• 제목/요약/키워드: Cretaceous basin

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중력, 자력 및 위성영상 자료를 이용한 의성소분지의 지질 및 지구조 연구 (Subsurface Geology and Geologic Structure of the Euiseong Basin using Gravity, Magnetic, and Satellite Image Data)

  • 유상훈;황종선;민경덕;우익
    • 자원환경지질
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    • 제38권2호
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    • pp.143-153
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    • 2005
  • 경상분지에 속하는 의성소분지는 백악기말 활발했던 화산활동의 결과로 형성되었으며, 밀양소분지와는 팔공산단층을 경계로, 영양소분지와는 안동단층을 경계로 구획된다. 본 연구에서는 화산암체와 심성암체의 복합체로 이루어진 의성지역에서 지구물리학적 연구를 수행하여 지표 및 지하 지질구조를 규명, 해석하고자 한다. 지표지질 양상을 파악하기 위하여 수행된 IRS 위성영상과 수치고도자료를 이용한 선구조와 선밀도 분석 결과, 선구조의 방향은 $N55^{\circ}\~65^{\circ}W$가 현저하게 우세하며, 연장성은 $N55^{\circ}\~65^{\circ}W$ 방향과 N-S 방향이 우세하게 나타났다. 지하 밀도 불연속면의 평균심도를 구하기 위하여 중력자료의 파워스펙트럼분석(Power spectrum analysis)을 시행한 결과, $4\~5{\cal}km$의 분지기반암의 심도와 $0.5\~0.6{\cal}km$의 천부지층경계면의 심도가 규명되었다. 파워스펙트럼 결과를 참고로 측선 A-A'와 B-B‘에서 2.5차원 모델링을 실시한 결과, 측선 A와 B에서 나타나는 특징적인 저이상은 지하지질구조 특성에 기인한 것으로 판단된다. 자력기반암의 경계를 파악하기 위한 자력자료의 Analytic signal 분석은 $0.001\~130nT/m$의 범위를 가지며, 높은 에너지를 보이는 부분은 팔공산 화강암체의 경계와 분지내의 칼데라 분포지역과 잘 일치한다.

한국남해(韓國南海)의 지질구조(地質構造)에 관(關)한 지구물리학적(地球物理學的) 연구(硏究) (Geophysical Studies on the Geological Structure in the Southern Sea of Korea)

  • 조규장;신병우
    • 자원환경지질
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    • 제14권2호
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    • pp.77-91
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    • 1981
  • An airborne magnetometer survey was carried out over an offshore area of about $200,000km^2$ from the southeastern, southern and western part of Korea. Detailed magnetic studies on the geological structure of the southern part of above area ($100,000km^2$) was accomplished. Residual aeromagnetic map was made in order to delineate magnetic provinces, magnetic lineaments and sedimentary basins by application of least square method using computer system. To determine the depth of the sedimentary basins pseudo-gravimetric method was applied. 1. The area studied is divided into four magnetic provinces for the purpose of interpretation on the basis of the magnetic maps. 2. Near shore area and its attached islands of southern part (fiirst and second magnetic province) can be regarded as being the extension from the land geology due to presentation of strong magnetic anomalies and shallow magnetic basements. 3. Magnetic lineament 1-1 is strong magnetic anomalous region which is presumably relevant to volcanic activities in Cretaceous. The depth of magnetic basement of the lineament was determined to 1,500 m. Negative magnetic anomalous zones B1-1 and B1-2 which represent Tertiary basins showed depth of magnetic basement 3 km and 4 km each. The latter can be interpreted as extension of the Taiwan basin which is consisted of Tertiary sediments. 4. Magnetic lineament 2-1 coincide with Rainan-Fukien massif running NE-SW direction. A lineament located in central part of magnetic lineament 2-1 is well connected with extension of Sobacksan anticlinal axis on land. Volcanic rocks in Gyongsang system concentrated along this lineament. 5. The characteristics of magnetic pattern in the southern Yellow sea basin of western part of Jeju island show weaker magnetic anomalies and deeper magnetic basements than first and second magnetic provinces indicating geological structure of this basin seems to be quite different from that of Jeju strait. 6. In southern part of Jeju island, smoother magnetic pattern develope southward. Maximum depth of magnetic basement in sedimentary basins BIV-1 and BIV-2 were determined down to 6,000 m increasing its thickness toward Taiwan up to 11,000 m in the shelf area off Taichung, Taiwan. Judging from the fact that hydrocarbon was founded in the Tertiary sediments of western coastal area of Taiwan, it can be expected that hydrocarbon will be existed in these sedimentary basins of southern part of Jeju island.

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북부 유천소분지에 분포하는 백악기 화산암류에 대한 암석학적 연구 (Petrology of the Cretaceous volcanic rocks in northern Yucheon Minor Basin, Korea)

  • Sang Wook Kim;Sang Koo Hwang;Yoon Jong Lee;Jae Young Lee;In Seok Koh
    • 암석학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.27-36
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    • 1998
  • 대구-경주지역에 분포하는 백아기 화산암류는 하부로부터 학봉현무암질암류, 채약산현무암지람류 및 유천층군의 주사산안산암질암류와 운문사유문암질암류 등으로 구성된다. 학봉현무암질암류는 신라역 암층을 덮고 있으며 이와 그 상위에 높이는 채약산현무암질암류 사아이네느 두께 앞 2400 m에 달하는 함안층, 반야월층 및 송내동층의 두터운 퇴적암층이 높여 있고 채약산현무암질암류와 주사산암산암질암류 사이에는 두께 300 m 가량의 건천리층이 개재되어 있어 이들 화산암류는 상당한 시간적, 위치적 공간을 사이에 두고 일어난 화산활동의 산물인 만큼 이들은 각기 상이한 암석학적 특성을 지니고 있음이 들어난다. 주성분 지호학적 특성에 있어서 학봉현무암질암류와 채약산현무암질암류는 알카리계열의 특성을 보이며 주사산안 산암질암류는 포함지역의 제 3기 현무암/안산암류와 흡사하게 칼크알카리게열에 속한다. 반면 Nb, Y, Zr, Ti 등 저변성작용에서도 이동성이 매우 적은 원소에 의하면 학봉현무암질암류는 알카리에서 칼크알카리계열에 속하는 모마그마형을 보이나 스필라이트질인 채약산현무암질암류는 주사산암산암질암류와 유사한 칼크알카리게열의 모마크마로 부터 유래했음을 보여준다. 이러한 모마그마와 그 산물의 상이성은 마그마의 상승과정을 통한 지각물질에 의한 혼염작용 혹은 분출한 다음에 있었던 변질작용등에 의한 것으로 해석될 수도 있을 것이다.

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경상분지내 철광상 관련 울산화강암에 대한 지화학적 연구 (A Geochemical Study on Ulsan Granite in Relation to Iron Ore Deposits in the Gyeongsang Basin)

  • 이재영;김상욱;김영기
    • 자원환경지질
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    • 제25권2호
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    • pp.133-143
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    • 1992
  • Ulsan granite is plotted mainly in the region of syeno-granite of the Streckeisen diagram, which consists with those of iron related granites in the area of Kimhae-Mulgum, while Chindong granites and Yucheon-Eonyang granites are plotted in the regions of granodiorite-diorite and monzo-granite, respectively. These granites show a differentiation trend of calc-alkaline magma, and their magmatic evolution from intermediate to acidic rocks is consistant with the general crystallization path of the Cretaceous granitic rocks in the Gyeongsang basin. The difference index (D.I.) is 70~90 for Ulsan granite, which lies between 35~80 of Chindong granites and 85~95 of Yucheon-Eonyang granites. These granites are distinguishable from each other by variation patterns of chemical elements. For instance, there is clear difference in content of some major and trace elements between Ulsan granite and Cu-related Chindong granites: Ulsan granite has high content of K (2.68%) and Ba (636 ppm), and low content of Ca (1.07%), Mg (0.50%) and Sr (185 ppm), whereas Chindong granites has less content of K (1.62%) and Ba (382 ppm), and higher content of Ca (3.75%), Mg (1.42%) and Sr (405 ppm). However, the content of Ulsan granite overlaps partly those of Yucheon-Eonyang granites, which are apparently dividable from Chindong granites. There is an usual trend that Cu content is high in Chindong granites of Cu province and Zn content is higher in Yucheon-Eonyang granites of Pb-Zn province. But it is unusual that Cu and Zn are higher in Ulsan granite (34 ppm, 74 ppm) than in Chindong granites (15 ppm, 22 ppm) and Yucheon-Eonyang granites (14 ppm, 43 ppm). This may be due to the reason that Ulsan granite is productive and Cu-Zn minerals are associated with iron ores. Productive Chindong granites in Haman-Gunbug area and Yuchon-Eonyang granites near ore deposits have higher content of Cu and Zn than Ulsang granite. Therefore, it is expected that chemical variation patterns of granites are applicable to distinguish mineral commodity of ore deposits (iron, copper, or lead-zinc) related with the granites in the Gyeongsasng basin.

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Impact of pore fluid heterogeneities on angle-dependent reflectivity in poroelastic layers: A study driven by seismic petrophysics

  • Ahmad, Mubasher;Ahmed, Nisar;Khalid, Perveiz;Badar, Muhammad A.;Akram, Sohail;Hussain, Mureed;Anwar, Muhammad A.;Mahmood, Azhar;Ali, Shahid;Rehman, Anees U.
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제17권4호
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    • pp.343-354
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    • 2019
  • The present study demonstrates the application of seismic petrophysics and amplitude versus angle (AVA) forward modeling to identify the reservoir fluids, discriminate their saturation levels and natural gas composition. Two case studies of the Lumshiwal Formation (mainly sandstone) of the Lower Cretaceous age have been studied from the Kohat Sub-basin and the Middle Indus Basin of Pakistan. The conventional angle-dependent reflection amplitudes such as P converted P ($R_{PP}$) and S ($R_{PS}$), S converted S ($R_{SS}$) and P ($R_{SP}$) and newly developed AVA attributes (${\Delta}R_{PP}$, ${\Delta}R_{PS}$, ${\Delta}R_{SS}$ and ${\Delta}R_{SP}$) are analyzed at different gas saturation levels in the reservoir rock. These attributes are generated by taking the differences between the water wet reflection coefficient and the reflection coefficient at unknown gas saturation. Intercept (A) and gradient (B) attributes are also computed and cross-plotted at different gas compositions and gas/water scenarios to define the AVO class of reservoir sands. The numerical simulation reveals that ${\Delta}R_{PP}$, ${\Delta}R_{PS}$, ${\Delta}R_{SS}$ and ${\Delta}R_{SP}$ are good indicators and able to distinguish low and high gas saturation with a high level of confidence as compared to conventional reflection amplitudes such as P-P, P-S, S-S and S-P. In A-B cross-plots, the gas lines move towards the fluid (wet) lines as the proportion of heavier gases increase in the Lumshiwal Sands. Because of the upper contacts with different sedimentary rocks (Shale/Limestone) in both wells, the same reservoir sand exhibits different response similar to AVO classes like class I and class IV. This study will help to analyze gas sands by using amplitude based attributes as direct gas indicators in further gas drilling wells in clastic successions.

한국 경상분지 백악기 비철금속 광화작용과 그 성인적 의의: 함안-군북-고성(-창원) 및 의성 광상구를 중심으로 (Base-metal Mineralization in the Cretaceous Gyeongsang Basin and Its Genetic Implications, Korea: the Haman-Gunbug-Goseong(-Changwon) and the Euiseong Metallogenic Provinces)

  • 이상렬;최선규;소칠섭;유인창;위수민;허철호
    • 자원환경지질
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    • 제36권4호
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    • pp.257-268
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    • 2003
  • 한반도 경상분지의 백악기 화성활동은 지체구조의 변화에 기인하여 광화시기를 달리하는 두 가지 유형의 특징적인 비철금속 광상구인 함안-군북-고성(-창원) 및 의성 광상구를 형성하였다. 함안-군북-고성(-창원) 광상구에서 동-철(-금) 광화작용의 광화시기는 89∼81 Ma이고, 이와 관련된 열수계는 광화초기 고염농도(20∼55 equiv. wt. % NaCl)의 고온성(300∼50$0^{\circ}C$) 광화유체의 특징을 보이고 있으며, 광화초기에 정출된 석영의 산소 동위원소비(${\delta}^{18}O$)는 마그마수의 영역에 해당하지만, 광화 후기에는 마그마수 유입량의 감소와 함께 점차 천수의 유입량 증가에 의한 희석 및 혼합양상에 기인하여 상대적으로 낮은 동위원소값을 보이고 있다. 이러한 열수계는 반암형 동광상에서 특징적으로 나타나는 광화유체의 진화과정과 매우 유사한 경향을 보이고 있다. 반면, 의성 광상구에서의 다금속 광화작용의 광화시기는 78∼60Ma(주광화기 약 70∼65Ma)이고, 이와 관련된 지열수계는 전반적으로 저염농도(1∼7 equiv. wt. % NaCl)의 중ㆍ저온성 광화유체(200∼40$0^{\circ}C$)에서 형성되었으며, 맥상 석영에서 나타는 ${\delta}^{18}O$값은 동위원소적으로 마그마수에 비하여 상대적으로 낮은 값을 지시하여 광액 형성시 마그마수의 기여도가 극히 미약하였음을 지시한다. 경상분지에서 비철금속 광상의 성인은 남서부 함안-군북-고성(-창원) 광상구에서 천부 관입 화강암체와 관련된 근지성 환경의 동-철(-금) 광화작용과 북서부 의성 광상구에서 화산활동이 우세한 원지성 환경의 다금속 광화작용으로 구분할 수 있으며, 이러한 광화작용의 차이는 광화시기를 달리하는 관계화성암의 시(${\cdot}공간적 차이에 기인한다.

한반도 후기중생대층 층서종합 (Upper Mesozoic Stratifraphic synthesis of Korean Peninsula)

  • Ki-Hong Chang
    • 자원환경지질
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    • 제32권4호
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    • pp.353-363
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    • 1999
  • 한반도와 중국 동부에 있어서 주라계와 백약계의 경계는 해성층의 결여로 구획이 곤란하고 경계상하가 연속적 지층을 이루고 있어 상부주라-하부백약계로 파악한다. 이는 하나의 광역적 부정합간 지층단위이므로 자성속(慈城束)이란 지층명이 적당하다. 그 위의 백약계인 경상속(慶尙束)은 다시 두 개의 부정합간 단위로 분류되는데 경상분지의 신동층군과 하양층군을 대표로 하는 단위(Hauterivian-하부Albian)와 동분지의 유천 화산암층군을 대표로 하는 단위(상부Albian-상부백약계)가 그들이다. 즉, 한반도 전역의 상부주라-백약계는 이들 3개의 부정집합간 단위로 나누인다. 상부주라-하부백약계 하위의 부정합은 주라기 중기 재지 후기의 대보변동에 기인하고 동 단위 상위의 부정합은 재령강(載寧江)변동에 기인한다. 유천아속(亞束)(상부Albian-상부백약계) 하위의 부정합은 유천(兪川)변동에 기안하는 것으로 이는 러시아 북동부와 연해주 일대에도 널리 인정된다, 상위는 널리 분포합은 신생대 초의 변동의 산물이다. 상부주라-백악계의 퇴적을 개관하건데 하부단위(자성속)는 북한에는 널리 분포하여 화산암이 많으나 남한에는 소규모의 묘곡층 등이 알려져 있다. 그 위의 중부단위(신동 및 하양층군 해당의 하부백약계)는 한반도 전역에 분산 분포하나 경상분지가 대표적으로 큰 분지이며 이곳의 충후는 북한의 배(倍)에 달하고 역암의 양도 훨씬 많다. 상부단위(유천아속)는 남한에는 널리 분포하고 화산암이 대부분이나 북한에는 예성강분지의 봉화산층군 밖에는 알려져 잇지 않고 화산암이 없다. 중부단위의 경우 각 퇴적층은 현저한 주기성을 보인다. 이 주기성은 남한과 북한의 동시기 지층의 상호대비의 기준이 되지 못할 가능성이 있다. 경상분지의 하향층군이 보여주는 주기성을 국지적 지각의 지괴운동의 차이에 따라 분지의 남부와 북부가 현저히 다르다. 이 사실에 비추어 보면 멀리 떨어진 두 분지의 동시기 지층들은 지반각지의 국지적 개별적 운동에 따라 서로 다른 퇴적주기를 보일 수 있다. 상부주라-백약계의 퇴적에는 대채로 보아 화산활동이 수반했다. 북한의 자성속에는 칼크-알칼리 및 알칼리 중성 및 산성의 화산암류가 수반했다. 남한의 하부백야계 상부에는 알칼리-준알칼리 현무암 및 안산암이 수반했다. 남한의 유천아속은 칼크-알칼리 안산암 및 유뮨암이 대부분이다. 3개 부정합간 단위의 분표양상을 개관하면 하부는 주로 북한에 분포하고, 중부는 남북한에 공통으로 분포하고 상부는 특별히 남한 남부에 주로 분포하여 시간의 경과에 따라 태평양 쪽으로 분포지대가 단계적으로 이동했음을 알 수 있다. 백악기 동안의 남한의 분지형성에 대해서 대하여는 북동향 주향이동단층들의 좌수향 운동에 크게 기인했을 것으로 해석했다.

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충북 영동군 복합 지질지역에서 산출되는 지하수의 수리지화학적 특성 (Hydrogeochemistry of Groundwater Occurring in Complex Geological Environment of Yeongdong Area, Chungbuk, Korea)

  • 문상호
    • 자원환경지질
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    • 제50권6호
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    • pp.445-466
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    • 2017
  • 영동지역은 지체구조상 옥천습곡대의 중앙 남동부와 영남육괴의 경계부에 위치하며, 이들 경계부에는 백악기 영동분지가 분포한다. 따라서, 영동지역은 선캠브리아시대 변성암부터 옥천누층군, 고생대/중생대 퇴적암, 중생대 화성암을 거쳐 신생대 제4기 충적층에 이르기까지 지질시대와 암상이 다양한 복합 지질 환경을 가진다. 이들 다양한 지질과 지하수 수질과의 연관성을 검토하였으며, 지하수 내 주요 이온 성분들의 기원 및 물-암석 반응 기작을 논의하였다. 이 연구에는 충적/풍화대 관정 20개, 암반 관정 80개를 대상으로 한 현장 수질 측정 자료와 이온 함량 분석 자료가 활용되었다. 통계 분석 결과, 풍수기와 갈수기간의 수질 변화는 크지 않은 것으로 나타났다. 지질별로 수질 유형이 다양하게 관찰되었으나, 충적/풍화대 뿐 아니라 암반 지하수에서도 $Ca-HCO_3$ 유형이 전체의 80~84 % 정도를 차지하였다. 충적/풍화대 지하수의 경우, 선캠브리아시대 변성암, 쥬라기 화강암 지역 일부에서 $NO_3$, Cl 함량이 꽤 높은 것이 관찰되었고, 백악기 영동층군 퇴적암에서는 $Mg-HCO_3$ 유형이 관찰되었다. 암반 지하수에서는 선캠브리아시대 변성암, 쥬라기 화강암 지역에서 $Ca-HCO_3$ 유형에서부터 $Ca-Cl/SO_4/NO_3$ 유형을 거쳐 $Na-HCO_3$, Na-Cl 유형까지 매우 다양한 수질 유형을 보였다. 이중 $Na-HCO_3$, Na-Cl 유형을 보이는 지하수는 F 함량이 높은 것들로서, 지하수 수질이 백악기 반암 및 화강암의 광화대 및 변질대에서의 물-암석 반응에 기인하는 것으로 추정된다. 연구지역은 심부 대수층까지 $NO_3$에 의한 오염이 심화된 것으로 나타나며, 이는 특히 쥬라기 화강암 지역에서 현저하다. 지하수의 $HCO_3$/Ca, $HCO_3$/Na, Na/Si 몰비 등으로 볼 때, 충적/풍화대 지하수의 Ca, $HCO_3$ 성분은 대부분 방해석의 용해작용과 관련되어 있는 것으로 해석된다. 암반 지하수에서는 물 속의 Ca, $HCO_3$ 성분은 방해석 이외에 사장석의 용해작용과 관련되어 있어 보이나, 사장석이 고령토로만 변하는 단순 풍화작용의 기작만으로는 설명이 어려운 수질 특성을 보였다. 백악기 영동층군 퇴적암 지역의 지하수에서는 $HCO_3$ 기원이 방해석 이외에도 $MgCO_3$, $SrCO_3$ 등의 용해작용과도 관련이 있어 보였다.

중부 옥천대의 지구조 발달과정 (Tectonic evolution of the Central Ogcheon Belt, Korea)

  • 강지훈;;류충렬
    • 암석학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.129-150
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    • 2012
  • 본 논문에서는 옥천, 청산, 문경 부운령, 부산 지역에서 작성된 암상구분에 의한 상세한 지질도, 변형단계별 지질구조와 미구조, 변형작용과 변성작용 사이의 상대적 시간관계 등에 대한 종합적인 연구결과와 옥천누층군에서 최근까지 보고된 절대 및 화석 연대자료로부터 중부 옥천대의 지구조 발달과정을 새롭게 고찰해 보았다. 첫 번째 지구조운동($D^*$)은 원경기육괴를 북부 경기육괴(현재의 경기육괴)와 남부 경기육괴(부산 및 박달령 편마암복합체)로 분리시키는 열곡작용에 의해 특징 지워진다. 전기 고생대 동안에는 조선누층군과 이에 상응하는 옥천누층군의 하위층군(석영사질암, 이질암, 탄산염질암, 염기성질암)이 옥천열곡분지에 퇴적 및 분출 관입되었고, 후기 고생대 동안에는 평안누층군과 이에 상응하는 옥천누층군의 상위층군(역질암, 이질암, 산성질암)이 퇴적 및 분출 관입되었다. 두 번째 지구조운동(옥천-청산 지구조운동/송림조산운동: D1)은 후기 페름기~중기 트라이아스기 동안에 발생하였고, D1은 전기단계의 옥천 아지구조운동(D1a)과 후기단계의 청산 아지구조운동(D1b)으로 구분된다. D1a는 북부 경기육괴와 남부 경기육괴의 결합 즉 옥천열곡분지의 닫힘운동과 관련하여 발생하였으며, 그 초기단계에는 옥천누층군에 조립흑운모, 석류석, 십자석 등 중압형 변성광물의 성장과 관련된 M1 중압형 변성작용을 발생시켰고 그 후기단계에는 옥천 중압형 변성암류를 남동-버젼스의 몇몇 나쁘로서 발굴시켰다. 그 결과 옥천변성대에서는 남동-버젼스의 지구조단위들이 형성되고 옥천누층군에는 이에 수반되어 대규모 칼집습곡, 광역엽리, 신장선구조가 형성되었다. D1b는 (북)북동-(남)남서의 압축지구조 환경하에서 발생하여 남중국판(경기육괴와 옥천변성대)과 북중국판(영남육괴와 태백산대)을 결합시켰다. 주요 지질구조로는 결합부의 선단부와 후미부에 (북)북동-버젼스 내지 (남)남서-버젼스를 갖는 (서)북서 방향의 충상단층이 형성되고, 결합부의 측면부에는 북북동 방향의 우수 주향-이동성 청산전단대와 조선 및 평안누층군에 북북동 방향의 직립습곡이 형성되었으며, 한반도에는 대동분지가 형성되었다. 그 이후, 후기 트라이아스기~전기 쥬라기의 대동층군이 퇴적되고, 세 번째 지구조운동(호남 지구조운동/대보조산운동: D2)은 전기~후기 쥬라기 동안에 북북동 방향의 우수 주향-이동성 호남전단운동의 횡압축응력 지구조환경하에서 발생하여 옥천누층군에 비대칭 파랑습곡과 조선 및 평안누층군에 북북동 방향의 횡와습곡과 후기 트라이아기 이전의 지층군이 대동층군의 상부로 충상하는 동남동-버젼스의 충상단층을 형성시켰다. M2 홍주석-규선석형 접촉변성작용은 D2의 휴식기에 해당하는 중기 쥬라기에 대보 화강암류의 관입에 의해 발생하였다. 네 번째 지구조운동(청마리 지구조운동: D3)은 전기 백악기에 남-북 방향의 압축지구조 환경하에서 발생하여 북북동 방향의 좌수 주향-이동성 전단운동에 수반된 당겨-열림형 백악기 퇴적분지를 형성시켰다. M3 후퇴변성작용은 주로 D2 이후에 발생하여 옥천누층군에 녹니석 반상변정을 결정시켰다. D3 이후 옥천지역에서는 기생 킹크습곡과 함께 대규모 금강 끌림습곡을 수반하는 좌수향 금강단층운동(금강 지구조운동: D4)이 발생하였고 이들 킹크습곡은 후기 백악기의 산성 암맥에 의해 관입된다.

캐나다 아사바스카 오일샌드 지질특성 (Geology of Athabasca Oil Sands in Canada)

  • 권이균
    • 한국석유지질학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.1-11
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    • 2008
  • 오일샌드는 비재래형(unconventional) 석유자원의 하나로서 비투멘(bitumen), 물, 점토, 모래의 혼합물이다. 오일샌드 비투멘은 API 비중이 $8-14^{\circ}$이고 점도가 10,000 cP 이상인, 매우 무겁고 점성이 큰 탄화수소 자원으로서 일반적으로 지표나 천부퇴적층에서 유동성을 갖지 않는다. 오일샌드 비투멘은 주로 캐나다 앨버타주와 사스캐추완주에 분포하고 있으며, 캐나다에만 원시부존량이 1조 7천억 배럴, 확인매장량이 1천 7백억 배럴에 달한다. 대부분은 앨버타주 포트 멕머레이(Fort McMurray) 인근의 아사바스카(Athabasca), 콜드레이크(Cold Lake), 피스리버(Peace River) 지역에 매장되어 있다. 캐나다 오일샌드 저류지층은 아사바스카 지역의 멕머레이층(McMurray Fm)과 클리어워터층(Clearwater Fm), 콜드레이크 지역의 멕머레이층(McMurray Fm), 클리어워터층(Clearwater Fm), 그랜드래피드층(Grand Rapid Fm), 피스리버 지역의 블루스카이층(Bluesky Fm)과 게팅층(Gething Fm)이다. 이들 지층은 하부 백악기 지층으로서 중생대 초-중기에 발생한 북미판과 태평양판의 충돌과 그로 인한 대륙전면분지(foreland basin)의 형성과정에서 퇴적되었다. 분지의 기반암은 복잡한 지형을 갖는 고생대 탄산염암이며, 그 위에 북미대륙 북쪽의 보레알해(Boreal Sea)로부터 현재의 북미대륙 서부를 남북으로 관통하는 전기백악기내해로(Early Cretaceous Interior Seaway)를 따라 해침이 발생하면서 오일샌드 저류지층이 형성되었다. 세 개의 주요 오일샌드 분포지역 가운데 80% 이상의 오일샌드를 매장하고 있는 아사바스카 지역의 저류지층인 멕머레이층과 크리어워터층의 최하부층원인 와비스코 층원(Wabiskaw Mbr)은 전기 백악기 시기의 해침층서를 잘 반영하고 있다. 멕머레이층 하부에는 하성기원의 퇴적층이 발달하고, 상부로 가면서 점차로 조석기원의 천해 퇴적층이 우세해지며, 와비스코 층원에 와서는 의해 세립질 퇴적층이 광역적으로 분포한다. 이러한 해침기원의 상향 세립화 경향은 아사바스카 오일샌드 부존지역에서 일반적으로 관찰된다. 오일샌드 부존지층은 일반적으로 불균질 저류층이며, 주요 저류층은 하성퇴적층이나 에스츄어리(estuary) 기원의 퇴적층에 발달한 하도-포인트 바 복합체(channel-pont bar complex)이다. 이러한 하도-포인트바 복합체는 범람원 및 조수평원 세립질 퇴적층이나 만-충진(bay-fill) 퇴적층과 함께 멕머레이층을 형성한다. 멕머레이층 상부에 오는 와비스코 층원은 주로 외해 세립질 퇴적층으로 이루어져 있으나, 멕머레이층을 대규모로 침식하는 하도사암층이 지역적으로 발달하기도 한다. 캐나다에서 오일샌드는 주로 노천채굴(surface mining)과 심부열회수(in-situ thermal recovery) 방식으로 생산한다. 50 m 미만의 심도에 묻혀있는 오일샌드는 노천채굴 방식으로 회수하여 비투멘 추출(extraction)과 개질(upgrading)과정을 거쳐 합성원유(synthetic crude oil)로 생산된다. 반면에 150-450 m 심도에 묻혀있는 오일샌드는 주로 심부열회수 방식으로 비투멘을 회수하여 비교적 간단한 비투멘 블렌딩(blending)과정을 통해 유동성을 증가시켜 정유시설로 운반한다. 심부열회수 방식으로 오일샌드를 개발할 경우 주로 스팀주입중력법(SAGD: Steam Assisted Gravity Drainage)이나 주기적스팀강화법(CSS: Cyclic Steam Stimulation)이 사용된다. 이러한 방법들은 저류층에 스팀을 주입하여 저류층 내의 온도를 상승시킴으로써 비투멘의 유동성을 증가시켜 회수하는 기술을 사용한다. 따라서 오일샌드 저류층 내부의 스팀전파효율을 결정하는 저류지층의 주요 지질특성에 대한 이해가 선행되어야 효과적인 생산설계와 효율적인 생산을 수행할 수 있다. 오일샌드 생산에 영향을 미치는 저류층의 주요 지질특성에는 (1)비투멘 샌드층의 두께(pay) 및 연결성(connectivity), (2) 비투멘 함량, (3) 저류지역 지질구조, (4) 이질배플(mud baffle)이나 이질프러그(mud plug)의 분포, (5) 비투멘 샌드층에 협재하는 이질퇴적층의 두께 및 수평연장성(lateral continuity), (6) 수포화층(water-saturated sand)의 분포, (7) 가스포화층(gas-saturated sand)의 분포, (8) 포인트바의 성장방향성, (9) 속성층(diagenetic layer)의 분포, (10) 비투멘 샌드층의 조직특성 변화 등이 있다. 이러한 지질특성에 대한 고해상의 분석을 통해 보다 효과적인 오일샌드 개발이 달성될 수 있을 것이다.

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