Deformation bands in the Eoil Basin, Gyeongju, Korea: Field occurrence and structural characteristics

윤동화; 한래희; 우상우; 박현제; 이지수; 손문

doi:10.14770/jgsk.2021.57.3.275

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자료유형: 학술저널

저자정보: 윤동화 (경상국립대학교) 한래희 (경상국립대학교) 우상우 (경상국립대학교) 박현제 (경상국립대학교) 이지수 (경상국립대학교) 손문 (부산대학교)

저널정보: 대한지질학회 지질학회지 지질학회지 제57권 제3호

발행연도: 2021.6

수록면: 275 - 291 (17page)

DOI: 10.14770/jgsk.2021.57.3.275

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취성변형에 의해 비다공질 암석에서는 단열이, 다공질 암석에서는 변형띠가 주로 발달하며, 이들 중 일부는 단층으로 진화할 수 있다. 본 연구에서는 다공질 암석 내 변형띠의 산상과 구조적, 물질적 특성을 기반으로 변형띠의 진화를 이해하기 위하여 경주 어일분지 반고결 퇴적층 내 변형띠를 대상으로 구조관찰 및 물질분석을 실시하였다. 노두규모 관찰 결과, 변형띠는 운동학적 분류로 볼 때 전단띠이다. 식별되는 대부분의 전단띠는 수 ㎜ 폭과 10 ㎝ 미만의 겉보기 전단변위를 보인다. 대표적인 전단띠의 미구조 관찰결과, 파쇄로 인한 입자크기의 감소는 있으나 암편이 기질보다 많은 초기단계 파쇄변형 조직이 확인된다. 한편, 노두관찰에서 겉보기 변위량이 증가함에 따라 전단띠의 폭이 증가하는 경향과 전단띠 중 소수는 단층활면의 발달과 함께 최대 ~3 ㎝의 넓은 폭을 갖는 단층성 변형띠(또는 단층)로 진화하였음이 확인되었다. 단층성 변형띠 내부에는 전단변형이 집중된 영역인 수십 μm 폭의 주미끌림대가 발달하는데, 특징적으로 석영, 장석의 초미세입자들과 점토광물(특히, 스멕타이트)들로 채워져 있다. 이러한 관찰은, 작은 변위의 전단띠에서는 초기단계 파쇄변형 조직의 발달이 응력변형강화 거동과 그에 따른 전단띠 폭의 증가를 야기할 수 있는 반면, 초파쇄변형에 의한 초미세입자들의 형성이나 낮은 마찰강도의 점토광물들의 생성은 주미끌림대에서의 응력변형약화 거동과 전단변형 국지화(또는 전단띠의 단층으로의 진화)에 기여할 수 있음을 지시한다.

Due to brittle deformation, fractures and deformation bands may form in non-porous rocks and porous rocks, respectively, and some of them may evolve into faults. We conducted structural observation and material analysis on deformation bands in the semi-consolidated, porous sediments of the Eoil Basin, Gyeongju, SE Korea, to understand their structural evolution into faults. According to the outcrop-scale observation, the deformation bands are shear bands in terms of kinematic classification. Most of the identified shear bands are several millimeters wide, and the apparent shear displacement along them is less than 10 ㎝. Microstructural observation of the typical shear band confirms that it has a protocataclasis structure with a high clast vs. matrix ratio despite grain size reduction due to mechanical crushing. At the outcrop, the shear band’s width appears to increase as the apparent displacement increases, and a small number of the shear bands change to faulted deformation bands (or faults) which are as wide as up to ~3 ㎝ and have slickensides (or smooth slip surfaces). The increase in the band’s width with the displacement increase may be due to the strain-hardening behavior associated with the protocataclasis structure. In the faulted deformation bands, principal slip zones (PSZs) with a width of several tens of μm, where shear strain is localized, are developed. The PSZs are composed of ultrafine grains of quartz, feldspar, and clay minerals (mostly smectite). The observation implies that the formation of ultrafine particles by ultracataclasis or the formation of clay minerals with low frictional strength may contribute to the strain-softening behavior and the shear localization in the PSZs (or the evolution of the shear bands into faults), whereas the development of the protocataclasis structure in the shear band of small displacement may cause the strain-hardening behavior and increase in the band thickness.

#어일분지 #다공질 암석 #변형띠 #전단띠 #단층성 변형띠 #Eoil Basin #porous rocks #deformation bands #shear deformation bands #faulted deformation bands

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Antonellini, M. / 1994 / Microstructure of deformation bands in porous sandstones at Arches National Park, Utah / Journal of Structural Geology 16:941~959

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Aydin, A. / 1978 / Development of faults as zones of deformation bands and as slip surfaces in Sandstone / Pure and Applied Geophysics 116:931~942

Aydin, A. / 1983 / Analysis of faulting in porous sandstones / Journal of Structural Geology 5:19~31

Ballas, G. / 2015 / Factors controlling permeability of cataclastic deformation bands and faults in porous sandstone reservoirs / Journal of Structural Geology 76:1~21

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