금성산 화산체
금성산 화산(함몰)체
부산대 교수 尹成孝
우리나라 중생대 백악기 화산지역(volcanic field)은 심하게 침식 삭박되어 대부분 화산암들이 이들을 유래시킨 기원지역(source area)에 해당하는 칼데라와 같은 함몰지(陷沒地)에 몰려 있는 경우가 많다. 경상분지 북부의 의성소분지(義城小盆地)의 중앙부에 위치한 금성산 화산암체가 분상구조(盆狀構造) 또는 향심향사구조(向心向斜構造)를 나타내고 있다. 금성산 화산암체는 금성산 칼데라, 금성산 화산함몰체, 금성산 화산암복합체 등으로 불리어진다. 금성산 화산암복합체에서 가장 높은 곳은 비봉산(671m)이지만 금성산(531m)이 대표적인 명칭이다.
<용어>
화산함몰체는 구조지질학적 의미의 용어로 “지표의 화산활동과의 관계, 침식의 정도, 크기나 모양에 관계없이 모든 화산 침하구조를 포함”하여 사용하여 왔다.
칼데라(caldera)는 화산지형학적 의미의 용어로 “모양이 비교적 원형에 가까우며, 직경이 화구(火口) 또는 분화구(噴火口) 보다 몇 배 이상 크며, 바닥의 형태나 측벽의 경사에 관계없이, 큰 화산함몰지(volcanic depression)"으로 정의하며, 보통 그 직경이 2km(또는 1.5km)이상을 칼데라로 부르며, 그 이하를 (분)화구라고 부른다. 예, 백두산 천지 칼데라, 한라산 백록담 분화구
콜드론(화산함몰체)은 화산체의 상부의 칼데라가 심하게 침식 제거되어 버리고, 그 하부의 지질 분포 및 지질구조로서 칼데라의 하부 잔존구조(殘存構造)임을 식별할 수 있는 고기 화산암복합체를 포함하는 화산함몰체를 뜻한다.
금성산화산암체 지역에서 지질구조에 의하여 인식 가능한 칼데라의 직경은 8km × 10 km이며, 장축은 남북방향으로 놓인다. 화산암체의 외곽부에는 백악기의 퇴적암층으로 둘러싸이며, 퇴적암 지층이 둘러싸는 퇴적분지(위성소분지)의 중앙부에 금성산화산암체가 놓인다.
금성산 화산암복합체는 화산암체 하부의 현무암질암과 그 상부의 유문암질암으로 구성되며, 전체 화산암층의 두께는 약 400m이다. 하부의 현무암질암은 상부의 유문암질암에 의하여 덮히므로 화산암복합체의 외측부에만 대체로 얇게 노출되고 내측부에는 유문암질암류가 두껍게 놓인다. 이 현무암질암류는 용암(熔岩), 스코리아층과 화성쇄설암층(火成碎屑岩層)으로 구성되고, 유문암질암류는 써지응회암, 비용결회류응회암(非熔結灰流凝灰岩), 유문암과 용결회류응회암으로 구성된다. 현무암의 연대는 71.4Ma이고, 유문암의 연대는 66.8Ma이다. 금성산화산체 북쪽 오토산 남쪽 1.5km 위치, 금성면 만천리와 사곡면 토현리 사이의 산릉부에 관입용결응회암(貫入熔結灰流凝灰岩)이 노출되어 있어 금성산화산암체를 이룬 회류응회암을 분출한 화구로 추정된다.
<용어>
백악기는 중생대(약 2억5천만년전부터 6천5백만년전 사이의 기간)를 3부분으로 나누는 것 중의 가장 젊은 시기, 2억5천만년전(250Ma)~2억5백만년전(205Ma)까지를 트라이아스기, 2억5백만년전(205Ma)에서 1억4천2백만년전(142Ma)까지를 쥐라기, 1억4천2백만년전(142Ma)에서 6천5백만년전(65Ma)까지를 백악기(白堊紀)라고 부른다. 지질시대는 기본적으로 백만년(Million annum: Ma)을 단위로 하여 사용한다.
금성산 화산암복합체의 특징적인 구조는 지질단면도 상에서 잘 나타나는 분지상(盆地狀) 구조와 이 외각을 둘러싸는 화상단층(環狀斷層: ring faults)을 들 수 있다.
금성산화산암복합체의 주연부에는 북북서-남남동 방향으로 약간 신장된 장경 10km, 단경 8km인 타원형의 환상단층이 둘러싸고 있다. 이 환상단층은 일반적으로 화산암복합체 주변에 있는 호상의 계곡을 따라 발달하며, 화산암복합체 쪽이 외측부에 비하여 아래쪽으로 낙하한 정단층(正斷層)이다. 화산암복합체의 동측부에서는 단층 외측부의 사곡층이 단층 내측부의 춘산층과 단층으로 접한다. 단층의 내측부에 있는 춘산층이 층서적 위치로 볼 때, 외측부의 사곡층보다 상위 지층임에도 불구하고 서로 단층으로 접해 있으므로 환상단층의 내측부가 함락(陷落)한 것임을 지시한다.
금성산화산암체 주변의 퇴적암층은 환상단층에 거의 나란한 주향을 나타내며, 화산암복합체의 중심을 향하여 약 30°에서 60°로 향심(向心) 경사하는 분상(盆狀)의 함몰구조를 이루고 있다. 또한 금성산 화산암복합체를 형성하는 화산암층도 환상단층에 거의 평행한 주향에, 화산암체의 중심을 향하여 약 15°에서 65°에 이르는 각도로 향심 경사하는 분상 구조를 나타낸다. 이와 같은 분상의 향심구조는 중심부의 화산암층과 퇴적암층이 화산활동과 연관하여 그 중앙부가 향심침강(向心沈降: downsag)함으로서 형성된 것이다. 이러한 화산함몰구조를 하향자루형(下向자루型)이라 부른다.
금성산화산암복합체의 주변부를 따라 수개의 방사상의 단층이 발달하며, 이들을 따라 계곡이 형성되어 방사상 수계를 형성한다. 또한 동심원상의 단층들도 다수 발달하는 데 이들 중 화산암체의 북부에서는 연장 7km에 달하는 호상단층을 따라 유문암(규장암: 硅長岩)이 관입하여 환상암맥을 이루고 있다. 이와 같은 화산암체 주변의 동심원상 혹은 방사상의 단층들은 화산암의 분출중심지 부근에서 화산물질의 상승 또는 함몰과 연관하여 형성된 것이다.
화산암체 외측부의 기반암인 퇴적암의 자세는 환상단층의 외측에서는 8°에서 20° 내외의 완만한 경사를 이루나, 환상단층의 내측부에서는 약 30°에서 60°에 이르는 급경사를 보여준다. 이 또한 환상단층 내측부가 함몰하였음을 시사하는 증거이다. 이상에서와 같이 화산암층 및 기반암의 일부는 화산암복합체의 중심부가 함몰함으로써 생긴 환상의 정단층 즉 환상단층에 의해 둘러싸인다.
금성산 지역에서의 백악기 화산활동은 금성산 화산암복합체를 구성하는 화산암 암석에 대한 방사성동위원소 절대연대 측정 결과에 의하면 현무암의 연대는 71.4Ma이고, 유문암의 연대는 67.3Ma, 66.8Ma로 보고되었다. 그러므로 현무암질 화산활동은 7천1백만년전에 시작하였으며, 그 후 유문암질 화산활동은 6천7백만년전후에 있었음을 알 수 있다.
금성산 화산암복합체의상층부를 점하여 분포하는 회류(灰流)응회암은 폭발적인 화산분화에 의하여 고온의 화산재와 부석 등이 분출된 플리니식 분화(Plinian type eruption)에 의해 만들어진 고온의 화산재가 화쇄류(火碎流)의 형태로 흘러가면서 쌓여서 식어 만들어진 것이다. 통상 뜨거운 화쇄류는 온도는 500℃ 이상이며, 시속 700km~160km의 매우 빠른 속도로 이동한다.
금성산화산암복합체는 약 7천1백4십만년전 소량의 현무암질 화산활동으로 시작하여 6천7백만년전 대규모의 유문암질 화산회류 화산분화 활동으로 지하의 마그마방 상부가 하양자루형으로 침강 함몰하여 만들어 졌으며, 그 후 약 6천만년 이상 오랜 기간 동안 차별침식을 받아 현재와 같은 산세 지형을 이루고 있다.
금성산 화산암복합체의 자원화 방안
1) 현장체험학습장으로서 개발
- 초중고등학교 학생들의 현장 체험학습장으로 개발하여 이용(화산암의 식별, 퇴적암의
식별 및 지층 주향(走向)과 경사각 측정, 공룡발자국 화석을 보고 공룡의 크기 추정,
오토광산과 토현광산에서 유비철석, 황철석, 섬아연석, 방연석, 황동석 찾기
하부 현무암과 상부 유문암질암의 접촉관계 찾기 등등
- 주요 site에 설명서와 관찰 요지 페널 부착
- 현장 인솔 교사를 위한 안내서 및 학생용 체험학습지 계발
2) 폐광의 활용화 관광자원화 방안
- 오토광산과 토현광산에서 갱(tunnel)을 이용한 관광자원화
유비철석, 황철석, 섬아연석, 방연석, 황동석의 이용방안 등
- 갱 입구의 주차장 활용
- 금성산 주변의 자전거 순환도로 및 자연도보 개발
- 폐광 주변지역의 농촌형 가족리조트단지 조성
(주변의 관광자원/ 농촌생태체험을 더불어 하는 1박 2일코스의 부모와 함께 하는
관광자원 개발)
3) 금성산화산암체에 대한 지속적인 학문적 연구로 학술적 중요지역으로 홍보
4) 기타
위 글은 유닉의성포럼의 금성산화산대분과 위원교육 내용의 일부이다.