“화산지형”두타산 지질답사

04	환경과학 체험학습장
	증평군 도안면 노암리 두타산

충청북도 증평군 도안면 노암리에서 연촌리로 넘어가는 두타산 자락의 8부 능선에는 중생대 중기에 해저에서 폭발한 화산지형이 있다. 현재까지 충북지역에는 화산지형이 알려진 곳이 전무한 형편이나 이곳의 지형에서는 여러 골짜기에서 많은 현무암덩어리들이 산재해 있고, 8부 능선에는 현무암과 응회암, 용결응회암이 산재해 있으며 현무암과 응회암의 상층부에는 퇴적층이 발달해 있어 이암과 역암이 다량 분포하고 있다. 또한 이 고개를 오르다 보면, 중간지점의 길바닥에는 섬록암(or 섬록강암)을 볼 수 있는데 이는 마그마의 하층부가 서서히 냉각되어 굳은 후 지표면으로 표출되어 나타난 것으로 보여 진다. 그리고 노암리 위쪽에 위치한 저수지 둑에는 편마암이 나타나고 있는데 이는 이 지역과 아주 가까운 곳에 위치한 음성군 원남면 일대에 널리 산재하고 있는 편마암의 일부일 것으로 추정되고 있다. 위에서 언급한 바와 같이 노암리 지역은 좁은 지역임에도 불구하고 암석의 대표군인 화성암, 변성암, 퇴적암이 모두 산출되는 특성으로 인하여 많은 대학과 지질학을 연구하는 사람들의 답사 코스로 잘 알려져 있다.

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과학교육과정 관련성

구분		단원명	과학개념 및 원리	탐구ㆍ체험내용
학부	학년
초등	5	화산과 암석	현무암, 섬록암, 화강암은 마그마의 입자에 따라 나누어지는 화성암의 일종이다.	두타산에서 발견 할 수 있는 화성암의 종류를 관찰 할 수 있다.
	6	지진	양쪽의 암반이 상대적으로 이동하여 서로 어긋나게 된 지질 구조를 단층이라고 한다.	두타산 주위에는 단층으로 이루 진 지형이 있는지 관찰하여 본다.
중등	1	Ⅲ.지각의물질 1.광물 2.암석	∙ 광물은 암석을 이루는 알갱이로 지각을 구성하는 기본 단위이다. ∙ 암석에는 마그마가 굳어 만들어진 화성암과 퇴적물이 굳어 만들어진 퇴적암, 열과 압력에 의해 변성된 변성암이 있다.	∙ 여러 가지 암석을 관찰하고 암석을 구성하는 광물과 암석의 특징을 알아본다. ∙ 여기서 화산활동이 있었다는 증거를 찾아본다. ∙ 관찰한 암석을 토대로 과거의 지각변동을 추론하여 본다.

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탐구ㆍ체험 안내

가. 소요시간 : 4시간 정도

나. 이용시간 : 상시 이용 가능

다. 수용인원 : 100명 정도

라. 요금 : 무료

마. 위치 및 교통 안내

➪ 위치도                            ➪ 교통 안내

▶ 시내버스 : 도안면소재지에서 하차  → 도보 →노암리→ 두타산

▶ 시외버스 : 시내버스와 동일

▶ 자가용 차량 : 노암리를 지나 현장까지 운행 가능

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탐구ㆍ체험 활동

가. 목적 : 투타산은 전국적으로 희귀하게 퇴적암, 화성암, 변성암 노두가 잘 나타나 암석의 특징을 알고 지질 특성을 알 수 있다.

나. 초․중등 탐구내용

1) 초등

∙ 현무암 암석 찾고 사진 찍기, 이암 찾은 후 사진 찍기

2) 중등

∙ 현무암이 산출되는 바깥쪽에서 산출되는 퇴적암은 무엇인가? 그리고 그 암석  이 열수의 작용에 의해 성질이 변해 형성된 암석은 무엇인가?

∙ 이 지역은 해저에서 화산이 폭발한 후 그 위에 퇴적물이 퇴적되었다가 지각 변동에 의해 융기된 지형이다. 그 증거들을 열거하고 설명하시오.

∙ 해양에서 퇴적물의 입자의 크기와 퇴적장소의 관계를 석회암, 이암, 사암, 역암을 이용하여 정리해 보자.

다. 일   정 : 체험학습장 방문 - 지질답사 및 샘플채취 - 지질구조설명 - 분석

라. 준비물 : 디지털 카메라, 필기도구, 연습장, 지학망치, 돋보기, 간편한 활동복, 지도, 장갑, 샘플을 넣을 수 있는 가방 ,물, 체험활동학습지

마. 유의점 : 샘플채취 할 때 지학망치와 암석파편 주위

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활동 참고자료

✾ 두타산에서 산출되는 암석

A. 편마암 [片摩岩 gneiss]

석영․ 장석 등이 많이 백색층과 운모 ․ 각섬석 등이 많은 암색층이 줄무늬를 이룬 변성암 일반적으로 중- 고온으로 변성된 변성암을 가리킨다. 고온의 변성암이라고 운모가 많이 함유되어 있는 암석에서는 편리가 잘 발달하여 결정편암이라고 한다. 반대로 저온의 변성암이라고 운모류가 적고 줄무늬조직으로 되어 있다면 편마암과 구별이 어려울 경우가 있다. 편마암은 광물조성이 다양하며, 화강암과 비슷한 흑운모편마암이나 각섬석 등 여러 가지 암석이 있다. 변성되는 암석의 종류에 따라 화성암이 변성된 정편마암, 퇴적암이 변성된 준편마암 등이 있다. 보통 편마암은 각섬석상 ․ 녹렴석 각섬석상  ․그래뉼라이트상 등 변성조건으로 형성되어 있다. 편마암은 고온의 변성작용을 받으면 편마상조직이 없어지고 그래뉼라이트와 같이 등립상 암석이 된다. 저온의 변성암에서는 결정편암이 된다.

B. 섬록암[閃綠岩 diorite]

주로 사장석과 호른블렌드로 이루어진 조립 완정질 화성암, 화학조성은 칼크알칼리계열 안산암과 비슷하다. 사장석의 양은 장석 전체의 2/3 이상이고 반자형입상의 조직을 가지는 것이 보통이다. 구성광물은 사장석 호른블렌드 외에 흑운모와 소량의 석영(5%이하), 알칼리장석, 자철석, 티탄철석․ 인회석․ 티탄석 ․ 지르콘 등이며 때로는 하이퍼신 ․ 보통 휘석도 포함된다. 석영과 알카리장석의 경우에는 석영섬록암이라 한다. 섬록암만으로 이루어진 암체는 소규모의 암맥․실․암주 등이며 매우 적다. 섬록암의 대부분의 조산대에서 석영섬록암, 화강섬록암․ 반려암의 대규모 암체의 일부분으로 출현한다.

C. 용결응회암[溶結凝灰岩 welded tuff]

화산쇄설암의 일종으로 렌즈모양의 흑요암의 평행으로 배열된 유리질의 단단한 암석, 다량의 화산재가 고온을 유지한 채 두껍게 퇴적되며, 화산재 입자가 서로 용결하고 퇴적을 자체의 무게에 눌러 찌부러져서 평평한 흑요암렌즈가 된다. 용결응회암은 호상열도에 많으며 폭발적 분화로 생긴 화산재류 퇴적물이나 드물게는 강하 화산재 퇴적물의 일부분이 용결응회암을 이룬다. 화산재류퇴적물인 경우에는 바닥부분이 용결되지 않는 응회암 그 위가 두드러지게 용결된 용결응회암, 약간 용결한 용결응회암으로 이화되고 윗부분은 용결되지 않은 응회암이라는 누대구조를 취한다. 용결응회암은 흑요암렌즈 이외의 부분도 치밀 ․ 견고하여 비용결응회암보다도 공극률이 작다. 외관은 용암과 비슷하며 주상절리가 발달해 있다.

(1) 용결응회암 : 화산이 분화할 때 화쇄류의 형태로 높은 온도의 화산재, 경석(속돌)․암재 등이 대량으로 두껍게 퇴적되며, 고열과 자체의 무게의 의한 압력 때문에 용결작용을 하여 치밀하고 편평한 암괴를 형성된다. 암질은 석영안산암질 또는 유문암질인 경우가 많다. 이렇게 형성된 용결응회암은 대규모로 분포하며, 수직에 가까운 절벽이나 기둥모양의 절리를 이루어 아름다운 경관을 나타낸다.

(2) 녹색응회암 : 이것은 해저화산활동으로 퇴적되어 형성된 응회암류가 열수변질에 의해 녹색을 띤 것이다.

D. 응회암[凝灰岩 tuff]

화산이 폭발할 때 분출된 재나 모래가 엉기어 형성된 바위 R.V. 피셔의 정의에 따르며 구성입자의 2/3이상의 지름2mm이하의 화산쇄설물로 이루어진 암석을 응회암이라고 부른다. 또 지름2mm 이하인 화산재가 2/3이하 지름 2-64mm의 화산력이 2/3이하 , 지름 64mm 이상인 화산암괴가 1/3 이하인 화산쇄설암을 화산력응회암이라고 한다. 한편 C․K 웬트워스와 H. 월리엄스의 옛 정의에 따르면, 지름 4mm이하의 입자가 다량을 차지하는 화산쇄설암을 응회암이라고 한다. 비화산성 지역의 퇴적암 중의 응회암은 먼 곳에서 운반되어 오므로 세립인 경우가 많다. 응회암이 주로 화산유리질의 세립으로 이루어진 경우에는 유리질응회암, 결정에 의해 이루어진 경우에는 결정응회암, 이미 존재하고 있었던 화산체의 암편으로 이루어진 경우는 석질응회암이라고 한다. 색깔은 담녹색 . 녹색 ․ 흰색 ․ 담홍색 ․ 적색 ․ 갈색 ․ 흑색 등, 여러 가지이며 형태도 치밀한 것부터 틈새가 있는 것까지 여러 가지이다. 응회암은 화산재에서 유래하는 것이므로 수평 방향의 연속성이 좋은 것이 많고, 특히 흰색의 산성응회암은 지질구조 조사의 열쇠가 되는 층으로서 지층대비에 이용되는 수가 많다

E. 현무암[玄武巖 basalt]

화성암 중 분출암의 일종 지구상에서 가장 많은 화산암이다. 현무암이란 이름은 중국의 사신 또는 방위의 명칭인 청룡 ․ 백호 ․ 주작 ․ 현무에서 땄으며, 구갑의 생장선과 주상절리 단면이 유사한 육각격자 모양이다 색지수가 35-60인 고철질화산암이고 염기성암이며, 심성암인 반려암에 상응한다. 급랭 주연상은 완유리질 이지만 일반적으로는 반정질 또는 완정질 반상이며 세립의 석기 중에 사장석 위석 감람석의 반정을 갖는다. 거의 유리만으로 구성된 현무암을 특히 타킬라이트라고 하며 감람석 ․ 석영을 5-10% 함유하는 경우 각각 감람석현무암 ․ 석영현무암이라고 한다. 보통 암회색에서 검은색을 띠는데 변성작용에 의해 녹니석이 많이 생성되면 녹색을 띠고, 산화작용을 받으면 갈색이나 붉은색을 나타내기도 한다. 비중은 2.9-3.1이며, 겉보기에는 일반적으로 치밀하다. 정출작용은 125℃에서 시작해서 규장질 광물은 점토광물 ․ 운모 ․ 방해석 ․ 석영 등으로 변한다. 휘석과 사장석이 거의 동시에 정출되는 경우는 서브오피 틱조직이 발달하고, 휘석이 조금 늦게 정출되기 시작하는 경우에는 오피틱조직 또는 간립상조직이 발달한다.

F. 이암[泥巖 mudstone]

점토가 굳어서 생긴 암석으로 사암보다 세립인 퇴적암의 총칭, 퇴적암, 중에서는 가장 많은 암석이다. 점토는 입자지름이 1/6mm보다 작은 쇄설물을 말하며 그것들의 대부분을 차지하는 암석이 이암이다. 이암은 또한 입자지름1/256mm 이상 되는 점토성분의 다소에 따라 실트암․ 점토암으로 나뉘는데, 육안으로 이 2가지를 식별하기는 어렵다. 모래를 다소 많이 함유한 실트암은 사질실트암, 실트를 다소 많이 함유한 점토암은 실트질 점토암이라고 한다. 야외에서의 호칭으로는 극 세립사암이나 실트질사암을 이암에 포함시키는 경우가 많다. 엽층이 발달한 이암으로서 그 형성과정에서 엽층면 또는 그것과 거의 평행하게 박리성이 발달한 것을 셰일(혈암)이라 하여 이암과는 구별하는 경우가 있다 변성작용을 받아 엽층과는 관계없이 (일치하는 경우도 있다.) 박리성이 발달한 것을  점판암(slate)이라 한다. 이암은 세립의 조직과 복잡한 조성으로 이루어지며 퇴적암 중에서는 가장 보편적인 것이지만 그다지 연구되어 있지 않다. 일반적인 편광현미경에 의한 관찰로는 조직이나 조성을 식별하기 어렵다 그러나 최근에는 주사전자현미경 ․ 시차열분석 등의 방법을 이용한 연구가 진행되고 있다.

G. 역암 [conglomerate)

자갈을 주요 구성물로 하며 입자가 거친 조립쇄설암, 퇴적암의 일종이다. 입자지름 2mm이상인 쇄설물을 자갈이라 부르고, 자갈의 크기를 기준으로 세역암(2-4mm)중역암(4-64mm) 대역왕(64-256mm) ․ 거역왕(256mm이상)으로 나눈다. 자갈과 자갈의 틈새는 모래 또는 진흙으로 메워져 있는 경우가 많다. 자갈의 모양을 기준으로 볼 때 둥근 자갈이 주가 되는 것은 원력암, 모난 자갈로 이루어진 것은 각력암이라 한다. 역암은 빙하에 의한 침식 단층에 의한 파쇄, 화산분화 등에 의해서도 형성되나, 보통은 육지지역인 산지의 융기, 침식에 의해 형성되어 육지지역과 그 변해역을 특징지어주는 퇴적임이 된다. 역암에는 여러 종류 암석의 자갈이 함유되어 있는 경우가 많으며, 따라서 자갈을 공급한 후배지의 지질을 추정할 수 있다. 이와 같은 것을 다원역암 이라고 한다. 한편 아주 드물게는 1종류 암석의 자갈만으로 이루어지는 경우도 있다. 역암은 각 지질 시대의 지층 중에서 발견되는데 지층 내에서 차지하는 위치에 따라 해침 때에 일련의 지층 기저에서 생기는 기저역암, 해퇴 때에 일련의 지층 최상위에서 생기는 정상역암, 일련의 지층에 끼어 있는 층내역암 등으로 구별한다. 역암의 분포, 지층 내에서의 위치, 자갈의 형태와 종류 등은 퇴적 때의 환경조건을 알 수 있는 단서가 되는데 지하 깊은 곳에서 형성된 심성암이나 변성암이 지표로 드러나게 된 시기도 역암을 통해 추정할 수 있다. 역암은 변성작용을 받더라도 원래 역암의 조직 ․ 구조가 보존되어 있는 경우가 있는데 그와 같은 것을 역질 편암이라고 하며 자갈은  변형되어 편평하게 되어 있다.

✐ 체 험 학 습 활 동 지

활동주제	증평군 도안면 노암리 두타산 일대 지질스케치 해보기
학 습 자	( )초등학교 제 학년 반 번 성 명 :
일 시	20 년 월 일 요일
장 소	증평군 도안면 노암리 두타산
활 동 내 용
준비활동	준비물 : 디지털 카메라, 필기도구, 연습장, 지학망치, 돋보기, 간편한 활동복, 지도, 장갑, 샘플을 넣을 수 있는 가방, 물
중심활동	1) 특징이 있는 노두가 발견된 곳을 지도에 찾아서 표시해보고 그 주위일대를 스케치 해보자 <섬록암노두> <현무암노두> <역암노두> <적색이암노두> 2) 노두 샘플 채취하기 3) 채취된 화성암, 퇴적암 샘플 자세히 그려보세요.
정리활동	1)화산 폭발이 있었다. 2) 마그마 때문에 주위의 암석이 구워졌을 것이다.

✐ 체 험 학 습 활 동 지

활동주제	증평군 도안면 노암리 두타산 일대 지질스케치 해보기
학 습 자	( )중학교 제 학년 반 번 성 명 :
일 시	20 년 월 일 요일
장 소	증평군 도안면 노암리 두타산
활 동 내 용
준비활동	준비물 : 디지털 카메라, 필기도구, 연습치, 지학망치 돋보기, 간편한 활동복, 지도, 장갑, 샘플을 넣을 수 있는 가방, 물
중심활동	1) 특징이 있는 노두가 발견된 곳을 지도에 찾아서 표시해보고 그 주위일대를 스케치 해보자 <섬록암노두> <현무암노두> <역암노두> <적색이암노두> 2) 노두 샘플 채취하기 3) 이 일대에는 섬록암, 현무암, 변성암, 응회암, 역암, 이암 등이 발견되는데 과거의 어떤 지각변동이 있었을까 생각해보자.
정리활동	1)화산 폭발이 있었다. 2)퇴적 조건이 갖추어진 환경이었을 것이다. 3)융기 했을 것이다. 인터넷을 통하여 짙은 푸른색을 띠는 응회암의 특징에 대하여 더 조사해 보자.