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조선 누층군 지질 구조
고생대 초기에 형성된 조선 누층군은 퇴적된 후 오랜 세월 수많은 지각 변동을 받아오면서 심하게 뒤틀리고 단층에 의해 이리저리 변위되어 왔다. 오늘날, 조선 누층군의 분포는 평안 누층군과 같이 수많은 습곡과 단층들에 의해 지배 받고 있다.
조선 누층군은 상하로 2개의 부정합이 있다. 장산 규암층은 태백산분지 지역에서 선캄브리아기 기반암과 부정합으로 접하고 있으며, 일부 지역에서는 장산 규암층이 없고 묘봉층이 기반암과 부정합으로 접촉한다. 최상부 두위봉층과 영흥층은 각각 평안 누층군 만항층 및 요봉층과 부정합으로 접하고 있다.
김정환 등(2001)은 중국 북동부 베이징 지역 그리고 한반도 태백산분지와 평남분지 지역에 있는, 실루리아기-데본기 대 부정합을 조사하고 오르도비스기-석탄기 경계가 유사하다는 점을 들어 한반도가 고생대에도 북중국 강괴에 속해 있었다고 하였다.
조선 누층군 지질 구조
백운산 향사대(Baekunsan Syncline zone)는 태백시에서 영월군 남동부까지, 하이원리조트 남쪽의 백운산(1426.6 m)을 중심으로 대략 서북서-동남동 방향으로 발달하는 대규모의 향사 습곡 구조이다. 이 습곡에 의해 평안 누층군이 가운데에, 조선 누층군 태백층군이 바깥쪽에 대칭적으로 분포하고 있다.
정선 대향사(Jeongseon great syncline, 旌善大向斜)는 청옥산에서 용평리조트 부근의 고루포기산까지 평창군과 정선군의 경계를 따라 북동-남서 방향으로 발달하는 대규모의 향사 습곡 구조이다. 이 구조에 의해 가운데에는 평안 누층군이 매우 넓게 분포하며 조선 누층군 정선 석회암층이 양쪽에 분포하고 남동쪽으로 갈수록 조선 누층군 용탄층군과 태백층군의 지층이 차례로 나타나다가 정선군 남동쪽의 백운산 향사대로 이어진다.
강릉시 남부 석병산 북동부 일대에는 임곡 단층 등 북북동 주향의 단층들과 이를 북서 주향으로 절단하는 산계 단층이 발달하여 석병산 석회암층을 절단한다.
조선 누층군 지질 구조
평창군에는 정선 대향사 그리고 조선 누층군 평창층군 내에 발달하는 지동리 배사, 남병산 향사, 임하리 배사 4개의 습곡 구조 그리고 이들 습곡을 가로지르는 남병산 단층(南屛山 斷層)과 인락원 단층(仁樂院 斷層)이 발달한다.
정선군에는 활성단층인 것으로 드러난 단곡 단층을 포함해 북북동 내지 북동 주향을 가지는 다수의 단층들이 발달해 조선 누층군을 변위시키고 있다. 단곡 단층(Dangok Fault)은 이희권(1999)에 의하여 명명된 단층으로 영월군 산솔면 직동리 서부의 대전동마을에서 시작해 자미원역과 남면 유평리를 지나 화암면 화암리로 이어진다. 이 단층은 정선군 남면 일대의 장산층과 묘봉층을 가로 지르고 있다. 이 단층은 ESR 연대측정 결과에 의해 약 20만 년 전에 마지막으로 활동한 활성단층으로 확인되었다.
조선 누층군 지질 구조
신동읍 예미리-남면 문곡리 일대에는 북동-남서 방향의 충상단층들이 발달하고 있으며 이들에 의해 조선 누층군의 상반 지괴가 북서→남동쪽으로 충상되었다. 이 단층들은 대보 조산운동의 결과물로 해석된다. 이 일대 조선 누층군 지층들에서 발달하고 있는 소규모 습곡 구조나 교차 선구조들은 고생대 말에 있었던 한 차례의 조산 운동을 지시한다. 화암면 일대에는 조선 누층군 하부 장산 규암층, 묘봉층, 풍촌 석회암층, 화절층 등을 변위시키는 북북동 주향의 단층들이 발달한다. 정선군 북평면 남평리 지역에는 북동 30~40°주향에 북서쪽으로 25~45°경사하는 6개의 충상단층들이 발달하며 이들은 인편상 구조(Imbricate)를 형성한다.
무릉담 배사(武陵潭 背斜)는 정선군 남면 무릉리와 문곡리, 유평리 일대에 발달하며 백운산 향사대에 대응하는 배사 습곡 구조이다. 이 습곡에 의해 문곡리 곡저(谷底) 지역에 장산 규암층이 드러나 있다.
조선 누층군 지질 구조
이외에 태백산지구지하자원조사 때 이름이 정해진 단층들로 설론 충상단층(雪論 衝上斷層, Seolron Thrust Fault), 호명 단층, 옥갑산 충상단층, 민둔산 단층, 현생 응력장 하에서 운동 가능성이 있는 것으로 분석된 임곡 단층, 김정환 외(1991)에 의해 설정된 함백 충상단층 등이 정선군 내에 발달하며 이들 습곡과 단층에 의해 조선 누층군은 심하게 뒤틀려 정선군 내에서 매우 복잡한 분포를 보인다.
삼척시에는 오십천 단층과 같은 북북동 주향의 단층들이 발달하고 있다. 백전리 단층(栢田里 斷層)은 영월군 상동읍 구래리에서 시작해 백운산(1426.6 m)과 정선군 화암면 백전리, 삼척시 하장면 둔전리, 추동리를 지나 중봉리로 이어지는 연장 약 36 km의 북북동 주향의 단층으로 선캄브리아기 태백산층군과 조선 누층군, 백운산 향사대의 평안 누층군을 가로지른다. 장전리 단층(長田里 斷層)은 정선군 사북읍 사북리 북동부에서 시작해 삼척시 하장면 장전리를 지나 중봉리 동부로 이어지는 연장 22 km의 북북동 주향 단층이다.
조선 누층군 지질 구조
태백시에는 다수의 소규모 단층이 발달해 조선 누층군과 평안 누층군의 분포가 매우 복잡하다. 함백산 단층은 화전동에서 함백산 동쪽과 소도동, 금천동을 지나 봉화군 석포면 대현리까지 이어지는 북서 10~20°주향의 단층이다. 함백산 단층 동부, 금천동 지역의 조선 누층군 내에 발달한 단층들은 북동 50~80°및 북서 60°의 주향에 45도 이상의 급한 경사를 보이며 단층파쇄대의 폭도 8~40 cm로 규모가 다양하다. 철암 단층은 철암동 철암역에서 봉화군 석포면 대현리까지 북동-남서 방향으로 발달하며 평안 누층군 이하 모든 지층을 수평으로 변위시키고 있다. 수평 변위량은 장산층 기준 2 km이다. 원동 단층은 태백시 원동에 북동 40~50°주향에 북서 20°경사로 발달하는 충상단층이다.
영월인편상구조대(寧越鱗片狀構造帶, Yeongwol Imbricate Structure Zone) 또는 영월 스러스트 시스템(Yeongwol Thrust System)은 영월군 북면 지역에 있는 일련의 충상단층의 집합체들이며, 조선 누층군 영월층군의 분포를 규제하는 중요한 지질 구조이다. 영월인편상구조대에는 남-북 방향의 주향을 가지고 대개 서쪽으로 기울어 있는 다수의 충상단층들이 발달하며 일련의 충상단층들에 의해 영월층군의 지층들이 반복되어 나타난다.
단양 고수동굴 주변에는 서쪽에서부터 고개 단층, 고수리 단층, 사평리 단층이라고 명명된 3개의 역단층이 발달한다. 이 단층들에 의해 조선 누층군 상부와 평안 누층군의 지층들이 충상되어 막골층과 평안 누층군 하부 지층들이 2회 반복 노출된다. 이들 3개의 단층들은 각동 단층과 주향이 거의 일치하며 각동 단층 남동쪽에서 평행하게 달리다가 단양군 북부에서 각동 단층에 합류한다. 막골층은 원래 하위의 지층들과 함께 고수동굴에서 동쪽으로 약 2 km 들어간 금곡리에 분포하나 고수리 역단층에 의해 변위되어 고수동굴을 포함한 막골층은 평안 누층군 함백산층에 대하여 상대적으로 수백 m 상승하여 단양읍 고수리에 다시 노출된다. 단양 고수동굴은 낙차 1,500 m의 고수리 단층의 상반에 있는 막골층 내에 발달한다.
문경시에는 조선 누층군 부곡리층이 중생대 쥐라기의 대동 누층군 단산층 위로 충상된 문경 단층, 조선 누층군 부곡리층의 상부 석회암층이 대동 누층군 단산층과 접하는 가은 단층, 부곡리층과 대가산 편마암이 접하는 막곡 단층 등이 있다.
조선 누층군 지하자원
태백산 분지는 대한민국의 주요 스카른 광상들이 밀집된 지역으로 화성암 관입과 관련하여 조선 누층군 내에 아연, 납, 텅스텐, 철, 구리, 몰리브데넘, 금, 은 등의 금속광상이 분포하여 이를 태백산 광화대라 부른다. 태백산 광화대의 금-은 광상들은 주로 조선 누층군을 모암(母巖)으로 한다. 대표적으로 영월군의 상동광산, 정선군의 신예미광상과 동남광상, 거도광상, 삼척시의 원동광상, 태백시의 가곡광상과 제1, 2연화광산 등이 있다. 태백산 분지의 천부 마그마-열수 시스템은 고태평양판의 섭입과 관련된 불국사 조산운동과 연계되어 있는 것으로 알려져 있다.
조선 누층군 지하자원
상동광산(上東鑛山)은 강원특별자치도 영월군 상동읍에 위치한 세계 최대 규모의 텅스텐 광산으로 광화대는 조선 누층군 묘봉층 하부와 상부, 풍촌 석회암층, 세송층 하부 4개 구간에 발달한다. 상동광산의 텅스텐 광화대는 묘봉층 내의 몇 개의 판상으로 분포한다. 심부 화강암의 관입 당시, 묘봉층 내 석회암과 풍촌 석회암층의 경계부에 위치하는 석회암이 열수에 의하여 스카른 광상을 형성한 것으로 해석된다. 상동광산의 광화작용을 야기한 화성암은 광체로부터 700~900 m 하부에 위치하는 상동 화강암이며 일반적인 화강암체와 비교하여 텅스텐과 몰리브데넘이 부화(富化)되어 있다. 상동광산의 주요 광물은 회중석, 철-망가니즈중석, 휘수연석이며 부산물로 은, 금, 비스무트 광물이 산출된다.
조선 누층군 지하자원
정선군 내 조선 누층군과 관련된 지하자원으로는 막골층 내의 스카른 자철광상인 신예미 철광상, 묘봉층~화절층 내 철, 휘수연, 연-아연, 은, 망가니즈 스카른형 금속광상인 동남 철-몰리브데넘광상, 풍촌 석회암층의 탄산염암 층준을 교대한 열수 광상인 백전 금광상, 묘봉층과 풍촌 석회암층이 화강암 접촉부에서 변성(스카른화)된 동원 금광상, 막골층 내의 낙동 비소-비스무트광상, 풍촌 석회암층의 석회암 층준을 교대한 열수 광상인 왕제 안티모니광상, 장산 규암층에 발달한 공영 금-은광산 등이 있다.
삼척시 내 조선 누층군과 관련된 지하자원으로는 백악기 석영반암과 막골층의 접촉부에 있는 접촉교대형 스카른 다중금속광상인 원동광상, 묘봉층과 풍촌 석회암층의 석회암을 교대하여 형성된 전형적인 스카른 광상인 제2연화광산, 풍촌 석회암층 내에 발달한 열수 광상인 삼조 금광산, 동점 규암층과 두무골층에 발달한 둔전 금-은-안티모니광상, 화절층과 풍촌 석회암층에 발달한 추동 금, 은광산 등이 있다.
제천시 내 조선 누층군과 관련된 지하자원으로는 쥐라기의 제천 화강암체와 조선 누층군 및 갑산층 내 석회암층과의 접촉부를 따라 발달하는 스카른 회중석 접촉교대광상인 동명 중석-휘수연광상, 조선 누층군의 석회암과 화강암 사이의 스카른 및 열수 광상인 우석광상, 조선 누층군 석회암을 교대한 당두 연-아연 광상 영월층군 삼태산층에 발달하고 현재 몰리브데넘을 개발하고 있는 NMC 몰랜드 광산 (구 금성 휘수연-중석광산) 등이 있다.
단양군 매포읍 매포리와 가곡면 여천리 일대에는 조선 누층군 삼태산층의 석회석 자원을 채굴하는 대규모 채석장이 있으며 현재도 운영되고 있다. 이외에 흥월리층과 삼태산층에 관입한 석영반암맥과 단층 파쇄대를 따라 산출되는 어상천 망가니즈광상, 조선 누층군 석회암 내에 발달하며 현재는 폐광된 우일 형석광산과 구미 형석광산 등이 있다.
조선 누층군 관련 문학 작품
《달이 내린 산기슭》은 2012년 4월 발행된 조선 누층군 흥월리층을 주제로 한 웹툰이다. 대한민국의 지질학자 손장원 교수가 연재한 이 만화는 젊은 지질학자 '오원경'이 강원도의 한 산길도로에서 만난, 흥월리층 지층을 모에화한 정령 '월리'와 함께 떠나는 여정을 그렸다. 웹툰에 등장하는 가상의 지질학자 '오원경'은 전국을 돌며 화석을 채집하여 판매하고, 화석안내서를 집필하기도 하는 인물로 충청북도 단양군을 둘러보던 중 오원경은 우연히 2001년 지질 조사 때 '사라진'(정확히는 지층명이 무효화된) 흥월리층의 정령을 만난다. 살아갈 곳을 잃은 흥월리층의 정령은 오원경과 함께 세상을 둘러보며 다른 안식처를 찾기 위한 여행길을 떠나게 되는 내용이다. 이 작품에는 주인공인 흥월리층을 포함해 장산 규암층, 세송층, 화절층, 동점층, 막골층 등 조선 누층군의 여러 지층들이 등장하며 석개재 단면과 상동광산도 언급된다.
평안 누층군
평안 누층군(平安 累層群, Pyeongan supergroup) 또는 평안계 지층(平安系 地層)은 고생대 후기 석탄기에서 중생대 초기 트라이아스기까지 한반도 내의 평남 분지와 옥천 습곡대에 퇴적된 육성층(陸成層)으로, 주로 셰일과 사암 그리고 사이에 있는 무연탄 등으로 구성된다. 이 지층군에는 석탄의 일종인 무연탄 지층이 다수 포함되어 있어 강원특별자치도 강릉시와 삼척시, 영월군, 충청북도 단양군, 보은군, 경상북도 문경시, 전라남도 화순군 등에서 탄전(炭田)을 형성하고 있고 과거 이곳에서 무연탄이 채굴되었다.
평안 누층군 구성
대한민국에 분포하는 평안 누층군은 최대 1,400 m의 두께를 가진다. 평안 누층군은 과거 하부로부터 홍점통(→만항층), 사동통(→금천층, 장성층), 고방산통(→함백산층, 도사곡층, 고한층), 녹암통(→동고층)으로 구분하였다. 코다이라(Kodaira, 1924)는 북한 지역의 평남 분지에 분포하는 후기 고생대 퇴적암층을 평안계(system)라고 제안하였고, 카와사키(Kawasaki, 1927)와 타테이와(Tateiwa, 1931)는 평안계를 4개의 통(series; 현재의 층군에 해당) 즉 홍점통, 사동통, 고방산통 그리고 녹암통으로 구분하였다. 남한 지역의 태백산 분지에 분포하는 평안 누층군의 층서는 일본 학자들과 태박산지구지하자원조사단(GICTR, 1962)에 의해 처음으로 북한 지역과 유사한 4개의 통으로 구분되었다.
평안 누층군 구성
그러나 한국전쟁으로 인한 한반도의 분단 이후 조선민주주의인민공화국 지역의 접근이 불가능해졌고 평남 분지와 태백산 분지 간의 암석 차이 및 대비 문제가 점차 제기되었다. 이에 1969년 지질학자 정창희는 삼척탄전을 평안 누층군의 표식지로 삼고, 삼척탄전의 평안 누층군을 밑에서부터 만항층, 금천층, 장성층, 함백산층, 도사곡층, 고한층, 동고층으로 새로 설정하였다. 그리고 만항층과 금천층을 고목층군, 장성층과 함백산층을 철암층군, 도사곡층, 고한층, 동고층을 황지층군으로 설정하였다. 이들 지층명은 오늘날 대한민국에 분포하는 평안 누층군의 표준 층서로 자리잡아 현재는 대부분의 연구자가 이 명칭을 사용한다.
한편 조선민주주의인민공화국에서는 평남 분지의 고생대 중-상세 퇴적층에 대한 평안계(남한의 평안 누층군에 해당)라는 지층명이 폐지되었으며 이를 하부의 강동군층(홍점주층, 립석주층) 및 상부의 개천군층(사동주층, 고방산주층, 태자원주층)으로 나누고 있다. 강동군층은 석탄기 중-상세 해성층, 개천군층은 페름기 하세-삼첩기 하세 육성층으로 보고 있다.
평안 누층군의 지질 계통표와 층서는 다음과 같다. 그간 평안 누층군을 대상으로 이루어진 많은 조사 연구가 석탄 개발을 목적으로 한 바, 평안 누층군의 분포지는 일반적으로 '삼척탄전', '강릉탄전'과 같이 지역명 뒤에 탄전(炭田)이라는 명칭을 사용한다.
평안 누층군 과거의 분류
아래는 태백산지구지하자원조사단(GICTR, 1962)에 의해 분류된 평안 누층군의 설명이다. 이 층서는 정창희(1969)가 삼척탄전의 평안 누층군을 만항층~동고층으로 새로 설정한 이후에도 한동안 계속 사용되었고 문경탄전에서는 아직도 아래 명칭을 사용하고 있다.
평안 누층군 과거의 분류
홍점층군(Ch; Carboniferous Hongjeom series, 紅店統)은 조선 누층군을 부정합으로 덮는 평안 누층군의 최하부 지층이다. 본 지층은 역암, 사암, 사질셰일, 셰일 및 석회암 등으로 구성되어 있다. 사암은 조립 내지 중립질이며 녹회색 내지 백회색을 띠고 있다. 셰일 내지 사질 셰일은 보통 자색, 녹회색, 회색 및 갈색을 띠고 있으나 태백시 황지동과 같이 간혹 흑색 셰일이 발달되는 곳도 있다. 정선-평창탄전 지역에 발달하는 본 지층 중에는 자색을 띠는 암석이 희소함이 특징이며 대체로 녹회색의 암석이 우세하다. 석회암은 대체로 본 층 하부에 많이 발달되며 백색 내지 담홍색을 띤다. 역암은 기저 역암으로서 나타나며 삼척탄전의 장성광업소 앞 동점동, 도계읍, 흥전갱, 황지동, 정선군 사북리, 옥동탄광, 영월 및 강릉탄전 지역 등에서 볼 수 있다. 기저 역암층의 두께는 15cm ~ 4m다. 황지동 북방 화전동과 옥동 등지에서는 본 층 중에 얇은 석탄층이 협재되는 일이 있다. 본 지층의 두께는 지역적으로 큰 차이가 있으나 평균 250m 정도다. 그러나 강릉, 영월탄전 지역에서는 300~400m로 측정된다. 본 층의 석회암 중에서는 해백합의 화석이 곳곳에서 관찰되며 그 지질시대는 상부 석탄기로 추정된다.
평안 누층군 과거의 분류
사동층군(Ps; Permian Sadong series, 寺洞統)은 평안 누층군의 주요 함탄(含炭)층이며 하부의 홍점층, 상부의 고방산층과의 관계는 각각 정합적 관계인 것으로 보이나 강릉탄전의 밤치(율치) 부근에서는 고방산층과 부정합적 관계가 의심된다. 본 층은 주로 흑색 셰일, 사질 셰일 및 사암으로 구성되며 이에 회색 내지 암회색의 셰일, 사질 셰일 및 사암이 협재된다. 하부에 3~4매의 얇은 석회암층이 발달함이 특징이나 강릉탄전과 정선-평창탄전의 평창군 진부면 마평리의 인락원 마을에서는 본 층 중에서 석회암층을 발견할 수 없다. 본 지층 중에는 보통 3매의 석탄층이 발달하며 상탄층은 고방산층 직하 15m 지점, 중탄층은 40~50m 지점, 하탄층은 70~80m 지점에 위치한다. 본 지층의 두께는 지역에 따라 다르나 대체로 평균 120~150m이다. 그러나 강릉탄전의 임곡 지구에서는 63m에 불과하며 정선-평창탄전의 인락원 마을에서는 89m, 영월탄전에서는 대단히 두꺼우며 최대 450m에 달한다.
평안 누층군 과거의 분류
강릉탄전의 강릉시 강동면 산성우리에서는 본 층이 주로 흑색 셰일과 사질 셰일로 구성되어 있으며 상탄층 상반과 하탄층 하반에 10m 내외의 조립 내지 중립사암이 있고 상 및 중탄층 중간 및 하탄층 약 10m 상위에 2~3m의 세립 사암이 협재되어 있다. 왕산면 지구에서는 적색 셰일이 우세하지만 사암도 발달해 있으며 두께도 가장 두껍다. 특히 상 및 하탄층 하반 사암은 각 20 m 정도로 측정된다. 강동면 임곡리 지구에서는 지층의 두께가 63 m에 불과하며 상탄층 상반, 중탄층 하반 사암 외에는 거의 셰일로 구성된다. 대체로 강릉탄전의 사동층은 변질을 많이 받았으며 셰일 중에는 특이한 변성 광물이 함유되어 있다.
평안 누층군 과거의 분류
정선-평창탄전에 발달하는 정선 대향사 남동부와 북서부에서 본 층의 발달 상태가 다르다. 전자는 셰일이 우세하고 하부에 석회암층이 발달되며 두께는 150 m로 측정된다. 석탄층은 삼척탄전에서와 같이 상, 중, 하탄층이 고방산층 직하 15, 40, 70~80 m 지점에 발달한다. 후자는 사암이 우세하며 하부 석회암층의 발달이 미약하며 (인락원 마을에서는 전혀 발달하지 않음) 지층의 두께는 북서부 남측은 정상적이지만 북쪽으로 가면서 점차로 감소해 90~120 m가 된다. 석탄층은 본 탄층이 고방산층 직하 80 m 지점에 위치하며 그 하반에는 특징적인 흑색 조립사암이 4~5 m 두께로 나타남으로 석탄층 채굴의 지침이 된다.
평안 누층군 과거의 분류
삼척탄전의 사동층은 가장 잘 알려져 있으며 오래전부터 조사되어 왔다. 본 지역 사동층의 두께는 120 m 정도이며 이를 상, 중, 하로 구분한다. 하부는 기저에서 40 m 까지로서 하탄층 하부 사암의 아래까지다. 하부는 흑색 셰일, 사질 셰일, 사암으로 구성되며 이에 4~5매의 석회암이 협재된다. 이 석회암은 암회색을 띠며 해백합, 산호, 완족류의 화석이 산출되어 해성층임을 지시한다. 따라서 하부 사동층을 해성층으로 규정하고 있다. 사동층 중부의 상한은 고방산층 기저부에서 약 40 m 아래 지점까지이며 이는 중탄층 바로 위에 해당한다. 구성 암석은 사암, 사질 셰일, 셰일이며 사암이 우세하다. 중탄층 하반은 흑색 조립사암이며 보통은 4~5 m 정도지만 선암 및 강원탄광 등에서 40 m 정도가 되는 곳도 있다. 상부 사동층은 중부 최상위 부분에서 고방산층 기저 직하부까지이며 대략 40 m의 두께를 가진다. 그 기저부를 구성하는 흑색 셰일 중에 보존이 양호한 식물 화석이 많이 발견된다. 이 화석층을 제외하고는 대부분 흑색 내지 암회색 세립사암 및 사질셰일로 구성된다.
평안 누층군 과거의 분류
단양탄전의 사동층은 대부분 흑색 셰일, 사질 셰일 및 회색 내지 흑색인 세립사암의 호층(互層)으로 구성되며 이들 호층 사이에 회색 조립사암이 협재된다. 하부에는 암회색의 석회암 지층이 1~5매 협재된다. 석탄층의 위치는 삼척탄전의 그것과 비슷하나 탄층의 발달은 빈약하다. 정창희(1967)에 의하면 삼척탄전 사동층의 사암은 분급이 좋은 조립~극조립질사암이며 광물학적 성숙도가 매우 높다.
평안 누층군 과거의 분류
영월탄전의 사동층은 평창군 미탄면 율치리에서 마차리 스러스트 단층의 동측을 따라 남-북 방향으로 길게 분포한다. 이 지역에서는 습곡 및 단층의 작용으로 반복되고 또 지층의 두께가 두꺼워 지표에 넓게 분포한다. 본 층의 기저에 발달하는 암회색 석회암이 약 9 m 두께로 홍점층을 정합적으로 덮고 있다. 본 층의 하부를 구성하는 암석은 회색 사암(70 m), 흑색 셰일(100 m) 및 수 매의 석회암층이다. 중부는 두께 150~200 m의 암회색 사암으로 구성되며 상부는 두께 100~150 m의 두꺼운 흑색 셰일로 되어 있다. 석탄층은 본 층 하부의 상부(석회암층 아래)에 약 1.5 m 두께로 1매, 상부 셰일층 하부에 약 20~30 m 간격을 두고 1~2 m 두께로 3매 발달되어 있다. 사동층은 본 층 내에서 산출되는 식물 화석으로 보아 그 지질시대는 페름기로 보인다.
평안 누층군 과거의 분류
고방산층군(TRg; Triassic Gobangseon series, 高坊山統)은 사동층을 정합적으로 덮고 있으나 사동층의 구성 암석이 흑색 내지 암회색인데 비하여 고방산층의 암석은 백색 내지 회색인 점이 현저한 차이다. 이 지층은 유백색 내지 회백색 조립사암, 회색 세립사암, 사질 셰일 및 셰일 등으로 구성되며 전반적으로 사질 암석이 어디서나 우세하게 발달한다. 기저부에서는 삼척탄전에서와 같이 간혹 역질 사암이 산출되는 곳도 있다. 본 지층 중부 가까이에 옥동탄광, 정선탄광 동남부 등지에서는 흑색 셰일이 50 m 내외로 발달되는 곳이 있어 사동층과 혼동되는 경우가 있다. 강릉탄전과 정선-평창탄전의 본 지층 중 회색인 셰일층 및 사질 셰일층 중에는 변성 광물이 함유되어 있다. 본 지층의 두께는 평균 250 m 정도이다. 본 층의 셰일 중에는 다량의 식물 화석이 산출되며 이들 종류로 보아 본 지층의 지질시대는 중생대 트라이아스기 하부로 인정된다.
녹암층군(TRn; Triassic Nogam series, 綠巖統)은 암석에 따라 상, 중, 하부로 나누어진다. 녹암층이 가장 잘 발달한 곳은 정선-평창탄전의 정선 대향사의 가운데 부분과 삼척탄전의 장성탄전 문곡동, 황지동 일부 지역이다. 그 표식 분포지는 장성탄광 태백장(莊) 앞을 지나 황지로 가는 도로 주변이다.
녹암층 하부(TRn1; Triassic lower Nogam series)는 주로 사암으로 구성되며 이에 사질 셰일과 얇은 셰일층이 협재된다. 삼척탄저에서 암석은 자색(赭色)을 띠며 조립(곳에 따라서는 역질)을 이루지만 정선-평창탄전 지역에서는 녹회색을 띠고 있음이 큰 차이점이다. 정선-평창탄전 북부에서는 암회색 셰일층이 발달되며 이에는 변질광물이 포함된다. 두께는 삼척탄전에서 230 m, 정선-평창탄전에서는 300~500 m로 측정된다.
녹암층 중부(TRn2; Triassic middle Nogam series)는 삼척탄전과 정선-평창탄전 지역에서 차이를 보인다. 전자는 두께 1,700 m 이상에 주로 회색 내지 녹회색 세립사암으로 구성되며 이에 백색 내지 회색의 조립 내지 중립사암이 협재되나 후자는 주로 회색 황녹회색 세립사암 및 사질 셰일로 구성되어 있다.
녹암층 상부(TRn3; Triassic upper Nogam series)는 주로 사암으로 구성되며 이에 사질 셰일 및 셰일이 약간 협재된다. 사암은 주로 조립사암이지만 곳에 따라 역질 사암도 존재한다. 암석은 자색(赭色)이 우세하며 그 외에 (녹)회색을 띠는 부분도 있다. 삼척탄전에서의 본 층은 녹색의 조립사암, 조립질-알코스질사암 및 자색의 사질 셰일 등으로 구성된다. 본 지층의 두께는 그 최상부가 없어 확실치 않으나 800~1,000 m 정도로 추정된다.
한국지질자원연구원 MGEO 지질정보시스템에서 제공되는 5만 지질도는 조사 시점의 지질 조사자 의견을 전적으로 반영하였기 때문에 과거의 홍점층, 사동층, 고방산층, 녹암층이 표시되어 있다. 즉 (조선 누층군의 직운산, 두위봉층이 표기되어 있지 않는 것처럼) 오늘날의 구분인 만항층, 금천층, 장성층, 함백산층, 도사곡층, 고한층, 동고층이 표기되어 있지 않다. 그리고 주요 탄전의 지질도폭들은 대부분 1960년대에 제작되어 지질도폭 설명서에는 과거의 명칭인 홍점층, 사동층, 고방산층, 녹암층만을 서술하고 있다.
평안 누층군 삼척탄전과 백운산 향사대
삼척탄전(三陟炭田)은 강원특별자치도 삼척시 도계읍, 태백시, 정선군 남부의 백운산 향사대 일대에 넓게 분포하는 무연탄 탄전이다. 삼척시의 이름을 따 오긴 했지만 사실 이 탄전의 범위는 삼척시와 태백시뿐만 아니라 정선군 남부와 영월군 남동부까지도 포함된다. 삼척탄전의 평안 누층군은 하부에서부터 만항층, 금천층, 장성층, 함백산층, 도사곡층, 고한층, 동고층으로 구성된다.
평안 누층군 삼척탄전과 백운산 향사대
조선총독부의 나카무라(中村新太郞)는 1914년 강원도의 지질조사 결과를 보고한다. 강원도에는 당시 삼척탄전, 정선탄전, 영월탄전, 강릉탄전 4개 지역의 탄전이 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 평안 누층군에서는 방추충(Fusulinids; 푸줄리나)의 화석이 발견된다. 1973년의 조사 당시 장성탄광 금천갱과 철암갱, 정암탄광, 삼척탄좌, 동고탄광, 어룡탄광, 황지대명탄광, 도계탄광, 망경대산 부근의 옥동탄광 등에서 방추충의 화석이 채집되었다. 삼척탄전의 장성 탄광에서는 두께 4 m의 석탄층이 10 km 길이로 연장되어 있다.
평안 누층군 삼척탄전과 백운산 향사대
삼척시 석탄산업의 시초인 도계광업소는 1936년 삼척탄광으로 개광하였다. 1951년에는 대한석탄공사 도계광업소로 개발하였고, 석탄산업 합리화를 거친 후에도 도계광업소는 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.
평안 누층군 삼척탄전과 백운산 향사대
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.
평안 누층군 삼척탄전과 백운산 향사대
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.
평안 누층군 삼척탄전과 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 충상단층이 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 주향이동을 하였으며, 이 단층 운동과 수반되어 끌림습곡 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.
평안 누층군 삼척탄전과 백운산 향사대
김정환과 최원학(1990)의 조사 결과 백운산 향사 구조와 이에 대응되는 무릉담 배사구조가 확인되었으며, 이들 동-서 방향의 습곡축을 가지는 구조들은 후에 일어난 조구조운동에 의해 재습곡되었다. 평안 누층군 장성층과 그 하부의 지층들 내에서는 두 방향의 습곡 구조가 발달하지만, 그 상부의 지층들 내에서는 북동-남서 방향의 습곡 구조들만이 인지되는 점으로 미루어 백운산 향사 구조는 장성층 퇴적 이후 일어난 조구조운동에 의해 형성되었다. 그리고 습곡축들은 주향 이동 단층의 운동 시에 회전되었다.
삼척탄전 지역의 식물 화석군은 아래와 같이 하부로부터 4개의 식물군으로 구분된다.
평안 누층군 삼척탄전과 백운산 향사대
이병주(2012)의 연구 결과 삼척탄전의 백운산 향사대 지역(두위봉-함백산)의 평안 누층군 금천층과 장성층이 분포하는 곳에서 집중적으로 지반 거동(산사태 등)이 발생하고 있다는 것이 드러났다. 지층을 조사한 결과 층리면에 층간 미끌림(bedding slip)이 일어나 층리면 상에 단층경면이 자주 발달하며 특히 금천층과 장성층의 경계에서는 사암과 탄질셰일이 접하고 있어 층리면을 따라 지하수가 유출되어 암반의 거동이 있기도 하다. 주변에는 북동. 북서 주향의 단층도 발달한다. 연구에서는 산사면에 개설된 도로를 지반 거동의 원인 중 하나인 것으로 지적했다.
만항층(Ma/MH; Manhang formation, 晚項層)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.
평안 누층군 삼척탄전과 백운산 향사대
금천층(Geumcheon formation, 黔川層)은 과거 사동층 하부에 해당하는 지층이다. 지층의 이름은 태백시 금천동에서 유래되었다. 금천층에는 지질시대를 결정할 만한 식물 화석은 발견되지 않았으나 후기 모스코비안을 지시하는 Quasifusulina, Obsoletes 등의 방추충이 발견되었다.
장성층(Jangseong formation, 長省層)은 과거 사동층 상부에 해당하는 지층이다. 지층의 이름은 태백시 장성동에서 유래되었다. 장성층은 보통 JA, JB, JC, JD 4개 층으로 구분된다.
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(Ha/Hb; Hambaeksan formation, 咸白山層)은 과거 고방산층 하부에 해당하는 지층이다.
도사곡층(Ds; Dosagok formation, 道士谷層)은 과거 고방산층 상부와 녹암층 하부에 해당하는 지층이다.
평안 누층군 삼척탄전과 백운산 향사대
전희영(1985, 1987)은 도사곡층에서 중기 페름기에 해당하는 Annularia gracilescens Halle, Annularia sphenophylloides (Zenker) Gutbier, Lobatannularia sp. cf. L. lingulata Hall, Lobatannularia sinensis Halle, Calamites cistii Brongniart, Calamites sp. 등을 발견했다.
사북-고한 지역에서의 도사곡층은 주로 조립 내지 극조립 사암, 녹색 내지 적색 셰일 및 사질 셰일로 구성된다. 특히, 이 지층의 하부는 담갈색 내지 유백색 조립 사암과 극조립 사암으로 구성되며 이에 올리브색-녹회색의 셰일이 협재된다. 도사곡층의 암상은 변화가 심하며, 상부에는 적색 사암 내지 이암이 협재된다. 사암은 주로 석영으로 구성되며 백운모도 관찰된다. 함백산층 사암은 매우 단단하며 도사곡층의 사암은 함백산층의 사암보다 연하다. 이 지층의 두께는 약 250~350 m이다.
평안 누층군 삼척탄전과 백운산 향사대
이현석과 조성권(2006)에 의하면 도사곡층은 괴상 사암, 사층리를 가지는 역암과 사암(cross-stratified conglomerate to sandstone), 보라색 실트스톤과 사암으로 구성된다. 자색 사암은 물 위로 드러난(subaerial) 환경에서, 사층리가 드러난 역암과 사암은 해안 평야나 충적 평야를 흐르는 하천 가운데의 모래섬들이 이동하면서 쌓은 퇴적층으로 해석되었다.
고한층(Go/Gh; Gohan formation, 古汗層)은 녹암층 중부에 해당하는 지층이다. 고한층에서 산출되는 식물 화석은 후기 페름기를 지시한다.
평안 누층군 삼척탄전과 백운산 향사대
사북-고한 지역에서의 고한층은 백운산 향사의 축부(軸部)에 분포하며 주로 녹회색 세립사암, 사질 셰일 및 셰일로 구성된다. 고한역 뒤 도로변에는 암녹회색 셰일과 회색 셰일이 잘 발달해 있다. 이 지층을 이루는 담녹색의 세립 내지 중립 사암은 주로 석영으로 구성되며 소량의 사장석이 포함된다. 석영과 사장석의 원마도와 분급도는 불량하다. 이 지층에서는 Gigantopteris nicotianaefolia, Lobatannularia heianensis 등의 식물 화석이 풍부하게 산출된다. 이 지층의 지질시대는 이들 식물 화석에 근거하여 상부 페름기 초기로 밝혀졌다. 지층의 두께는 약 200 m이다.
이현석과 조성권(2006)에 의하면 고한층은 괴상 사암, 회색 실트스톤, 흑색 셰일이 교호하며 여기에 박층의 역암과 사층리가 있는 사암, 자색 실트스톤이 협재된다. 이 암상조합은 상향 세립의 양상을 보이며 괴상 사암으로 시작해 위로 갈수록 회색 실트스톤 그리고 흑색 셰일로 변한다. 고한층의 암상조합은 오목한 만에서 조류의 영향을 거의 받지 않은 저산소 내지 무산소 영역에서 퇴적된 것으로 해석되었다.
평안 누층군 삼척탄전과 백운산 향사대
동고층(Donggo formation, 東古層)은 녹암층 상부에 해당하는 지층이다. 동고층은 고한층을 부정합으로 덮으면서 정선군 고한읍 고한리에서 1 km 동쪽에 동-서 방향으로 분포되어 있다고 보고되어 있다. 표식층은 삼척탄전 고한읍 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 삼척탄전과 백운산 향사대
사북-고한 지역에서의 동고층은 담회색의 세립 내지 중립질 사암과 녹색 내지 적색 셰일로 구성된다. 이 지층의 사암은 주로 원마도와 분급도가 불량한 석영과 장석으로 구성된다. 특히 이 지층에는 사층리가 풍부하게 발달해 있다. 이 지층의 지질 시대는 이 지층 하부에 발달된 고한층의 지질 시대에 비추어 중생대 초기 트라이아스기에 속한다. 지층의 두께는 약 400 m이다.
이용일 등(2009)은 평안 누층군 지질시대의 상한을 알아내기 위해 강원도 태백시에 분포하는 고한층(N 37°07'1.25", E 129°00'25.43")과 동고층(N37°07'24.14", E129°00' 12.25")에서 각각 3 kg 정도의 사암 시료를 채취하고 쇄설성 저어콘의 U-Pb 연대를 측정하였다. 동고층의 가중치 평균연대는 252±7.3 Ma (n=4)로 계산되며, 이 연대 역시 가장 젊은 저어콘의 개별 연대(249±5 Ma)와 오차 범위 내에서 일치하고, 후기 페름기(Wuchiapingian)에서 중기 삼첩기(Anisian)의 시작까지 해당한다. 따라서 평안 누층군의 최상부 동고층의 최대 퇴적시기는 중생대 초기 트라이아스기로 추정된다.
평안 누층군 삼척탄전과 백운산 향사대
삼척 탄전 내에는 수많은 습곡과 단층들이 발달해 있어 매우 복잡한 지질 구조를 보이고 있다. 삼척 탄전 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.
함백산 대단층
함백산 단층(Hambaegsan Great Fault, 咸白山 斷層)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. (해석 : 정단층 운동으로 동측의 상반이 낙하한 후 서측의 하반이 침식 삭박되어 지표에 수평 변위가 발생한 것처럼 보이는 것이다.) 김정환과 김태호(1985)에 의하면 함백산 단층은 그 동부 지역이 남쪽으로 이동한 주향 이동 단층이다. 이 단층은 황지 단층, 소도리 단층 및 문곡 단층을 차례로 절단했다. 이를 보아 함백산 단층은 정단층 운동 중 가장 후기의 단층으로 판단된다. 황지동-금천동 지역에서 주향 이동 단층의 특성을 보여 지질도 상으로 만항층을 약 5 km 변위시켰다. 본 단층 동부 지역 평안 누층군 내의 단층들은 북서 20°~북동 5° 북동 70°~동-서의 주향에 40~90°의 급한 경사를 보이며 단층 파쇄대의 폭은 9~60 cm에 이른다. 단층 서부 지역 평안 누층군 내의 단층은 북서 10°, 북동 30°및 북서 78°의 주향에 40~70°의 경사를 가지며 단층 파쇄대의 폭은 60 cm이다.
함백산 단층 동부
혈암 스러스트 단층은 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 충상되었다. 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.
마교 스러스트 단층은 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.
함백산 단층 서부
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.
평안 누층군 영월탄전
영월군 내에서 고생대 후기에 형성된 평안 누층군은 조선 누층군에 비해 소규모로 분포한다. 그 중에서 두드러진 것은 소위 영월탄전(寧越炭田)이라 불리는 지역으로, 영월군 북면 마차리를 중심으로 남-북 방향으로 길게 발달하는 영월탄전의 평안 누층군은 과거에는 홍점층과 사동층으로 구분되었으나 현재는 아래서부터 요봉층, 판교층, 밤치층, 석탄이 부존된 미탄층으로 구분하며 사동층/미탄층 상위의 지층은 없다. 상부 지층이 없는 이유는 마차리 스러스트 단층에 의해 미탄층 상부의 지층들이 모두 침식되어 날아간 것으로 추정된다. 이들 평안 누층군의 일반적인 주향은 남-북이며 서쪽으로 50~70° 경사한다. 평안 누층군 서쪽에서는 사동층의 주향과 거의 평행하며 60° 내외로 경사하는 마차리 스러스트 단층이 사동층의 상부를 절단하는데 이 단층에 의하여 북부(영월군 북면 공기리-평창군 미탄면 율치리 경계 지역)에서는 사동층이 삼방산층 및 마차리층과, 남부에서는 사동층과 홍점층이 마차리층과 단층으로 접하여 있다.
평안 누층군 영월탄전
이창진 외(1988)는 평창군 미탄면 부근 영월탄전의 석탄기 및 페름기 지층에서 산출된 방추충 및 코노돈트 화석을 연구하여 생층서대를 설정하였다. 석탄-페름기의 석회암에서 9속 16종의 방추충 화석과 7속 15종의 코노돈트 화석을 발견하여 Eostaffella(요봉층 하부), Profusulinella(요봉층 상부), Fusulina, Pseudofusulina 4개 방추충 생층서대와 Idiognathoides opimus, 하부 Idiognathodus delicatus, 상부 Idiognathodus delicatus, Idiognathodus tersus, Streptognathodus elongatus 5개 코노돈트 생층서대를 설정하였다.
평안 누층군 영월탄전
요봉층(Cy; Carboniferous Yobong formation, 要峯層), 과거의 홍점층(Ch; Carboniferous Hongjeom formation)은 영월탄전의 평안 누층군 최하부 지층으로, 영월군 영월읍 삼옥리와 영흥리 (봉래산 산정부 포함) 일부 지역, 북면 마차리의 영월탄전 사동층 분포지역 주변과, 백운산 향사대에 해당하는 막동 석회암층 분포지역 북서부―영월군 중동면, 상동읍과 정선군 고한읍 경계 지역에 해당한다―에 존재한다. 요봉층의 이름은 영월군 북면 마차리 중앙의 골요봉에 위치한 요봉 마을에서 유래되었다. 요봉층은 주로 자색과 녹회색의 셰일과 사암으로 되어 있어 흑색 셰일을 주로 하는 상위의 사동층과 구별되며, 여러 매의 석회암이 렌즈상으로 협재되어 있다. 요봉 부근에는 홍점층 하부에 800 m 정도만 연장되는 기저 역암이 20 m 두께로 협재되어 있다. 이 역암층은 다른 지역에서는 확인되지 않으며 원마도가 좋은 역은 대부분 규암이고 드물게 셰일이 있다. 요봉층에 협재되는 석회암층은 요봉에서 11매, 마차리 남동부 절골 계곡에서 5매가 확인되었으며 홍점층은 측방 변화가 심해 최하부의 것을 제외한 석회암층은 연장을 추적하기 어렵다. 요봉층의 이러한 특성은 삼척탄전의 만항층과 대비될 수 있지만 요봉층의 상한이 만항층과 완전 일치하지는 않아 정창희(1969)는 영흥리-삼옥리 일대에서는 영월층군의 영흥층을 부정합으로 덮으며, 상부 지층인 사동층(판교층)과는 정합의 관계이다. 이 지역에서 요봉층의 하부는 적색 내지 담갈색의 사암과 역암 호층대, 적색 또는 담녹색의 셰일과 담녹색의 중립 사암 호층대로, 중부는 약 30 m 두께의 담회색 석회암층인 요봉석회암층으로, 상부는 적자색 내지 담녹색의 셰일과 담녹색의 중립 사암 및 담회색 석회암 호층대로 구성된다. 이 층의 상한은 요봉층 상부의 적색 셰일 또는 백색 내지 담회색의 석회암층과 판교층 하부의 회색 중립 사암이 접하는 층준이다. 요봉석회암층준은 영흥리의 발산(鉢山, 이 산 산정부에도 홍점층 분포)에서 1 km 정도 북쪽에 있는 물암골 마을 맞은편 구채석장으로부터 남-북으로 연속적으로 발달되어 있으며, 습곡과 단층 작용에 의해 실제 두께보다 두껍게 노출된다. 이 석회암층은 연속성이 좋아 건층(key bed)으로 이용된다. 또한 제천시의 가창산과 갑산 지역에 분포하는 갑산층의 30 m 두께의 석회암과 잘 대비되며, 요봉층의 석회암에서는 중기 석탄기의 모르완(Morrowan)과 아토칸(Atokan)조를 지시하는 방추충과 코노돈트가 풍부하게 산출된다. 요봉층의 사암의 구성 입자는 대부분 석영 입자들이며 이들의 원마도는 양호하다. 요봉층의 전체 두께는 약 110 m이다. 요봉층 상부에는 석탄기 모스코비안을 지시하는 방추충(푸줄리나)의 화석이 발견된다.
평안 누층군 영월탄전
사동층(Ps; Permian Sadong formation)은 영월탄전 북부 미탄면 율치리에서 영월군 북면 마차리에 이르기까지 남-북 방향으로 길게 분포하고 지층은 습곡 및 단층 작용에 의하여 반복 노출되어 있다. 본 층의 기저부에는 암회색 석회암층이 있어 하위의 홍점층을 정합적으로 덮는다. 이 석회암층의 평균 두께는 9 m로서 영월탄전 남부에서 잘 발달되어 홍점층과 사동층의 지층 구분에 좋은 표준층의 역할을 한다. 석회암층 위에는 두께 10 m의 흑색 셰일층이 있고, 그 위에 녹회색 세립 내지 중립 사암이 20~50 m의 두께로 발달한다. 이는 셰일 및 석탄층에 비해 풍화 작용에 대한 저항력이 크므로 여러 곳에서 산봉우리를 이룬다. 이 사암층 위에 두꺼운 셰일층이 발달되어 있다. 이 셰일층은 습곡과 단층에 의하여 교란되어 정확한 두께를 알 수 없으나 100 m 정도로 추정된다. 본 층의 기저 석회암 내에는 유공충류, 완족류, 복족류 등 다양한 화석이 산출된다. 본 층의 주향은 남-북~북동 10°이며 경사는 습곡 작용에 의하여 대체로 마차리 스러스트 단층 부근에서는 북서 60°, 동부의 홍점층 부근에서는 북동 55°이다. 전체 두께는 400 m 이상이다.