포항시의 지질

섬네일|400px|포항시와 양산 단층, 후포 단층, 포항 분지, 장기 분지
섬네일|400px|포항시 흥해읍 칠포리의 지진해일 대피 안내판
본 문서에서는 경상북도 포항시의 지질과 신생대 제3기 지층이 분포하는 포항 분지, 장기 분지에 대해 설명한다.

 개요 

포항시는 신생대 제3기 마이오세에 형성된 퇴적 분지 포항 분지 및 장기 분지 상에 위치해 있어, 경상북도의 다른 지역과는 달리 신생대 제3기의 퇴적암 지층으로 구성되어 있다. 다만 포항시 서부는 부분적으로 경상 분지에 속해 기계면, 기북면, 죽장면, 송라면, 청하면 일부 지역에는 중생대 백악기의 퇴적암, 화산암 지층인 경상 누층군이 일부 분포한다. 포항 분지의 서측에 양산 단층이 지나간다. 1:5만 지질도폭 상으로,

 도평 지질도폭(1973) 남동부 (죽장면 북부, 꼭두방재)
 청하 지질도폭(1968) 중·남부 (죽장면 하옥리, 내연산, 송라면, 청하면)
 기계 지질도폭(1975) 동부 (죽장면 남부, 기북면, 기계면)
 포항 지질도폭(1964) 대부분 (신광면, 흥해읍, 형산강 북부 포항시 시가지)
 연일·구룡포 지질도폭(1922) 북동부 (연일읍, 형산강 남부 포항시 시가지, 동해면 남서부, 장기면)
 대보 지질도폭(2021) 전역 (동해면 북동부, 호미곶면, 구룡포읍 북부)

 중생대 백악기 경상 누층군 하양층군과 유천층군 

중생대에 형성된 경상 분지를 구성하는 퇴적암 지층 경상 누층군은 포항시 서·북부인 기계면과 신광면, 청하면, 죽장면 그리고 호미곶의 일부 지역에 분포한다.

 평해-포항지역 경상 누층군 지층대비표 (청하 및 도계동 지질도폭의 지층대비표를 합성)
 구분 대구지역 영양지역 영덕지역 청하(북포항)지역 신라통 하양층군 대구층 도계동층   학봉산 분암층 오십봉층 입봉 분암층 보경사 반암류 신라 역암층 청량산층 신양동층 지경동 화산암류 낙동통 칠곡층 가송동층 오천동층 도천리층원 신동층군 진주층 청계리층원 하산동층 동화치층 낙동층 울련산층 경정동층

 가송동층 

가송동층(Gasongdong formation, 佳松洞層)은 원래 안동시 도산면 가송리 가송동마을을 표식지로 하여 영양군, 일월산 지역에 분포하는 지층으로 포항시에는 청하면 서부 산악 지역에 분포한다. 포항 지역의 가송동층은 암상의 차이에 의하여 하부 청계리층원과 상부 도천리층원으로 구분되며 양자는 점이적이고 정합적인 관계이다. 포항 지역의 가송동층 내에는 화석이 발견되지 않으나 그 암상이 안동·영양 내의 가송동층과 유사함으로서 지층명을 그대로 사용한 것으로 영덕 지역의 오천동층에 해당하는 지층이다. 안동·영양 및 포항 지역의 가송동층은 경상 누층군 진주층 및 칠곡층에 대비된다.

가송동층 청계리층원(Gasongdong formation lower cheongyeri member, 淸溪里層員)은 포항시 신광면 반곡리에서 청하면 유계리, 청계리 북부에 이르기까지 북북동 방향으로 분포한다. 서측으로는 보경사 반암류에 의해 관입당하고 동측은 상부의 도천리층원에 의해 정합적으로 덮인다. 청계리층원은 주로 규질 점토암, 사암, 셰일및 역암으로 구성되며 하부는 사암과 역암 그리고 상부는 (암)흑색의 규질 점토암과 셰일이 우세하다. 하부에는 간혹 흑색 셰일이 협재되는데 이는 연속성이 없고 두께 4 m 이하이다. 역암은 하부에 1~2 m 두께로 나타나며 상부로 갈수록 역질 사암 내지 알코스 사암으로 점이한다. 본 지층의 주향은 북동 내지 북서 3~10°이고 경사는 남서 20~30°내지 남동 2~10°이며 지층의 두께는 200 내지 500 m이다.

가송동층 도천리층원(Gasongdong formation upper docheonri member, 道川里層員)은 포항시 청하면 명안리에서 북북동으로 18 km 발달하며 포항시 송라면 대전리 서부를 지나 영덕군 남정면 도천리까지 대상(帶狀) 분포한다. 분포지 서측으로는 청계리층원을 정합으로 덮으며 동측에서는 연일층군 천북 역암층에 의해 부정합으로 덮인다. 도천리층원은 하부로부터 주로 알코스 사암, 자색(赭色) 셰일, 사암 및 응회질사암으로 구성되며 하부는 역암, 역질 사암, 알코스 사암이고 중부는 자색 셰일, 사암, 상부는 응회질 사암이 우세하다. 역암의 자갈은 규질점토암 및 점판암으로 구성되며 원마도는 불량하다. 역암은 자색을 띠고 역질사암 및 알코스사암으로 점이한다. 도천리층원의 주향은 북동 10~30°, 경사는 남동 30~50°가 일반적이며 두께는 200 m이다.

포항시 청하면 유계리, 명안리의 샘재 고개에는 국지도 제68호선을 따라 가송동층이 대규모로 드러나 있다. 가송동층 중간에는 암회색의 염기성 암맥이 관입해 있다.

 대구층 

대구층(Daegu formation, 大邱層)은 대구광역시를 중심으로 그 동쪽의 영천시 등지에 분포하는 지층으로, 포항시 내에서는 기계면 봉계리와 내단리, 미현리 일부 지역에 소규모 분포한다. 주로 암회색, 녹회색, 암흑색 및 자색(赭色)의 셰일과 사질 셰일, 회색의 세립 사암과 이암으로 구성된다. 지층 층리의 주향은 북동 20~60°, 경사는 북서 5~20°이다.

 발산리층 
발산리층(Balsanri formation, 發山里層)은 남구 동해면 발산리와 호미곶면 대동배리에 소규모 분포하는 하양층군에 속하는 백악기의 퇴적암 지층이다. 발산리층은 하한이 없고 북부 해안에서 구룡소 역암층에 의해 정합적으로 덮이고 동부에서는 봉화산 응회암에 의해 부정합적으로 덮이며 남부에서 장기 역암층 혹은 눌대리 응회암에 의해 사교 부정합으로 덮인다.

발산리은 대부분 담회색 내지 암회색을 띠는 사암과 셰일의 호층(互層)이고 동쪽으로 가면서 녹회색 응회질 사암으로 점이된다. 상부에서는 회갈색 이암과 암회색 셰일의 호층이고 최상부 구룡소 역암층과의 접경부에서 녹회색 응회질 사암이 협재된다. 이들은 층리가 잘 발달하지만 적갈색 이암은 층리의 발달이 불량하고 곳에 따라 괴상(塊狀)을 이룬다. 응회질사암은 안산암과 유사하여 구분이 어려운 경우도 있다. 사암에서는 점이층리 등의 퇴적 구조를 발견할 수 있으며, 한달비문재 부근에서는 화강암 관입에 의해 상당히 혼펠스화되어 있다.

발산리층은 북동 주향에 북서쪽으로 20~40°의 경사가 일반적이지만 동부와 남부로 가면서 이와 상반되며 지역에 따라 상당한 차이를 나타낸다.

 구룡소와 구룡소 역암층 
구룡소 역암층(Guryongso conglomerate formation, ―礫巖層)은 포항시 호미곶면 대동배리와 동해면 발산리 해안에 소규모로 분포하며 발산리층 상부에 정합으로 놓인다. 구룡소 역암층의 상한은 바다에 잠겨 두께를 알 수 없다. 구룡소 역암층은 주로 녹회색 혹은 담갈색을 띠는 화산역암으로 구성되며 상하부에서 회색 및 자색 사암이 불규칙하게 협재된다. 구룡소 역암층의 표식지인 구룡소는 경북동해안 국가지질공원의 지질명소로 9마리의 용이 승천한 전설이 있으며 해안의 암석은 백악기 구룡소 역암층에 해당하며 다양한 화산암편을 포함하고 있다. 돌개구멍(Pot hole)과 타포니(Taponi)가 발견된다.

 자색셰일 및 회색사암층 
자색셰일 및 회색사암층(red shale and gray sandstone formation)은 포항 지질도폭(1964)에서 지정한 지층으로 포항시 내에서 신광면 냉수리에서 토성리까지 북북동 방향으로 대상 분포하며 일부가 화강암과 규장암에 의해 포획되어 있다. 본 지층은 하부에서는 주로 적갈색 사암과 셰일, 갈색 또는 회색 사암과 사질셰일로 구성되며 층리가 양호한 자색(赭色) 셰일, 회색 사질셰일이 수 매 협재되어 있다. 상부는 자색의 세립질 사암과 사질 셰일 및 담갈색 치밀 사암으로 구성된다. 지층의 주향은 북서 40~80°, 북동 20~40°정도이다.

 주사산 화산암류 (주산안산암질암) 
주사산 화산암류(朱砂山火山巖類, Jusasan volcanic rocks, 주산안산암질암)는 포항시 북서부, 기계면 남계리, 가안리와 기북면, 죽장면 일대에 분포하는 화산암이다. 주산안산암질암은 경상 누층군 하양층군 대구층의 퇴적이 끝난 후 융기와 침식 작용을 거쳤다가 화산 활동이 시작된 후 대구층 위를 덮은 것으로 보인다.

 지경동 화산암류 (석영조면암) 
섬네일|400px|포항시 흥해읍 칠포리, 흥해읍 해안로 1572 동쪽 해안도로에 드러난 석영조면암/지경동 화산암류
지경동 화산암류(地境洞火山巖類, Gigyeongdong volcanic rocks) 또는 석영조면암은 포항시 송라면 지경리를 표식지로 하여 흥해읍 북동부 곡강리와 칠포리, 금장리와 청하면 소동리, 청하면 이가리 북서부, 미남리, 용두리, 방어리, 조사리 동부, 방석리의 천마산과 봉화산 주변에 분포하는 산성 화산암이다. 주로 석영조면암과 이에 수반되는 녹색 응회암, 응회질셰일 등으로 구성되며 경상 누층군 청량산층과 영덕군 지역의 신양동층에 대비되는 것으로 추정된다. 특히 미남리의 용산(203.6 m)에서는 석영조면암의 발달이 현저하며 월포리 북동부 월현산(107.4 m) 일대에서는 백색 내지 갈색의 유상(流狀) 구조를 보이는 석영조면암이 현저하다. 암석의 색깔은 담회색, 암회색, 담녹색, 황갈색, 담홍색 등으로 다양하다. 포항시 청하면 미남리-이가리에서는 연일층군 흥해층과 이동층에, 월현산 부근에는 학림층에 의해 부정합으로 덮인다.

표식지인 지경리 지역에서 지경동 화산암류는 최하부의 결정질 응회암과 괴상 암회색/흑색 이암, 유문암질 응회암, 화산각력암을 협재한 라필리 응회암, 유문암, 응회질사암과 이를 관입한 안산암으로 구성된다. 지경동 화산암류의 절대 연령은 핵분열비적 저어콘 연대(52.1±2.3 Ma)로 신생대 중기 에오세임이 보고되었다. 포항 분지의 대심도 시추 결과에 의하면 이 암석은 포항 분지 기저에 넓게 분포한다.

포항시 송라면 화진리 화진해수욕장 북부~지경리 지경항 지역(, 포항시 송라면 동해대로 3320)과 포항시 흥해읍 칠포리 칠포해수욕장 북측()에는 지경동 화산암류 암석이 바닷가에 드러나 있어 파식 지형을 형성한다.

 반암 
반암(pophyrite, 玢巖)은 포항시 송라면 대전리, 지경리 일부 지역에 소규모 분포한다. 이 암석의 정확한 지질시대는 알 수 없으나 지경동 화산암류의 화산활동 이후로 추정된다. 반암은 연일층군 천북 역암층에 의해 덮이고 경상 누층군 가송동층 도천리층원을 관입한다.

 보경사 반암류 
보경사 반암류(Bogyeongsa pophyrite, 寶鏡寺玢巖類)는 보경사 북서부의 내연산(711.3 m), 천령산(774.8 m), 동대산(792.4 m) 일대 산악 지대에 넓게 분포하는 암석으로 고산 지대를 형성하며 계곡은 침식되어 깊은 계곡을 이루고 곳곳에 폭포도 있다. 이 암석은 주로 암녹색 분암으로 구성되고 각력을 함유하고 있어 화산 각력암의 양상을 지닌 것도 있다. 석기(石基)는 암녹색이며 여기에 백색 장석 반정(斑晶)이 많이 있다. 보경사 반암류는 천령산 부근에서 가송동층 하부 청계리층원을 관입하고 송라면 대전리에서는 가송동층 상부 도천리층원을 관입한다.

 중생대 불국사 화강암 
섬네일|350px|중생대 백악기 흑운모 화강암, 포항시 신광면 냉수리 국지도 제68호선 도로변 (내단교 동측)지번: 포항시 북구 신광면 냉수리 산 84-2좌표: 
섬네일|350px|포항시 장기면 신창리 일출암
 흑운모 화강암 
불국사 화강암의 일부인 흑운모 화강암은 포항시 기계면 학야리와 문성리, 화봉리, 지가리, 기북면 대곡리, 신광면 서부 지역에 분포하며 경상 누층군을 관입했다. 현미경 하에서 가리장석, 사장석, 석영 및 흑운모 등으로 구성되며 부 구성 광물로 각섬석, 자철석, 지르콘, 인회석 등이 관찰된다. 세립질 흑운모 화강암은 흑운모 화강암에서 분화(分化)된 것으로 흑운모 화강암에 비해 세립이고 유색 광물의 함량이 비교적 적다. 포항시 기계면 지가리 국도 변에서는 흑운모 화강암이 세립질 화강암을 관입했음을 보여 준다.

 석영반암 
집괴암질 석영반암(agglomeratic quartz porphyry)은 연일읍 유강리에서 학전리 그리고 신광면에서 적색셰일 및 회색사암(Kcps)과 거의 같은 방향으로 신광면 냉수리에서 사정리와 호리까지 발달한다. 암석의 색은 어두운 색, 녹색, 갈색, 흑색을 띠는 것이 대부분이고 일부는 담백색을 나타낸다. 석영반암은 그 관입 시기를 확정할 수 없으나 연일층군의 학림층이 정합으로 피복되고 신광면 냉수리와 토성리 북동부에서 경상 누층군 자색셰일 및 회색사암층을 포획하고 있어 백악기로 추청되고 관입 양상을 보아 불국사 조산운동기에 있었던 심한 화산 활동의 초기에 해당하는 것으로 보인다.

 규장암 
규장암은 포항시 신광면 냉수리에 소규모 분포하고 냉수리 동측의 산록부에서 첨멸된다. 이 암석은 경상 누층군 자색셰일 및 회색사암층을 관입하고 분포지 동쪽에서는 규장암의 침식면 위에 신생대 연일층군 천북 역암층이 부정합으로 놓인다. 잠정질(潛晶質)인 규장암은 일반적으로 (담)황색, 황갈색을 띠고 곳에 따라 절리 내지 열개(裂開)로 인하여 유사 층상(層狀) 구조를 보여 퇴적암과 혼동하기 쉽다.

 신생대 고제3기 호미곶층군 
신생대 고제3기에 형성된 호미곶층군(Homi cape group)은 호미곶 지역에 분포하며 강사리 각력암, 고금산 안산암, 봉화봉 응회암, 두일포 안산암으로 구성된다.

 강사리 각력암 
강사리 각력암(江沙里 角礫巖, Tertiary Gansari breccia)은 호미곶면 북동부 해안에서 대보리와 강사리를 거쳐 석병리까지 동해안을 따라 분포한다. 이 지층은 고금산 안산암에 의해 정합적으로 덮이며, 그 하한이 바다 속에 있기 때문에 지층의 두께를 정확히 알 수 없으나 육상에 분포하는 것만 보면 500 m 이상이다. 이 지층은 대개 담녹색을 띠고 담회색, 담갈색을 띠는 곳도 있다. 암석에 포함된 다른 암석의 조각들은 대부분 안산암, 유문암, 퇴적암 등으로 구성되고 하부일수록 유문암편이 우세하다. 이 암석은 김종렬 외(1991)에 의해 강사리 화산쇄설암으로 불렸고 윤성효 외(1994)에 의해 강사리 응회암으로 명명되었다.윤성효, 김진섭, 옥수석, 홍현근, 김형식 (1994) "영일반도 일원의 화산암류에 대한 암석학적 연구" 《한국지구과학회지》 15, 126-138. K-Ar 및 피션트랙에 의해 46~57 Ma의 연령 범위를 나타낸다.

 호미곶 

호미곶 해안단구는 경북동해안 국가지질공원의 지질유산으로 약 90만 년 전에 만들어졌다. 원래 파식대였던 해안단구는 지면이 점차 융기하여 현재 농경지로 이용된다. 호미곶 일대 해안에는 바위가 노출되어 있는데 이는 지질학적으로 신생대 고제3기의 강사리 각력암에 해당한다. 이곳의 노두는 내부에 다른 암석의 조각들을 포함하고 있다.

 고금산 안산암 
고금산 안산암(Tertiary Gogeumsan andesite)은 호미곶면 구만리, 영일만 해안에서 대보저수지와 고금산을 거쳐 강금리 사이에 길게 분포한다. 강사리 각력암 상위에 놓이고 봉화봉 응회암에 의해 덮이며, 부분적으로 삼정리유문암, 장석반암과 섬록암에 의해 관입당했다. 이 지층의 두께는 대보리 부근에서 최고 약 300 m로 두껍지만 남동부로 가면서 점차 얇아져 첨멸된다. 이 암석은 강사리 각력암과 봉화봉 응회암을 구분해주는 열쇠층(key bed) 역할을 한다.

 봉화봉 응회암 
섬네일|350px|신생대 고제3기 봉화봉 응회암, 포항시 호미곶면 대동배리 지방도 제929호선 도로변
봉화봉 응회암(Tbt; Tertiary Bonghwabong tuff)은 대동배리로부터 강사리와 석병리에 이르는 지역에 분포하고 삼정리 삼정골에 소규모로 분포한다. 이 암층은 고금산 안산암을 덮고 두일포 안산암에 의해 덮이며 두께는 최고 450 m이다. 이 암석에서 진명식 외(1988)는 피션트랙법 연령에 의하여 58.32~49.49 Ma 범위를 보고하여 지질시대는 고제3기 에오세에서 팔레오세에 속한다. 이 암층은 보통 회색 내지 녹회색을 띠며 대부분 화쇄류암으로 구성된다.

 두일포 안산암 
두일포 안산암(Tertiary Duilpo andesite)은 구룡포읍 석병리와 삼정리에 분포한다. 암록색과 암갈색을 띠는 이 암석은 봉화봉 응회암을 덮고 장기 역암층과 눌대리 응회암에 의해 덮이며, 두께는 최고 약 450 m 정도이다.

 신생대 고제3기 관입암류 
구룡포 반도 지역에는 고제3기 관입암류가 분포하며

삼정리 유문암(Tertiary samjeongri rhyolite)은 암주상(巖柱狀)으로 분포하고 삼정리 해안과 구만리 해안에서 맥상(脈狀)으로 노출된다. 이들은 두일포 안산암과 봉화봉 응회암을 관입하거나 고금산 안산암과 봉화봉 응회암을 관입하고 눌대리 응회암에 의해 부분적으로 덮인다. 동쪽 및 북쪽 해안의 암맥은 도홍색내지 회갈색의 색깔을 띠고 유상 엽리가 발달한다. 장석반암(Tertiary feldspar porphyry)은 호미곶면 구만리 계곡부에서 대보저수지에 걸쳐서 북서-남동 방향으로 대상으로 길게 분포한다. 이 암석은 대체로 고금산 안산암과 봉화봉 응회암 사이를 맥상으로 관입하고 있다. 섬록암과 접하며 산출되지만 이와의 직접적인 접촉부가 발견되지 않으며 기타 관입암류와 접하는 경우가 없다. 그래서 관입암류 간의 선후관계는 미상이지만, 이 암석은 화산암류와 더 깊은 관계가 있는 것으로 생각된다. 이 암석은 담회색을 띠며 세립질 석기(石基)에 장석 반정을 다량 함유한다. 섬록암(Tertiary diorite)은 호미곶면 구만리 공동묘지를 중심으로 고금산 안산암을 관입하면서 소규모 암주(巖柱) 형태로 분포한다. 작은 암주이지만 이 암체는 앞서 설명한 호미곶층군의 화산암류에 대한 화산 중심지에서 이들과 연결되는 후속 심성암체로 간주될 수 있다. 이 암석은 보통 회색을 띠지만 회갈색으로 풍화되어 있다. 화강암은 동해면과 호미곶면 경계부의 한달비문재를 중심으로 작은 암주상으로 분포하며, 호미곶면 대동배리 동쪽의 계곡부에도 매우 작게 노출된다. 주변의 백악기 발산리층을 관입하여 열변성시키고 층리를 요곡시킨다. 화강암의 Rb-Sr 연령은 45.6~39.7 Ma 범위로 보고되었다.

 신생대 신제3기 연일층군 
섬네일|350px|신생대 포항 분지 연일층군 두호층의 이매패류 화석 Lucinoma acutilineata, 국립중앙과학관

 중흥동층 
중흥동층(Jungheungdong Formation)은 포항시 동해면 흥환리와 호미곶면 구만리를 따라 소규모 분포하며 연일 현무암과 눌대리 응회암을 부정합으로 덮는다. 윤성효 외(1994)에 의해 임곡층으로 명명된 바 있으며 연일층군 천북 역암층에 시기적으로 대비된다. 중흥동층은 주로 조립질역암, 사암과 이암이 교호하고 층리가 발달한다. 역암은 대개 암회색 현무암 역이고 드물게 응회암, 안산암, 사암을 포함한다. 직경은 2~25 cm, 원마도는 대체로 아원상이다. 지층의 주향은 북동(국부적으로 북서), 경사는 북서 15~38°이다.

 신생대 신제3기 장기층군 

섬네일|350px|신생대 장기층군 규화목, 국립중앙과학관
장기 분지(Janggi Basin)는 포항시 동해면, 구룡포읍, 장기면 일대에 발달하며 장기층군과 호미곶층군 그리고 여러 관입암류로 구성되는 퇴적 분지이다. 장기 분지는 포항 분지나 와읍 분지와 같이 인리형 분지(pull-apart basin)에 해당한다.

 단층 

 양산 단층 

 연일구조선 

 같이 보기 
 포항 분지 (연일층군)
 와읍 분지
 양산 단층
 연일구조선
 포항시

 각주 

분류:한국의 지역별 지질
분류:포항 분지
분류:경상 분지
분류:포항시의 지리
분류:경상북도의 지리