칠곡군의 지질

본 문서에서는 경상북도 칠곡군의 지질과 칠곡 금무봉 나무고사리화석 산지 등 지질유산 및 화석에 대해 설명한다. 경상북도 칠곡군은 선캄브리아기 영남 육괴와 백악기 경상 분지의 경계에 위치해 북서부에는 선캄브리아기 기반암인 편마암류가, 남동부에는 중생대 백악기의 퇴적암 지층 경상 누층군이, 북동부에는 백악기 팔공산 화강암이 분포한다. 1:5만 지질도 상으로 구미 지질도폭(1974)의 남동부, 대율 지질도폭(1980)의 남서부, 왜관 지질도폭(1928)의 북동부, 대구 지질도폭(1928)의 북서부에 해당한다. 칠곡군 북삼읍(북서부 제외), 약목면, 기산면, 석적읍 중지리, 포남리 지역에 분포하는 선캄브리아기 기반암으로, 경상 누층군 낙동층과 응회암류의 기반암이 되며 쥐라기~백악기에 걸쳐 김천 화강암, 금오산 화산암류 및 선산 화강섬록암에 관입당했다. 석적면-왜관읍 일대에서는 낙동층의 기반암이 되며 암주상의 선산 화강섬록암에 관입당했다. 중립 내지 조립질의 흑운모 화강암질 편마암이 우세하나 석회암 지층을 협재하며 흑운모편암과 각섬석편암이 분포한다. 결정질 석회암 지층은 담회색을 띠며 렌즈상으로 협재되기도 하나 왜관읍 만치리에서는 석회암이 연관성 있게 발달하며, 이러한 곳에서는 소규모 습곡 구조가 발달한다. 선산 화강섬록암이 도처에 관입하여 각섬석의 양이 많아지고 주입편마암 또는 미그마타이트의 암상과 구조를 보이며 페그마타이트 암맥이 주입되어 심한 습곡 구조를 보이기도 한다. 곳에 따라서는 세립질인 부분과 페그마타이트질 부분이 교호되어 호상 구조를 띠기도 한다. 현미경 하에서 석영, 정장석, 미사장석, 흑운모로 구성되며 소량의 견운모와 녹니석을 함유한다. 편리의 주향과 경사는 북서 20°, 남서 55° 및 북서 75°, 남서 35° 로 등사 습곡 구조를 보인다. 남면-초전면-북삼면-약목면 일대 지역에서는 김천 화강암, 금오산 화산암류 및 선산 화강섬록암에 관입을 당하고 있다. 암상은 세립질~조립질이고 미약한 엽리 구조를 띤다. 박층의 흑운모편암이 렌즈상으로 협재되며, 선산 화강섬록암과의 관입 접촉부에서는 각섬석과 칼리장석의 양이 증가한다. 칠곡군 북삼면 보손동 부근에서는 화산암류와 화강섬록암의 관입으로 편마암의 엽리는 심히 교란되어 있으며 조립질 부분에서도 소규모 습곡 구조가 발달한다. 현미경 하에서 석영, 정장석, 사장석, 흑운모로 구성된다. 일반적인 엽리의 주향과 경사는 북동 4°, 북서 50° 및 북동 21°, 남동 35° 로 배사 구조를 보이며, 습곡축은 방위각 188° 방향으로 8° 침강하고 있다. 왜관 지질도폭(1928)에 의하면 선캄브리아기 편마암의 침식면 위에 퇴적되어 있다. 주로 암회색 셰일, 암회색 또는 암자색(暗紫色) 등의 이암, 암회색, 갈색 사암, 역암 등으로 구성되여 하부, 중부, 상부 3개 부분으로 나누어진다. 낙동층 하부는 흑색 셰일, 녹색 이암, 갈색 사암, 역암으로 구성되며 무연탄(anthracites)이 협재된다. 낙동층 중부는 주로 사암과 역암으로 구성되며 약간의 흑색 셰일을 포함하고 전체 두께는 약 300 m이다. 낙동층 중부의 상위에 삽입된 역암층은 Cibotiocaulis tateiwai Ogura, Cyathocaulis naktongensis Ogura, Xenoxylon latiporosum (Cramer)과 같은 다수의 고사리(tree-ferns)와 침엽수 화석을 특징적으로 포함하고 있다. 화석이 별로 없는 낙동층 상부는 비교적 연속성 있는 흑색 셰일과 갈색 사암 등으로 구성되며 두께는 300 m이다. 북동 주향에 경사는 남동 10~30°이다. 칠곡군 지천면 금호리에 분포하는 낙동층 상부층에서 고사리 잎화석(Cladophelbis sp., Onychiopsis sp. 등), 구과식물 잎화석(Araucaria sp.)과 이매패류 화석(Nagdongia sp., Trigonioides sp. 등)의 산출이 확인되었다. 다습한 기후를 지시하는 고사리 잎화석은 하부층에 우세하게 산출되고, 고온 건조한 기후를 지시하는 구과식물 잎화석은 상부층에 집중되어 산출되는 현상이 나타남을 미루어 볼 때, 육지의 기후변화가 영향을 끼친 것으로 여겨진다. 따라서 낙동층 퇴적 말기에 다습한 기후에서 점차 건조한 기후로의 변화가 나타났으며, 이는 결과적으로 퇴적환경의 변화(낙동층의 퇴적 종료→하산동층의 퇴적 시작)를 초래한 것으로 해석된다. 칠곡군 지천면 금호리의 불동리 지역에서 경북대학교 양승영 교수에 의해 Nippononaia ryosekiana가 처음으로 발견되었다. 이곳은 Nagdongia soni의 모식 산지이다. 금무봉 나무고사리화석 산지에는 경상 누층군의 최하부 지층인 낙동층의 중부에 해당하는 퇴적층이 대체로 북동 45°의 주향과 남동 20°내외의 경사를 가지며 대상 분포한다. 이 지역의 낙동층은 렌즈상 층리를 이루며 역질조립사암, 세립사암, 실트스톤, 셰일질이암 등 다양한 퇴적상이 나타난다. 이 지역의 낙동층에서는 나무고사리화석 이외에도 양치류, 구과류, 이매패류, 복족류, 공룡 뼈 화석 등이 산출된다. 이 지역에는 낙동층의 중부에 해당하는 퇴적층이 대체로 북동-남서의 주향과 남동 방향의 경사를 가지며 대상으로 분포되어 있다. 이 화석 산지는 한국에서 처음으로 중생대의 식물 화석이 대량으로 산출된 곳으로 나무고사리화석 이외에 양치류, 구과류 등의 나자 식물화석, 이매패류와 복족류 등의 연체동물 화석, 공룡뼈 화석 등이 산출된다. 오구라(1927, 1941, 1944)는 금무산 일대에서 나무고사리 화석을 찾고 목재화석 Xenoxylon latiporosum (Cramer) Gothan을 발견하였다. 정은경 외(2012)는 왜관읍 금무산에 대한 야외조사를 통하여 목재화석 1개체를 채집하였고 이는 목재화석 Xenoxylon latiporosum (Cramer) Gothan으로 확인되었다. 정은경 등(2014)은 칠곡 금무봉 나무고사리화석 산지의 하부 낙동층에서 나무 화석 Xenoxylon meisteri Palib. et Jarm. 화석을 발견했다. 이들 Xenoxylon 화석과 나무 양치류 화석의 공존은 백악기 초기 한반도 지역에서의 습하고 차가운 기후를 지시한다. 칠곡군 지천면 연화리에서 송정리로 넘어가는 솔치고개(N 35°57'33", E 129°27'35") 도로변의 하산동층 하부 흑색 이암에서 비해성(非海成) 이매패 Nagdongia soni의 화석이 산출되었다. 이 화석은 신동층군에서 가장 풍부하게 산출되는 이매패류 화석이다. 해당 지역의 하산동층은 사암, 이암, 셰일로 구성되며 북동 35°의 주향과 남동 23°의 경사를 보인다. 칠곡군 지천면 창평리의 야산 계곡 하산동층에서 약 1000여개의 공룡 발자국이 발견되었다. 공룡 발자국들은 하산동층 역질 사암의 지층면에서 산출된다. 이곳의 발자국의 모양은 중소 타원형(장경 10~30 cm)과 지름 약 80 cm 크기의 대형타원형의 두 종류이다. 칠곡군 가산면 석우리(북위 36°08'54", 동경 128°26'30")의 하산동층에서 Thallites yabei, Onychiopsis elongata, Cladophlebis denticulata, Cladophlebis shinshuensis, Cladophlebis (Eboracia ?) lobifolia, Cladophlebis (Klukia ?) koraiensis, Brachyphyllum japonicum, Elatocladus tennerima, Taeniopteris ? sp. cf. T. auriculata 9종의 식물 화석이 발견되었다. 이들 하산동층의 식물군(flora)은 낙동층의 식물군과 아주 유사하며 이는 두 식물군이 아열대 기후에 살았음을 의미한다. 화석이 채취된 곳은 도로변 공사장으로 이곳의 하산동층은 10°정도의 경사를 보이고 박층의 흑색의 셰일이 회색의 사암과 교호되는 양상을 보인다. 왜관-대구 지질도폭(1928)에 의하면 흑색 셰일, 녹색 이암, 사암 등으로 구성되며 곳에 따라 무연탄을 협재한다. 사암은 대개 역질(礫質; conglomeratic)이며 일부 흑색 셰일은 연흔(Ripple marks) 구조를 보인다. 전체 두께는 약 1,000 m이다. 주향은 북동이며 경사는 남동 10~30° 정도이다. 도폭 내에서 화석이 발견된 대구광역시 달성군 다사읍 문양리와 하빈면 동곡리에서 하빈면 남동부, 칠곡군 지천면 오산리 북서부, 영오리와 덕산리, 낙산리 북중부, 명봉산(402.1 m), 동명면 금암리 구덕리 그리고 기성리에 이르기까지 분포힌다. 김영기 외(1982)는 칠곡군 지천면의 진주층에 발달한 불연속면(절리)에 대한 역학적 연구를 실시하였다. 이 지역의 진주층은 세립/중립질 암회색 사암과 셰일이 교호하며 곳에 따라 두께 3~6 m의 염기성 암맥이 관입하고 있다. 진주층 내 층리면을 따라 직교 내지 사교하는 절리들은 평균 두께 14.5 cm, 평균 연장 25.5 cm에 4개의 방향을 가지며 이 절리를 따라 진주층 암석이 붕괴되고 있다. 암체의 활동각은 73, 80, 82°이다. 칠곡층(Kcg/Knc/Dsk; Kyeongsang supergroup hayang group Cilgok formation)은 팔공산 화강암체에 묻혀 사라진 일직층을 대신하여 팔공산-대구 이남 지역에서 하양층군의 최하위 지층을 이루고 있다. '칠곡'층이지만 행정구역 상으로 칠곡군 내에서는 지천면 남동부 끝 지역에만 분포한다. 왜관-대구 지질도폭(1928)에 의하면 적색 이암, 셰일, 사암으로 구성되며 일부 건열(sun-crack) 구조가 발달하고 지층의 두께는 550~950 m이다. 이 지층에서는 어떠한 화석도 보고되지 않았다. 지층의 주향은 북동이며 경사는 남동 12~28°이다. 화강섬록암은 석적면 도개리, 망정리 일대에 비교적 넓게 분포하고 지천면 백운리, 약목면 남계리 등지에서 낙동층과 화강암질 편마암을 소규모의 암주상으로 관입하며 분포한다. 암상은 세립 내지 중립질으로 곳에 따라 편상 구조를 띠기도 하나 대체적으로는 괴상이며, 카리장석과 석영의 함유량에 따라 화강섬록암에서 석영섬록암까지 변한다. 본 암층내에는 유색광물이 밀집되고, 세립질인 부분이 타원형(장경 9cm, 단경 2~4cm)으로 주입되어 있는데 이러한 부분은 섬록암이다. 현미경 하에서 석영, 정장석, 사장석, 흑운모 및 각섬석으로 구성되고 부성분광물로는 녹니석, 저어콘, 인회석 및 철 광체(ore)를 함유한다. 본 암석은 여러 방향의 절리가 발달하는데 그중에서도 주향 북동 28°, 경사 20° 그리고 주향 북동 15°, 경사 남동 20° 의 방향이 우세하다. 한국의 지질 대구광역시의 지질 의성군의 지질 안동시의 지질 상주시의 지질 김천시의 지질 구미시의 지질 성주군의 지질 고령군의 지질 합천군의 지질 경상 누층군 칠곡군 “朝鮮地質圖 第4輯 - 慶州, 永川, 大邱 及 倭館圖幅”. 조선총독부지질조사소. 1928년.  “MGEO 지질정보시스템 1:5만 지질도”. 한국지질자원연구원.  김현주; 백인성; 김경식; 정은경 (2015년 10월). “경북 칠곡군 왜관읍 금호리 지역에 분포하는 백악기 낙동층 상부에 발달한 식물화석층의 산상, 화석화과정 및 고환경적 의미 (Occurrences, taphonomy and paleoenvironmental implications of the plant fossil deposits from the upper part of the Nakdong Formation (Early Cretaceous) at Geumho-ri, Chilgok-gun, Korea)”. 《대한지질학회 2015 추계지질과학연합학술대회》: 407.  양승영 (1978년 6월). “On the discovery of Nippononaia ryosekiana from the Gyeongsang Group, Korea (韓國 慶尙層群에서 發見된 Nippononaia ryosekiana에 關하여)”. 《대한지질학회》 14 (2): 33-43.  윤철수; 백광석; 이승수 (2003년). 《화석과 만나는 자연사 여행》.  정대교; 신승원; 공은혜 (강원대학교); 백인성; 김현주; 박정규 (부경대학교); 임현수; 강희철; 조형성; 이성준; 채용운 (부산대학교); 허민; 김종선 (전남대학교); 황상구 (안동대학교) (2017년 11월). 《경북권 지질유산 발굴 및 가치평가》. 대한지질학회.  백인성; 김현주; 강희철; 설원경; 김경식; 정은경 (2014년 10월). “천연기념물 제146호 칠곡 금무봉 나무고사리화석 산지의 낙동층 - 퇴적상과 퇴적환경 (Sedimentary facies and depositional environments of the Nakdong Formation in the Geummubong Peak tree fern fossil site (Natural Monument No. 146))”. 《대한지질학회 2014 추계지질과학연합학술대회》: 304.  정은경; 김경식; 백인성; 김현주 (2012년 10월). “왜관 금무산 일대에서 산출된 식물화석에 대한 고찰: Ogura의 Xenoxylon 표본의 재검토 (Petrified plant remains from the Mt. 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