고흥반도 남부 규질 구암용결응회암의 정치 및 유변작용

1. 서 언

한반도에서 백악기 화산암류는 일반적으로 규장질 내지 규질 마그마로부터 분류성 분출보다 폭발성 분출로 인해 용암보다 화성쇄설암이 우세하게 분포한다(Hwang, 2012). 특히 규질 화산작용은 폭발성 분출이 훨씬 더 우세하였으므로 다양한 화성쇄설암이 넓게 분포하지만, 규질 용암으로 남은 경우가 매우 드물다(Williams and McBirney, 1979).

대규모 규질 분출은 화산작용 중에 가장 파괴적인 형태이며 그 지역을 폐허로 만들 뿐만 아니라 기후까지 교란할 수도 있다. 일반적으로, 이들은 (1) 암편 쇄설물을 종속적으로 수반하는 부석 라필리의 강하층을 생성시키는 플리니안 폭발성 분출을 포함하고, (2) 부석 라필리를 갖는 큰 부피의 화쇄류의 정치를 동반하며, 그리고 (3) 뒤따라 비교적 부피가 적고 탈기된 규질 용암의 작은 돔 및 쿨레이의 분류성 분출을 수반한다. 그러나 일부 화산 지역에서 규질 분출물은 이러한 일반적인 패턴과 상당히 다른 경우도 있다.

이러한 일반적인 패턴과 다른 예는 고흥반도 남부의 유주산 주변과 남부에서 발견된다. 이곳에서 화산 분출물은 전통적으로 플리니안 및 화쇄류 분출에 의한 생성물로 우리에게 익숙한 부석-풍부 집합체와는 상당히 다르다.

실제로 규질 화쇄류암(ignimbrite)인 구암용결응회암은 반상 유문암 혹은 규장반암(felsophyre), 파리반암(vitrophyre)을 상당히 닮았다. 그래서 이러한 규질암을 처음 접할 경우 용암 혹은 관입암으로 오인할 정도로 혼란스럽다. 하지만 매우 드물게 암편이 발견되기 때문에 분출암으로 인식할 수 있지만, 용암인지 혹은 화쇄류암인지 알아내기가 매우 어려워 여러 증거가 필요하다. 우선 피아메의 존재로 폭발성 화산작용에 의한 화쇄류암이란 것을 알 수 있다. 그런데 특히 강하게 용결된 유변상 화쇄류암의 우세, 유변작용에 따른 선구조의 출현 등으로 기타 화쇄류암과의 현저한 차이를 나타낸다. 이러한 차이는 독특한 화산작용으로부터 유래되었다고 볼 수 있다.

따라서 이러한 유변성 화쇄류암의 특성을 이해하기 위해서는 야외에서 관찰할 수 있는 특징 및 조직에 대한 이해가 필요하다. 이 논문에서는 이 구암용결응회암의 야외적 및 조직적 특징을 바탕으로 유변성 응회암의 중요성에 대해 논의하고자 한다.

2. 지질배경

고흥반도는 백악기 후기에 속하는 퇴적암류, 화산암류와 심성암류로 구성되어 있다. 퇴적암류는 대부분 고흥반도 북부에 분포하며 백악기 전엽에 속한다(Kim et al., 2015; Chae et al., 2019; Park et al., 2021). 고흥반도 남부에서 화산암류는 주원소 조성에 따라 하부 유문암질암류(고흥아층군), 중부 안산암질암류(팔영아층군) 및 상부 유문암질암류(지죽도아층군)가 분포하며 심성암류가 이들을 관입하였다(그림 1; Kim et al., 2015; Hwang et al., 2022).

Fig. 1.

Geological map around Yujusan caldera (modified from Hwang et al., 2022), representing major place names as capital letters. D, Dangho-ri; G, Gaindong; Gr, Guam Reservoir; H, Hado village; Hh, Hadong hill; S, Sangdong village; W, Wondodong village.

하부 유문암질암류인 고흥아층군은 고흥응회암과 운대유문암을 포함한다(그림 1; Kim et al., 2015; Hwang et al., 2022). 중부 안산암질암류인 팔영아층군은 우두층, 구룡산안산암, 팔영산응회암, 포두안산암, 발포응회암과 도화안산암 순으로 세분된다(그림 1; Kim et al., 2015; Hwang et al., 2022).

상부 유문암질암류인 지죽도아층군은 하도층, 구암용결응회암, 사동리층과 별학산유문암을 포함한다(그림 1; Hwang et al., 2022). 구암용결응회암은 대부분 용암과 유사한 화쇄류암을 나타내며, SHRIMP 저어콘 U-Pb 측정에서 83.2 Ma 연대를 가진다(Hwang et al., 2024). 이 암층은 과거에 반상 유문암 혹은 규장반암, 파리반암으로 인식됐던 것(Yamanari, 1924)과 유사하지만, 용암이나 관입암이라기보다 분출암 중에 반정을 많이 포함하는 파리반암으로 해석되고 드물게 암편과 피아메가 확인되기 때문에 용결응회암으로 기재되었다(Hwang et al., 2022). 별학산유문암은 대부분 수 mm~cm 간격의 유대상 구조를 보여주고 가끔 구과(spherulite) 와 석구(lithophysae)를 가지며, SHRIMP 저어콘 U-Pb 측정에서 81.9~80.30 Ma 연대를 나타낸다(Kim et al., 2015; Hwang et al., 2024). 그리고 심성암류는 세립질의 섬록암이 암주와 암맥으로 산출되며, SHRIMP 저어콘 U-Pb 측정에 따르면 74.8 Ma 연대를 가진다(Hwang et al., 2024).

3. 야외관계

3.2. 구암용결응회암

구암용결응회암은 고흥반도 남부의 유주산에서 남북 방향으로 분포하는 SiO₂ 71~75 wt.% 범위의 규질암이다(Hwang et al., 2022). 이 규질암은 국지적으로 하도층 위에 정합적으로 놓이지만(그림 2), 대부분 도화안산암의 용암 위에 부정합적으로 놓여 있으며 SHRIMP 저어콘 U-Pb 법에 의한 83.2±1.1 Ma 연대를 가진다(Hwang et al., 2024).

Fig. 2.

Schematic generalized columnar section of the Guam Welded Tuff, demonstrating field relationships and the internal textures in a representative portion from the Hado village to the Yujusan mount: the lithological zones and textures depicted are only examples of features highlighted in other figures.

두께는 유주산 남쪽에서 최대 220 m이지만 북쪽으로 갈수록 수십 m 이하로 얇아진다(Hwang et al., 2022). 남북 방향으로 길이 7.5 km의 구불구불한 능선을 형성하고 이에 거의 직각 방향으로 완만한 경사면을 가진다. 남쪽에서는 지죽도를 위시하여 여러 섬에 흩어져 분포한다(그림 1). 가장 서쪽의 형제도에서 가장 동쪽의 가매도까지의 거리를 고려하면 동서 방향으로 7 km까지 뻗쳐 있다. 해안에서는 가파른 경사면을 가지며 많은 부분에서 절벽으로 접근할 수 없어 관찰이 제한된다. 특히 지죽도를 위시하여 남쪽 해안은 냉각절리에 의한 수직 절벽을 이룬다(그림 3c). 이 절벽은 가로 0.5~1.2 m의 기둥을 가지는 주상절리가 특징이다.

이 층서단위의 바닥은 해수면과 식생으로 상단은 침식과 소계곡(gully)으로 인해 관찰이 제한된다.

3.3. 암상 분대

구암용결응회암은 과거에 반상 유문암, 규장반암, 혹은 파리반암으로 인식되어왔던 것(Yamanari, 1924)과 매우 유사하지만, 용암이나 관입암이라기보다 분출암 중에 반정을 많이 포함하는 파리반암으로 해석되고 드물게 암편과 피아메가 확인되기 때문에 유변상 화쇄류암에 의한 용결응회암으로 기재되었다(Hwang et al., 2022).

이 화쇄류암은 용결상이 기저부에서 비용결상과 부분용결상을 보이고 그 상부에서 대부분 치밀용결상을 나타낸다. 한편 이들은 각기 용결 석리에 따르면 파리쇄설상 암편 풍부대, 완배열상대, 평행배열상대로 구분될 수 있다. 평행배열상대는 현미경 하에서 변형된 샤아드가 그대로 남아있는 하부 및 상부 파리질대와 샤아드가 심한 탈파리화로 지워진 중부 석질대로 구분할 수 있다. 대부분이 중부 석질대에 속하지만, 하부와 상부에서 파리질대가 불규칙하게 남아있음을 확인할 수 있다. 그러므로 우리는 암대 경계가 뚜렷하지 않지만, 다음에 설명한 대로 용결 석리, 결정화를 기준으로 하부로부터 (1) 기저 암편풍부대, (2) 기저 완배열 상대, (3) 하부 파리질대, (4) 중부 석질대, (5) 상부 파리질대의 5개 암대로 구분한다(그림 2). 각 암대를 간략하게 기록한 후, 변형작용을 설명하고 화쇄류암의 정치 및 유변상 진화에 대한 해석을 제시한다.

Fig. 3.

Features of major outcrops in the Hado Formation and Geomorphology. (a) Alternated tuffaceous sandstone, mudstone and shale beds in the upper part of the Hado Formation, the quay of Hado village; (b) Clast- to matrix-supported, polymict tuffaceous conglomerate with subrounded to subangular andesite clasts of various sizes, exposed between the Hado Formation and Guam Welded Tuff, the northern coast of the Hado village; (c) Columnar joints on the cliff of the Guam Welded Tuff, the southern coast of Jigukdo Island.

3.3.1. 기저 암편풍부대

남남형제도 혹은 하도마을 북해안에서는 용결 화쇄류암 기저에 국부적으로 1 m 미만 두께의 파리반암질 암편이 풍부한 암대가 있다(그림 4a). 이 암대 아래에는 강하 퇴적층 혹은 응회질 역암이 놓여있다. 남형제도에서는 퇴적층 해수에 의한 침식으로 10~20 cm 간격으로 비어있으며 이전의 풍화 표면이 드러나 있다(Hwang et al., 2022). 그 경계면은 남동쪽으로 약 10^o 경사로 기울어져 있으며, 남쪽에서 해수면 아래로 잠긴다. 이러한 암편풍부대는 오로지 기저부에서만 국지적으로 뚜렷하게 확인된다.

이 암대는 모래 크기의 파리질 화산회 물질의 담황색 기질에 결정이 풍부한 파리반암의 아원상 내지 각상 암편이 직경 1~20 cm 크기의 쇄설물로 구성된다(그림 4a). 대부분 하위의 용암층에서 나온 안산암 암편으로 구성되며, 국부적으로 톱니 맞물린(jigsaw fitting) 쇄설물도 보존되어 있다. 암편들은 일반적으로 기질지지 되어있고 정점이층리를 나타낸다(그림 4a). 암편은 위로 가면서 크기가 작아지고 함량도 감소한다. 기질은 샤아드, 결정편, 부석편과 암편으로 구성되며 비용결 조직을 나타낸다(그림 4b). 샤아드는 대부분 불규칙한 형태이나 뾰족한 모양과 가끔 Y형을 나타낸다. 결정편은 석영, 사장석과 알칼리장석 등으로 구성된다.

3.3.2. 기저 완배열상대

유변상 화쇄류암에서, 최하부 수 m (≤3 m)는 완배열상대이다(그림 2). 이 암대는 편평화된 부석과 샤아드로 정의되는 완배열상 석리를 나타낸다(그림 4c). 하도마을 북쪽 해안의 한 노두에서 이러한 석리는 기질지지의 거시적 피아메들(<10% 모달 함량)이 기저부 1 m 내외까지만 나타난다(그림 4c). 이 완배열상대는 평행한 성층화를 나타내지 않기 때문에 아래의 하도층 내의 층회암과 확연히 구별된다. 화쇄류암 기저부에서의 완배열상대는 피아메가 주로 수직적 압축으로 편원상(oblate)을 가지지만(그림 4c), 그 강도가 높이에 따라 현저하게 증가하여 위로 가면서 평행배열상 영역의 파리질대로 점이된다. 이 화쇄류암이 두꺼워지는 곳에서, 완배열상대는 측방으로 얇아지고 역시 파리질대로 점이된다. 이 완배열상대에는 작은 암편(직경 1~3 cm) 도 역시 매우 드물게 존재한다.

Fig. 4.

Features of major basal lithic-rich zone and basal eutaxitic zone. (a) Normal grading of lithics in basal lithic-rich zone, northern coast of the Hado village; (b) Photomicrograph of a vitroclastic texture by poorly packed shards, some with tuning-fork shapes, in the matrix of basal lithic-rich zone (open Nicol), the southwestern part of the Wondodong village; (c) An eutaxitic fabric by aligned flattened fiammes in basal eutaxitic zone, the northern coast of the Hado village; (d) Photomicrograph showing an eutaxitic fabric by deformed and flattened shards in the matrix of the basal eutaxitic zone (open Nicol), the northern coast of the Hado village.

박편에서도 기저 완배열상대는 수많은 뾰족한 샤아드와 드문 부석 라필리들이 부분적으로 용결되면서 편평화되고 다소 신장되어 편원상(oblate)을 나타내고 이들이 가지런하게 배열되는 완배열상 석리를 기록하고 있다(그림 4d).

이러한 완배열 석리는 큰 용적의 화성쇄설성 밀도류로부터 처음 정치된 물질을 나타내는 것으로 해석된다. 완배열상대는 전 세계적으로 유변상 화쇄류암에서 나타나는 일반적인 냉각 기저 암상이다(Streck and Grunder, 1995; Kobberger and Schminke, 1999; Sumner and Branney, 2002). 완배열상대는 빠른 급냉을 기록하는데, 이는 아마도 평행배열상의 파리질대 및 석질대에 비해 더 저온 물질의 정치를 반영한다. 더 낮은 질량유출(mass flux)을 갖는 밀도류의 초기 화쇄류 부분 혹은 뜨거운 밀도류의 전면부로 주위의 차가운 공기가 유입되어 상대적으로 온도가 더 낮았음을 나타낸다(Branny and Kokelaar, 2002).

3.3.3. 하부 파리질대

유변상 화쇄류암에서 하부 파리질대는 5 m 두께에 달하는 홍갈색 내지 회갈색 평행배열상 부분이다(그림 2). 이 암대는 강한 유변상이며 거의 연속적인 용결엽리(S_0-1), 회전된 암편, 신장된 피아메를 가진다(그림 5a). 암편 주위에서 피아메들이 더 가늘게 신장되고 그 암편을 감싼다. 피아메 내의 기공들도 섬유상으로 평행하게 신장되어있다. 피아메들은 일정하게 나열되어 현저한 평행배열상 석리를 나타낸다. 이 석리는 기저부에 평행하며, 비교적 불연속적이고 거의 평행한 편장상(prolate) 피아메를 나타낸다. 이들은 색깔로 뚜렷하게 구별되며 일반적으로 두께가 1~7 mm 및 길이가 수 cm~수십 cm이다(그림 5a). 피아메의 종횡비는 일반적으로 >40:1이다. 이 석리는 국부적으로 신장 선구조를 포함한다. 선구조가 대략 고계곡 축을 따라 NW-SE 방향으로 향하지만, 측정 가능한 신장 선구조는 매우 드물다. 박편에서도 하부 파리질대는 평행배열상 석리를 뚜렷하게 나타내지만, 용결된 뾰족한 샤아드는 회전된 결정 주위의 저변형 부분에 보존되어 있다(그림 5b). 작은 암편(직경 1~2 cm)도 드물지만 역시 존재하며, 상부로 갈수록 함량이 감소한다. 석리는 그 암편 주위에서 변형되고 더 편평화된다. 파리질대는 위로 가면서 중부 석질대로 이동하는데, 두 암대 간의 경계는 점이적이고 매우 불규칙하다. 이 화쇄류암이 200 m 내외로 두꺼운 곳에서, 하부 파리질대는 두께 5 m에 도달하고 기저 완배열상대는 거의 없어진다. 그러나 화쇄류암이 100 m 이내로 얇은 곳에서, 하부 파리질대는 얇아지거나 기저부의 완배열상대와 겹친다.

거의 연속적인 평행배열상 석리, 변형 그림자에 보존된 파리쇄설성 석리, 회전된 결정, 편원상 기공과 상·하 암대로의 점이는 극히 고밀집 화쇄류암에 의한 용암과 유사한 유변상 응회암인 것을 지시한다(e.g., Henry et al., 1988; Branney et al., 1992; Branney et al., 2004). 점이적 경계는 기저 완배열상대와 하부 파리질대가 동일한 밀도류에서 유래되었음을 시사하며 용결 석리의 대조는 다른 열 이력 및 변형 이력을 반영한다. 즉 하부 파리질대에서의 잔류 온도는 완배열상대에서보다 높았을 것이다. 그래서 완배열상대에서는 빠른 냉각에 의해 이전 석리를 보존했지만, 하부 파리질대의 높은 잔류 온도 및 유변작용은 이전의 완배열상 석리를 평행배열상 석리로 전위시키고 일부 지워버렸다(Branney et al., 2004).

Fig. 5.

Features of the lower vitric zone. (a) A parataxitic fabric by dark brownish grey, highly stretched fiammes, which wrap around rotated lithics (1), the southern part of Sudeoksan mount; (b) Photomicrograph showing a parataxitic fabric by highly stretched shards, which are separated into upper and lower parts by an extremely stretched fiamme that are pseudomorphed by clusters of microcrystalline crystals (2) owing to devitrification (open Nicol), the southern part of Sudeoksan Mount.

3.3.4. 중부 석질대

유변상 화쇄류암에서 중부 석질대는 최대 200 m 두께의 평행배열상 부분의 중간 대부분을 차지한다(그림 2). 이 석질대는 상부 및 하부 파리질대와 달리 담회색 내지 담갈색을 띠고 석영 및 알칼리장석 반정(크기 <0.5 mm)을 갖는 규장반암상과 유사한 특징을 나타낸다(그림 6a, 6b). 측방으로 연속되는 mm 내지 cm 두께의 피아메에 의한 평행배열상 석리가 희미하게 관찰되며 심한 탈파리화 특징과 함께 결정도의 변화로 피아메와 기질 색상 변화(그림 6a, 6b, 6c)가 특징적이다. 이 평행배열상 석리는 뚜렷한 용결 엽리를 형성하며(그림 6a, 6b, 6c), 국부적으로 촘촘한 간격의 불연속적 열개(혹은 판상 절리)와 거의 평행하게 잘려 있다. 그리고 세장된 피아메가 엽리를 따라 놓여 있고, 신장 피아메는 가끔 선구조를 나타낸다. 피아메는 기공들도 함께 신장되어 섬유상을 나타내고(그림 6b) 회전된 암편 주위를 감싼다(그림 6c). 이의 하부에서 석리와 엽리는 하부 파리질대에 있는 것과 대개 평행하다.

Fig. 6.

Features of the middle lithoidal zone. (a) Although it appears to be a felsophyre, a indistinct parataxitic fabric by extremely stretched fiammes, roadside of Dangho-ri; (b) Although it appears to be a flow-banded rhyolite, a indistinct parataxitic fabric resembling a flow-banding due to extremely stretched vesicles (3) in fiammes, the western coast of Gain-dong; (c) Although it appears to be a felsophyre, a indistinct parataxitic fabric by extremely stretched fiammes, which surround a roatated lithic (1), the northern forest roadside of Hadong village; (d) subvertical columnar joints, the western coast of Gaindong; (e) Photomicrograph showing a relict parataxitic fabric due to crystallization with microcrystalline fiammes (2) and cryptocrystalline shards by devitrification, The fiammes are pseudomorphed by clusters of microcrystalline crystals (open Nicol), Hadong hill; (f) Photomicrograph showing an indistinct relict parataxitic fabric, which locally deflect around the rotated phenocrysts (4), because of crystallization with cryptocrystalline shards by devitrification (open Nicol), the roadside of Guam Reservoir.

석질대에서 석리와 엽리는 폭 30~60 cm의 다각형 주상 절리를 정의하는 아수직 냉각절리에 의해 절단된다(그림 6d). 석질대는 상부 파리질대에 의해 덮이지만, 그 경계는 점이적이고 매우 불규칙하다.

박편에서 석질대는 심한 탈파리화작용으로 세장된 피아메는 미정질로 결정화되고(그림 6e) 기질의 샤아드들은 은미정질로 결정화되어 있다(그림 6e, 6f). 그래서 피아메나 샤아드들은 가상으로 나타나지만 희미하게 평행배열상 석리를 보여주고, 회전된 결정 주위를 감싸는 모습을 보여준다(그림 6e, 6f).

석질대는 강하게 용결된 유변상 화쇄류암의 중간부 결정화 부분에 해당된다. 비록 파리쇄설성 조직이 없지만, 하부 및 상부의 명백한 파리질대로 점이된다. 점이적 경계는 파리질대와 석질대가 동일한 화성쇄설 밀도류에서 유래되었음을 시사하며 결정화의 차이는 다른 열 이력 및 변형 이력을 반영한다. 즉 석질대는 화쇄류의 중간 부분을 차지하기 때문에 그곳에서의 잔류 온도는 파리질대의 온도만큼 높았거나 더 높았으며 더 오래 지속되었을 것이다(e.g., Branny et al., 1992). 그 밖의 다른 곳에서 극히 고밀집도 화쇄류암에 대해 언급된 것처럼, 우리는 광범위한 유변작용 및 결정화작용 동안 1차적 파리쇄설성 및 치밀용결 조직이 지워졌다고 추론한다(e.g., Branny et al., 1992). 전반적인 결정화 정도와 잔류 탈파리화 특징의 부재는 대부분의 석질대가 유리전이(T_g)와 급냉작용을 교차하지 않고 고상선을 통해 냉각되어 파리쇄설성 조직을 거의 지워버리고 규장반암과 유사한 결정질 석질대를 형성했음을 시사한다.

Fig. 7.

Features of the upper vitric zone. (a) A parataxitic fabric by highly stretched fiammes with wispy termination (5), the northern forest roadside of Hadong village; (b) Photomicrograph showing a parataxitic fabric by extremely stretched shards and devitrified fiammes that are pseudomorphed by clusters of cryptocrystalline crystals (2), and vitroclastic fabrics by cuspate shards (6) at the uncompressed zones of broken and rotated phenocrysts (open Nicol), the northern forest roadside around Hadong hill; (c) Photomicrograph showing an eutaxitic fabric by deformed and flattened cuspate shards (6) and fiammes with wispy or ragged termination (5) (open Nicol), the southern forest roadside of the Sangdong village; (d) Autoclastic breccia showing highly angular clasts of vitrophyre of various sizes, the southern forest roadside of the Sangdong village.

3.3.5. 상부 파리질대

유변상 화쇄류암에서 상부 파리질대는 5 m 두께에 달하는 청회색 내지 회갈색 치밀용결상을 가지는 부분이다(그림 2). 이 암대는 심하게 신장된 피아메로 평행배열상 석리를 나타내는 유변상을 나타낸다(그림 7a).

박편에서 상부 파리질대는 치밀용결되고 샤아드와 피아메가 심하게 신장되어 있으며 대부분 뚜렷한 평행배열상 석리를 가진다(그림 7b). 또한 회전된 결정 주위의 저변형 부분에서는 신장된 샤아드를 인지할 수 있다(그림 7b).

상부 파리질대는 하부로 가면서 석질층 및 파리질층이 교호하는 전이대를 지나 결국 아래의 석질대로 점이된다. 상부 파리질대의 상단부는 유주산 칼데라 내에서 사동리층의 오렌지색 비용결 응회암 혹은 응회질 사암에 의해 덮이겠지만, 심한 침식으로 일부만 국부적으로 남아있다. 그러나 상부 파리질대의 상단부에서 일부 박편은 국부적으로 완배열상 조직을 보여준다(그림 7c). 이러한 조직은 구암리 상동마을 남쪽에서 단지 국부적으로만 산출되지만, 다른 곳에서 발견되지 않는다. 또한 상동마을 남동쪽에서 상단부는 국부적으로 다양한 양상의 자가각력암을 산출한다(그림 2). 이 각력암은 용결응회암편들이 톱니상-맞물림에서 어지럽게 파쇄된 것까지 다양하다(그림 7d).

평행배열상 석리의 완배열상 석리로의 상향 전환, 신장 선구조 및 석질대로의 점진적인 하향 전환은 상부 파리질대가 빠른 냉각작용 및 탈기작용이 탈파리화작용 및 결정화작용을 막는 유변상 화쇄류암의 냉각된 상부를 나타냄을 시사한다. 그러므로 대부분의 석질대가 고상선을 통해 냉각되었던 것에 반해, 이 파리질대는 유리전이(T_g) 온도 아래에서 급냉작용을 거쳤음을 지시한다. 그래서 석질대에서 높은 잔류 온도 및 유변작용은 평행배열상 석리의 일부 지워버렸지만, 이 파리질대에서는 빠른 냉각에 의해 평행배열상 석리를 거의 그대로 보존했던 것으로 해석된다.

4. 유변상 구조

구암 화쇄류암은 대부분 유변상이지만, 두 개의 구조적 영역으로 나뉘는데, 그중에 하부 완배열상 영역은 다른 평행배열상 영역으로 덮인다(그림 2).

5. 토 의

위에서 설명한 고흥반도 남부에서의 규질암 층서단위는 다양하고 내부구조를 잘 보존하고 있다(그림 3-7). 이에 대한 중요한 의문은 이 규질암이 분류성 분출에 의해 생성된 용암류를 나타내는지 아니면 폭발성 분출에 의해 형성된 화쇄류암을 나타내는지의 여부이다. 이 둘을 구별하는 것은 종종 매우 어려운 경우가 있다(e.g., Henry and Wolff, 1992; Hwang and Kim, 1995; Manley, 1995, 1996). 이러한 규질암에서 대개 평행배열상 석리, 신장 선구조, 유대상 구조(S_0–1)와 이들의 등사습곡은 유변상 내지 용암상 화쇄류암에서 나타나는 전형적인 특징이다(e.g., Branny et al., 2004, 2008; Andrews and Branny, 2011). 그러나 이러한 특징들은, 고밀집도의 화쇄류암에서 전형적이지만, 규질 용암류에서도 흔하기 때문에 진단 기준으로서 절대적이라고 할 수 없다(e.g., Seaman et al., 2009; Bullock et al., 2018).

이 화쇄류암은 그 밖의 용암상 화쇄류암에서 인식되는 것(Ekren et al., 1984; Henry et al., 1988; Branney et al., 1992; Sumner and Branney, 2002)과 같은 다음 특징을 가진다: (1) 기저 자가각력암이 없다; (2) 파리질 화산회 샤아드가 풍부하게 보존되어 있다(그림 6a); (3) 피아메가 기질 지지로 존재한다(그림 6b); (4) 피아메가 넓은 범위에 걸쳐 낮은 종횡비를 갖는다. (5) 단면에서 층리가 없는 두꺼운 용결대를 형성한다. 이러한 단순 용결대는 이 화쇄류암이 단순 냉각단위임을 시사한다(Smith, 1960). 따라서 여러 차례의 화성쇄설성 밀도류로부터 퇴적되었지만, 흐름단위 경계가 유변작용에 의해 모든 곳에서 지워졌음을 무시할 수 없다.

6. 결 론

고흥반도 남부에는 도화안산암 혹은 하도층 위에 구암용결응회암이 최대 약 220 m 두께로 광범위하게 남아있다. 이 규질암은 다른 곳, 특히 Snake River 평원(cf., Andrews and Branny, 2011; Ellis et al., 2013; Knott et al., 2016a, 2016b)의 것들과 잘 알려진 고밀집도에서 극고밀집도의 화쇄류암의 것들과 유사한 노두 구조와 조직적 특징을 보여준다.

이 규질암은 암편이 매우 드물고 반정이 풍부하며 치밀용결상을 나타내는 화성쇄설암으로 정치되었지만, 대부분 강한 유변작용과 결정화작용으로 규장반암을 닮은 용암상을 보여준다. 우리는 이 규질암이 용암류가 아니라 화성쇄설성 밀도류에 의해 정치된 고밀집도(유변상) 내지 극고밀집도(용암상)의 화쇄류암이라고 해석한다.

이러한 해석의 증거는 다음을 들 수 있다. (1) 하위의 도화안산암과의 평면적 접촉과 기저 각력암대의 부재, (2) 광범위한 치밀용결, (3) 매우 높은 압착률 및 용결도를 지시하는 평행배열상 석리, (4) 강한 유변작용에 따른 편장상 피아메의 신장 선구조, (5) 반정 및 암편 주위를 감싸는 편장상 샤아드와 피아메를 보여주는 파리쇄설상 조직 증이다.

한편 이 규질암은 대부분 치밀용결에 의한 평행배열상 석리가 지배하지만, 기저부에서는 비용결 및 부분용결에 따른 파리쇄설상 및 완배열상 조직의 산출도 역시 화쇄류암이라는 것을 지지해준다.

Acknowledgments

이 논문은 한국지질자원연구원의 기본과제인 ‘국가지질도·지질주제도 디지털전환(DX)과 기반암 내 유망·유해원 소 연구(1) (GP2025-020)’ 과제에 지원되었다. 현장작업은 2022년에 의해 집중적으로 수행되었고 그로부터 몇 년에 걸쳐 간헐적으로 유주산 지역을 방문하는 동안 이루어졌으 며, 그동안 환대와 지원을 주신 여러분에게 감사한다. 이 논 문은 전문가의 권고에 따라 약간 조정되었으며, 두 분 심사 위원의 건설적인 비평 검토의 큰 혜택을 받았다.

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