진주층 지역별 지질
사천시 서포면 자혜리(북위 35° 00′ 00.67″ 동경 128° 01′ 03.67″﻿ / ﻿북위 35.0001861°  동경 128.0176861° ﻿ / 35.0001861; 128.0176861)의 진주층에서는 백악기 날도래 집단서식 화석 산지를 관찰할 수 있다. 이곳은 2002년 경남기념물 제241호 '사천 자혜리 갯지렁이 초'라고 지정되었으나 이후 미생물-날도래 생물초(Microbial-caddisfly bioherm)로 명명되었다. 일반적으로 날도래 서식지 화석은 신생대 지층에서 발견되나 자혜리에서 발견된 날도래 화석은 아시아 최초의 발견이자 가장 오래된 날도래 화석 중 하나이다. 미생물-날도래 생물초는 우이드질 사암(Oolithic sandstone) 내에서 발달하며 이들의 습성, 크기, 형태 등을 비교했을 때 Leptoceridae과와 비슷하다. 대교횟집(도로명주소: 사천시 서포면 자구로 69-20) 앞에 위치한 이곳에는 간단한 안내 표지판과 주차 공간이 있다.
사천 자혜리 화석갯지렁이초 (미생물-날도래 생물초) 화석산지
천연기념물 사천 선전리 백악기 나뭇가지 피복체 산지는 사천시 서포면 선전리 해안가 진주층에 발달한 탄산염 성장체로 스트로마톨라이트의 일반적인 성장형태가 아닌 나뭇가지를 핵으로 성장한 원통형(막대형)을 가지는 것이 특징이다.
최병도 등(2021)은 진주시 호탄동(N 35°09'36", E 128°07'26"), 정촌 및 사천시 축동면 탑리(N 35°06'12", E 128°03'58")의 진주층에서 Scabriculocypris yanbianensis, Cypridea khandae sp. nov., Cypridea samesi, Mongolocypris kohi, Lycopterocypris? cf. celsa, Candona sp., Djungarica sp. 6종의 패충류(Ostracoda) 화석을 발견하였다.
사천시 서포면 구랑리의 진주층에서 생흔화석 Protovirgularia McCoy, 1850이 보고되었다.
사천시 서포면 비토리의 진도(N 128°58'26", E 34°57'34")에 분포하는 진주층의 호성 실트암에서 약 450여 개의 생흔 화석 Lockeia가 발견되었다. 이 생흔 화석은 신종인 Lockeia gigantus ichnosp. nov로 기재한다. Lockeia gigantus와 함께 드물게 발견되는 담수 이매패류 Plicatounio는 이 휴식 생흔 화석의 가장 유력한 생성자로 판단된다. 이 신종 생흔 화석은 현재까지 알려진 Lockeia 중에서 가장 크고 백악기 육성 퇴적층에서 세계적으로 처음 보고된 Lockeia이다.
사천시 서부 지역의 진주층 암회색 이암에서 막대기형 스트로마톨라이트가 산출된다. 크기는 대개 길이 4~12 cm, 직경 2~4 cm이다.
사천시 서포면 구랑리 산 70 (N 35°01'01.82", E 128°00'33.57")의 바닷가 진주층에서는 스트로마톨라이트 화석 산지의 노두를 볼 수 있다. 이 지역의 진주층은 흑색 셰일과 이암이 교호하며 다양한 두께의 이암에서 막대형 및 일부 판상 스트로마톨라이트를 관찰할 수 있다. 스트로마톨라이트의 평균 길이는 수십 cm, 지름은 주로 1~2 cm 내외를 가지는 직선 또는 막대형을 가진다.
사천시 서포면 선전리 방조제 인근(N 34°58'52.07", E 127°59'28.84")에 분포하는 진주층의 노두는 엽층리가 발달하는 세립사암층에 막대형 스트로마톨라이트 밀집구간이 발달한다.
사천시 서포면 비토리 산 5-211, 비토섬의 남쪽 해안가(N 34°58'04'61", E 127°59'40.62")에는 진주층 노두가 해식애를 이루며 분포한다. 비교적 두께가 일정하고 연속성이 좋은 셰일층과 사암층이 교호하면서 발달하며 지층의 주향은 북동 10~20°, 경사는 남동 10~15°이다. 노두 표면에 막대형 스트로마톨라이트가 다수 관찰되며 연흔, 건열, 사층리, 서관 구조 등을 관찰할 수 있다.
사천시 서포면 비토리 지역의 진주층에서 물갈퀴 새 발자국 화석과 익룡 발자국 화석이 발견되었다. 이 화석들은 형태적 분석을 통해서 새로운 생흔종인 Ignotornis seongjoseoi ichnosp. nov.와 P teraichnus seopoensis ichnosp. nov.로 분류되었다. 약 1억 1천만년 전에 생성된 것으로 물갈퀴를 가진 새 중에서는 전 세계에서 가장 오래된 물갈퀴새 발자국 화석이며 보존, 학술적 가치가 높다. 이는 공룡에서 진화한 새가 적어도 1억 1천만 년 전에 물(가)에 적응하였음을 의미한다. 이 지역의 진주층은 전체 지층 중에서 하부의 450 m 만이 분포하며, 새 발자국 화석이 산출되는 담회색 세립질 사암층 상부로 10 m 이상 두껍게 발달하고 있다. 대부분 사암과 셰일이 교호하는 특징을 보이는데, 사암의 경우 주로 담회색에서 암회색의 세립질 내지 중립질 사암이며, 대부분 층리가 잘 발달하고 있지만 일반적으로 상부로 가면서 사층리가 발달하는 특징을 보인다. 셰일의 경우 주로 쪼개짐이 좋은 암회색 셰일이 우세하다. 전체적인 경향은 상부로 가면서 셰일의 함량이 증가하고 셰일층 사이에 박층의 사암이 협재하는 특징을 보인다. 또한 연흔과 건열 구조가 특징적으로 발달한다.
사천시 서포면 비토리 산 5-204, 비토섬의 동단 해안가(N 34°58'15.35", E 127°59'40.71") 진주층 노두에서는 악어 및 거북 발자국 화석을 볼 수 있다. 진주층의 세립 내지 중립질 사암 및 어두운 색의 니질암이 교호하고 세립질 사암의 성층면에서는 거의 완전한 형태의 악어 앞발자국과 거북 앞발자국이 관찰된다. 주변의 퇴적층에는 층리, 연흔, 건열 등의 퇴적 구조가 보존되어 있으며 특히 퇴적층의 수직면에서 깊은 건열의 흔적이 나타난다. 노두는 간조 시에만 드러난다.
2021년 사천시 서포면 비토도 해안가 진주층에서 1억 1천만 년 전의 새 발자국 화석이 발견되었다. 지금까지 대한민국에서 발견된 새 발자국 화석은 모두 7천만~1억년 전의 것이지만 비토도에서 발견된 이 화석은 국내에서 가장 오래된 새 발자국 화석이며 경상 누층군 신동층군에서 최초로 발견된 새 발자국 화석이다. 화석 산지의 진주층은 암회색 셰일및 실트스톤과 여기에 협재되는 사암으로 구성되며 연흔, 건열, 사층리 등이 나타난다. 이 화석은 발굴조사를 거쳐 현재 국립문화재연구원 천연기념물센터에 보관되어 있다.
사천시 서포면 자혜리-비토리 지역의 진주층에는 다양한 특성의 균열 구조가 발달되어 있는데, 이들은 대부분 건열 기원의 것들이다. 이 지역의 지층은 진주층의 하부에서 중부에 해당하며, 전반적으로 사암과 셰일의 교호층으로 이루어져 있다. 이 지역 진주층에 발달된 건열에서는 건열의 내부가 상위의 쇄설성 퇴적물 대신 방해석으로 충진된 양상이 부분적으로 나타나며 이는 진주층의 퇴적기간에도 건기와 우기가 교호되는 아건조성의 기후가 지속되었음을 지시한다. 또한 지진성 균열구조인 맥상 각력 충진 균열구조도 나타나는데 이는 진주층 퇴적기간 동안 일어난 화산 활동이나 단층 운동(지진)과 관련이 있는 것으로 여겨진다.
사천시 서포면 비토리와 자혜리 해안의 진주층에서 연질퇴적변형구조(soft-sediment deformation structure, SSDS)가 발견되었다. 이는 이 지역 퇴적층의 퇴적 기간 동안 지반의 불안정화가 그 규모를 달리하며 단속적으로 일어났음을 지시한다.
남해-서상 지질도폭(1989)에 의하면 하위의 하산동층 및 상위의 칠곡층과 정합 관계이며 남해군 남해읍과 서면 (남해군) 연죽리 등지에서는 칠곡층 대신 상위의 유천층군 화산암류에 의해 부정합적으로 덮여 있다. 사천시 서포면 동부에서 남해도 남해군 설천면, 고현면, 남해읍, 서면에 이르기까지 북동-남서 방향으로 분포한다. 상, 하위의 하산동층, 칠곡층과 달리 자색(赭色)층이 없다. 주로 담백색, 담회색 및 회색의 사암, 녹회색과 흑색 및 암회색의 사질셰일, 이암 및 셰일, 담회색의 함력조립사암, 역질사암 및 암회색 내지 녹회색의 이회암 등으로 구성된다. 전반적으로 조립 내지 중립(中粒) 사암과 녹/암회색의 니질셰일 및 셰일과 호층(互層)을 형성한다.
진주층 중부에 발달한 녹회색, 암회색 및 흑색의 사질 셰일과 니질암 및 셰일층은 구소량리에서 남양리에 이르는 도로가와 왕지동, 동흥동, 봉우동, 문항리 및 문전리, 고사동 해안 및 사천시 서포면의 선전리 비토리 동측 일대에 두껍고 넓게 분포한다. 이들 흑색 셰일의 두께는 대체로 1~3 cm 정도이나 10~20 m 혹은 그 이상의 두께를 가지는 경우도 많으며 1 m 이상인 흑색 및 암회색 셰일층의 경우 20매 이상 협재된다.
진주층의 주향은 대체로 북동 50~85°, 경사는 남동 10~20°를 보이나 남해도의 서측 해안가로 갈수록 주향이 차츰 북서 방향으로 변하며, 관입암체 주변에서는 주향과 경사가 다소 변한다. 두께는 800~1000 m 내외이다.
남해군의 진주층
남해군 남해도 지역의 진주층에서 일반적으로 널리 알려진 스트로마톨라이트를 비롯하여 전 세계적으로 드물게 보고 되는 막대기형 스트로마톨라이트가 다수 발견되었다. 막대기형 스트로마톨라이트는 나무줄기 표면에 서식하던 착생 미세조류에 의해 나무줄기의 표면에 동심원 구조의 탄산염광물이 침전되어 형성된 구조이다. 대부분의 이러한 스트로마톨라이트는 암회색 내지 흑색 셰일층에 약 20 cm의 층을 이루며 협재되어 나타난다. 역질 사암 및 조립질 사암 및 암회색 셰일에서 산출되는 막대기형 스트로마톨라이트는 대부분 5~10 cm의 크기를 가지며, 15 cm 정도의 다소 큰 것들로 발견된다. 단면의 직경은 4 cm를 초과하지 않는다.
경상남도 사천시와 진주시에 걸쳐 7개 지역의 진주층에서 악어 발자국 화석이 발견되었다. 전 세계적으로도 백악기 악어 발자국 화석은 많이 알려지지 않아 화석의 학술적 가치 및 중요성이 높다. 화석 발견지는 다음과 같다.
사천 나들목: 2009년 사천시 축동면 사다리에서 남해고속도로 확장 공사 도중 발견되었다. 현재는 고속도로 공사가 완료되어 화석이 발견된 장소는 매몰되었다. 이곳의 주 구성 암석은 셰일, 세립-중립질사암 등이다. 악어의 왼쪽 앞발자국이 회색 셰일에서 발견되었다. 이곳에서 산출된 악어 앞발자국은 비록 1개의 앞발자국만 발견되었지만 보존 상태가 매우 양호하다. 이 화석 산지에서는 다수의 식물 화석들도 함께 발견되었다.
진주혁신도시 2개 지점: 진주혁신도시 개발사업부지 조성 공사 구역 내 절토 공사 현장 산지의 중턱이다. 악어 발자국 화석 산출 지층은 진주층의 담회색 사암, (녹)회색 사질셰일 및 셰일 등의 호층으로 구성되어 있으며, 사암은 대부분 세립질 사암이다. 악어 발자국 화석은 약 10 m×5 m의 층리면에 약 20여개 이상이 드러나 있었고 대부분의 악어 발자국 화석은 앞발자국 화석이 분명한 형태를 나타내고 있다. 이곳은 현재 조성 공사가 완료되어 노두는 관찰할 수 없다. 또 다른 곳에서는 국내에서 가장 잘 보존된 악어 보행렬 화석 표본과 함께 익룡, 수각류, 조각류, 용각류, 새, 포유류의 발자국 화석도 발견되었다.
사천시 서포면 자혜리: 전원주택 조성 공사 구역으로 전체적으로는 진주층에서 발견되는 흑색 셰일과 세립, 중립, 조립질사암 및 일부 역암이 분포한다. 그러나 대부분은 흑색 셰일과 세립질사암의 구성 비율이 가장 높다. 노출된 퇴적층 중 셰일층에서 악어와 거북 발자국이 발견되었다. 화석이 발견된 층준의 상부층은 (암)회색 셰일, 연갈색 세립질사암, 암회색 내지 회색 세립질사암 순서이며, 하부층은 (암)회색 셰일로 구성된다. 자혜리에서는 식물 화석, 무척추동물 생흔 화석 등이 함께 산출된다.
경상북도 군위군에서 경상남도 사천시에 이르는 10개 지역의 진주층에서 딱정벌레 화석과 여러 곤충 화석들이 산출되었다. 사천시 용현면 신촌리(N 35°01'66", E 128°02'39"), 사남면(N 35°04'05", E 128°03'51"), 축동면 반룡리(N 35°05'44", E 128°02'03"), 진주시 가호동(N 35°09'07", E 128°07'01"), 정촌면 (N 35°07'63", E 128°06'07"), 고령군 성산면 기산리 (N 35°44'27", E 128°19'57"), 득성리(N 35°44'59", E 128°22'27"), 대구광역시 달성군 하빈면 동곡리(N 35°51'50", E 128°25'23"), 군위군 우보면 나호리(N 36°11'13", E 128°38'12")와 군위읍 광현리(N 36°14'58", E 128°37'16") 10개 지역의 산지에서 채집된 곤충 화석은 모두 12개 목(目)으로 딱정벌레목(Coleoptera), 매미목(Homoptera), 메뚜기목(Orthoptera), 사마귀목(Mantodea), 파리목(Diptera), 바퀴벌레목(Blattaria), 잠자리목(Odonata), 노린재목(Hemiptera), 밑들이목(Mecoptera), 벌목(Hymenoptera), 뿔잠자리목(Neuroptera), 나비목(Lepidoptera)의 곤충과 이들의 유충이다.
콥토클라바는 유충과 성충이 경상 누층군의 진주층에서 산출된다. 롱기포다종과는 연대가 다르며, 성충의 모습이 더 홀쭉하고 곧은 편이기에 롱기포다종으로 동정하는 것은 섣부드라 판단되어, 임의적으로 미지의 종(Coptoclava sp.)로 분류하였다. 콥토클라바 롱기포다로 동정된 화석들 중에는, 모습이 세부적으로 다른 것들이 많은데, 이것들은 아마 롱기포다종과는 다른 종일 수도 있다. 고로 콥토클라바 롱기포다는 여러 다른 종이 묶인 종 복합체(species complex)로 여겨지며, 진주층의 콥토클라바를 비롯한 콥토클라바 분류를 정리하기 위해서는 후대 학자들의 많은 노력이 필요하다.
장소영(2024)은 진주시와 사천시의 진주층에서 산출된 조개새우 화석을 Yanjiestheria kyongsangensis, Yanjiestheria sinensis, Yanjiestheria chekiangensis, Yanjiestheria sp. 4개 종으로 분류하였다.