Evolution of Neogene Sedimentary Basins in the Eastern Continental Margin of Korea

한반도 동해 대륙주변부 신제삼기 퇴적분지의 진화

Seismic reflection profiles from the eastern continental margin of Korea delineate three major Neogene sedimentary basins perched on the shelf and slope regions: Pohang-Youngduk, Mukho and Hupo basins. The stratigraphic and structural analyses demonstrate that the formation and filling of these basins were intimately controlled by two phases of regional tectonism: transtensional and subsequent contractional deformations. In the Oligocene to Early Miocene, back-arc opening of the East Sea induced extensional shear deformation with dextral strike-slip movement along right-stepping Hupo and Yangsan faults. During the transtensional deformation, the Pohang-Youngduk Basin was formed by pull-apart opening between two strike-slip faults; in the northern part, block faulting caused to form the Mukho Basin between basement highs. As a result of the back-arc closure, the stress field was inverted into compression at the end of the Middle Miocene. Under the compressive regime, two episodes (Late Miocene and Early Pliocene) of regional deformation led to the destruction and partial uplift of the basin-filling sequences. In particular, during the second episode of compressive deformation, the Hupo fault was reactivated with an oblique-slip sense, which resulted in an opening of the Hupo Basin as a half-graben on the downthrown fault block.

한반도 동해 대륙주변부에서 취득한 에어건 탄성파 탐사자료에 의하면, 이 지역에는 포항-영덕분지, 묵호분지, 후포분지 등, 세 개의 주요 신제삼기 퇴적분지가 대륙붕 및 대륙사면에 형성되어 있다. 이들 퇴적분지에서의 탄성파층서 및 구조분석 결과, 분지의 형성과 퇴적물 충진은 주향이동신장성(transtensional) 및 차후의 압축성(contractional) 광역지구조운동과 밀접한 관계를 갖고 있는 것으로 보인다. 동해 후열도분지가 확장되기 시작하던 올리고세와 전기 마이오세 동안, 한반도 동해 대륙주변부에는 신장성 전단력(tensional shear stress)이 작용하여 후포단층과 양산단층을 따라 우수주향이동 단 층운동이 일어났으며, 이들 평행한 두 단층 사이의 중첩부에는 당겨열림작용(pull-apart opening)에 의해 포항-영덕 분지가 형성되었다. 한편, 한국대지(Korea Plateau)와 접한 동해 대륙주변부에서는 블럭단층운동으로 인해 융기된 고기저(basement highs) 사이에 묵호분지가 형성되었다. 그 후 중기 마이오세 말에 동해가 닫히기 시작하면서, 연구지역의 응력장은 신장성에서 압축성으로 전환되었으며, 후기 마이오세와 전기 플라이오세, 두 번에 걸쳐 지각변형이 일어나면서 분지를 충진한 퇴적층이 변형되었고, 일부지역에서는 융기가 일어났다. 특히, 전기 플라이오세 동안에는 후포단층이 사교이동양상(oblique-slip sense)을 보이면서 재활성화 되었으며, 이로 인해 반지구(half-graben)형태의 후포분지가 형성되었다.