하동군의 지질
경상 누층군 하산동층 > 화석

양승영(1982)은 하동군 금남면 수문리의 하산동층에서 이매패류 화석을 발견하였다. 하산동층 하부층원은 이암/셰일과 사암이 교호하며 적색, 녹색, 녹회색, 암회색이 우세하고 하부와 중부 2개 층준에 역암이 협재된다. 하부층원에서는 3개 층준에 걸쳐 화석이 산출되며 Nagdongia soni의 화석이 암회색이나 녹회색 셰일에서 드물게 산출된다. 그리고 쌍각류 조개의 화석이 역암에서 산출된다. 하산동층 중부층원은 두께 100 m에 사암과 역암으로 구성되며 곳에 따라 셰일과 실트스톤이 협재되나 화석은 나오지 않았다. 하산동층 상부층원은 이암, 실트스톤, 셰일로 구성되며 일부 층준에서 사암과 역암이 교호한다. 상부층원에서는 Trigonioides(s.s.) kodairai, Plicatounio(s.s.) multiplicatus, Nagdongia soni, Brotiopsis wakinoensis, Viviparus sp. indet.가 산출되었다.
하동군 진교면 양포리 발꾸미 마을 인근 해안에 위치한 종고섬(N 34°59'56.79", E 127°55'16.33", 간조 시에만 출입 가능)은 연체동물 화석 산지로 유명한 지역이다. 하산동층은 주로 적색의 이암과 셰일로 구성되며 사암층도 확인된다. 퇴적층은 수평 층리가 발달하고 사암층 상부 5 cm 구간에서 복족류 화석이 밀집되어 나타난다. 이매패류 화석도 관찰되는데 Plicatounio naktongensis의 모식 산지로 알려져 있다. 이 외에 연흔, 건열, 사층리 등이 함께 관찰된다.
하동군 진교면 양포리 해안 지역에는 하산동층의 암층서적 특징인 붉은색 퇴적층이 없고 전반적으로 (암)회색을 띠는 괴상의 중립 내지 세립사암, 판상 엽층리가 발달한 세립사암, 판상 내지 사엽층리가 발달한 세립사암, 엽층으로 발달한 실트스톤과 이암의 호층, 셰일질이암 등으로 구성된다. 전반적으로 균일한 층리를 이루며, 호안에서 천호저 기원의 파도 연흔, 스트로마톨라이트, 복족류 패각화석층, 무척추동물 생흔화석 등이 나타난다. 이러한 퇴적 특성에 의해 이 퇴적층은 호성 기원으로 해석된다. 연구진들은 이 호성 퇴적층에 대해 암층서 단위인 양포리층원(Yangpori member)으로의 설정을 제안하였다. 이와 함께 양포리층원은 경상 누층군 내에서 스트로마톨라이트가 처음으로 나타나는 층원이라는 특징을 가진다.
2002년 8월 18일 하동군 금남면 중평리의 무인도인 악도(장구섬, N 34°58'7.05", E 127°55'10.27", N 34°58'06.66", E 127°55'13.51")의 하산동층에서 국내 최초로 조각류 공룡의 이빨 화석이 발견되었다. 장구섬에서는 원시 악어의 머리뼈, 배갑 파편, 다양한 연체 동물의 화석이 발견된 바 있으며 이러한 화석들의 문화재적 가치가 인정되어 천연기념물 제477호로 지정되었다. 이 지역의 하산동층은 섬과 해안선을 따라 넓게 드러나 있으며 역암, 적색 내지는 회색의 응회질 또는 석회질(함력) 사암, 적색, 녹회색 내지 담회색 이암으로 구성된다. 지층의 전체적인 주향은 북동 30~70°, 경사는 남동 8~20°정도이며 두께는 1,200 m 정도이다. 하산동층의 중간 층준에 해당하는 장구섬은 북동 30°주향으로 발달하는 단층에 의해 섬 중앙부가 장구처럼 잘록하게 차별 침식되어 북서쪽과 남동쪽 섬으로 구분되며 조각류 이빨이 발견된 층준은 북서쪽 섬의 북동쪽 끝 담회색 내지 녹회색의 실트스톤 혹은 세립질 사암층이다.
2004년 익룡 발자국이 하동군의 한 채석장의 하산동층에서 발견되어 신종 Pteraichnus koreanensis로 이름 지어졌다. 발견된 50개의 익룡 발자국은 크기 70×50 cm의 암회색 이암 블록에 보존되어 있으며 앞, 뒷발자국이 각 25개로 이들은 익룡이 4족 보행을 하였음을 나타낸다. 층서적으로 한국에서 가장 오래된 익룡 발자국이다. 이 발자국은 현존하는 아시아에서 가장 작은 발자국이다.
하동군 금남면 대치리 산 115 (N 34°57'19.11", E 127°53'45.83")에 드러난 하산동층은 주로 붉은색 셰일로 구성되며 측방 연장성이 불량한 회색~담회색 조립질 사암층이 약 1 m 두께로 렌즈상으로 협재된다. 사암층 상부의 붉은색 이암에서는 서관 구조가 집중 발달하는데 자연 제방 환경으로 판단된다. 이 노두에서 관찰된 특징들로 보아 퇴적 당시의 환경은 건조한 충적 평야의 하도와 범람원 환경으로 해석된다.
하동군 금남면 송문리 수문마을 해안의 노두에서 공룡 알 껍데기 화석이 발견되었다. 공룡 알의 수는 노두 표면에 2~3개이고, 암석에 내재되어 있는 알껍데기 파편의 잔존 흔적으로 합산하여 추정할 때 모두 6~7개 정도로 추정된다. 본 화석의 산출 층준은 하산동층 상부로서 Trigonioides Kodairai Kobayashi & Suzuki, 1936의 모식 산지 직하부에 해당하며 1972년 발견된 공룡알 화석 산지로부터 동쪽으로 약 50 m 떨어진 곳이다. 이 층은 이암, 실트스톤과 같은 세립질 퇴적물로 두껍게 쌓여 있고 사암과 역암이 협재되어 있다. 본 화석 산지 상하 인접 지층에서는 공룡 알 이외에 이빨과 늑골(肋骨) 화석이 발견되며 약 20 m 상부 층준에서는 용각류의 족흔열(足痕列, tracksway)이, 다시 25 m 상부에는 골편(骨片) 화석이 나타난다.
하동군 금남면 대송리 한치마을의 해안(N 34°57'22.35", E 127°50'20.07")에 드러난 하산동층에서 복족류 화석 Brotiopsis wakinoensis가 산출되었다. 이곳의 하산동층은 회색 또는 담회색 이암과 사암 및 셰일이 우세하며 16개 층준에 걸쳐 다량의 복족류 화석이 산출된다. 화석이 산출되는 상, 하위 지층에는 연흔, 건열, 사층리 등의 구조가 발견된다. 화석 산지의 상부 층준에서 관찰된 사층리는 고수류가 남동쪽으로 흘렀음을 지시한다.
하동군 금남면 대송리 남쪽 곶(대송리 575~547 일대)에 분포하는 하산동층(위 사진)에는 복족류 패각화석이 산출된다. 이 지역의 전반적인 구성 암석은 녹회색의 중립사암, 세립사암 그리고 회색 내지 암회색의 실트스톤과 이암 등으로서, 판상 내지 사엽층리, 곡상 사층리, 건열 구조, 서관구조, 석회질 단괴등이 수반되어 있으며 복족류 패각화석과 이매패 패각화석, 척추동물의 골편화석, 거북의 배갑편화석, 탄화된 식물편 화석 등이 산출된다. 패각화석층에서는 전반적으로 Brotiopsis wakinoensis 단일 종만이 높은 밀도의 군집 상태로 산출된다. 한편, 이 지역에서도 나타나는 수십 m 두께의 붉은색층을 협재하지 않은 퇴적층과 양포리 및 내구리 지역의 퇴적층이 층서적으로 동일한 층준인지는 야외노두의 단속적인 발달에 의해 분명치 않으나, 이들 퇴적층의 지표 상에서의 분포 위치와 퇴적층의 주향으로 미루어 이들 퇴적층은 대략적으로 하산동층의 중부에 해당된다. 이는 하산동층의 퇴적 기간 동안에 습윤한 기후가 단기간 발달하여 충적평원 상에 소규모의 얕은 호수가 국부적으로 형성되었음을 시사해 준다.
하동군 금남면 대송리에 분포하는 하산동층의 하도 기원 함력조립사암층 내에서 크롬운모편(片)들이 확인되었다. 크롬운모편은 지방 광택의 녹색을 띠는 수 mm 내지 수 cm 크기의 아원상 내지 원마도가 양호한 판상 입자로 산출되어, 야외에 노출된 사암 내에서 비교적 쉽게 육안으로 관찰된다. X-선형광분석과 X-선회절분석 결과 이 광물의 화학구조식은 (K0.72Na0.03Ca0.04) (Al1.62Fe0.07Mg0.11Cr0.09)(Si3.52Ti0.02Al0.46)O10(OH)2로 계산되었으며, Cr2O3의 함량을 기준으로 fuchsite로 감정되었다. 이 지역의 하산동층에 중성 암맥들이 국부적으로 발달해 있으나, 이 지역에서 산출하는 크롬운모는 열수변질이나 광역 변성 작용을 받지 않은 함력조립사암층 내에 파편상으로 산재하여 나타난다. 이와 함께 크롬운모편들이 원마를 받은 상태로 일반 역들과 함께 산출함은 이들이 속성기원이 아닌 쇄설기원임을 뚜렷이 지시한다. 또한 크롬운모편이 산출돠는 퇴적층은 하산동층의 일반적인 퇴적환경인 하천 환경에서 퇴적되었으며 따라서 크롬운모편들은 기원지에 노출된 크롬운모를 함유한 암석의 침식 작용으로부터 기원한 것으로 해석된다.
하동군 금성면 갈사리 나팔마을 앞 섬인 마도의 하산동층에서 1개의 보행열을 포함한 27족의 공룡 발자국 화석이 발견되었다. 이 지역에서 발견된 보행열은 4족 보행으로 보행열의 길이는 약 13.5 m이며 발자국 폭은 60-140 cm, 발자국 길이는 최대 1 m에 이르는 것도 있다. 발자국에는 앞발의 발톱이 선명하게 찍혀있으며 용각류 보행의 특징이 선명히 나타난다. 발자국이 발견된 지역은 섬의 남쪽이며 북서쪽에서는 이매패 화석도 산출되며 사층리와 석영 암맥, 생흔 화석도 흔히 발견된다.
하동군 금성면 갈사리 앞바다 사주 지역의 한 돌섬에 분포한 하산동층에서 보존 상태가 양호한 용각류 공룡 골격 화석이 발견되었다. 본 지역의 퇴적층은 직경 약 30 m의 범위로 드러나 있으며 발달 두께는 5.7 m이다.
하동군 금성면 가덕리의 도로공사 현장(N 34°57'27.72", E 127°48'36.98")에서 하산동층을 절단하는 서북서 방향의 공액상 정단층들이 발견되었다. 1 m 이내의 수직변위를 보이며 발달하는 정단층들은 상반의 퇴적단위가 하반의 그것보다 두껍고 퇴적층을 모두 절단하지 못하며 단층비지나 단층각력암을 포함하지 않고 하나의 단층면으로 나타나기 때문에 퇴적동시성 단층으로 판단된다. 천영범(2018)은 이 단층들이 경상 분지의 확장 당시에 형성되었음을 지시한다고 설명하였다.
하동군 갈사만 (하동화력발전소) 부근 2개 지역의 하산동층 중부 퇴적층에서 특이한 형태의 불규칙적인 서관 구조가 관찰되었다. 조간대 사주 지역에 위치한 서관 구조가 보존된 퇴적층은 두께 약 70 cm 정도의 사질이암층으로서 이 이암층에서는 거북의 배갑편, 경린 어류의 비늘, 이매패류의 패각편 등이 드물게 산출된다. 이곳에서 북북동으로 약 2.5 km 떨어진 금성면 가덕리에 드러난 하산동층에서도 서관 구조가 발견되었다. 도로 공사로 드러난 두께 25 m 정도의 퇴적암 지층에는 단층이 관찰되며 붉은색 이암 내지 셰일질 이암층이 흔히 발달된 가운데에 침식기저면이 뚜렷이 발달한 상향 세립화의 양상을 보이는 조립질 내지 세립질 사암층이 협재하는 것이 특징이다. 이와 함께 이질암층에는 10 내지 30 cm 두께의 사암 렌즈가 부분적으로 나타나며, 녹회색의 셰일질 이암이 간헐적으로 협재되어 나타난다. 일부 이암층에서는 무척추동물의 생흔기록이 드물게 나타나며, 탄화된 식물편(片)화석이 드물게 관찰된다. 특이 서관 구조는 하위의 붉은색 이암과 녹회색 셰일질 이암이 교호되어 있는 가운데에 회색질의 중립질 내지 세립질 사암과 녹회색 세립질 사암층이 협재하는 특성을 띠는 부분에서 나타났다. 이들 서관 구조는 건기와 우기가 뚜렷이 변하는 양극성 기후에 적응하기 위해 땅에 구멍을 파며 생활하는 소형 척추동물에 의해 생성된 것으로 해석된다.
2002년 하동군 금남면 대도리에 속한 조그만 무인도인 주지섬의 하산동층에서 3개의 새로운 수각류 이빨이 산출되었다. 3개의 이빨은 낱개로 분리되어 발견되었지만 발견 장소가 매우 가깝고 같은 층준에서 발견되었으며 이빨의 형태가 동일해 같은 종류의 수각류 이빨로 추정된다. 특히 이들 이빨 중 한 개는 추정된 치관의 길이가 81 mm로 한국에서 발견된 수각류 이빨 중 가장 크다. 이들 이빨을 기존의 알려진 수각류의 표준자료군에 대비한 결과 북미에서 발견된 Acrocanthosaurus와 가장 유사하게 나타났다. 이들 이빨은 기존에 한국에서 발견된 이빨과 형태적으로 달라 새로운 수각류임을 지시한다. 중국과 몽골의 전기 백악기 수각류들과 비교했을 때 단지 이빨만 알려진 Prodeinodon (nomen dubium)의 것과 가장 유사하다. 본 표본들은 한국에서 전기 백악기 기간 동안 다양한 수각류가 존재했음을 나타내며 특히 길이가 10 m가 넘는 대형 육식 공룡도 한반도에 살았음을 지시한다.
하동군 금남면 대도리 대도의 해안선에 노출된 중부 하산동층에서 익룡의 네 번째 앞발가락 뼈 일부가 발견됐다. 전기 백악기에 생존했던 아시아 익룡들과의 크기 및 형태 비교를 통해 이 화석은 cf. Boreopteridae로 분류되었다. 이 화석은 하성 퇴적층에서 발견됐기 때문에 Boreopteridae가 강 주변에서도 생활했음을 보여준다.
임종덕 외(2002)는 금남면 대도리 대도의 하산동층에서 수각류 공룡의 이빨 화석을 발견하고 Prodeinodon의 이빨과 유사하며 megalosaurids가 쥐라기-백악기 경계를 넘어서도 생존했다고 설명했다. 그러나 윤창규(2020)은 이 화석이 Acrocanthosaurus에 속한다고 설명하였다.