An Inquiry into the Formation and Deformation of the Cretaceous Gyeongsang (Kyongsang) Basin, Southeastern Korea

한반도 동남부 백악기 경상분지의 형성과 변형에 관한 질의

Previously published stratigraphic, sedimentologic, paleontologic, paleomagnetic and geophysical data are reviewed to make an understanding on the tectonic evolution of the Cretaceous Gyeongsang (Kyongsang) basin, southeast Korea. A stratigraphic framework and a tectonic model on the formation and deformation of the Gyeongsang Basin are newly proposed on the basis of integration these data with magmatism and mineralization ages in the basin. A newly proposed stratigraphic framework indicates that strata in the basin can be subdivided into five distinct stratigraphic units that represent pre-rifting, syn-rifting, inversion I, II, and III stages. The Gyeongsang Basin was formed initially as a pre-rifting stage due to north-south extension in the Late Jurassic prior to a syn-riftins stage that resulted from east-west extension during the Early Cretaceous. In the Late Cretaceous, the basin was deformed by three-staged sequential deformation of north-south, northwest-southeast, and east-west compressions. The tectonic history of the basin has been largely controlled by the change of motion of the Izanagi Plate from north to northwest during the Cretaceous. In the early Cretaceous, the Izanagi Plate began to subduct northward beneath the Eurasian Plate and caused the left-lateral strike-slip fault systems in the southern part of the peninsula. The left-lateral wrenching of these fault systems was causally linked to development of pull-apart basins, such as the Gyeongsang Basin in the southeastern part of the peninsula. However, northwestward movement of the Izanagi Plate during the Late Cretaceous probably led to the extensive volcanism as well as sequential deformations in the basin. The stratigraphic and tectonic model, which is newly proposed as a result of this study, may be expected to enhancing the efficiency for exploration and exploitation of useful mineral resources in the basin as well as establishing geologic history in the Cretaceous Gyeongsang Basin. Together with the spatial and temporal correlation of the Cretaceous basins in adjacent areas, this stratigraphic and tectonic model provides a new geologic paradigm to delineate the sophisticated tectonic history of East Asia turing the Cretaceous.

한반도 동남부에 위치하는 백악기 경상분지의 지구조적 진화에 대한 이해를 위해 기존에 발표되었던 층서퇴적학, 고생물학, 고지자기학 및 지구물리학 자료들이 재검토되었다. 이들 자료와 분지 내 화성활동 및 광화작용에 대한 지질연대 자료와의 통합을 통해 경상분지에 대한 새로운 층서틀 및 경상분지 형성과 변형에 관한 구조적 모델이 제안 되었다. 새로운 층서틀은 경상분지 내 퇴적층이 전열개, 동시열개, 변형 I, 변형 II, 변형 III단계로 대표되는 5개의 층서단위로 세분될 수 있다는 것을 지시한다. 경상분지는 쥬라기 말 남-북 방향의 신장응력에 의한 전열개 단계와 전기 백악기의 동서 방향의 신장응력에 의한 동시열개 단계를 거쳐 분지가 형성되었다. 후기 백악기에 들어오면서 남-북 및 북서-남동, 동-서 방향의 3단계 순차적인 압축응력에 의해 분지가 변형되었다. 이러한 경상분지의 발달사는 백악기 동안에 북에서 북서 방향으로 전이되어진 이자나기판의 이동 방향의 변환에 의해 지배된 것으로 나타난다 .전기백악기에 이자나기판은 북쪽을 향하여 유라시아판 밑으로 섭입을 시작하였으며, 한반도 남부에 좌수향의 주향이동성 단층계를 형성시켰다. 이 주향이동성 단층계의 좌수향 이동에 의해 한반도 동남부에 동서 방향의 신장응력이 발생되어 경상분지와 같은 인리형 분지들이 발달되었다. 그러나 후기 백악기 동안에 일어난 이자나기판의 북서 방향으로의 섭입은 분지 내 광범위한 화산활동과 함께 순차적인 변형을 주도하였던 것으로 판단된다. 본 연구의 결과로 제시된 경상분지에 대한 새로운 층서틀 및 분지발달 모델은 한반도 백악기 경상분지에 대한 새로운 지사의 정립과 함께 분지 내 부존되어 있는 유용자원의 탐사와 개발에 있어 효율성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대되며, 향후 인접 지역에 위치하는 백악기 퇴적분지들과의 시간 및 공간적 대비를 통해 동아시아 백악기 지체규조운동 발달사 연구를 위한 새로운 지질학적 사고의 틀을 제공한다.