The importance of pre-existing structures in the development of veins and dikes in Goseong, South Korea

Abstract

단층, 암맥, 그리고 세맥 등과 같은 3차원의 지질구조들로, 암석 내 단열들이 유체유동의 통로 역할을 한다는 관점에서 이들은 서로 매우 밀접한 관련되어 있다. 이번 연구에서는 이들 지질구조들의 발달양상 사이의 관계를 이해하기 위해, 야외에서 관찰되는 단층과 암맥 및 세맥에 대한 비교분석을 실시하였다. 암맥은 인장응력에 의한 마그마의 상승 및 유동과 관련된 3차원 체적의 지질구조로, 주로 특정 지역에서의 화성활동 및 지구조적 특성을 파악하기 위해 연구되어왔다. 최근에서는 이들의 발달양상을 통하여 암석 내 단열을 따른 유체이동의 특성에 관한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 암맥은 새로운 단열을 발달시키거나, 기존에 발달하고 있는 단열 내지 층리와 같은 불연속면을 따라 발달될 수 있다. 그러므로, 이들의 관입 양상은 유체이동에 있어서의 단열의 역할을 이해하는데 매우 적합하다고 할 수 있다. 또한 암맥과 단열의 발달양상을 분석을 통하여, 관입 이전의 단층 및 단열에 대한 많은 정보를 획득할 수 있다. 이러한 결과들은 기존의 단열이 관입특성에 매우 주요한 요소임을 지시하며, 즉 유체유동이 기존의 단열 발달양상에 의해 크게 좌우되는 것을 의미한다. 세맥은 암맥과 유사한 지질구조로, 이들은 생성 당시의 유체유동 또는 지구조적 응력에 대한 기록을 가지고 있다. 이들에 대한 정밀분석을 통하여, 단열들의 연결성이 유체유동에 미치는 영향에 대해 이해할 수 있다. 단층은, 시간이 지남에 따라, 분절단층들의 연결을 통해 하나의 큰 단층으로 성장하고 진화한다. 지질구조의 연결성은 암맥 및 세맥에서도 유체유동에 있어 매우 중요한 요소이다. 단층 또한 서로 연결됨으로써 작은 규모의 분절단층 및 절리에 비해 보다 쉽게 유체유동의 통로역할을 할 수 있다. 연결된 분절단층들에 발달하고 있는 암맥 및 세맥에 대한 정밀분석을 통해 이들 분절단층간의 연결정도를 확인할 수 있으며, 이는 곧 단층진화와 유체이동의 상관관계에 대한 이해를 높일 수 있을 것이라 판단된다.

Faults, dikes and veins are three-dimensional geological structures and they are closely related, because pre-existing fractures are used as conduits for fluid flow. To understand the interrelationship between fault patterns, dike patterns and vein patterns, several mesoscale natural fault, dike and vein systems are analysed and compared. Dikes are three-dimensional, solid volumetric bodies that indicate where magmatic fluid flow has occurred. They provide excellent evidence of the way fluid flows through fractures in rocks. Dikes are extensional structures, and have historically been used by geologists to understand tectonic deformation, igneous activity, and fluid flow in rocks. Dikes can be emplaced along pre-existing fractures or they can create their own fractures, as well as sometimes being deflected along bedding to form sills. Therefore, the intrusion patterns of dikes and sills give useful insights into fluid flow characteristics and importance of the effects of pre-existing structures in geological media. If we carefully analyze dike and fracture patterns, we can get a lot of very useful information on pre-existing fault and fracture patterns before intrusion. These results indicate that the pre-existing structures are an important controlling factor on intrusion patterns, and thus it indicates that fluid flow is mainly controlled by the pre-existing fractures it passes through. Veins are similar in many ways to dikes; they are three-dimensional, solid volumetric bodies that indicate fluid flow and tectonic stresses at the time of their growth. By carefully analyzing them, we can gain a better understanding of the connectivity of fractures at the time of intrusion. Over time, faults can grow and evolve; as they grow smaller segments can link together forming larger connected fault systems. Connectively is an important factor in fluid flow, both in dikes and in vein systems. As faults become better connected they can be used as fluid conduits more readily and more favorably than smaller unconnected faults and joints. Using the dikes and/or veins that are preserved in the connected fault segments we can observe the degree of connectivity of these faults and also the degree to which this connectivity aids or retards the flow of fluid through it.