stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
단양군의 지질
개요

한국의 지질  문서를 참고하십시오.
단양군은 지체구조 상 옥천 습곡대와 영남 육괴의 경계부에 위치해 있으며 소백산 지역을 제외하고는 대부분 옥천 습곡대에 속해 있다. 따라서 단양군의 지질은 대부분 고생대에 형성된 퇴적암 지층 조선 누층군과 평안 누층군으로 구성되어 있다. 조선 누층군에는 석회암이 다수 포함되어 있어 단양군 일대에 카르스트 지형과 단양 고수동굴, 단양 천동동굴 등 여러 석회암 동굴들을 발달시키고 있다. 평안 누층군에는 무연탄이 포함되어 있어 단양탄전을 형성하고 있으며 과거 이곳에서 석탄이 채굴되었다. 단양 지역의 가장 크고 중요한 지질구조는 각동 스러스트 단층으로, 남한강과 거의 일치하게 북동-남서 주향으로 발달하는 이 단층을 경계로 북서부에 조선 누층군 영월층군이, 남동부에 평안 누층군과 조선 누층군 태백층군이 분포한다.
단양국가지질공원

단양 국가지질공원(丹陽 國家地質公園, Danyang National Geopark)은 충청북도 단양군 전 지역을 포함하는 대한민국 국가지질공원으로, 2020년 7월 27일 지정되었으며 도담삼봉, 단양 고수동굴, 단양 온달동굴, 단양 노동동굴, 단양 천동동굴, 다리안 계곡, 단양 구담봉, 단양 사인암, 단양 석문, 선암계곡(4개소), 두산활공장, 영춘 북벽, 영천동굴, 구봉팔문, 여천리 카르스트 지형, 만천하경관, 단양읍 화석산지, 심곡리 충상단층대 접촉부, 죽령천 퇴적구조 및 습곡, 황정산과 칠성암 등 25개 지질명소로 구성된다.
단양국가지질공원 공식 사이트
선캄브리아기 변성암과 소백산변성암복합체

선캄브리아기의 변성암은 단양군 동부 소백산 주변 지역에만 분포한다. 이들은 소위 소백산변성암복합체라 불리며 이들 변성암류는 2차례의 광역 변성 작용에 의해 형성된 결정(結晶) 편암류가 화강암화작용, 미그마타이트화 작용 및 혼성작용을 받은 것으로서 변성 작용의 정도와 양상에 따라 여러 암석으로 구분된다. 소백산은 오랜 세월 풍화 침식된 결과로 기반암의 노두는 잘 관찰되지 않고 대부분 토양화되었으며 드물게 비교적 풍화에 강한 페그마타이트질 혹은 거정질의 암석만이 남아 있다.
선캄브리아기 변성암과 소백산변성암복합체 > 율리층군 고선리층

옥동 지질도폭(1966)에 의하면 선캄브리아기의 변성퇴적암 지층 율리층군(栗里層群)이 단양군 영춘면 남천리 남동부 산악 지역에 분포하고 있다. 율리층군 고선리층 화강암질편마암류(PCEggn; Precambrian Goseonri Formation granitic gneiss)는 화강암질 암석이나 마그마 기원이 아닌 변성퇴적암으로 추정되었다. 율리층군 고선리층 흑운모편암류(PCEygo2; Precambrian Yuli group Goseonri Formation biotite and schist)는 암회색의 장석편암과 석영편암으로 구성된다.
선캄브리아기 변성암과 소백산변성암복합체 > 페그마타이트질 미그마타이트

페그타이트질 미그마타이트(pm; pegmatitic migmatite)는 단양군 영춘면 동대리 남동부와 의흥리에 분포한다. 이 암석은 조산대에서 변성퇴적암이 용융작용을 받아 생성된 것으로 보이며 조선 누층군 장산 규암층의 기저부에 변성작용을 주었다. 이 암석은 대체로 백색의 우세한 거정질(巨晶質)의 산성암이며 장석과 석영으로 구성되고 약간의 백운모와 전기석을 함유한다.
선캄브리아기 변성암과 소백산변성암복합체 > 흑운모 화강암질 편마암

흑운모 화강암질 편마암(PCEbggn; Precambrian biotite granite gneiss) 또는 엽리상 화강암은 단양군 동부 소백산 국립공원 일대에 넓게 분포하는 변성암류이며 서측부에서는 조선 누층군 장산 규암층에 의해 부정합으로 덮인다. 단양군 단양읍 천동리 다리안 지역에는 옥천 습곡대에 속하는 조선 누층군의 최하부층인 장산 규암층과 영남 육괴의 화강암질 편마암이 직접 접하고 있다. 그동안 이들 사이의 관계는 부정합으로 추정되었으나 최근의 연구는 이 경계가 연성 전단 운동에 의한 단층 접촉임을 지시한다. 흑운모 화강암질 편마암의 전암 및 장석과 포획암에 대한 Pb 연대는 고원생대인 2.16±0.15 Ga의 관입시기를 지시한다.
선캄브리아기 변성암과 소백산변성암복합체 > 미그마타이트질 편마암

미그마타이트질 편마암(PCEmgn; Precambrian migmatitic gneiss)은 죽령 부근과 단양군 대강면 사동리~남조리 지역에 소규모로 대상(帶狀) 분포하며 석영, 흑운모, 자류석 등으로 구성되고 호상(縞狀) 및 엽상(葉狀) 구조를 가진다.
선캄브리아기 변성암과 소백산변성암복합체 > 반상변정질편마암

반상변정질편마암(PCEpgn; Precambrian porphyroblastic gneiss, 斑狀變晶質片麻巖)은 소백산 정상의 국망봉 일대와 대강면 올산리 지역에 분포하며 다른 편마암류와 점이적인 경계를 가진다. 주로 장석, 석영, 흑운모 등으로 구성된다.
고생대 조선 누층군과 석회암 카르스트 지형

이 부분의 본문은 조선 누층군입니다.
고생대 초기에 형성된 조선 누층군은 단양군에서 가장 넓은 분포 면적을 보이며 석회암층을 다수 포함하고 있어 단양군 일대에 광범위한 석회암 카르스트 지형과 석회암 동굴을 발달시키고 있다. 조선 누층군 태백층군은 대강면 북서부, 단양읍 중서부에서 영춘면을 지나 영월군 동부로 이어지며 북동-남서 방향으로 분포한다. 영월군에서 이어지는 조선 누층군 영월층군은 한강 북서부에 광범위하게 분포한다. 이 지역에서 두위봉형 조선 누층군은 대체로 북동 45°의 주향을 가지며 북서 50~60°의 경사를 갖는 등사 습곡 구조를 보인다. 영월군에서 이어져 왔으며 남한강과 거의 일치하게 발달하는 북동-남서 주향의 각동 스러스트 단층을 경계로 그 동(남)쪽에 태백층군이, 서(북)쪽에 영월층군이 분포한다.
아래 조선 누층군 하위의 각 지층들의 설명은 단양 지질도폭(1967, 이하 단양도폭)에 따른다. 단양 지역에 분포하는 두위봉형 조선 누층군은 태백시, 영월군의 그것과는 약간 차이가 있으며 학자들 간에 지층의 지질 시대와 명칭, 층서 시대에 차이를 보인다. 대표적으로, 화절층과 동점 규암층은 단양 지역으로 오면서 암상의 변화가 심하여 단양도폭에서는 이를 통합해 천동리층으로 설정했으나 김정환 등은 1992년 단양 지역의 지질구조 조사 당시 천동리층을 화절층과 동점층으로 세분하였다. 태백산지구지하자원조사단(1962)은 단양 지역에서 직운산 셰일층의 존재를 인정하지 않고 두위봉 석회암층(고성 석회암층)과 막골 석회암층을 막동 석회암층으로 통합하였고, 이하영(1980)은 직운산 셰일층을 인정하고 두위봉 석회암층과 막골 석회암층으로 구분하였다. 단양도폭에서는 전자의 시각을 반영하여 조선 누층군이 막동 석회암층까지 표시되어 있고 그 위에 바로 평안 누층군이 온다. 따라서 본 문단에서는 동점 규암층, 화절층, 직운산층, 두위봉층에 대해서는 설명하지 않는다. 이 지층들에 대해서는 조선 누층군 문서를 참고할 것.
조선 누층군 태백층군

이 부분의 본문은 조선 누층군입니다.
두위봉형 조선 누층군 또는 조선 누층군 태백층군은 하부에서 장산 규암층으로부터 막동 석회암층까지 분포하며 중간에 석회암층이 다수 포함되어 있어 고수동굴, 천동동굴, 노동동굴 등의 석회암 지형과 동굴을 발달시키고 있다.
태백층군은 각동 스러스트 단층과 옥동 단층 사이에서 북동-남서 방향으로 발달하고 북서쪽으로 경사져 있다. 태백층군 내에는 층리평행 전단구조가 보고되어 있다. 소진현 외(2023)의 연구 결과 묘봉층, 화절층, 두무골층에서 우수향 및 좌수향 주향이동을 지시하는 층리평행 전단구조와 엽리가 다수 관찰되었으며, 지층들은 두 단층에 의해 변형 분할(strain  partitioning)의 양상을 보여준다. 옥동 단층은 우수향인 것으로 재확인되었다.
조선 누층군 태백층군 > 코노돈트 화석대

단양군 지역의 조선 누층군 태백층군은 삼척탄전 지역과 달리 암상의 변화가 심하고 다수의 충상단층에 의해 심하게 교란되어 있어 단양 지질도폭(1967)에서 천동리층이 설정되었으나 김정환 외(1992)는 천동리층을 동점 규암층과 화절층으로 구분하는 등 하부고생대층의 층서에 많은 혼란이 있었고 학자들마다 층서가 다르게 해석되었다. 그리하여 1997년 단양 지역의 태백층군 층서를 정립하기 위해 코노돈트 화석 연구가 수행되었다. 13개 단면에서 1,886개체의 코노돈트 화석이 채취되어 총 70속 143종으로 분류되었다. 그 결과 기존의 고성 석회암층은 영월군에서 단양군으로 연장되는 것이 아니라 단양군 가곡면 이남에서 실음산(슬음산) 스러스트 단층에 의해 캄브리아기, 일부 오르도비스기 지층이 반복 노출된 지층임이 밝혀졌다.
조선 누층군 태백층군 > 장산 규암층과 16억년 차이의 다리안 부정합

이 부분의 본문은 장산층입니다.
장산 규암층(CEj; Cambrian Jangsan formation, 壯山 硅巖層)은 조선 누층군 중 가장 동쪽에 분포하는 것으로서 하위의 선캄브리아기 흑운모 화강암질 편마암을 부정합으로 덮는 조선 누층군의 기저층이다. 죽령역 부근에서 영춘면 동대리 동부에 이르기까지 매우 얇고 길게 북동 45~50°의 주향과 북서 40~60°의 경사로 발달하며 대강면 황정리에서 중생대 흑운모 화강암에 의해 관입 당하였다. 본 암은 주로 회백색 규암과 석영편암으로 구성되어 있으며 흑운모 화강암질 편마암과의 부정합면을 따라서는 약 5~6 m의 두께로 활석질 운모편암(Talcmica schist)이 협재되어 있다. 이 편암은 회백색 내지 회녹색을 띠며 석영 입자와 운모류 및 활석류들이 층리에 평행하게 교호(交互)하여 편마암에 가까울수록 점차 편리가 감소된다. 이 활석질편암 상위에는 2~3 m의 두께를 갖는 역암이 놓이며 그 위에 본 층의 주요 구성암인 담백색 규암이 놓이며 이들은 조립 내지 중립질의 치밀 견고한 괴상(塊狀) 규암이 우세하나 층리에 평행하게 얇은 운모대(帶)가 발달하여석영 편암의 구조를 갖는 부분도 있다. 본 층의 전체 두께는 60~80 m이나 북동쪽으로 갈수록 증가하여 영월군으로 넘어가기 직전의 영춘면 동대리에서는 200 m 이상이다.
다리안 부정합(Darian Umconformity)은 단양군 단양읍 천동리 다리안[橋內] 관광지 내 계곡에 선캄브리아기의 조립질 화강편마암과 고생대의 조선 누층군 장산 규암층이 16억 4천만년의 시간 간격을 가지며 부정합으로 접하고 있는, 지질학적으로 매우 중요하괴 희귀한 노두이며 단양국가지질공원의 지질유산이다. 화강편마암과 장산 규암층의 층리면은 서로 평행해 과거에 부정합으로 해석되었으나 장산 규암층의 기저부의 역들이 주로 규암의 역이고 두 암석의 접촉부를 따라 약 20~30 cm 두께의 천매압쇄암(phyllonite)으로 구성된 단층암이 존재하며 접촉면상에 수평의 단층조선이 관찰되어 오늘날 두 암석의 접촉부는 우수향 주향 이동 단층으로 해석된다. 이는 선캄브리아기와 캄브리아기 지층의 경계이자 한국의 지체구조구 중 영남 육괴와 옥천 습곡대의 경계단층으로 해석된다.
다리안 계곡 장산 규암층의 역암
다리안 계곡에 드러난 북서쪽으로 경사하는 장산 규암층
(북위 36° 57′ 44.1″ 동경 128° 25′ 24.0″﻿ / ﻿북위 36.962250°  동경 128.423333° ﻿ / 36.962250; 128.423333)
장산 규암층과 기반암의 부정합
단양군 다리안 계곡의 부정합
(북위 36° 57′ 44.1″ 동경 128° 25′ 24.0″﻿ / ﻿북위 36.962250°  동경 128.423333° ﻿ / 36.962250; 128.423333)
조선 누층군 태백층군 > 묘봉층

묘봉층(CEm; Cmabrian Myobong shale formation, 猫峯層)은 장산 규암층 상위에 정합으로 놓이며 장산 규암층 분포지역 바로 서쪽에서 대강면 황정리에서 영춘면 동대리에 이르기까지, 장산 규암층과 비슷하게 북동 40~50°의 주향과 북서 60~70°의 경사로 발달한다. 본 지층의 주요 구성암석은 녹회색 및 암회색 셰일, 점판암 등이고 사질 셰일과 천매암 등이 수반되며 층리의 발달이 현저하다. 본 층의 두께는 60~100 m이다.
조선 누층군 태백층군 > 풍촌 석회암층 (대기층)과 단양 천동동굴

풍촌 석회암층(Op; Pungchoen limestone formation, 豊村石灰巖層) 또는 대기층 묘봉층 상위에 정합으로 놓이며 장산 규암층 및 묘봉층 분포지역 바로 서쪽에서 대강면 황정리에서 영춘면 동대리에 이르기까지, 묘봉 셰일층과 비슷하게 북동 주향으로 발달한다. 본 층은 주로 석회암과 돌로마이트로 구성되어 있으며 특히 백색 석회암이 회색 및 청회색 석회암과 호층(互層)으로 협재되어 있다. 본 지층의 두께는 250~300 m이다. 단양 천동동굴이 이 지층 중에 발달한다.
단양군 대강면 용부원리 580-2 (N 36°55'03.59", E 128°22'54.00")에는 풍촌 석회암층의 석회암이 재습곡(refolding)되어 노출되어 있다. 풍촌 석회암층은 연회색의 돌로마이트질 석회암과 암회색의 이암이 교호하며 노두의 북서측부터 향사, 배사, 향사가 반복된다.
조선 누층군 태백층군 > 천동리층

천동리층(Oc; Ordovician Choendongri formation, 泉洞里層)은 풍촌 석회암층 상위에 정합으로 놓이며 풍촌 석회암층 분포지역 바로 서쪽에서 대강면 황정리에서 영춘면 동대리에 이르기까지, 풍촌 석회암층과 비슷하게 북동 주향으로 발달한다. 천동동굴(그러나 이 동굴은 조금 더 동쪽인 풍촌석회암층 분포지역에 위치한다.)이 위치한 단양읍 천동리에서 그 명칭이 유래되었으며 대체로 회색의 충식(蟲蝕) 석회암이 우세하며 이회암 셰일 등이 석회암과 교호하고 본 층의 하부 및 중부에는 4~5매의 얇은 사암층이 협재된다. 본 층의 두께는 200~250 m이다. 이 지층은 원래 태백-삼척 지역에서 정의된 두위봉형 조선 누층군 화절층과 동점 규암층이 천동리층으로 함께 묶인 것이다.
조선 누층군 태백층군 > 동점 규암층

단양 지질도폭(1967)에서는 화절층과 동점층을 천동리층으로 묶었으나, 김정환과 고희재(1992)는 천동리층과 두무골층 사이에서 60~100 m 두께로 발달하는 동점 규암층을 인지하였다.
조선 누층군 태백층군 > 대전리 규암층

대전리 규암층(大田里 硅巖層)은 손치무(1975)가 설정한 지층으로 동점 규암층에 해당한다. 이 지층은 단양군 영춘면 남춘리에서 대강면 당동리까지 이어지며 그 이후 사라진다. 손치무의 연구 결과 평안 누층군 분포지역 동부인 단양읍 덕상리 계곡 입구부에서도 대전리 규암층이 존재한다는 사실이 밝혀졌다.
조선 누층군 태백층군 > 두무골층

이 부분의 본문은 두무골층입니다.
두무동층(Odu; Ordovician Dumudong formation, 斗務洞層)은 주로 셰일로 구성된 지층이다. 단양 지질도폭(1967)에 의하면 두무동층은 하부의 천동리층과 정합적인 관계를 가지며 구성 암석은 하부의 천동리층과 유사하나 규암층을 협재하지 않는다. 두무골층은 주로 셰일과 석회암층의 호층(互層)으로 구성된다. 셰일은 (녹)회색을 띠는데 그 풍화 표면은 황갈색 또는 황녹색으로 변색되었고 석회암은 (청)회색을 띤다. 하부 층준에는 충식 석회암이 얇게 수 매 협재되기도 하며 상부 층준에는 얇은 석회암 역암이 협재된다. 손치무(1965)는 이 층이 주로 셰일과 석회암의 호층으로 구성되는 점을 고려해 동점 규암층보다 약간 더 깊은 해저에서 퇴적된 것으로 해석하였다. 고바야시(1966)와 이하영(1970) 등은 이 지층에서의 삼엽충, 완족류, 코노돈트의 화석을 기초로 본 지층을 오르도비스기 하부에 대비하였다. 지층의 두께는 30 내지 70 m이다. 손치무(1975)에 의하면 두무동층은 영춘면 부근에서 주로 담녹색 셰일로만 구성되어 있어 상부의 막동 석회암층과의 경계가 뚜렷하다. 단양군 단성면 북상리, 죽령천의 북상교 일대(36°55'27.67"N, 128°20'34.84"E)에는 위 사진과 같이 두무골층의 석회암과 쇄설성 이질암이 교호하며 단괴상(nodular) 석회암과 연성 습곡이 발달한다.
조선 누층군 태백층군 > 고성 석회암층

이 부분의 본문은 단양 온달동굴입니다.
고성 석회암층(Ogl; Ordovician Goseong limestone Formation, 古城層)은 막동 석회암층 상위에 관계 미상으로 놓이고 평안 누층군 홍점층에 의해 경사 부정합으로 덮이며 막동 석회암층 분포지역 바로 서쪽에서 북동 주향으로 발달한다. 영춘(1962), 옥동 지질도폭(1966)에만 표시되어 있는 본 지층은 주로 석회암과 돌로마이트질 석회암과의 호층으로 구성되며 간간히 홍색 석회암과 충식(蟲蝕) 석회암이 협재되어 있다. 국부적으로 심한 습곡과 교란 구조를 볼 수 있다. 이 지층은 삼척탄전 서부의 직운산층과 두위봉층에 대비되는 지층이나 본 고성층 하부의 직운산 셰일에 대비되는 지층이 발달이 단속적(斷續的)이어서 1962년부터 직운산 셰일층을 합하여 고성층이라고 불러 왔다. 온달동굴 주변에서 고성층 하부는 암회색 내지 녹회색의 미정질(微晶質) 석회암과 셰일의 호층으로 되어 있다. 고성층 상부는 암회색 석회암으로 구성되며 고성층 중부에는 얇은 셰일이 많이 협재되어 있다. 이 지층의 일반적인 주향은 북동 15°이고 경사는 서쪽으로 60°, 지층의 두께는 300 m 내외이다. 이 지층 중부에는 단양 온달동굴이 발달하며 북서-남동 방향의 이 동굴은 주굴 693 m, 지굴 832 m의 길이에 북서 30°방향의 절리를 따라 용식 작용이 이루어진 결과로 생성된 석회암 동굴이다. 온달동굴의 주 통로는 단층면을 따라 발달하는데 동굴천장을 따라 막장까지 이어진 단층선을 확인할 수 있다.
코노돈트 연구(1997)로 기존의 고성 석회암층은 하부와 상부 층준으로 구분되었다. 하부 층준에서 Proconodonotus serratus, Proscandodus sp., Cordylodus proavus, Proscanodus notchpeakensis, Rotundaconus jingxiensis가 산출되었고 이는 캄브리아기 화절층의 Eoconodontus (E.) notchpeakensus 생층서대에 해당한다. 상부 층준은 후기 트레마도시안에서 후기 아레니지안(Aremigian)에 해당한다. 따라서 고성 석회암층은 가곡면 대가리 이남 지역으로 연장되지 않으며 기존의 '고성 석회암층'은 실제 고성 석회암층이 아니라 캄브리아기, 일부 오르도비스기 지층이 충상단층에 의해 반복 노출된 지층이다.
단양군 영춘면 상리의 단양 영춘북벽(도로명주소 : 단양군 영춘면 북벽길 51-3)은 고성 석회암층의 석회암으로 구성된 절벽이다.
각동 단층 북서부의 조선 누층군 영월층군

조선 누층군 영월층군은 영월군과 단양군 북서부에 광범위하게 분포하는 고생대 지층이다. 단양군 내에서 이 지층은 모두 각동 스러스트 단층과 일치하게 발달하는 한강 북서부에만 분포한다.
각동 단층 북서부의 조선 누층군 영월층군 > 선흥월리층군

손치무(1975)는 각동 충상단층 서부의 흥월리층 밑에 많은 석회암층이 놓여 있음을 밝히고 이를 선(先)흥월리층군으로 명명하였다. 선흥월리층군은 규암층, 석영편암층 및 천매암층, 석회암층으로 구성된다. 규암층은 제천 지질도폭(1967)의 금수산 규암층과 동일한 것으로 습곡에 의해 반복 노출된 것이며 손치무는 이 규암층을 장산 규암층에 대비하였다. 담갈색의 석영편암층 및 암회색의 천매암층은 판상구조가 잘 발달하며 묘봉층에 대비되었다. 석회암층은 그 대부분이 종래 삼태산층으로 대충 뭉뚱그려졌으나 손치무는 이 지층을 단일층으로 볼 수 없다고 하여 석회암-A, B, C, D, E, F, G 7개 암상으로 구분하였다. 이 석회암층은 매포읍 매포리 도담역 동측에서 한일시멘트에 의해 채취되고 있는 석회암에 해당하며 대략 두무동층~막동 석회암층에 해당한다고 보았다.
각동 단층 북서부의 조선 누층군 영월층군 > 삼방산층

삼방산층은 원래 영월군 지역에 분포하는 지층으로 태백산지구지하자원조사단의 영춘 지질도폭(1962)의 지질도에는 영춘면 서부, 어상천면과의 경계 지역에 분포하는 것으로 표기되어 있다. 손치무(1975)에 의하면 가곡면 여천리에 삼방산층의 녹색 편암이 있다.
각동 단층 북서부의 조선 누층군 영월층군 > 흥월리층과 도담삼봉, 단양 석문

이 부분의 본문은 흥월리층입니다.
흥월리층(興月里層)은 주로 회백색 중립결정질 괴상(塊狀) 돌로마이트로 구성되며 층리의 발달이 좋지 않다. 지표의 풍화면은 암흑색을 띠어 삼태산층 석회암과 쉽게 구별되고 지형적으로 돌리네를 형성한다. 적성면 애곡리와 매포읍의 대부분 지역, 어상천면과 영춘면 일부 지역에 조금씩 분포한다. 지층이 소규모로 분포하는 이유는 배사 습곡 구조로 인해 그의 상부만이 노출되어 있기 때문일 것으로 생각된다. 지층의 주향과 경사는 직치리 계곡에서 대체로 북서 10°, 남서 60~70°이나 그의 남부에서는 지층이 심하게 교란되어 불규칙한 주향과 경사를 가지며 이중에 특히 북동 70°의 주향과 북서 50~60°의 경사가 우세하다. 상부는 삼태산 석회암층에 의해 덮여 있다. 손치무 외(1975)에 의하면 두께 200 m의 흥월리층은 전부 돌로마이트로 구성되어 있으며 가곡면 사평리 여울메기마을 동쪽 계곡에서 대동 누층군 반송층과 두무골층 사이에 흥월리층의 돌로마이트가 개재(介在)되어 있다. 도담삼봉은 단양팔경에 해당하는 지질명소로 흥월리층의 석회암과 돌로마이트로 구성되었다. 석회암 카르스트 지형이 만든 원추형 모양의 봉우리로 남한강이 휘돌아 이룬 깊은 못에 풍화 잔류 지형으로 존재하는 3개의 섬으로 이루어졌다. 단양 석문은 조선 누층군 흥월리층의 석회암과 돌로마이트로 구성되어 있으며 석회동굴이 붕괴되고 동굴의 천장의 일부가 남아 구름다리처럼 형성되었거나, 석회암이 지하수에 의해 침식되고 남은 지형으로 추정된다.
단양군 단양읍 상진리 산 33-1 (N 36°57'43.30", E 128°21' 54.06")에는 위 사진과 같이 국도 제5호선 도로변 절개사면에 약 150 m에 걸쳐 흥월리층의 대규모 노두가 드러나 있다. 이 노두는 대규모 충상단층과 등사습곡, 암맥 등 다양한 지질구조를 한 지점에서 볼 수 있는 희귀한 지질유산으로 실제로 대학의 지질학과에서 현장 실습으로 방문하고 있는 곳이다. 층리면은 북서 주향에 남서쪽으로 고각 경사한다. 적성면 애곡리-단양읍 상진리 간 산능선을 따라 개설된 도로에는 아래 사진과 같이 흥월리층의 노두가 대규모로 드러나 있다.
북위 36° 58′ 21.0″ 동경 128° 20′ 10.9″﻿ / ﻿북위 36.972500°  동경 128.336361° ﻿ / 36.972500; 128.336361
북위 36° 58′ 23.0″ 동경 128° 20′ 11.9″﻿ / ﻿북위 36.973056°  동경 128.336639° ﻿ / 36.973056; 128.336639
북위 36° 58′ 25.8″ 동경 128° 20′ 02.8″﻿ / ﻿북위 36.973833°  동경 128.334111° ﻿ / 36.973833; 128.334111
북위 36° 58′ 33.2″ 동경 128° 19′ 59.3″﻿ / ﻿북위 36.975889°  동경 128.333139° ﻿ / 36.975889; 128.333139
북위 36° 58′ 48.6″ 동경 128° 19′ 48.3″﻿ / ﻿북위 36.980167°  동경 128.330083° ﻿ / 36.980167; 128.330083
북위 36° 58′ 51.2″ 동경 128° 19′ 44.9″﻿ / ﻿북위 36.980889°  동경 128.329139° ﻿ / 36.980889; 128.329139
북위 36° 58′ 52.5″ 동경 128° 19′ 44.7″﻿ / ﻿북위 36.981250°  동경 128.329083° ﻿ / 36.981250; 128.329083
북위 36° 58′ 52.3″ 동경 128° 19′ 45.6″﻿ / ﻿북위 36.981194°  동경 128.329333° ﻿ / 36.981194; 128.329333
북위 36° 58′ 55.6″ 동경 128° 19′ 54.0″﻿ / ﻿북위 36.982111°  동경 128.331667° ﻿ / 36.982111; 128.331667
북위 36° 58′ 55.6″ 동경 128° 19′ 55.4″﻿ / ﻿북위 36.982111°  동경 128.332056° ﻿ / 36.982111; 128.332056
북위 36° 58′ 53.0″ 동경 128° 19′ 59.0″﻿ / ﻿북위 36.981389°  동경 128.333056° ﻿ / 36.981389; 128.333056
만천하스카이라운지카페(도로명주소 단양군 적성면 옷바위길 60-186) 전면의 노두
북위 36° 58′ 55.6″ 동경 128° 19′ 57.4″﻿ / ﻿북위 36.982111°  동경 128.332611° ﻿ / 36.982111; 128.332611
만천하스카이라운지카페 전면의 노두
북위 36° 58′ 52.2″ 동경 128° 20′ 14.0″﻿ / ﻿북위 36.981167°  동경 128.337222° ﻿ / 36.981167; 128.337222
북위 36° 58′ 52.9″ 동경 128° 20′ 19.4″﻿ / ﻿북위 36.981361°  동경 128.338722° ﻿ / 36.981361; 128.338722
북위 36° 58′ 59.7″ 동경 128° 20′ 10.5″﻿ / ﻿북위 36.983250°  동경 128.336250° ﻿ / 36.983250; 128.336250
북위 36° 59′ 03.6″ 동경 128° 20′ 20.9″﻿ / ﻿북위 36.984333°  동경 128.339139° ﻿ / 36.984333; 128.339139
북위 36° 59′ 02.8″ 동경 128° 20′ 25.2″﻿ / ﻿북위 36.984111°  동경 128.340333° ﻿ / 36.984111; 128.340333
북위 36° 59′ 02.8″ 동경 128° 20′ 24.9″﻿ / ﻿북위 36.984111°  동경 128.340250° ﻿ / 36.984111; 128.340250
북위 36° 59′ 02.7″ 동경 128° 20′ 24.1″﻿ / ﻿북위 36.984083°  동경 128.340028° ﻿ / 36.984083; 128.340028
북위 36° 59′ 12.2″ 동경 128° 20′ 26.1″﻿ / ﻿북위 36.986722°  동경 128.340583° ﻿ / 36.986722; 128.340583
각동 단층 북서부의 조선 누층군 영월층군 > 삼태산층과 석회암, 여천리 카르스트 지형

이 부분의 본문은 삼태산층입니다.
삼태산 석회암층(os; Samtaesan limestone formation, 三台山石灰巖層) 또는 문곡층은 대부분이 석회암으로 구성되어 있어 한강 서북부의 광범위한 석회암 카르스트 지대를 형성하고 있는 석회암층이다. 적성면과 어상천면에서 가장 잘 발달하며 도담역 동부에 위치한 석회암 광산들도 이들 삼태산층 분포지역에 위치한다. 어상천면 임현리 지역에서는 지층의 주향을 따라 관입한 석영반암맥에 의해 절단되어 포획암으로 잔류하는 부분도 있다. 이 지역에서 주향은 북서 20~40°이며 경사는 북동 60~80° 또는 남서이다. 이 지층의 두께는 상한이 금수산 규암층으로 덮여 있어 정확한 두께를 알 수 없으나 200 m 이상으로 추정된다. 손치무(1975)에 의하면 삼태산층은 흥월리층과 점이적이며 기저부는 석회암이고 기저에서 10 m 이내에 두께 1~2 m 내외의 돌로마이트층이 협재된다. 삼태산층의 석회암은 쌍용시멘트(쌍용C&E)에 의해 채취되고 있다.
여천리 카르스트 지형은 가곡면 여천리 일대(N 37°00'48.06", E 128°22'04.22")에 발달하며 한일시멘트공장을 따라 올라가면 카르스트와 대체로 원형의 돌리네 지형이 관찰되며 이는 카카오맵 위성사진으로도 보인다. 영춘면 만종리 산 86, 노은재(N 37°05'51.79", E 128°23'07.16") 일대에는 석회암이 풍회되면서 부분적으로 용식되어 석회암이 마치 탑 모양을 이루며 남아 있는 지형인 카렌(karren) 지형이 테라로사와 함께 발달한다. 그러나 인지도는 거의 없다.
단양 석문
가곡면 여천리의 삼태산층
북위 37° 00′ 59.1″ 동경 128° 20′ 39.2″﻿ / ﻿북위 37.016417°  동경 128.344222° ﻿ / 37.016417; 128.344222
매포읍 하시리의 삼태산층
북위 37° 03′ 00.3″ 동경 128° 19′ 47.5″﻿ / ﻿북위 37.050083°  동경 128.329861° ﻿ / 37.050083; 128.329861
중앙고속도로 단양팔경휴게소 인근, 부산기점 252.0 km 지점 절개사면의 삼태산 석회암층
중앙고속도로 북단양 나들목 북서측 춘천 방향 진입로 절개사면의 삼태산 석회암층
적성면 하진리 수양개유적로 도로변의 삼태산층
북위 36° 56′ 44.9″ 동경 128° 18′ 14.8″﻿ / ﻿북위 36.945806°  동경 128.304111° ﻿ / 36.945806; 128.304111
시대 미상의 금수산 규암층

금수산 규암층(kq, 錦繡山硅巖層)은 금수산을 중심으로 단양군과 제천시의 경계선을 따라 분포하는 규암층으로 생성 시기를 정확히 알 수 없으나 조선 누층군 삼태산 석회암층 위에 부정합으로 놓이고 중생대 화강암에 의해 관입당했으므로 고생대와 중생대 사이의 지층이다. 본 층은 주로 담회색 또는 유백색 규암과 석영편암으로 구성되고 암회색 및 담회색 편암, 점판암, 천매암 등이 수반되며 전자는 하부에 발달하고 후자는 상부에 우세하다. 그러나 점판암, 천매암류는 규암층에 비해 소규모로 발달하며 단양읍 고평리 부근에 분포한다. 본 층은 대체로 남서~서 40~50°의 경사를 가지며 그 상한이 화강암에 의해 관입당해 정확한 두께를 알 수 없으나 300 m 이상으로 계산된다.
갑산층

갑산층(Og; gapsan formation)은 단양군 어상천면-매포읍-제천시 경계에 위치한 갑산(732.4 m)과 영월군 남면 토교리 남쪽에 위치한 가창산(818.6 m) 일대에 분포하는 지층이다. 평창 스러스트 단층 서편에서 갑산층으로 명명된 이 지층이 홍점층에 대비된다는 보고가 있었다. 갑산층은 태백산지구지하자원조사단(1962)의 영춘도폭에서 평창 단층 서편에 길게 신장된 모양으로 조선 누층군 석회암과 돌로마이트 위에 놓이는 시대 미상의 지층으로 처음 인지되었다. 이 지층의 하부는 주로 적색의 조립 사암과 실트암으로, 중부는 담회색 내지 백색의 석회암으로, 상부는 적색 이암, 담갈색 내지 담회색 석회암의 호층(互層)으로 구성되어 있으며, 이암은 석회암층 사이에 얇게 협재되고, 저변성 작용을 받아 일부 이암은 점판암이나 천매암으로 변하였다. 이 층의 석회암은 주로 해백합(가장 우세), 복족류, 개형충, 유공충, 산호, 방추충 등의 생물 파편으로 구성되어 있으며 백색 내지 담황갈색의 처트(chert)가 판상(板狀) 또는 구형으로 많이 발달되어 있다. 본 지층이 나타나는 구조상의 위치에 의해 하부의 오르도비스기 석회암보다는 젊고, 중생대 쥐라기 대보 조산운동 시기보다는 오래된 지층일 것으로 알려졌다. 이후 식물 화석과 방추충 화석이 산출되면서 갑산층의 지질시대는 고생대 석탄기 하부 모스코비안에 해당하는 것으로 제안되었다.
고생대 평안 누층군과 단양탄전의 무연탄

이 부분의 본문은 평안 누층군 § 단양탄전입니다.
고생대 후기에 형성된 평안 누층군은 단양군 내에서 단양읍, 대강면, 단성면 경계 지역에서 한강과 평행하게 가곡면 향산리, 영춘면 상리까지 발달하여 단양탄전을 형성하고 이후 영월군으로 이어진다. 북동쪽(영월 방면)으로 갈수록 지층의 분포 범위가 넓어지는 경향을 보인다.
평안 누층군은 과거, 태백산지구지하자원조사(1962) 및 단양 지질도폭(1967)에서는 밑에서부터 홍점층, 사동층, 고방산층, 녹암층으로 구분되었으나 이는 북한 지역 평남 분지의 층서를 따른 것으로 정창희(1969, 1971)는 이 층서를 무효화시키고 평안 누층군을 밑에서부터 만항층, 금천층, 장성층, 함백산층, 고한층, 동고층으로 새로 구분하였으며 현재는 모든 연구자가 이 층서를 따르고 있다. 단양 지질도폭(1967)에 의하면 죽령 단층 이남 지역, 즉 대강면 두음리와 장림리, 단성면 북상리, 대잠리 일부 지역에 분포하는 평안 누층군 홍점층과 사동층의 경우 타 지역의 평안 누층군 뿐만 아니라 죽령 단층 이북 지역의 것과도 크게 다르다. 죽령 단층 이남 지역의 평안 누층군은 그 상부가 단층들에 의해 절단 혹은 침식되어 하부의 홍점층과 사동층만이 분포한다.
고생대 평안 누층군과 단양탄전의 무연탄 > 구 홍점층 (1962-1967)

홍점층(紅店層, Ch; Carboniferous Hongchoen Formation)은 조선 누층군을 부정합으로 덮는 평안 누층군 최하위층으로 주로 덕절산(780.6 m)과 두악산(723 m) 동측에 발달하여 대강면 두음리, 단성면 북상리와 대잠리 등지에서 중생대 대동 누층군 반송층 아래에 얇은 대상(帶狀)으로 분포하고 반송층 향사 습곡 구조의 서측인 단성면 외중방리의 봉화대(443.9 m) 주변에도 소규모 분포한다. 본 지층의 주요 구성 암석은 혼펠스인 대(帶)홍암회색홍갈색치밀암, 얇은 층의 백색 규회석(硅灰石), 석회암이고 암회색 또는 담회색 사암과 흑색 셰일이 협재되며 타 지역의 홍점층에 비해 암회색이 우세하다. 본 지층에 협재된 규회암은 2~3매가 인지되며 보통 2~3 m의 두께이나 곳에 따라 다소 두꺼운 부분도 있다. 이 암석은 덕절산 일대와 회산리 남측에서 가장 잘 발달되어 그의 일부가 광석으로 채굴되었다. 회백색 조립사암은 단성면 북상리 남측 덕절산 부근의 홍점층 하부에 얇게 2~3매 협재된다. 암회색 셰일은 덕절산 부근과 회산리 남측 산 안쪽에 발달된다. 대강면 괴평리 부근에서 측정한 이 지층의 두께는 250~300 m이다. 지층은 조선 누층군과 비슷하게 북동 40~60°의 주향과 북서 30~50°의 경사를 가진다. 본 지층은 북상리 사깟봉(464.2 m) 부근에서 상위의 사동층에 의해 덮이며 덕절산 북서측에서 단층에 의해 조선 누층군 삼태산층과 접한다.
고생대 평안 누층군과 단양탄전의 무연탄 > 구 사동층 (1962-1967)

사동층(寺洞層, Ps; Permian Sadong formation)은 홍점층 상위의 지층으로 단성면 북상리 일부 지역에 극히 소규모로 분포된다. 주요 구성 암석은 칠흑색 셰일, 흑색 사암, 회백색 사암, 석회암 등이며 북상리 북측에서는 얇은층의 흑연과 탄질(炭質)셰일이 협재된다. 두께 2~3 m의 회백색 사암과 두께 1.5~2 m의 석회암이 협재되며, 얇은 층의 흑연이 2~3매 확인되나 모두 두께 30 cm 미만이다. 본 지층은 죽령 단층에 의해 지층이 다소 교란되어 단층 인접부에서는 북서 20~70°의 주향을 가지며 그 남부에서는 북동 20~40°로 변하고 경사는 남서 40~70°또는 북서이다. 지층 두께는 약 80 m이다.
고생대 평안 누층군과 단양탄전의 무연탄 > 만항층

이 부분의 본문은 만항층입니다.
만항층(晚項層, Manhang formation)은 과거의 홍점층에 해당하는 지층이다. 홍점통(홍점층군)이란 이름은 평남 분지 평양 부근의 홍점(紅店)이라는 지명에서 유래한 것으로 평양 부근의 석탄을 함유한 석탄기-페름기 하부의 븕은색[紅]이 우세한 지층을 지칭한 것이었으나 삼척탄전과 단양탄전의 '홍점층'이라고 되어 있던 부분과 완전 같다고는 할 수 없어 정창희(1969)에 의해 정선군 고한읍 고한리의 만항재에서 이름이 유래한 만항층으로 명명되었다. 지층의 주향은 북동 30~60°, 경사는 북서 30~50°이다.
정창희(1971)에 의하면 만항층은 단양탄전 동측에 0.5~1.5 km의 폭을 가지고 발달한다. 주로 자색(赭色) 셰일, 회색 중립사암으로 구성되며 백색 사암과 녹색, 회색 및 암회색 셰일 또는 이들의 호층(互層)으로 되어 있고 4 내지 7매의 담회색 내지 담황회색의 석회암을 렌즈상으로 협재한다. 이들 석회암 중에는 석탄기 모스코비안 전반을 지시하는 방추충(푸줄리나, Fusulinidae)의 화석이 포함되어 있다. 단양 부근에는 암회색 및 녹회색 셰일과 사암의 호층으로 되어 있으며 암회색 셰일 중에는 회색 석회암이 2매 협재되어 있다. 이에도 동시대의 방추충 화석이 포함되어 있다. 단양탄전에서 만항층의 두께는 200~500 m로 비교적 두껍다.
손치무(1975)에 의하면 영춘면 지역의 만항층은 표식지인 만항재와 달리 상부의 두꺼운 셰일층이 없으며 영춘면에서는 습곡으로 반복 노출된 두무골층 위에, 가곡면 보발리에서는 막동 석회암층 위에, 고수재 부근에서는 풍촌 석회암층 위에 직접 놓인다. 그리고 가곡면 사평리에서 한강을 건너 여천리로 가는 고개 길가에도 만항층의 녹색 셰일이 있고 그 밑에 장성층에 해당할 흑색 셰일이 있으며 여천갱내에서는 이 흑색 셰일 밑에 함백산층으로 추정되는 사암이 나타나, 손치무는 이 일대의 평안 누층군이 역전되어 있음을 주장하였다.
만항층은 주로 적색 셰일과 담녹색 조립사암으로 구성되는데 적색 셰일이 특징적이다. 사암은 얼핏 암맥(석영반암 내지 규장암)과 구별이 곤란하다. 적색 셰일 중에는 백색의 석회암층이 협재되어 있는데 대체로 렌즈상이어서 연속성이 약하다. 두께는 최대 1 m이며 셰일 중에서 밀려나와 있다. 백색 석회암 중에는 방추충이 보고되어 있다. 단양읍 고수리 동방 2 km 지역에서 조선 누층군 고성석회암층을 부정합으로 덮으며 북동-남서 방향으로 발달한다. 만항층의 분포의 폭은 약 300 m이고, 그 두께는 200 m로 측정되며 단양읍 고수리에서 가곡면 덕천리로 가는 도로(고수재로)의 고개 부근에서는 금천층에 의해 덮여 있다. 고수리-도담리 일대에서는 역단층에 의해 조선 누층군 막동 석회암층, 고성 석회암층과 같이 수백 미터 상승하여 원래의 분포지인 기촌리 서쪽의 고수동굴 주변에 2회 반복 노출된다. 고수동굴 서쪽 700 m 도로변 절벽의 만항층은 북동 20°의 주향에 서쪽으로 40°경사하나 주향과 경사에 국부적인 변화가 크다.
단양 지역의 만항층은 담갈색, 담회색 사암과 적색, 녹색 셰일, 백색 또는 담회색 결정질 석회암으로 구성되고 하부에 적색 셰일이 우세하게 발달하며 지층의 두께는 기촌리에서 263 m 정도이다. 만항층에서는 Neognathodus bothrops, Hindeodus minutus, Idiognathoides opimus, Idiognathoides sinuatus, Diplognathodus coloradoensis, Diplognathodus orphanus, Declinognathodus lateralis, Declinognathodus noduliferus, Neogondolella clarki, Idiognathodus delicatus, Streptognathodus elegantulus 등의 코노돈트 화석이 산출되며 그 지질시대는 아토칸(Atokan) 및 모르완(Morrowan)이고 이 화석들에 근거하여 만항층에 Idiognathoides opimus 및 Neognathodus bothrops 코노돈트 생층서대가 설정되었다.
고생대 평안 누층군과 단양탄전의 무연탄 > 금천층

이 부분의 본문은 금천층입니다.
금천층(黔川層, Geumcheon Formation)은 과거 사동층 하부에 해당하는 지층이다. 태백시 금천동에서 이름이 유래된 금천층은 삼척탄전에서 1969년 정창희에 의해 처음 명명되었으며 과거 사동층 하부의 해성층 부분을 분리한 것이다. 지층의 경사는 대체로 북동 50~70°, 경사는 북서 20~70°이다.
정창희(1971)에 의하면 금천층은 암회색 중립사암 내지 세립사암을 두고 싱부에 암회색 내지 흑색 셰일이 있으며 암회색 석회암층을 2~3매 협재함이 특징이다. 이 석회암에는 후기 모스코비안을 지시하는 방추충의 화석이 발견된다. 금천층의 두께는 50~70 m 으로 얇지만 단양탄전 전 지역에 발달하며 단양읍 고수리에서는 주 분포대 서쪽에 충상단층에 의해 다시 노출된다. 금천층은 만항층을 정합으로 덮고 장성층에 의해 부정합으로 덮인다.
손치무(1975)에 의하면 금천층은 단양읍 현천리에서 두무골층 위에 놓이며 가곡면 여천리 대성탄좌 갱내에서 금천층은 조선 누층군의 석회암을 직접 덮고 있다. 금천층 흑색 셰일 중의 석회암에서 석탄기의 유공충화석이 산출되어 금천층임이 밝혀졌다.
금천층은 종래의 사동층 하부에 해당하는 지층이다. 태백산지구 지하자원조사 당시의 지질도(1962)에는 단양읍 고수리에서 가곡면 덕천리로 가는 고수재로에 만항층(홍점층)만이 드러난 것으로 되어 있으나 1993년 정창희의 조사에 의해 금천층의 하부가 만항층의 서측에 동반되어 있음이 밝혀졌다. 고수리 자동차 도로 고개 부근에서는 흑색의 셰일이 발견되고 암회색의 사암도 발견된다. 주목할 만한 점은 셰일 중에 암회색의 석회암층이 협재되는 것으로 석회암층은 3매가 발견되는데 그 중의 한 층은 두께가 2 m에 달하며 여기서 석탄기의 방추충과 함께 산호(珊瑚)의 화석이 발견되었다.(→따라서 금천층은 해성층이다.) 금천층은 그 서측에서 단층을 사이에 두고 막동 석회암층과 접한다. 이곳의 막동 석회암층은 쥐라기의 반송층에 의해 부정합으로 덮여 있다. 금천층 분포의 폭은 고수리 고갯길에서 250 m이고, 두께는 60 m이며 고수동굴 남동쪽에서는 분포의 폭이 70 m, 두께 70 m이다.
이창진과 김기룡(1995)은 단양탄전 고수리 지역의 금천층 중부의 석회암 층준에서 Ozawainella turgida, Neostaffella sphaeroidea, Beedeina schellwieni, Fusulina sp., Hanostaffella sp. 5속 5종의 방추충(푸줄리나) 화석을 발견하였다. Hanostaffella는 삼척탄전의 금천층에서도 보고된 바 있으며 단양탄전 지역에서의 금천층은 석탄기 펜실베이니아세 모스크바절(Moscovian, 모스코비안) 중부에 퇴적된 것으로 보인다.
단양 지역의 금천층은 주로 암회색 내지 흑색 셰일과 세립사암, 암회색 석회암으로 구성되며 일부 지역에서 석회암 내에 처트가 발달하고 두께는 기촌리에서 92 m 정도이다. 금천층 석회암에서 Neognathodus medexultimus, Neognathodus roundyi, Neognathodus dilatus, Gondolella bella, Diplognathodus coloradoensis, Diplognathodus edentulus, Diplognathodus papilla n. sp. Park, Idiognathodus delicatus, Streptognathodus elegantulus 등의 코노돈트 화석이 산출되었으며 지질시대는 중기 석탄기 더모이네시안조이고 이 화석들에 근거하여 금천층에 Neognathodus roundyi 생층서대가 설정되었다.
단양군 대강면 장림리 167번지 죽령천 하천변(36°55'19.07"N, 128°20'53.83"E)에는 암회색 내지 회백색의 사암으로 구성된 금천층 노두가 드러나 있다. 노두의 금천층 주향은 북동 25°, 경사는 북서 87°이며 수평의 단층조선이 발달하고 취연성 변형작용의 결과물인 안행상 인장단열이 발달한다.
고생대 평안 누층군과 단양탄전의 무연탄 > 장성층과 무연탄

이 부분의 본문은 장성층입니다.
장성층(長省層, Jangseong formation)은 삼척탄전의 태백시 장성동에서 이름이 유래되었으며 과거 사동층 상부에 해당하는 지층이다. 금천층 위에 부정합으로 놓여 있으며 함백산층에 의해 정합으로 덮인다. 이 지층은 단양탄전의 주요 함탄층이다. 지층의 주향은 북동 50~70°, 경사는 북서 30~50°이다.
정창희(1971)에 의하면 장성층은 주로 흑색 셰일과 세립질 사암으로 구성되며 수 매의 석탄층을 포함한다. 대체로 단양탄전 북부에서는 조립사암을 하반으로 하고 그 위에 석탄층 1매를 함유한 윤회층(輪廻層; cyclothem)을 4매 겹친 삼척탄전의 장성층에 비교될 수 있겠으나 상부의 윤회층은 수 매 더 작은 윤회층으로 세분되는 경우가 있다. 단양탄전의 남부로 감에 따라 사암은 세립질로 변하여 윤회층의 특징이 희미해지게 된다. 본 층 상부에는 석탄층과 탄질셰일 및 셰일이 각각 수십 cm의 얇은 호층을 이루는 곳이 있으며 이런 경우에는 주(主)탄층을 찾기 어렵다. 장성층의 하한은 금천층 위에 오는 최하부 윤회층(JA)의 기저 사암으로 하고 상한은 함백산층의 회색 내지 유백색의 조립사암으로 된 기저 사암의 직하부로 한다. 장성층은 대체로 세립질사암과 셰일로 되어 있어 윤회층을 구별하기 쉽지 않으나 JA, JB, JC, JD 4개 윤회층으로 구분할 수 있다. JD는 다시 3매의 작은 윤회층으로 세분된다. 각 윤회층 중에는 1 내지 2매의 석탄층이 협재되어 있다. 삼척탄전에서는 JC의 석탄층이 가장 두꺼워 가행된다. 그러나 단양탄전에는 JC의 탄층은 국부적으로 채탄되지만 금천층에 가장 가까운 JA의 탄층이 발달하여 있다. JB 중의 석탄층은 JC의 것과 비슷하여 발달이 국부적이다. JD에는 석탄층이 거의 발견되지 않는다. 석탄층 상반에는 식물 화석의 흔적이 있으나 잘 보존된 것은 없다. 본 지층의 두께는 100~170 m이다.
단양탄전의 가행 대상 석탄층은 장성층에 포함된다. 장성층 내에는 그 상부에 주 가행 대상이 되는 1매의 석탄층이 협재되며 이 석탄층 밑에 1~2매의 석탄층이 있으나 탄층의 발달이 양호한 곳에서만 국부적으로 개발되었다. 단양탄전의 장성층의 두께는 석탄층의 발달과 밀접한 관계를 가지고 있음이 채탄 및 석탄 개발 결과 확인되었다. 구조적인 변화가 없는 곳에서의 장성층 두께는 100 m 내외이나 곳에 따라 심한 변화를 보여 어떤 지역에서는 30 m까지 줄어들기도 하고 300 m 이상으로 두꺼워지기도 하다. 장성층의 두께가 70 m 이하로 줄어드는 곳에서는 주 가행 대상이 되는 장성층 상부 석탄층을 포함한 장성층 상부 지층의 분포가 없는 곳이 대부분이며 장성층의 두께가 100 m 정도인 지역에서는 대체로 석탄층의 발달이 빈약하고 단사(單斜) 구조를 이루는 것이 보통이다. 습곡 구조에 의해 장성층의 두께가 늘어난 지역에서만 채탄 가능한 석탄층이 부존되는 것으로 나타났다.
장성층은 삼척 탄전의 사동층 상부에 해당하는 지층이다. 금천층을 부정합으로 덮고 있지만 오랜 관습으로 금천층과 함께 사동층으로 묶여 왔다. 장성층은 원래 단양읍 기촌리에 북동-남서 방향으로 발달하나 역단층에 의해 고수동굴 부근과 고수리 고개에도 드러나 있다. 고수리 고개에는 검은색의 석회암층을 협재한 금천층이 약간 얼굴을 내밀고 있지만 그 상위에 와야 할 장성층은 단층으로 잘려 없어지고 조선 누층군 막동 석회암층이 단층을 격하고 금천층과 접하여 있다. 고수동굴 동방 400 m 부근과 동굴 앞 금곡천 왼편에는 장성층이 분포되어 있다. 장성층은 암회색 셰일과 회색 사암으로 구성되며 1매의 석탄층이 협재되어 있다. 고수리에서는 과거 장성층의 석탄이 개발되었으나 지금은 폐광되었다. 또 동굴에서 남동쪽으로 800 m 되는 곳에도 금천층이 만항층과 장성층 사이에 협재되어 분포한다. 고수동굴 입구의 주차장에서 금곡천 건너편의 산을 보면 석탄층을 개발할 때 파낸 폐석더미 동쪽에 석회암이 보이는데 이 두 지점 사이에 고수리 단층이라 명명된 단층이 있다. 장성층은 그 분포의 폭이 100 m 내외, 두께는 80 m 정도이다.
박인수(1997)에 의하면 장성층은 금천층을 부정합으로 덮고 주로 암회색 내지 흑색 사암과 흑색 셰일, 석탄층으로 구성된다. 장성층의 흑색 셰일에서는 Tingia, Cordaites, Taeniopteris, Pecopteris 등의 식물 화석이 풍부하게 산출된다. 장성층의 두께는 기촌리에서 106 m 정도이다.