47. 습곡(fold)

   개요

 해저에 토적된 평탄한 지층도 지열 및 지각응력으로 변형되거나 암질이 변화되며, 흔히 볼 수 있는 변형은 단층, 절리 등의 균열과 습곡이 있다.

습곡은 원래 평탄한 지층이 그림 47-1과 같이 굴곡된 변형이며, 습곡의 정부를 배사(anticline), 저부를 향사(syncline), 곡퓰의 최대점을 힌지라 한다.

또한 이점을 연결한 면을 습곡축면, 습곡축면과 지층면의 교선을 습곡축이라 하며, 배사에 해당하는 습곡축은 배사축, 향사의 습곡축은 향사축이라 한다.

습곡은 판의 탄성굴곡과 같은 단순굴곡과 파괴 및 소성변형에 의한 굴곡이 있으며, 광물입자, 암편, 암괴단위로서 다수면에 연하여 지층이 계통적으로 변한다.

이 때문에 습곡된 지층은 단층 및 절리를 동반하기 쉽고 불규칙하게 보이는 균열도 습곡구조와 밀접하게 연관된 경우가 많다.

   가. 습곡의 분류

 습곡의 규모는 파장이 몇 mm에서 몇 백 km에 이르기까지 다양하다. 또한 굴곡도 완만한 것과 급한 것이 있으며, 꺽어지거나 잘라지거나 또한 생긴 균열도 편리, 벽개, 절리 및 단층 등 여러 가지가 있으며, 그림 47-2는 지층의 파괴와 변형에 따라 습곡형태를 분류한 것이다.

1) 굴곡습곡(flexure fold)

굴곡습곡은 판이 완만하게 굴곡된 습곡으로서 1매의지층에서 습곡의 내측은 압축, 외측은 인장을 받으므로 축부에서는 단층, 절 리가 생기기 쉽다. 중첩된 지층 사이에서는 활동을 동반하고 굴곡습곡은 매몰심도가 낮은 중고생층 및 제3기층에서 볼 수 있다.

2) 벽개습곡(cleavage fold)

벽개습곡은 습곡 축면에 평행하는 가는 벽개에 연하여 미세한 암편과 입자가 어긋나게 광물이 생성된 것으로서 중고생층에 많고 제3기층에서도 볼 수 있다.

3) 펜즈습곡(lenz fold)

렌즈습곡은 2방향으로 발달한 공역의 소단층에 연하여 지층이 렌즈형태로 절단되어 어긋난 것으로서 1방향만 소단층이 발달하는 경우인데 이것은 다른 방향이 지층면에 연한 활동면으로 구성되어 있는 경우가 많다.

렌즈의 크리는 몇 mm에서 수 십 km 까지 발달되어 있으며, 중고생대층에 많고 제3기층에서도 볼 수 있다.

4) 흐름습곡(flow fold)

흐름습곡은 광물결정 사이 및 내부가 어긋나게 광물이 소멸, 생성된 것으로서 습곡단위가 매우 작아 육안으로 지층이 유동된 것 같이 보이며, 결정편암에 전형적인 편리가 발달되어 있는데  이것은 주상 및 판상광물이 특정한 면을 따라 배열되어 있다.

어떠한 습곡이 생기는가는 ① 지층의 성질이 광범위하고, ② 지열과 지각응력, ③ 시간 등의 요인에 영향을 받는다. 지층에서 습곡의 형성과 퇴적->압밀->속성->변성에 이르는 과정에서의 암질변화는 절리라고 할 수는 없다. 그 이유는 전술한 ①∼③의 결과로서 습곡 등의 변형과 암질변화를 이르켜 그 과정에서 변형과 암질은 서로 영향을 주기 때문이다.

   나. 습곡과 지반공학

 기초의 지짖, 사면안정, 공동굴착 등에서 특정 암질의 지층이 문제를 일으키거나 역으로 좋아지거나 하는 경우가 많다. 습곡구조는 지층의 분포에 큰 영향을 주므로 습곡구조를 정확히 해명하려면 지층상태를 더욱 확실히 파악해야 공학적 문제를 정확히 판단할 수 있다.

또한 공학적으로는 암질과 함께 균열이 중요하다. 특히 균열의 분포방향과 개구, 풍화, 변질 정도는 암반의 상상에 현저하게 영향을 준다. 습곡지역에서 암반의 균열은 습곡구조와 밀접한 관계가 있으므로 균열분포 및 성상파악은 습곡구조의 해명에 중요하다.

지층면은 지층이 미고결시는 단순한 지질적 경계면에 불과하지만 응력을 받아 굳어진 습곡 등에서 변형되면 다소라도 활동 및 박리가 생겨 균열된다.

굴곡습곡에 의한 균열은 매몰 두께가 적어 압력이 작기 때문에 초생적으로 개구되어 있는 경우가 많다. 렌즈습곡의 소단층은 경기 및 몇 mm에서 몇 cm 폭의 파쇄부를 동반하며, 고압으로 형성되기 때문에 초생적으로 밀착된 것이다.

벽개습곡 및 흐름습곡의 벽개와 편리는 고압으로 형성되기 때문에 초생적으로 밀착되어 있다. 습곡에 의한 균열은 그 후 단층 및 융기운동, 지표에서 완만한 영향을 받아서 개구되어 암반의 풍화, 변질을 촉진한다.

특히 습곡축 부근에는 균열이 많아 암반이 약화되어 있는 경우가 있으므로 주의해야 한다. 지반공학 관계자가 습곡을 볼 경우 습곡구조와 함께 암질, 절리, 단층, 느슨함, 풍화 및 변질 등 종합적으로 파악할 필요가 있다. 그림 47-3은 습곡과 연관되어 일어나기 쉬운 지반공학적인 문제의 예를 든 것이다.