KIGAM 한국지질자원연구원

한반도의 지질계통

‘지질계통’은 암석을 생성된 시대별로 구분한 것을 말한다.

즉, 지질시대에 맞춰 지층의 위치를 정해놓은 것으로 생각하면 된다.

한반도 지질계통은 국제표준 층서규정에 따라 협의된 표준지질계통표에

한반도 지질의 특성을 대비(對比, Correlation)*하여 완성할 수 있다.

*지질학적 대비는 성인적 대비와 시간적 대비로 구분한다.

글. 전희영(국토지질연구본부 지질연구센터)

새롭게 쓰는 한반도 지질계통

한반도의 기반암은 선캄브리아기(약 46억 년 전~약 5억 4천 년 전)의 고기(古期) 암층으로 구성된 편암·편마암 그리고 그 위에 여러 시대에 걸쳐 퇴적된 지층(약 5억 4천 년 전~현재까지)으로 구성되어 있다. 특히 퇴적암층 사이사이에 화강암과 화산암이 관입 형태로 분포하는 것이 특징이다. 분포 면적으로만 볼 때, 한반도의 반 이상은 ‘화강암류(주로 트라이아스기, 쥐라기, 백악기에 관입)’와 ‘화강편마암류(대부분이 선캄브리아기의 퇴적암류 및 화성암류가 화강암화 작용으로 변성)’로 구성되어 있다. 선캄브리아기의 암층은 다양한 지층을 포함한다. 고원생대(약 25억 년~16억 년 전)에 형성되고 경상도 지역에 분포하는 영남육괴(嶺南陸塊)의 편마암복합체(片麻岩複合體), 고원생대-중원생대(약 25억 년 전~10억 년 전)의 지층으로 알려진 경기도 중부지역에 분포하는 경기육괴(京畿陸塊)의 변성암복합체(變成岩複合體), 중원생대-신원생대 초기(약 12억 년 전~9억 년 전)의 상원층군(祥原層群), 신원생대(약 9억 년 전~고생대 캄브리아기 이전인 5억 4천만 년 전)에 형성되고 한반도 중부지역에 북동-남서 방향으로 길게 분포하는 소위 옥천층군(沃川層群) 등이다. 한반도 고생대의 지층은 퇴적 시기로 구분할 수 있다. 캄브리아기-오도비스기(약 5억 4천만 년 전~4억 4천만 년 전)의 조선누층군(朝鮮累層群, 강원도 정선 지역에 분포하는 사일루리아기의 회동리층 포함), 천해성(淺海成)부터 육성층(陸成層, 두꺼운 함탄층 퇴적)이 주를 이루고 석탄기-페름기(약 3억 2천만 년 전~2억 5천만 년 전)의 평안누층군(平安累層群) 등이다. 한반도의 중생대 지층은 대부분이 육성퇴적층이다. 강원도(영월지역), 충청남도(보령지역), 충청북도(단양지역), 경상북도(문경지역), 평안남도 중부지역에서 주 분포를 보이는 트라이아스기-초기 쥐라기(약 2억 3천만 년 전~1억 7천만 년 전)의 대동층군(大同層群)과 경상남북도에 넓게 분포하는 백악기(약 1억 4천만 년 전~6천 5백만 년 전)의 경상누층군(慶尙累層群)이 있다. 한반도 중생대 때는 트라이아스기 중기부터 시작된 ‘송림변동(松林變動)’이라는 지각변동이 일어났다. 이로 인해 대동층군의 육성퇴적환경이 만들어졌다. 대동층군의 퇴적 시기 말에는 ‘대보변동(大寶變動)’이라는, 한반도에서는 가장 강력했던 조산운동(造山運動)이 발생했다. 이 두 지각 변동기에는 화산 활동도 있었다. 이때 화산암류가 분출하면서 불국사화강암(佛國寺花崗岩)의 관입이 있었다. 한반도 신생대 지층은 동해안의 해안선을 따라 곳곳에 소분지로 산재해 분포한다. 제 3기 마이오세(약 2천 3백만 년 전~7백만 년 전)의 육성층, 해성층인 양북층군, 연일층군 등으로 구성되어 있다. 이 시기에는 현무암의 분출이 심했으며, 이 같은 분출은 제 4기까지 계속되어 울릉도와 제주도와 같은 화산섬들과 추가령지구대를 형성했다. 이렇게 번듯한 모습을 보이고 있는 한반도이지만 아직도 알려지지 않은, 아니 밝히지 못한 내용들이 곳곳에 숨어있다.

지층의 역사를 담은 화석

인류의 역사는 ‘글자’라는 도구에 의해 역사로 남는다. 그러면 자연(지구)의 역사는 어떻게 기록할까? 지구과학자의 입장에서 보자면, 자연의 역사는 어떤 현상이건 암석에 그 흔적이 남아있다.

*흔적 중에서도 ‘화석(化石, fossils)’은 생물의 기록이다.

특히 ‘표준화석(Index fossils)’은 생존 기간이 극히 짧고 한정적이라 생물체의 생존 시기를 결정하는 데 중요한 역할을 한다. 때문에 이들은 지질시대를 결정하는 중요한 요소이다. 생존기간은 다소 길지만 생존했던 환경, 퇴적환경을 유추할 수 있는 ‘시상화석(示相化石, Faciesfossils)’도 있다. 지질조사를 통해 밝혀진 화석은 연구자, 지질학자에게 중요한 자료다. 지사(地史)를 규명할 수 있고, 중요한 지질시대와 지구환경을 논할 수 있기 때문. 자원, 특히 화석 에너지 자원을 탐사하는 일은 생명의 기원을 밝히는데 중요한 단서가 된다.

한반도에서의 대결층

한반도의 지사 중 중부고생대인 사일루리아기-데본기는 한동안 존재가 없어 ‘대결층(大缺層,hiatus)’으로 표기됐다. 그러나 최근, 정선 지역에서 이뤄진 ‘미화석(微化石) 코노돈트 연구’에 따르면, 회동리층이 사일루리아기의 지층임이 밝혀졌다. 연천-전곡지역의 층서연구에 의해서는, 데본기의 지층들이 보고되어 한반도 지사를 재정립하게 됐다. 또한, 과학기술이 발전하면서 한반도 지사는 다양한 방식으로 밝혀졌다. 그동안은 각종 암층의 상호관계, 구조적 특징에 의존해 현성연대를 추정했다. 이후 K-Ar(칼륨-아르곤) 등 방사성 동위원소를 이용한 지질연대측정, 져어콘 분석을 통해 절대연령이 밝혀지면서, 단순히 분류됐던 지층이 생성연대로 재해석되고 재분류될 수 있었다. 특히 한반도에 가장 넓게 분포하는 선캄브리아기의 지층을 형성 연대로 시생대(Archaeozoic), 고원생대(Paleoproterozoic), 중원생대(Mesoproterozoic), 신원생대(Neoproterozoic)로 구분할 수 있었다. 때에 따라서는 이들 지층이 고생대 이후의 지층으로 밝혀지기도 했다.

옥천층군은 아직도 시대미상 지층군인가?

옥천층군은 시대미상의 지층으로, 형성 시기가 학자들 간 논란의 대상이었다. 이 층군 내의 향산리돌로마이트층(충주지역)에서는 캄브리아기를 지시하는 고배류(古杯類, Archaeocyatha)화석, 비봉층(비봉-연무지역, 진산-복수지역), 국사봉층, 구룡산층, 창리층, 운교리층(회남-미원지역) 등에서 다양한 석탄기-페름기를 지시하는 식물화석들이 발견됐다. 이로 인해 소위 건층(鍵層, key-bed)을 새롭게 설정할 수 있었으며, 이를 통해 상하관계도 새롭게 규명했다. 덕분에 새로운 층서를 확립하는 계기를 마련했으며, 좀 더 정확한 한반도의 지사가 밝혀질 수 있었다. 최근 연구를 종합하면, 한반도 지질층서계통은 표와 같이 새롭게 요약할 수 있다. 앞으로도 화석 조사, 절대연령 측정 등 지질조사(국토기본 지질도 1 : 50,000 발간 사업 등)와 연구(한반도 중서부 층서·지구조 규명 및 통합 지질정보 시스템 구축연구 등)가 진행한다면, 한반도의 지사는 새롭게 써내려갈 것이다.