낙동층 지역별 암상과 낙동층의 화석
진교 지질도폭(1965)에 의하면 경상 누층군 최하위층으로 편마암 및 편암으로 된 변성암류와 염기성 내지 중성 화산암류를 부정합으로 덮고 석영반암, 화강섬록암 및 맥암류에 의해 관입당했다. 원지층은 100 m 정도의 두께를 갖는 기저역암 및 함력 조립사암으로 된 기저역암대와 그 위에 330 m 두께의 녹회색 셰일대로 구분할 수 있다. 기저역암과 함력 조립사암은 하동군 북천면 직전리 부근에 잘 발달한다.
역암의 바탕은 알코스질으로 다량의 장석을 함유하며 풍화면에서는 유백색 내지 갈색을 띠나 신선한 면에서는 담녹회색을 띤다. 상부 함력조립사암층에서는 흑색 셰일층이 발달하는데 이 중에 간혹 엷은 무연탄층이 협재된다. 기저역암층과 녹회색 셰일대 사이에는 석영반암과 화강섬록암의 관입으로 인해 일부가 포획되어 혼펠스 또는 처트화 되어 곳곳에 섬처럼 고립되어 있고 대부분은 침식되었다.
녹회색 셰일대는 주로 녹회색을 띠는 사질셰일 및 셰일로 구성되며 간간히 녹회색 사암이 호층을 이루고 엷은 자색(赭色) 셰일이 수 회 협재된다. 전체적으로 볼 때 사암은 중립 내지 조립질이며 백운모와 장석을 함유한 알코스질이다. 본 층 상부에 0.3 m 내외의 두께를 갖고 발달하는 암회색 내지 회색 석회암층이 있는데 이 석회암층을 경계로 마동층과 구분된다. 이 석회암층은 비교적 연속성을 가지며 풍화면에서는 층리를 가지나 곳에 따라 석회질셰일로 점이되거나 자색 셰일 중에 역질로 나타나는 경우도 있다.
하동군 북천면 옥정리 산 77 (N 35°06'58.72", E 127°54'24.95")에는 하천 바닥면에서 선캄브리아기 화강편마암과 중생대 낙동층과의 부정합 경계면이 관찰된다. 노두는 도로와 인근 폐석산에서도 확인되며 낙동층의 회색 내지 담회색 중조립 사암과 부정합 관계를 가진다.
진주시 지역에서의 낙동층 두께는 약 550 m이다. 오재호 외(1995)는 경상 누층군 내 석유 부존 가능성을 조사하며 남해고속도로를 따라 낙동층의 노두를 다음과 같이 기재하였다.
낙동층 하부에 해당하는 노두는 남해고속도로 하동 나들목에서 약 2 km 동쪽에 위치한다. 이 노두의 최하부는 편마암으로 구성된 기반암이며 기반암 상부 불규칙한 부정합 상부에는 탄질세일，(암)회색의 니질사암으로 구성된다. 괴상 및 희미한 층리를 보이는 사암과 역질이암도 분포한다. 노두의 중부는 4매의 상향세립화 경향을 보이는 역암，역질사암 및 사암과 녹회색의 니질사암으로 구성된다. 역들은 주로 화강(편마)암, 규암, 화산암 등으로 구성되며 수평연장성이 불량한 이암층도 분포한다. 암석은 대개 괴상이지만 일부 층리를 보인다. 노두의 상부는 (녹)회색의 니질사암，화산퇴적물 및 얇은 사암이 교호한다.
낙동층 최상부에 해당하는 노두는 남해고속도로 진교 나들목에서 약 2 km 서쪽에 위치한다. 이 노두의 하부는 회색 이암과 니질사암，(극)세립 사암이 교호한다. 노두의 중부는 괴상, 층리 및 사층리를 보이는 중립사암으로 구성된다.노두의 상부는 (암)회색 니질사암을 침식하며 퇴적된 조립 및 중립 사암으로 구성되며 상향 세립화 경향을 보인다.
남해 지질도폭(1989)에 의하면 편암류 및 편마암류의 침식면 위에 부정합적으로 놓여 있고 상위의 하산동층과는 정합적인 관계를 가진다. 하산동층에 협재된 자색(赭色)층 중 최하위의 것을 본 층의 상한(上限)으로 삼는다. 도폭 내 하동군 금남면 덕천리에서 금성면 궁항리와 고포리, 광양시 진월면 망덕리에 이르기까지 남서-북동 방향으로 대상(帶狀) 분포한다.
낙동층은 남서 방향으로 갈수록 두께가 얇아지고 있는데, 낙동층의 일반적인 두께가 600~700 m인 반면 하동 지역에서는 150~200 m의 두께를 보이고 있어 낙동층이 첨멸하고 있음을 지시한다. 낙동층은 전체적으로 조립질의 암상으로서 담회색의 역암, 함력(含礫)조립사암, 역질사암, 조립 내지 중립(中粒)사암, (녹)회색 이암 및 셰일로 구성되며 담회색 조립사암과 녹회색 사질이암은 호층(互層)을 형성한다. 더 자세하게는 함역조립사암 및 역암이 우세한 하부층원과 조립 및 중립사암과 녹회색 니질셰일이 호층을 이루는 상부층원으로 구분된다. 하동군 금남면 계천리~금성면 궁항리 간 지역에서는 선캄브리아기 기반암과 하산동층 사이에 낙동층이 없고 하산동층이 직접 기반암을 부정합으로 덮는 부분이 있는데 이는 낙동층 퇴적 당시 이 부분이 기반암으로 된 언덕으로 이 언덕 위에는 고도 차이로 인해 낙동층이 퇴적될 수 없었던 것으로 해석된다.
하동군 금성면 일대의 낙동층 중부에서 두께 3 m 내외의 화산쇄설성 퇴적층이 수평으로 분포하고 있음이 확인되었다. 이로부터 경상 분지는 형성 초기부터 이미 화산 활동이 있었고 이는 퇴적분지 생성에 관여한 것으로 보이는 지구조운동과 병행하여 발생한 것으로 추정된다.
정대교와 김용인(1996)은 광양시 동부~하동군 일대에 분포하는 낙동층의 퇴적환경과 기원암을, 고수류(paleocurrent)를 분석하고 낙동층이 선상지 환경보다는 하천 환경(riverine system)에서 퇴적되었으며 퇴적물은 변성암으로부터 기원했다고 결론 지었다. 이 지역에서 낙동층은 북동-남서 방향으로 500~600 m 두께로 분포하고 역암, 역질사암, 사암, 실트스톤, 이암 등으로 구성되며 박층의 탄질이암이 하부 및 상부에 2~3매 협재된다. 역암의 역들은 대개 직경 10cm 미만의 규암, 사암 등으로 구성되고 흑색 이암에는 식물화석의 파편들이 흔히 발견된다. 낙동층 형성 당시 고수류 방향은 방향은 북쪽에서 남쪽 방향을 지시하고 있으며 이것은 낙동층의 퇴적물 기원지가 북쪽이었음을 지시한다. 낙동층 중부~상부는 하성환경 퇴적으로 이 환경은 하산동층까지 유지되었던 것으로 추정된다.
하동군 지역의 경상 누층군 낙동층 하부의 흑색 셰일 중에는 무연탄 내지 탄질셰일이 포함되어 있으며 하동군 내 2개 지역에 채탄장이 존재했었다. 관곡리 채탄장은 하동군 진교면 관교리의 산릉에 위치했으며 주향 북동 50°, 경사 남동 14°의 흑색 셰일 중에 협재되는 탄질셰일을 채굴하였다. 안심리 채탄장은 하동군 진교면 백련리 안심마을의 낙동층 하부 조립/중립 암회색 사암 사이에 협재된 흑색 셰일 중에 있는 1 m 두께의 탄질셰일을 채굴하였다. 두 채탄장의 갱도는 붕괴되거나 침수되어 있다.
최남단인 광양시에서 낙동층은 거의 소멸한다. 광양 지질도폭(1989)에 의하면 광영동-진월면 망덕리 지역에서 낙동층은 선캄브리아기의 변성암류를 부정합으로 덮으며, 본 층의 하부는 주로 역암, 사질 역암, 역질 사암으로 구성되어 있다. 이러한 조립질 암석의 대부분은 연한 갈색 내지 우백색이며 괴상(塊狀) 층리를 보인다. 낙동층의 구성암에서 가장 우세한 조립질 사암의 대부분은 분급이 불량한 알코스사암이다. 이 사암층은 괴상(塊狀)의 두꺼운 지층으로서 횡적 연속성이 짧다. 지층의 주된 주향은 북동 60°, 경사는 남동 12~25°이나 곳에 따라서는 주향이 북서 70~82°로 변화하는 것으로 보아 퇴적 후에 습곡 작용이 심하게 있었던 것으로 해석된다. 광영동 소재 가야산 북측에서 상위의 하산동층에 의해 덮이면서 본 층이 소멸된다.