경상남도 고성군 서남부 지역에 분포하는 구조절리와 중첩된 주상절리의 해석

Abstract

한반도 남해안에는 중생대 백악기부터 신생대 제4기까지의 화성활동으로 형성된 주상절리가 발달하고 있다. 하지만 물리적 힘에 의해 만들어진 구조적 절리 등의 영향으로 주상절리의 단면과 기둥이 훼손되어 그 형태를 해석하는데 많은 어려움이 있었다. 실제로 주상절리가 형성되었던 지역이지만 지구조운동에 의해 만들어진 단순한 절리대로 해석한 경우도 존재한다. 연구지역은 경상남도 고성군 서남부 일대 중 맥전포항, 용암포항, 동화리 마을 그리고 주변 무인도서 등이다. 이 지역의 진동층에 해당하는 유문암질 응회암 등으로 구성된 주상절리를 대상으로 총 5곳에서 주상절리 측정이 이루어졌으며, 진동층 암석에 발달하는 주상절리에 중첩되어 나타나는 구조절리의 주향도 함께 측정하였다. 특히, 이 연구에서는 이 층의 유문암과 유문암질 응회암에 전개되는 구조절리의 주향을 측정하였다. 그리고 이들 암석들의 주상절리에 중첩되어 나타나는 구조절리를 제거한 후, 주상절리 본연의 단면 형태를 복원하여 그 형태와 크기를 측정하였다. 이를 이용하여 연구지역에 분포하는 특징적인 주상절리를 분석하는 방법을 제시하였다. 연구지역에서 측정된 구조절리의 전체 빈도수는 다음과 같다. 북북동 방향의 절리는 NS~N9˚E 4.29%, N10˚E~N19˚E 4.29%, N20˚E~N29˚E 5.71%, N30˚E~N39˚E 6.43% 그리고 N40˚E~N49˚E 2.86%이다. 북북서 방향의 절리는 N11˚W~N20˚W 2..86%, N21˚W~N30˚W 11.43%, N31˚W~N40˚W 4.29%과 N41˚W~N50˚W 0.71%이다. 동서 방향은 N80˚E~N89˚E 15.71%와 N81˚W~EW 19.29%가 가장 우세하다. 연구지역에서 측정된 주상절리 다각형의 수(N)는 4각형이 7%, 5각형이 29%, 6각형이 43%, 7각형이 20%, 8각형이 1%로 6각형이 가장 높은 비율을 차지한다. 기둥면의 폭(L)은 1~10cm 16.2%, 11~20cm 23.8%, 21~30cm 19.1%, 31~40cm 15.0%, 41~50cm 7.6%, 51~60cm 7.9%, 61~70cm 4.3%, 71~80cm 2.9%, 81cm 이상 3.2%로 11~20cm가 가장 높은 비율을 차지한다. 기둥면 사이의 각()은 140°이상이 23.6%로 가장 높은 빈도율을 보이며, 100°~109° 12.8%, 120°~129° 11.5%, 90°~99° 11.5%, 110°~119° 9.6%, 130°~139° 9.6 %, 80°~89° 9.0%, 70°~79° 4.5%, 69° 이하 3.8%의 빈도율을 보인다. 주상절리가 전개되는 암석들은 XRF 분석을 통하여 그 유형을 TAS도에 표시하였다. 주상절리가 전개되는 맥전포항, 용암포항, 그리고 무인도서인 안장섬, 토끼섬, 육섬, 늑도 지역 등은 유문암에 해당한다. 한편 동화리 마을 지역은 데사이트 영역에 표시되었다. 연구지역 중 진동층 암석에 발달하는 구조절리와 주상절리에 발달하는 방향성은 서로 유사하게 나타난다. 크게 세 방향으로 발달하는 구조절리를 제거하면 본연의 주상절리 단면을 관찰할 수 있으며, 연구지역 주상절리의 형태학적 분석이 가능하다. 남해안에 위치한 지역 중 유문암 및 유문암질응회암에 주상절리가 발달하는 지역으로는 고흥과 만재도가 있다. 위의 두 지역과 연구지역의 주상절리를 비교해보면 절리 기둥면 폭에서 고흥 지역과 전체적으로 유사한 모습을 보이지만, 만재도 지역과는 많은 차이를 보였다. 이는 냉각 당시 환경에 의한 주상절리의 성장 속도 차이에서 비롯된 것으로 추정된다. 본 연구를 통해 나타난 결과는 주상절리와 구조절리가 혼재된 지역을 해석하는 방법을 제시하는 한편, 연구지역에 국한되지 않고 남해안에 존재하는 특이한 형태의 주상절리를 해석하는 기초자료로서 활용될 수 있을 것이다.|In the southern coast of the Korean Peninsula, columnar joints are well developed by various igneous activities in the Cretaceous to the Quaternary time. However, the cross-sections and columns of the joints were destroyed due to structural joints by exterior physical forces. Therefore, characteristic shapes by above columnar joints were changed and difficult to interpret them. For example, an area where columnar joints are developed was actually interpreted as one formed by joints by tectonic movement. The study areas are composed of Maekjeonpo(port) and Yongampo(port), Donghwa-ri village, and surrounding uninhabited islands in the southwestern area of Goseong-gun, Gyeongsangnam-do. In this area, strikes of columnar joints were measured at five localities composed of rhyolitic tuffs and others. In addition, structural joints overlapped the columnar ones were also measured together in the rocks of the Jindong Formation in strike scope. In this study, structural joints developed in the rhyolites and rhyolitic tuffs of the formation were measured in strike, particularly. Additionally, original columnar joints where overlapped structural ones were removed in the rocks were measured in shape and size of the cross-sections. This method is proposed as an analytical one on columnar joints. The frequencies of structural joints measured in the study area are as follows. Joints in the northeast direction are NS~N9˚E 4.29%, N10˚E~N19˚E 4.29%, N20˚E~N29˚E 5.71%, N30˚E~N39˚E 6.43%, and N40˚E~N49˚E 2.86%. The joints in the north-northwest direction are N11˚W~N20˚W 2.86%, N21˚W~N30˚W 11.43%, N31˚W~N40˚W 4.29%, and N41˚W~N50˚W 0.71%. In the east-west direction, N80˚E~N89˚E 15.71% and N81˚W~EW 19.29% are predominate. The polygon numbers (N) of columnar joints measured in the study area are 7% for rectangles, 29% for pentagons, 43% for hexagons, 20% for heptagons, and 1% for octagons. Among them, hexagons occupy the highest position. The widths (L) of the column surface in the joints are 1~10cm 16.2%, 11~20cm 23.8%, 21~30cm 19.1%, 31~40cm 15.0%, 41~50cm 7.6%, 51~60cm 7.9%, 61~70cm 4.3%, 71 2.9% for ~80cm and 3.2% for those over 81. 11~20cm accounted for the highest proportion among them. The angles () between the column planes showed the highest frequency with 23.6% of 140° or more, 100°-109° 12.8%, 120°-129° 11.5%, 90°-99° 11.5%, 110°-119 ° 9.6%, 130°~139° 9.6%, 80°~89° 9.0%, 70°~79° 4.5%, 3.8% below 69°. The rocks possessing the columnar joints were plotted in TAS diagram through XRF analyses. Maekjeonpo and Yongampo ports, uninhabited islands of Anjang-seom(island), Tokki-seom(island), Yuk-seom(island), and Neuk-do(island) are composed of rhyolites. On the other hand, the Donghwa-ri village was plotted in the dasite area. In the study areas, the structural and columnar joints in the Jindong formation are mutually similar in trend. The columnar joints show original cross-sections through removal of structural ones of approximate three trends and are capable of their morphological approaches. In southern coast, columnar joints in rhyolites and rhyolitic tuffs are developed in Goheung and Manjaedo areas. Comparing to the columnar joints of the above two areas and the study area, the overall appearance is similar, but it is very different from the width of the column faces in the joints, Manjaedo area. It is inferred that the growth rates of the joints were different due to surrounding conditions during cooling. The results of this study suggest a method to interpret the areas where columnar and structural joints are mixed, and would be used as basic data to interpret columnar joints distributed in the southern coast, not limited to the study area.