삼척시의 지질
고생대 평안 누층군 (삼척탄전과 도계 광업소) > 만항층

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만항층(Ma/Mh; Manhang formation, 晚項層)은 과거 홍점층(Ch)에 해당하는 지층으로 평안 누층군의 최하부 지층이며 그 이름은 정선군 고한읍 고한리 남동쪽의 만항 마을에서 유래되었다. 전체 두께는 180~300 m이다.
정창희(1969)에 의하면 만항층은 적색과 녹회색의 셰일과 사암, 백색~회색의 석회암과 적색 역암으로 구성되며 곳에 따라 석탄이 함유된 흑색 사암과 셰일이 협재된다. 셰일과 사암의 색은 보라색과 초콜릿색을 포함한 적색, 청색을 포함한 녹색, (암)회색, 갈색을 포함한 노란색 그리고 백색 5가지로 나누어진다. 이 층의 기저부는 대개 두께 2~6 m의 조잡한 사암이며 기저 역암이 협재되기도 한다. 황지-도계 지역에서 기저 역암층은 15~20 cm 두께로 나타난다. 만항층 내에는 두께 1 m 이하(일부 지역에서 5 m 까지 증가)의 석회암층이 3~4매 협재된다. 하부의 석회암은 대개 흰색이나 위로 갈수록 회색의 경향을 보이며 가끔 암회색이나 흑색도 있다. 암상은 곳에 따라 다르며 장성층의 평균 두께는 200 m 이나 장성 광산에서 250 m, 철암리에서 185 m, 도계 북서부에서 300 m이다. 정창희는 정암 탄광의 만항층 기저부에서 4 m 직상부의 기저부 사암에 협재된 셰일에서 식물 화석을 발견하였고 이는 Neuropteris pseudovata Gothan et Sze.로 확인되었다. 만항층 석회암에서의 방추충(푸줄리나) 화석은 희귀하지만 장성과 도계 광산의 만항층에서 Fusulinella, Pseudowedekendellina, Eostaffella etc. 가 발견되었다. 만항층의 식물 및 방추충 화석은 석탄기 펜실베이니아세 모스크바절(Moscovian, 모스코비안)을 지시한다.
정창희(1973)의 조사 당시 방추충 화석에 의한 지질 시대는 석탄기 모스코비안(Moscovian) 하부에 대비되는 지층으로 설정되었다. 만항층은 원래 홍점층이라고 불려 왔으며 이는 1940년에 삼척탄전의 지질도를 작성할 때 겉보기로 평양 부근에 발달된 평안계 하부 지층인 홍점통과 비슷해 이와 대비하여 부르기 시작한 것에서 기인한다. 그러나 삼척탄전에서의 이 층에서 발견된 방추충 화석은 모스코비안 하부의 것이다. 평양 부근의 홍점층에서는 모스코비안 하부에서 상부에 걸친 방추충이 나타나는 것으로 알려져 있어 삼척탄전에 홍점층이라는 명칭을 사용하는 것은 잘못된 것이다. 만항층 기저부에서의 정암(旌巖)탄광 태백갱 입구에 나타난 바와 같이 탄질인 사질암층에 Neuropteris psedovata가 포함된다. 이는 모스코비안의 식물 화석이므로 이 부근의 만항층은 그 기저로부터 모스코비안임을 지시한다. 삼척탄전에서의 만항층은 두께 200 m에 하부는 사암이 우세하고 기저에서 100 m 위에 50 cm 내외의 석탄층을 협재하는 곳(정암탄광 부근)이 있으며 같은 위치에 Neuropteris, Lepidodendron 등의 식물 화석을 포함하는 곳(동해탄광)이 있다. 방추충 화석이 많이 나오는 석회암층은 2~3매 협재되며 주로 담색이나 회색인 경우도 있다. 만항층이 명명된 만항 마을(지금의 정선군 고한읍 고한리 남동부) 부근에서는 기저부에서 50, 100, 150 m 상위에 석회암층이 협재되어 있다. 석회암층은 연장이 길지 못해 렌즈상인 것으로 보인다.
만항층은 하부의 조선 누층군을 부정합으로 덮으며 주로 회적색 또는 녹회색의 셰일, 담녹색, 담녹회색의 세립 내지 조립사암, 백색 내지 회색의 석회암 및 담색, 회적색 또는 잡색의 역암으로 구성된다. 간혹 얇은 탄층을 포함하는 흑색 사암 및 셰일, 암회색 셰일이 협재된다. 본 층 하부에는 갈철석의 철광층이 두께 30 cm로 협재되는 경우가 있으며 (동해탄광 남부 1갱 부근) 이는 사질이고 사층리로 구성됨이 특징이다. 본 층의 암회색 셰일은 그 풍화면이 녹회색을 띠는 곳도 있다.(함백광업소) 본 층의 셰일은 섬세한 엽리를 잘 보여준다. 강동탄광의 석회암 직상위에 놓인 회녹색 셰일에서 산호 화석이 발견되었다. 만항층의 기저에는 분급도가 양호한 직경 1 cm 내외의 역으로 된 역암이 수십 cm~2 m 두께로 나타남이 특징이다. 사암은 판상 또는 렌즈상으로 나타나며 주로 중립 내지 조립질이고 함력(含礫)질이다. 석회암은 괴상(塊狀)이고 방추충, 코노돈트, 완족류, 해백합 줄기 화석 등을 포함하며 렌즈상으로 발달한다. 동해탄광 남부 1갱에서는 본 층 기저로부터 60 m 상위에 처트괴(塊)를 함유한 석회암층이 놓인다. 상부의 석회암은 보통 담회색이지만 흑색을 띠는 곳도 있다. 그러나 석회암에 인접한 사암 중에는 사층리가 발달하지 않는다. 본 층 하부에는 곳에 따라 점이 층리를 보이는 곳이 있다. 만항층의 두께는 185 (장성탄광) 내지 300 m (도계탄광 북서부)이다.
삼척탄전 서부 지역에서의 만항층은 주로 자색(赭色), 녹회색 내지 담회색 셰일과 담녹색 또는 담회색의 사암으로 구성되며 중부에 백색, 담회색 또는 담홍색의 얇은 석회암층이 3~4매 협재된다. 석회암 중에 방추충을 비롯하여 완족류, 해백합 줄기 등의 화석을 함유한다. 지역적으로 기저 부분에 얇은 층의 역암이 발달하기도 한다.
함백산단층 동부 문곡동-장성동 지역에서의 만항층은 조선 누층군 막동 석회암층을 부정합으로 덮고 있으며 만항층의 기저에는 직경이 4 cm 정도 되는 역(礫)들과 0.5~1 cm 크기의 석영립들이 함유되어 있으며, 기질은 중립질의 사암이다. 만항층은 암석의 색이나 암석의 윤회로 보아 5개 부분으로 구분이 가능하다. 최하부는 암회색 내지 담회색의 중립-세립질사암과 사질 셰일의 호층대로, 하부는 자색 셰일과 암회색 내지 담회색 사암의 호층대, 중부는 역질 사암을 기저로 하여 암회색, 담회색의 사암과 셰일의 호층대, 상부는 자색 및 녹회색 셰일과 암회색 내지 녹회색 사암과의 호층대, 최상부는 암회색 셰일과 사암의 호층대로서 석탄층을 포함하며 상부에 암회색의 석회암이 협재된다.
전희영(1985, 1987)은 만항층에서 Annularia pseudostellata Potonie, Annularia stellata Schlotheim, Calamites suckowii Brongniart 등의 식물 화석을 발견하였다.
김종헌(1989)은 함백산 남쪽에 있는 삼척탄전의 만항층에서 석탄기 모스코비안의 식물 화석을 발견하였다. 이 지역의 만항층은 주로 적색 내지 녹회색의 셰일과 사암으로 구성되고 석회암이 3~4매 협재된다. 발견된 식물 화석은 다음과 같다.
Lipidodendropsis sp. (인목)
Sublepidodendron spp.(A-C)
Lepidodendron sp.
Lepidostrobophyllum hastatum (Lesquereux)
L. longitriangulare Kawasaki
L. Koreanum Kawasaki
Stigmaria rugulosa Gothan
Calamites? sp.
Pecopteris? sp.
Sphenopteris? sp.
Neuropteris sp. cf.
N. gigantea Sternberg
N. sp. cf. N. ovta Hoffmann
Linopteris sp.
Cordaites parvifolius Kawasaki
Samaropsis sp.
박수인(1989)에 의하면 사북-고한 지역에서의 만항층은 주로 적색 셰일, 녹회색 셰일, 및 담회색 셰일과 담녹색 내지 담회색의 중립 내지 조립의 사암으로 구성되며 일부 지역에서는 구성 입자의 크기가 4~5 mm 정도의 극조립의 사암이 관찰된다. 이 지층은 수직적인 암상의 변화를 보인다. 사북-고한 지역의 만항층은 암상에 의해 하부와 상부로 구분된다. 하부 만항층은 역질 사암, 담녹색 내지 백색의 극조립 사암, 적색 셰일로 구성된다. 이 하부층을 구성하는 사암은 석영으로 구성되며 원마도와 분급도는 불량하다. 상부 만항층은 담녹색의 세립 내지 중립 사암과 적색 셰일로 구성된다. 곳에 따라서는 담녹색 사암과 적색 셰일이 교호하는 현상이 관찰되며 이는 이들이 퇴적될 당시 해퇴와 해침 현상이 되풀이되었음을 암시한다. 상부 만항층에는 담갈색 석회암이 렌즈상으로 협재된다. 이 석회암에는 Idiognathodus delicatus, Hindeodus minutus, Neognathodus bothrops,N. medexultimus, Streptognathodus n. sp. A 등의 코노돈트가 산출된다. 특히 Streptognathodus n. sp. A는 만항층에서만 산출된다. 하부 만항층의 암석 색깔은 적색이 우세한 반면 상부층에서는 녹색이 보다 많이 관찰된다. 이 지층의 두께는 250~300 m 정도이다.
이종덕(1992)은 강원도 정선군 신동읍에 위치한 함백탄광 일대에 분포하는 홍점층(논문에서는 과거의 명칭인 홍점층을 사용했으나 본 문서에서는 이하 만항층으로 기술한다.)에 대한 코노돈트의 생층서를 연구하였다. 평안 누층군의 기저층인 만항층은 함백탄광 남부 운탄로의 절단면을 비롯한 인접 계곡에서 그 노출이 좋은데 주로 회색, 담녹회색의 셰일, 사질 셰일과 사암 그리고 석회암으로 구성되어 있으며 암석 색의 변화는 층준에 따른 어떤 순서도 보이지 않는 것은 다른 지역에 분포된 만항층과 같은 양상이다. 본 지역의 만항층은 조선 누층군 위에 경사 부정합으로 놓이며 습곡에 의해 복잡한 구조를 나타내고 단층에 의해 절단되어 있어 전체 두께를 알기 어려우나 대체로 150~200 m로 추정된다. 연구를 위해 함백탄광 운탄선 부근, 사무실 옆 계곡, 설령 계곡, 자미갱 입구, 두위 900갱 부근, 함백역 앞 개울가에 드러난 만항층에 협재된 석회암에서 표품을 채취하고 20개의 표품에서 342개체의 코노돈트 화석이 산출되었다. 산출된 코노돈트 화석은 9속 17종으로 분류되었고 Idiognathodus 속을 주로 하고 Idiognathidus, Neognathidus 속이 산출되었으며 종의 다양성이 비교적 적다. 코노돈트 화석의 층서적 분포에 의하면 만항층 하부에는 Idiognathoides sulcatus Zone이 있고 상부에는 Neognathodus both rops Zone이 있음이 확인되었으며 이 화석대를 이미 연구된 북미와 유럽의 코노돈트 화석대와 대비하여 볼 때 만항층의 하부는 북미의 모르완(Morrowan, 소련의 Bashikirian)의 하부에서 중부에 대비되며 만항층 상부는 아토칸(Atokan) 상부 내지 데스모이네시안(Desmoinesian) 하부에 대비됨을 알 수 있다.
만항층에서 발견되는 방추충 화석 Fusulinella, Pseudowedekindellina, Eostafella 등의 식물 화석은 석탄기 펜실베이니아세 모스코비안(Moscovian)을 지시한다. 만항층에서 발견되는 식물 화석 Neuropteris gigantea, Neuropteris sp. cf. pseudovata, Sphenopteris, Lepidodendron incertum 등의 화석은 후기 석탄기를 지시한다.
이현석과 조성권(2006)은 암상에 따라 만항층을 하부와 상부 두 부분으로 나누었다. 두께 15~40 m의 하부 만항층은 주로 하천 환경에서 쌓인 역암과 괴상 사암으로 구성되며 조립질 사암, 엽리상 이암, 흑색 셰일이 협재된다. 만항층 상부는 역암, 괴상 사암과 함께 보라색 생교란 실트스톤, 석회암 등으로 구성된다. 상부에는 유백색~회색의 괴상 입자암~팩스톤이 나타난다. 이 퇴적암상 조합은 해수면 상승에 따른 분지 침강 초기에 퇴적되었고 퇴적 환경은 삼각주, 해안 평야와 늪지대를 지시한다.