백악기 음성분지의 구조적 진화 분석 :Analysis of structural evolution of the Cretaceous Eumseong Basin

이정

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이정 (강원대학교, 강원대학교 대학원)

지도교수: 이희권

발행연도: 2021

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2021

백악기 음성분지의 구조적 진화 분석

이정 지질학과 2021.01 학위논문

2020

3D 모델링을 통한 백악기 음성분지의 복원과 구조적 진화

이정 , 김만재 , 이희권 대한지질학회 학술대회 2020.10 학술대회자료

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중생대 백악기 퇴적분지인 음성분지는 북동-남서 방향으로 발달한 금왕단층 및 공주단층의 좌수향 주향이동 단층운동에 의해 형성된 인리형 분지(pull-apart basin)이다. 백악기 음성분지 내 퇴적암에 대해 지질조사 및 지질구조 요소의 방향성 분석을 실시하였으며, 3D 지질모델링을 통해 금왕단층의 운동과 지질도 규모의 습곡과의 관계를 파악하여 음성분지의 구조적 진화 과정을 분석하였다. 음성분지 내 퇴적암에 발달한 지질구조의 방향성 분석 결과 이들은 금왕단층의 좌수향 주향이동 단층운동에 의해 형성된 것으로 판단된다. 지질단면 작성 시 지질도 규모의 습곡구조를 효과적으로 나타내기 위하여 암상 경계가 아닌 층리면의 주향경사 데이터를 이용하였으며, 지질단면에서 분리경계면을 계산한 결과 음성분지의 폭이 좁은 북부에서 얕고 남부에서 깊게 나타난다. 지질단면에서의 복원 결과, stretch 값은 최소 0.986에서 최대 0.992의 범위를 가지므로 수축량은 약 1%로 계산되며, 이는 변형 전과 후에 지층의 길이는 큰 변화가 없었음을 의미한다. 삼차원에서의 복원 결과, 면적 변화량이 최소 0.003에서 최대 0.01의 범위를 가지므로 이 또한 변형 전과 후에 음성분지의 면적 변화가 거의 없었다는 것을 의미한다. 3D 지질모델링 결과, 금왕단층 부근의 퇴적암에서 안행상 배열을 한 습곡구조들이 뚜렷하게 나타난다. 음성분지 내 퇴적암의 지질구조들의 방향성 분석 및 3D 지질모델링 결과는 금왕단층의 좌수향 주향이동 단층운동을 지시하며, 변형 전과 후의 지층의 길이 및 면적 변화가 거의 없었다는 것은 이를 뒷받침한다. 따라서 중생대 쥐라기 후기에서 백악기 동안 금왕단층 및 공주단층의 좌수향 주향이동 단층운동으로 인해 인장형 영역에서 음성분지가 형성되었으며, 중생대 백악기 동안 분지 내에 퇴적작용이 일어났다. 이후 분지의 북서쪽 경계단층인 금왕단층의 재활동으로 인하여 좌수향 주향이동 단층운동이 집중적으로 발생하면서 음성분지 내 퇴적암에 안행상 배열의 습곡구조를 형성하면서 분지의 진화가 진행되었다.

The Eumseong Basin, a sedimentary basin in the Cretaceous period of the Mesozoic, is a pull-apart basin formed by the sinistral strike slip fault movement of Keumwang Fault and Gongju Fault, which developed in the northeast-southwest direction. Geological surveys and directional analysis of geological structural elements were conducted for sedimentary rocks in the Eumseong Basin, and the structural evolution of the Eumseong Basin was analyzed by grasping the relationship between the movement of the Keumwang Fault and the fold of the geological map-scale through 3D geological modeling. As a result of directional analysis of the geological structures developed in the sedimentary rocks in the Eumseong Basin, it is judged that these were formed by the sinistral strike slip fault movement of the Keumwang Fault. When constructing the geological cross-section, the strike slope data of the bedding plane, was used to effectively represent the fold of the geological map-scale. As a result of calculating the detachment depth in the geological cross-section, detachment depth appear shallow in the northern part of the basin, and deep in the southern part of the basin. As a result of restoration at the geological cross-section, the stretch value ranged from 0.986 to 0.992, so shortening of length was calculated to be about 1%, and the length of the bedding did not change significantly before and after deformation. As a result of the restoration in three dimensions, since the area change vaule ranged from 0.003 to 0.01, it means that there was little change in the area of the Eumseong Basin before and after the transformation. In addition, as a result of 3D geological modeling, fold structures arranged in en echelon in the sedimentary rocks near the Keumwang Fault are clearly seen. The results of the directional analysis and 3D geological modeling of the geological structures of the sedimentary rocks in the Eumseong Basin indicate the sinistral strike slip fault movement of Keumwang Fault, and support that there was little change in the length of the bedding plane and area of horizon before and after the deformation. Therefore, the Eumseong Basin was formed in the transtension regime due to the sinistral strike slip fault movement of Keumwang Fault and Gongju Fault from the Late Jurassic Period to the Cretaceous Period of the Mesozoic, since then, the sedimentation of Cretaceous sediments took place in the basin. Due to the reactivation of the Keumwang Fault, which is the northwest boundary fault of the basin, the sinistral strike slip fault movement occurred intensively, and the Eumseong Basin evoloved while forming a fold structure in the en echelon array.

#인리형 분지 #주향이동단층 #3D 지질모델링 #분지 복원 #구조적 진화 #음성분지

Ⅰ. 서론 1
1. 연구배경 1
2. 음성분지 3
2.1. 음성분지의 형성 3
2.2. 음성분지의 퇴적환경 4
2.3. 음성분지의 구조적 진화 5
3. 밸런싱과 복원 6
Ⅱ. 일반지질 8
1. 지질개요 8
2. 지질각론 12
2.1. 선캄브리아 누대 호상편마암 12
2.2. 선캄브리아 누대 화강편마암 13
2.3. 중생대 쥐라기 흑운모화강암 14
2.4. 중생대 백악기 역암 15
2.5. 중생대 백악기 암회색 사암 16
2.6. 중생대 백악기 적색 이암 17
2.7. 중생대 백악기 녹색 이암 18
2.8. 중생대 백악기 암회색 이암 19
Ⅲ. 연구결과 20
1. 지질구조 분석 20
1.1. 노두 규모의 습곡과 단층이 잘 발달된 지점에서 지질구조 분석 21
1.1.1. 노두 규모의 단층 22
1.1.2. 노두 규모의 습곡힌지대 23
1.1.3. 노두 규모의 습곡날개 28
1.1.4. 지질구조의 방향성 분석 30
1.2. 연구지역의 지질구조 분석 33
1.2.1. 습곡구조 33
1.2.2. 단층면 34
1.2.3. 절리면 37
1.2.4. 맥 38
2. 지질단면들의 복원 39
2.1. 지질단면도 작성 40
2.2. 밸런싱된 지질단면도 44
2.2.1. 분리경계면(detachment depth) 52
2.2.2. 일정길이복원(constant length restoration) 59
2.2.3. 일정면적복원(constant area restoration) 66
3. 삼차원에서의 복원 72
3.1. 3D 지질모델링 72
3.2. 지질모델링을 통한 습곡작용의 운동학적 분석 78
3.3. 평면도에서의 복원 81
4. 음성분지의 구조적 진화 92
4.1. 음성분지의 형성 92
4.2. 음성분지 내 퇴적작용 93
4.3. 주향이동 단층운동에 의한 변형 94
4.3.1. 리델전단면 96
4.3.2. 노두 규모 지질구조 97
4.3.3. 지질도 규모 지질구조 98
Ⅳ. 토의 99
1. 음성분지 내 퇴적암의 두께 변화 양상 99
2. 음성분지의 구조적 진화 해석 101
3. 3D 지질모델링의 문제점 103
Ⅴ. 결론 105
□ 참고문헌 107
□ Abstract 112
□ Appendix 114
□ 감사의 말 140

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