본 문서에서는 강원특별자치도 **삼척시의 지질**과 대한민국 최대의 석탄(무연탄) 산지인 **삼척탄전**(三陟炭田)에 대해 설명한다.

## 개요
삼척시는 옥천 습곡대와 영남 육괴의 동부 경계 부분에 위치하고 있으며, 지질이 매우 다양하고 복잡하다. 선캄브리아기의 암석은 주로 동·남부에 분포하며, 고생대의 암석 조선 누층군은 **삼척 대이리 동굴지대**와 같은 석회암 카르스트 지대를 형성하며, 평안 누층군은 무연탄 자원을 산출한다. 오십천 단층과 마읍천 단층을 위시한 대부분의 단층은 도계읍, 신기면, 노곡면과 그 주변에 집중 분포한다.

## 선캄브리아기
삼척시 남부에 해당하는 원덕읍, 가곡면, 근덕면 지역은 선캄브리아기에 형성된 영남 육괴의 북부에 자리잡고 있어 주로 선캄브리아기의 암석으로 구성되어 있으며 태백산변성암복합체(태백산통)가 기반을 이룬다. 삼척시 내에서 태백산통은 편암류(PCEt), 미그마타이트질 편마암(PCEmgn), 화강암질 편마암(PCEggn), 홍제사 화강암 등으로 구성된다. 죽변면 일대에 넓게 분포하는 이들은 적어도 3회의 변성 작용을 받은 것으로 해석된다.

## 고생대 조선 누층군과 석회암 카르스트 지형
고생대 캄브리아기-오르도비스기에 퇴적된 조선 누층군 태백층군은 삼척시 서부에 넓게 분포한다.조선 누층군의 주향과 경사는 대체로 북동 12°및 북서 20°이다. 특히, 조선 누층군 중 풍촌 석회암층(CEp)과 막동 석회암층(Omg) 분포 지역인 동해시 대구동-삼척시 우지동, 원당동-성남동, 미로면 하정리 부근과 노곡면 여삼리 일대에는 **카르스트 지형**이 발달하여 돌리네, 우발라 등의 특색이 잘 나타난다. 이 밖에 카르스트 현상으로서 관음굴을 비롯한 수많은 석회동굴이 분포한다. 삼척 대이리 동굴지대도 조선 누층군 풍촌 석회암층 분포 지역에 있다.

### 장산 규암층
**장산 규암층**(CEj; Cambrian jangsan formation)은 조선 누층군의 기저로서 선캄브리아기의 태백산변성암복합체을 부정합으로 덮는다. 기저부에는 10 mm 내외의 역(礫)을 함유하는 기저 역암이 발견되는 곳도 있으나 대체로 치밀하고 견고한 규암으로 구성되어 있다. 이들은 주로 유백색을 띠나 상부에서는 담홍색 내지 담회색을 띠기도 한다. 본 층의 규암은 다른 지층에 비해 풍화와 침식에 대한 저항력이 강해 육백산, 매봉산, 두리봉(도계읍 소재), 삿갓봉 등의 산릉에서 절벽 또는 침식면을 형성한다. 본 층의 두께는 10에서 50 m에 이르기까지 지역적인 변화가 심하다. 본 지층이 선캄브리아기의 변성암류 상부에 부정합으로 놓여 있고, 상부는 묘봉슬레이트층과 정합적인 관계를 가지는 것으로 보아, 비교적 안정상태인 육지(craton)가 해침(海浸)을 받아 형성된 퇴적분지의 해빈-연안주에 퇴적되어 장기간 퇴적물이 이동되면서 풍화, 침식에 강한 물질만 남아 생성된 것으로 해석된다.

### 묘봉층
**묘봉층**(CEm; Cambrian myobong formation)은 장산 규암층 상위에 정합적으로 분포하며 신기면과 노곡면 하월산리 일대에 장산 규암층과 함께 대상(帶狀)으로 분포한다. 주요 구성암인 셰일은 약간의 변성을 받아 점판암으로 나타나기도 한다. 본 층의 하부는 흑색 또는 암회색의 셰일 또는 점판암이 우세하고, 중부에는 얇은층의 규암과 석회암층을 협재한다. 이 석회암층은 연속성이 없으며 상부로 갈수록 많아지고 판상(板狀) 협재를 이루며 상부의 풍촌석회암층으로 점이(漸移)된다. 본 층의 두께는 50 내지 150 m로서 지역적인 변화가 매우 심하다. 대체로 동쪽으로 갈수록 두께가 증대되는데, 노곡면 하월산리-삿갓봉-하군천리 일대에서 매우 넓은 분포를 보이나 이는 지층의 경사와 산사면의 경사가 거의 일치하는데 기인한 것이다. 고바야시(1966)가 기재한 화석들에 의하면 본 지층의 퇴적환경이 천해성(淺海性; 얕은 바다)임을 지시한다.

### 풍촌 석회암층과 삼척 대이리 동굴지대
**풍촌 석회암층**은 주로 암회색 내지 청회색, 유백색 석회암과 돌로마이트질 석회암으로 구성되어 있는 지층이다. 하부의 묘봉층과는 정합적이고 점이적인 관계를 가지며, 대기층 또는 대기 석회암층이라 불리기도 한다. 노곡면 상월산리 부근에서는 풍촌 석회암층의 최하부에서 어란상(魚卵狀; 물고기 알 모양) 석회암이 확인되었다. 본 지층은 삼척역 인근, 노곡면, 도계읍, **삼척 대이리 동굴지대**, 하장면에 이르기까지 넓은 지역에 대상(帶狀)으로 분포하며, 암상에 따라 상, 중, 하부층원으로 구분된다. 본 층의 두께는 190 m 내외이다.

### 세송층과 화절층
**화절층**(CEw; Cambrian hwajeol formation)은 하부의 풍촌석회암층과 점이적이고 정합적인 관계를 가지고 있으며 암갈색 내지 암녹색 셰일 또는 점판암을 주로 하는 하부와 이질 석회암을 주로 하는 상부층으로 구성된다. 도계읍 동부에 넓게 분포하고 하장면 지역에서 풍촌석회암층을 따라 분포한다. 본 층의 두께는 곳에 따라 약간의 차이는 있으나 최대 200 m에 달한다. 고바야시(1966)와 이병수(1988) 등의 연구에 의하면 이 층의 지질 시대는 고생대 상부 캄브리아기에 속하는 것으로 해석된다.

### 동점층
**동점 규암층**(Od; Ordovician dongjeom formation)은 화절층과 정합적인 관계를 갖고 있으며, 암갈색 내지 갈회색을 띠는 3 내지 4매의 규암 또는 사암으로 구성되어 있으며, 얇은층의 셰일과 호층(互層)을 이룬다. 본 층은 장산규암층과 마찬가지로 풍화와 침식에 강해 지형적으로 산능선에서 침식면 또는 절벽을 이룬다. 본 층의 하부는 주로 암회색 중립질 규암으로 구성되어 있으며, 얇은층의 암회색 셰일, 회백색 규질 석회암을 협재한다. 본 층의 상부는 주로 암갈색 규암으로 구성되어 있으며 적철석을 함유한다. 본 층의 아래에 있는 화절층이 상부 캄브리아기에 속하고 본 층의 위에 놓인 두무동층이 하부 오르도비스기 아레니지안(Arenigian)에 대비되는 것으로 보아, 본 층은 오르도비스기 최하부 트레마도시안(Tremadocian)에 속할 것으로 해석된다. 하장면과 미로면, 신기면 일부 지역에만 좁고 길게 분포한다.

### 두무골층
**두무동층**(Odu; Ordovician dumudong formation)은 미로면과 도계읍 일부 지역에만 작게 분포한다. 도계읍 상덕리 부근에서 조사된 바에 따르면 주로 석회질 셰일과 이질 석회암의 호층으로 되어 있어 규암을 주로 하는 동점규암층과는 비교적 명료한 경계를 갖는다. 본 층의 하부는 충식(蟲蝕) 석회암과 담녹색 내지 황갈색의 셰일의 호층으로 되어 있으며 층리가 매우 발달되어 있다. 상부로 감에 따라 셰일은 적어져 석회암이 우세하게 나타난다. 상부에는 층리가 빈약한 회색의 석회질 이암으로 된 부분이 있는데 이곳에서는 얇은 층의 석회역암을 협재한다. 두께는 최대 150 m 내외로 측정된다.

### 막골층
**막골층**(Makgol Formation) 또는 **막동 석회암층**은 주로 석회암으로 구성되고 녹회색 셰일이 협재된다. 상부에서는 복족류, 두족류 및 완족류 화석이 산출된다.

## 싱크홀
삼척시는 대한민국 최대 카르스트 발달 지역 중 하나로, 석회암을 많이 함유한 조선 누층군 대석회암층군 지질이 주류를 이루고 있어 기반암(석회암)의 용식작용으로 인해 다른 지역에 비해 기본적으로 싱크홀 민감성을 내포하고 있다. 이미 삼척시 내 도계읍, 근덕면, 남양동 등 여러 지역에서 싱크홀이 발생한 사례가 보고되고 있다. 이와 관련하여 한국지형학회에서 2017년 삼척시를 중심으로 카르스트 지역의 싱크홀 민감성 분석을 한 바 있다. 조사 과정에서 기존 싱크홀의 공간적 분포에 근거하여 민감성을 분석하기 위한 방법론인 최근린 거리 모델과, 확률통계적 기법 중 하나이며 싱크홀 민감성을 분석할 때 이용되는 대표적인 단변량 분석방법 빈도비 모델(Frequency ratio model)을 활용하여 싱크홀 발생과 관련 요인간의 상관관계를 분석하였는데, 빈도비 값(FR)이 1이면 평균, 빈도비 값이 1보다 크면 값이 증가할수록 싱크홀 발생확률도 증가하는 반면, 빈도비 값이 1보다 작으면 싱크홀의 발생확률이 낮음을 의미한다.

빈도비 값 분석 결과,

구축된 공간 데이터에 대해 최근린 거리 모델과 빈도비 모델을 이용해 연구지역의 싱크홀 민감성을 분석하고 두 모델로부터 도출된 싱크홀 민감성의 공간적 분포 특성을 비교한 결과, 분포 패턴이 매우유사한 것으로 나타났다. 두 모델 모두 오십천에 인접해있는 지역인 교동, 성내동, 정라동, 남양동, 신기면, 도계읍, 미로면 동부, 노곡면·근덕면 북부 일대에서 매우 높은 싱크홀 민감성이 나타났다. 또한 하장면 남동부 및 남서부와 가곡면 남부 일부 지역 역시 싱크홀 민감성이 높게 나타났다. 이 지역은 대부분 단층이 밀집해 있고 지질이 조선 누층군 석회암층 혹은 석회암층을 부정합으로 덮고 있는 평안 누층군 만항층이며, 배수등급이 양호하고, 광산 및 교통로가 밀집된 구역이다.

## 고생대 평안 누층군 (삼척탄전과 도계 광업소)
고생대 석탄기~중생대 트라이아스기에 형성된 평안 누층군은 삼척시 남부 도계읍 일대와 태백시의 백운산 향사대에 이르는 지역에 분포한다. 소위 **삼척탄전**(三陟炭田)으로 불리는 이 지역에서는 평안 누층군 지층에서 석탄의 일종인 무연탄이 산출된다. **삼척탄전**의 범위는 삼척시 도계읍뿐만 아니라 태백시에서 백운산에 이르는 대규모 향사 구조 **백운산 향사대** 즉 정선군 고한읍과 영월군 남동부까지 이른다. 

1914년 조선총독부의 나카무라(中村新太郞)는 강원도의 지질조사 결과를 보고한다. 강원도에는 당시 4개 지역의 탄전(삼척·정선·영월·강릉)이 보고되었다. 1925년 9월부터 1928년까지 4년에 걸쳐 삼척 지질소사소와 연료선광연구소 합동조사반에 의해 도계읍 지역과 고사리 지역의 개발에 관한 정밀 조사를 추진했다. 연료선광연구소의 시라키 타쿠지(素木卓二)는 「삼척무연탄전 지질도」(1930),「강원도 삼척 무연탄 탄전 조사보고서」(1940)등을 발간하였으며 이후 삼척탄전 개발의 중요한 기초 자료로 활용된다. 삼척탄전의 장성 탄광에서는 두께 4m의 석탄층이 10km 길이로 연장되어 있다.

삼척 탄광은 1920년대 중반 합동조사반에 의해 정밀조사가 진행되었다. 도계읍을 삼척 탄광의 생산탄은 묵호항을 통해 일본까지 수송하는 것이 편리한 이점이 있었기 때문이다. 1936년에 4,500만원을 투자하여 삼척개발주식회사와 삼척철도주식회사를 설립했다. 1914년 조선총독부의 나카무라(中村新太郞)는 강원도의 지질조사 결과를 보고한다. 강원도에는 당시 4개 지역의 탄전(삼척·정선·영월·강릉)이 보고되었다. 1925년 9월부터 1928년까지 4년에 걸쳐 삼척 지질소사소와 연료선광연구소 합동조사반에 의해 도계읍 지역(당시는 소달이라고 부름)과 고사리 지역의 개발에 관한 정밀 조사를 추진했다. 한편 연료선광연구소의 시라키 타쿠지(素木卓二)는 「한국삼척지역의 지질」 발표에 이어 「삼척무연탄전 지질도」(1930년)를 발표한다. 시라키 타쿠지는 해방될 때까지 연료선광연구소 탄전지질조사 반장, 삼척개발주식회사의 취제역 등을 맡아 삼척탄광 개발에 직접 관여하는 등 한반도 석탄 산업의 기초를 제공했다. 삼척 탄전 개발에 대한 종합 조사서로 「강원도 삼척 무연탄 탄전 조사보고서」가 시라키 타쿠지에 의해 1940년 연료선광연구소의 「조선탄전조사보고」 마지막 권인 제 14권으로 발간된다. 1억 평 규모로 광범위하게 진행한 조사는 석탄층을 정확하게 표현해 놓고 있는 바, 해방 후 요긴하게 활용되었다. 1957년 민간자본에 의한 삼척탄전 개발의 중요한 기초 자료로 활용된다.

### 도계광업소
삼척시 석탄산업의 시초인 **도계 광업소**는 1936년 삼척탄광으로 개광하였다. 1951년에는 대한석탄공사 도계 광업소로 개발하면서 오늘에 이른다. 석탄산업 합리화로 탄광 대다수가 폐광하는 상황 속에서도 도계 광업소는 3개의 갱구를 유지하고 있으며, 현재도 석탄 생산을 계속하고 있다. 도계광업소는 1936년 삼척개발주식회사 산하 삼척탄광으로 개광하였으며 1945년의 미 군정청 직할운영을 거쳐 1951년에는 삼척탄광이 도계광업소와 장성광업소로 분리 후 대한석탄공사 도계광업소로 오늘까지 이어졌다.

1987년까지 도계갱, 동덕갱, 흥전갱, 나한정갱, 점리갱 등 5개 갱에서 이뤄지던 도계광업소의 석탄산업화 정책 이후 석탄 생산 규모가 축소한다. 1990년 점리갱 폐쇄, 1994년 흥전갱과 나한갱을 통합하여 중앙갱으로 통합하면서 갱구수가 축소되었다. 도계광업소는 2018년 5월 현재도 도계갱, 중앙갱, 동덕갱 등 3개 갱에서 석탄 생산이 이뤄지고 있다. 도계광업소에서 생산된 탄의 품질은 열량과 점결성이 높아 연탄제조와 3급의 고질탄으로 발전용에 적합하다. 도계광업소에서 생산한 석탄의 품질은 1990~2000년대 평균 5,000 kcal를 기록했다.

2012년 12월의 생산규모는 연간 302,000톤이다. 지표에서 수직으로 368 m를 내려간 곳에서 석탄을 생산하며 지하 갱도의 총 연장은 93 km에 달한다. 강원도 삼척시 도계읍 도계로 225에 있는 도계 광업소는 총 5,281ha의 면적에 16개의 광구를 가지고 있으며 16개 광구 모두 가행 중이다. 광량(鑛量) 현황은 도계가 49백만톤으로 20%를 점하고 석탄공사가 247백만톤으로 100%를 점한다. 가채량은 도계가 31백만톤, 석탄공사가 79백만톤이다. 개광 이래 총 생산략은 40,665,287톤이고 석탄공사 창립이래 생산량은 39,561,245톤에 이른다.

도계 광업소의 석탄 가행층은 평안 누층군 장성층에 해당되는 탄층으로 탄층수는 3~5배가 발달되어 있고 이중 현 가행탄층수는 중층탄 1매로 노두연장 14km, 평균탄폭 2.0m이다. 지형지질 여건상 광구 중앙부를 통과하는 오십천 단층을 경계로 남동부와 북서부로 양분된다. 남동부는 오봉산 스러스트 단층으로 탄층 발달이 분리되어있다. 상부탄층을 묵점, 하부탄층을 도계, 흥심 지구로 구분하며 이들 탄층은 본역 남동단의 죽암산을 저부로 하는 30도 내외의 경사를 가진 향사구조를 이루고 있다. 북서부는 3개 이상의 단층으로 인하여 각각의 단층대를 경계로 나한, 흥전, 하장 지구로 구분되며 각 지구의 석탄 지층의 주향은 북동, 경사는 북서 30°이다. 흥전지구의 북동향 연장부인 점리지구는 과습곡에 의하여 분리되며 남동측으로 경사를 이룬다.

### 백운산 향사대
**백운산 향사대**(Baekunsan Syncline zone)는 태백시에서 영월군과 정선군의 경계 지역에 이르기까지, 하이원리조트 남쪽의 백운산(1426.6 m)을 중심으로 대략 서북서-동남동 방향으로 발달하는 대규모의 향사 습곡이며 삼척 탄전의 서부에 해당한다. 이 습곡에 의해 평안 누층군이 안쪽 가운데에, 조선 누층군이 바깥쪽에 대칭적으로 분포하고 있다. 중생대의 송림 변동에 의해 이 습곡 구조가 형성되기 시작하였으며, 그 후 쥐라기에서 백악기 초에 걸쳐 일어난 대보 조산운동에 의해 백운산 향사 구조가 형성되었다. 백운산 향사대에는 캄브리아기의 장산 규암층을 기저로 하여 트라이아스기(일부 학자는 페름기로 본다)의 동고층까지의 고생대 지층들이 분포한다. 향사 구조의 남익부는 대략 30~50°로 거의 일정하게 북쪽으로 경사하지만, 북익부는 그 경사가 남쪽으로 70°~역전에 이르기까지 경사각의 변화가 크다. 이뿐만 아니라 북익부에서 경사가 역전된 곳에 따라서는 스러스트 단층이 발달하기도 한다. 북익부의 서부 즉 자미원-사북리 간에서는 지층의 주향이 동-서 내지 북서 60~80°이며 남쪽으로 40~80°경사하고 서단부의 함백 지역과 동부 지역에서는 북쪽으로 경사하여 지층이 역전되었다. 백운산 향사대를 거의 남-북 방향으로 절단하고 있는 주향 이동 단층들은 거의 다 우수향 이동을 하였으며, 이 단층 운동과 수반되어 끌림 습곡 구조(Drag fold)가 발달하고 있다. 평안 누층군은 함백역 부근에서 두위봉 산정부, 하이원리조트가 위치한 사북-고한 지역, 함백산과 오투리조트 일대에 분포한다. 백운산 향사대의 축은 동쪽으로 침강(plunge)하였으며 이에 따라 상부의 고한층과 동고층은 동부에만 분포한다.

### 식물 화석
삼척탄전 지역의 식물 화석군은 아래와 같이 하부로부터 4개의 식물군으로 구분된다.

### 만항층
**만항층**은 과거 홍점층(Ch)에 해당하는 지층으로 평안 누층군의 최하부 지층이며 그 이름은 정선군 고한읍 고한리 남동쪽의 만항 마을에서 유래되었다. 전체 두께는 180~300 m이다.

### 금천층
**금천층**은 과거 사동층 하부에 해당하는 지층이다. 지층의 이름은 태백시 금천동에서 유래되었다.

### 장성층
**장성층**은 과거 사동층 상부에 해당하는 지층이다. 지층의 이름은 태백시 장성동에서 유래되었다. 장성층은 보통 JA, JB, JC, JD 4개 층으로 구분된다.

### 금천-장성층
이현석과 조성권(2006)은 금천층과 장성층이 그 경계부에서 암상이 점이적으로 변하고 두 지층이 암상에 의해 구분되지 않는다고 하여 두 지층을 하나로 묶어 **금천-장성층**(Geumcheon-Jangseong Formation)을 새로 제안하였다.

### 함백산층
**함백산층**은 과거 고방산층 하부에 해당하는 지층이다.

### 도사곡층
**도사곡층**은 과거 고방산층 상부와 녹암층 하부에 해당하는 지층이다.

### 고한층
**고한층**은 녹암층 중부에 해당하는 지층이다. 고한층에서 산출되는 식물 화석은 후기 페름기를 지시한다.

### 동고층
**동고층**은 녹암층 상부에 해당하는 지층이다. 동고층은 고한층을 부정합으로 덮으면서 정선군 고한읍 고한리에서 1 km 동쪽에 동-서 방향으로 분포되어 있다고 보고되어 있다. 표식층은 삼척탄전 고한리 동고탄광 부근에 분포한다. 구성 암석은 녹색과 적색을 띠는 장석질 세립사암과 실트암이며 기저부에는 기저 역암이 발달되어 있다. 동고층의 두께는 약 400~600 m에 달할 것으로 추측되나 정확한 두께는 알 수 없다. 동고층에서는 화석이 발견되지 않아 지질시대를 해석할 수 없으나 동고층 아래의 고한층에서 페름기 식물 화석이 나오고 동고층이 고한층을 부정합으로 덮는 것을 근거로 동고층의 지질시대는 고생대 페름기 말에서 중생대 트라이아스기 초로 추정되고 있다. 동고층은 상부의 백악기 적각리층에 의해 부정합으로 덮인다.

평안 누층군 지질 계통표

## 중생대
중생대에 형성된 지층은 삼척시 도계읍 남부 끝에 소규모로 분포한다. 이 지층은 경상 누층군에 대비된다.

### 적각리층과 통리협곡, 미인폭포
**적각리층**(Kj)은 흥전층과 같이 심포리-흥전리 일대에 분포한다. 적색 역암으로 대표되는 본 층은 평안 누층군 함백산층과 조선 누층군을 덮고 있으며 유문암에 의해 덮여 있다. 본 층은 적자색(赤紫色) 내지 잡색의 역암, 역질 사암, 사암 그리고 이암으로 구성되어 있다. 지층의 하부에는 역암이 우세하고 상부에서는 역암이 사암, 이암과 함께 양호한 층리를 이루며 교호(交互)한다. 역암의 역(礫)은 화강암질 편마암, 편암, 석회암, 사암, 규암, 셰일 등 변성암 복합체, 조선 누층군 및 평안 누층군의 각종 암석들로 구성된다. 사암층의 일부에는 사층리가 발달한다.

통리협곡과 미인폭포가 발달하는 통리 일대는 과거에 하천 유역이 바뀐 **하천쟁탈** 현상이 일어난 곳이다. 원래는, 백병산(1260.6 m) 북측에서 발원한 물은 삼척시의 오십천으로 가지 않고 태백시의 통리역과 철암천을 거쳐 낙동강 수계인 황지천으로 흘러가는 하천이었으며 이때는 미인폭포도 없었다. 안정된 철암천과 달리 동해바다로 흘러가는 삼척의 오십천은 하상 경사가 급하여 하천 상류가 지속적으로 침식되고 결국 철암천과 만나 삼척의 오십천이 철암천의 유역을 빼앗는 **하천 쟁탈 현상**이 발생하였다. 이로 인해 철암천의 발원지는 백병산에서 연화리 양지로 변경되고 과거 물이 흐르던 통리 지역은 풍극(Wing gap)이 되어 물이 흐르지 않게 되었다. 현재도 삼척 오십천에는 계속해서 침식 작용이 발생하고 있으며 침식 활동의 선두에 위치한 것이 바로 미인폭포이다. 통리 지역에는 하천퇴적물이 분포하고 있어 풍극임이 확실하다. 도계읍 심포리의 **미인폭포**와 **통리협곡** 지역의 암석은 적각리층으로 역암과 사암, 셰일의 호층으로 구성된다. 통리 협곡은 한국판 그랜드캐니언으로 불린다.

### 흥전층
**흥전층**(Kh)은 경상계에 속하며 심포리-흥전리 일대에 분포한다. 응회암류와 응회질 쇄설암류로 구성되며 응회질 쇄설암류에는 담녹회색, 녹회색, 회록색의 역암/역질사암, 사암, 실트암, 이암들이 있다. 드물게 암회색, 갈회색의 실트암, 이암도 관찰된다. 이들은 대체로 상향세립성의 평범한 층리를 이루며 역질사암과 사암의 단위층에는 점이 층리가 발달한다.

### 유문암
**유문암**(Kav)은 산성화산암류이며 도계읍 심포리와 구사리, 흥전리의 일부 지역에 소규모로 분포하고 있다. 적각리층과 흥전층 및 화강암질 편마암을 덮고 있다.

### 화강반암
**화강반암**(Kgp)은 도계읍 상덕리 경동탄광 동쪽에 함백산층을 암주상으로 소규모로 관입하고 있다.

### 우백질 화강암
**우백질 화강암**(lgr)은 근덕면 남동부 매원리, 용화리, 장호리, 원덕읍 갈남리 일대에 분포하며 지질도 상에서는 시대 미상의 암석으로 기재되어 있으나 동해안을 따라 분포하는 화강암질 암석의 연대를 추정하면 중생대 쥐라기 혹은 백악기의 것으로 추정된다. 갈남리 갈남항 앞에는 우백질 화강암으로 구성된 월미도가 있다. 원덕읍 갈남리의 신남해수욕장에서는 우백질 화강암의 노두가 관찰된다.

## 신생대 제3기 북평 분지
**북평 분지**는 삼척시 북평동을 중심으로 분포하는 신생대 제3기의 퇴적 분지로 북평층과 북평 역암층/운곡동 역암층 2개 지층으로 구성된다. 조선 누층군을 부정합으로 덮는 북평층은 주로 회백색 이암으로 구성되며 중간에 석탄이 협재되고 전체 두께는 40~45 m이다. 북평 역암층 또는 운곡동 역암층은 주로 역암으로 구성되며 사암과 사질셰일, 셰일이 협재되고 전체 두께는 60~70 m이다. 북평층에서는 유공충과 규조류 화석이 발견되었다.
이상을 정리하면 다음과 같다.

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## 삼척탄전의 지질구조
삼척탄전 내에는 수많은 습곡과 단층들이 발달해 있어 매우 복잡한 지질 구조를 보이고 있다. 삼척탄전 내의 스러스트 단층과 지질 구조는 일제 강점기 일본인 지질학자들에 의해 보고되었다. 태백산지구지하자원조사단(1962)에서는 함탄층이 절단 없이 연장되는 것으로 보아 이러한 지질 구조는 스러스트 단층이라기보다는 과습곡 구조에 의한 것으로 해석하였다. 그러나 1960년대부터 태백시 황지동 일대에서 심부(深部) 탄광이 개발됨에 따라 많은 단층들의 존재를 인지하게 되었다. 정창희(1976)는 삼척탄전 내에서 여러 스러스트 단층들의 존재를 확인하고, 스러스트 단층들은 북쪽에서 남쪽을 향하여 이동하였으며 스러스트 운동의 시기는 쥐라기 후기-백악기 중기로, 동-서 방향의 백운산 향사대와 스러스트 단층들을 절단하고 있는 남-북 방향의 함백산 단층의 생성 시기는 백악기 말-제3기 초인 것으로 해석하였다. 대한광업진흥공사에 의하여 황지 일대의 함탄대 시추결과 안대영 외(1983)는 이 지역 일대의 동-서 방향의 주향을 갖는 스러스트 단층으로서 이의 운동 시기는 백악기 말로 보고하였다. 함탄층이 단절되지 않은 것처럼 보이는 것은 함탄층에 미끄러짐이 집중되어(slippage zone) 함탄층이 단층면에 따라 상반에서는 더 많이 끌려 올라가고, 하반에서는 더 많이 끌려 내려가는 등 실제로는 변위되어 있지만, 그 상황을 이해하지 못한 채 연속된 것으로 해석하였기 때문이라 생각된다.

### 원동 스러스트 단층
**원동 스러스트 단층**(Wondong Thrust Fault)은 태백시 원동을 중심으로 대략 북동-남서 주향에 북쪽으로 경사하는 충상단층이다. 원동 스러스트 단층 상반에는 조선 누층군 풍촌 석회암층부터 막골층까지 분포하며 상반의 지층들은 단층면 부근에서 고각 경사하지만 단층에서 멀어지면서 경사가 낮아져 이들이 상반 배사구조를 이루고 있다. 그리고 원동 스러스트 단층 남측에서는 풍촌 석회암층이 클리페 구조로 하반 지층 위에 분포하고 있기도 하다.

### 함백산 대단층
**함백산 대단층**은 백운산 향사대를 둘로 나누며 삼척 탄전의 주요한 단층이다. 이 단층은 북서 85°의 주향으로 태백시 화전동의 용연동굴에서 오투리조트와 소도동 중부, 금천동 중서부를 지나 봉화군 석포면 대현리까지 이어진다. 정창희(1969)에 의하면 함백산 단층은 동쪽으로 60~85°경사하고 동측이 낙하한 정단층이며 단층의 경사는 황지에서 60°E, 문곡광산에서 85°E이다. 단층 남부에서 지층의 수평 변위량은 약 4 km이다.

### 혈암 스러스트 단층
**혈암 스러스트 단층**은 함백산 단층 북단부의 태백시 화전동으로부터 동-서 주향으로 이어져 황지동 북부를 지나 삼척시 도계읍 흥전리에서 북북동 주향으로 바뀌어 고사리까지 달리는 흥전 스러스트 단층로 이어진다. 이 단층에 의해 스러스트 단층 남측의 만항층, 장성층과 함백산층 위로 북측의 조선 누층군 막동 석회암층이 충상되어 있으며 매봉산 부근에서는 만항층이 막골층 위에 부정합으로 놓여 있다. 이 단층은 추전 부근에서 그리고 지표에서 평균 20~30°로 북쪽으로 경사하나 갱내 시추자료에 의하면 북쪽으로 가면서 경사가 완만해지며 부분적으로는 60°이상의 급경사를 이룰 때도 있다. 혈암 스러스트 단층의 평균 경사는 태영탄광 및 한성탄광 갱내와 석회암층 상부에서 가행한 시추 자료로서 확인되었다. 혈암 스러스트 단층은 설바위-한성탄광까지는 지표에 잘 나타나 있지만, 동쪽으로 가면서는 지표에 잘 보이지 않으며, 스러스트 단층에 따라서 폭 1~2 m의 단층각력대 또는 단층점토가 발달하고 있다. 단층의 변위량은 화전동-소도동 단면에서 4.0 km, 황지동 단면에서 3.25 km이다.

### 동고 단층
**동고 단층**(Donggo Fault)은 고한읍 고한리의 동고탄광에서 태백시 화전동으로 이어지며 남측이 낙하한 단층이다.

### 황지 단층
**황지 단층**(Hwangji Fault)은 황지동에서 철암동으로 이어지는 수직 단층이다. 동고 단층의 연장으로 추정된다.

### 화전 스러스트 단층
**화전 스러스트 단층**은 황지동 중부 태백역 부근에서 화전동 남부로 이어지는 스러스트 단층이다. 황지 배사 습곡 구조와 조선 누층군 상부, 평안 누층군 만항층 등이 평안 누층군 동고층 위로 충상되어 있다. 혈암 스러스트 단층과 같이 북쪽으로 저각 경사한다. 변위량은 2.35~2.5 km 정도이다.

### 서북 스러스트 단층
**서북 스러스트 단층**은 오투리조트 골프장 부근에서 황지동 남부 문곡역 부근까지 이어지는 동-서 주향의 스러스트 단층으로 곳에 따라서 평안 누층군 장성층이 함백산층이나 도사곡층 상위로 충상되어 있다. 이 단층의 변위량은 500~600 m이다.

### 흥전 스러스트 단층
**흥전 스러스트 단층**은 삼척시 도계읍 점리에서 함백산층과 장성층 위에 만항층을 올려놓은 내프(nappe) 구조를 이루고 있으며 흥전 내프라 불린다. 도계광업소 흥전갱 및 점리갱과 시추공에서 확인된 바로는 평균적으로는 북서쪽으로 20~30°경사하나 흥전 내프 부근 일부에서 남동쪽으로 약 20°경사한다.

### 마교 스러스트 단층
**마교 스러스트 단층**은 고사리에서 도계리까지 남-북으로 달리다가 동-서로 방향을 바꾸어 상덕리에 이른다. 이 단층은 마교리, 도계리, 상덕리 일대에 조선 누층군 풍촌 석회암층을 평안 누층군 함백산층 또는 장성층 위로 충상시켰으며 특히 상덕리 부근 경동탄광 사무실 북측에서는 내프 구조를 보인다. 이 단층의 경사는 평균 20°이나 부분적으로는 수평일 때도 있는 것이 확인되었다. 마교 스러스트 단층은 마교리에서 흥전 스러스트 단층을 절단하고 있어 흥전 스러스트 단층이 생성된 이후에 일어난 단층 운동이나 시간적인 격차는 크지 않을 것이다. 마교리 스러스트 단층은 정고리골 부근에 석회암층이 함백산층을 덮게 한 소부치(召富峙) 스러스트 단층과 연결된 것으로 보이며 백산 스러스트 단층과도 동시기에 형성된 단층으로 생각된다.

### 오봉산 스러스트 단층
**오봉산 스러스트 단층**은 삼척시 도계읍 흥전리에서 상덕리에 위치한 오봉산(729 m)까지 이어지는 스러스트 단층으로 장성층이 도사곡층과 함백산층 위로 충상되었다.

### 문곡 단층
**문곡 단층**(Mungog Fault)은 태백시 문곡동 일대에 북동-남서 방향으로 발달하며 소도리 단층을 문곡동에서 절단하고 있다.

### 철암 단층
**철암 단층**은 철암동에서 철암천을 따라 북북동 방향으로 발달하는 수직 단층이다. 서측을 상승시키고 동측을 남쪽으로 이동시켰으며 석탄공사 장성지구와 강원탄광의 경계이기도 하다. 철암 단층과 함백산 단층은 직접 연관되어 있지 않아 정확한 선후 곤계는 알 수 없으나 대체로 거의 동일한 시기에 형성된 것으로 생각된다.

백운산 향사대에는 북북동-남남서 주향의 단층들이 많이 발달한다. 두위봉 단층, 화절치 단층, 함동 단층을 비롯하여 북동-남서 방향의 단층 대부분은 북서쪽으로 경사하고 북서측 지괴가 상승한 역단층이다.

### 고한 단층
**고한 단층**(Gohan Fault)은 하이원리조트 남쪽의 백운산에서 시작해 고한읍 고한리를 지나 북북동쪽으로 이어지는 단층으로 위치상 백전리 단층의 일부로 보인다. 이 단층은 동측 지괴가 낙하한 수직 단층이다.

### 사북 단층
**사북 단층**(Sabug Fault)은 정선군 사북읍 사북리에서 시작해 사북읍 직전리를 지나 북북동쪽으로 이어지며 위치상 호명 단층의 일부로 보인다. 이 단층은 서쪽이 낙하한 수직 단층으로 추정된다.

### 고일 단층
**고일 단층**(Goil Fault)은 강릉시까지 이어지는 단곡 단층의 일부이며 동측이 상승했다. 고일동은 단곡 단층이 지나는 정선군 남면 유평리 계곡에 위치한다.

## 삼척시의 광상과 지하자원

### 원동광상
**원동광상**은 태백산 광화대 북부 삼척시 하장면 하사미리, 백악기 말 석영반암과 조선 누층군 막골층의 접촉부에 있는 접촉교대형 스카른 다중금속광상으로 철광상과 중석-휘수연석, 회중석, 연-아연광상이 있다. 원동광상을 북동-남서 방향으로 지나가는 원동 스러스트 단층을 기준으로 북부에 조선 누층군 풍촌 석회암층, 화절층이 있고 남부에 조선 누층군 풍촌 석회암층, 화절층, 동점층, 두무골층, 막골층, 평안 누층군이 차례로 분포하며 이들을 유문암질암, 석영반암, 산성/염기성암맥이 관입하고 있다. 

원동광산 내에서 묘봉층은 지표에 노출되지 않았지만 시추공에서 216 m의 두께가 확인되었다. 풍촌 석회암층은 주로 괴상 (담)회색, 우백색, 홍백색 석회암으로 구성되며 분포지 남측은 원동 스러스트 단층으로 막골층과 접하고 북측은 화절층과 정합으로 접한다. 풍촌 석회암층은 대체로 북동 40~50°의 주향과 북서 10~40°의 경사를 가진다. 화절층은 북동 30~60°의 주향과 북서 10~35°의 경사를 가진다. 동점 규암층은 원동광산 북측에 북동 40~50°의 주향과 북서 15~20°의 경사, 5~15 m의 두께로 분포하며 시추 결과 원동 스러스트 단층 하반 화절층 위에 45 m 두께로 분포한다. 두무골층은 (녹)회색 셰일과 회색석회암이 호층을 이루며 주향은 북동 20~50°, 경사는 북서 10~20°, 두께는 130~160 m이다. 막골층은 층리가 양호한 (담)회색 석회암으로 구성되고 셰일-점판암, 이암, 실트스톤이 협재된다. 주향은 북동 15~75°이고 두께는 400 m이나 경사는 유문암/석영반암 양측에서 상반된다. 평안 누층군 만항층은 사암, 셰일, 석회암으로 구성되고 주향은 북서/남서, 경사는 북동/남동이다.

막골층에서 활발히 진행된 스카른 광화작용은 주로 석영반암, 암맥과 접하는 지역, 단층파쇄대에서 발생하였다. 주요 스카른 광물로는 석류석, 녹니석, 녹렴석, 투휘석, 휘석, 방해석, 각섬석, 형석, 중석, 방해석, 금운모, 베수비아나이트(vesuvianite) 등이 있다. 자철석 광상에 배태된 금운모에 대한 칼륨-아르곤 연대 측정 결과는 51.97 Ma이다.

### 제2연화광산
**제2연화광산**은 삼척시 가곡면 풍곡리에 위치하며 이 광상은 단층을 따라 화성암이 관입하여 조선 누층군 묘봉층과 풍촌 석회암층의 석회암을 교대하여 형성된 전형적인 스카른 광상이다. 광산의 지질은 백운산 향사대의 동단부에 속하고 조선 누층군과 이들을 관입한 화강반암 및 석영반암으로 구성되며 남-북 방향의 역단층에 의해 하강한 단층의 동측부에 광산이 있다. 광체는 모두 12개 이상으로 모암 및 화성암의 관계에 따라 하반광체군(월곡하반광체), 상반광체군(월곡상반광체) 및 선곡광체로 구분된다. 광물은 섬아연석, 방연석, 황동석 및 자류철석 등이다. 제2연화광산의 직내골 광미적치장으로부터 유출되는 침출수를 분석한 결과 비소나 납, 카드뮴 같은 유해물질은 매우 낮은 함량만이 검출되어 이들 원소들에 의한 수질오염 문제는 없는 것으로 확인되었다. 대신 철(최대 257 mg/L)과 망가니즈(최대 108 mg/L), 아연(10.21 mg/L)이 상대적으로 높은 수치가 나왔다.

### 삼조 금광산
**삼조광상** 또는 **삼조 금광산**은 삼척시 하장면 조탄리 일대에 분포하는 금 광상으로 조선 누층군 풍촌 석회암층의 열극을 충진한 석영맥상의 열수 광상이다. 광산의 지질은 조선 누층군 풍촌 석회암층, 화절층 등과 이를 관입한 섬록암, 화강섬록암, 화강암, 유문암질암 (조탄리 화강암체), 산성/염기성맥암 등으로 구성된다. 화강섬록암 중 흑운모의 칼륨-아르곤 연대 측정 결과는 108±2.0 Ma로서 중생대 백악기이다. 이 광산은 일제강점기 개발이 시작되었으며 10개의 광맥이 발달하였다고 한다. 또한 풍촌 석회암층과 화강섬록암의 접촉부에는 황철석, 자류철석 등을 포함하는 스카른이 일부 형성되어 있다. 광상에서는 자철석, 적철석, 황철석, 자류철석, 황동석, 방연석, 큐버나이트(cubanite), 백철석, 호박금, 자연 비스무트, 휘창연석, 섬아연석 등이 산출되며 광화작용은 3회에 걸쳐 일어났다.

### 둔전 금-은-안티모니광상
**둔전 금-은-안티모니광상**은 삼척시 하장면 둔전리에 위치한 금, 은, 안티모니 광상으로 북광상과 남광상으로 나누어진다. 광산의 지질은 조선 누층군과 이를 관입한 화강암류로 구성되며 화절층과 두무골층은 화강암류와의 접촉부에서 스카른 및 혼펠스화 되어 있다. 남광상은 조선 누층군 두무골층과 이를 관입한 화강섬록암에 발달한 열극을 충진하며 광맥의 주향은 북동 15~20°, 경사는 북서 80~90°이다. 광물로 티탄철광, 금홍석, 자철석, 적철석, 황철석, 유비철석, 자류철석, 방연석, 섬아연석, 황동석, 큐버나이트(cubanite), 백철석, 농홍은석, 자연 비스무트와 안티모니, 호박금 등이 산출된다.

**백전광상**은 풍촌 석회암층과 화절층의 경계를 따라 풍촌 석회암층 최상부의 어란상 석회암의 층리를 따라 배태된다. 모암인 어란상 석회암의 주향은 북동 30°, 경사는 북서 20~35°이다.

### 추동광상
**추동광산**은 삼척시 하장면 추동리에 위치한 금, 은 광산으로 1932년 광업권이 등록되었고 1994년 광업권이 소멸 폐광되었다. 추동광산의 지질은 조선 누층군으로 광상은 화절층 및 풍촌 석회암층 내 열극을 따라 발달한 열극충전광상이며 황철석, 황동석, 방연석 등이 있다. 추동광산에서 채취한 광미시료에서는 기준치를 초과하는 비소와 수은이 검출되었다.