철원군의 지질

본 문서에서는 강원특별자치도 철원군의 지질에 대해 설명한다. 철원군은 경기 육괴의 북부에 위치하지만 선캄브리아기의 암석은 거의 없고 거의 전 지역이 중생대에 관입한 화강암류로 구성되어 있으며 제4기의 현무암은 한탄강 주변에 분포한다. 선캄브리아기에 형성된 흑운모 편마암(PCEbgn: Precambrian gyeonggi metamorphic rock complex biotite gneiss)은 경기변성암복합체에 속하는 것으로서, 근남면 잠곡리 남쪽 지역과 육단리 서쪽 지역에 조금 분포한다. 근남면 육단리 서쪽, 대성산으로 올라가는 비포장 전술도로 주변에는 경기변성암복합체의 일부에 속하는 준(準)편마암류가 가장 많이 분포한다. 이곳에는 흑운모 편마암이 주요 암석이고 부분적으로 석회질 편암이 교호하며 소규모 분포한다. 이곳에서 준편마암류에 발달한 엽리의 주향과 경사는 전반적으로 북서 25° 및 북동 78° 이지만 부분적으로는 북서 88° 및 북동 55°이다. 하지만 이 암체는 화강암체 내의 소규모 포획암체로서 엽리의 주향과 경사가 이 일대 준편마암류에 대한 전반적인 엽리의 주향과 경사를 반영한다고는 볼 수 없다. 근남면 육단리 하수문동 서쪽 개울가(사곡천)에 분포하는 흑운모 편마암은 분포 면적이 매우 좁다. 여기서는 괴상(塊狀)의 흑운모 편마암과 편암, 호상 편마암, 우백질 편마암, 미그마타이트질 편마암 등이 혼재되어 분포하고 있다. 엽리의 주향과 경사는 북동 44° 및 북서 84°이다. 근남면 잠곡리 매월대 입구 남동쪽 개울가에서는 흑운모 편마암과 호상 편마암이 주를 이루고 있으며 석영-장석질 편마암, 사질 편암과 함께 유백색의 치밀한 규암이 분포한다. 근남면 잠곡리 매월대 입구의 길가에서는 이질(泥質) 기원의 석영-운모편암, 운모편암, 석영-장석질 편암과 결정질 석회암으로 구성된 편암류가 소규모 분포한다. 근남면 육단리 육단2교 부근의 북쪽 하천 사면에는 외견상으로 조선 누층군의 암회색 석회암과 유사한 양상을 보이는 결정질 석회암과 석회질 편암이 분포한다. 층리와 일치하는 엽리는 북서 78°및 북동 58°의 주향과 경사를 나타낸다. 근남면 육단리에서 사곡리로 넘어가는 국도 제56호선의 고개 부근에서는 괴상(塊狀)의 흑운모 편마암과 편암, 우백질 편마암, 미그마타이트질 편마암 등이 혼재되어 분포하고 있다. 김화읍 용양리나 근동면 광삼리 그리고 학웅산 일대에는 형성 시기를 정확히 알 수 없는 변성 퇴적암류가 북서-남동 방향으로 분포하며 중생대 화강암류에 의해 관입당했다. 이들의 분포는 휴전선 너머 북동쪽으로 더 발달할 것으로 추정된다. 이 변성 퇴적암류는 주로 담회색 내지 회색의 천매암질암과 암회색의 변성 이질/사질(沙質)암으로 구성되어 있다. 김화읍 생창리 배재에서 학웅산으로 오르는 비포장 도로에는 주로 사질의 천매암질암이 우세하고, 학웅산 남동쪽의 사면과 용양리에서는 암회색의 변성 이질/사질암이 우세하게 분포한다. 이들의 엽리 내지는 편리의 주향은 북동 24~44°, 경사는 북서 25~52°이므로 지층의 하부에는 암회색의 변성 이질/사질암이, 상부에는 천매암질암이 우세하다고 볼 수 있다. 근남면 육단리 동쪽 사면에는 미약한 엽리를 보이는 엽리상 흑운모 화강암(TRfbgr)이 약 남-북 방향 약 370 m의 폭으로 분포한다. 이 화강암은 선캄브리아기 흑운모 편마암을 관입한 후 이 편마암과 함께 쥐라기의 함석류석 복운모 화강암에 의해 관입당해 소규모 포획체의 형태로 산출된다. 이 화강암은 흑운모 편마암을 관입한 후 습곡 작용을 받았다. 경기 육괴 북부에서 습곡을 형성한 변형 작용은 트라이아스기의 송림 변동 혹은 그 이전에 발생한 것으로 알려져 있으며 따라서 이 화강암의 관입 시기는 트라이아스기 또는 그 이전일 것으로 추정된다. 거반정질 화강암(TRmgr)은 갈말읍 내대리 북서부와 상사리 송호동 일대에 분포하고 있으며, 동송읍 양촌 한탄강변의 양수펌프장 일대에도 소규모 분포한다. 원래 분포 범위가 더 넓었지만 쥐라기의 화강암에 의해 관입당해 범위도 줄고 한탄강을 경계로 양분된 분포를 보인다. 갈말읍 상사리 도로변(좌표 N 38°13'0.2", E 127°16'9.2")에서 채취한 시료의 저어콘을 이용하여 SHRIMP U-Pb 연대측정(이하 U-Pb 연대측정)을 실시한 결과 232.2+1.8 Ma 로서 관입시기는 중기 트라이아스기임을 지시한다. 쥐라기에 관입한 화강암류는 경기번성암복합체와 트라이아스기 화강암을 관입한 대보 화강암으로서, 철원군의 대부분을 차지하고 서울-의정부-철원을 거쳐 조선민주주의인민공화국으로 연장되는 대규모 저반(底盤)의 일부이다. 흑운모 화강암(Jbgr; Jurassic granite)은 김화읍, 갈말읍의 산악지대에 매우 넓게 분포하는 암석으로 서울의 북부에 광범위하게 분포하는 서울 화강암 또는 포천 화강암의 일부이다. 이 암석의 K-Ar K 장석 연령은 157 Ma, 흑운모 연령은 164.5 Ma, Rb-Sr 전암 연령은 165, 160 Ma로 보고되었다. U-Pb 연대측정 결과는 184 Ma로서 쥐라기 전기-중기에 해당하며 철원군의 대보 화강암체 중에서 가장 오래된 것이다. 주요 구성 광물은 석영, 알칼리 장석, 사장석, 흑운모이며 부차적인 구성 광물로 인회석, 저어콘, 그리고 방사성 광물인 모나자이트 등이 있다. 함석류석 복운모 화강암(Jtmgr)은 근남면 육단리, 사곡리와 서면 와수리 일대에 분포하며 전반적으로 회색을 띠고 석류석을 함유한다. 주로 석영, 알칼리 장석, 사장석, 흑운모, 백운모 등으로 구성되고 석류석, 저어콘, 모나자이트 등이 부 구성 광물로 들어 있다. 근남면 육단리 도로변(좌표 N 38°14'9.8", E 127°28'16.1")에서 채취한 시료의 모나자이트를 이용하여 U-Pb 연대측정을 실시한 결과 170.5 Ma 으로서 관입시기가 중기 쥐라기임을 지시한다. 반상 흑운모 화강암(Jpbgr)은 근남면 잠곡리, 매월동, 서면 무금동 일대와 갈말읍 지경리, 내대리, 상사리 등지에 분포하며 전반적으로 회색을 띤다. 주요 구성 광물은 석영, 알칼리 장석, 사장석, 흑운모이며 부구성 광물로 저어콘, 모나자이트가 있다. 각섬석 화강암은 서면 와수리 수유동에서 북쪽으로 읍내리 성재산을 거쳐 약 570 m 폭의 긴 남-북 방향으로 분포한다. 또한 동송읍 양지리 양촌 일대와 갈말읍 문혜리 토기교 남쪽 계곡에 소규모 관입하고 있다. 주요 구성 광물은 석영, 사장석, 알칼리 장석, 각섬석, 흑운모 등이다. 명성산 화강암은 붉은색 흑운모 화강암으로 동송읍 장흥리, 양지리와 김화읍 생창리 일대에 분포한다. U-Pb 연대측정 결과는 112 Ma 로서 중기 백악기에 관입하였다. 주요 구성 광물은 석영, 사장석, 알칼리 장석, 흑운모, 녹니석, 저어콘 등이다. 신생대 제4기에 현무암은 추가령 구조곡의 한탄강을 따라 열하 분출하여, 중생대의 대보 화강암류를 부정합으로 덮었다. 이 현무암은 갈말읍 삼성리 풍전 지역과 내대리와 상사리, 동송읍 장흥리 한탄강변에 수직 절벽 형태로 노출되어 있으며 철원군 지역에서 현무암의 두께는 약 70 m이다. 추가령 구조곡에서 화산 활동은 백악기부터 제4기 플라이스토세까지 일어났다. 용암 대지를 형성하는 전곡 현무암은 칼륨-아르곤 연대 측정 결과 불과 27만년 전(0.27 Ma)에 분출한 것으로 드러났다. 제4기 현무암은 오리산과 검불랑 부근의 680 m 고지로부터 분출하였다. 연천군 전곡 지역 제4기 화산암의 마그마 발생 심도는 약 250~300 km로 추정된다. 신생대 제4기에, 추가령 구조곡의 지질적으로 약한 부분을 따라 열하 분출(裂罅 噴出)한 용암은, 철원-평강 용암대지로 불리는 대규모 화산 지형을 형성하였다. 유동성이 큰 현무암질 용암의 분출은 주로 강원도 평강군의 오리산(鴨山, 453 m)과 검불랑을 잇는 선을 중심으로 이루어졌다. 현무암질 용암의 분출로 인해 기존의 하천들이 매몰되고 분수계가 변화하는 하계망 혼란과 재편성이 일어났으며 평탄한 곳에서는 하천 쟁탈도 전개되고 있다. 한탄강 대교천 현무암 협곡(漢灘江 大橋川 玄武岩 峽谷)은 경기도 포천시 관인면과 강원특별자치도 철원군 동송읍에 걸쳐있는 계곡이다. 2004년 2월 23일 대한민국의 천연기념물 제436호로 지정되었다. 한탄강 연안에는 현무암 평원이 발달하여 있으며, 현무암 평원을 관류하는 한탄강 유로에는 경관이 특이한 현무암 협곡이 형성되어 있다. 철원 대교천 현무암 협곡은 그들 중 가장 대표적인 것으로서 제4기의 지질과 지형 발달을 이해하는데 학술적으로도 매우 중요한 비중을 차지한다. 협곡 양측절벽 현무암의 절대연령은 약 27만년 전에 분출한 용암이 최소한 3번의 분출 단위를 보이는 추가령 현무암으로 구성되며, 협곡 곡벽 곳곳에 현무암의 주상절리가 아름답게 분포한다. 주상절리는 지표로 분출한 용암이 냉각될 때 용암이 수축되면서 형성된 육각기둥이다. 이 주상절리는 협곡의 하상뿐만이 아니라 협곡의 양측 절벽에도 발달하며, 국지적으로서는 단순한 수직절리가 발달하기도 한다. 이 현무암 협곡의 총 길이는 약 1.5Km이고 협곡의 깊이는 20∼30m로 경관이 빼어나며 현무암 내에 보존되어 있는 주상절리의 우수한 보존성 등은 제4기 지질을 이해하는데 귀중한 자료를 제공한다. 대교천 현무암 협곡은 다양한 주상절리, 굴삭작용 및 마식작용에 의한 하상지형으로 대칭의 협곡을 이루며, 현무암 평원이 유수에 의해 형성된 여러 형태의 지형을 관찰할 수 있는 곳으로, 한탄강 유역에서도 가장 수려한 경관을 이루고 있어 자연 학습장으로의 가치가 높을 뿐만 아니라 한반도 제4기 지질 및 지형발달을 이해하는데 귀중한 학술적 자료를 제공하고 있다. 철원군 일대에는 왕숙천 단층을 포함 다수의 북북동 주향의 단층들이 발달한다. 산정 단층은 외관상으로 포천시 일동면에서 왕숙천 단층으로부터 갈라져 나와 영북면 산정리, 철원군 갈말읍 문혜리와 지경리를 지나 김화읍 도창리 서부로 이어지는 남-북 주향의 주향 이동 단층이다. 이 단층에 의해서 명성산 화강암이 갈말읍 신철원리 지역에서 겉보기로 약 4 km 변위되어 있다. 갈말읍 토성리와 김화읍 도창리 경계 지역에는, 서쪽으로 흐르는 한탄강이 갑자기 북쪽으로 5 km 정도 진행하다가 다시 서쪽으로 진행하여, 물길이 마치 'Z'와 비슷한 모양으로 꺾여 있다. 이 곳은 바로 산정 단층이 남-북으로 통과하는 곳이며, 산정 단층은 한탄강이 북쪽으로 진행하는 구간과 정확히 일치하여 산정 단층에 의한 변위·굴절 하도임이 의심되는 지역이다. 잠곡 단층은 근남면 사곡리에서 육단리를 지나 잠곡리에 이르기까지의 계곡을 따라 형성된 남-북 주향의 우수향 주향 이동 단층이다. 왕숙천 단층은 철원군에서 시작해 포천시를 거쳐 남양주시까지 이어지는 북북동 주향의 단층이다. 한국의 지질 인제군의 지질 홍천군의 지질 횡성군의 지질 평창군의 지질 추가령 구조곡 철원군 (대한민국) “MGEO 지질정보시스템 1:5만 지질도”. 한국지질자원연구원.  “김화도폭 지질조사보고서”. 한국지질자원연구원. 2007년.  이대성; 유기주; 백광호 (1983년 3월). “Geotectonic Interpretation of Choogaryong Rift Valley, Korea (楸哥嶺裂谷의 地構造的 解析)”. 《대한지질학회》 19 (1): 19-38.  원종관 (1983년 9월). “韓半島에서의 第四系 火山活動에 관한 研究 - 楸哥嶺裂谷內에서 (A Study on the Quarternary Volcanism in the Korean Peninsula - in the Choogaryong Rift Valley)”. 《대한지질학회》 19 (3): 159-168.  이민성; 전용원 (1986년 1월). “Study on the Quaternary Volcanics and their Tectonic Environment of Southern Korea (한반도 남부의 제4기 화산암류와 이들의 tectonic한 환경)”. 《대한지질학회》 21 (4): 260-280.  지각의 갈라진 틈을 따라 솟아 나옴 이민부; 이광률; 김남신 (2004년 11월). “추가령 열곡의 철원-평강 용암대지 형성에 따른 하계망 혼란과 재편성 (II) (Drainage derangement and Revision by the formation of Cheolwon-Pyeonggang Lava Plateau in Chugaryeong Rift Valley, Central Korea (II))”. 《대한지리학회 2004년도 추계학술대회》: 47.  문화재청고시제2004-9호,《국가지정문화재(천연기념물) 지정》, 문화재청장, 2004-02-23 “지포리도폭 지질조사보고서”. 한국지질자원연구원. 2007년.