A study on pseudotachylyte-like rocks derived from the fault zones in Daeheuksan Island, SW Korea

Abstract

대한민국은 대규모 지진의 재발주기가 길고, 중소규모 지진이 자주 발생하는 지역 중 하나로, 지진 및 지진재해 연구에 많은 한계점이 있다. 그러나 최근 한반도 남서부의 대흑산도에 있는 연구지역 내의 재활성된 단층대 주변에서 고지진 및 단층암의 특성에 대한 많은 정보를 제공해주는 슈도타키라이트와 유사한 단층암이 발견되었다. 일반적으로 슈도타키라이트는 지진에 의한 미끄러짐에 의해 빠르게 운동하는 단층활면에서 발생하는 마찰열에 의한 단층암의 급속한 용해와 급냉의 과정에 의해 생성된 암회색 내지 흑색의 유리질 물질로, 취성변형을 받은 파쇄암의 특징과 연성 변형을 받은 압쇄암적인 특징을 함께 보이는 일종의 단층암이다. 이번 연구를 통해 대흑산도 지역에서 발달하는 이러한 암석에 대해 야외지질조사, 박편관찰 및 화학성분 분석 등을 수행함으로써 이때까지 보고된 슈도타키라이트와 비교해보고, 이러한 암석이 생성됐을 당시의 생성환경과 발당특징을 추정하고자 하였다. 대흑산도에 위치하는 본 연구지역은 옥천대의 서남쪽 연장부에 위치하며, 이 암석이 발견된 지층은 대흑산층군의 가장 하부 층인 문암산층이다. 본 연구지역에서 발달하는 단층 및 단열은 주로 NNW 와 EW 계열이며, 모암은 사암이나 석영 사암이 변성된 규암이다 (임순복 외, 2003). 이러한 슈도타키라이트와 유사한 암석들은 주로 NNW주향에 수직의 경사를 가지는 단층면을 따라 평행하게 단성맥(simple vein), 복잡한 망상구조의 복성맥(complex vein) 그리고 모암에 발달하는 2차 인장성 단열과 주변의 단열들에 주입된 형태로 발달한다. 이들의 빈도는 단층핵으로부터 멀어질수록 감소하는 경향을 보인다. 이는 이들이 NNW 단층의 단층운동과 직접적인 관련이 있다는 것을 지시하는 것으로 판단된다. 이들의 현미경 내에서의 관찰 결과는 석영 광물들의 파동소광이 관찰되며 이는 변성작용의 증거로 해석된다. 또한 취성변형을 받은 파쇄암의 특징인 매우 각진 형태의 개방단열들과 단층각력암이 발달하였으며, 특히 이러한 단열을 따라서 단층 각력암에 복성맥 형태로 붉은색의 철 산화물이 주입되어 있다. 또한 용해와 급냉의 증거가 되는 구과상 조직이 관찰되는데 이는 슈도타키라이트의 전형적인 특징 중 하나로 알려져 있다. 또한 암석시료의 화학성분을 알아보기 위하여 본 연구지역에서 채취한 7가지의 시료를 이용하여 X선 형광분석(XRF) 및 X선 회절분석(XRD)을 실시한 결과, 모암의 특징을 가지는 그룹, 슈도타키라이트 그룹 그리고 열수변질을 받은 유사 슈도타키라이트 그룹 등 3개의 그룹으로 분류할 수 있었다. 모암그룹은 백운모를 가지는 일반적인 사암으로 나타났고, 슈도타키라이트 그룹은 대부분이 사암이나 규암의 주성분인 석영으로 이루어져 있으며, 열수변질을 받은 유사슈도타키라이트 그룹은 침철석(goethite) 또는 hydrogoethite로 이루어져 있다. 이러한 결과로 보아 여러 번의 단층 재활성 작용에 의해 슈도타키라이트의 발생 이후, 천열수에 의한 변질작용으로 철성분이 공급되었다고 추정한다. 추후 정밀 연구를 통하여 이들이 단층의 재활성으로 인해 생성된 것인지, 또는 얕은 심도 지진에 대한 증거인지에 대한 해석이 요구된다.