선캠브리아기
충청북도의 선캄브리아기암류는 경기편마암복합체, 영남편마암복합체와 소백산편마암복합체로 구성된다. 경기편마암복합체는 청주시 서측-진천군-음성군-충주시 서부에 걸쳐 북동향의 대상분포를 보이고 있으며, 영남편마암복합체는 단양시의 남서부에서 북동향으로 길게 발달한다. 소백산편마암복합체는 영동군의 동부에서 북동향으로 나타나고 있으며, 특히 경기편마암복합체의 호상편마암(13.06%)이 가장 우세하게 관찰된다.
시대미상
보은군 회남면과 괴산군의 문광면, 옥천군의 동면 일대에 분포하는 옥천층군(변성사질암대, 하부천매암대, 각섬암, 함력천매암대와 상부천매암대로 구분)과 금수산 규암은 시대미상의 암석으로 알려져 있으며, 시대미상의 석회암과 규암도 선캄브리아기의 서산층군과 경기편마암복합체, 그리고 옥천층군에 협재되어 있다.
고생대
캄브리아기-오르도비스기 조선누층군 양덕층군과 대석회암층군이 충청북도의 북서단인 단양군 대강면 두음리에서 영춘면 오사리 일대에 걸쳐 북동방향으로 길게 발달한다.
석탄기-(중생대) 트라이아스기 이 시대에 걸쳐 퇴적된 평안층군은 단양군의 중부에서 북동방향으로 발달되어 있으며, 평안층군의 중부와 접하는 청산화강암은 옥천군 청산면의 천관산(445.4 m)일대에서 타원형에 가까운 암주상으로 분포한다
중생대
쥐라기 이 암류에는 반송층군과 대보관입암류가 해당된다. 반송층군은 단양군 단양읍~가곡면 일대에 북동방향의 대상으로 분포하며, 주로 역암으로 이루어진 하부와 중-조립질 사암으로 이루어진 상부로 구성된다(김정찬 외, 2001). 대보관입암류는 섬록암, 섬장암, 화강암이 해당되는데 이 중 화강암은 영동군 북서부~단양군 북서부 등에 걸친 북동방향의 대규모 저반상 암체(40.77%)로서 연구지역에 가장 넓게 분포한다.
백악기 충청북도의 백악기암류로는 경상누층군과 불국사관입암류가 있으며, 경상누층군에는
영동층군, 초평층군, 진안층군과 유천층군 등이 해당한다. 특히 불국사관입암류에 속하는 (흑운모)화강암이 백악기암류 중 가장 우세한 편(5.35%)이다.
신생대
제4기 충적층은 주로 하천과 주변 지류들이 합류되는 유역에 발달하기에, 청주시의 미호천과 무심천 그리고 진천군의 한천과 백곡천 일대와 그 주변부를 따라 길게 분포한다. 산악지형이 많이 분포하고 있어 비교적 그 면적은 넓지 않은 편이다.
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