옥천변성대의 화석과 지사

국문 초록 (Abstract)

표식 향산리돌로마이트층에서 캄브리아기 전기(-중기) 표준화석인 Archaeocyatha가 발견됨에 따라 옥천누층군이 선캄브리아 때에 퇴적되었다는 설을 포기하게 되는 첫걸음이 내디디어졌다. 선캄브리아 설(說)을 좌절시킨 또 하나의 화석발견이 창리(倉里) 부근 창리층의 암회색 점토질 석회암에서 이루어졌다. 발견된 16개 코노돈트 파편들을 가지고 이하영은 주로 오르도비스기에 생존하던 Drepanura와 Acontiodus 두 속을 감정해낼 수 있었다. 이하영은 ‘rework된 코노돈트가 이차적으로 기존지층의 열극이나 풍화대를 따라 흘러들어온 stratigraphic leak 때문이라고도 생각할 수 있다’ 고 했던 것은 선캄브리아 설(說)을 존중하던 그의 심리적 관성 때문이었다. 본 필자의 판단으로는 창리층 자체가 오르도비스계임에 틀림없다. 창리층에 인접한 운교리층에서의 오르드비스기 및 이후의 흔적화석 콘드리테스가 발견되었음은 창리층의 코노돈트와 더불어 고생대전기층의 존재를 확신하게 했다. 이들 지층 아래 놓인 장암리층과 미동산층은 원생대후기층으로 인정된다. 본보의 화석발견 논문 14편 중 8편은 고생대 후기에 관한 것이다. 여러 페름기 식물화석들이 발견되어 사동층군 일부가 널리 발달되어 있음이 알려졌다. 사동층군 최하의 해성(海城)층이 코노돈트에 의해 알려졌고(운암사층) 방추충에 의해서도 알려졌다(보은탄전). 아직 평안속 최하부와 상부가 확인되지 않고 있어 평안속의 이상(異常)발달을 짐작케 한다. 고생대 중부의 존재는 전혀 알려지지 않고 있고, 야외에서 고생대 하부와 상부 사이에 중부가 개재할 공간이 엿보이지 않음은 고생대 중간시기의 결층을 암시하며 옥천변성대가 한중강괴의 일부라는 생각을 갖게 한다. 황강리층의 두개 석회암력에서 코노돈트, 삼엽층 파편 등이 발견되어 조선속 이후 지층임이 알려졌을 때 황강리층이 원생대 빙퇴석층이라던 주장은 끝내 좌절되었다. 그 층 아래에는 상내리층, 서창리층, 문주리층 등 변(變)고철질(苦鐵質) 거대 암괴(원생대후기)를 가진 빌트플리쉐 지층(삼첩기초)이 깔려 있고 그것들은 조선속 지층의 침식면 위에 퇴적되어 있음이 야외에서 관찰된다. 황강리층 등 ‘함력천매암질암’ 역시 조산운동 동시의 플리쉐상 지층이다. 이들은 부정합을 상하에 가지는 하나의 지층 단위이므로 수안보속(水安堡束)이라는 명칭이 적당하다. 수안보속의 고속(高速) 퇴적분지 혹은 열곡이 황강리분지인데 이것은 옥천변성대 분지의 북동부를 점한다. 이 삼첩기 전기(-중기) 지층은 송림변동 기간 중에 생성된 지층으로 볼 수 있고 삼첩기 중기의 절정적 송림변동을 겪었으며 그 화강암의 관입을 받았다. 한반도 중부를 북동-남서로 뻗은 옥천대(沃川帶)는 종래의 ‘옥천지향사’ 라 부르던 하나의 길다란 퇴적-지구조 분지로서, 고생대에 이 열곡의 바다는 고지중해(팔레오 테티스)와 통했었고 북동 끝 부분은 육지로 막혀 있던 하나의 거대한 만(灣)이었다. 이는 대양형성초기 열곡 곧 올라코젠이었음에 틀림없다. 이 열곡은 한중강괴의 안정지괴적 성격을 띤 태백산분지와 변동성 옥천변성대로 확연히 나누였는데 양대(帶) 경계의 JMM(제천-문경-마산)심부단층은 특히 중생대초에는 옥천변성대 북동부의 급격한 침강을 일으켜 수안보속을 퇴적시켰다. 이 때 양자강괴의 원생대후기 분출물이던 현무암과 조면암이 중력이동 되어 와서 황강리분지에 세립퇴적물과 함께 매립되어 수안보속 하부를 이루었고 그 위에 황강리층 등 수안보속 상부가 퇴적되었다. 수안보속은 퇴적동시성 조산운동의 산물이며 삼첩기 중기의 송림변동 절정기를 마지막으로 옥천변성대 퇴적의 역사는 일단 마무리되었다. 쥐라기말-백악기초에는 자성속의 약간의 퇴적이 있었고 중엽의 낙동-재령강변동을 겪었는데 이것이 옥천변성대 최후의 구조-변형사건이다. 원생대 후기-중생대 전기의 옥천누층군은 (1) 고생대 중 후기의 가벼운 변동, (2) 삼첩기의 송림변동, (3) 쥐라기의 대보변동, 및 (4) 전기 백악기 중엽의 낙동-재령강변동을 겪었다. 여러 번의 습곡-충상운동으로 변형되었는데 삼첩기-쥐라기 동안 힘은 늘 서쪽에서 대략 동쪽을 향해 가해졌음이 지질구조에서 드러난다. 황해변환단층(Yellow Sea Transform Fault, YSTF) 서쪽의 남중국지괴(양자강괴 포함)는 중생대초에는 수루충돌대 아래에서 섭입을 저지당함과 동시에 융기되면서 충돌에너지를 동쪽을 향해 발산하는 동쪽으로의 팽창을 겪었다. 그 결과 YSTF는 서경(西傾) 충상단층으로 자세를 바꾸어 수차 꺾어져 동쪽으로 밀려나와, 현재에는 그 잔해가 중력자료에 의해 남한 서해안 앞바다 해저에서 하나의 단층대로서 발견된다. 서쪽의 남중국지괴에 밀려 한중강괴는 압축을 받았고 퇴적표층은 습곡-충상으로 단축되었다. 한반도 특히 남한이 보여주는 동쪽으로의 곡률(굽은 모양)도 이 때 생긴 변형현상이라 생각된다. 옥천변성대와 황강리분지의 형성은 YSTF와 연관된 변장력(transtensional) 운동의 결과였으므로 YSTF는 한국지질연구에 불가결한 요소이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The fossil discoveries in 1972 of the Cambrian Archaecyatha and the Ordovician conodonts from the metamorphosed strata of the Metamorphic Okcheon Zone (MOZ) was in the midst of prevailing Precambrian view of the MOZ strata. The widespread presence of the Late Paleozoic strata in MOZ has been proved by numerous discoveries of Permian plant fossils and earliest Permian conodonts and fusulinids. The 'Pebble-bearing Phyllitic Rocks' was still asserted the late Precambrian tilloids when its two limestone pebbles yielded the Ordovician conodonts and many deformed fragments of several kinds of invertebrates in 1987. MOZ now appears a part of the Sino-Korean craton based on the facts of (1) notable lack of any fossil discovery coping the middle interval of the Paleozoic and (2) the obvious stratal lack in the field between the Lower and the Upper Paleozoic age-known strata. In the early Triassic the rapidly subsiding Hwanggangni Basin started to form the Sangnaeri, Seochangni, Munjuri and other correlatives, in which many Yangtze-derived late Proterozoic bimodal volcanic rock bodies are now found, which originally were flat in form suggesting gravity-driven transportation. Above them was deposited the Hwanggangni Formation etc., the 'Pebble-bearing Phyllitic Rocks,' which underwent the deformation and the plutonic intrusions of the mid-Triassic paroxismal Songnim Orogeny. The late Jurassic-early Cretaceous Jaseong Synthem prevalent in N Korea has had very rare S Korean equivants: only the Myogok Formation in the Gyeongsang basin(Yeongnam massif) and, in MOZ, the Dabokni Formation (here treated) and the Oknyeobong Formation. In MOZ, the (late Jurassic-)earliest Cretaceous fresh-water diatoms have been found in the Dabokni Formation. The strata were tectonized by the mid-Early Cretaceous Nakdong-Jaeryeonggang tectonism. The Yellow Sea Transform Fault(YSTF) is indispensable in pursuing the tectonic history of Korea as it allowed locallized Indosinian collision confined in the Shan dong, China, leaving the Sino-Korea Korean peninsula devoid of the eastward extension of Sulu collisional zone. YSTF was mainly a Paleozoic entity situated in somewhere of the present Yellow Sea floor. But, according to a series of gravity study, the actuallistic remains of YSTF are found under near-shore sea floor, off the west coast of S Korea. In a certain Triassic-Jurassic interval, YSTF was disrupted into a series of en echelon (reverse) faults driven by the South China block upheaved and eastwardly expanded after the abrupt cessation of the Yangtze subduction in the Sulu in the beginning of the Triassic. The Yellow Sea area being the easternmost Paleo-Tethys zone, the squeezed S China block could escape only toward the east adding stress to MOZ. The supracrustals of the west part of the Okcheon zone was shortened by thrustings and foldings with fault-planes and fold-axes inclined generally toward the west. The mid- to late Paleozoic radiometric signatures may be the records of transpressional gentle tectonisms caused probably by the oblique, almost parallel, collisions along YSTF. But the other compressional tectonisms of the Triassic-Jurassic were, very probably, caused time to time by the eastward expanding S China block including the Yangtze craton. MOZ and particularly the Triassic Hwanggangni Basin may have been the sedimentary basins caused by the along- YSTF transtensions.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• 머리말
• 옥천변성대에서의 화석발견의 역사
• 화석발견의 의의, 검토 및 해설
• 옥천변성대의 층서 종합
• 구조사적 측면들
• 황강리분지
• 황해변환단층의 동천(東遷)과 충상(衝上)
• 구조사 개관
• 사사
• Abstract
• 참고문헌

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