옥동 단층

1. 개요

옥동 단층은 대한민국 영월군 옥동 지역에 위치한 단층으로, 초기 연구에서는 좌수향 운동 감각으로 해석되었으나, 이후 연구를 통해 우수향 전단대로 재해석되었다. 옥동 단층의 운동 시기에 대한 논쟁이 있었으며, K-Ar 연대 측정 결과와 대보 조산운동 시기와의 관련성이 제시되었다. 야외 증거 및 전단대 구조 분석을 통해 옥동 단층의 우수향 주향이동이 확인되었으며, 주변 지층의 변형 분할 양상도 관찰되었다.

2. 연구사

옥동 단층은 1962년 태백산지구지하자원조사단에 의해 처음 보고되었으며, 단층의 이름은 평안 누층군이 조선 누층군과 접하는 옥동탄광에서 유래되었다. 이후 여러 지질학자들에 의해 옥동 단층에 대한 연구가 수행되었다. 김옥준은 장산 규암층과 선캄브리아기 기반암의 경계인 이 단층을 단양-점촌-황간 스러스트 단층으로 보았다. 클루젤(1990)은 옥동 단층을 우수향 호남전단대의 일부로 해석하기도 하였다.

2.1. 초기 연구

태백산지구지하자원조사단(1962)은 평안 누층군이 조선 누층군과 접하는 옥동탄광에서 옥동 단층의 이름이 유래했다고 보고했다. 김옥준은 장산 규암층과 선캄브리아기 기반암의 경계인 이 단층을 단양-점촌-황간 스러스트 단층으로 보았다.

2.2. 운동 감각 논쟁

김정환 외(1989)는 옥동 단층의 운동 감각을 좌수향으로 보고하였으나, 이후 연구에서는 옥동 단층을 우수향 전단대로 해석하였다. 권성택 외(1995)는 북서측의 조선 누층군이 남동측의 엽리상 화강암에 대해 북동측으로 이동하였으며, 이는 약간의 정단층 성분을 포함한 우수향 주향이동을 지시한다고 보았다. 야외 관찰에 따르면, Pb-Pb 연대가 2.16±0.15 Ga로 보고된 엽리상 화강암과 조선 누층군 장산 규암층의 접촉 경계를 따라 약 20~30 cm 두께의 천매압쇄암(phyllonite)이 존재하며, 이 천매압쇄암과 엽리상 화강암 사이에는 엽리상 파쇄암(foliated cataclasite)이 나타난다. 이 천매압쇄암과 엽리상 파쇄암이 이루는 반취성 전단대(semi-brittle shear zone) 내 엽리는 주향이 북동 40°, 경사가 북서 50°이다. 이를 근거로 권성택 외는 두 암석 사이의 경계가 전단 운동에 의한 단층 접촉임을 확인하였다.

소진현 외(2023)는 각동 스러스트 단층과 옥동 단층 사이에 분포하는 조선 누층군 태백층군 묘봉층, 화절층, 두무골층에서 우수향(대부분) 및 좌수향(일부) 주향이동을 지시하는 층리평행 전단구조와 엽리가 다수 관찰되었으며, 지층들은 두 단층에 의해 변형 분할(strain partitioning)의 양상을 보여준다고 설명하였다. 그리고 옥동 단층은 우수향인 것으로 재확인되었다. 태백층군에서 좌수향 전단운동에 의한 전단습곡이 일부 관찰되었는데, 이는 김정환 외(1989)가 보고한 옥동 단층의 좌수향 운동 감각과 관련되어 있을 가능성이 있으나, 이에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다.

2.3. 운동 시기 논쟁

윤현수(1983)는 영월군 옥동 지역 장산층과 고원생대 편마암 사이에 위치한 견운모 편암(이후 압쇄암으로 재해석되었다.)에서 옥동 단층의 우수향 전단운동으로 3개의 K-Ar 연대(562±5 Ma, 266±5 Ma, 235±5 Ma)를 보고하였다. 김정환 외(1989)는 이 연대측정값을 바탕으로 옥동 단층이 캄브리아기~트라이아스기에 여러 번 단층 운동을 했으며, 이 중 최후기인 235±5 Ma가 옥동 단층 연성 전단 운동의 최후기 사건을 지시한다고 해석하고 이를 중생대 초기의 송림 변동에 대비하였다.

그러나 권성택 외(1995)는 윤현수(1983)의 K-Ar 연대 결과가 아르곤 과잉의 가능성이 있기 때문에 해당 연대로 옥동 단층의 운동을 해석하는 것은 무리라고 비판하였다. 김명정과 박계헌(2018) 역시 윤현수(1983)가 보고한 연대는 하나의 시료에서 나온 결과이기 때문에 세 번의 옥동 단층 활동 연대를 지시하는 것으로 보기 힘들고, 세 연대가 170 Ma의 연대를 지시하는 선상에 배치되기 때문에 윤현수(1983)의 시료는 약 170 Ma를 지시한다고 주장하였다. 해당 연대는 쥐라기 중기 대보 조산운동 시기에 해당하며, 김명정과 박계헌(2018)의 수정 연대를 신뢰한다면 옥동 단층의 우수향 연성 전단 운동은 대동 누층군 반송층군 퇴적 전후에 해당하는 대보 조산운동 시기로 해석할 수 있다.

3. 야외 증거

옥동 단층은 야외에서 그 존재와 운동 특성을 확인할 수 있는 다양한 지질학적 증거들이 나타난다. 하지만, 제공된 자료에는 야외 증거에 대한 구체적인 정보는 없으며, 하위 섹션인 '전단대 구조'에서 관련 내용을 다루고 있다.

3.1. 전단대 구조

권성택 외(1995)는 엽리상 화강암과 조선 누층군 장산 규암층의 접촉 경계를 따라 약 20~30 cm 두께의 천매압쇄암(phyllonite)과, 천매압쇄암과 엽리상 화강암 사이에 나타나는 엽리상 파쇄암(foliated cataclasite)으로 이루어진 반취성 전단대(semi-brittle shear zone)를 보고하였다. 이 전단대 내 엽리의 주향과 경사는 북동 40°및 북서 50°이며, 이를 근거로 두 암석 사이의 경계가 전단 운동에 의한 단층 접촉임을 확인하였다.

소진현 외(2023)는 각동 스러스트 단층과 옥동 단층 사이에 분포하는 조선 누층군 태백층군 묘봉층, 화절층, 두무골층에서 층리평행 전단구조와 엽리가 다수 관찰되었으며, 이 지층들은 두 단층에 의해 변형 분할(strain partitioning)의 양상을 보인다고 보고하였다.