전북 부안군 솔섬 석포응회암 내 파이프와 구상체 복합구조: 가스 탈출/분리구조와 구별 및 열수작용 해석

1. 서 론

화쇄류암(ignimbrite)은 폭발적 분화로 형성된 화산쇄설성 밀도류(pyroclastic density current)가 이동, 퇴적, 정치되는 과정에서 형성되는 대표적인 화산쇄설암이다(Branney and Kokelaar, 2002). 이 과정에서 화산쇄설물의 탈가스화(degassing), 내부 공극 유체 압력 변화, 입자의 재배열과 분리 현상이 복합적으로 일어나면서 다양한 가스 탈출 구조(gas-escape structure)와 분리구조(segregation structure)가 형성된다(Brown and Andrews, 2015; Pacheco-Hoyos et al., 2020; Scarpati et al., 2020; Pimentel et al., 2021; Walding et al., 2025). 특히, 화쇄류암에서 관찰되는 파이프와 구상체 구조는 퇴적 직후 또는 부분 교결 과정 중 유체-입자 상호작용과 화산쇄설물 내부 유동의 흔적으로 해석되어 왔으며, 최근에는 관련 개념, 용어, 형성 메커니즘에 관한 재정리 연구도 활발히 진행되고 있다(Pacheco-Hoyos et al., 2020; Walding et al., 2025).

한편 활화산과 고지열 환경에서는 마그마의 열원에 의해 가열된 유체가 화산체 내부와 외부를 순환하며 균열과 파쇄대를 따라 유체의 경로를 형성하거나 광맥과 세맥을 발달시키며, 모암의 변질과 물성(공극률, 투수성, 강도 등)에 변화가 생기는 현상이 관찰된다(Bons et al., 2022; Pereira et al., 2024). 특히, 응회암이나 화쇄류암과 같이 공극이 발달한 화산쇄설물은 지역적 유체 집중과 이차 광물 침전으로 인해 파이프 모양 또는 기둥 모양의 변질대가 형성될 수 있으며(Self et al., 2022), 관입체(예: 암맥) 및 그 열변질대는 국지적으로 용해, 파쇄, 변질을 유도하여 수직 유체 흐름의 통로를 제공하는 동시에 일부 구간에서는 유체 흐름을 구획하는 역할도 한다(Kennedy et al., 2022).

이처럼 화쇄류암 내 파이프와 구상체 구조는 주로 퇴적 직후 가스의 배출과 분리 과정으로 설명되어 왔으나, 정치 이후 열수의 주입, 순환, 침전으로 인해 표면상 유사한 구조가 형성될 가능성도 배제하기 어렵다. 그럼에도 일차 구조(퇴적 또는 정치와 동시에 또는 직후)와 이차 구조(열수, 변질, 교결)를 산상 관찰, 미세조직 분석, 암석·광물 특성과 결합하여 구분하는 연구는 충분히 정리되지 않았으며, 특히 파이프 또는 구상 집합체형 구조의 형성과정에 대한 비교 연구는 제한적이다(Pacheco-Hoyos et al., 2020; Scarpati et al., 2020; Walding et al., 2025). 따라서 구조의 형태적 유사성만으로 성인을 구별하기보다는 산상, 조직, 암상 정보를 종합하여 성인을 구별하는 연구가 필요하다.

부안군 변산면 도청리 해상에 위치한 솔섬은 부안화산체에 속하는 석포응회암(함부석 용결 화산력응회암)이 잘 노출되어 있다(Kwon et al., 2017). 솔섬의 석포응회암은 약 60 m 두께로, 하부(기저부에서 약 0-20 m)에는 파이프와 구상체 구조가 군집하여 산출된다(Cho et al., 2016). 솔섬은 지질명소로 활용되고 2025년 천연기념물로 지정되었으며, 학술적 및 교육적 가치가 매우 높다. 이러한 구조의 형성 기작을 규명하는 것은 지질학적 연구뿐만 아니라 대중을 위한 지질교육에도 매우 중요하다. 한편 솔섬의 파이프와 구상체 구조는 화쇄류암에서 볼 수 있는 가스 배출 구조와 유사해 보이지만, 산출 층준과 내부 충전 그리고 변질 양상을 고려할 때 단순한 가스 탈출로 설명하기 어렵다. 더불어, 미세조직과 광물 분석(예: 기질부의 변형 조직과 철산화 광물 산출)은 퇴적 후 유체의 작용이 개입됐을 가능성을 시사한다.

이 연구의 목표는 솔섬에 분포하는 석포응회암 내 파이프와 구상체 구조의(1) 산상 및 기하학적 특징(형태, 분포, 층준)을 기술하고, (2) 모암과 구조부의 암석학적·광물학적 특성을 비교하며, (3) 기존 화쇄류암의 가스 탈출 구조 또는 분리구조 모델과의 연관성을 평가하고, (4) 열수작용과 유동화 또는 주입 과정에 의해 형성된 이차 구조의 가능성과 그 지질학적 의미를 제시하는데 있다. 또한, 본 연구는 솔섬 사례를 통해 화쇄류암 내 유사 구조가 성인(일차 또는 이차) 인지를 구별하는 데 유효한 산상·암석학적 판단 기준을 제안하고자 한다.

2. 지질개요

백악기 동안 한반도를 비롯한 동아시아 지역은 유라시아판 아래로 사각섭입하는 이자나기판의 영향으로 광범위한 지각 변형이 일어났으며(Klimetz, 1983; Engebretson et al., 1984; Watson et al., 1987), 그 결과 다양한 크기와 조성을 지닌 퇴적분지들과 화산활동이 나타났다. 한반도 백악기 퇴적분지의 분지충전물에 대한 암상, 퇴적환경, 지질연대, 충전양상, 구조, 화산분출 및 분지진화에 대한 연구들은 백악기 한반도 및 동북아시아의 지각구조진화와 조구조 운동 특성을 이해하는 데 중요한 자료로 활용되고 있다 (Chough and Sohn, 2010; Chough, 2013 and references therein).

부안화산체(Buan Volcanics)는 백악기 화산-화산퇴적암 연속체의 하나로, 타원형 또는 난원형으로 분포하며(최대 직경 약 20 km)(그림 1a), 유문암질 응회암과 유문암(용암 및 관입암 포함)이 우세하고 일부 구간에는 쇄설성 퇴적층이 협재되어 전체 층후가 1 km 이상에 이르는 것으로 보고된다(Koh et al., 2013; Kwon et al., 2017). 부안화산체의 층서는 암상(쇄설성 또는 화산쇄설성), 분화 양상(폭발적 또는 분출성), 입도, 구성 광물 및 암편 조성 등을 기준으로 9개 층서 단위(분출 단위)로 구분되며, 하위에서 상위로 천마산응회암, 연동응회암, 우동제응회암, 석포응회암, 격포리층, 곰소유문암, 유정제응회암, 변산응회암, 삼예봉유문암으로 명명된다(Koh et al., 2013; Kwon et al., 2017)(그림 1b, 1c). Kwon et al. (2017)은 각 층서 단위가 칼테라 형성 분출작용의 산물로 해석하였으며, 다양한 암상과 분포 변화는 부안화산체를 형성한 칼테라가 복잡한 화산진화 과정을 겪었음을 보여준다(Gottsmann and Marti, 2011; Cas and Wright, 2012; Self, 2025). 또한, 석포응회암에서 분리된 저어콘의 SHRIMP U-Pb 연령은 약 88.7 Ma로 보고되어, 부안화산체의 분출 시기는 후기 백악기임을 지시한다(Kwon et al., 2017).

Fig. 1.

(a) Distribution of Cretaceous rocks on the southwestern Korean Peninsula. The Buan Volcanics occur along a NE-SW trending fault system. (b, c) Geological map of the Buan Volcanics (modified from Kwon et al., 2017), subdivided into nine lithostratigraphic units (formations). Solseom is located in the southwestern part of the Buan Volcanics.

이번 연구 대상인 솔섬(부안군 변산면 도청리 인근 해상)은 부안화산체 남서부에 위치하며, 석포응회암 노두를 쉽게 관찰할 수 있다(그림 1b, 1c, 2). 솔섬의 석포응회암은 다량의 부석편을 함유하는 함부석 용결 화산력응회암으로, 폭발적 분화로 형성된 화산쇄설성 밀도류에 의해 운반된 화산쇄설물이 퇴적·정치되어 형성되었다(Kwon et al., 2017).

Fig. 2.

Overview of Solseom and the occurrence of the pipe-globule complex (PGC) in the Seokpo Tuff. (a) The Seokpo Tuff exposed on Solseom is -60 m thick; the PGC is concentrated in the lower part of the tuff, 0-20 m above the basal contact. (b) Outcrop view showing the PGC horizon. A lithologic boundary (white dotted line) within the Seokpo Tuff is visible, and the PGC is developed mainly above this boundary.

3. 솔섬 암상 특성

연구지역인 솔섬은 부안화산체 층서 단위 중 석포응회암이 잘 노출된 대표적인 장소이다(그림 1, 2). 솔섬에서는 석포응회암의 하부 구간에 파이프와 구상체가 집중적으로 발달하여(그림 3a), 화쇄류암 내 다양한 구조와 형성 과정을 관찰하고 기록하기에 적합하다.

Fig. 3.

Field occurrence and lithofacies of the Seokpo Tuff on Solseom. (a) Occurrence of the PGC, where pipes and globules are interconnected, forming clustered assemblages. (b) Host rock: pumiceous welded lapilli tuff (Seokpo Tuff). (c) Elongated pumice clasts are laterally stretched, subparallel to bedding, and commonly chloritized, producing dark- and pale-green colors.

솔섬의 파이프와 구상체 구조는 겉보기에는 독립적인 구조로 보이지만, 야외에서는 서로 연결되거나(파이프와 구상체), 파이프 구조를 통해 인접 구조와 연결되어 군집을 이룬다(그림 3a). 이번 연구에서는 이러한 군집을 성인(일차/이차) 해석과 구별하기 위해 ‘파이프와 구상체 복합구조(pipe-globule complex; PGC)’라는 용어를 사용하고자 한다. PGC는 모암과 구성 입자(암편, 부석편, 결정편)의 종류가 대체로 유사하지만, 야외에서는 세립 화산회가 더 많고 조립 암편이 적게 나타나는 특징이 있다. 또 일부 산출지점에서는 구조 주변의 적색 변색대, 뚜렷한 구조 경계, 그리고 모암 절단 양상이 관찰된다.

3.2. 파이프와 구상체 복합구조(pipe-globule complex; PGC)

3.2.1. 산상 및 층준

PGC는 석포응회암의 하부, 특히 기저부에서 약 0-20 m 범위에 집중되며 상부에서는 거의 관찰되지 않는다(그림 2a). PGC는 측방으로 대체로 20 m 이내 범위에서 연속성을 갖고 군집을 이루며, 군집층 두께는 약 5 m 내외이다. 군집층 상부에는 파이프와 구상체가 급격히 소멸하는 수직적 분포가 특징적이다. PGC는 모암과 유사한 입자 유형을 갖지만, 모암에 비해 화산력에서 화산괴 크기의 암편이 적고, 세립 화산회가 상대적으로 풍부하여 야외에서 뚜렷한 입도 대비를 보인다. 또한, 구조부는 모암보다 용결도/치밀도가 상대적으로 높아 풍화와 침식에 대한 저항성 차이를 보인다(그림 2b). 일부 구간에서는 PGC 주변 모암의 적색 변색대가 나타난다.

3.2.2. 형태별 구분과 특성

솔섬 PGC는 형태, 장·단축비, 그리고 연결 관계에 따라 파이프와 구상체로 구분하여 기술하였다. 각 요소는 단독으로 산출되기도 하지만, 현장에서는 파이프 상단 또는 중간에 구상체가 발달하거나 파이프를 통해 인접 구상체와 연결되는 등 복합적인 연결 구조가 나타난다.

PGC-파이프는 폭 0.1-0.5 m, 높이는 2-4 m 범위를 보인다. 내부는 매우 세립에서 세립 화산회 기질이 우세하며, 조립 화산회에서 중립 화산력 크기의 암편이 산재한다. 내부는 대체로 괴상이며 신장 입자(예: 장축이 긴 암편)의 우세 방향성은 뚜렷하지 않다. 파이프는 모암을 수직 또는 고각으로 절단하는 형태를 띠며, 그 가장자리에 구상체가 연속적으로 결합해 포도송이와 유사한 배열을 나타내기도 한다(그림 4a). 이러한 배열은 PGC의 구성요소가 독립적으로 존재하기보다는 동일은 층준 내에서 공간적으로 결합·연결된 복합체로 발달했음을 시사한다.

Fig. 4.

Representative field characteristics of the PGC. (a) Globules connected to a pipe; the pipe cuts bedding (white arrow) at a high angle. A reddish discoloration/alternation is present on the right side of the pipe. (b) Contact between the host rock and a globule. The elongation direction of pumice clasts within the globule is nearly identical to that in the host (white arrow). (c) Clast size and abundance decrease from the globule margin toward the center (white arrow). (d) Quartz vein infilling a linear void within a globule.

PGC-구상체는 평면에서 원형-아원형 또는 반원형, 단면에서는 타원형 형태를 보이고, 직경 또는 장축은 0.15-1.4 m 범위를 보인다(그림 4a). 타원형 구상체의 장축은 대체로 층리면과 평행하다. 단면에서는 고립된 구상체가 흔하지만, 연속 노출된 노두에서는 파이프를 통해 이웃 구상체와 연결된다. 이러한 구상체의 입자 구성은 파이프와 유사하지만, 암편과 부석편이 상대적으로 풍부하며, 신장된 부석편의 방향은 모암의 신장된 부석편 방향과 대체로 일치한다(그림 4b). 일부 조립 화산력 또는 중립 화산력 크기의 암편은 가장자리에 세립 화산회가 피복된 화산력(armored lapilli)을 보인다. 구상체 내부는 겉보기에 괴상이나, 자세히 보면 구상체 가장자리에는 암편이 풍부하고 중심부로 갈수록 암편의 크기와 함량이 감소하는 경향이 나타난다(그림 4c). 일부 구상체의 중심에는 조립질 화산력 크기의 암편(쥐라기 화강암, 백악기 화산암)이 산출되기도 하며, 내면에는 타원형 또는 선형의 공극이 발달하고 석영맥으로 충전된 사례도 확인된다(그림 4d).

4. 미세구조 및 광물특성

4.2. SEM-EDS 관찰

4.2.1. 모암(석포응회암)

모암은 분급이 불량한 기질지지 조직을 가지며, 결정편은 주로 알칼리장석, 사장석, 석영으로 구성된다(그림 5a). 장석은 파각상이 우세하나 일부는 자형을 보이며 석영은 주로 융식된 모습으로 산출된다(그림 5a). 암편은 소량 관찰되고 골격 입자 사이 기질은 재결정된 미세 석영, 점토광물, 장석질 미세 입자들이 혼재하며, 입자 경계는 대체로 불규칙하다(그림 5a, 5b). 점토광물은 1 μm 이하의 세립 입자로 이루어져 있으며 길게 신장되어 나타난다. 이러한 특성은 매몰·속성과정 동안 피아메(fiamme)의 탈유리화작용과 수화작용에 의해 화산유리가 일라이트로 교대된 것으로 추정된다(그림 5a).

Fig. 5.

Backscattered election (BSE) images of the host rocks (a,b) and a globule (c, d) from Solseom. Quartz crystal fragments in the host rock show embayed/corroded textures, and pumice clasts are commonly altered to clay minerals (illite). In the globule, the matrix exhibits an irregularly deformed microtexture; Alkali fedlspar occurs as thin films along fiamme margins, and Fe-oxide minerals are also present. Abbreviations: K-f, Alkali feldspar; Qz, quartx; Mag, mganetite; Hem, hematite; Ilt, illite; Fi, fiamme.

4.2.2. 구상체(자색 시료)

구상체는 주변 암석과 유사한 결정편과 암편으로 구성되나, 골격입자 사이 기질은 더 치밀하고 강하게 교결된 양상이 뚜렷하다(그림 5c). 내부에서는 모암에서 관찰되는 점토광물 및 일부 기질 성분이 석영과 알칼리장석으로 치환된 조직이 관찰된다. 알칼리장석은 피아메 가장자리를 따라 얇은 필름처럼 산출되고, 석영은 피아메 내부를 충전하는 양상을 보인다(그림 5c, 5d). 구상체의 기질부에는 불규칙한 변형 조직이 나타나며, 수 십에서 수 백 nm 크기의 철산화광물도 관찰된다(그림 5c, 5d). 일부는 알칼리장석 필름과 평행하게 배열된 모습도 확인된다(그림 5d).

4.3. XRD 및 XRF 분석

XRD 분석 결과 모암과 구상체 모두 석영, 사장석, 알칼리장석이 주요 구성광물로 확인된다(그림 6a). 구상체의 자석 교반한 시료에서는 모암에 비해 점토광물(일라이트와 녹니석)과 철산화광물(자철석 우세, 적철석 소량)이 특징적이다(그림 6b).

Fig. 6.

X-ray diffraction (XRD) patterns of samples from Solseom. (a) XRD patterns of bulk samples: Sample 1, host rock; Sample 2, globule; Sample 3, pale-purple transition zone. (b) XRD pattern of the magnetic fraction seperated from Sample 2.

XRF 분석은 모암과 구상체의 조성을 비교하기 위해 수행하였다(표 1). 분석 결과, 모암 기질의 SiO₂ 함량은 70.88에서 72.62 wt.%이며, 구상체 기질은 76.28 wt.% 이다. 또한 구상체는 모암에 비해 Al₂O₃가 상대적으로 낮고 K₂O가 상대적으로 높은 경향을 보인다(표 1). 이러한 조성 차이는 SEM에서 관찰되는 구상체에서 관찰되는 알칼리장석 필름 및 석영 충전 조직과 조화를 이루며, 구상체 내부에서 규산염 상의 재조직 및 교결이 진행되었을 가능성을 시사한다(표 1; 그림 5d).

Table 1.

Major element oxides (wt.%) of the Solseom.

5. 토 의

5.1. 솔섬 PGC 형성 기작

화쇄류암 내 가스 탈출 및 분리구조는 화산쇄설성 밀도류가 퇴적되고 정치되는 동안 흐름 하부와 퇴적체 상부가 맞닿는 흐름-경계대(flow-boundary zone)에서 퇴적 압밀과 탈가스화에 의해 간극 유체가 상향 배출되면서 형성될 수 있다(Branney and Kokelaar, 2002). 특히 유체 탈출이 지배적인 흐름-경계대에서는 퇴적 과정에서 배제된 간극 유체(dusty gas)의 상향 플럭스가 유지되고, 유체 배출이 국지적으로 채널화될 경우 세립질이 제거된 파이프형 구조 등 다양한 유체-탈출 구조가 발달할 수 있다(Branney and Kokelaar, 2002; Pacheco-Hoyos et al., 2020)(그림 7). 이러한 일차 구조는 대체로 퇴적·정치 직후의 탈가스 및 입자 재배열·분급 과정으로 설명되며, 구조의 내부 충전 특성과 층준 분포는 퇴적체의 교결/용결 및 유체 이동 조건을 반영한다(Brown and Andrews, 2015; Pacheco-Hoyos et al., 2020).

Fig. 7.

Schematic diagram comparing primary ignimbrite structures (gas-escape/segregation structures; left) and secondary structures formed by hydrothermal processes (PGC; right). Primary structures develop during the deposition and emplacement of sustained pyroclastic density currents in the flow-boundary zone, where compaction-driven degassing induces upward escape of pore fluids, resulting pipes are typically subvertical, commonly enriched in coarse or denser components, and may occur at various stratigraphic levels. In contrast, the PGC on Solseom is concentrated in the lower part of the ignimbrite, where fluids are repeatedly focused and ascend along a basal horizon; fluid transport and subsequent mineral precipitation/replacement reorganize and cement the matrix. As a result, the PGC becomes denser and more strongly welded/cemented than the host rock, producing greater resistance to weathering and erosion and leaving distinct morphological features.

솔섬 석포응회암 하부에 발달하는 PGC는 외관상 화쇄류암의 가스 탈출 구조와 유사하나, 본 연구의 산상·미세조직·광물학적 결과는 퇴적·정치 이후 열수(혹은 열수에 의해 이동하는 유체)의 상승과 유체-암석 반응이 결합된 형성 과정을 지지한다. 화산쇄설물이 퇴적·교결된 이후 냉각 및 초기 용결·교결 과정에서 용결도 차이, 암편의 불균일한 분포, 층리, 미세 균열 등에 의해 투수성이 공간적으로 이질화될 수 있으며, 이러한 조건은 유체가 특정 구간으로 집중되는 통로를 제공할 수 있다(Cavazos-Álvarez et al., 2020; Heled et al., 2022; Kennedy et al., 2022; Pereira et al., 2024). 한편, PGC 내부가 모암에 비해 암편이 적고 화산회 기질이 주를 이루는 조직 특성은, 정치 이후 유체의 흐름 과정에서 입자, 특히 세립질의 선택적 이동이나 재배치와 같은 기계적 분리(segregation)가 일부 발생할 수 있음을 시사한다. 그러나 현재 노두와 절단면, 그리고 SEM-EDS에서 관찰에서는 입자들의 뚜렷한 이동이나 재퇴적을 보여주는 이차 퇴적 구조(예: 점이층리, 내부 층리 등)가 PGC 내부에 명확하게 나타나지 않는다. 이는 열수(유체)에 의한 기계적 분리 작용이 존재했더라도, 그것이 장거리 운반이나 강한 재퇴적을 일으킬 만큼 지배적이지 않았음을 의미하며, 오히려 국지적이었을 가능성을 시사한다. 또한 칼데라 환경에서는 마그마방 또는 관입체의 잔열이 열원으로 작동하여 지열 대류 순환을 유도할 수 있고, 이때 화산쇄설물의 이방성 투수성, 층간 경계(또는 암상 경계), 균열대와 같은 구조적 불연속이 유체 유로를 제어하여 유체 흐름이 특정 고투수성 구간으로 채널화될 가능성이 크다(Andersen and Weis, 2020; Tescione et al., 2021; Dambly et al., 2024; Pereira et al., 2024). 솔섬 PGC가 석포응회암 하부(0-20 m) 특정 층준에 군집층으로 집중되는 점은 유체가 동일 층준 내에서 반복적으로 집중·상승했음을 시사하는 산상적 단서로 해석할 수 있다(그림 7). 또한 PGC가 단순히 암상 경계에 국한되지 않고 상부 화쇄류암 내부에서 발달하는 사실은 유체가 층간 경계를 따라 이동한 뒤 국지적으로 채널화되어 화산쇄설물 내부로 유입됐을 가능성을 지시한다(그림 7). 유체의 상승이 지표까지 완전히 관통하지 못하고 하부 층준에 머무르는 양상은, 유체의 구동력이 상부에 축적된 화산쇄설물의 하중(유효응력)과 투수성 조건을 극복하기에는 제한적이었거나 층간 경계에서의 투수성 대비로 인해 유체가 특정 구간에서 정체·집중되었음을 시사한다.

이러한 유체의 상승과 집중은 단순히 통과에 그치지 않고, 용질 운반과 온도·압력·산화·환원 조건 변화 과정에서 구조 내부에 광물이 침전·치환되며 기질이 재조직되는 결과를 초래할 수 있다(Self et al., 2022; Pereira et al., 2024). 실제로 PGC-구상체에서는 피아메 가장자리의 알칼리장석 필름, 내부 석영 충전, 그리고 철산화광물(자철석·적철석)의 산출이 확인되며, 이는 구조 내부에서 유체-암석 반응과 침전이 일어났음을 시사한다(Bons et al., 2022; Pereira et al., 2024). 세립 화산회 기질이 우세한 구간은 미세한 공극과 넓은 비표면적 때문에 유체가 통과할 때 용질의 흡착, 침전, 교결이 상대적으로 더 용이하게 발생할 수 있다(Pereira et al., 2024). 따라서 세립질이 많은 통로는 선택적으로 치밀화된 후 교결되어 구조를 이룬 가능성이 높다. 석영, 알칼리장석 및 철산화광물의 침전/치환은 구조부 기질을 치밀하게 만들고 결합시켜 모암보다 더 견고한 물성을 형성할 수 있으며, 내부의 공극압 변화와 함께 선택적 변형이 촉진될 수 있다. 일부 구상체에서 관찰되는 공극의 석영맥 충전은 유체 이동과 침전이 구조 내부에서 실제로 작동했음을 의미한다(Park and Kwon, 2014). 따라서 솔섬 PGC는 화산쇄설물 퇴적·정치 직후의 물리적 분리만으로 설명되기보다, 정치 이후 열수 유체의 상승·집중과 광물 침전·교결, 그리고 국지적 변형이 결합하여 형성된 이차 구조로 해석하는 것이 타당하다(그림 7).

6. 결 론

솔섬 석포응회암 하부에 발달하는 파이프와 구상체 복합구조(PGC)는 기저부로부터 약 0-20 m 범위에 집중되어 약 5 m 두께의 군집층을 이루며, 측방으로는 대체로 20 m 이내에서 연속적으로 발달한다. PGC는 모암과 구성 입자 종류는 유사하지만 조립 암편이 결핍되고 세립 화산회 기질이 우세하여 뚜렷한 입도 대비를 보이고, 뚜렷한 경계, 모암 절단 양상 및 주변 적색 변색대가 동반된다. SEM-EDS 관찰에서 구상체 내부에는 알칼리장석 필름(피아메 가장자리)과 석영 충전(피아메 내부) 등 치환·교결 조직이 발달하며, 자철석·적철석 등 철산화광물이 구조부에서 특징적으로 산출된다. XRD 및 XRF 분석 결과는 구조 내부에서 규산염 상의 재조직과 교결화가 진행되었을 가능성을 지시한다. 이러한 산상-미세조직-광물학적 지시자를 종합할 때, 솔섬 PGC는 전형적인 가스 탈출/분리구조(퇴적·정치 직후 탈가스 및 입자 재배열)만으로 설명되기보다, 정치 이후 열수(또는 열수에 의해 구동된 유체)의 상승·집중과 유체-암석 반응(침전·치환·교결) 및 국지적 변형이 결합하여 형성된 이차 구조로 해석하는 것이 타당하다. 본 연구는 화쇄류암 내 유사 구조 해석에서 일차/이차 구조를 형태만으로 구분하기 어렵다는 점을 제시하며, 솔섬 사례를 통해 현장 및 교육 현장에서 적용 가능한 판별 기준(층준 분포, 입도 대비 방향, 변질, 교결·침전 지시자)을 제안한다.

Acknowledgments

이 연구는 2024학년도 대구대학교 학술연구비 지원으로 수행되었습니다. 건설적인 비평과 조언으로 논문의 완성도 향상에 도움을 주신 부산대학교 김기범 교수님과 익명의 심사위원께도 감사의 인사를 드립니다.

References

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