한반도의 제4기 지층을 암층서 및 단구층서를 기준으로 전기, 증기 및 후기 플라이 스토신 지층(Ear-ly Middle late Pleistocene Deposits)으로구분할 수 있다. 제 3기와 제4기 의 경계는 고지자기층서 해석에 의하여 한반도에서는 Gauss와 Matuyama chron 경계인 약 2.6Ma를 기준으로 설정할수 있다. 전기 플라이스토신 지층(Early Pleistocene Deposits)은 지형고도상 조구조 운동이 배제된 지역에서는 80m 이하에서의 계곡 사이에서 나타난다. 증 기 플라이스토신 지층(Middle Pleistocene Deposits)은 약0.8Ma부터 약 125ka까지이다. 중기 플라이스토신은 제4기 초깁터 발달하기 시작하였던 주요 계곡들이 현재와 비슷한 형태로 넓 고 깊어지기 시작했던 시기이다. 하천과 해안에는 일련의 단구지형을 잘발달시키지 시작했 고 단구이 형성은 현재보다 해수면이 더 높았던 마지막간빙기까지 계속되었다. 후기 플라이 스토신 지층(late Pleistocene Deposits)은 약 125Ka부터 10Ka까지이며 마지막 간빙기(Last Inter-glacial)와 마지막빙하기(Last Glacial)가 포함된다, 마지막간빙기 동안에는 제 2 하안 및 제 2 해안단구역층이 잘 발달하여 있다 마지막 빙하기 동안에는 해수면의 하강이 극심했 으며 특히 산사면에서 지형경사면을 따라 하부이동된 사면붕적층이 한반도의 전역에 널리 발달했던 시기였다.
하성단구의 지형층서적 대비로 부터 최종간빙기의 구정선고도를 추정하기 위하여, 한국 동해안 강릉 남대천 유역을 대상으로, 후기 경신세 하성단구의 발달과정을 고찰하고, 단구퇴적물의 특징과 하성단구 상호간 및 충적면과의 대비 관계에 근거하여 최종간빙기의 해면변동단구를 동정한 후, 이 단구를 이용하여 당시의 해수면 고도를 추정하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 강릉단구 I면은 최종간빙기의 극상기에 퇴적되었음이 밝혀졌고, 강릉단구 II면은 동 간빙기의 중기 혹은 후기에 퇴적된 것으로 편년되었다. 이 두 단구는 해면변동단구로서, 당시의 해수면은 각각 현재보다 17-20m, l0m 정도 높았던 것으로 추정된다. 2) 강릉단구와의 교차 관계, 단구퇴적물의 퇴적상 및 풍화도, 매몰곡저와의 연결관계 등으로 부터, 왕산단구 I면은 최종빙기의 전기, 그리고 II면은 최종빙기의 후기로 편년하였다. 3) 강릉단구 I면에 발달된 의사 그라이화 적색토의 형성작용은, 강릉단구 II면의 퇴적기인 최종간빙기의 중기 혹은 후기에 진행된 것으로 보인다. 일본과 달리, 연구지역에 있어서는 최종빙기 중의 아간빙기에는 적색토화 작용이 미약하였거나 진행되지 않았던 것으로 추정된다.
동해안의 봉길리에서 정자지역에 분포하는 해안단구 퇴적물에 대한 지질조사와 새로운 연대측정 자료를 이용하여 우리나라 동해안 남부지역의 해안단구 층서를 재조명하였다. 동해안 해안단구는 해발고도에 따라 uHT ($90{\sim}130m$), HT ($63{\sim}86m$), MT ($36{\sim}55m$), 그리고 LT ($8{\sim}25m$) 등으로 구분된다. Lower Terrace I은 MIS 5c시기의 Aso-4 및 MIS 5d 혹은 5e시기의 Ata 테프라를 포함하고 있다. 이러한 테프라와 OSL 연대자료로 미루어 Lower Terrace I은 MIS 5e동안 형성된 것으로 해석된다. Lower Terrace II의 연대도 역시 테프라와 OSL 연대자료로 미루어 MIS 5a인 것으로 생각된다. Lower Terrace가 형성되었던 MIS 5동안의 한반도 남동부의 융기율은 $0.08{\sim}0.25\;mm$이며, 평균 0.15 mm인 것으로 계산되었다. 이러한 융기율은 일본과 대만으로 비롯한 조구조운동이 활발한 다른 지역의 융기율에 비해서 매우 작은 값이다.
한탄강의 지류인 영평천 하류에는 T4면에서 T1면까지 4단의 단구 지형면이 확인된다. 이 일대에는 신생대 제4기에 영평천의 하구로부터 약 4.5km까지 용암류가 역류하여 용암댐에 의한 고호소가 형성되었다. 본 논문은 성동리에서 궁평리까지의 영평천 하류에 분포하는 단구면의 퇴적층에 대한 층서 및 퇴적물 분석과 OSL 연대측정을 통하여 단구지형의 형성과정을 검토하였다. 가장 오래된 T4면은 용암대지 하부에 위치한 고호소 이전의 하성층이다. T3면과 T2면은 $3{\~}4m$ 이상의 두꺼운 모래층으로 이루어져 있고, 그 하부에는 역층이 존재하며, 상부 모래층은 내부에 수평의 점토층이 교호하고 있어, 용암댐 고호소 상태에서 이루어진 호성단구로 파악된다. T1면은 하상 비고가 가장 낮고 퇴적물이 신선한 것으로 보아서 용암댐 개석 이후에 형성된 하성층으로 보인다. T3면에서 실시된 OSL 연대측정의 결과, 퇴적층의 형성시기는 약 $3{\~}4$만년 전으로 측정되어, 이 일대는 용암댐 형성이후 3만년 전까지 호소 상태였던 것으로 추정된다.
지난 수 십 년간 해안지형 연구분야의 축적된 지식은 해안단구의 분포 특징으로부터 지반 운동에 관한 양질의 기록과 증거들을 생산할 수 있게 하였다. 본 연구에서는 한반도 남동부 경주시 양북면과 양남면 소재의 수제리-수렴리 일대의 해안단구 분포와 지형발달을 논의하였다. 연구지역 일대에는 고고위읍천면을 포함하여 해발고도 160m까지 8단의 해안단구가 체계적이고 연속적으로 발달하고 있다. 특히 최근 반복적으로 보고되고 있는 해안단구 고고위면의 존재는 동해안 일대의 해안단구 형성시기를 보다 구체적으로 논의하는 중요한 단서를 제공한다. 본 연구를 통해 확인되는 해안단구 고고위면의 구정선고도와 그 추정 시기에 의하면, 플라이스토세 중기 (약 70만년) 이후 한반도 동해안의 평균 지반운동 속도는 0.23mm/year로 확인된다. 이와 같이, 해안단구 연구 결과로부터 도출되는 지반 융기 운동의 속성과 시, 공간 특성은 복잡한 한반도 신생대 제4기 지반 운동의 본질을 이해하는 기초적 자료가 될 것이다.
계단형 평탄지형면인 해안단구는 고해수면을 지시하는 표식지형으로 가까운 지질시대동안 일어났던 지구조운동 정보를 제공하는 지질학적으로 매우 의미 있는 지형이다. 한반도의 동해, 서해 그리고 남해안 모두 해안단구가 발달하고 있으며 그 중 동해안에 가장 잘 발달하고 있다. 동해안의 해안단구는 4-6조로 해발고도 수m 에서 수십m 상위에 발달하고 있다. 이들 중 최하위 단구를 제외한 모든 단구는 중기 플라이스토세 이후에 형성되었고, 특히 OSL 연령과 고지자기 층서의 블래이크 사건(Blake excursion event)에 따르면 2단구와 3단구는 공히 최종 간빙기에 대비된다. 플라이스토세 해수면변동 곡선과 단구의 구정선고도를 서로 대비하여 본다면 동해안에서 중기 플라이스토세 이후부터 중기 홀로세까지 광역적 지구조 운동이 일어났음을 알 수 있다. 또한 강릉에서 부산까지 해안단구의 구정선 고도가 지역별로 상이하며 4개 지역으로 구분할 수 있다: 강릉-용한리(I), 호미곶-나정(II), 나정-방어진(III), 왜성-부산만(IV). 구정선 고도가 지역 간 서로 다르게 발달하고 있는 것은 오천단층 혹은 그의 부수단층, 감포 선구조, 울산단층 등에 의한 지괴운동에 의한 것으로 해석된다. 구정선 고도와 단구 평탄면 형성시기를 상호 함수로 한 동해안의 융기율은 0.2-0.3m/ky 범위 내외이며, 구정선 고도에 따라 융기율은 지역적으로 다르다.
본 연구는 호주 남동부 Victoria 남부 해안을 따라 발달하고 있는 Otway 산맥 일대에서 지난 5 Ma 동안의 신기지체구조 운동의 성격을 해안 산악 지역을 따라 분포하고 있는 해안단구의 발달상을 통해 밝히고 있다. OSL 연대 측정으로부터 얻은 저위 해안단구면의 융기율은 판 내부 구조운동의 영향이 현생 지형 발달에 미치는 결과를 명확히 보여주고 있다. 또한 본 연구는 제4기 해안단구와 플라이오세 고해수준 기록 간의 층서적 관계를 통해 후기 신제3기 이후에 나타나는 지구조 운동의 변화적 속성을 밝히고 있다. 이와 같은 후기 신제3기 이후 가속화된 지구조 운동 반응은 호주-태평양판의 이동성의 변화와 이에 따른 경계 응력의 증가가 대륙 내부 응력 수준에도 영향을 미친 결과로 이해된다.
본 연구는 우리나라 해안단구의 형성과정을 종합적으로 해석하기 위해, 연구가 거의 드문 남해안의 중앙부에 위치한 광양만 일대 해안을 대상으로, 해안단구의 분포, 퇴적층의 층서 및 퇴적물의 이화학적 특성을 밝히고, OSL 절대연대 자료를 기초로 해안단구의 형성시기를 추정하였다. 해안단구 퇴적물을 포함하여 광양만에 분포하는 다양한 지형 구성물질의 이화학적 특성을 분석한 결과, 지형 사이의 뚜렷한 차이가 나타나지 않았는데, 이는 광양만의 지형적 폐쇄성에 기인한 구성물질의 재순환 및 혼합의 결과로 판단된다. 광양만 일대 해안에는 규모가 작은 3단 이거 해안단구면이 발견된다. 고도가 가장 낮은 1면은 해발고도 $10{\sim}13m$에 분포하며, OSL 연대측정 및 퇴적물의 특성으로 보아, MIS 5a 시기에 형성된 것으로 판단된다. 광양만 일대의 융기율은 0.141m/ka로 계산되며, 이를 적용하면, 해안단구 2면(18-22m)은 MIS 5e, 3면($27{\sim}32m$)은 MIS 7시기의 후반에 형성된 것으로 추정된다. 따라서 신생대 플라이스토세 후반 우리나라 동해안과 남해안에서 지반 융기 및 해안단구의 발달 과정은 거의 유사했던 것으로 판단된다.
한반도 남동해안을 포함한 연구지역에는 북북동, 북동 및 서북서 방향의 선상구조들이 발달하며, 백악기의 퇴적암류를 기저로 이들 퇴적암류를 관입한 화강반암이 분포한다. 제3기의 지층은 화산암 역을 주로 가지는 역암층, 화산성퇴적암류와 현무암이 분포하고 제4기 충적층이 골짜기를 중심으로 계곡에 분포한다. 해안단구는 해안선을 따라 고도를 달리하며 발달하고, 수렴리 일대에는 특히 중위면이 잘 발달되어 있다. 중위면의 분포고도는 실제측량을 통해 약 41-46m 사이에 분포하여 있다. 제 4기층의 수직변위는 약 50cm 미만으로 비교적 적은 편이나, 남쪽으로 약50m 이상 점토대가 연장되어 있는 것이 트랜취를 통해 확인하였다. tnfuiaeks층은 단층의 주향이 동북동에서 북동방향을 거쳐 북북동방향으로 변하며 경사는 동쪽 및 동남쪽으로 저각을 이루는 스러스트단층이다. 이 단층의 연장은 약 200mrud로이며, 변위는 현대연수원 절개면에서는 약1.5로 가장 크며 그 북쪽 및 남쪽으로 가면서 점점 감소하는 특성을 가진다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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