단층

페트로바스 해안 단층지대

단층(斷層)은 지각 변동으로 지층이 갈라져 어긋나는 현상 또는 그런 지형을 말한다.

내용

단층

단층(斷層, 문화어: 땅끊임, 영어: fault)은 지진 등의 지질 활동으로 인해 지층이 어긋나 있는 것을 말한다. 단층의 움직임을 단층운동이라고 부르며, 어긋난 면을 단층면라고 부른다. 또한, 다수의 단층면이 밀집하는 띠 모양의 지역을 단층대(帶)라고 부른다.

단층은 전단(剪斷; 방향이 반대인 두 힘) 작용이 가장 집중되어 형성되는 단층핵(斷層核; fault core)과 단층핵의 양쪽뿐만 아니라 말단부에서 모암(母巖)의 형태를 유지하며 미세 균열, 절리, 맥 그리고 부수 단층 등의 구조들이 발달하는 단층손상대(fault damage zone)로 구성되어 있다. 단층핵은 아주 파쇄가 심한 파쇄대(破碎帶; fracture zone)와 열수변질 등으로 점토질 물질이 집적된 단층 비지대로 나눠진다. 일반적으로 단층 파쇄대는 전단 변형이 국지적으로 집중화되는 특성을 보이기 때문에 단층핵(fault core)에 해당하는 비지대와 주변의 기반암 손상대(damaged host rock)로 구성되는데, 비지대는 취성 전단 변형이 극도로 집중되어 기반암이 분쇄되어 대부분 0.1mm 이하의 파쇄물과 변질물로 구성되며, 전단 변형 과정에서 점토 광물 등의 재배열로 인해 엽리가 특징적으로 나타난다.

단층은 일반적으로 지표면 아래 10~15km 이내의 깊이에서 취성 변형작용(脆性變形作俑; brittle deformation)에 의해 형성되는 구조이다. 지각 10~15km에는 취성-연성 전이대(轉移帶)가 있으며, 이보다 더 깊은 곳에서는 연성 변형작용(ductile deformation)에 의해 연성 전단대(延性剪斷帶; ductile shear zone)가 형성된다. 한반도에는 호남 지역을 중심으로 수 매의 우수 주향 이동성 연성 전단대인 순창 전단대, 광주 전단대, 전주 전단대, 영광 전단대가 발달되어 있다. 이들 중 북동-남서 방향으로 발달하고 있는 순창 전단대는 연장성이 가장 우세하여 해남-순창-진안 연결선을 따라 단양 지역까지 연장되고, 점촌 부근에서 (동)북동-(서)남서 방향의 우수 주향 이동성 예천 전단대로 분리되며, 분리된 예천 전단대는 북후면-평은면 지역을 지나 봉화군 상운면 지역에서 그 방향성을 동-서로 전환하여 장군봉 지역과 영양-울진 지역의 기성층 분포지로 연장된다.

종류

단층의 종류

지층은 양쪽에서 잡아당기는 장력, 양쪽에서 미는 횡압력, 중력 등의 힘으로 끊어진다. 이때 끊어진 지층이 움직이지 않았다면 절리(節理, joint)이고, 움직였다면 단층이 된다. 이때 지층의 잘린 면을 단층면(fault surface, 斷層面)이라고 하며, 단층은 단층면을 따라 작게는 몇 밀리미터(mm)에서 크게는 몇 킬로미터(km)까지 이동한다.

단층면을 기준으로 위에 있는 지각을 상반(hanging wall, 上盤), 아래에 있는 지각을 하반(foot wall, 下盤)이라 한다.

단층은 상반과 하반의 이동방향, 단층면의 경사, 단층의 주향 등에 따라 몇 가지로 구분되는데, 상반이 하반보다 아래로 내려가면 정단층(normal fault, 正斷層), 상반이 하반보다 위로 올라가면 역단층(reverse fault, 逆斷層)이다. 역단층 중 단층면과 수평선이 이루는 각도가 45도 이하인 경우 오버스러스트 단층(overthrust fault)으로 따로 구분한다. 또한, 단층면을 따라 상반과 하반이 수평으로 움직였을 경우 주향이동단층, 수직으로 움직였다면 수직단층으로 나눈다.

정단층 (양단층)

양쪽으로 잡아당기는 힘인 장력(張力)이 작용하여 형성된 단층을 정단층(正斷層, normal fault)이라 한다. 한반도 육지 상에 정단층은 흔하지 않으며 육상에는 십자가 단층이 거의 유일하다. 해상에는 후포 단층을 비롯해, 그 동쪽의 울릉 분지에는 다수의 정단층이 발달한다.

역단층과 스러스트 단층

양쪽에서 밀어붙이는 힘인 횡압력(橫壓力)이 작용하면 역단층(逆斷層, reverse fault)이 생긴다. 판의 충돌 지대나 침강 지대에서 흔히 나타나는 단층이다. 역단층 중에서 단층면의 경사가 45°이하인 경우를 충상(衝上)단층이라 한다. 한국의 역단층으로는 읍천 단층, 안동 단층, 영월 인편상 구조대 (영월 트러스트 시스템)의 평창(주천)트러스트, 각동 트러스트, 공수원 트러스트 단층, 북쌍리 역단층 등이 있다.

주향이동단층

주향이동단층(strike-slip fault)은 단층 이동이 단층면의 주향(走向:단층선이 향하는 방향)에 대체로 평행한 단층으로 정의된다. 좌수향 주향이동단층(sinistral fault)은 단층면을 중심으로 왼쪽의 지괴가 움직인 단층이며 우수향 주향이동단층(dextral fault)은 단층면을 기준으로 오른쪽의 지괴가 이동한 단층이다. 주향이동단층은 한반도의 가장 주된 단층의 형태이며, 대표적인 예로 양산 단층대, 공주-금왕 단층대, 가음 단층대, 인제 단층, 광주 단층, 전주 단층, 신갈 단층, 왕숙천 단층 등이 있다.

한국의 단층

오래전에 형성된 한반도 수많은 단층이 분포하며 그 수는 약 450개로 추정된다. 이들 중 일부는 중생대에 발생한 격렬한 지구조운동으로 생성되었다. 한반도 단층의 대표적인 예로 양산 단층대와 추가령 단층대, 공주-금왕 단층대, 광주/전주 단층 등이 있으며 이외에도 전국 곳곳에 길이 100km 내외의 단층들이 흩어져 있다. 한국의 단층 문서에 제시된 단층들의 이름은 대한지리학회, 대한지질학회 등의 학술지에 수록된 논문 또는 한국지질자원연구원이 사용하는 명칭을 그대로 사용하였다.

양산 단층 : 양산 단층(梁山斷層)은 대한민국 경상북도 영덕군에서 경상남도 양산시를 거쳐 부산광역시에 이르는, 영남 지방 및 경상 분지의 최대 단층대이다. 이 단층은 너비 1km, 길이 약 170km 이상의 규모인 대단층에 속하며, 우수향으로 21~35km의 변위를 보이는 것으로 추정된다. 양산단층은 한반도 경상 분지 내 북북동-남남서 방향의 대표적인 주향이동단층 중 하나이다. 전문가들은 양산단층 아래에 퇴적분지의 존재를 밝힘으로써 예부터 동해에서의 석유 시추 가능성을 논의해왔다.

울산 단층 : 울산 단층은 한반도 경상 분지 내 경주시에서 외동읍 모화리 등을 거쳐 울산만의 태화강 하구까지 이어지는 북북서-남남동 방향, 연장 40km의 단층이다. 울산 단층은 한반도에서 양산 단층과 함께 활성단층으로 인정되는 대표적인 단층이다. 이 단층은 한반도에서 대규모 지진을 발생시킬 가능성이 가장 높은 단층 중 하나로 이들을 따라서는 다수의 제4기 지층을 절단하는 단층들이 보고되고 있다. 경주시에서 양산 단층과 합류하며, 경주에서 울산까지 폭이 2km에 달하는 단층곡을 형성하고 있다. 양산 단층대의 일부로 분류되기도 하며 역단층성 운동이 우세하다. 중부인 외동읍 부근에는 중생대 백악기에 관입한 불국사 화강암이, 남부에는 경상 분지의 퇴적암(하양층군)이, 동부에는 신생대 퇴적암이 분포한다. 또한 월성원자력발전소에서 15km정도 떨어져 있다.

추가령구조곡 : 한반도의 대표적 구조곡(構造谷)인 추가령 구조곡은 내부에 있는 고개 추가령에서 그 이름을 땄다. 서울과 원산을 잇는 약 160㎞ 길이의 이 골짜기는 예로부터 동서 양 해안을 통하는 유일한 자연통로였다. 주변보다 상대적으로 낮은 계곡으로 철도 경원선과 강원선이 통과하고 있으며, 또 이 선상에는 현무암으로 된 철원·평강 용암지대가 있다. 이 구조곡은 신갈 단층 등 추가령 단층대를 형성하고 있다.

왕숙천 단층 : 왕숙천 단층은 대한민국 경기 지괴 내 강원도 철원군 서면에서 포천시 화현면 등을 거쳐 경기도 남양주시 오남읍 왕숙천 일대까지 이어져 있는 총 연장 65km, 북북동-남남서 방향의 주향 이동 단층이다. 연대측정 결과 신생대 제4기, 약 1백만 년 전부터 15만 년 전까지 여러 차례 활동한 것으로 분석되었다. 추가령 단층대의 일부로 부근에 신갈 단층 등이 위치하며, 국도 제47호선의 선형과 거의 일치한다.

가음 단층 : 가음 단층은 대한민국 경상북도 의성군 부근에서 시작해 포항시까지 이어지는 한반도 경상 분지 내의 서북서-동남동 방향의 단층으로, 동쪽의 양산 단층에 의해 절단되어 있으며 동-서 방향의 횡압력에 의해 형성되었다.

금왕 단층 : 금왕 단층은 한반도 경기 지괴 내 음성 분지에서 시작해 음성, 홍천, 인제군 상남면 등을 지나 설악산에 이르는 북동-남서 방향, 총 연장 170km의 주향 이동성 단층이다. 음성 분지의 북서쪽 경계를 이루고, 신생대 제4기 약 70만 년 전부터 10만 년 전까지 활동해온 것으로 추정되며, 공주 단층대의 일부이다.

공주 단층 : 공주 단층은 한반도 경기 지괴 남동부, 충청남도 공주 분지를 중심으로 발달한 북동-남서 방향 공주 단층대의 일부로, 공주시에서 청주시 오창읍 등을 거쳐 음성 분지 남동부 경계부까지 이어진 부분을 공주 단층이라 한다. 옥천 습곡대와 경기 지괴의 경계를 이루고 있다. 제4기동안 활동한 제4기 단층 혹은 플라이스토세의 활성단층이다.

인제 단층 : 인제 단층은 대한민국 강원도 고성군 가진리에서 시작해 인제군 인제읍과 남면, 홍천군 홍천읍, 양평군 등을 지나 용인시 부근까지 이어지는 한반도 경기 지괴 내 북동-남서 방향의 주향 이동성 단층이다. 추가령 단층대의 남부, 금왕 단층의 북동부에 위치하며, 용인시 처인구 고림동 부근에서 추가령 단층대의 신갈 단층과 만난다. 생성 시기는 중생대로 추정된다.

광주 단층 : 광주 단층은 옥천 습곡대 남동부, 전라북도 진안군 부근에서 시작, 용담호 지역과 광주시, 영암군 등을 지나 전라남도 해남군 화산면 평호리 해안까지 연장되는 북동-남서 방향의 주향 이동성 단층이며, 서쪽의 전주 단층과 평행함이 지질도에서 확인된다. 전주 단층과 순창 단층 사이에 자리잡고 있으며 광주광역시 한가운데를 지나가고 있음이 지질도에서 확인된다.

전주 단층 : 전주 단층은 옥천 습곡대 남서부, 전라북도 진안군에서 전주시 구이면과 옥정호 지역을 지나 장성군, 무안군 등을 거쳐 해남군 화원반도 해역까지 이어지는 북동-남서 방향, 연장 170km 정도의 주향 이동성 단층이다. 동쪽의 광주 단층과 평행함이 지질도에서 확인된다.

참고자료

• 저자, 〈[url 제목]〉, 《사이트명》, 일자

같이 보기

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