절리와 단층

절리

암석이 어떤 힘을 크게 받으면 지하 깊은 곳에서는 높은 압력 때문에 구부러지지만 지표에서는 쪼개진다. 절리(節理, joint)란 지표의 기반암이 제자리에서 쪼개져 생긴 틈을 가리킨다. 절리가 많은 기반암은 수분이 잘 침투할 수 있어서 풍화작 용을 빨리 받는다. 특히 서로 교차하는 수직 및 수평방향의 절리들 이 규칙적으로 발달하여 기반암이 많은 덩어리로 나뉘어 있으면, 이러한 기반암은 풍화작용 뿐만 아니라 침식에도 약하다. 규칙적인 절리는 기반암에 일정한 방향의 압력이나 장력이 가해질 때 발달 한다. 화강암의 돔이나 구릉지에 광범하게 나타나는 판상절리(板狀節理)는 규칙적인 절리 중의 하나이다.
하천이 흐르는 골짜기는 대개 구불구불하게 나있지만 청평~양수리간의 북한강에서처럼 직선상으로 길게 뻗은 골짜기도 곳곳에 서 볼 수 있다. 직선상의 이러한 골짜기는 일반적으로 단층이나 절 리의 주도로 형성된다. 그러나 지표면에서의 관찰만으로는 단층과 절리 중에서 어느 것이 골짜기의 형성과 관계가 있는지 알 수 없다. 이와 같은 경우에 성인으로 언급되는 것이 지질구조선(地質構造線, tectolineament)이다. 골짜기의 발달을 이끌어가는 지질구조 선 중에는 방향이 서로 다른 여러 조(組)의 절리 중에서도 두드러 지는 주절리(主節理, master joint)와 관련된 것이 많은 것으로 알려졌다. 기반암의 주절리는 여러 원인에 의해 형성되는데, 격렬한 조산운동이 일어날 때 지각에 가해지는 압력은 그 중의 하나이다.
한반도의 조산운동 중에서는 중생대 쥐라기 말의 대보조산운동(大寶造山運動)이 가장 강력한 것이었다.

단층

단층(斷層, fault)이란 퇴적암층에 국한된 것은 아니지만 지층이 잘리면서 양쪽의 지괴가 서로 어긋나는 현상을 가리킨다. 두 지괴는 상하방향으로 어긋나기도 하고, 수평방향으로 어긋나기도 한다. 또 이 두 방향의 운동이 결부되기도 한다.
단층의 주향(走向, strike)과 경사(傾斜, dip)는 지층에서와 같은 방법으로 기술한다. 단층은 단층면(斷層面, fault plane)을 경계로 일어나는데, 주향은 단층면과 수평면이 교차하는 선의 방향이고, 경사는 단층면과 수평면간의 각도로서 표시한다. 그리고 단층면이 기울어져 있는 경우 단층면 윗쪽의 지괴는 상반(上盤, hanging wall), 아랫쪽의 지괴는 하반(下盤, foot wall)이라고 한다. 단층선(斷層線, fault line)은 단층면이 지표면과 만나는 선이다.
지층이 선명하게 잘릴 때는 두 지괴 사이에서 일어나는 마찰로 단층면이 연마를 받는다. 연마를 받은 면은 거울처럼 광택이 나기 도 하여 단층경면(斷層鏡面, slickenside)이라고 한다. 단층경면에서 는 지괴가 움직인 방향을 따라 그어진 금과, 이에 대하여 직각으로 나있는 미세한 단(段, step)이 관찰된다. 단의 높이는 보통 수 밀리미터 미만에 불과하나 단층경면상에서 일어난 두 지 괴의 상대적인 운동방향을 식별하는 데 이용된다. 단이 너무 미세 하여 눈으로 식별하기 어려운 경우에는 손가락으로 문질러보면 한방향으로는 매끄럽게, 반대 방향으로는 거칠게 느껴진다.
단층운동이 일어날 때 단충면 양쪽의 암석이 부서지면 단층파쇄대(斷層破碎帶)가 형성된다. 단층파쇄대를 따라서는 단층각력(斱層角礫, fault breccia)이나 단층점토(斷層*占土, fault clay 또는 gouge)가 분포한다. 단층각력은 다양한 크기의 암편으로 이루어졌 으며, 일반적으로 점토질 내지 사질 파쇄물을 포함하고 있다. 단층 점토는 단층각력이 풍화작용을 받아 생성된 것인데, 일본 남서부의 단층선인 '중양구조선(中央構造線)'을 따라서는 점토대가 두껍게 발달되어 있다. 특히 오사카 남쪽 키이반도(紀伊半島) 중앙부에는 백악기의 사암층에 너비 수십 미터의 단층점토대가 나타난다. 단층 의 규모가 클수록 단층각력과 단층점토의 양이 증가하는 경향이 있지만 항상 그러한 것은 아니다. 단층파쇄대는 지하수의 부존이 양호하여 우물을 파면 다량의 지하수를 얻을 수 있다. 단층선을 따라서는 흔히 샘이 솟아난다 그러나 터널을 뚫을 때 이것을 만나면 누수가 많고 천정이 잘 무 너져내려 공사가 어려워진다.
한편 단층면 양쪽의 지괴가 서로 막대한 압력을 가하면서 움직 일 때는 지층이 국부적으로 구부러지는 드래그(drag) 현상이 일어 난다. 이것도 지괴간의 상대적인 운동방향을 식별하는 데 도움을 준다.