황해 및 인접 지역 퇴적분지들의 구조적 진화에 따른 층서

Stratigraphic response to tectonic evolution of sedimentary basins in the Yellow Sea and adjacent areas

황해 및 인접 지역에 위치하는 퇴적 분지들의 구조적 진화에 따른 층서를 이해하기 위한 비교 연구가 통합층서기술을 이용하여 수행되었다. 본 연구의 잠정적 결과로 우리는 각 분지별 퇴적층들의 시$\cdot$공간상의 대비가 가능한 층서틀을 제안한다. 본 연구의 결과로 제안된 층서틀은 향후 황해 및 인접 지역의 석유자원 탐사를 위한 새로운 층서적 사고의 틀로 사용될 수 있을 것이다. 생층서 자료와 결합시켜 수행한 통합층서해석 결과, 캠브로-오오도비스기, 석탄기-트라이아스기, 쥬라기 초기-중기, 쥬라기 말기-백악기 초기, 백악기 후기, 팔레오세-에오세, 올리고세, 마이오세 초기, 마이오세 중기-플라이오세 퇴적층 등 9개의 단위층들이 인지된다. 본 연구를 통해 인지된 9개 단위층들은 구조층서단위로 황해 및 인접 지역 퇴적 분지들의 퇴적 작용 및 분지 형성과 변형에 관련된 구조운동 등에 관한 정보를 제공해 준다 남황해 분지는 고생대 동안 남중국 지괴의 북쪽 연변부에 발달하는 대륙 연변부 분지로 시작되었다 쇄설성 및 탄산염 퇴적물들이 상대적 해수면의 변동에 따라 윤회성을 보이면서 분지 내에 퇴적되었다. 그러나, 데본기 동안의 칼레도니안 조산운동에 의해 분지는 융기되어 침식을 받았으며, 결과로 캠브로-오오도비스기 단위층과 석탄기-트라이아스기 단위층 사이에 부정합이 형성되었다. 북중국 지괴와 남중국 지괴가 충돌될 때인 페름기 말기로부터 트라이아스기 말기 사이에 인도시니안 조산운동이 일어났다. 북중국 지괴와 남중국 지괴의 충돌에 따라 친링-다비-수루-임진강 습곡대가 형성되었으며, 고생대 퇴적층들은 융기된 후 변형을 받게 되었다. 이 후 습곡대에 평행한 대륙전사면이 빠르게 침강하면서 발해 분지 및 서한만 분지와 같은 대륙전사면 분지가 형성되어 쥬라기 초기-중기의 후조산성 퇴적물들이 분지를 충진시켰으며, 지역적으로 피기백 형태의 소규모 분지들이 저각의 역단층을 따라 발달하게 되었다. 이들 대륙전사면 분지나 피기백 형태의 분지들은 쥬라기 말기 동안에 일어나는 앤샤니안 조산운동 (일차)에 의해 변형된다. 그러나, 남황해 분지는 쥬라기 초기 및 중기 동안에 대륙내 침강 분지였던 것으로 보인다. 남황해 분지의 쥬라기 초기 및 중기 단위층은 분급도와 원마도가 양호한 규암역을 포함하는 두꺼운 기저 역암층과 함께 하성 및 호성 환경 하에서 퇴적된 사암 및 셰일들로 구성되어 있다. 한편, 탄루 단층대는 트라이아스기 말기로부터 좌수향의 운동을 시작하였으며, 쥬라기와 백악기를 거쳐 제삼기 초까지 계속되었다. 쥬라기 말기에 들어와 탄루 탄층대를 따라 이차 및 삼차 순위의 주향이동 단층들이 발달되면서 소규모 열개 분지들이 형성되기 시작하였다. 에오세말까지 지속된 탄루 단층의 이동에 의해 남황해 분지는 대규모의 횡압력을 받게되어 소규모 열개 분지들은 인리형 분지로 확장되었다. 그러나 쥬라기 말기와 에오세 말기까지 발해 분지는 융기되어 심한 변형을 받게되었다. 발해 분지의 백악기 초기 이후 에오세 말기까지의 부정합이 앤샤니안 조산운동 (이차 및 삼차)에 의해 형성된 것으로 해석된다. 한편 에오세 말에 이르러 인도판과 유라시아판의 충돌에 의한 히말라얀 조산운동의 영향으로 탄루 단층의 이동방향이 좌수향에서 우수향으로 변환되기 시작하면서 남황해 분지는 구조역전의 현상이 일어났으며, 동시에 발해 분지는 인리형 분지로 발달하게 되었다. 따라서, 올리고세 동안 발해 분지에서는 퇴적작용이, 남황해 분지에서는 심한 구조역전에 의한 분지변형이 동시에 일어났다 올리고세 이후 현재까지, 남황해 분지와 발해 분지들은 간헐적인 해침과 함께 광역적 침강을 유지하면서 안정된 대륙 및 대륙붕 지역으로 전이되었다.

A comparison study for understanding a stratigraphic response to tectonic evolution of sedimentary basins in the Yellow Sea and adjacent areas was carried out by using an integrated stratigraphic technology. As an interim result, we propose a stratigraphic framework that allows temporal and spatial correlation of the sedimentary successions in the basins. This stratigraphic framework will use as a new stratigraphic paradigm for hydrocarbon exploration in the Yellow Sea and adjacent areas. Integrated stratigraphic analysis in conjunction with sequence-keyed biostratigraphy allows us to define nine stratigraphic units in the basins: Cambro-Ordovician, Carboniferous-Triassic, early to middle Jurassic, late Jurassic-early Cretaceous, late Cretaceous, Paleocene-Eocene, Oligocene, early Miocene, and middle Miocene-Pliocene. They are tectono-stratigraphic units that provide time-sliced information on basin-forming tectonics, sedimentation, and basin-modifying tectonics of sedimentary basins in the Yellow Sea and adjacent area. In the Paleozoic, the South Yellow Sea basin was initiated as a marginal sag basin in the northern margin of the South China Block. Siliciclastic and carbonate sediments were deposited in the basin, showing cyclic fashions due to relative sea-level fluctuations. During the Devonian, however, the basin was once uplifted and deformed due to the Caledonian Orogeny, which resulted in an unconformity between the Cambro-Ordovician and the Carboniferous-Triassic units. The second orogenic event, Indosinian Orogeny, occurred in the late Permian-late Triassic, when the North China block began to collide with the South China block. Collision of the North and South China blocks produced the Qinling-Dabie-Sulu-Imjin foldbelts and led to the uplift and deformation of the Paleozoic strata. Subsequent rapid subsidence of the foreland parallel to the foldbelts formed the Bohai and the West Korean Bay basins where infilled with the early to middle Jurassic molasse sediments. Also Piggyback basins locally developed along the thrust. The later intensive Yanshanian (first) Orogeny modified these foreland and Piggyback basins in the late Jurassic. The South Yellow Sea basin, however, was likely to be a continental interior sag basin during the early to middle Jurassic. The early to middle Jurassic unit in the South Yellow Sea basin is characterized by fluvial to lacustrine sandstone and shale with a thick basal quartz conglomerate that contains well-sorted and well-rounded gravels. Meanwhile, the Tan-Lu fault system underwent a sinistrai strike-slip wrench movement in the late Triassic and continued into the Jurassic and Cretaceous until the early Tertiary. In the late Jurassic, development of second- or third-order wrench faults along the Tan-Lu fault system probably initiated a series of small-scale strike-slip extensional basins. Continued sinistral movement of the Tan-Lu fault until the late Eocene caused a megashear in the South Yellow Sea basin, forming a large-scale pull-apart basin. However, the Bohai basin was uplifted and severely modified during this period. h pronounced Yanshanian Orogeny (second and third) was marked by the unconformity between the early Cretaceous and late Eocene in the Bohai basin. In the late Eocene, the Indian Plate began to collide with the Eurasian Plate, forming a megasuture zone. This orogenic event, namely the Himalayan Orogeny, was probably responsible for the change of motion of the Tan-Lu fault system from left-lateral to right-lateral. The right-lateral strike-slip movement of the Tan-Lu fault caused the tectonic inversion of the South Yellow Sea basin and the pull-apart opening of the Bohai basin. Thus, the Oligocene was the main period of sedimentation in the Bohai basin as well as severe tectonic modification of the South Yellow Sea basin. After the Oligocene, the Yellow Sea and Bohai basins have maintained thermal subsidence up to the present with short periods of marine transgressions extending into the land part of the present basins.