 명명되었으나 상부는 이름이 정해지지 않았다.^[5]
• 이병수 등(1997)은 영월군 김삿갓면 옥동리에서 단양군 영춘면 용진리, 동대리 일대에 분포하는 막골 석회암층에서 코노돈트를 연구했다. 맞밭, 가재골, 영춘 3개 단면에서 158개체의 코노돈트 화석을 채취하였고, 영춘단면에서 ''Triangulodus changshanensis-Aurilobodus leptosomatus'' 생층서대를 설정하였다. 이 생층서대는 유럽의 아레니지안(Arenigian) 상부와 조선 누층군 영흥층 중부 화석군에 대비된다. 이 지역 막골층에서는 모두 15속 34종으로 집계된 158개체의 코노돈트 화석 중 ''Scolopodus'' 속이 전체 산출량의 70%로 가장 많이 산출되었고 이중 ''Scolopodus rex'', ''Scolopodus rex huolienzhaiensis'', ''Scolopodus paltodiformis'' 3종은 82개체가 산출되어 전체의 52%를 차지한다. ''Scolopodus rex''는 전 세계 여러 지층에서 보고된 바 있는 하부 오르도비스기의 범세계 분포종이다.^[6]

5. 예미각력석회암

예미각력석회암(禮美角礫石灰巖, Yemi breccia-limestone formation)은 막골층 중간에 발달하는 각력석회암 지층이다. 이 지층은 1962년 태백산지구 지하자원 조사보고서에서 처음 보고되었으며, 그 성인(成因)에 대해 여러 의견이 존재한다. 현재까지도 예미각력암의 성인에 대해 일치된 의견이 없다.

• 태백산지구 지하자원 조사보고서에 의하면 정선군 신동읍 예미리와 석항리에 발달하며 석회암의 각력으로 구성되어 있고 각력의 크기는 50 mm에서 최대 50 cm이다. 각력 중에는 두무골층의 석회암과 유사한 석회암 및 정선 석회암층 기저에서 볼 수 있는 담갈색 규암과 같은 규암의 각력이 포함되어 있다. 지층의 두께는 70~160 m이다.^[1]
• 김봉균(1969)은 예미각력석회암층의 연속성이 불량하며 막동 석회암층 상부에 렌즈 형태로만 끼어 있다는 점을 들어 예미각력석회암층을 막동 석회암층 내에 포함시켰다. 그리고 예미각력석회암층을 동시퇴적기원의 층간 각력암(intraformational breccia)으로 해석하였다.^[1]
• 우경식(1997)은 예미각력암이 막동 석회암층 상부가 퇴적될 당시에 퇴적된 증발암이 용해되면서 생성된 용해(溶解)-붕락(崩落) 각력암으로 해석하였다. 정선군 신동읍 방제리와 조동리의 예미각력암은 막동 석회암층 상부에 협재되는데, 방제리에서는 두께가 다양한 11매의 각력암층이 관찰된다. 용해-붕락 각력암은 퇴적 후 퇴적암이 지표에 노출되면 지표수나 지하수가 퇴적암 내의 증발암을 용해시키면서 상위의 암석이 무너져 생성되는 것이다. 조동리와 방제리의 예미각력암에는 암염과 같이 용해-붕락 각력암임을 지시하는 증거가 여러 가지 발견된다. 그리고 예미각력암은 속성 기원의 암석이고 인접한 지역에서 지층의 대비가 불가능하며 지층의 상한과 하한을 정할 수 없기 때문에 하나의 층(formation)으로 인정될 수 없으며 막동 석회암층의 일부로 간주되어야 하고, 예미각력암 위의 고성 셰일층과 석회암층은 직운산층과 두위봉층으로 개명되어야 한다고 설명했다.^[18]
• 류인창 등(2005)은 중기 오르도비스기에 경사진 면을 따라 흘러내린 암설류 퇴적층으로 해석하였다.^[19]

6. 지질 유산

막골층은 평창 백룡동굴, 태백 용연동굴, 단양 고수동굴 등 다양한 석회 동굴이 발달하는 기반암(모암; 母巖)이다.^[1][23][25] 정선 정암사 수마노탑의 재료는 막골층의 돌로마이트일 가능성이 제기되고 있다.^[24]

• 평창군 미탄면 마하리의 막동 석회암층 중에 발달하는 '''평창 백룡동굴'''은 전체적으로 동-서 방향으로 발달하는 수평굴이다. 동강댐 건설 백지화로 보존될 수 있었던 이 동굴은 주된 절리면을 따라 지하수면 근처에서 형성된 후 동굴 내부를 흐르는 지하수에 의해 확장된 것으로 볼 수 있다. 백룡동굴에는 에그프라이형 석순과 같은 특이한 동굴생성물이 발달한다.^[23]

• 정선군 정선읍 덕우리 423-4 (N 37°21'50.2", E 128°42'36.9")에 드러난 카렌 지형 명바위는 토양대에서의 용해 작용에 의해 형성된 지하 카렌 지형이다. 명바위 카렌의 막동 석회암층은 암회색 내지 담회색의 석회암과 돌로마이트가 대부분이며 엽층리가 발달하고 방해석으로 충전된 세맥이 다수 관찰된다. 내부에는 수십 cm 규모의 소규모 습곡 구조가 발달한다.^[1]

• 정선군 고한읍 고한리의 정암사에는 돌을 벽돌 모양으로 깎아 쌓아올린 정선 정암사 수마노탑이 있다. 수마노탑의 돌은 돌로마이트로 구성되어 있으며, 우경식(2012)은 수마노탑의 돌은 색상, 퇴적구조, 암질 등을 고려했을 때 막골층의 암석일 가능성이 가장 높다고 결론지었다.^[24]

• 태백시 창죽동의 '''검룡소''' 일대에는 막동 석회암층이 분포하며 석회암으로 구성되는 하부층원, 두께 30 m의 돌로마이트로 구성되는 중부층원, 석회암과 돌로마이트가 교호하는 상부층원으로 구분된다. 검룡소에서 많은 지하수가 나오는 것은 물이 잘 스며드는 막동 석회암층의 석회암 지대에 빗물과 지하수가 합쳐져 단층과 절리와 같은 단열대를 따라 흐르다가 지표로 나오는 것이다.^[1]
• 태백시 화전동의 '''용연동굴'''은 막동 석회암층에 총 연장 800 m로 발달하며 종유석과 석순이 많고 1966년 한일 합동조사 때 6종의 동굴 생물이 발견되었다.^[1]
• 태백시 장성동 150 (N 37°06'09.75", E 129°00'28.63") 장성중앙교회 내에 소규모로 막동 석회암층이 드러나 있고 여기서 복족류 패각화석이 높은 밀집도로 산출된다. 이곳에는 지질탐방로와 해설판이 조성되어 있다.^[1]
• 태백시 장성동 1 (태백시 양지길 25, N 37°06'20", E 129°01'16")의 비와야폭포의 암반은 막동 석회암층으로 이루어져 있다.^[1]
• 태백시 동점동 태백고생대자연사박물관 앞 황지천 하상에는 막동 석회암층이 대규모로 드러나 있으며 석회암과 돌로마이트가 교호하는 선명한 층리가 드러난다. 이곳의 막동 석회암층에는 생물 교란 구조, 스트로마톨라이트, 연흔, 건열 구조가 선명하게 드러나 있다.

• 충청북도 단양군 단양읍 고수리에 위치한 '''단양 고수동굴'''은 막골층 중에 발달한다. 원래 단양군 단양읍 지역에서 막동 석회암층은 고수동굴에서 동쪽으로 약 2 km 들어간 금곡리에 북동-남서 방향으로 분포하나 고수동굴 주변에 발달하는 역단층에 의해 고수리에 막동 석회암층이 한번 더 노출되고 이 막동 석회암층 내에 동굴이 발달한다. 그런데 거의 남-북 방향으로 대상 분포를 보이며 고수동굴을 내포한 막동 석회암층의 하위에 있어야 할 두무동층과 동점 규암층, 화절층, 풍촌 석회암층을 두지 않고 동굴 동측에서 역단층을 사이에 두고 평안 누층군 고방산층과 접하고 있다. 이러한 사실은 동굴을 포함한 막동 석회암층이 고방산층에 대하여 상대적으로 수백 m 상승하였음을 나타낸다. 막동 석회암의 신선한 면은 청회색의 괴상(塊狀) 석회암으로 보이지만 풍화 표면에서는 두께 1 cm 미만의 두 가지 지층의 호층(互層)으로 되어 있음을 알 수 있다. 이러한 현상은 아마도 각 층의 화학 성분이 서로 다르다는 것에 기인할 것이다. 이러한 풍화 양상 때문에 막동 석회암층은 층리가 잘 발달된 석회암으로 취급되며 고수동굴의 풍화된 벽에서도 관찰된다.^[25]

참조

_[1] 저널 A review of the stratigraphy of the Lower Paleozoic Joseon Supergroup (하부 고생대 조선누층군 층서 재고찰) https://www.dbpia.co[...] 2021-08
_[2] 웹인용 석개재 지역 하부 막골층 탄산염암의 광물조성, 미세구조 및 지화학적 특성 (Mineralogical, Micro-textural and Geochemical Characteristics for the Carbonate Rocks of theLower Makgol Formation in Seokgaejae section ) http://www.riss.kr/s[...] 연세대학교 2018-01-01
_[3] 저널 "'Image-mapping' in-situ U-Pb 탄산염광물 연대측정법의 원리 및 적용 Principle and Application of 'Image-mapping' in-situ U-Pb Carbonate Age-dating" https://scienceon.ki[...] 2023-01-01
_[4] 저널 Conodonts from the Maggol- and the Jeongseon Formation(Ordovician), Kangweon-Do, South Korea (南韓 江原道에 分布된 莫洞石炭岩과 旌善石炭岩(오르도비스紀)으로부터 產出된 코노돈트 化石群) https://www.dbpia.co[...] 1976-12
_[5] 저널 Conodont Biostratigraphy of the upper Choseon Supergroup in Jangseong-Dongjeom Area, Gangwon-do (강원도 장성-동점지역에 분포하는 상부 조선누층군의 코노돈트 생층서) 1990-12
_[6] 저널 옥동-영춘 지역의 오르도비스기 막골석회암의 코노돈트 생층서 (Ordovician Conodont Biostratigraphy of the Maggol Limestone in the Ogdong- Yeongchun Area) https://www.dbpia.co[...] 1997-06
_[7] 웹인용 태백산지구 지하자원 조사보고서 https://data.kigam.r[...] 한국지질자원연구원 1962-01-01
_[8] 웹인용 旌善圖幅 廣域地化學圖 調査硏究 (정선도폭 광역지화학도 조사연구) https://data.kigam.r[...] 한국지질자원연구원 1993-01-01
_[9] 저널 정선군 남면 지역에 분포하는 고품위 석회석의 부존 특성 https://scienceon.ki[...] 2002-01-01
_[10] 웹인용 長省 地質圖幅說明書 (장성 지질도폭설명서) 한국지질자원연구원 1967-01-01
_[11] 저널 Stratigraphy and Paleontology of the Samcheog Coalfield, Gangweondo, Korea (Ⅰ) (江原道 炭三田陟의 層序 및 古生物) https://www.dbpia.co[...] 1969-03
_[12] 저널 Evaporite Mineral Casts in the Maggol Formation(Ordovician), Jangseong, Kangweondo 강원도 長省의 朝鮮系 막골層에서 산출되는 蒸發殘留岩 광물의 캐스트) https://www.dbpia.co[...] 1986-01
_[13] 웹인용 국내 육상 CO2 지중저장 파일럿 저장소 선정 연구 (Site Selection for Pilot-Scale CO2 Geologic Storage in the Korean Peninsula) https://scienceon.ki[...] 한국지질자원연구원 2014-07
_[14] 저널 Taebaek Group (Cambrian-Ordovician) in the Seokgaejae section, Taebaeksan Basin: a refined lower Paleozoic stratigraphy in Korea https://www.proquest[...] 2004-06
_[15] 웹인용 玉洞 地質圖幅說明書 (옥동 지질도폭설명서) 한국지질자원연구원 1966-01-01
_[16] 저널 Some New Geological Aspects Revealed from the Northwestern Part of the Yemi Area (禮美北西地域에서 밝혀진 몇가지 地質學的 事實) https://www.dbpia.co[...] 1969-09
_[17] 저널 Depositional Environments of the Middle Ordovician Maggol Formation, Southern Part of the Baegunsan Syncline Area (백운산 향사지역 남부에 분포하는 중부 오오도비스계 막골층의 퇴적환경) https://www.dbpia.co[...] 1987-12
_[18] 저널 예미각력암 : 성인과 층서적 의미 (The Yemi Breccia : Origin and Stratigraphic Implications) https://scienceon.ki[...] 1997-01-01
_[19] 저널 A Middle Ordovician Drowning Unconformity on the Northeastern Flank of the Okcheon (Ogcheon) Belt, South Korea https://www.scienced[...]
_[20] 웹인용 丹陽 地質圖幅說明書 (단양 지질도폭설명서) 한국지질자원연구원 1967-01-01
_[21] 웹인용 忠淸北道 丹陽郡 一帶에 分布하는 下部 古生代層의 Conodont 化石群과 그의 生層序 (충청북도 단양군 일대에 분포하는 하부 고생대층의 코노돈트 화석군과 그의 생층서) http://www.riss.kr/s[...] 1997-01-01
_[22] 저널 충청북도 단양군 고수리, 노동리, 상진리 일대 조선누층군 탄산염암의 층서 및 퇴적학적 연구 (Stratigraphic and sedimentological study of the Ordovician carbonate rocks in Danyang Area, Korea) https://www.dbpia.co[...] 2016-10
_[23] 서적 강원권 지질유산 발굴 및 가치평가 (Assessment of the value and distribution of Geological Heritages in Gangwon Province) 국립공원공단, 대한지질학회 2019-12
_[24] 웹인용 2012 추계지질과학연합학술대회 https://www.gskorea.[...] 대한지질학회, 대한자원환경지질학회, 한국고생물학회, 한국광물학회, 한국암석학회, 한국지구물리·물리탐사학회 2012-10
_[25] 저널 고수동굴의 지질에 관한 연구 https://www.dbpia.co[...] 1993-01-01