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삼척시의 지질
고생대 평안 누층군 (삼척탄전과 도계 광업소)

이 부분의 본문은 평안 누층군 § 삼척탄전과 백운산 향사대입니다.
고생대 석탄기~중생대 트라이아스기에 형성된 평안 누층군은 삼척시 남부 도계읍 일대와 태백시의 백운산 향사대에 이르는 지역에 분포한다. 소위 삼척탄전(三陟炭田)으로 불리는 이 지역에서는 평안 누층군 지층에서 석탄의 일종인 무연탄이 산출된다. 삼척탄전의 범위는 삼척시 도계읍뿐만 아니라 태백시에서 백운산에 이르는 대규모 향사 구조 백운산 향사대 즉 정선군 고한읍과 영월군 남동부까지 이른다.
1914년 조선총독부의 나카무라(中村新太郞)는 강원도의 지질조사 결과를 보고한다. 강원도에는 당시 4개 지역의 탄전(삼척·정선·영월·강릉)이 보고되었다. 1925년 9월부터 1928년까지 4년에 걸쳐 삼척 지질소사소와 연료선광연구소 합동조사반에 의해 도계읍 지역과 고사리 지역의 개발에 관한 정밀 조사를 추진했다. 연료선광연구소의 시라키 타쿠지(素木卓二)는 「삼척무연탄전 지질도」(1930),「강원도 삼척 무연탄 탄전 조사보고서」(1940)등을 발간하였으며 이후 삼척탄전 개발의 중요한 기초 자료로 활용된다. 삼척탄전의 평안 누층군에서는 방추충(Fusulinids; 푸줄리나)의 화석이 발견된다. 1973년의 조사 당시 장성탄광 금천갱과 철암갱, 정암탄광, 삼척탄좌, 동고탄광, 어룡탄광, 황지대명탄광, 도계탄광, 망경대산 부근의 옥동탄광 등에서 방추충의 화석이 채집되었다. 삼척탄전의 장성 탄광에서는 두께 4m의 석탄층이 10km 길이로 연장되어 있다.
삼척 탄광은 1920년대 중반 합동조사반에 의해 정밀조사가 진행되었다. 도계읍을 삼척 탄광의 생산탄은 묵호항을 통해 일본까지 수송하는 것이 편리한 이점이 있었기 때문이다. 1936년에 4,500만원을 투자하여 삼척개발주식회사와 삼척철도주식회사를 설립했다. 1914년 조선총독부의 나카무라(中村新太郞)는 강원도의 지질조사 결과를 보고한다. 강원도에는 당시 4개 지역의 탄전(삼척·정선·영월·강릉)이 보고되었다. 1925년 9월부터 1928년까지 4년에 걸쳐 삼척 지질소사소와 연료선광연구소 합동조사반에 의해 도계읍 지역(당시는 소달이라고 부름)과 고사리 지역의 개발에 관한 정밀 조사를 추진했다. 한편 연료선광연구소의 시라키 타쿠지(素木卓二)는 「한국삼척지역의 지질」(동경대학교 지질학과 졸업 논문, 1922년) 발표에 이어 「삼척무연탄전 지질도」(1930년)를 발표한다. 시라키 타쿠지는 해방될 때까지 연료선광연구소 탄전지질조사 반장, 삼척개발주식회사의 취제역 등을 맡아 삼척탄광 개발에 직접 관여하는 등 한반도 석탄 산업의 기초를 제공했다. 삼척 탄전 개발에 대한 종합 조사서로 「강원도 삼척 무연탄 탄전 조사보고서」가 시라키 타쿠지에 의해 1940년 연료선광연구소의 「조선탄전조사보고」 마지막 권인 제 14권으로 발간된다. 1억 평 규모로 광범위하게 진행한 조사는 석탄층을 정확하게 표현해 놓고 있는 바, 해방 후 요긴하게 활용되었다. 1957년 민간자본에 의한 삼척탄전 개발의 중요한 기초 자료로 활용된다.
고생대 평안 누층군 (삼척탄전과 도계 광업소) > 도계광업소

삼척시 석탄산업의 시초인 도계 광업소는 1936년 삼척탄광으로 개광하였다. 1951년에는 대한석탄공사 도계 광업소로 개발하면서 오늘에 이른다. 석탄산업 합리화로 탄광 대다수가 폐광하는 상황 속에서도 도계 광업소는 3개의 갱구를 유지하고 있으며, 현재도 석탄 생산을 계속하고 있다. 도계광업소는 1936년 삼척개발주식회사 산하 삼척탄광으로 개광하였으며 1945년의 미 군정청 직할운영을 거쳐 1951년에는 삼척탄광이 도계광업소와 장성광업소로 분리 후 대한석탄공사 도계광업소로 오늘까지 이어졌다.
1987년까지 도계갱, 동덕갱, 흥전갱, 나한정갱, 점리갱 등 5개 갱에서 이뤄지던 도계광업소의 석탄산업화 정책 이후 석탄 생산 규모가 축소한다. 1990년 점리갱 폐쇄, 1994년 흥전갱과 나한갱을 통합하여 중앙갱으로 통합하면서 갱구수가 축소되었다. 도계광업소는 2018년 5월 현재도 도계갱, 중앙갱, 동덕갱 등 3개 갱에서 석탄 생산이 이뤄지고 있다. 도계광업소에서 생산된 탄의 품질은 열량과 점결성이 높아 연탄제조와 3급의 고질탄으로 발전용에 적합하다. 도계광업소에서 생산한 석탄의 품질은 1990~2000년대 평균 5,000 kcal를 기록했다.
2012년 12월의 생산규모는 연간 302,000톤이다. 지표에서 수직으로 368 m를 내려간 곳에서 석탄을 생산하며 지하 갱도의 총 연장은 93 km에 달한다. 강원도 삼척시 도계읍 도계로 225에 있는 도계 광업소는 총 5,281ha의 면적에 16개의 광구를 가지고 있으며 16개 광구 모두 가행 중이다. 광량(鑛量) 현황은 도계가 49백만톤으로 20%를 점하고 석탄공사가 247백만톤으로 100%를 점한다. 가채량은 도계가 31백만톤, 석탄공사가 79백만톤이다. 개광 이래 총 생산략은 40,665,287톤이고 석탄공사 창립이래 생산량은 39,561,245톤에 이른다.
도계 광업소의 석탄 가행층은 평안 누층군 장성층에 해당되는 탄층으로 탄층수는 3~5배가 발달되어 있고 이중 현 가행탄층수는 중층탄 1매로 노두연장 14km, 평균탄폭 2.0m이다. 지형지질 여건상 광구 중앙부를 통과하는 오십천 단층을 경계로 남동부와 북서부로 양분된다. 남동부는 오봉산 스러스트 단층으로 탄층 발달이 분리되어있다. 상부탄층을 묵점, 하부탄층을 도계, 흥심 지구로 구분하며 이들 탄층은 본역 남동단의 죽암산을 저부로 하는 30도 내외의 경사를 가진 향사구조를 이루고 있다. 북서부는 3개 이상의 단층으로 인하여 각각의 단층대를 경계로 나한, 흥전, 하장 지구로 구분되며 각 지구의 석탄 지층의 주향은 북동, 경사는 북서 30°이다. 흥전지구의 북동향 연장부인 점리지구는 과습곡에 의하여 분리되며 남동측으로 경사를 이룬다.
고생대 평안 누층군 (삼척탄전과 도계 광업소) > 백운산 향사대

이 부분의 본문은 백운산 향사대입니다.
백운산 향사대(Baekunsan Syncline zone)는 태백시에서 영월군과 정선군의 경계 지역에 이르기까지, 하이원리조트 남쪽의 백운산(1426.6 m)을 중심으로 대략 서북서-동남동 방향으로 발달하는 대규모의 향사 습곡이며 삼척 탄전의 서부에 해당한다. 이 습곡에 의해 평안 누층군이 안쪽 가운데에, 조선 누층군이 바깥쪽에 대칭적으로 분포하고 있다. 중생대의 송림 변동에 의해 이 습곡 구조가 형성되기 시작하였으며, 그 후 쥐라기에서 백악기 초에 걸쳐 일어난 대보 조산운동에 의해 백운산 향사 구조가 형성되었다. 백운산 향사대에는 캄브리아기의 장산 규암층을 기저로 하여 트라이아스기(일부 학자는 페름기로 본다)의 동고층까지의 고생대 지층들이 분포한다. 향사 구조의 남익부는 대략 30~50°로 거의 일정하게 북쪽으로 경사하지만, 북익부는 그 경사가 남쪽으로 70°~역전에 이르기까지 경사각의 변화가 크다. 이뿐만 아니라 북익부에서 경사가 역전된 곳에 따라서는 스러스트 단층이 발달하기도 한다. 북익부의 서부 즉 자미원-사북리 간에서는 지층의 주향이 동-서 내지 북서 60~80°이며 남쪽으로 40~80°경사하고 서단부의 함백 지역과 동부 지역에서는 북쪽으로 경사하여 지층이 역전되었다. 백운산 향사대를 거의 남-북 방향으로 절단하고 있는 주향 이동 단층들은 거의 다 우수향 이동을 하였으며, 이 단층 운동과 수반되어 끌림 습곡 구조(Drag fold)가 발달하고 있다.
고생대 평안 누층군 (삼척탄전과 도계 광업소) > 식물 화석

삼척탄전 지역의 식물 화석군은 아래와 같이 하부로부터 4개의 식물군으로 구분된다.
| 식물 화석군 | 식물 화석군 | 지층 | 지층 | 방추충(푸줄리나) 화석대 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
|  |  | 녹암통 | 동고층 |  |
|  | Gigantopteris nicotianaefolia-Chiropteris reniformis-Lobatannularia heianensis 군집 | 녹암통 | 고한층 |  |
|  | Gigantopteris nicotianaefolia-Chiropteris reniformis-Lobatannularia heianensis 군집 | 고방산통 | 고한층 |  |
|  | Emplectopteris triangularis-Taeniopterisngia spp. - Tingia spp. 군집 | 고방산통 | 도사곡층 함백산층 |  |
|  | Emplectopteris triangularis-Lepidodendron asymmetricum-Sphenophyllum spp. | 사동통 | 장성층 |  |
|  |  | 사동통 | 금천층 | Fusulina |
|  |  | 홍점통 | 금천층 | Fusulina |
|  | Neuropteris gigantea-Sphenophyllum tenerrimum-Linopteris spp. 군집 | 홍점통 | 만항층 | Eostafella subsolana zone |
고생대 평안 누층군 (삼척탄전과 도계 광업소) > 금천층

금천층(Geumcheon formation, 黔川層)은 과거 사동층 하부에 해당하는 지층이다. 지층의 이름은 태백시 금천동에서 유래되었다.
정창희(1969)에 의하면 금천층은 암회색 사암, 셰일, 석회암이 교호하며 석탄이 0.5 m 두께로 렌즈상으로 협재된다. 태백시 장성동-금천동 지역의 장성탄광 지역에서 금천층이 가장 잘 드러나며 이 지역에서는 7개 석회암층과 2 내지 3개의 석탄층이 협재된다. 석탄층은 셰일 혹은 석회암에 협재된다. 금천-장성 지역에서 금천층의 두께는 120 m 이상이나 같은 지역에서도 횡적인 변화가 심해 평균 두께는 70 m이다. 각 암석층의 두께는 사암이 1~3 m, 석회암이 0~5 m, 셰일층 10 m 이상이다. 금천층 석탄의 열량은 6,000 cal 이상으로 추정된다. 하부의 만항층으로 갈수록 점이적으로 색이 연해져 하한을 정하지 어렵다. 금천층 상한 위에는 장성층의 JA 윤회층이 있어 금천층의 상한을 정하기 쉽다. 금천층은 지역별로 암상과 두께의 변화가 크다.
장성탄광 : 금천층은 120 m 이상의 두께로 잘 발달하나 강원탄광에서는 두께가 감소한다. 금천광산과 함태광산 간 지역에서는 금천층이 함백산 단층에 의해 잘려나가고 위에 장성층만 남아 있다.
도계탄광 : 금천층은 60 m 두께로 발달하며 2~4개 석회암층을 협재한다.
황지탄광 : 이 지역에서 금천층은 두께가 다양하며 지층의 두께는 20 m 까지 감소한다. 한 단면에서는 2개 석회암층이 1 m 두께로 협재된다.
어룡-동고탄광 : 이 지역에서 금천층은 두께가 20 m 이하이며 단 하나의 석회암층만 협재된다.
동고-함백탄광 간 지역에서 금천층은 매우 얇아지며 사북 지역에서는 석탄층이 출현하지 않는다. 자미원-함백 지역에서는 금천층이 첨멸해 장성층의 JA 층이 만항층 위에 바로 오게 된다.
함백탄광 지역에서 금천층은 첨멸한다. 이 지역에서 평안 누층군은 백운산 향사대를 따라 반원형으로 분포하고 만항층은 습곡축 서쪽으로 더 이어진다. 백운산 향사대 남쪽 날개 지역에서도 금천층은 두께가 매우 얇거나 아예 없다. 이런 상태가 지속되다가 동원광산의 화절치부터 금천층이 1~2매의 석회암을 협재하며 20 m 두께로 나타난다.
동원-정암탄광 지역에서 금천층은 두께가 70 m 이상으로 증가하며 석회암층도 4매 혹은 더 많이 협재된다. 정암 탄광과 주변 지역에서는 습곡에 의해 금천층 분포지역이 매우 넓어져 2 km 에 이른다. 3~4회 반복되는 이 습곡은 등사(isoclinal) 습곡이어서 지표에서는 인지되지 않는다.
금천층은 원래 사동통 하부에 해당하는 것으로 석회암층을 협재하는 부분을 분리하여 명명한 것이다. 사동통은 평양 부근에 발달된 함탄층과 그 하위의 흑색 지층을 합하여 부른 것으로 지질시대는 페름기로 규정되어 있다. 따라서 과거 삼척탄전 지질조사 당시 삼척탄전의 흑색층을 사동통에 대비했다. 그러나 삼척탄전의 소위 '사동통' 하부에서는 모스코비안 상부에 해당하는 방추충의 화석이 발견되었고 페름기의 화석은 전혀 발견되지 않아 이후 금천층으로 명명되었다. 금천층은 곳에 따라 1~4매의 석회암층을 협재한다. 본 층이 명명된 장성탄광의 금천갱에서는 4매의 석회암층이 발견된다. 석회암층은 얇은층의 석탄층과 밀접한 관계를 가지고 발달한다. 사암, 셰일, 석회암, 석탄층과 함께 수 회의 윤회(輪廻)층을 구성한다. 이는 상위의 장성층이 육성층으로만 구성된 윤회층과는 대조적인 사실이다. 금천층은 70~100 m의 두께를 가지며 삼척탄전에서는 장성층과 밀접한 관계를 가지고 전 탄전에 걸쳐 발달되어 있다.
금천층은 만항층 위에 정합적으로 놓인다. 구성 암석은 사암, 셰일, 석회암이고 얇은 석탄층을 협재한다. 전 층에 걸쳐 만항층에 비해 셰일이 우세하고 사암이 보다 조립질이며 현저히 암회색이다. 본 층의 석회암은 만항층에 비해 협재 빈도가 빈도가 높고 더 두껍다. 석회암은 방추충, 코노돈트, 해백합 줄기 화석을 포함하며 강동탄광에서는 석회암 중에서 완족패 화석이 발견되었다. 본 층에는 석회암이 보통 3매 협재되어 있으나 최대 7매에 달하는 곳도 있고 단위층의 두께는 보통 2~3 m, 최대 10 m에 달하는 곳도 있다. 두께 50 cm 이상의 앏은 석탄층은 석회암층 사이에 놓이거나 그 상위 혹은 하위에 놓이기도 한다. 셰일은 흔히 탄질이다. 강동탄광의 암회색 셰일 중에는 직경 2 cm의 니질(泥質)황철석 단괴가 산출된다. 삼척시 도계읍 상덕탄광 부근의 본 층은 사층리를 발달시키는 조립사암을 주로 한다. 본 층의 암상은 심한 횡적 변화를 보여 주는 것은 확실하나 함백탄광과 묵산탄광에서는 본 층이 없고 만항층 위에 장성층이 바로 놓이는 경우도 있다. 본 층의 두께는 함백탄광에서 0 m~장성탄광 금천구에서 최대 120 m이다.
삼척탄전 서부 지역에서의 금천층은 주로 암회색 내지 흑색 셰일과 세립 사암으로 구성되며 3~4매의 암회색 석회암 및 2~3매의 석탄층을 협재한다. 이들 석탄층은 가행 대상이 되지 않는다. 본 지층에서는 소형 유공충, 방추충, 완족류, 코노돈트의 화석이 산출되며 만항층과 본 층이 해성층임을 지시한다.
함백산 단층 동부 소도동-금천동-장성동 지역에서의 금천층은 만항층을 정합적으로 덮는다. 금천층의 최하부는 암회색 석회암을 기저로 하여 세립질 사암과 셰일의 윤회층으로 구성되며 중부는 암회색 석회암, 셰일 및 석탄층의 윤회층이며, 상부는 석회암, 셰일 및 사암의 호층대로 구성된다. 금천층 내에 함유된 함유된 여러 종류의 화석들은 본 지층이 해성층임을 지시한다.
사북-고한 지역에서의 금천층은 주로 암회색 내지 회색 셰일과 세립질 사암으로 구성되며, 암회색 석회암이 3~4매 협재된다. 금천층 석회암의 두께는 곳에 따라 차이가 있는데 6 m에 달하는 석회암도 있다. 또한 이들 석회암 내에는 얇은 처트가 수 매 협재되어 있다. 이들 석회암에는 방추충, 완족류, 개형류, 해백합 줄기, 코노돈트 등이 풍부히 산출된다. 지층의 두께는 약 70 m 내외이다.
금천층에는 지질시대를 결정할 만한 식물 화석은 발견되지 않았으나 후기 모스코비안을 지시하는 Quasifusulina, Obsoletes 등의 방추충이 발견되었다.
고생대 평안 누층군 (삼척탄전과 도계 광업소) > 금천-장성층

이현석과 조성권(2006)은 금천층과 장성층이 그 경계부에서 암상이 점이적으로 변하고 두 지층이 암상에 의해 구분되지 않는다고 하여 두 지층을 하나로 묶어 금천-장성층(Geumcheon-Jangseong Formation)을 새로 제안하였다.
이현석과 조성권(2006)에 의해 새로 정해진 금천-장성층은 암회색/흑색 사암과 셰일로 이루어지며 회색의 석회암층이 협재된다. 강동 단면에서는 수 미터 두께의 생물교란(bioturbated) 석회암층이 협재된다. 상하부에 나타나는 흑색 셰일은 Annularia, Lobatannularia, Sphenophyllum, Neuropteris과 같은 식물 화석을 포함한다. 이러한 암상 조합은 얕은 조하대에서 해안 습지나 석호(coastal swamp or coastal lagoonal) 환경에서 퇴적된 것으로 해석된다. 지층의 두께는 장성 단면에서 90 m이다.
이상민 등(2010)은 장성동 북서쪽 13 km의 강동 단면(N 37°09'43", E 128°52'53"), 장성동의 장성 단면(N 37°06'01", E 129°00'07"), 장성동 동쪽 5 km의 동광 단면 (N 37°06'12", E 129°03'15") 3개 단면을 조사하였다. 결과로 Rhipidomella parva n. sp. 그리고 Stenoscisma wooi n. sp. 2개 신종을 포함한 20속 23종의 완족류 화석을 바탕으로 금천-장성층에서 Choristites , Rhipidomella , Hustedia 3개의 완족동물 화석군을 찾아내었다.
구래 지역의 등산로에 드러난 강동 단면은 금천-장성층 하부에 해당하며 흑색 셰일, 암회색 실트스톤, 흑색 사암과 박층의 석회암으로 구성된다. 이곳의 2개 셰일 층준에서는 완족류와 이매패류 화석이 풍부하게 산출된다.
금천 마을로 가는 길에 있는 장성 단면은 만항층 최상부에서 금천-장성층 최상부까지 150 m가 드러나 있다. 이 단면의 중부는 역암, 사암, 식물 화석이 산출되는 암회색과 흑색 셰일로 구성되며 완족류, 이매패류, 산호, 삼엽충 등의 화석이 산출되는 층준은 만항층과 금천-장성층의 경계에 가깝다. 단면의 상부는 역암, 흑색 사암과 셰일로 구성된다.
구문소 인근의 사면에 200 m 두께로 드러난 동광 단면에는 금천-장성층의 대부분이 드러나 있다. 단면의 하부는 회색 실트스톤, 녹회색 사암, 불연속적인 석회암으로, 흑색의 괴상 사암과 셰일로 구성되어 있으며 중간에 식물 화석을 포함하는 두께 4 m의 회색 셰일층이 있다.
고생대 평안 누층군 (삼척탄전과 도계 광업소) > 함백산층

함백산층(Ha/Hb; Hambaeksan formation, 咸白山層)은 과거 고방산층 하부에 해당하는 지층이다.
삼척-고사리 지질도폭(1962)에 의하면 함백산층은 경동광업소 부근 장성층 상위에 분포하며, 주로 담회색 내지 회색의 역질 사암 및 조립 내지 중립의 사암과 유백색의 중립 내지 조립질의 사암이 대부분이나 실트암이나 셰일도 소규모 협재한다. 하부의 장성층과는 정합적 관계로 두 지층의 구분은 뚜렷한 암상의 차이로 용이한 편이다.
정창희(1969)에 의하면 주로 유백색 사암으로 구성되며 흑색 셰일을 협재한다. 지층의 두께는 장성 광산에서 250 m, 도계 광산에서 270 m, 백운산 근방에서 350 m이다. 장성층과 함백산층은 대개 정합이나 일부 지역에서 부정합의 관계를 보인다. 부정합의 증거로 기저 역암층이 백운산과 옥동광산 지역에서 각각 20 cm와 10 cm 두께로 나타난다.
함백산층은 함백산 주변에 표식적으로 분포하나 장성의 장성층 상위에도 잘 발달한다. 함백산층은 고방산통의 하부에 해당한다. 함백산층은 유백색 규암을 주로 하고 간간히 얇은 층의 흑색 셰일을 협재한다. 이 지층은 250~270 m의 두께를 가지며 본 층 상부에서 발견되는 식물 화석은 페름기를 지시한다.
삼척탄전 서부 지역에서의 함백산층은 주로 유백색 내지 담회색 조립사암으로 구성되며 두께 5 m 이하의 흑색 셰일을 수 매 협재한다. 본 층에는 사층리가 많이 발달해 있다.
함백산 단층 동부 황지동-장성동 지역에서의 함백산층은 하위의 장성층과 정합적인 관계를 가지며 기저부에는 0.3~1 cm 크기의 역을 함유하는 역암에서 암회색 셰일에 이르기까지 정상적인 점이 층리를 보이며 3회의 윤회층을 보인다. 그 상부에서는 상향 조립화를 보이는 윤회층이 6회 반복된 다음 다시 암회색 셰일층이 발달한다. 이 상위에는 대부분이 점이 층리를 보이며 역암 내지 역질 사암, 중립질 사암, 세립질 사암의 순서이거나 또는 그 상위에 셰일층이 놓이는 순서를 보이다가 본 층의 상한인 암회색 셰일이 분포한 다음에 도사곡층의 최하부 녹회색 셰일과 접한다.
전희영(1985, 1987)은 함백산층에서 페름기 쿤구르절(Kungurian)에 속하는 식물화석 Annularia gracilescens Halle, Annularia mucronata Schenk, Annularia sphenophylloides (Zenker) Gutbier, Annularia stellata, Lobatannularia sp. cf. L. lingulata Hall, Lobatannularia sinensis Halle, Calamites suckowii Brongniart, Calamites cistii Brongniart, Calamites sp. 등을 발견했다.
함백산층은 주로 유백색 내지 회백색 조립 사암으로 구성되며 간간히 흑색 셰일이 협재된다. 이 지층을 구성하는 사암의 95% 이상은 석영으로 구성되며 기질의 양이 적다. 함백산층을 이루는 사암은 풍화에 대한 저항이 강해 높은 절벽이나 능선을 이룬다. 이 지층의 두께는 70 m 내외이다.
삼척-고사리도폭 지질보고서(1994)에 의하면 함백산층은 경동광업소 부근 장성층 상위에 분포하며, 주로 담회색 내지 회색의 역질 사암 및 조립 내지 중립의 사암과 유백색의 중립 내지 조립질의 사암이 대부분이나 실트암이나 셰일도 소규모 협재한다. 하부의 장성층과는 정합적 관계로 두 지층의 구분은 뚜렷한 암상의 차이로 용이한 편이다.
이현석과 조성권(2006)에 의하면 함백산층의 암상조합은 삼각주가 석호(lagoonal)나 바다 쪽으로 확장되는 환경에서 퇴적된 것이다.
고생대 평안 누층군 (삼척탄전과 도계 광업소) > 도사곡층

도사곡층(Ds; Dosagok formation, 道士谷層)은 과거 고방산층 상부와 녹암층 하부에 해당하는 지층이다.
정창희(1969)에 의하면 도사곡층은 백색 내지 적색의 사암부터 시작하며 지층의 두께는 백운산 향사대에서 300 m, 장성광산과 황지동 사이에서 600 m이다.
삼척탄전 서부 지역에서의 도사곡층은 담녹회색 내지 유백색 조립사암 녹회색 셰일 및 역질 사암으로 구성된다. 담녹회색 조립 내지 극조립사암은 분급(分級) 상태가 극히 불량하다. 본 층 중부에는 자색(赭色) 셰일과 사암을 협재한다.
전희영(1985, 1987)은 도사곡층에서 중기 페름기에 해당하는 Annularia gracilescens Halle, Annularia sphenophylloides (Zenker) Gutbier, Lobatannularia sp. cf. L. lingulata Hall, Lobatannularia sinensis Halle, Calamites cistii Brongniart, Calamites sp. 등을 발견했다.
사북-고한 지역에서의 도사곡층은 주로 조립 내지 극조립 사암, 녹색 내지 적색 셰일 및 사질 셰일로 구성된다. 특히, 이 지층의 하부는 담갈색 내지 유백색 조립 사암과 극조립 사암으로 구성되며 이에 올리브색-녹회색의 셰일이 협재된다. 도사곡층의 암상은 변화가 심하며, 상부에는 적색 사암 내지 이암이 협재된다. 사암은 주로 석영으로 구성되며 백운모도 관찰된다. 함백산층 사암은 매우 단단하며 도사곡층의 사암은 함백산층의 사암보다 연하다. 이 지층의 두께는 약 250~350 m이다.
이현석과 조성권(2006)에 의하면 도사곡층은 괴상 사암, 사층리를 가지는 역암과 사암(cross-stratified conglomerate to sandstone), 보라색 실트스톤과 사암으로 구성된다. 자색 사암은 물 위로 드러난(subaerial) 환경에서, 사층리가 드러난 역암과 사암은 해안 평야나 충적 평야를 흐르는 하천 가운데의 모래섬들이 이동하면서 쌓은 퇴적층으로 해석되었다.
고생대 평안 누층군 (삼척탄전과 도계 광업소) > 고한층

고한층(Go/Gh; Gohan formation, 古汗層)은 녹암층 중부에 해당하는 지층이다. 고한층에서 산출되는 식물 화석은 후기 페름기를 지시한다.
정창희(1969)에 의하면 회색의 세립~중립사암으로 구성되며 두께 40 cm의 탄질 셰일이 협재된다. 고한층의 전체 두께는 200 m이다.
삼척탄전 서부 지역에서의 고한층은 담녹색 세립사암을 기저로 하여 담녹색 세립 내지 중립사암, 녹회색 내지 회색 실트스톤과 셰일로 구성된다. 최상부는 녹색 세립사암과 실트스톤 및 자색(赭色) 셰일의 호층으로 구성된다. 본 층 사암에는 장석립(粒)이 다량 함유되어 있다. 사층리가 특히 많이 발달되어 있다.
전희영(1985, 1987)은 고한층에서 페름기에 해당하는 Lobatannularia heianensis (Kodaira) Kawasaki 등의 식물 화석을 발견하였다.
사북-고한 지역에서의 고한층은 백운산 향사의 축부(軸部)에 분포하며 주로 녹회색 세립사암, 사질 셰일 및 셰일로 구성된다. 고한역 뒤 도로변에는 암녹회색 셰일과 회색 셰일이 잘 발달해 있다. 이 지층을 이루는 담녹색의 세립 내지 중립 사암은 주로 석영으로 구성되며 소량의 사장석이 포함된다. 석영과 사장석의 원마도와 분급도는 불량하다. 이 지층에서는 Gigantopteris nicotianaefolia, Lobatannularia heianensis 등의 식물 화석이 풍부하게 산출된다. 이 지층의 지질시대는 이들 식물 화석에 근거하여 상부 페름기 초기로 밝혀졌다. 지층의 두께는 약 200 m이다.
이현석과 조성권(2006)에 의하면 고한층은 괴상 사암, 회색 실트스톤, 흑색 셰일이 교호하며 여기에 박층의 역암과 사층리가 있는 사암, 자색 실트스톤이 협재된다. 이 암상조합은 상향 세립의 양상을 보이며 괴상 사암으로 시작해 위로 갈수록 회색 실트스톤 그리고 흑색 셰일로 변한다. 고한층의 암상조합은 오목한 만에서 조류의 영향을 거의 받지 않은 저산소 내지 무산소 영역에서 퇴적된 것으로 해석되었다.
고생대 평안 누층군 (삼척탄전과 도계 광업소) > 동고층

동고층(Donggo formation, 東古層)은 녹암층 상부에 해당하는 지층이다. 동고층은 고한층을 부정합으로 덮으면서 정선군 고한읍 고한리에서 1 km 동쪽에 동-서 방향으로 분포되어 있다고 보고되어 있다. 표식층은 삼척탄전 고한리 동고탄광 부근에 분포한다. 구성 암석은 녹색과 적색을 띠는 장석질 세립사암과 실트암이며 기저부에는 기저 역암이 발달되어 있다. 동고층의 두께는 약 400~600 m에 달할 것으로 추측되나 정확한 두께는 알 수 없다. 동고층에서는 화석이 발견되지 않아 지질시대를 해석할 수 없으나 동고층 아래의 고한층에서 페름기 식물 화석이 나오고 동고층이 고한층을 부정합으로 덮는 것을 근거로 동고층의 지질시대는 고생대 페름기 말에서 중생대 트라이아스기 초로 추정되고 있다. 동고층은 상부의 백악기 적각리층에 의해 부정합으로 덮인다.
삼척탄전 서부 지역에서의 동고층은 주로 녹색 세립 내지 중립의 장석질사암으로 구성된다. 곳에 따라 극히 석회암 렌즈를 협재한다. 삼척탄전 동부 지역과는 달리 본 지역에서는 자색(赭色) 사암과 셰일을 거의 협재하지 않는다.
사북-고한 지역에서의 동고층은 담회색의 세립 내지 중립질 사암과 녹색 내지 적색 셰일로 구성된다. 이 지층의 사암은 주로 원마도와 분급도가 불량한 석영과 장석으로 구성된다. 특히 이 지층에는 사층리가 풍부하게 발달해 있다. 이 지층의 지질 시대는 이 지층 하부에 발달된 고한층의 지질 시대에 비추어 중생대 초기 트라이아스기에 속한다. 지층의 두께는 약 400 m이다.
이용일 등(2009)은 평안 누층군 지질시대의 상한을 알아내기 위해 강원도 태백시에 분포하는 고한층(N 37°07'1.25", E 129°00'25.43")과 동고층(N37°07'24.14", E129°00' 12.25")에서 각각 3 kg 정도의 사암 시료를 채취하고 쇄설성 저어콘의 U-Pb 연대를 측정하였다. 동고층의 가중치 평균연대는 252±7.3 Ma (n=4)로 계산이 되며, 이 연대 역시 가장 젊은 저어콘의 개별 연대(249±5 Ma)와 오차 범위 내에서 일치하고, 후기 페름기(Wuchiapingian)에서 중기 삼첩기(Anisian)의 시작까지 해당한다. 결론적으로 평안 누층군의 최상부에 해당하는 동고층의 최대 퇴적시기는 가장 젊은 저어콘의 지질 연대와 YC2σ (3+) 연대를 종합하면 고생대 페름기의 마지막 시기 이후일 것으로 해석할 수 있으며, 후기 페름기 이후에 퇴적된 것으로 추정되는 고한층과 부정합으로 접촉하고 있다는 점을 고려할 때 중생대 초기 트라이아스기일 가능성이 크다. 한편 한반도에서 송림변동은 후기 페름기에서부터 후기 삼첩기까지 일어난 것으로 여겨지고 있는데, 삼척탄전에 발달한 백운산 향사대가 평안 누층군의 퇴적이 일어난 후 송림 변동을 받으면서 형성되었다는 것을 감안하면 동고층의 지질시대는 전기 트라이아스기로 한정시킬 수 있다. 따라서 평안 누층군의 지질시대 상한은 전기 삼첩기로 판단된다.
이현석과 조성권(2006)에 의하면 동고층은 역질사암, 사층리가 있는 사암, 괴상 자색 실트암으로 구성되며 이 암상조합은 하천 환경에서 쌓인 것으로 해석되었다.
평안 누층군 지질 계통표
| 지질 시대> 기 | 지질 시대> 세 | 지질 시대> 절 | 지역> 삼척탄전 | 지역> 강릉탄전 | 지역> 정선-평창탄전 | 지역> 영월탄전 | 지역> 단양탄전 | 지역> 보은탄전 | 지역> 평남분지 | 지역> 두만분지 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 중생대 삼첩기 201.3–252.17 Mya | 중세 237–247.2 Mya | 아니시안 | 동고층 |  | 박지산층 |  | 동고층 |  | 태자원통 |  |
| 중생대 삼첩기 201.3–252.17 Mya | 전세 247.2–252.17 Mya | 인두안 | 동고층 |  | 상원산층 |  | 동고층 |  | 태자원통 |  |
| 고생대 페름기 252.17–298.9 Mya | 로핑기아 252.17–259.8 Mya |  |  |  |  |  |  |  | 고방산통 | 송상통 |
| 고생대 페름기 252.17–298.9 Mya | 과달루페 259.8–272.3 Mya | 카피탄 | 고한층 | (언별리층) | 옥갑산층 |  | 고한층 |  | 고방산통 | 송상통 |
| 고생대 페름기 252.17–298.9 Mya | 과달루페 259.8–272.3 Mya | 워디안 | 도사곡층 | 망덕산층 | 옥갑산층 |  | 도사곡층 |  | 고방산통 | 송상통 |
| 고생대 페름기 252.17–298.9 Mya | 과달루페 259.8–272.3 Mya | 로디안 | 도사곡층 | 망덕산층 | 옥갑산층 |  | 도사곡층 |  | 고방산통 | 송상통 |
| 고생대 페름기 252.17–298.9 Mya | 시수랄리아 272.3–298.9 Mya | 쿤쿠리안 | 함백산층 | 함백산층 | 옥갑산층 |  | 함백산층 | 함백산층 | 고방산통 | 계룡산통 |
| 고생대 페름기 252.17–298.9 Mya | 시수랄리아 272.3–298.9 Mya | 아르틴스키안 | 장성층 | 장성층 | 장성층 | 미탄층 | 장성층 | 장성층 | 사동통 | 계룡산통 |
| 고생대 페름기 252.17–298.9 Mya | 시수랄리아 272.3–298.9 Mya | 사크마리안 |  |  | 밤치층 | 밤치층 |  | 밤치층 | 사동통 | 암기통 |
| 고생대 페름기 252.17–298.9 Mya | 시수랄리아 272.3–298.9 Mya | 아셀리안 |  |  | 밤치층 | 밤치층 |  | 밤치층 | 입석통 | 암기통 |
| 고생대 석탄기 252.17–298.9 Mya | 펜실베이니아 298.9–323.2 Mya | 모스크바 | 금천층 | 금천층 | 금천층 | 판교층 | 금천층 |  | 홍점통 |  |
| 고생대 석탄기 252.17–298.9 Mya | 펜실베이니아 298.9–323.2 Mya | 모스크바 | 만항층 | 만항층 | 만항층 | 요봉층 | 만항층 | 만항층 | 홍점통 |  |
| 고생대 석탄기 252.17–298.9 Mya | 펜실베이니아 298.9–323.2 Mya | 바시키르 | 만항층 |  | 만항층 | 요봉층 | 만항층 |  |  |  |
중생대 퇴적암

중생대에 형성된 퇴적암 지층은 삼척시 도계읍 남부 끝에 소규모로 분포한다. 이 지층은 경상 누층군에 대비된다.
중생대 퇴적암 > 적각리층

이 부분의 본문은 미인폭포입니다.
적각리층(Kj)은 흥전층과 같이 심포리-흥전리 일대에 분포한다. 적각리층은 평안 누층군 함백산층과 조선 누층군을 덮으며 유문암에 의해 덮여 있다. 본 층은 적자색(赤紫色) 내지 잡색의 역암, 역질 사암, 사암 그리고 이암으로 구성된다. 지층의 하부에는 역암이 우세하고 상부에서는 역암이 사암, 이암과 함께 양호한 층리를 보이며 교호(交互)한다. 역암의 역(礫)은 화강암질 편마암, 편암, 석회암, 사암, 규암, 셰일 등 변성암 복합체, 조선 누층군 및 평안 누층군의 각종 암석들로 구성된다. 사암층의 일부에는 사층리가 발달한다. 원동광산 지역에서는 적색 기질에 다양한 성분의 역으로 구성된 역암과 사암으로 구성되고 층리 발달이 불량하지만 주향과 경사는 대략 북동 30~40°및 남동 40~50°이다.
중생대 퇴적암 > 통리협곡

이 부분의 본문은 미인폭포입니다.
통리협곡과 미인폭포가 발달하는 통리 일대는 과거에 하천 유역이 바뀐 하천쟁탈 현상이 일어난 곳이다. 원래는, 백병산(1260.6 m) 북측에서 발원한 물은 삼척시의 오십천으로 가지 않고 태백시의 통리역과 철암천을 거쳐 낙동강 수계인 황지천으로 흘러가는 하천이었으며 이때는 미인폭포도 없었다. 안정된 철암천과 달리 동해바다로 흘러가는 삼척의 오십천은 하상 경사가 급하여 하천 상류가 지속적으로 침식되고 결국 철암천과 만나 삼척의 오십천이 철암천의 유역을 빼앗는 하천 쟁탈 현상이 발생하였다. 이로 인해 철암천의 발원지는 백병산에서 연화리 양지로 변경되고 과거 물이 흐르던 통리 지역은 풍극(Wing gap)이 되어 물이 흐르지 않게 되었다. 현재도 삼척 오십천에는 계속해서 침식 작용이 발생하고 있으며 침식 활동의 선두에 위치한 것이 바로 미인폭포이다. 통리 지역에는 하천퇴적물이 분포하고 있어 풍극임이 확실하다. 도계읍 심포리의 미인폭포와 통리협곡 지역의 암석은 적각리층으로 역암과 사암, 셰일의 호층으로 구성된다. 통리 협곡은 한국의 그랜드 캐니언으로 불린다.
미인폭포는 철암천과 오십천의 하천쟁탈의 결과로 생성된 폭포이다.
통리 협곡 안내판
도계읍 계곡 전경. 오른쪽 하단
중생대 퇴적암 > 흥전층

흥전층(Kh)은 경상계에 속하며 심포리-흥전리 일대에 분포한다. 응회암류와 응회질 쇄설암류로 구성되며 응회질 쇄설암류에는 담녹회색, 녹회색, 회록색의 역암/역질사암, 사암, 실트암, 이암들이 있다. 드물게 암회색, 갈회색의 실트암, 이암도 관찰된다. 이들은 대체로 상향세립성의 평범한 층리를 이루며 역질사암과 사암의 단위층에는 점이 층리가 발달한다.
중생대 퇴적암 > 유문암

유문암(Kav)은 산성화산암류이며 도계읍 심포리와 구사리, 흥전리의 일부 지역에 소규모로 분포하고 있다. 적각리층과 흥전층 및 화강암질 편마암을 덮고 있다.
중생대 화성암 > 화강반암

화강반암(Kgp)은 도계읍 상덕리 경동탄광 동쪽에서 평안 누층군 함백산층을 암주상으로 소규모 관입하고 있다.
중생대 화성암 > 우백질 화강암

우백질 화강암(lgr)은 근덕면 남동부 매원리, 용화리, 장호리, 원덕읍 갈남리 일대에 분포하며 지질도 상에서는 시대 미상의 암석으로 기재되어 있으나 동해안을 따라 분포하는 화강암질 암석의 연대를 추정하면 중생대 쥐라기 혹은 백악기의 것으로 추정된다. 원덕읍 갈남리 갈남항 앞에는 우백질 화강암으로 구성된 월미도가 있다. 원덕읍 갈남리의 신남해수욕장에서는 우백질 화강암의 노두가 관찰된다. 초곡용굴촛대바위길에서는 우백질 화강암을 자세히 관찰할 수 있다.
삼척시 근덕면 장호리 장호항 우백질 화강암
삼척시 근덕면 장호리 장호항 우백질 화강암
신생대 제3기 북평 분지

북평 분지는 삼척시 북평동을 중심으로 분포하는 신생대 제3기의 퇴적 분지로 북평층과 북평 역암층/운곡동 역암층 2개 지층으로 구성된다. 조선 누층군을 부정합으로 덮는 북평층은 주로 회백색 이암으로 구성되며 중간에 석탄이 협재되고 전체 두께는 40~45 m이다. 북평 역암층 또는 운곡동 역암층은 주로 역암으로 구성되며 사암과 사질셰일, 셰일이 협재되고 전체 두께는 60~70 m이다. 북평층에서는 유공충과 규조류 화석(담수종 Melosira granulata, Stephandiscus astraea, Stephandiscus niagarae, Stauroneis phoenicutron, 기수종 Fragilaria bituminosa varieties, Ampora ovalis 등)이 발견되었다.
삼척탄전의 지질구조

한국의 단층, 조선 누층군 § 지질 구조, 태백시의 지질 및 평안 누층군  문서를 참고하십시오.
삼척탄전 내에는 수많은 습곡과 단층들이 발달해 있어 매우 복잡한 지질 구조를 보이고 있다. 삼척탄전 내의 스러스트 단층과 지질 구조는 일제 강점기 일본인 지질학자들에 의해 보고되었다. 태백산지구지하자원조사단(1962)에서는 함탄층이 절단 없이 연장되는 것으로 보아 이러한 지질 구조는 스러스트 단층이라기보다는 과습곡 구조에 의한 것으로 해석하였다. 그러나 1960년대부터 태백시 황지동 일대에서 심부(深部) 탄광이 개발됨에 따라 많은 단층들의 존재를 인지하게 되었다. 정창희(1976)는 삼척탄전 내에서 여러 스러스트 단층들의 존재를 확인하고, 스러스트 단층들은 북쪽에서 남쪽을 향하여 이동하였으며 스러스트 운동의 시기는 쥐라기 후기-백악기 중기로, 동-서 방향의 백운산 향사대와 스러스트 단층들을 절단하고 있는 남-북 방향의 함백산 단층의 생성 시기는 백악기 말-제3기 초인 것으로 해석하였다. 대한광업진흥공사에 의하여 황지 일대의 함탄대 시추결과 안대영 외(1983)는 이 지역 일대의 동-서 방향의 주향을 갖는 스러스트 단층으로서 이의 운동 시기는 백악기 말로 보고하였다. 함탄층이 단절되지 않은 것처럼 보이는 것은 함탄층에 미끄러짐이 집중되어(slippage zone) 함탄층이 단층면에 따라 상반에서는 더 많이 끌려 올라가고, 하반에서는 더 많이 끌려 내려가는 등 실제로는 변위되어 있지만, 그 상황을 이해하지 못한 채 연속된 것으로 해석하였기 때문이라 생각된다.
삼척탄전의 지질구조 > 원동 스러스트 단층

원동 스러스트 단층(Wondong Thrust Fault)은 태백시 원동을 중심으로 대략 북동-남서 주향에 북쪽으로 경사하는 충상단층이다. 원동 스러스트 단층 상반에는 조선 누층군 풍촌 석회암층부터 막골층까지 분포하며 상반의 지층들은 단층면 부근에서 고각 경사하지만 단층에서 멀어지면서 경사가 낮아져 이들이 상반 배사구조를 이루고 있다. 그리고 원동 스러스트 단층 남측에서는 풍촌 석회암층이 클리페 구조로 하반 지층 위에 분포하고 있기도 하다.
삼척탄전의 지질구조 > 함백산 대단층

함백산 대단층(Hambaegsan Great Fault, 咸白山 斷層)은 백운산 향사대를 둘로 나누며 삼척 탄전의 주요한 단층이다. 이 단층은 북서 85°의 주향으로 태백시 화전동의 용연동굴에서 오투리조트와 소도동 중부, 금천동 중서부를 지나 봉화군 석포면 대현리까지 이어진다. 정창희(1969)에 의하면 함백산 단층은 동쪽으로 60~85°경사하고 동측이 낙하한 정단층이며 단층의 경사는 황지에서 60°E, 문곡광산에서 85°E이다. 단층 남부에서 지층의 수평 변위량은 약 4 km이다. (해석 : 정단층 운동으로 동측의 상반이 낙하한 후 서측의 하반이 침식 삭박되어 지표에 수평 변위가 발생한 것처럼 보이는 것이다.) 김정환과 김태호(1985)에 의하면 함백산 단층은 그 동부 지역이 남쪽으로 이동한 주향 이동 단층이다. 이 단층은 황지 단층, 소도리 단층 및 문곡 단층을 차례로 절단했다. 이를 보아 함백산 단층은 정단층 운동 중 가장 후기의 단층으로 판단된다. 황지동-금천동 지역에서 주향 이동 단층의 특성을 보여 지질도 상으로 만항층을 약 5 km 변위시켰다. 본 단층 동부 지역 평안 누층군 내의 단층들은 북서 20°~북동 5° 북동 70°~동-서의 주향에 40~90°의 급한 경사를 보이며 단층 파쇄대의 폭은 9~60 cm에 이른다. 단층 서부 지역 평안 누층군 내의 단층은 북서 10°, 북동 30°및 북서 78°의 주향에 40~70°의 경사를 가지며 단층 파쇄대의 폭은 60 cm이다.
삼척탄전의 지질구조 > 혈암 스러스트 단층

혈암 스러스트 단층은 함백산 단층 북단부의 태백시 화전동으로부터 동-서 주향으로 이어져 황지동 북부를 지나 삼척시 도계읍 흥전리에서 북북동 주향으로 바뀌어 고사리까지 달리는 흥전 스러스트 단층로 이어진다. 이 단층에 의해 스러스트 단층 남측의 만항층, 장성층과 함백산층 위로 북측의 조선 누층군 막동 석회암층이 충상되어 있으며 매봉산 부근에서는 만항층이 막골층 위에 부정합으로 놓여 있다. 이 단층은 추전 부근에서 그리고 지표에서 평균 20~30°로 북쪽으로 경사하나 갱내 시추자료에 의하면 북쪽으로 가면서 경사가 완만해지며 부분적으로는 60°이상의 급경사를 이룰 때도 있다. 혈암 스러스트 단층의 평균 경사는 태영탄광 및 한성탄광 갱내와 석회암층 상부에서 가행한 시추 자료로서 확인되었다. 혈암 스러스트 단층은 설바위-한성탄광까지는 지표에 잘 나타나 있지만, 동쪽으로 가면서는 지표에 잘 보이지 않으며, 스러스트 단층에 따라서 폭 1~2 m의 단층각력대 또는 단층점토가 발달하고 있다. 단층의 변위량은 화전동-소도동 단면에서 4.0 km, 황지동 단면에서 3.25 km이다.
삼척탄전의 지질구조 > 동고 단층

동고 단층(Donggo Fault)은 고한읍 고한리의 동고탄광에서 태백시 화전동으로 이어지며 남측이 낙하한 단층이다.
삼척탄전의 지질구조 > 황지 단층

황지 단층(Hwangji Fault)은 황지동에서 철암동으로 이어지는 수직 단층이다. 동고 단층의 연장으로 추정된다.
삼척탄전의 지질구조 > 화전 스러스트 단층

화전 스러스트 단층은 황지동 중부 태백역 부근에서 화전동 남부로 이어지는 스러스트 단층이다. 황지 배사 습곡 구조와 조선 누층군 상부, 평안 누층군 만항층 등이 평안 누층군 동고층 위로 충상되어 있다. 혈암 스러스트 단층과 같이 북쪽으로 저각 경사한다. 변위량은 2.35~2.5 km 정도이다.
삼척탄전의 지질구조 > 서북 스러스트 단층

서북 스러스트 단층은 오투리조트 골프장 부근에서 황지동 남부 문곡역 부근까지 이어지는 동-서 주향의 스러스트 단층으로 곳에 따라서 평안 누층군 장성층이 함백산층이나 도사곡층 상위로 충상되어 있다. 이 단층의 변위량은 500~600 m이다.
스러스트 단층들의 생성 순서는 혈암 스러스트 단층이 먼저 생성되고, 서북 스러스트 단층이 나중에 생성되었으며, 스러스트가 운동하면서 먼저 형성된 스러스트 단층이나 내프(Nappe) 구조가 함께 변형되고 이동된 Piggy-back 형태의 특징을 보이고 있다. 나중에 생성된 단층일수록 변위량이 감소한다.
삼척탄전의 지질구조 > 흥전 스러스트 단층

흥전 스러스트 단층은 삼척시 도계읍 점리에서 함백산층과 장성층 위에 만항층을 올려놓은 내프(nappe) 구조를 이루고 있으며 흥전 내프라 불린다. 도계광업소 흥전갱 및 점리갱과 시추공에서 확인된 바로는 평균적으로는 북서쪽으로 20~30°경사하나 흥전 내프 부근 일부에서 남동쪽으로 약 20°경사한다.
삼척탄전의 지질구조 > 마교 스러스트 단층

마교 스러스트 단층은 고사리에서 도계리까지 남-북으로 달리다가 동-서로 방향을 바꾸어 상덕리에 이른다. 이 단층은 마교리, 도계리, 상덕리 일대에 조선 누층군 풍촌 석회암층을 평안 누층군 함백산층 또는 장성층 위로 충상시켰으며 특히 상덕리 부근 경동탄광 사무실 북측에서는 내프 구조를 보인다. 이 단층의 경사는 평균 20°이나 부분적으로는 수평일 때도 있는 것이 확인되었다. 마교 스러스트 단층은 마교리에서 흥전 스러스트 단층을 절단하고 있어 흥전 스러스트 단층이 생성된 이후에 일어난 단층 운동이나 시간적인 격차는 크지 않을 것이다. 마교리 스러스트 단층은 정고리골 부근에 석회암층이 함백산층을 덮게 한 소부치(召富峙) 스러스트 단층과 연결된 것으로 보이며 백산 스러스트 단층과도 동시기에 형성된 단층으로 생각된다.
삼척탄전의 지질구조 > 오봉산 스러스트 단층

오봉산 스러스트 단층은 삼척시 도계읍 흥전리에서 상덕리에 위치한 오봉산(729 m)까지 이어지는 스러스트 단층으로 장성층이 도사곡층과 함백산층 위로 충상되었다.
삼척탄전의 지질구조 > 문곡 단층

문곡 단층(Mungog Fault)은 태백시 문곡동 일대에 북동-남서 방향으로 발달하며 소도리 단층을 문곡동에서 절단하고 있다.
삼척탄전의 지질구조 > 철암 단층

철암 단층은 철암동에서 철암천을 따라 북북동 방향으로 발달하는 수직 단층이다. 서측을 상승시키고 동측을 남쪽으로 이동시켰으며 석탄공사 장성지구와 강원탄광의 경계이기도 하다. 철암 단층과 함백산 단층은 직접 연관되어 있지 않아 정확한 선후 곤계는 알 수 없으나 대체로 거의 동일한 시기에 형성된 것으로 생각된다.
백운산 향사대에는 북북동-남남서 주향의 단층들이 많이 발달한다. 두위봉 단층, 화절치 단층, 함동 단층을 비롯하여 북동-남서 방향의 단층 대부분은 북서쪽으로 경사하고 북서측 지괴가 상승한 역단층이다.
삼척탄전의 지질구조 > 고한 단층

고한 단층(Gohan Fault)은 하이원리조트 남쪽의 백운산에서 시작해 고한읍 고한리를 지나 북북동쪽으로 이어지는 단층으로 위치상 백전리 단층의 일부로 보인다. 이 단층은 동측 지괴가 낙하한 수직 단층이다.
삼척탄전의 지질구조 > 사북 단층

사북 단층(Sabug Fault)은 정선군 사북읍 사북리에서 시작해 사북읍 직전리를 지나 북북동쪽으로 이어지며 위치상 호명 단층의 일부로 보인다. 이 단층은 서쪽이 낙하한 수직 단층으로 추정된다.
삼척탄전의 지질구조 > 고일 단층

고일 단층(Goil Fault)은 강릉시까지 이어지는 단곡 단층의 일부이며 동측이 상승했다. 고일동은 단곡 단층이 지나는 정선군 남면 유평리 계곡에 위치한다.
삼척시의 광상과 지하자원 > 원동광상

원동광상은 태백산 광화대 북부 삼척시 하장면 하사미리, 백악기 말 석영반암과 조선 누층군 막골층의 접촉부에 있는 접촉교대형 스카른 다중금속광상으로 철광상과 중석-휘수연석, 회중석, 연-아연광상이 있다. 원동광상을 북동-남서 방향으로 지나가는 원동 스러스트 단층을 기준으로 북부에 조선 누층군 풍촌 석회암층, 화절층이 있고 남부에 조선 누층군 풍촌 석회암층, 화절층, 동점층, 두무골층, 막골층, 평안 누층군이 차례로 분포하며 이들을 유문암질암, 석영반암, 산성/염기성암맥이 관입하고 있다.
원동광산 내에서 묘봉층은 지표에 노출되지 않았지만 시추공에서 216 m의 두께가 확인되었다. 풍촌 석회암층은 주로 괴상 (담)회색, 우백색, 홍백색 석회암으로 구성되며 분포지 남측은 원동 스러스트 단층으로 막골층과 접하고 북측은 화절층과 정합으로 접한다. 풍촌 석회암층은 대체로 북동 40~50°의 주향과 북서 10~40°의 경사를 가진다. 화절층은 북동 30~60°의 주향과 북서 10~35°의 경사를 가진다. 동점 규암층은 원동광산 북측에 북동 40~50°의 주향과 북서 15~20°의 경사, 5~15 m의 두께로 분포하며 시추 결과 원동 스러스트 단층 하반 화절층 위에 45 m 두께로 분포한다. 두무골층은 (녹)회색 셰일과 회색석회암이 호층을 이루며 주향은 북동 20~50°, 경사는 북서 10~20°, 두께는 130~160 m이다. 막골층은 층리가 양호한 (담)회색 석회암으로 구성되고 셰일-점판암, 이암, 실트스톤이 협재된다. 주향은 북동 15~75°이고 두께는 400 m이나 경사는 유문암/석영반암 양측에서 상반된다. 평안 누층군 만항층은 사암, 셰일, 석회암으로 구성되고 주향은 북서/남서, 경사는 북동/남동이다.
막골층에서 활발히 진행된 스카른 광화작용은 주로 석영반암, 암맥과 접하는 지역, 단층파쇄대에서 발생하였다. 주요 스카른 광물로는 석류석, 녹니석, 녹렴석, 투휘석, 휘석, 방해석, 각섬석, 형석, 중석, 방해석, 금운모, 베수비아나이트(vesuvianite) 등이 있다. 자철석 광상에 배태된 금운모에 대한 칼륨-아르곤 연대 측정 결과는 51.97 Ma이다. SHRIMP U-Pb 연대측정 결과 석영반암 79.37±0.94 Ma, 장석반암맥 50.64±0.44 Ma, 칼륨-아르곤 연대 측정으로 거정질 금운모 49.1±1.1 Ma, 괴상 금은모 49.2±1.2 Ma, 스카른광물에 같이있는 금운모 49.9±3.6 Ma, 열수변질작용의 산물인 일라이트 48.3±1.1 Ma의 생성시기가 결정되었다.