The Journal of the Petrological Society of Korea (암석학회지)

The Petrological Society of Korea (한국암석학회)
권호 표지

Microcrack Orientations in Tertiary Crystalline Tuff from Northeastern Gyeongsang Basin

경상분지 북동부의 제3기 결정질 응회암에서 발달하는 미세균열의 방향성

  • Park, Deok-Won (Geological Research Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources)
  • 박덕원 (한국지질자원연구원 국토지질연구본부)
  • Published : 2009.06.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

We have studied general orientational characteristics of microcracks distributed in Tertiary crystalline tuff from the northeastern part of the Gyeongsang Basin. 108 sets of microcracks on horizontal surfaces of 6 rock samples from Heunghae-eup and Cheongha-myeon, Pohang-si areas were distinguished by image processing. Those microcrack sets show a distinct linear array in 38 images. Whole domain of the directional angle(${\theta}$)-frequency(N) chart for crystalline tuff can be divided into 20 domains in terms of the phases of the distribution of microcracks. From the related chart, microcrack sets show preferred orientation which are coincident with the direction of vertical common joints. Consequently, the potential for macroscopic vertical joints in a rock body can be inferred from the directional angle showing high frequency in each domain of the related chart. This joint pattern is nearly the same in Mesozoic granites from Seokmo-do, Gwanghwa-gun. From the rose diagram for orientations of microcrack in crystalline tuff, orientations of dominant sets of microcracks in terms of frequency orders reflect representative orientations of maximum principal stress acted on crystalline tuff. Meanwhile, orientations of microcracks in crystalline tuff were compared with those of open microcracks in Bulgugsa granites from the southwestern part of the Gyeongsang Basin, and vertical rift/grain planes from Mesozoic granite quarries in Korea. In regional distribution chart, the agreement of distribution pattern between above two types of microcrack sets and vertical planes suggests that microcrack systems developed in crystalline tuff probably occur regionally in Mesozoic granites in Korea.

경상분지 북동부 일대의 제3기 결정질 응회암에서 분포하는 미세균열의 전반적인 분포특성을 규명하였다. 포항시 흥해읍 및 청하면 지역에서 채취한 6개 암석시료의 수평면 상에서 발달하는 108조의 미세균열은 영상처리를 통하여 구별하였다. 이들 108조의 미세균열은 38장의 영상에서 뚜렷한 선상배열을 보여 주었다. 결정질 응회암에 대한 방향각(${\theta}$)-빈도수(N) 관계도의 전 영역은 미세균열의 분포상에 의하여 20개의 영역으로 분류할 수가 있다. 관계도에서 미세균열의 여러 조는 수직상의 일반적인 절리의 방향과 일치하는 강한 배향성을 보여 준다. 따라서 관계도의 각 영역내에서 빈도가 높은 방향각으로부터 거시적인 수직상 절리의 잠재성을 추측할 수가 있다. 관계도에서 나타난 이러한 절리의 형태는 강화군 석모도의 중생대 화강암의 경우와 거의 동일하다. 결정질 응회암에서 도출한 미세균열의 방향을 종합한 장미도에서, 빈도등급에 따른 미세균열의 우세한 조들의 방향성은 암체에 작용한 최대 압축 주응력의 대표적인 방향성을 시사한다. 한편 결정질 응회암의 미세균열의 방향성에 대하여 경상분지 남서부의 불국사 화강암류에서 분포하는 열린 미세균열 그리고 국내 중생대 화강암류의 석산에서 발달하는 수직 결의 방향성과 비교하였다. 광역 분포도에서 상기한 결정질 응회암 및 불국사 화강암류의 미세균열 조 그리고 수직 결 사이의 분포형이 일치한다는 사실은 결정질 응회암에서 내재하는 미세균열의 계는 국내 중생대 화강암류에서도 광역적으로 발달함을 시사한다.

Keywords

References

  1. 강성승, 윤건신, 김영석, 김정빈, 2007, 월성지역 단층대에서 응력 변형사 및 단층 형태 예측. 지구시스템공학회지, 44, 95-105
  2. 강지훈, 류충렬, 2006, 경상분지 의성지괴 길안면지역에서 청송화강암의 단열 발달사 및 운동성에 대한 기하학적해석. 암석학회지, 15, 180-193
  3. 김영화, 장보안, 박상욱, 1996, 양산단층 지역의 화강암체내에 분포하는 열린 미세균열과 경상분지의 고응력장. 지질학회지, 32, 367-378
  4. 김옥준, 윤선, 길영준, 1968, 한국지질도(1:50,000), 청하도폭. 국립지질조사소, 16p
  5. 박덕원, 2005, 포천화강암내 미세균열의 조직특성, 한국지질자원연구원 논문집, 9, 3-13
  6. 박덕원, 이창범, 2007, 강화군 석모도 일대의 중생대 화강암류 및 화강암질 암맥류에서 발달하는 미세균열의 분포특성. 암석학회지, 3, 129-143
  7. 서용석, 정교철, 1999, 수침삼축압축하에서 관찰되는 화강암의 미세 파괴, 지질공학회지, 9, 243-251
  8. 송윤호 외 31인, 2004, 심부지열에너지 개발사업, 일반-04(연차)-01, 한국지질자원연구원, 226
  9. 양동윤, Tadashi. M, Toshiaki, M., 1996, 일본 오오야층 응회암의 암석광물학적 특성과 미세균열과의 관계. 지질학회지, 32, 379-392
  10. 엄상호, 이동우, 박봉순, 1964, 한국지질도(1:50,000), 포항도폭. 국립지질조사소, 21p
  11. 윤성효, 1988, 포항분지 북부(칠포-월포 일원)에 분포하는 화산암류에 대한 암석학적층서학적 연구. 광산지질학회지, 21. 117-129
  12. 이민주, 양석준, 최진혁, 김영석, 2008, 부산 이기대 지역의 단열발달사 해석. 지질학회지, 44, 259-271
  13. 이병주, 송교영, 1995, 포항분지내 지각변형 해석. 자원환경지질학회지, 28, 67-77
  14. 이준복, 장찬동, 2007, 한반도 남동부의 현생 응력장. 지질공학회지, 17, 299-307
  15. 장기홍, 1975, 한국 동남부 백악계 층서. 지질학회지, 11, 1-23
  16. 장보안, 정해식, 2005, 마산 및 양산 일대의 백악기 화강암류의 아문 미세균열과 유체포유물 연구를 통한 백악기 및 신생대 고응력장 분석. 지질학회지, 41, 59-72
  17. Choi, P.Y., Kwon, S.K., Lee, S.R., Hwang, J.H., Angelier. J., An, G. O., 2002, Late Mesozoic-Cenozoic tectonic sequence of Southeast Korea. The 1st and 2nd Symposiums on the Geology of Korea, Special Publication No. 1, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM), 52-88
  18. Hwang, I.G. 1993, Fan-delta systems in the Pohang basin(Miocene),SE Korea. PhD Thesis, Seoul Nat'l Univ. 973p
  19. Krantz, R.L., 1983, Microcracks in rocks. Tectonophysics, 100, 449-471 https://doi.org/10.1016/0040-1951(83)90198-1
  20. Lespinasse, M., Pecher, A., 1986, Microfracturing and regional stress field:a study of the preferred orientation of fluid-inclusion planes in a granite from the Massif Central, France. Jounal of Structual Geology, 8, 169-180 https://doi.org/10.1016/0191-8141(86)90107-0
  21. Nishiyama, T., Chen, Y., Kusuda, Ito, T., Kaneko, K., Kita, H. and Sato, T., 2002, The examination of fracturing process subjected to triaxial compression test in Inada granite, Engineering Geology, 66:257-269 https://doi.org/10.1016/S0013-7952(02)00046-7
  22. Park, D.W., 2007, Orientation of vertical rift and grain planes in Mesozoic granites, Korea. The Journal of the Petrological Society of Korea, 16, 12-26
  23. Park, D.W., 2008, Microcrack orientation in Bulgugsa granites from southwestern Gyeongsang Basin. The Journal of the Petrological Society of Korea, 17, 206-221
  24. Plumb, R., Engelder, T. and Yale, D., 1984, Near-surface insitu stress, 3. Correlation with microcrack fabric within the New Hampshire. Journal of Geophysical Research, 89, 9350-9364 https://doi.org/10.1029/JB089iB11p09350
  25. Rawnsley, K.D., Peacock, D.C.P., Rives, T. and Petit, J.P., 1998, Jointing in the Mesozoic sediments around the Bristol Channel Basin. Journal of Structual Geology, 20, 1641-1661 https://doi.org/10.1016/S0191-8141(98)00070-4
  26. Seo, Y.S., Jeong, G.C. and Ichikawa, Y., 2002, Microscopic observation and contact stress analysis of granite under compression, Engineering Geology, 63, 259-275 https://doi.org/10.1016/S0013-7952(01)00086-2
  27. Shibata, K., Uchiumi, S. and Nakagawa, T., 1979, K/Ar age results 1. Bull. Geol. Surv. Japan, 30, 675-686
  28. Sohn Y.K., Rhee, C.W. and Sohn, H., 2001, Revised stratigraphy and reinterpretation of the Miocene Pohang basinfills, SE Korea: sequence development in response to tectonic and eustassy in a back-arc basin margin. Sedimentary Geology, 143, 265-285 https://doi.org/10.1016/S0037-0738(01)00100-2
  29. Tapponier, P. and Brace, W.F., 1976, Development of stressinduced microcracks in Westerly granite. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 13, 103-112 https://doi.org/10.1016/0148-9062(76)91937-9
  30. Vollbrecht, A., Rust, S. and Weber, K., 1991, Development of microcracks in granites during cooling and uplift:examples from the Variscan basement in NE Bavaria, Germany. Jounal of Structual Geology, 13, 787-799 https://doi.org/10.1016/0191-8141(91)90004-3
  31. Wise, D.U., 2005, Rift and grain in basement:thermally triggered snapshots of stress fields during erosional unroofing of the Rocky mountains of Montana and Wyoming. Rocky mountain geology, 40, 193-209 https://doi.org/10.2113/40.2.193