지루 및 지구 구조: 이란 잔잔 주 [360 사진]

 

이란 북서부 잔잔(Zanjan) 주의 잔잔-타브리즈(Tabriz) 고속도로 절개면에 노출된 지루(horst) 및 지구(graben) 구조입니다. 도로 공사로 지층 단면이 깨끗하게 드러나 있어, 교과서에서 자주 접하는 전형적인 신장성 정단층 구조를 야외에서 직접 관찰할 수 있는 훌륭한 노두입니다.

 

형성 원리: 지각의 신장과 정단층

지각이 인장력에 의해 수평 방향으로 잡아당겨져 신장되는 환경에서는 정단층(normal fault)이 발달합니다. 정단층에서는 단층면 위쪽의 지괴인 상반이 단층면 아래쪽의 하반에 대해 상대적으로 아래로 이동합니다. 수평면에 대한 정단층의 경사는 지질 조건과 단층의 발달 과정에 따라 다양합니다.

서로 중앙부를 향해 기울어진 두 정단층 사이의 지괴가 상대적으로 내려앉으면 지구가 형성됩니다. 반대로 양쪽 경계 단층이 중앙부에서 바깥쪽으로 기울어지고, 그 사이의 지괴가 주변보다 상대적으로 높아진 구조를 지루라고 합니다. 지루와 지구는 지각이 신장되는(늘어나는) 정단층계에서 흔히 함께 나타납니다. 규모는 노두에서 관찰되는 수 cm~수 m 규모부터 폭이 수십 킬로미터에 이르는 지구대까지 다양하지만, 지각의 신장과 정단층 운동이라는 기본적인 형성 원리는 같습니다.

 

노두 관찰시 주목할 점

다음은 360도 사진에서 지루-지구 구조 부분을 나타낸 것입니다. Horst(지루)와 Graben(지구)의 경계에는 정단층이 발달해 있습니다.

 

 

이 노두에서 주목할 만한 점은 다음과 같습니다.

1. 지층의 어긋남: 밝은 색과 어두운 색이 교대하는 층들을 기준층으로 삼아 단층 양쪽에서 추적하면, 어느 지괴가 상대적으로 내려갔는지와 지층이 상대적으로 어긋난 정도를 비교할 수 있습니다.
2. 단층면의 경사: 지구를 사이에 둔 두 정단층은 서로 반대 방향으로 경사져 있으며, 아래로 갈수록 서로 가까워지는 형태를 보입니다. 그 결과 이 노두에서는 내려앉은 지괴가 단면 내에서 쐐기 모양을 이룹니다.
3. 취성 변형: 단층 이외의 지층은 평행 층리를 이룹니다. 지층이 휘어져 만들어지는 습곡은 관찰하기 어렵고 지층이 부러져 어긋난 변형(취성 변형, brittle deformation)이 두드러집니다. 

 

360 사진

다음은 이 구조의 360 사진입니다. 마우스 단추와 휠을 이용하여 방향과 확대 정도를 바꿀 수 있습니다.

 

[360 사진: Kuula 임베드]

제공: Lukas Sidorenko, Ludwig Maximilian University of Munich, Munich, Germany. GPS: 36.9494N 48.1018E

 

다른 지루-지구 구조 사례

지루와 지구는 지각에 인장력이 작용하여 신장되고 정단층이 발달하는 여러 지역에서 흔히 볼 수 있는 구조입니다. 대표적인 사례는 다음과 같습니다.

• 동아프리카 열곡대: 동아프리카의 지각이 인장력에 의해 신장되면서 약 3,000 km에 걸쳐 발달한 대륙 열곡 시스템으로, 대륙 분열 초기 단계의 신장 구조를 보여 줍니다. 탕가니카호, 말라위호 등 열곡대의 길고 깊은 호수들은 정단층 운동으로 형성된 열곡 분지에 물이 차 만들어졌으며, 이들 호수의 분지는 여러 반지구(half-graben) 분지로 나뉘어 있습니다.
• 미국 서부 Basin and Range 지역: 신장성 정단층 운동으로 산맥과 분지가 반복되어 나타나는 대표 지역입니다. 다만 실제 구조는 단순한 지루-지구의 반복보다 복잡하여, 기울어진 단층지괴로 해석되는 곳이 많고 데스밸리처럼 주향이동단층이 함께 관여하는 분지도 있습니다.
• 상부 라인 지구대(Upper Rhine Graben): 스위스 바젤에서 독일 프랑크푸르트 부근까지 약 300 km에 걸쳐 프랑스 알자스와 독일 남서부에 발달한 저지대로, 라인강이 이 지구를 따라 흐릅니다. 유럽에서 가장 잘 알려진 지구 중 하나입니다.

 

이번에 소개한 잔잔의 노두는 이러한 대규모 신장 구조에서 나타나는 것과 같은 기본적인 정단층 운동을 소규모로 관찰할 수 있다는 장점이 있습니다. 대규모 지구대는 현장에서 전체 구조를 조망하기 어렵지만, 이와 같은 소규모 노두에서는 지루, 지구, 정단층면의 기하학적 관계를 한 화면 안에서 확인할 수 있습니다.

 

참고 동영상

지루 및 지구가 지각의 신장과 정단층 운동에 의해 형성되는 과정은 다음 USGS 동영상에서 확인할 수 있습니다. 서로 마주 보며 기울어진 정단층 사이의 지괴가 상대적으로 내려앉으면 지구가 되고, 반대로 서로 바깥쪽으로 기울어진 정단층 사이의 지괴가 주변보다 상대적으로 높아지면 지루가 됩니다.

 

지루 및 지구, USGS.

• 공식 페이지: https://www.usgs.gov/media/videos/horst-and-graben
• YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=xW5eiI9Bo1w

 

 

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