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영동 분지(永同 盆地, Yeongdong Basin)는 충청남도 영동군 일대, 옥천 습곡대와 영남 지괴의 경계에 위치한 북동-남서 방향의 퇴적 분지로, 영동읍부터 모동면, 상주시 화서면 일대에 분포하는 중생대 백악기의 육성(陸成) 퇴적층 영동층군(永同層群, Yeongdong Group)으로 구성되어 있다. 영동 단층을 따라 이 분지가 형성되었다.[1]
영동 분지는 중생대 백악기의 육성 기원 퇴적 분지로, 남동쪽은 영동 단층으로 영남 육괴와 접하고, 북서쪽은 외견상 부정합으로 옥천 습곡대와 접하고 있다. 이 분지는 옥천 습곡대와 영남 지괴 사이에 발달한 주향 이동 단층에 의해 형성되었으며[2] 남동쪽은 주향 이동 단층으로 경계를 이루나 옥천 누층군 등과 접하는 북서쪽은 단층인지 부정합인지는 명확하지 않다.[3] 길이 45 km, 폭 12 km로서 면적은 540 km2이다.[4] 황재하와 최범영(2013)은 영동 분지의 퇴적층에 발달하는 소단층 군집들을 이용해 고응력장을 해석하였고, 모두 4번의 인장응력기와 3개의 압축응력기가 확인되었다. 이러한 지구조운동사는 진안 분지 그리고 경상 분지에서 복원되는 구조운동사와도 잘 일치되는 결과를 나타낸다.[5]
영동 분지는 퇴적암 지층 영동층군과 화산암류, 이를 관입한 석영반암 및 장석반암으로 구성된다. 영동 분지의 퇴적암류인 영동층군은 일제 강점기 시절 하부로부터 시금리층, 회동리층(정선군의 회동리층이 아님), 선유동층으로 구분되었고 설천 지질도폭(1968)[6], 상주 지질도폭(1969)[7] 및 옥천 지질도폭(1978)[8]에서도 이 명칭을 그대로 사용했으나 이후의 연구에 의하면 '시금리층'의 표식지인 영동군 용산면 시금리에는 중생대 이전의 지층(아마도, 옥천 누층군이나 평안 누층군일 것이다)이 있음이 발견되어 무주 지질도폭(1980)에서는 시금리층이라는 명칭이 부적절하다고 하여 시금리층에 해당하는 층준을 '가동리층'이라고 명명하고 층서상 시금리층보다 밑에 있는 역암 지층을 발견하여 이를 만계리 역암층이라 명명하였다.[9] 청산 지질도폭(1986)에서는 영동층군을 하부로부터 동정리층, 선유동층, 명륜동층으로 구분하였으며[10] 영동 지질도폭(1986)에서는 영동층군을 하부로부터 만계리층, 산이리층, 동정리층, 백마산층, 원촌리층, 명륜동층으로 구분하였다. 영동층군은 대체로 북동 주향에 남동 방향으로 경사한다.[11] 영동층군은 두 번의 퇴적단계를 거쳐서 이루어졌는데, 첫번째 단계에서는 분지 연변부에 선상지 퇴적물이, 중앙부에 호성 퇴적물이 퇴적되었으며 두번째 단계에서는 퇴적중심이 북동쪽으로 이동하여 주로 선상지 퇴적물이 퇴적되었고 마지막에 하천 퇴적물이 퇴적되었으며 호성 퇴적물은 없었다.[12] 영동층군은 백악기 말~제3기 초 영동 분지를 관입한 화성암에 의해 열수 이동이 활성화되고 이로 인한 변질 작용을 통해 새로운 자성광물이 생성되어 재자화된 것으로 추정된다.[13]
만계리층(晚溪里層) 또는 만계리 역암은 영동군 양강면 만계리에서 유래되었으며 영동층군의 최하부 기저층이다. 무주 지질도폭(1980)에 의하면 영동군 양강면 만계리에서 학산면 아암리까지 분포하며 양강면 괴목리와 쌍암리에도 소규모 분포한다. 영동층군의 기저층으로 주로 자색(赭色) 역암으로 구성되고 상부로 가면서 역질사암으로 점이한다. 가동리층에 의해 정합으로 덮히고 석영반암에 의해 관입당했다.[9][1] 영동 지질도폭(1986)에 의하면 주로 사암과 역암으로 구성되며 역의 종류는 화강암질편마암과 규암 등이고 바탕은 자색사암 혹은 셰일이다.[11]
가동리층(佳洞里層)은 무주 지질도폭(1980)에서 정의된 지층으로 과거의 '시금리층'이 부적절하다고 하여 시금리층에 해당하는 지층을 가동리층이라 명명하였다. 영동군 양강면 묘동리와 가동리 일대에 분포하며 양산면 죽산리 지역에 석영반암에 의해 고립되어 분포한다. 주로 암회색 내지 흑색 셰일로 구성되고 일부 탄질과 사질 부분을 포함한다.[9][1]
시금리층(詩今里層)은 과거 시마무라 신베이(
산이리층(酸梨里層)은 영동군 용산면 산저리에서 영동읍 설계리와 산이리에 이르기까지 분포한다. 영동 지질도폭(1986)에 의하면 옥천 누층군 천매암과 평안 누층군을 부정합으로 덮으며 주로 회색~흑색 및 회녹색~자색 셰일, 회녹색~자색 사암으로 구성되고 부분적으로 자색 역암이 협재된다. 역암은 측방변화가 심하여 자색 사암 및 셰일이 협재된다. 지층의 주향은 남-북 또는 북동이며 동쪽으로 10° 또는 남동쪽으로 10~45° 경사한다. 산이리층의 흑색 셰일에서는 식물화석 Pseudofrenelopsis sp.과 절족(節足)동물화석 Ostracods, Estherites sp. 등이 산출되었다.[11][1]
영동군 용산면 율리의 국도 제19호선 도로확장공사 현장, 영동읍 계산리 한아름건축(기골로 52) 일대 기골로 도로변, 영동읍행정복지센터(영동군 영동읍 영동황간로 15) 북서쪽에 있는 이수정 정자 주변에는 아래 사진과 같이 산이리층의 흑색셰일 노두가 드러나 있다.
동정리층(桐井里層)은 영동군 영동읍 동정리에서 유래되었으며 영동층군 중 분포 범위가 가장 넓다. 영동군 황간면 금계리-상주시 모서면 화현리 지역에서 중생대 쥐라기의 반상 화강암과 복운모 화강암을 부정합으로 덮으며 장석반암에 의해 관입당했다. 영동 지질도폭(1986)에 의하면 동정리층은 주로 역암으로 구성되고 부분적으로 사암과 담자색, 회녹색 그리고 화석이 산출되는 흑색 셰일이 협재된다. 지층의 주향은 대체로 남-북 또는 북동 10~30°, 경사는 남동 30~60°이나 표식지인 동정리 부근에서는 주향 북서 10~20°, 경사 북동 25°로 동쪽으로 약간 굽어진다.[11][1] 청산 지질도폭(1986)에 의하면 상주시 화서면 상곡리, 화동면 판곡리, 선교리, 이소리, 신촌리, 반곡리, 모서면 석산리, 가막리, 지산리 일대에 분포하며 화남면 평온리와 보은군 장안면 장재리에 소규모로 분포한다. 역암, 사암 및 셰일의 호층으로 구성되며 수직적으로는 하부에는 셰일이, 상부에는 역암이 우세하다.[10]
영동군 영동읍 설계리의 국도 제19호선 도로변과, 유원대학교 정문 앞 및 유원대 내부에는 아래 사진과 같이 동정리층의 노두가 드러나 있다. 유원대학교에는 영동층군 동정리층의 노두와 동정리층을 떼서 만든 조경석이 있다.
백마산층(白馬山層)은 영동읍 가리, 봉현리, 심원리의 경계에 위치한 백마산(535.7 m)을 표식지로 하여 황간면 우매리까지 발달하는 지층이며 단층에 의해 일부 절단된다. 백마산층은 주로 녹회색의 조립사암으로 구성되며 부분적으로 흑색 셰일을 협재한다. 백마산층 하부에 협재되는 흑색 셰일은 주로 백마산 정상에 분포하며 두께 5~6 m로서 보존상태가 불량한 식물화석을 포함한다.[11][1]
회동리층(會同里層)은 영동읍 회동리에 분포하는 지층이며 정선군 정선읍 회동리에 분포하는 동명의 회동리층과는 관계 없다. 설천 지질도폭(1968)에 의하면 역암, 녹색 사암 및 적색 셰일의 호층으로 구성된다.[6] 상주 지질도폭(1969)에 의하면 상주시 화동면 어산리, 내서면 평지리, 모서면 대포리 지역에서 북동 20° 및 북서 60° 주향의 단층에 의해 편마암류 지층과 접하고 있으며 석영반암에 의해 관입당했다. 지층은 역암, 사암, 셰일이 교호하며 수직적으로 하부에 역암이 상부에 셰일이 우세하다. 대체로 지층의 주향은 북동 20°, 경사는 북서 15°이다.[7]
영동군 영동읍 매천리 국도 제4호선 매천회전교차로(늘머니교차로, 영동와인터널 입구) 남측, 대구방향 진입로 사면에는 아래 사진과 같이 회동리층의 노두가 대규모로 드러나 있다. 이 노두는 2010년 국도 제4호선 도로를 건설할 때 드러난 노두로 2024년 현재까지도 원형을 유지하고 있으며 노두에 가까이 접근할 수 있다.
선유동층(仙遊洞層)은 상주시 모서면에 분포하는 지층으로 모서면 석산리의 선유동 마을에서 이름이 유래되었다.이다. 영동 지질도폭(1986)에 의하면 상주시 모서면 도안리 대가산에 소규모 분포하며 주로 중/조립담회녹색사암으로 구성되고 부분적으로 역을 함유한다. 주향은 북서 30° 내지 북동 10°이며 경사는 북동 20° 또는 남동 10°이다.[11] 청산 지질도폭(1986)에 의하면 모서면 석산리와 대포리 일대에 분포하며 응회암, 이회암, 암회색 셰일 및 회색 사암의 호층으로 구성되고 석산리 아랫갈밭과 지기재 마을에서 탄질셰일 내지 석탄층이 협재된다. 선유동 지역에서 안산암이 분포하는데 관입인지 분출인지는 불명확하다.[10][1]
원촌리층(院村里層)은 영동군 황간면 원촌리에서 이름이 유래되었으며 황간면 원촌리에서 우매리까지 분포한다. 이 지층은 주로 응회암 내지 응회질사암으로 구성된다. 지층의 주향은 북동 60~70°, 경사는 남동 35~45°이다.[11][1]
명륜동층은 영동군 영동읍 주곡리에서 상주시 모서면 소정리까지 분포하며 지층의 이름은 영동군 황간면 서송원리의 명륜동 마을에서 유래되었다. 영동 지질도폭(1986)에 의하면 명륜동층은 주로 역암으로 구성되며 자색 내지 회색의 니질사암과 셰일이 협재된다.[11] 청산 지질도폭(1986)에 의하면 모서면 소정리에 분포하며 역암, 역질사암 및 셰일로 구성된다.[1]
화산암류는 백마산 서쪽과 황간면 일부 지역에 남-북 내지 북동 방향으로 발달하며 영동층군 동정리층, 백마산층, 원촌리층 등을 관입한 조면암질안산암이다. 암석의 색은 암회색, 암적색, 암녹색이다.[11][1]
석영반암은 영동군 황간면 노근리에서 난곡리까지 영동 단층을 따라 북동 방향으로 발달하며 영동읍 부용리와 양강면 쌍암리 일대에도 관입하고 있다.[1] 설천 지질도폭(1968)에 의하면 조립질 석영반암으로 구성되나 부분적으로 화강반암질 또는 규장암질이며 회동리층과의 경계면 부근에서는 각력질로 되어 있어 회동리층 역암과 혼동되기 쉬운 부분도 있다.[6] 영동 지질도폭(1986)에 의하면 담홍색, 담갈색, 담황색을 띠며 석영과 장석반정(斑晶)을 함유하는 치밀한 암상이다.[11]
장석반암은 주로 상주시 모서면, 모동면과 영동군 황간면의 경계에 위치한 백화산 일대에 분포하며 풍화에 강해 이를 중심으로 백화산맥을 형성하고 있다. 담황녹색의 치밀한 바탕에 담적색의 장석반정을 함유하고 있다.[11][1]
영동 단층(永同 斷層, Yeongdong Fault)은 지질도[1] 상으로 영동군 학산면 서산리에서 나타나기 시작하여 영동읍 주곡리를 지나 상주시 모서면 대포리까지 이어지는 북동 주향의 단층이며, 영동 분지의 남동쪽에 위치한 좌수향 주향 이동성 단층으로 영남 지괴와 경계를 이루고 있다.[3] 영동 지질도폭(1986)에 의하면 영동읍 주곡리, 황간면 서송원리, 마산리, 난곡리, 상주시 모동면 이동리까지 북동 45°주향으로 발달하며 영동 분지를 형성한 인장단층(Extention Fault)의 하나로서 북서쪽으로 고각 경사한다. 수직 변위량이 큰 영동 단층은 일종의 파쇄대로서 지표에 나타나는데 이는 주향 이동성 단층계의 운동에 기인한 것이다. 영동 분지 내 선상지와 부정합이 인지되었는데 이는 영동 단층의 운동에 기인한 것이다.[14]
일라이트(Illite)는 미국 일리노이주에서 이름이 유래된 운모류 점토광물로 영동군 양강면 가동리와 영동읍 주곡리의 운모편암 내에는 일라이트 광산이 발달한다. 가동리의 광체는 지질도 상으로 영동 단층 위에, 주곡리의 광체는 영동 단층에서 약 700 m 떨어져 있으며 단층선이 열수의 통로로 작용하여 석영과 장석의 변질로 나타나 영동 지역의 일라이트 광화작용이 진행되었을 것으로 추정된다. 영동 지역 일라이트 광체는 일라이트/백운모 함량이 최대 75 wt.%에 이르는 고품위 광체이다.[15]
이동우와 백광호는 영동 분지가 인리형 분지(pull-apart basin)에 해당한다고 보았다. 남동부의 영동 단층은 북서부의 단층보다 더 강하게 운동하였으며 분지의 성장이 종료된 후에도 계속해서 운동하였음을 보여주는 야외 증거가 나타났다. 분지의 성장 과정은 분지의 열개, 충전, 재열개, 재충전, 분지의 닫힘 5단계로 구분된다.[12]
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