금왕 단층

금왕 단층(金旺斷層, Keumwang Fault)은 한반도 경기 지괴 내 대한민국 충청북도 진천군에서 시작해 음성군 금왕읍 원주시, 횡성군, 홍천군, 인제군 상남면 등을 지나 설악산에 이르는 북동-남서 방향, 총 연장 170km의 주향 이동 단층이다. 금왕 단층은 인리형 분지인 음성 분지의 북서쪽 경계를 이루고, 신생대 제4기 약 70만 년 전부터 10만 년 전까지 활동해온 것으로 추정되며, 공주 단층대의 일부이다.

제4기에 활동한 금왕 단층 

제4기 동안 금왕 단층은 충청북도 진천군 덕산읍, 음성군 맹동면, 강원특별자치도 횡성군 공근면, 홍천군 동면, 서석면 그리고 인제군 상남면 일대에서 재활동을 하였다. 금왕 단층에 발달한 단층비지의 ESR 연대 측정 결과를 종합해보면, 금왕 단층은 약 76만, 50만, 35만, 22만, 15만, 그리고 11만 년 전에 걸쳐 적어도 6번의 재활동이 있었던 것으로 해석된다. 구체적으로는
 약 76만 년 전에는 충청북도 음성군 맹동면 일대와 강원특별자치도 홍천군 동면 일대에서
 약 50만 년 전에는 충청북도 진천군 덕산읍 일대, 음성군 맹동면 일대와 강원특별자치도 홍천군 동면 일대에서
 약 35만 년 전에는 충청북도 진천군 덕산읍 일대, 음성군 맹동면 일대, 강원특별자치도 횡성군 공근면. 홍천군 영귀미면 일대와 서석면 일대에서
 약 22만 년 전에는 강원특별자치도 홍천군 서석면 일대와 인제군 상남면에서
 약 15만 년 전에는 충청북도 진천군 덕산읍 일대와 강원특별자치도 인제군 상남면에서,
 약 11만 년 전에는 강원특별자치도 인제군 상남면에서 금왕단층이 재활동을 하였다. 방사성 원소로부터 방사성 에너지를 받은 것으로 추정되는 단층비지들은 ESR 신호가 포화되어 ESR 수치연대를 측정할 수 없었다. 따라서 포화된 단층비지의 마지막 활동 시기는 단층비지의 ESR 연대측정 방법의 한계인 약 200만 년 전 이전으로 추정된다.

금왕 단층의 자취 (단층의 노두) 

 통과 지역 : 진천군 덕산읍 - 음성군 맹동면 - 금왕면 - 생극면 - 원주시 문막읍 - 지정면 - 호저면 - 횡성군 횡성읍 - 공근면 - 홍천군 영귀미면 - 서석면 - 인제군 상남면 - 기린면 북리

음성군, 진천군 
 홍나리와 이희권(2012)은 음성 분지 북서부 음성군 맹동면 지역에서 금왕단층의 특성 및 제4기 단층운동사에 대해 연구하였다. 이 지역에서 금왕 단층은 쥐라기 흑운모 화강암과 백악기 퇴적암 사이에 발달되어 있다. 금왕 단층은 지하 1~4 km 이상의 깊은 곳에서 형성된 단층이 현재 지표에 드러난, 파쇄암 계열로 이루어진 주향 이동 단층이다. 단층비지를 이용한 ESR 연대측정 결과는 710±70 ka, 480±40 ka, 330±20 ka으로 해당 지역에서는 제4기에 약 20만년 주기를 가지고 계속 단층 운동이 발생한 것으로 보고되었다. 이러한 주기성을 가지는 단층 운동 패턴은 역사지진이나 홀로세 지진활동 자료에서도 나타난다.
 음성 분지의 북서쪽 경계에 해당하는 부분에서 쥐라기 흑운모 화강암과 백악기 초평층이 금왕 단층에 의해 접하고 있다. 3개 지점에서 채취한 시료의 ESR 연대는 14~56만 년 전의 분포를 보이며 약 71만 년 전에 음성군 맹동면 일대에서, 약 48~56 및 29~39만 년 전에 음성군 맹동면~진천군 덕산읍 일대에서, 약 14만 년 전에 진천군 덕산읍 일대에서 단층 활동이 발생했음을 지시한다. ESR 연대자료에 의하면 금왕단층의 단층활동이 주향방향을 따라 이동하는 경향을 보인다.
 맹동면 쌍정리 : 이 일대(N 36°46'~37°02', E 127°28'~127°37')에는 단층 비지로 이루어진 단층핵이 약 2 m의 폭으로 발달되어 있다. 이 지역에는 북북동 주향의 단층을 기준으로 북서쪽에는 중생대 백악기의 화강암이, 남동쪽에는 음성 분지의 퇴적층 초평층군이 분포한다. ESR 연대측정 결과는 약 33만 년 전이다. 진천군~음성군 일대 금왕단층의 남서 말단부에서의 제4기 단층운동 패턴은 활동기와 비활동기로 나누어지며, 약 33만 년 전 이후에는 단층비지의 재활동이 일어나지 않은 것으로 추정된다.
 오종현(2023) 등은 단층과 같은 지질학적 요소들이 지하수에 미치는 영향을 알아보기 위해 금왕 단층과 공주 단층이 지나는 음성 분지 일대의 지하수를 조사하였다. 그 결과 단층들이 지하수의 유동통로 역할을 잘 하지 못하는 것으로 나타났으며, 양산 단층에서의 연구 결과를 바탕으로 양산 단층과 같은 활성단층들과는 달리 해당 지역의 공주 단층과 금왕 단층은 현재 거의 유의미한 활동을 보이지 않아 지하수가 유동할 수 있는 공간이 상대적으로 적어 단층대를 통한 지하수의 유동이 활발하지 않은 것으로 해석하였다.

원주시 
원주시에서는 다음과 같은 곳에서 노두가 발견되었다. ESR 연대측정 결과 이 지역에서의 부수단층으로부터 분석된 금왕단층의 활동시기는 약 24만 년 전, 약 29~34만 년 전과 약 80만 년 전 등이다

 문막읍 : 이 일대(N 37°17'40.97", E 127°46'25.97")에는 흑운모 화강암에 주향 북동 40°/경사 남동 84° 방향의 부수단층이 발달되어 있고, 이곳에서 약 50 m 떨어진 노두(북위 37°17'39.80" 동경 127°46'28.71")에는 흑운모 화강암에 주향 북동 25°/경사 북서 65° 방향의 부수단층이 발달되어 있다. ESR 연대는 전자가 830±80  ka, 후자가 320±50 ka이다.
 지정면 남부 : 이 일대(N 37°21'50.18", E 127°49'49.07")는 흑운모 화강암으로부터 유래된 파쇄암 내에 단층비지가 중첩되어 형성된 약 25 m 폭의 단층핵이 발달되어 있다. 단층핵의 북서쪽 경계부에는 약 4 m 폭의 단층비지대가 발달되어 있으며, 남동쪽 경계부에는 약 6 m 폭의 단층비지대가 발달되어 있다. 그 사이에는 흑운모 화강암에서 유래된 파쇄암이 잔유물로 남아있다. ESR 연대는 520±60 ka이다
 지정면 북부 : 이 일대(북위 37°23’40.40, E 127°51'45.01")는 흑운모화강암 내에 주향 북동 8°/경사 북서 77°와 주향 북동 14°/경사 남동 76° 방향의 부수단층들이 발달되어 있다. 여러 개의 단층비지시료에서 확인된 ESR 연대는 330±50 ka 및 290±20 ka이다.
 호저면 : 이 일대(N 37°28'11.01", E 127°54'42.97")에는 화강반암 내에 주향 북동 25°/경사 북서 65° 방향의 부수단층이 발달되어 있다. 최대 ESR 연대는 240±30 ka이다.

횡성군 

 횡성읍 학곡리 : 이 지역의 지질은 석영 장석질 편마암과 시대미상의 각섬암, 쥐라기 흑운모 화강암, 백악기의 학담층 및 석영반암 등으로 구성된다. 이 지역 중앙부에 분포하고 있는 석영 장석질 편마암은 흑운모 화강암과 각섬암의 관입을 받아 소규모로 분포한다. 이곳에는 초파쇄암으로 구성된 단층핵을 중심으로 파쇄암, 원파쇄암, 미세파쇄각력암이 대칭적으로 분포하여 단층손상대를 이룬다.

홍천군 

이희권(2010)은 강원특별자치도 인제군 상남면~홍천군 서석면 일대에 북동-남서 방향으로 발달한 금왕 단층을 조사하고 2개 지점에 드러난 단층의 노두의 ESR 연대를 측정하였다. 단층암의 ESR 연대 측정에 의하면 금왕 단층은 이 지역 일대에서 제4기에 적어도 3번(220 ka, 170 ka, 110 ka년 전) 재활동하였으며, 특히 약 17만년 전에는 상남면 전역(약 6 km 구간)에서 금왕 단층대가 재활동 한 것으로 추정하였다.

 서석면 어론리 : 이 지역(북위 37°42'09.59" 동경 128°07'04.42")에서는 선캄브리아기 흑운모 편마암과 안산암의 경계 단층으로 단층대는 편마암과 백악기 이암의 파쇄대가 발달하고 있다. 파쇄대의 폭은 200m 이상이며, 초파쇄대 내에 3-4cm의 단층비지가 발달하고 있다. ESR 연령은 260±90 ka이다.
 서석면 수하리 지역(N 37°48'32.3" , E 128°12'47.6")에서의 단층대는 편마암과 원파쇄암대 사이에 30-40 m 폭의 단층역암대로 발달한다. 폭 2 m의 초파쇄암대, 20 m 파쇄암대, 폭 30 m의 단층역암대로 구성된다. 단층대에는 파쇄 엽리가 발달하며, 원마도가 양호한 암편들이 떠 있는 형태로 있다. ESR 연대측정 결과는 170±10 ka이다.
 영귀미면 좌운리 : 쥐라기 흑운모 화강암 및 퇴적암 내에 금왕 단층대가 발달되어 있다. 단층대에는 응집력이 없고 지표 밑 1~4 km 에서 형성된 단층비지와 지하 1~4 km 보다 깊은 곳에서 형성된 파쇄암 계열, 미세파쇄각력암 등이 분포하고 있다. 파쇄암 계열이 지각 상부 1~4 km 이내로 융기한 후에 금왕 단층대가 재활동할 때 미세파쇄각력암과 파쇄암 계열의 경계부에 단층비지로 구성된 단층핵이 생겼으며, 단층비지와 파쇄암 계열의 암석이 혼재되어 있는 혼합대가 형성된 것으로 추정된다.

인제군 

 상남면 상남리(북위 37°50'42.9" 동경 128°14'29.0") 지점에는 선캄브리아 흑운모 편마암과 백악기 화강암의 경계부에 파쇄암이 발달해 있으며 단층면의 주향은 북동 36°, 경사는 북서 80°이다. 2 m 초파쇄암대 내에 4조의 단층 비지대가 발달한다. ESR 연대측정결과는 90~250 ka의 다양한 값을 보여준다.
 상남면 하남리, 인제 나들목 부근(N 37°54'37.05", E 128°17'3.43") 지점에는 폭 23 m의 단층핵이 흑운모 편마암과 화강편마암의 경계부에 발달하며, 단층핵의 양쪽 경계가 뚜렷하게 관찰된다. 시료 채취 후 ESR 연대를 측정한 결과 약 52, 41, 32, 22만 년 전에 활동한 것으로 분석되었다.
 기린면 북리 : 북위 37°58'54.04", 동경 128°19'42.95" 지점에 흑운모 화강암 내에 폭 11m의 단층핵이 드러나 있다. 여기서 북동쪽으로 1.4 km 지점(N 37°59'34.40", E 128°20'6.53")에는 흑운모 화강암 내에 폭 17 m의 단층핵이 드러나

설악산 

설악산 지질도폭(2010) 지역의 금왕 단층은 고원생대의 경기편마암복합체 편마암과 중생대 쥐라기 화강암류와의 경계를 이루는 수직의 좌수향 주향 이동 단층으로 확인되었다. 설악산 화강암체 내부로 이어지는 이 단층의 북부 연장은 확실하게 인지되지 않아 한계령 단층 이남 지역에서 끝나는 것으로 보인다. 쥐라기 대보 화강암의 일종인 오색 화강암과 백악기 설악산 화강암과의 경계를 기준으로 산정된 이 단층의 수평 변위량은 250 m 정도이나, 흑운모 화강암과 선캄브리아기 편마암과의 경계를 기준으로 하면 최소 2.5 km 이상으로 산정된다.

필례 단층은 인제군 기린면 북리에서 금왕 단층으로부터 분기되어 나온 단층으로 설악산 지질도폭에서 고각의 경사를 이루는 좌수향의 주향 이동 단층으로 확인되었다. 인제군 인제읍 귀둔리 필례마을 북측 계곡에 드러난 단층대는 남-북 주향에 서쪽으로 약 80°경사져 있으며, 단층대를 경계로 서측의 쥐라기 가리봉 화강암과 동측의 쥐라기 화강섬록암이 접한다.

퇴적 분지

음성 분지 

경기 지괴와 옥천 습곡대의 경계를 이루는 공주 단층계를 따라 형성된 백악기의 퇴적분지로서, 북서쪽 경계를 이루는 금왕 단층과 남동쪽 경계부를 이루는 공주 단층의 사이에 자리잡은 마름모꼴의 인리형 분지(pull-apart basin)이다. 지리적으로는 음성군, 진천군 초평면 일대이다. 음성 분지에 퇴적암이 퇴적된 후 발생한 단층운동은 음성분지의 북서쪽 경계부에 발달한 금왕단층에 집중된 것으로 해석되며 음성분지 내 퇴적암에 발달한 습곡구조는 공주단층보다는 금왕단층의 좌수향 주향이동 운동의 영향을 받은 것으로 해석된다. 최대 33km의 연장과 7 km 폭으로서 약 140 km2의 면적을 가진다.

음성 분지의 퇴적암 지층은 초평층과 백야리층으로 구분된다. 최성자 등(1995)은 음성분지 남측의 초평층에서 Clavator(?) sp. cf. Clavator sp. (Neagu & Georgescu-Donos 1973). Flabellochara sp. cf. Flabellochara jurongica (S. Wang et Zhang 1982), Mesochara sp. B., Mesochara sp. C., Feistiella'' sp. 4종 6속의 윤조화석을 발견하고 초평층의 지질시대를 백악기 오트리브절에서 압트절(Aptian)에 해당하는 것으로 보았으며 경상 누층군의 상부 신동층군과 하양층군에 대비시켰다.

풍암 분지 
풍암 분지는 북동-남서 방향으로 발달해 있고, 금왕 단층이 분지의 북서쪽 경계를 이루고 있다. 지리적으로 강원도 홍천군과 횡성군 일부에 걸쳐 있으며 면적 약 140km2, 두께 300∼500 m 정도이다. 음성 분지와 마찬가지로 중생대 백악기의 퇴적 분지이다.

관련 기사 
<"강원도 지진 과학적 근거 충분 내진보강 등 선제적 대응 나서야"> 강원도민일보, 2017.11.17 - "원주∼홍천∼속초를 걸친 단층이 활성단층일 가능성이 매우 높다. 강원도에 규모 7.0의 강진이 발생할 수 있다."

같이 보기 
 한국의 단층
 금왕읍
 공주 단층
 인제 단층
 한국의 지진

각주 

대한민국의 단층
주향이동단층
한국의 지질