The Widening of Fault Gouge Zone: An Example from Yangbuk-myeon, Gyeongju city, Korea

A fault gouge zone which is about 25cm thick crops out along a small valley in Yangbuk-myeon, Gyeongju city. It is divided into greenish brown gouge and bluish gray gouge by color. Under the microscope, the gouges have a lot of porphyroclasts composed of old gouge fragments, quartz, feldspar and iron minerals. Clay minerals are abundant in matrix, defining strikingly P foliation by preferred orientation. Microstructural differences between bluish pay gouge and greenish brown gouge are as follows: greenish brown gouge compared to bluish gray gouge is (1) rich in clay minerals, (2) small in size and number of porphyroclasts, and (3) plentiful in iron minerals which are mostly hematites, while chiefly pyrites in bluish gray gouge. Hematites are considered to be altered from pyrites in the early-formed greenish brown gouge under the influence of hydrothermal fluids accompanied during the formation of bluish gray gouge that also precipitated pyrites. It is believed that the fault core including bluish gray gouge zone and greenish brown gouge zone was formed by progressive cataclastic flow. In the first stage the fault core initiates from damage zone of early faulting. In the second stage damage zone actively transforms into breccia zone by repeated fracturing. The third stage includes greenish brown (old) gouge formation in the center of the fault core mainly by particle grinding. In the third stage further deformation leads to the formation of new (bluish gray) gouge zone while old gouge zone undergoes strain hardening. Consequently, the whole gouge zone in the core widens.

단층비지대의 성장: 경주시 양북면 부근의 사례

단층의 내부 구조가 잘 구분되는 하나의 단층핵이 경주시 양북면 용당리 부근 작은 계곡에 인접하여 노출되어 있다. 단층핵의 중앙에는 약 25 cm두께의 단층비지대가 놓여 있으며 색깔에 의해 청회색 비지대와 녹황색 비지대로 구분된다. 현미경하에서 비지들은 옛 비지편, 석영, 장석, 철광물 등의 반상쇄편으로 구성되며 기질은 점토광물이 풍부하고 점토광물은 선택정렬하며 P엽리를 잘 발달시킨다. 청회색 비지와 녹황색 비지의 차이점은 녹황색 비지가 청회색 비지에 비해 점토광물이 훨씬 풍부하고, 반상쇄편의 수와 크기가 적으며, 철광물 또한 매우 풍부하고 철광물의 종류는 청회색 비지대에서 대부분 황철석인데 반해 주로 적철석으로 이루어진다. 이 적철석은 청회색 비지 형성 단층작용 시에 유입된 열수가 청회색비지대에 황철석을 침전시킬 동안 녹황색 비지대에는 기존의 황철석을 변질시켜 적철석을 형성한 것으로 생각된다. 단층핵 내 청회색 비지대와 녹황색 비지대는 점진적인 단층대 발달 단계를 거쳐 형성된 것으로 생각된다. 첫째 단계에서는 이른 단층작용이 시작되고 이에 수반되어 손상대가 생성되었다. 두 번째 단계는 손상대에서 반복적인 단열작용으로 각력대가 형성되었다. 세 번째 단계에서는 입자 마모와 연마작용이 활발하게 일어나며 녹황색 비지대가 발달하였다. 네 번째 단계에서 변형작용은 단층핵의 중심에서 옛 비지대(녹황색 비지대)가 변형경화로 비활동적으로 남을 때 단층핵의 연변을 향하여 새로운 비지대인 청회색 비지대가 생성되어 녹황색 비지대에 인접하여 부가되었으며 이로 인해 단층핵 내 비지대는 더 큰 폭으로 성장하였다. 비지대 내에서 청회색 비지대 생성 후 변형작용은 반상쇄편의 내부 파쇄작용과 혼합면열구조의 발달로 비지대 내 큰 변형이 수용되었다.