임진강대 문산지역의 구조기하, 키네마틱스 및 미세구조 연구

Structural Geometry, Kinematics and Microstructures of the Imjingang Belt in the Munsan Area, Korea

한반도 중서부에 위치한 임진강대는, 페름기-트라이아스기에 북중국판과 남중국판이 충돌하여 형성된 친링-다비-술루 대륙충돌대와 지구조적으로 대비되고 있는 지역으로, 지각규모의 전단대, 트러스트 및 습곡 등의 충돌조산운동 관련 지질구조들이 보존되어 있는 것으로 알려져 왔다. 본 연구는 경기육괴와 접하는 임진강대의 남쪽 경계지역인 문산지역에서 수행한 구조지질 연구결과를 종합하고, 이를 바탕으로 기존에 이 지역에서 일부 연구자들에 의해 대륙충돌로 형성된 조산대 후기 붕괴 단계에 형성된 것으로 제안되었던 지각규모 신장성 경기전단대의 존재와 변형 특성에 관해 검토하고자 하였다. 이를 위해, 야외조사를 통해 획득한 지질요소 자료를 바탕으로 문산지역의 구조기하학적 형태를 해석하였고, 노두 및 박편 상에서 확인한 전단감각 지시자로부터 암석 이동과 관련된 키네마틱스를 해석하였다. 이 지역의 가장 주된 지질구조는 동북동-서남서 주향의 광역규모 임진강단층의 상반 및 하반에 발달한 대략 남-북 주향의 힌지를 가지는 지질도규모의 습곡이다. 이 습곡에 대한 키네마틱스 해석 결과는 전단감각들이 습곡의 힌지를 중심으로 양쪽 익부에서 서로 반대 방향으로 대략 동쪽 내지 서쪽을 향함을 지시한다. 또한 문산지역 흑운모편마암과 변성섬장암의 광물 미세변형구조 관찰 결과로부터 유추한 암석의 변형조건은 전형적인 석영-장석질암석들의 중부지각 소성변형조건에 해당한다. 따라서 본 연구를 통해 획득한 문산지역의 구조기하, 키네마틱스 및 미세구조 분석결과는 이 지역에 발달한 전단대가 기존 연구들에서 제안된 대륙충돌 후기에 형성된 지각규모의 신장성 경기전단대보다는, 요굴습곡작용에 의한 지질도규모 습곡의 발달과 관련된 전단운동의 결과일 가능성이 높은 것으로 제안한다. 이와 같은 임진강대 내 대륙충돌의 증거들에 대한 상세한 구조지질학적 검증은 향후 한반도 충돌조산운동에 있어 임진강대의 지구조적 역할에 대한 난제들을 해결하는데 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

The Imjingang Belt in the middle-western Korean Peninsula has tectonically been correlated with the Permo-Triassic Qinling-DabieSulu collisional belt between the North and South China cratons in terms of collisional tectonics. Within the belt, crustal-scale extensional ductile shear zones that were interpreted to be formed during collapsing stage with thrusts and folds were reported as evidence of collisional events by previous studies. In this study, we tried to understand the nature of deformation along the southern boundary of the belt in the Munsan area based on the interpretations of recently conducted structural analyses. To figure out the realistic geometry of the study area, the down-plunge projection was carried out based on the geometric relationships between structural elements from the detailed field investigation. We also conducted kinematic interpretations based on the observed shear sense indicators from the outcrops and the oriented thin-sections made from the mylonite samples. The prominent structures of the Munsan area are the regional-scale ENE-WSW striking thrust and the N-S trending map-scale folds, both in its hanging wall and footwall areas. Shear sense indicators suggest both eastward and westward vergence, showing opposite directions on each limb of the map-scale folds in the Munsan area. In addition, observed deformed microstructures from the biotite gneiss and the metasyenite of the Munsan area suggest that their deformation conditions are corresponding to the typical mid-crustal plastic deformation of the quartzofeldspathic metamorphic rocks. These microstructural results combined with the macro-scale structural interpretations suggest that the shear zones preserved in the Munsan area is mostly related to the development of the N-S trending map-scale folds that might be formed by flexural folding rather than the previously reported E-W trending crustal-scale extensional ductile shear zone by PermoTriassic collision. These detailed examinations of the structures preserved in the Imjingang Belt can further contribute to solving the tectonic enigma of the Korean collisional orogen.