정선군의 지질

섬네일|400px|평창군 및 정선군의 지질 분포도
본 문서에서는 강원특별자치도 정선군의 지질과 정선군 내 강원고생대국가지질공원의 지질유산, 정선군의 단층과 활성단층으로 판명된 단곡 단층, 정선군의 광산과 지하자원 및 예미랩에 대해 설명한다.

 개요 
섬네일|350px|정선군의 대리암

강원특별자치도 정선군의 지질은 대부분 고생대 초에 형성된 조선 누층군과 고생대 후기에 형성된 평안 누층군으로 구성되며 임계면 지역에 중생대의 화강암이 조금 분포한다. 고생대 캄브리아기-오르도비스기의 조선 누층군은 주로 셰일과 석회암으로 구성되어 석회암 자원이 산출되고, 고생대 석탄기-중생대 트라이아스기의 평안 누층군에는 무연탄이 매장되어 있다. 정선군의 조선 누층군 석회암 지층이 분포하는 지역에서는 석회암 카르스트 지형이 나타나며, 이 지형의 특징인 돌리네, 우발레, 정선 화암동굴과 같은 석회암 동굴이 발견된다.

 선캄브리아기 기반암 
 태백산층군 
태백산층군(太白山層群, Taebaeksan Group)은 영남 육괴 북동부 삼척시 지역의 기반을 형성하며 행정 구역상 삼척시 하장면 북부와 정선군 임계면 문래리에 걸쳐 분포한다. 태백산층군은 편암류, 미그마타이트(혼성암)질 편마암, 화강암질 편마암으로 구성된다. 편암류는 선캄브리아기 사질암, 니질암과 석회질암이 광역 변성 작용을 뱓아 형성된 편암으로 근원암의 종류에 따라 흑운모편암, 운모편암, 석영편암, 규산염암, 흑연편암 등으로 구성된다. 편암에서는 규선석이 나타나는 등 국부적으로 변성도가 높은 곳이 있다. 미그마타이트질 편마암은 호상 편마암으로 주로 흑운모로 구성된 유색광물대와 규장질대가 뚜렷하지 않게 나타난다. 화강암질 편마암은 편마암이 화강암화작용에 의해 형성되었으며 미그마타이트질 편마암과 점이적이다. 근원암의 성질에 따라 광물 조성이 다른데 사질암 기원인 부분은 흑운모의 함량이 적어 회백색을 띠며 대부분은 니질암 기원으로서 암회색 내지 암흑색을 띤다. 태백산층군 내에는 페그마타이트와 규장암, 화강반암 등의 암맥이 관입해 있다.

 무릉담 배사 
김정환과 최원학(1990)에 의하면 별어곡-증산(민둥산) 간 하천변의 저지대에 기반암인 선캄브리아기 편마암 복합체가 드러나 있으며, 지형적인 영향으로 장산 규암층에 내층(內層, Inlier)의 형태로도 나타난다. 운모편암과 규암으로 구성되며 곳에 따라 화강암질 암맥이 관입해 있다. 장산 규암층에 의해 부정합으로 덮히나 단곡 단층 서측에서는 묘봉층과 단층으로 접한다.

 조선 누층군 태백층군 

고생대 초기 캄브리아기-오르도비스기에 형성된 조선 누층군은 태백층군 (두위봉형 조선 누층군), 영월층군, 평창층군, 용탄층군과 문경층군으로 구분된다. 이중 정선군에는 두위봉형 조선 누층군의 장산 규암층, 묘봉층, 풍촌 석회암층, 화절층, 동점 규암층, 두무동층, 막동 석회암층과, 용탄층군의 정선 석회암층이 분포한다. 정선 지역의 기반을 이루는 이들 조선 누층군은 정선 대향사와 백운산 향사대 사이의 지역, 즉 정선읍, 화암면, 남면의 대부분 지역과 신동읍 북부, 사북읍 북부, 임계면 남부, 여량면 남동부에 이르는 지역에 넓게 분포한다. 조선 누층군은 석회암 지층을 다수 포함하고 있어 정선군에 카르스트 지형과 정선 화암동굴과 같은 석회암 동굴을 발달시키고 있다.

두위봉형 조선 누층군 또는 조선 누층군 태백층군은 태백시-영월군의 백운산 향사대와 삼척시-정선군 일대에 광범위하게 분포하는 지층으로 하부에서부터 장산 규암층, 묘봉층, 풍촌 석회암층, 화절층, 동점 규암층, 두무동층, 막동 석회암층으로 구분된다. 이들 각 지층들은 습곡과 단층들에 의해 심하게 교란되어 있어 각 지층들의 분포 지역을 특정하기 어려우나 전체적으로 보아 두위봉형 조선 누층군은 임계면 반천리 남부, 낙천리 서부, 용산리 서부, 고양리 전 지역, 문래리 서부, 덕암리 전 지역과 화암면, 남면의 대부분 지역, 사북읍 사북리 북동부와 직전리, 신동읍 방제리 북부와 예미리, 가사리에 분포한다.

 장산 규암층 

장산 규암층(Cambrian Jangsan quartzite formation)은 조선 누층군의 기저 지층으로 묘봉층 하위의 지층이나 화암면 지역에서는 북북동 방향의 주향 이동 단층에 의해 묘봉층과 단층으로 접하며 때로는 충상단층에 의해 묘봉층 상위에 장산층이 오는 경우도 있다. 장산층은 주로 담갈색 규암, 유백색 조립 규암, 담회색 조립 규암 등으로 구성되며, 하부는 대체로 담회색 조립 규암이, 상부는 담갈색-유백색 조립 규암이 우세하다. 화암면에서 장산층의 경사는 약 10°, 두께는 약 200 m 정도로 추정된다. 화암면 화암리-임계면 덕암리 지역에서 장산층의 주향은 북동 10~20°, 경사는 남동 10~25°이다.

 정선 소금강 
정선군 화암면 몰운리 529-2 ()의 정선 소금강은 하천을 따라 100~150 m 규모의 장산 규암층 절벽이 발달하며 대규모의 애추(talus) 사면과 소규모의 정단층, 주향 이동 단층이 발달한다. 규암층 내에는 사층리와 점이 층리 같은 퇴적 구조가 발달한다. 남면 문곡리 361()에는 감입곡류 하천을 따라 유백색 내지 담홍색의 규질사암으로 구성된 장산 규암층의 절벽이 드러나 있다. 사암은 대체로 판상이며 사층리가 발달한다.

 정선 몰운대 
화암면 몰운리 754 ()의 몰운대 절벽에 유백색 내지 담홍색의 석영사암, 세립 내지 중립질사암과 역질사암과 역암으로 구성되고 사층리가 발달하는 장산 규암층이 드러나 있다. 사암 내에 협재되는 역암의 자갈은 원마도가 좋은 규암 또는 셰일로 구성된다.

 화암약수 
화암면 화암리의 화암약수 일대에는 장산 규암층이 분포한다. 화암약수는 톡 쏘는 맛이 나는 탄산수이나 화암약수 옆에 있는 계곡은 그렇지 않은데 화암약수에서 나오는 물은 주변의 석회암을 통과하면서 탄산 성분을 많이 포함하게 되지만 계곡의 물은 규암 지대를 흐르기 때문이다.

 태백층군 묘봉층 

묘봉층(Cambrian Myobong slate formation)은 주로 녹회색 셰일과 점판암으로 구성되며 장산층 상위에 정합적으로 놓이고 화암면의 중남부에서는 충상단층에 의해 장산층과 접하고 있다. 본 층의 주향은 지역에 따라 불규칙하게 나타나지만 화암면에서는 대체적으로 북북서와 북북동 방향이 우세하며, 경사는 10∼20°, 지층의 두께는 약 100~110 m이다. 묘봉층은 중-조립질로 구성된 장산 규암층보다는 다소 깊은 환경에서 퇴적되었으며 묘봉층 중부 셰일에서는 셰일 내에 구조적인 힘을 받아 황철석으로 치환된 석영맥이 관찰된다.

정선군 화암면의 중남부에서는 충상단층에 의해 장산층과 접촉한다. 이 지역에서는 북북동 방향의 주향 이동 단층에 의해 장산층과 단층 접촉하고 있는 것으로 추정된다. 또한 동-서 방향의 충상단층에 의해 묘봉층이 풍촌 석회암층 하부 석회암대 위에 나타나 최상부가 일부 결여된다. 묘봉층은 녹회색 사질이암 및 점판암으로 구성되며, 주로 엽리가 발달 된 이암 및 사암, 녹회색-암녹색 사질점판암으로 구성되어 있다. 본 층에는 담회색 결정질 석회암 및 렌즈상의 석회암층이 협재하기도 한다. 묘봉층의 주향은 대체적로 북북서와 북북동 방향이 우세하며, 경사는 10∼20°, 두께는 약 110 m이다. 묘봉층은 중-조립질로 구성된 장산층보다는 다소 깊은 환경에서 퇴적이 이루어졌으며, 현미경 관찰 결과 석영, 백운모, 흑운모로 구성된 점판암이다.

정선군 남면에서는 장산 규암층 상위에 정합으로 놓이고 남면 문곡리 북동부와 유평리 지역에 분포한다. 이 지층은 주로 녹회색-암녹색 점판암, 녹색사질 점판암, 담회색 석회암 등으로 구성되어 있는데 하부는 녹색-녹회색 점판암이, 상부는 암녹색 사질 점판암이 우세하다. 지층의 하부는 거의 천매암 내지 편암화되어 있으며, 상부에는 담회색 석회암이 렌즈상으로 2~3매 협재되어 있다.

 태백층군 풍촌 석회암층 

풍촌 석회암층(Cambrian Punchon limestone formation) 또는 대기층은 정선군 내에서 화암면과 남면, 임계면에 분포한다. 정선군 화암면 호촌리 풍촌마을은 풍촌 석회암의 이름이 유래한 곳이다. 풍촌 석회암층은 (유)백색 괴상(塊狀) 석회암, (담)회색 석회암, 암회색 석회암, 담회색 돌로마이트, 유백색 결정질 석회암 등으로 구성되며 담회색 석회암 내에는 점토 광물의 배열로 엽리가 발달되어 있다. 지층 가운데의 암회색 돌로마이트를 기준으로 상부와 하부 석회암대로 구분되며, 풍촌층은 천해(淺海)의 환경에서 퇴적된 것으로 보인다. 화암면 화암리에서는 남-북 방향을 보이는 두 개조의 단층과 스러스트 단층에 의해 풍촌층이 2회 반복되고 습곡 작용을 받아 복잡하게 분포한다. 지층의 주향은 북동 10~65°, 경사는 남동 10~40°이며 두께는 약 300 m이다. 풍촌 석회암층 하부 석회암대는 주로 담회색-암회색 니질석회암으로 구성되며 돌로마이트가 협재된다. 구조적인 변형 작용에 의해 엽리가 발달한다. 중부 백운암대는 괴상 담회색-암회색 돌로마이트으로 구성되며 셰일 및 석회암이 협재된다. 상부 석회암대는 화암면에서 주로 담회색-암회색 이질 석회암과 유백색-백색 괴상(塊狀) 석회암으로 구성된다. 화암면에 분포하는 상부 석회암대의 두께는 약 45 m이다.

 화절층 

화절층(Cambrian Hwajeol formation)은 주로 녹회색 점판암과 담회색 석회암으로 구성되며 일부 셰일이 협재된다. 최하부에서는 녹회색-암녹색 사질점판암, 녹회색 점판암, 담회색 석회암이 반복 출현하며 상부로 갈수록 담회색 석회암과 녹회색 점판암이 호층(互層)을 이루는 리본암이 우세하게 나타나고, 일부 소규모 습곡이 관찰되기도 한다. 습곡의 영향으로 지역에 따라 지층의 주향 방향 및 경사가 심하게 변하는 경향이 있다. 지층의 전체적인 주향은 북동 14~30°, 경사는 남동 20~30°이다.

 동점 규암층 

동점 규암층(Ordovician Dongjeom quartzite formation)은 담회색 조립 규암, 회색-암회색 중-조립 규암, 암갈색 함철(含鐵)사암 등으로 구성되며, 최하부의 암갈색 함철사암에서 상부로 가면서 중 조립질의 규암으로 변화하는 특징을 나타낸다. 암갈색의 함철사암은 퇴적 이후 산화 환경이 형성되면서 철 산화물이 침전된 결과로 해석된다. 규암과 사암은 대부분 석영으로 이루어져 있다.

 태백층군 두무골층 

두무동층(Ordovician Dumudong formation)은 주로 녹회색 셰일 및 점판암, 담회색 석회암으로 구성된다. 두무동층은 하부에서 상부로 가면서 셰일의 협재 빈도 및 두께가 감소한다고 알려져 있다.

 태백층군 막골층 (막동 석회암층) 

막동 석회암층(Ordovician Makgol limestone formation) 또는 막골층은 정선군 내에서 정선읍 덕우리와 남면 광덕리, 백룡동굴과 고양산(1152.3 m) 주변에 분포한다. 막골층은 주로 (청)회색의 괴상(塊狀) 내지 판상의 석회암으로 구성되며 담회색을 띠는 결정질 돌로마이트질 석회암을 협재하고 평력석회암이 출현한다. 극피류, 연체동물, 삼엽충 등의 화석이 산출되며 상부의 정선 석회암층과 정합 관계이다. 지층의 주향은 북동 20~68°, 경사는 북서 10~85° 또는 남동으로 다양하며 지층의 두께는 470미터이다.

정선군 정선읍 덕우리, 국도 제59호선 약천사교차로 남동쪽(정선군 정선읍 덕우리 산 67-3, 산 64-9, 산 63-7 지역)에서 2018년 이후의 도로공사로 절개사면을 따라 막골층이 드러나 있다. 막골층은 국도 제59호선 남서측과 북동측 양쪽의 단면에 모두 신선한 면이 드러나 있다.

 예미각력석회암 

예미각력석회암(Oyb; Ordovician Yemi breccia-limestone formation, 禮美角礫石灰巖)은 막골층 중간에 발달하는 각력석회암이다. 이 지층은 태백산지구 지하자원 조사보고서(1962)에서 처음 보고되었으며 그 성인(成因)에 대해 여러 의견이 존재한다. 현재까지도 예미각력암의 성인에 대해 일치된 의견이 없다.

태백산지구 지하자원 조사보고서(1962)에 의하면 정선군 신동읍 예미리와 석항리에 발달하며 석회암의 각력으로 되어 있고 각력의 크기는 50 mm~최대 50 cm이다. 각력 중에는 두무골층의 석회암과 유사한 석회암 및 정선 석회암층 기저에서 볼 수 있는 담갈색의 규암과 같은 규암의 각력이 있다. 지층의 두께는 70~160 m이다.

김봉균(1969)은 정선군 예미 북부 지역을 조사하고, (1) 정선 석회암층과 예미각력석회암층 사이는 서로 정합적이며 (2) 태백산지구지하자원조사단(1962)이 보고한 예미각력석회암층은 연속성이 불량하며 막골 석회암층 상부에 렌즈상으로 협재되어 있을 뿐이며 (3) 막동 석회암층과 정선 석회암층 사이가 점이적이어서 양자간의 경계선을 설정할 수 없고 정선 석회암층 하부에 발달한다고 하는 백색 규암도 막골 석회암층에 협재된 지층에 불과하다는 이유를 들어 태백산지구지하자원조사단이 설정한 막동 석회암층, 정선 석회암층, 예미각력석회암층을 모두 막동 석회암층으로 통합시켰다. 이 지역에서 막동 석회암층의 하부는 주로 (암)회색의 석회암에 돌로마이트가 협재되며 상부는 간혹 엽리가 발달하는 잡색(황색, 담회색, 자색, 핑크색으로 구성) 석회암 중에 박층의 백색 규암, 잡색 각력질석회암과 암회색 셰일이 협재된다. 지층의 두께는 500 m 이상을 보인다.

우경식(1997)은 예미각력암이 막동 석회암층 상부가 퇴적될 당시에 퇴적된 증발암이 용해되면서 생성된 용해(溶解)-붕락(崩落) 각력암으로 해석하였다. 정선군 신동읍 방제리와 조동리의 예미각력암은 막동 석회암층 상부에 협재되는데, 방제리에서는 두께가 다양한 11매의 각력암층이 관찰된다. 용해-붕락 각력암은 퇴적 후 퇴적암이 지표에 노출되면 지표수나 지하수가 퇴적암 내의 증발암을 용해시키면서 상위의 암석이 무너져 생성되는 것이다. 조동리와 방제리의 예미각력암에는 암염과 같이 용해-붕락 각력암임을 지시하는 증거가 여러 가지 발견된다. 그리고 예미각력암은 속성 기원의 암석이고 인접한 지역에서 지층의 대비가 불가능하며 지층의 상한과 하한을 정할 수 없기 때문에 하나의 층(formation)으로 인정될 수 없으며 막동 석회암층의 일부로 간주되어야 하고, 예미각력암 위의 고성 셰일층과 석회암층은 직운산층과 두위봉층으로 개명되어야 한다고 설명했다.

류인창 등(2005)은 중기 오르도비스기에 경사진 면을 따라 흘러내린 암설류 퇴적층으로 해석하였다.

 조선 누층군 용탄층군 
 용탄층군 정선 석회암층 

정선 석회암층(Oj; Ordovician Jeongseon limestone formation)은 정선군에서 이름이 유래되었으며 정선읍을 중심으로 여량면 여량리-유천리에서 북평면 정선읍 용탄리, 광하리, 여탄리, 애산리, 가수리, 귤암리에 이르는 지역에 광범위하게 분포하는 석회암 지층이다. 주로 담/암회색 결정질 석회암으로 구성되며 여러 곳에서 박층의 회녹색 또는 갈색 석회질셰일이 협재되기도 한다. 대체로 북동 10~30°의 주향과 남서 30~60°의 경사를 가지고 북평면 북평리-남평리 지역에서는 북동 주향의 옥갑산 스러스트 단층에 의해 본 석회암 지층의 일부가 그 상부의 평안 누층군과 2~3회 반복되어 나타난다.

정선군에서 정선 석회암층은 담회색 또는 암회색 결정질 석회암으로 구성되며 여러 곳에서 얇은 층의 회녹색 또는 갈색 석회질 셰일이 협재되기도 한다. 대체로 북동 10~30°의 주향과 남서 30~60°의 경사를 가지고 정선읍을 중심으로 여량면 여량리-유천리에서 북평면 정선읍 용탄리, 광하리, 여탄리, 애산리, 가수리, 귤암리에 이르는 지역에 넓게 분포한다. 북평면 북평리-남평리 지역에서는 북동 주향의 스러스트 단층에 의해 본 석회암 지층의 일부가 그 상부의 평안 누층군과 2~3회 반복되어 나타난다. 정선 석회암층의 두께는 복잡한 지질구조 때문에 정확한 측정이 어려우나 300 m 이상으로 추정된다.

태백산지구 지하자원 조사단에 의하면 주로 석회암으로 구성되며 정선군 북서부에서 평안 누층군에 의해 부정합으로 덮인다. 지층의 두께는 정선군 임계면-호명 지구에서는 여량면 봉정리 소재 반론산(1077.2 m) 부근에서 500 m 이상, 영월군 산솔면 석항리 부근에서는 60~300 m, 반륜산에서는 150 m이다. 본 지층의 기저에는 두께 1~3 m의 담갈색의 정선 규암층이 발달된다. 정선 석회암층은 막동 석회암층 위에 정합적으로 놓이는 층으로 해석된다.

 행매층 

 회동리층 

 조선 누층군과 석회암 카르스트 지형 
섬네일|350px|정선 백복령 카르스트지대의 돌리네
섬네일|350px|정선 화암동굴
 정선 백복령 카르스트지대 

천연기념물 440호 정선 백복령 카르스트지대는 카르스트 지형이 일정 지역에 집중적으로 분포하고 있어 학술적 가치가 높은 것으로 평가된다. 카르스트 지형의 특징인 돌리네와 폴리에가 발달해 있으며, 임계면 가목리 북쪽 능선 주위에 약 50개의 돌리네가 분포하고 있다. 2004년 4월 9일 천연기념물 제440호로 지정되었다.

 정선 산호동굴 

천연기념물 509호 정선 산호동굴에서는 동굴 산호가 여러 곳에서 성장하고 있으며, 특히 다른 동굴에서는 관찰되지 않는 대형 산호가 발달해 있다. 대형 석화가 동굴 산호로 전이되는 특이한 현상이 발견되어 학술적 가치가 높은 것으로 평가된다. 2009년 12월 15일에 천연기념물 제509호로 지정되었다.

 정선 용소동굴 

천연기념물 549호 정선 용소동굴은 대한민국에서 발견된 수중동굴 중 가장 큰 규모로, 석회암 지역의 지하수의 유동과 석회 동굴의 형성 과정에 대한 단서를 제공하여 높은 학술적 가치를 지닌 것으로 평가된다. 2015년 1월 16일에 천연기념물 제549호로 지정되었다.

 정선 화암동굴 

강원기념물 제33호 정선 화암동굴은 석회암으로 구성된 석회암 동굴로 큰 공간을 중심으로 작은 동굴이 가지처럼 뻗어 있는 구조를 하고 있다. 동굴의 큰 공간은 직경 100m, 높이 40m에 달하여 대한민국의 석회 동굴에서 가장 큰 공간으로 알려져 있다. 1980년 2월 26일에 강원도 기념물 제33호로 지정되었다. 1922년부터 1945년까지는 상업적으로 운영되던 금광이었다. 화암동굴을 형성하고 있는 지층의 지질 연대는 고생대 캄브리아기의 조선 누층군 정선 석회암층으로 4~5억년의 연대를 나타내며 동굴의 주변에는 조선 누층군 묘봉층의 암녹색 셰일이 분포하고 있다. 동굴 전방의 산지는 막동 석회암층이 주를 이루고 있으며 동굴이 있는 지역은 조선 누층군 풍촌 석회암층으로 이루어져 있으며 곳곳에 동점 규암층과 화절층이 분포한다.

 정선 비룡굴 
강원기념물 제34호 석회암으로 이루어진 동굴로 가로로 길게 이어진 구조를 하고 있다. 과거에는 이 동굴에 용이 살면서 가뭄과 홍수 등을 일으킨다는 전설이 있었다. 물이 거의 흐르지 않아 석화(石花)는 많이 발달하였으나 종유석이나 석순은 많이 발견되지 않는다. 1980년 2월 26일에 강원도 기념물 제34호로 지정되었다.

 광덕리 카르스트 지형 
정선군 남면 광덕리 중부의 수령마을 일대에는 면적 1.91km2의 카르스트 와지가 발달하며 이 지역은 조선 누층군 두무골층과 막골층이 북동-남서 주향으로 발달한다. 마을에는 2개의 돌리네가 있으며 이 중에 '쇠구멍'이라 불리는 낙수구(sink)가 있는데 이 낙수구는 강수가 외부로 유출되는 일종의 자연적 배수구 역할을 하며 마을의 지하수를 개발할 때 파이프가 10 m 이상 갑자기 빠지는 구간이 있었다는 주민들의 증언을 종합해 볼 때 지하에 석회암 동굴이 발달해 있을 가능성이 높다. 쇠구멍으로 유입된 지표수는 와지 북쪽의 동남천 하안에서 유출된다는 증언이 있으나, 탁현명과 손일(2014)은 현지조사에서 유출구를 찾는데 실패하였다.

 평안 누층군 
섬네일|400px|정선 대향사의 평안 누층군

 정선 대향사 (정선-평창탄전) 
정선군 북서부 평창군과의 경계 지역에는 광역적인 규모의 향사 습곡 정선 대향사(Jeongseon great syncline, 旌善大向斜)에 의해 고생대 석탄기~중생대 트라이아스기에 형성된 평안 누층군이 매우 넓게 분포하고 있다. 평창과 정선 양쪽에 걸쳐 있는 이 지역은 평안 누층군 중에 석탄의 일종인 무연탄이 산출되어 흔히 정선-평창탄전(旌善-平昌炭田)으로 불리며, 태백산지구지하자원조사단(GICTR, 1962)에 의해 태백산 분지의 평안 누층군이 아래로부터 홍점층(Ch), 사동층(Ps), 고방산층(TRg) 및 녹암층(TRn)으로 구분된 이래로 정선-평창 지역에서도 오랜 기간 이 층서 구분을 사용하고 있으나, 정선-평창탄전 정밀지질보고서에서는 이를 하부로부터 만항층, 금천층, 밤치층, 장성층, 옥갑산층, 상원산층 및 박지산층으로 구분하였다.

 태백산지구지하자원조사단의 분류 (GICTR, 1962)
 홍점층 
홍점층(Ch; Carboniferous hongjeom formation) 또는 만항층(晚項層)은 평안 누층군의 최하부 지층으로 조선 누층군 정선 석회암층을 부정합으로 덮으며 주로 녹색~녹회색의 중립 사암과 암회색 내지 녹회색 셰일 및 세립사암으로 구성되고 수 매의 유백색 또는 담홍색의 렌즈상 결정질 석회암과 셰일을 협재한다. 흑색 셰일 중에는 탄질셰일이 협재되며 지층의 두께는 250 m 내외이다.

 사동층 
사동층(Ps; Permian sadong formation)은 주로 암회색 내지 흑색 사암과 셰일의 호층으로 구성되며, 하부에 수 층의 렌즈상 석회암이 협재되고, 상부에는 석탄층이 협재된다. 이 지층은 하부 금천층과 상부 장성층에 해당한다.

 고방산층 
고방산층(TRg; Triassic gobangsan formation)은 주로 암회색 내지 흑색 셰일이 간간히 협재되는 유백색 내지 담회색의 조립질 사암과 암회색 세립 사암, 녹회색 셰일 또는 실트스톤 등으로 구성된다. 본 지층의 기저부는 규질 사암 또는 유백색 조립 사암으로 하부의 사동층과는 구분이 용이하며 중부는 암회색 내지 흑색 셰일과 사암의 호층대(互層帶)를 이루고 페름기를 지시하는 식물 화석을 갖고 있다. 상부에는 담회색 중-조립 사암이 우세하고 유백색 사암과 적색 셰일의 얇은 층이 2~3매 협재되기도 한다. 이 층은 삼척탄전의 함백산층, 도사곡층 및 고한층에 대비된다. 지층의 두께는 450~500 m 정도이다. 옥갑산(1285 m)은 북평면 북평리 동쪽에 위치한 산이다.

 녹암층 
녹암층(TRn; Triassic Nok-am formation)은 녹회색의 세립질 사암, 실트암 및 셰일로 구성되며, 삼척탄전의 동고층 및 정선-평창탄전 정밀지질보고서의 상원산층과 박지산층이 이에 대비된다. 평안 누층군 최상위 지층인 본 지층의 기저는 녹색 조립 사암이고 상부로 가면서 녹회색 중립 사암과 석회질이 많이 함유된 녹회색의 실트스톤과 세립 사암의 호층으로 사층리, 연흔, 건열 등의 퇴적 구조가 잘 발달해 있고 최상부는 견고하고 층리 발달이 미약한 연녹색 괴상(塊狀)의 사암으로 되어 있다. 지층의 두께는 1,500 m 이상이다.

 정선-평창탄전 정밀지질보고서
 만항층 

만항층은 홍점층 하부에 해당하며 정선 석회암층을 부정합으로 덮고 암~녹회색 셰일, 녹(회)색 사질셰일, (담녹)회색 사암이 교호하며 유백색-담회/갈색 석회암이 협재된다. 옥갑지구 만항층 최상부에는 옥갑산층의 기저사암과 유사한 두께 5 m 내외의 유백색~담회색 조립사암이 있다. 지층의 두께는 300~1,500 m, 정선탄전 중부에서 250~300 m이며 화석은 보고되지 않았다.

 금천층 

금천층(黔川層)은 홍점층 상부 및 사동층으로 불려지던 함탄층의 하부 석회암대에 해당하는 지층이다. 주로 흑색 내지 암회색~흑색 셰일, (암)회색 사암과 렌즈상으로 협재된 2~3매의 (암)회색 석회암으로 구성되며 박층의 탄질셰일과 석탄이 협재된다. 평창 지역의 셰일은 점판암화되어 있다. 지층의 두께는 평균 약 60 m이며 평창 지역에서는 장성층에 의해 비정합으로 덮여 있다. 렌즈상으로 협재된 석회암에서 석탄기 모스크바절(Moscovian)을 지시하는 Fusulina, Fusulinella의 유공충 화석이 산출된다. 석회암 위의 셰일대에는 2~3매의 석탄층이 협재된다. 가행된 탄층은 옥갑산층 기저에서 25~30 m 아래의 상탄층보다 50~60 m 아래에 위치한 중탄층이며 장성층 기저에서 세 번째 윤회층에 협재된다.

 장성층 

장성층(長省層, Jangseong Formation)은 사동층 상부에 해당하는 지층이며 암회색 중립/세립사암과 흑색 셰일이 교호되는 윤회층으로 각 윤회층 상부에 1매의 석탄층이 협재된다. 지층의 두께는 120 m이며 식물 화석 몇 종이 알려져 있다. 주로 흑색 셰일과 암회색 사암 그리고 3~4매의 무연탄층으로 구성되며 장성층 최상부로부터 50~60 m 하위에 비교적 연속성이 좋은 회색 조립(粗粒) 사암층이 협재되어 건층(열쇠층)의 역할을 하고 있다. 그러나 지역적으로는 본 사암층이 중립 내지 세립 사암층으로, 드물게는 실트스톤으로 점이되기도 한다.

장성층에 부존된 석탄층은 옥갑산층(고방산층) 기저부로부터 20~30 m 아래에 있는 상부 석탄층과 이로부터 20~30 m 아래에 있는 중부 석탄층 그리고 이로부타 약 50 m 아래 즉 장성층의 기저 조립사암 위쪽으로 약 15 m 에 하부 석탄층이 존재한다. 장성층은 금천층과 평행하며 암석의 색 또한 흑색 내지 암회색으로 금천층과 유사하다. 장성층의 두께는 120 m이다. 정선탄전 중부에서 1개 윤회층은 대체로 암회색 사암, 사질셰일, 셰일, 무연탄, 탄질셰일로 구성되며 두께는 15~20 m이다. 3~4매의 석탄층을 포함하며 두께는 100~130 m이다.

 옥갑산층 
옥갑산층(玉甲山層, Okgapsan Formation)은 삼척탄전의 함백산층, 도사곡층, 고한층에 해당하며 과거의 고방산층에 해당한다. 하부 유백색 조립사암과 중부의 흑색셰일과 사암의 교호층, 상부의 유백색 조립사암과 담녹회색 중립사암 교호층으로 발달하며 지층의 두께는 평균 300 m, 정선탄전 중부에서 450 m이다. 옥갑산층 중부에 있는 두께 20~30 m 셰일대 내에는 탄질셰일과 무연탄이 협재되며 본 셰일대에서 페름기를 지시하는 식물 화석 Pecopteris sp., Cladophlebis sp., Odontopteris sp., Longitolia Kawasaki, Tingia sp.가 발견되었다. 상부에는 적색 셰일이 협재되며 최상부로 갈수록 암회녹색 셰일이 많이 협재된다.

최강원과 박용안(1994)는 정선군 정선읍 회동리 지역의 옥갑산층을 조사하고 옥갑산층의 일부분이 과거 우각호에서 퇴적된 것으로 해석하였다. 옥갑산층 하부, 장성층과의 경계에서 120 m 상위에 있는 이 부분은 암회색 이암과 담회색 사암의 호층단위가 평균 5.1 cm 두께로 약 80회 반복된다.

 상원산층 
상원산층(上元山層, Sangwon Formation)은 녹암층과 삼척탄전의 동고층 하부에 해당한다. 두께 100 m 내외의 하부는 담녹회색 조립사암을 기저로 하여 녹회색 세립사암 또는 실트스톤이 있으며 두께 500 m의 중부는 녹회색 석회질실트암, 두께 900 m의 상부는 저색셰일, 녹색 사암층으로 구성된다. 지층의 두께는 1,500 m이다. 담녹색 조립 사암을 기저로 녹회색 사암, 셰일, 석회질사암과 실트스톤 등으로 구성된다. 본 지층에는 사층리와 연흔 등의 퇴적 구조가 잘 발달하며 두께는 1,500 m이다. 상원산(1421.7 m)은 정선군 북평면 북평리 북쪽에 위치한다.

 박지산층 
박지산층(薄芝山層, Bakjusan Formation)은 평안 누층군의 최상부 지층으로 녹암층 상부에 해당한다. 저색 조립사암을 기저로 하여 역질사암 및 저색셰일로 구성된다. 주로 적색 역질(礫質) 조립사암, 녹회색 및 적색 셰일과 세립사암 등으로 구성된다. 지층의 두께는 500 m 내외이나 상부가 침식 삭박(削剝)되어 원래의 두께는 알 수 없다.

 중생대 대동 누층군 반송층군 

정선군 정선읍의 일부 지역에는 중생대에 형성된 대동 누층군 반송층군이 분포한다. 이 지층은 정선군에서 영월군을 지나 단양군까지 각동 스러스트 단층을 따라 길게 이어지는 지층으로 정선읍 봉양리, 북실리, 귤암리, 신동읍 고성리와 운치리, 가사리의 일부 지역에 분산되어 분포한다. 정선읍 봉양리의 비봉산 일대의 이 지층은 조선 누층군 정선 석회암층과 평안 누층군 만항층을 부정합으로 덮고 있으며 주로 역암, 암회색 사암 및 흑색 셰일로 구성되고 박층의 저질 석탄층이 협재된다. 하부에는 기저 역암층이 있으며 상부로 가면서 역질사암이나 장석질사암으로 점이하고 약간의 흑색 셰일을 협재한다.

 정선 봉양리 쥐라기역암 

정선군 정선읍 봉양리의 정선 봉양리 쥐라기역암은 중생대 쥐라기 시대에 만들어진 암석으로 대동 누층군에 해당하는 지층이다. 한반도의 옛 환경을 이해하는 데에도 매우 유용한 자료이며, 역암 퇴적층의 단면에서는 퇴적환경, 지질, 기후 등의 퇴적학적 특성을 입체적으로 관찰할 수 있어 국내 역암들을 대표할만한 자료이자 표본으로서 가치가 크다. 정선 봉양리 쥐라기 역암은 역(자갈)을 이루는 암석의 종류, 역의 모양과 크기, 고르기 등이 다양하게 관찰되며, 같은 시기에 생성된 우리나라의 역암 중 단연 보존상태가 양호한 편이다. 또한, 흐르는 물과의 마찰 때문에 모양들이 매우 아름답고 도로변에 가까이 분포해 누구나 쉽게 관찰할 수 있어 역암의 야외교과서 역할을 할 수 있는 국내의 대표적인 공간이 될 수 있을 것으로 기대된다.

노두의 생성 시기에 우리나라에 강한 조산운동이 일어났음을 알려주는 중요한 증거이며, 역을 이루는 암석의 종류, 역의 모양과 크기, 역의 크기의 고르기 등이 다양하게 관찰되고 같은 시기에 생성된 우리나라의 역암 중 단연 보존상태가 양호하고 유수에 의한 마모로 인하여 가장 아름다워 지정가치가 크다.

 중생대 화성암 
 정선 화강암 
섬네일|350px|중생대 정선 화강암, 정선군 정선읍 신월리 월통교차로 남서측 
정선 화강암(旌善 花崗巖, Jeongseon Granite)은 정선군 정선읍 신월리 일부 지역에 분포하는 화강암으로 조선 누층군 막골층과 정선 석회암층을 암주상으로 관입한 화강암이다. 전체적으로 (1) 반상 각섬석 흑운모 화강섬록암, (2) 각섬석 흑운모 화강섬록암, (3) 석영몬조니암으로 구성되며 (3)은 (2)에 관입당했다. SiO2 함량은 59~69%으로 평창 화강암(69~74%)보다 분화 폭이 크다.

 임계 화강암 
임계 화강암은 정선군 임계면 북서부와 강릉시 왕산면에 걸쳐 분포하는 중생대 화강암이다.

 중봉산 화강암 
중봉산 화강암은 정선군 임계면과 삼척시 하장면의 경계에 위치한 중봉산(1262 m)을 중심으로 분포하는 반상 흑운모 화강암이다.

 신예미 화강암 
신예미 화강암(新禮美 花崗巖, Shinyemi Granite)은 신예미 광업소 부근에 분포하는 화강암으로 신예미광산 남쪽에서 조선 누층군 막골층과 직운산층을 관입하였고 유문암에 관입당했다. 사장석, 알칼리장석, 석영과 흑운모, 각섬석 등으로 구성된다.

 유문암 
유문암은 신예미 광업소 중앙과 서부에 노출되며 조선 누층군과 신예미 화강암을 관입하였다. 유문암은 규장암(felsite), 석영반암, 유문암질 응회암과 같은 다양한 암상을 보인다.

 지질구조 (습곡과 단층) 

정선군에는 이희권(1999)에 의해 활성단층으로 밝혀진 단곡 단층을 포함해 태백산지구지하자원보고서(1962)에서 보고된 북북동 내지 북동 주향을 가지는 다수의 단층들이 발달해 조선 누층군과 평안 누층군을 변위시키고 있다. 정선군에는 대규모 습곡 구조인 정선 대향사와 백운산 향사대가 발달하여 삼척탄전과 정선-평창탄전을 형성한다.

 백운산 향사대 

 무릉담 배사 
무릉담 배사는 정선군 남면 문곡리 무릉담 지역에서 백운산 향사대에 대응되는 배사 습곡 구조를 확인하고 이를 무릉담 배사(武陵潭 背斜)로 명명하였다. 무릉담 배사는 문곡리에서 무릉리까지 서북서-동남동 방향으로 약 3 km 발달하며, 배사 구조 서측은 단곡 단층, 동측은 무릉 단층에 의해 잘려 있고 습곡 축면이 북쪽으로 기울어 있다.

 활성단층 단곡 단층 
섬네일|500px|영월군 및 정선군 신동읍 지역의 지질 및 단층 분포도. 적색 별은 단곡 단층의 노두 위치와 ESR 연대측정값이다.

단곡 단층(檀谷 斷層, Dangok Fault)은 이희권(1999)에 의하여 명명된 단층으로 정선군 남면 일대의 조선 누층군 장산층과 묘봉층을 가로지른다. 이 지역의 북쪽에 위치한 무릉담 배사구조와 거의 평행한 동서방향의 축을 갖는 배사습곡 구조와 노두 규모의 습곡과 단층들이 지배적이다. 이 지역에는 동-서 방향의 축 과 다른 방향의 습곡축을 갖는 습곡 구조도 잘 발달하고 있어, 이 지역은 수회의 변형 작용이 있었을 것으로 본다. 단곡 단층은 북동-남서방향의 주향과 고각의 경사를 갖는 우수향 주향이동 단층으로 해석되었으나, 충상단층과 정단층 운동도 일부 확인되었다. 단곡 단층은 단일 불연속면으로 구성된 교과서적인 단층이 아니라, 전단 변형 운동에 수반된 단층들의 군집체로 이루어진 우수향 주향이동 단층대로 보인다. 각각의 단층암대는 취성 변형 환경에서 형성된 단층비지 및 미각력암으로 구성되어 있으며, 그 폭은 수 mm 에서 1 m 에 이른다. 단곡 단층은 정선군 남면 유평리에 해당하는 동막골-한치골-삼내약수터에 이르는 지역에서 잘 관찰된다.

단층의 전자자기공명법(Electron Spin Resonance) 즉 ESR 연대측정 결과는 다음과 같다. 아래와 같은 결과로, 단곡 단층이 제4기인 약 21만 년 전에 마지막으로 활동한 활성단층임을 알 수 있다.

 신동읍 지역 
정선군 신동읍 예미리-남면 문곡리 일대에는 북동-남서 방향의 스러스트 단층들이 발달하고 있으며 이들에 의해 조선 누층군의 상반 지과가 북서→남동쪽으로 충상되었다. 이 일대 지질 구조에 대한 일련의 연구 결과, 이 단층들은 중생대 쥐라기 말~백악기 초에 일어난 대보 조산운동의 결과물로 해석되었다. 연구에 의하면 이 일대 조선 누층군 지층들에서 발달하고 있는 소규모 습곡 구조나 교차 선구조들은 북동-남서 방향과 북서 방향의 두 방향을 보이는 반면 평안 누층군이나 대동 누층군 반송층 내에는 북동-남서 방향만을 보이는 사실에 근거해 고생대 말에도 한 차례의 조산 운동이 있었던 것으로 해석되었다.

 남평리 지역 
정선군 북평면 남평리 지역에는 북동 30~40°주향에 북서쪽으로 25~45°경사하는 스러스트 단층들이 6개 이상 발달하며 이들은 인편상 구조(Imbricate)를 형성한다. 이들은 북서쪽에서 남동쪽으로 가며 오음봉, 남평, 배골, 샘골, 백운동 스러스트 단층으로 명명되어 있다.

 오음봉 스러스트 단층 
오음봉 스러스트 단층은 선형이 조양강과 거의 일치하며 주향은 북동 30~40°, 경사는 북서 40~45°이다. 단층의 상반과 하반은 대부분 조선 누층군의 정선 석회암층으로 구성되어 있다.

 남평 스러스트 단층 
남평 스러스트 단층(南坪 衝上斷層, Nampyeong Thrust Fault)은 주향 북동 40°, 경사는 북서 20~40°이다. 상반은 대부분 정선 석회암층이고 하반은 장성층인데 장성층은 단층면과 거의 같은 주향과 경사를 가져 장성층 상부가 단층에 의해 평행하게 잘려 석탄층이 나오지 않는다. 단층의 경사는 심부로 갈수록 완만해진다.

 배골 스러스트 단층 
배골 스러스트 단층(Baegol Thrust Fault)은 정선읍 용탄리에서 남평리를 지나 여량면 여량리~구절리까지 발달하며 주향은 북동 40~50°이고 경사는 북서 40~45°이다. 단층의 상반은 정선 석회암층 또는 만항층으로, 하반은 옥갑산층 또는 장성층으로 구성된다.

 샘골 스러스트 단층 
샘골 스러스트 단층(Saemgol Thrust Fault)은 배골 스러스트 단층에서 분리되어 다시 합류하며 주향은 북동 30~50°, 경사는 북서 20~45°이다. 단층의 상반은 장성층과 옥갑산층, 하반은 금천층과 만항층이 있다. 이 지층들의 주향과 경사는 스러스트 단층의 주향과 경사와 거의 비슷하여 층리에 따라 평행하게 발달하여 지층의 일부 또는 전부를 주향 방향으로 절단한다. 석탄 지층 또한 거의 다 잘려서 이 일대에는 석탄층이 거의 없다.

 백운동 스러스트 단층 
백운동 스러스트 단층(Baegundong Thrust Fault)은 정선 석회암층과 만항층 사이에 발달하며 주향은 북동 40~60°, 경사는 북서 35~45°이다.

 예미 스러스트 단층 
예미 스러스트 단층(禮美 衝上斷層, Yemi Thrust Fault)은 남면 문곡리에서 한두광산 서부를 거쳐 신동읍 방제리까지 발달하며 이 단층에 의해 조선 누층군의 여러 지층들이 충상되어 문곡리에서는 풍촌 석회암 상부와 하부가, 예미 25호 광구에서는 풍촌 석회암층과 화절층, 동점 규암층, 두무동층이, 방제리에서는 풍촌 석회암층과 막동 석회암층이 접하고 있다. 예미 25호 광구 동부 능선에는 화절층 상부에 클리페(Klippe) 구조로 풍촌 석회암층 하부가 분포하는데 이는 예미 스러스트 단층에 의해 이끌린 것으로 보인다.

 가사리 스러스트 단층 
가사리 스러스트 단층(佳士里 衝上斷層, Gasari Thrust Fault)은 정선군 신동읍 예미리에서 시작해 원가사리에서 성우광산 채광장, 예미 36호 광구 북부 매화리, 예미 25호 광구 남부 계곡, 남면 낙동리의 선평역, 화암면 석곡리를 지나 임계면 반천리까지 북동~북북동 주향으로 발달하며 예미 스러스트 단층에 의해 단절된다. 이 단층에 의해 원가사리에서 풍촌 석회암층과 막동 석회암층이, 성우광산 채광장 부근에서는 풍촌 석회암층과 화절층, 동점 규암층, 두무동층이, 예미 36호 광구 매화리에서는 화절층과 풍촌 석회암층의 백운암대가 서로 접하고 있다. 또한 화암면 북동리 남부에서는 두무동층이 막동 석회암층 위로 충상되어 있다.

 옥갑산 스러스트 단층 
옥갑산 스러스트 단층(玉甲山 衝上斷層, Okgapsan Mt. Thrust Fault, XXII)은 정선읍 용탄리 동부 솔치재에서 북평면 북평리를 지나 여량면 구절리의 하자개 마을까지 북동-남서 방향으로 이어지며 정선 석회암층을 평안 누층군 위로 충상시킨다. 북평면 북평리-문곡리와 정선읍 봉양리 지역에서는 조선 누층군 정선 석회암층(Oj)의 일부가 평안 누층군의 하부 홍점층, 사동층과 함께 본 스러스트 단층에 의해 2~3회 반복되어 노출된다. 이 단층은 북서 방향의 경사를 가진다.

 민둔산 단층 
민둔산 단층(民屯山 斷層, Mindunsan Mt. Thrust Fault XXI)은 정선읍 덕송리의 민둔산(978.8 m) 부근에서 옥갑산 스러스트 단층으로부터 분리되어 정선읍 광하리로 이어지는 북동-남서 주향의 단층이다. 정선 석회암층을 평안 누층군 위로 충상시키고 있다.

 화암면 지역 
화암면 일대에는 조선 누층군 하부 장산 규암층, 묘봉층, 풍촌 석회암층, 화절층 등을 변위시키는 북북동 주향의 단층들이 발달한다. 화암면 서부에는 남-북 방향의 우수향 주향 이동 단층과 남부에는 동-서 방향의 충상단층이 발달되어 있다. 주향 이동 단층의 운동으로 인해 묘봉층, 풍촌층, 화절층, 동점층, 두무동층의 연장이 단절된다. 화암면 남부에 발달하는 충상단층을 경계로 묘봉층이 풍촌 석회암층 위에 놓이며, 충상 단층의 영향으로 상반인 묘봉층 내의 경사가 하반 풍촌층의 경사보다 큰 것으로 해석된다. 또한 북북동 방향의 주향 이동 단층이 발달하여 장산층과 묘봉층 및 풍촌 석회암층이 단층으로 접촉한다. 화암면 남부 중앙에는 충상단층에 의해 장산층이 묘봉층 위에 놓이며, 충상단층의 양쪽에는 인열 단층이 발달되어 장산층과 묘봉층이 단층 접촉하고 있다. 장산층 내 역단층이 발달하나 충상단층에 의해 절단되어 역단층 형성 이후에 충상단층 운동이 있었음을 지시한다. 화암면에서 주향 이동 단층은 대체적으로 북북동-남남서 방향으로 발달되어 있으며, 저각의 충상 단층은 대체적으로 동-서 방향으로 발달되어 있다.

 함백 스러스트 단층 
함백 스러스트 단층(咸白 衝上斷層, Hambaek Thrust Fault)은 정선군 신동읍 예미리, 조동리, 방제리 일대에 조선 누층군 막골층과 평안 누층군 만항층을 경계 짓는 충상단층이다. 태백산지구지하자원조사단은 막골층과 평안 누층군 만항층(홍점층) 사이에 가상 지질경계선을 설정하고 예미각력석회암층, 고성 셰일층, 고성 석회암층이 분포하는 것으로 해석하였지만 이들 지층들을 확실히 구분하는 증거를 발견하지 못하였다. 그러나 김정환(1991)은 조동리 함백여중고 부근과 방제리 철로변에서 조선 누층군과 평안 누층군이 단층 관계로 접촉하고 조동리와 방제리에서 단층 운동 시 형성된 상반 배사구조가 나타난다는 것을 확인하여 막골층과 만항층 사이에 함백 충상단층을 설정하였다.

 설론 스러스트 단층 
설론 스러스트 단층(雪論 衝上斷層, Seolron Thrust Fault)은 영월읍 흥월리 남쪽에서 각동 스러스트 단층과 분리되어 신동읍 고성리와 현재의 신동읍 운치리의 설론 마을을 지나 남면 광덕리의 광탄 마을에서 소멸된다. 이 단층은 막동 석회암층을 중생대 대동 누층군 반송층 위로 충상시켰으며 이 단층에 의해 연하리 북측 완택산(917.6 m) 부근에서 평안 누층군 홍점층이 조금 분포한다. 영월읍 연하리에서 반송층과 막동 석회암층의 단층 경계는 노두 상에서 비교적 뚜렷하게 나타나며, 단층대는 단층 점토로 충진되어 있고, 단층 상반의 막동 석회암층의 층리면은 단층면과 거의 평행하게 40°로 경사져 있다.

 화암 스러스트 단층 
화암 스러스트 단층(畫巖 衝上斷層, Hwa-am Thrust Fault)은 화암면 화암리에서 북동리를 지나 임계면 낙천리까지 서쪽의 설론 스러스트 단층과 평행하게 발달하는 단층으로 경사각은 낮으며 단층선 서측의 지괴가 동쪽으로 충상되었다.

 임곡 단층 
임곡 단층(Imgok Fault)은 강릉시 강동면 안인진리에서 임곡리를 지나 정선군 임계면 임계리까지 이어지는 북북동=남남서 주향의 단층이다. 중간에 강릉시 옥계면 옥계리에서 북서 주향의 산계 단층에 의해 한 번 절단된다. 임곡 단층 주변 강원도 일대의 중규모 지진 자료는 이 지역의 현생 최대응력방향이 약 북동 70°이며 주향 이동과 역단층 운동에 유리한 응력상태임을 보여준다. 임곡 단층에서 전단 운동이 발생하기에 적합한 자세는 주향 북동 45°/경사 수직으로, 임곡 단층이 운동하기에는 오차 범위 밖의 주향을 보여 현생 응력장에서 운동의 가능성이 낮은 것으로 분석되었다. 그러나 단층의 역학적 특성을 나타내는 마찰계수(μ)가 상당히 낮을 경우 임곡 단층은 현생 응력장 하에서도 운동 가능성이 있는 것으로 분석된다.

 무릉 단층 
무릉 단층(武陵 斷層, Mureung Fault)은 김정환과 최원학(1990)이 설정한 단층으로, 정선군 남면 무릉리(민둥산역)에서 북북동-남남서 방향으로 발달한다.

 호명 단층 
호명 단층은 정선군 사북읍 사북리에서 화암면 호촌리 호명마을과 임계면 문래리, 도전리를 지나 강릉시 옥계면 산계리까지 이어지는 연장 약 44 km, 북북동-남남서 주향의 긴 단층이다. 호명 마을 부근 도로상에서 관찰되며 넓은 폭의 파쇄대를 가진다.

 척산 단층 
척산 단층(尺山 斷層, Cheoksan Fault, XVIII)은 함백역 부근에서 시작해 자미원역 부근에서 단곡 단층을 절단하고 정선군 남면 무릉리 소재 척산(尺山)과 사북읍 사북리, 두문동재를 지나 태백시 화전동까지 이어지며 백운산 향사대의 북익부를 따라 서북서-동남동 방향으로 발달한다.

 백전리 단층 
백전리 단층(栢田里 斷層, Baekjeonri Fault, XV)은 영월군 상동읍 구래리에서 시작해 백운산(1426.6 m)과 정선군 화암면 백전리, 삼척시 하장면 둔전리, 추동리를 지나 중봉리로 이어지는 연장 약 36 km의 북북동 주향의 단층으로 선캄브리아기 태백산층군과 조선 누층군, 백운산 향사대의 평안 누층군을 가로지른다.

 화석 
정선군에서는 고생대의 코노돈트와 페름기의 식물 화석 등의 화석이 산출된다. <한국화석도감> 에 의하면 정선군에서 발견된 화석은 다음과 같다.

 코노돈트
 Scolopodus gigantius Sweet & Bergstreom (조선 누층군 정선 석회암층, 정선읍 회동리)
 Pterospathodus celloni (Walliser) (실루리아기 회동리층, 정선읍 회동리)

 페름기 식물 화석
 Emplectopteris triangularis Halle (사북읍 꽃꺾기재(화절치), 평안 누층군 장성층)
 Taeniopteris sp. (사북읍 백운산, 평안 누층군 장성층)
 Tingtia hamaguchi Konno (남면 무릉리, 평안 누층군 장성층)
 Sphenophyllum oblongifolium (Germ. et Kaulf) Unger (사북읍 꽃꺾기재, 평안 누층군 장성층)
 Lobatannularia heianensis (Kod.) Kawasaki (사북읍 고한리, 평안 누층군 고한층)
 Lepidodendron sp. (신동읍 발제리, 평안 누층군 장성층)

 광산과 지하자원 
정선군 내에는 조선 누층군의 석회암과 돌로마이트, 평안 누층군의 무연탄을 비롯 여러 지하자원이 발달해 광상을 형성한다. 광종별 등록 광구(鑛區)는 무연탄 160 광구, 석회암 84 광구, 금과 은 54 광구, 흑연 51 광구, 동과 납, 아연 26 광구, 납석 8 광구, 규석(硅石) 5 광구 등으로 비금속 광상이 우세하다. 현재 금속 광산의 개발은 전무하고 석탄 광산도 폐광되었다.

 신예미 철광상 (예미랩) 

섬네일|1000px|가운데|예미랩 터널의 지질―막골층 석회암과 스카른으로 구성된다.■: 철광상 및 스카른 ■: 석영반암 ■: 철광상 ■:교대된 석회암 ■: 스카른, 교대된 석회암 (부분적으로 셰일) ■: 교대된 석회암 (부분적으로 셰일) ■: 스카른, 교대된 석회암 (부분적으로 석영반암)
신예미광상은 태백산 광화대의 서부인 정선군 신동면 조동리에 위치한 스카른(Skarn)형 자철광상으로 연-아연광상과 같이 있다. 광산 일대에는 조선 누층군 막골층, 직운산층, 두위봉층, 평안 누층군 만항층과이들을 관입한 중생대 백악기의 신예미 화강암/신예미화강섬록암, 유문암, 규장암, 석영반암이 분포한다. 퇴적암은 대개 주향 북동 10~30°, 경사 북서 25~40° 방향으로 분포한다. 신예미 화강암은 영월군의 이목 화강암과 동일 기원으로 해석되며 유문암에 관입당했다. 유문암은 암상적으로 유문암, 규장암, 석영반암, 유문암질 응회암으로 구성된다.

조선 누층군 막골층은 대개 주향 북동 20~30°, 경사 북서 20~25° 방향이며 하부 석회암대, 중부 돌로마이트대, 상부 석회암대로 구분된다. 막골층 내 돌로마이트질 대리암은 감람석, 금운모 같은 변성스카른 광물을 수반한다. 반암류는 100~300 m의 두께와 400~1,000 m의 연장을 보이며 막골층과 홍점층은 관입암체에 의해 접촉변성을 받았다. 자철광체는 북북서 방향의 단층에 의해 상부광체와 하부광체로 구분되며 상부광체에서 가장 큰 B 광체는 직경 60~70 m, 연장 120 m이다. 자철광체에서는 자철석 계열의 광물과 고토감람석(forsterite 포스테라이트), 클리노휴마이트(clinohumite)-콘드로다이트(chondrodite), 금운모, 녹니석과 사문석 등으로 구성된다. 서부 황화광체는 상부자철광체 서쪽 끝부분에 위치하며 석류석, 베수비아나이트(vesuvianite), 단사휘석, 규회석, 투각섬석, 녹렴석, 섬아연석, 황동석, 휘수연석(몰리브데넘광), 유비철석, 황철석, 자류철석 등으로 구성된다. 동부 황화광체는 자철광체에서 남동쪽으로 600 m 떨어져 있고 신예미화강섬록암과 막골층 하부석회암의 접촉부에 형성되었다. 주요 광물은 석류석, 녹렴석, 섬아연석이며 방연석, 황동석, 휘수연석을 수반한다.

신예미광상 중 자철광상과 연관된 신예미 화강암의 칼륨-아르곤 연대 측정 결과는 화강반암 77.2±1.7 Ma, 석영반암 62.4±1.2 Ma 및 78.6±1.6 Ma 이고 자철석과 공존하는 스카른대에서 산출되는 금운모는 77.68±1.96 Ma이다. 신예미 철광상의 신예미광업소는 현재 지하실험실인 예미랩으로 전환되었다.

신예미광상 일대에서는 심부 탐광(探鑛)을 목적으로 16개소의 시추공이 개설되었다. 시추공 내 지질은 조선 누층군 막골층의 석회암(부분적으로 스카른화)과 셰일, 평안 누층군 홍점층, 규암, 석영편암, 화강암, 석영조면암, 암맥 등으로 구성되며 자철광체와 아연광체가 발달한다.

예미랩이 위치한 곳은 고생대 조선 누층군 막골층/막동 석회암층과 평안 누층군 홍점층이 분포하는 곳이다. 위 이미지와 같이 예미랩 터널의 지질은 석회암과 철 광상 및 스카른으로 구성된다. 예미랩이 위치한 공간은 본래 SM그룹의 계열사인 한덕철광산업의 신예미광업소였으며, 지상연구실은 옛 함백중고등학교 부지였다. 기초과학연구원(IBS) 지하실험연구단은 6년이 걸려 이곳 지하에 실험실을 마련할 수 있었다. 2016년 6월 예미랩 구축 승인을 시작으로 2016년 2월 한덕철광산업과 기초과학연구원이 부지 사용 협약을 맺었고, 2017년 8월 기초과학연구원·정선군­·한덕철광산업이 3자간 업무 협약을 맺었다. 예미랩에는 한덕철광의 광산 갱도가 뚫려 있으며, 초속 4m의 엘리베이터로도 지하 600 m 지점에 도달할 수 있다. 전용 차량으로 682 m의 진입 터널을 통과하면 지하 1,000 m 지점에 갈 수 있다.

 가사리-원가사리 납-아연-구리광상 
정선군 신동읍 가사리 지역은 조선 누층군 풍촌 석회암층~막골층이 분포하며 북동-남서 방향의 가사리 스러스트 단층이 발달한다. 2015년과 2016년 한국지질자원연구원의 지질광상조사를 통해 성우광산과 가사리, 원평리, 방제리, 문곡리광상 등 다수의 납-아연-구리 광상이 발견되었다.

신동읍 가사리 일대에서 관찰되는 광화(鑛化) 작용은 동점 규암층과 풍촌 석회암층에서 산출되며 납(Pb)-아연(Zn)-구리(Cu) 광화 작용의 산출 상태는 단층대를 따라 산출되는 맥상 교대 형태와 스카른 형태이다. 예시로 가시리의 성우광산 내에서는 연-아연 맥상 광체 등이 발견된다. 납-아연-구리 광화 작용은 주로 고품위 석회석을 채굴하는 곳에서 산출되며 주요 광물은 석영, 방해석, 석류석, 투휘석-회철휘석계열 광물, 정장석, 회장석, 금홍석(金紅石), 황철석, 유비철석(硫砒鐵石), 섬아연석, 황동석, 함은사면동석(含銀四面銅鑛), Ag-Cu-S계 광물, 철 및 동의 산화물 등이다. 가사리 일대에서 채취한 시료들의 품위(品位)는 금은 최소 0.1g/t, 평균 0.3g/t, 최대 6.5g/t, 최소 0.1g/t, 평균 122.7g/t, 최대 2398g/t, 구리 7.6~123,000ppm, 납 3.1~391,000ppm, 아연 10~216,000ppm 정도이다.

신동읍 원가사리 일대에서 관찰되는 Pb-Zn-Cu 광화 작용은 단층대를 따라 맥상(脈狀) 교대형으로 산출된다. 주로 고품위 석회석을 채굴하는 곳에서 산출되며 주요 광물은 석영, 방해석, 정장석, 견운모, 자류철석, 황철석, 백철석(白鐵石), 유비철석, 섬아연석, 황동석, 방연석, 철 및 구리의 산화물 등이다. 화절층 내에서는 황동석과 더불어 열수 변질대가 관찰된다. 원가사리에서 채취한 시료들의 품위는 금 최소 0.1 g/t, 평균 24.8 g/t, 최대 299 g/t, 구리 27.1~22,800 ppm, 납 11.8~42,000 ppm, 아연 45~139,000 ppm 등이다.

의림광산은 정선군 신동읍 가사리 산 14 (정선군 신동읍 원가사길 255, )에 위치한 금, 은, 구리, 납, 아연 광산이다. 광산 일대의 지질은 조선 누층군 풍촌 석회암층, 화절층, 동점 규암층, 두무골층, 막골층이 분포하며 지질도 상으로 가사리 스러스트 단층이 지나가는 관계로 2조의 오버스러스트 단층이 발달한다. 광상은 풍촌 석회암층 및 화절층 내에 형성된 열극충진광상으로 6개의 광맥이 발달하며 3개 갱도를 개설하여 현재도 가행중이다.

 동남 철-몰리브데넘광상 
동남 철-몰리브데넘광상 또는 무릉리 동남 철광산은 태백산 광화대 북서부인 정선군 남면 무릉리 78 ()에 위치한 광산으로 태백산 광화대의 북서부에 해당하며 1960년대 초부터 자철석 및 망간광석을 채광하였으나 지금은 폐광되었다. 이 광상은 철, 몰리브데넘, 연-아연, 은 및 망간의 스카른형 다금속 광상으로, 백악기의 섬록암이 풍촌 석회암층을 관입하여 접촉교대형 스카른 광상을 형성하였다. 광상 주변의 지질은 조선 누층군 장산 규암층, 묘봉층, 풍촌 석회암층, 화절층과 이들을 관입한 화성암류로 구성된다. 묘봉층은 대개 점판암으로 구성되고 상부에 폭 3 m 내외의 담회색 석회암이 있으며 시추코어에서 확인된 두께는 150~170 m이다. 풍촌 석회암층은 하부 석회암대, 중부 돌로마이트대, 상부 고품위 석회암대로 구분되며 두께는 250~270 m이다. 이중 담회색의 하부 석회암대가 동남광상 일대에 가장 넓게 분포하며 지표에서 화성암체와 접하고 있다. 화절층은 점판암과 석회암이 분포하며 동남광상 일대에서의 두께는 170 m이다. 화성암류는 섬록암, 반상화강암, 석영반암, 화강반암, 중성-염기성암맥 등이 있으며 북북동 방향으로 발달한 지억산 단층을 따라 암주/암맥상으로 분포한다. 지질조사 결과 북북동 주향의 지억산 단층과 남-북 주향의 금곡 단층이 확인되었다. 화성암들의 저어콘 U−Pb 연대측정 결과 중생대 백악기 초(113.9−109.5 Ma)에 섬록암과 반상 화강암이, 백악기 말(84.1−80.0 Ma)에 석영반암과 화강반암이 정치된 것으로 나타났다.

동남광상은 1960−1990년대 자철석 및 망간광석을 대상으로 탐광 및 채광이 진행되었다. 자철광체는 자철석, 휘수연석, 황철석, 황동석, 섬아연석, 방연석, 유비철석, 자류철석이 있고 스카른 광물로 석류석, 단사휘석, 규회석, 각섬석, 녹렴석, 녹니석, 금운모, 석영 등이 산출된다. 자철석과 공존하는 금운모에 대한 칼륨-아르곤 연대 측정 결과는 75.9±1.7 Ma로 광화작용은 중생대 백악기이다.

철−몰리브덴 이외에도 동남광상에는 석영반암과 주변의 대리암에 발달한 단층 및 균열을 따라 망간 광체가 발달한 것으로 보고되었다. 최헌수와 김수진(2003)은 동남광산에서 아연 단종의 신종광물을 발견하여 치무석(致武石, Chimooite)으로 명명하였다. 고 손치무 지질학 교수의 이름을 딴 치무석은 풍촌 석회암층을 관입한 능망가니즈광과 황화광물로 형성된 열수광맥의 산화 망가니즈 광물 중에서 발견되었다.

 백전 금광상 
백전광상 또는 백전 금광상은 태백산 광화대 북서부인 정선군 동면 백전리에 위치한 금광산으로 조선 누층군 탄산염암 층준을 교대한 열수 광상이다. 광산의 지질은 조선 누층군과 이를 관입한 화강암류 및 맥암류로 구성되며 백전광상의 광화대는 조선 누층군 풍촌 석회암층과 화절층의 경계를 따라 풍촌 석회암층 최상부 어란상 석회암의 층리를 따라 폭 1.7 m로 발달한다. 어란상 석회암의 두께는 10 m이고 광화된 부분은 최상부 1.5 m 구간이다. 또한 이 광산의 중앙부에는 주향 북동 20°의 단층이 발달한다. 백전광상에서는 호박금, 황철석, 유비철석, 섬아연석, 황동석, 백철석, 휘동석, 휘은석, 휘안석, 농홍은석, 자철석, 적철석, 공작석(孔雀石), 침철석 등이 산출된다. 광화작용은 한 번만 있었던 것으로 보인다.

 동원 금광상 
동원광상 또는 동원 금광산은 정선군 동면 침운리에 위치하며 1916년 개발되었고 주식회사 동원광업이 1983년 구 강원광산, 화표광산, 선포광산을 매입 통합한 것이다. 광산의 지질은 조선 누층군과 이를 관입한 화강암류와 맥암류로 구성되며 묘봉층과 풍촌 석회암층은 화강암과의 접촉부에서 혼펠스화 또는 스카른화 되어있다. 화강암류 중 화강섬록암 흑운모의 칼륨-아르곤 연대 측정 결과는 85.8±1.12 Ma으로 백악기 말이다. 광산 주변에는 북북동 주향의 단층이 3개 발달하는데 이중 가장 서쪽의 것이 단곡 단층이다. 동원광상은 광곡갱맥, 절골맥, 가산금맥, 가산은맥, 장곡맥, 제동맥, 남창갱맥, 한치남부맥 등 7개 금/은 열수석영맥으로 구성된다. 광석은 자철석, 금홍석, 유비철석, 황철석, 섬아연석, 황동석, 방연석, 호박금, 휘은석, 사면동석, 농홍은석, 은 등이 산출된다. 동원광상의 광화작용은 2시기로 구분된다.

 은치 은광상 
은치 은광상은 정선군 임계면 골지리와 삼척시 하장면 토산리에 걸쳐 있으며 선캄브리아기 변성퇴적암류의 열극을 충진한 다금속맥상광상이다. 광산의 지질은 선캄브리아기 변성퇴적암, 조선 누층군 장산 규암층, 묘봉층, 각섬암으로 구성된다. 광상 일대에는 19개의 광맥이 발달하며 광맥에서는 황철석, 백철석, 섬아연석, 유비철석, 자류철석, 함은사면동석, 석석(錫石), 황석석, 휘동석, 휘은석, 자연 은, 함은 테트라헤드라이트, 호박금 등이 산출된다.

 낙동 비소-비스무트광상 
낙동 비소-창연광상은 정선군 남면 선평역에서 철길을 따라 북쪽으로 1.5 km 지점에 위치한 비스무트-비소-아연 광상이다. 일제 강점기에 비소가 개발되었고 이후 비스무트의 산출이 확인되어 1970년대까지 같이 개발되었으며 현재는 휴광중이다. 광산의 지질은 조선 누층군 태백층군 및 정선층군과 이를 관입한 정선 화강암체, 암맥, 화강섬록암 등 화성암들로 구성되며 가사리 스러스트 단층과 기타 소규모 단층 및 습곡이 곳곳에 발달한다. 광상의 남동부에는 조선 누층군의 석회암이 스카른화되어 있다. 낙동광상의 광화작용은 두 번 있었으며 암맥과 석영맥이 조선 누층군 막골층의 층리면을 따라 교대하거나 파쇄대 혹은 막골층과 화성암체의 접촉부를 따라 관입하였다. 이 광상에서는 유비철석, 황철석, 섬아연석, 황동석, 자류철석, 방연석, 황동석, 호박금, 침은석, 자연 비스무트, 휘창연석 및 비스무트-텔루륨-셀레늄-황계 광물들이 산출된다.

 왕제 안티모니광상 
왕제 안티모니광상은 정선군 동면 백전리와 삼척시 하장면 둔전리 사이에 위치한 안티모니 광상이다. 광산의 지질은 조선 누층군과 이를 관입한 백악기의 역둔 화강암체 및 반암류로 구성되며 북동 주향의 백전리 단층이 지나가고 중봉산 배사와 문곡리 배사 습곡 구조가 발달한다. 광상의 모암은 조선 누층군 풍촌 석회암층으로서 석회암 층준을 교대한 열수 광상이다. 광상에서는 휘안석, 황철석, 유비철석, 섬아연석, 황동석, 백철석, 휘동석, 스티비코나이트(stibiconite) 등이 산출되며 맥석광물로 석영, 돌로마이트, 방해석이 산출된다. 광화작용의 시기는 중생대 백악기이다.

 임계면 
정선군 임계면에는 락천광산, 공영광산, 동명광산, 임계광산 등의 금, 은, 동, 연-아연광산이 좁은 범위에 다수 분포한다. 이들 광산은 모두 열극을 충진한 맥상의 금-은 광상이다. 락천, 공영, 동명 3개 광산에서 공통으로 산출되는 광물은 유비철석(硫砒鐵石), 황철석, 섬아연석, 황동석, 방연석, 호박금, 금홍석, 능망가니즈광, 석영이다. 공영광산과 동명광산에서는 농홍은석과 휘은석이 공통으로 산출되며 자연 은은 공영광산에서만 나온다. 3개 광산에서 가장 많이 나오는 광물은 유비철석과 섬아연석이며 그 다음 황철석, 방연석, 황동석 순서다.

락천(樂川)광산은 1915년 개발되어 1946년까지 금 300 kg, 은 9 t, 구리 200 t, 납 700 t, 아연 900 t을 생산하였다. 광상은 락천 단층의 양쪽에 남북 1.5 km, 동서 850 m 범위 내에 배태된 9개 광맥으로 동-서 또는 북동 50~70°주향에 북쪽으로 50~80°경사하고 이 광맥을 개발하기 위해 5호맥갱, 3호맥갱, 6호맥갱, 선익3맥갱, 금동대절갱이 개설되어 있다. 광맥의 모암은 중봉산 화강암, 조선 누층군 장산층, 묘봉층, 각섬암 등이며 광맥의 맥폭은 3~100 cm, 주향 방향으로 최대 450 m 연장된다. 전술한 공통 산출 광물 외에 락천광산에서만 산출되는 광물은 자연 비스무트, 스텐나이트(stennite), 석석(錫石), 티탄철광, 능철석, 백운모 등이다.

공영(共榮)광산은 정선군 임계면(북위 37°27'15"~37°28', 동경 128°51'54"~128°53'20")에 위치한 금, 은 광산이며 1929년부터 1942년까지 가행되었다. 광산의 지질은 선캄브리아기 중봉산 화강암 및 각섬암과 이를 부정합으로 덮는 조선 누층군 장산 규암층 및 묘봉층으로 구성되며 광상은 화강암 및 장산 규암층의 열극을 충진한 함금석영맥이다. 광상은 동-서 주향으로 발달하는 3~4개조의 평행 암맥군과 북서 주향의 용산갱맥으로 구성되며 이 광맥을 개발하기 위해 본갱, 서갱, 용산갱이 개발되어 있다. 광산의 최대 품위는 금 40.9 g/t, 은 358 g/t이다.

동명(東明)광산은 주향 북동 10°, 경사 남동 60°인 광맥이며 이를 개발하기 위해 2개 갱도가 개설되어 있다.

 보암광산 
보암광산은 정선군 동면 화암리(북위 37°18~19', 동경 128°46'10.5"~128°48'10.4")에 위치한 금, 은광산이다. 광산의 지질은 조선 누층군으로 구성된다.

 삼원광산 
삼원광산은 정선군 남면 금곡리(북위 37°17'00~30", 동경 128°43'04~50")에 위치한 금, 은광산이다. 광산의 지질은 조선 누층군으로 구성되며 광상은 풍촌 석회암층의 열극을 충진한 함금은석영맥이다. 석영맥에는 황철석, 방연석, 섬아연석이 수반된다.

 같이 보기 
 한국의 지질
 한국의 단층
 단곡 단층
 정선 백복령 카르스트지대
 정선군

 각주 

분류:한국의 지역별 지질
분류:정선군의 지리
분류:강원특별자치도의 지리