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지질
메타데이터
항목 ID GC00303359
한자 地質
영어음역 jijil
영어의미역 geology
분야 지리/자연 지리
유형 개념 용어/개념 용어(일반)
지역 강원도 강릉시
집필자 유흥식

[정의]

강릉 지역의 기반을 이루는 암석의 상태.

[종류]

강릉 지역에서 가장 오래된 암석은 편마암이다. 편마암은 기존의 암석이 지각변동 시에 강한 압력과 그에 수반된 열을 받아 변성된 암석이다. 강릉 지역의 편마암은 선캠브리아기부터 존재했던 암석이다.

강릉 지역에서 편마암 다음으로 오래된 암석은 고생대 퇴적암류이다. 강릉 지역의 고생대 퇴적암류에 해당되는 대표적인 암석은 석회암, 사암, 셰일 등이다.

고생대 퇴적암류는 퇴적 시기에 따라 다시 조선 누층군과 평안 누층군으로 구분된다. 조선 누층군은 고생대 전기에 퇴적된 지층들을 모두 합하여 부르는 명칭이다. 조선 누층군은 석회암과 셰일로 주로 구성되어 있는데, 석회암이 주를 이루고 있다. 석회암은 얕은 바다에서 형성된 암석이고 특히 열대지역의 바다와 같이 수온이 높은 바다에서 잘 형성되는 암석이다. 셰일은 실트·점토 등의 미립물질이 퇴적되어 형성된 암석인데, 미립물질이 바다로 운반되어 퇴적되면 셰일이 형성될 수 있다. 따라서 고생대 전기에 강릉 지역 남부는 열대의 얕은 바다였던 것으로 보인다. 열대의 얕은 바다로 오랜 기간 지속되면서 석회암이 두껍게 형성되었다.

강릉 지역에는 고생대 중기(평안 누층군이 퇴적되기 이전 시기임)에 퇴적된 지층이 존재하지 않는데, 이 시기에 강릉 지역 남부는 지반 융기로 인해 육지로 존재했던 것으로 보인다.

평안누층군은 고생대 후기(중생대 초기도 약간 포함)에 퇴적된 지층들을 모두 합하여 부르는 명칭이다. 평안누층군의 하부에는 석회암과 셰일이 포함되어 있는 것으로 보아, 강릉 지역 남부가 다시 얕은 바다로 된 것을 알 수 있다. 평안누층군의 중부 및 상부에는 사암과 셰일이 주를 이루는데, 강릉 지역 남부가 다시 육상의 저지대로 된 것으로 보인다. 평안누층군 중부의 셰일층에 무연탄이 끼어 있는데, 무연탄의 존재는 이 셰일층이 육상의 저습지에서 퇴적된 암석임을 보여준다.

강릉 지역에서 고생대 퇴적암류 다음으로 오래된 암석은 화강암이다. 강릉 지역의 화강암은 주로 ‘대보 화강암’이며 중생대 쥬라기에 형성된 암석이다. 대보 화강암은 중생대 쥬라기에 우리나라에 있었던 대규모 지각변동으로 인해 지하 깊은 곳에서 이동하던 마그마가 지표로 분출되지 못하고 지하에서 식으면서 형성되었다.

대보 화강암은 형성 당시 강릉 지역의 지하 깊은 곳에 매우 넓게 자리잡고 있었으나 현재 강릉 지역의 지표면에 가장 넓게 분포하는 암석으로 조사되고 있다. 그 이유는 대보 화강암의 형성 이후 현재에 이르기까지, 그 위에 있던 암석은 제거되고 대보 화강암이 지표에 노출되었기 때문이다. 대보 화강암 위에 있던 암석이 제거된 방법은 다음과 같이 설명될 수 있다. 중생대 백악기와 신생대 제3기에 강릉 지역의 기온은 현재보다 높아서, 암석이 화학적 풍화작용이 계속 진전되었다. 강릉 지역의 지반은 비교적 안정된 상태가 지속되었는데, 지반이 천천히 융기할 때마다 융기된 정도만큼 암석 풍화층이 계속 벗겨졌다. 지표에서 암석 풍화층이 벗겨지는 만큼 지하에서는 암석 풍화층이 새로 형성되었다. 따라서 지면은 낮고 평탄한 상태를 계속 유지하였지만, 지하 깊이 위치하던 암석은 결국 지표에 노출되었다.

강릉 지역에서 대보 화강암이 현재와 같이 지표에 매우 넓게 노출된 이후의 어느 시기부터, 태백산지 일대가 높아지기 시작하였다. 강릉 지역의 백두대간 능선(태백산지 분수계 능선)을 따라서 대보 화강암이 널리 분포하기 때문에 이렇게 해석할 수 있는 것이다. 그리고 태백산지 일대가 높아지기 시작한 것은, 지반이 융기되는 정도가 화강암 풍화층이 벗겨지는 정도를 초과하게 되었음을 의미한다. 즉, 태백산지 일대가 비교적 빠른 속도로 융기했기 때문에 화강암 풍화층이 벗겨졌음에도 불구하고 지면이 높아질 수 있었다.

[형성]

강릉 지역의 암석은 크게 편마암, 고생대 퇴적암류, 화강암으로 구성되어 있다.

강릉 지역의 편마암은 선캠브리아기부터 존재했던 암석이다. 편마암은 지각 변동에 따른 강한 압력으로 인해 암석의 구성 광물들이 일정한 방향성을 띠게 되었고, 압력에 수반된 열로 인해 석영과 같은 저온 결정 광물이 녹아서 암석 내부에서 옆으로 조금 흐르다가 다시 결정화되기도 하였다. 강릉 지역의 편마암은 구성광물의 방향성, 흐르다가 재결정화된 석영의 방향성을 반영하여, 일정한 방향의 무늬가 완만한 곡선을 그리는 외관을 보이고 있다.

강릉 지역의 퇴적암류는 주로 고생대에 퇴적된 암석이다. 강릉 지역의 고생대 퇴적암류는 주로 석회암, 셰일, 사암 등으로 구성되어 있다.

석회암은 해수에 용해된 칼슘 이온과 탄산 이온이 화학적으로 결합(즉, 침전)하여 형성되기도 하고, 산호 등의 바다 생물이 해수에 용해된 칼슘 이온과 탄산 이온을 흡수하여 단단한 골격을 형성한 후 그 생물의 유해가 쌓여 형성되기도 한다. 강릉 지역의 석회암에는 층리가 잘 형성되어 있지 않다.

셰일은 실트·점토 등의 미립물질이 퇴적되어 형성된 암석인데, 실트·점토 등의 미립물질은 바다에서 퇴적될 수도 되고 육지의 저습지에서 퇴적될 수도 있다. 강릉 지역의 셰일은 얕은 바다에서 형성된 것도 있고, 육지의 저습지에서 형성된 것도 있다. 특히 평안누층군의 중부에는 셰일이 많고 이 셰일층 사이에 무연탄이 좁게 끼어 있다. 무연탄이 셰일층 사이에 좁게 끼어 있는 것은, 미립물질이 퇴적되어 있는 곳에 식물이 무성하게 자라고 있었으며 그 후에 무성하게 자라던 식물이 쓰러지면서 미립물질에 매몰되었음을 보여주고 있다. 식물이 무성하게 자라는 조건과 미립물질이 대규모로 퇴적되는 조건을 동시에 만족하는 장소는, 수심이 얕은 소택지이면서 동시에 홍수 시에 물이 대규모로 유입되는 소택지이다. 이러한 소택지들은 해안 부근의 저지대에 나타난다. 셰일은 층리가 잘 발달되어 있으며, 층리를 따라 잘 쪼개지는 성질이 있다.

사암은 모래가 퇴적된 후 압축이 진행되는 단계에 모래를 교결시키는 물질이 모래 사이를 교결시켜서 형성된 암석이다. 모래는 일반적으로 하천 또는 해안가에 퇴적된다. 사암은 셰일에 비해 층리가 잘 발달되어 있지 않다. 사암을 구성하는 모래 입자가 셰일을 구성하는 입자에 비해 더 크고, 모래 입자 사이의 틈을 교결 물질이 채우고 있기 때문이다.

강릉 지역의 화강암은 주로 중생대 쥬라기에 형성된 대보 화강암이다. 화강암은 지하 깊은 곳에서 마그마가 천천히 식으면서 형성된 암석이다. 화강암은 마그마로부터 광물 결정이 만들어지는 과정에서 고온 정출 광물에서 저온 정출 광물에 이르기까지 여러 종류의 광물로 구성되어 있다. 이렇게 정출된 광물들은 광물의 색상에 의해 유색광물과 무색광물로 구분될 수 있다. 화강암의 무색광물은 일반적으로 장석과 석영이 대부분이다. 강릉 지역 화강암의 유색광물 중에는 흑운모가 가장 많다. 화강암은 마그마가 천천히 식으면서 형성된 암석이기 때문에, 그 구성 광물들이 비교적 큰 결정을 이루고 있으며 각 광물들의 결정도 서로 비슷한 크기로 되어 있다. 화강암을 구성하는 광물들의 크기는 모래 크기에 해당한다. 강릉 지역 하천이나 해안가의 모래는 화강암 구성 광물이 그대로 떨어져 나온 것일 경우가 많다.

[분포]

강릉 지역의 지표면에 가장 넓게 분포하는 암석은 화강암이다. 강릉 지역에서 화강암은 북서부 및 남서부인 산지 지역에서 북동부인 저지대에 걸쳐 연속적으로 분포한다. 행정구역으로 볼 때, 화강암 분포지는 주문진읍, 연곡면, 사천면, 성산면, 강릉시, 구정면, 왕산면에 걸쳐 연속되어 있다.

강릉 지역에서 편마암은 북서단인 산지 지역에 분포한다. 행정구역으로 볼 때, 편마암 분포지는 주문진읍 서단과 연곡면 북서단이다. 동대산[해발 1,434m]과 두로봉[해발 1,422m]으로 연결되는 백두대간 능선과 그로부터 북동쪽으로 갈라진 지맥 능선 일대의 산간 지역이 이에 해당한다. 그런데 백두대간으로부터 북동쪽으로 갈라진 지맥 능선은, 연곡면 북서단을 거쳐 주문진읍 서단 및 북서단에 이르기까지 그 능선 고도가 매우 높다. 주문진읍 서단 및 북서단에서 능선의 해발고도는 900m 내외에 이른다.

강릉 지역 북서단인 편마암 분포지와 그 서쪽 및 남쪽에 분포하는 화강암 분포지의 산지 능선을 비교하면, 편마암 분포지의 능선 고도가 화강암 분포지의 능선 고도에 비해 높다. 편마암 지대와 화강암 지대의 이러한 능선 고도 차이는, 두 암석의 화학적 풍화작용 속도에 차이가 있기 때문이라고 해석할 수 있다. 화강암 지대는 화학적 풍화작용을 받아 형성된 표토층이 모래질로 되어 있어, 모래질 표토층으로 지표 유수가 잘 침투하기 때문에 표토층 밑에 있는 화강암이 화학적 풍화작용을 잘 받는다. 이에 비해 편마암 지대는 화학적 풍화작용을 받아 형성된 표토층이 미립물질로 되어 있어, 미립물질 표토층으로 지표 유수가 잘 침투하지 못하기 때문에 표토층 밑에 있는 편마암이 화학적 풍화작용을 덜 받는다.

강릉 지역에서 고생대 퇴적암류는 남동부와 남서단에 주로 분포한다. 행정구역으로 볼 때, 고생대 퇴적암류 분포지는 강동면옥계면 일대 및 왕산면 남서단이다. 고생대 퇴적암류 중에서 사암과 셰일을 주로 하는 평안누층군 분포지에는 산지가 넓은 면적을 차지하고 있다.

강동면 일대의 평안누층군 분포지와 그 북쪽에 분포하는 화강암 분포지의 지형을 비교하면, 평안 누층군 분포지에서는 산지가 해안 부근까지 뻗어 있는데 비해 화강암 분포지에서는 구릉지와 저평지가 펼쳐져 있다.

평안누층군 분포지와 화강암 분포지의 이러한 지형 차이는, 암석의 화학적 풍화작용 속도에 차이가 있기 때문이라고 해석할 수 있다. 평안누층군의 사암은 그 모래 입자가 본래 화학적 풍화작용을 받지 않고 견딘 광물로 되어 있는데다가 그 모래 입자를 교결시킨 물질 역시 화학적 풍화작용을 잘 받지 않는 물질로 되어 있다. 따라서 사암은 화학적 풍화작용을 잘 받지 않는 암석이다. 사암과 셰일이 교대로 층을 이루는 경우에도, 사암이 화학적 풍화작용을 잘 받지 않으므로, 셰일까지 침식되지 않고 제자리에 남아 있을 가능성이 높다.

이에 비해 화강암은 마그마로부터 광물 결정이 만들어지는 과정에서 고온 정출 광물에서 저온 정출 광물에 이르기까지 여러 종류의 광물로 구성되어 있다. 지표 부근의 온도 조건에서 고온 정출 광물은 저온 정출 광물에 비해 불안정하다. 지표 유수가 표토층 아래 있는 화강암으로 침투하게 되면, 화강암의 고온 정출 광물부터 화학적으로 변화된다. 즉, 화강암 구성 광물의 화학적 풍화작용이 진행되는 것이다. 고온 정출 광물이 화학적으로 변하게 되면, 그 광물의 크기는 본래보다 작아지고 그 광물 바로 옆에 있던 풍화 안된 광물과의 결합이 풀리게 된다. 화강암에서는 각종 광물들이 점점이 존재하는 상태로 결합되어 있기 때문에, 어떤 한 종류의 고온 정출 광물이 화학적 풍화작용을 받더라도 화강암은 암석으로서의 견고함을 잃게 된다. 이와 같이 화강암은 화학적 풍화작용을 잘 받는다.

[현황]

강릉 지역의 화강암 분포지에서는 화강암이 수m 깊이까지 화학적 풍화작용을 받아 암석의 견고함을 잃은 상태로 있는 것을 도처에서 관찰할 수 있다. 외견상으로는 화강암의 모양을 유지하고 있으나, 손으로 만져보면 쉽게 부스러진다. 이러한 화강암 풍화층을 통해 침투하는 물에 의해 단단한 화강암의 화학적 풍화작용이 진행되고 한편으로 화강암 풍화층의 윗부분이 지표를 흐르는 유수에 제거되는 과정이 반복되면서, 강릉 지역의 화강암 분포지에서는 편마암 분포지 및 고생대 평안계 누층군 분포지에 비해 낮고 평탄한 지형이 형성되어 있다.

[의의 및 평가]

강릉 지역에서 암석의 차이는 지형의 차이를 초래하는 한 요인이 되고 있다. 강릉 지역에서 편마암 분포지 및 고생대 사암 분포지가 화강암 분포지에 비해 상대적으로 높은 지대를 이루고 있다.

강릉 지역의 고생대 퇴적암류는 지하자원을 제공하기도 한다. 조선 누층군 중에서 그 층후가 가장 두꺼운 석회암은 옥계면 시멘트 공업의 바탕이 되어 있다. 평안누층군의 셰일에 좁게 끼어있는 무연탄은, 무연탄이 주요 에너지 자원으로 이용될 당시 강동면의 경제를 이끄는 자원이었다. 당시 강릉 지역의 무연탄 생산을 배경으로 강동면에 화력발전소가 건설되었으며, 현재도 가동 중에 있다.

[참고문헌]
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