습곡의 분류 습곡의 대칭 M-fold: 습곡익이 대칭을 이루는 경우(symmetric) S-fold: 습곡익이 대칭을 이루지 않고(asymmetric) 짧은 습곡익이 긴 습곡익을 기준으로 반시계 방향으로 돌아가는 경우 Z-fold: 비대칭이며 짧은 습곡익이 시계방향으로 회전하는 경우 Vergence(방향성): 비대칭을 이루는 배사형이나 향사형이 기울어진 방향으로 습곡축면의 경사방향으로 판단할 수 있음: 예) “east-vergent(verging) fold” 기생(Parasitic)습곡: 대부분 1차 습곡(1st-order fold)의 경첩대를 향해 습곡축이 향해 있다.

습곡의 형성 메카니즘 응력이 지층에 어떻게 작용하는가? Active folding(능동습곡작용; Buckling): 습곡된 지층과 주변 지층 사이 점성에 차이가 있는 경우; 응력의 방향은 지층에 평행하다. Passive Folding(수동습곡작용): 습곡된 지층과 주변 지층 사이 점성의 차이가 없는 경우: 응력의 방향은 지층에 평행하다. Bending(곡손작용): 응력이 지층에 평행하지 않게(대부분 지층에 수직방향으로) 작용하는 경우; 수동습곡작용의 한 종류 점성(viscosity): 암석이 오랜 지질시대 동안 고온/고압 하에 있으면 유체와 가까운 성질을 띠고 습곡은 이러한 암석의 유체적 성질에 의해 일어난다; 연성변형 흐름저항강도(competency): 점성이 높아 잘 흐르지 않는 상태를 “competent” 라 한다.

습곡의 형성 메카니즘 능동습곡작용 주변보다 습곡되는 지층의 점성이 높은 경우 일어난다. 응력이 지층에 평행하게 작용한다. 층-평행 수축(layer-parallel shortening): 층의 두께가 두꺼워짐. 점성차이가 큰 구간에서 습곡작용이 시작된다. 소성변형(plastic deformation): 광물입자 수준의 변화가 동반된다. Class IB: 경첩선으로부터 익까지 층의 두께에 변화가 없다.

습곡의 형성 메카니즘 형태에 영향을 미치는 요인들 층과 응력 방향 사이 각도: 각도가 크면 비대칭 습곡을 형성한다. A B 형태에 영향을 미치는 요인들 층과 응력 방향 사이 각도: 각도가 크면 비대칭 습곡을 형성한다. 두께와 파장: 층의 두께가 두꺼우면 파장이 길어진다. 점성 차이과 파장: 점성의 차이가 크면 파장이 길어지고 진폭도 커진다; 점성 차이가 적으면 습곡이 일어나기 전 상대적으로 많은 수축이 일어난다. 다중층(multi-layers): 여러 층이 가까이 있으면 하나의 층처럼 반응하여 파장이 길어진다. 다중층의 두께와 파장: 얇은 지층이 먼저 습곡을 받고 두꺼운 지층이 습곡 되기 시작할 때 얇은 층의 습곡은 다시 습곡을 받는다. C E D

습곡의 형성 메카니즘 응력 방향 층의 두께와 파장; Periodic fold 다중층의 두께와 파장

습곡의 형성 메카니즘 Flexural folding(굴곡습곡작용): 능동습곡을 일으키는 메커니즘 Flexural slip(굴곡 미끄러짐) Flexural flow(굴곡 흐름) Orthogonal flexure(직교 굴곡) Flexural slip Flexural flow Orthogonal flexure

습곡의 형성 메카니즘 굴곡 미끄러짐(Flexural slip): 습곡작용 동안 지층이 접촉면을 따라 미끄러지는 현상 다중층 혹은 점성 차이가 이방성(anistropic)한 경우에 일어남 지각내 취성변형구간의 퇴적암층 (예: 사암 사이의 얇은 셰일층) 경첩선을 따라서는 미끄러짐이 없고 최대 미끄러짐은 변곡점에서 나타난다. 미끄러짐 방향은 양쪽 익에서 서로 반대방향이다. slickenside(단층마찰면)가 관찰된다.

습곡의 형성 메카니즘 굴곡 흐름(Flexural flow): 층에 단순전단변형이 일어나는 경우 경첩선을 따라 변형률 타원은 원형이다. 변형율 타원의 타원율은 경첩선에서 멀어지면서 커진다. 층의 바깥쪽과 안쪽에서 모두 변형률은 일정하다. 실험과제: 두꺼운 책의 단면에 원, 직교선을 일정한 간격으로 그린 다음 습곡작용을 일으켜(책을 휘어) 원과 직교선의 형태가 어떻게 변하는지 사진으로 기록하시오(Before and after)

습곡의 형성 메카니즘 직교 굴곡(Orthogonal flexure): 습곡 되기 전 지층에 수직인 선이 습곡을 받은 후에도 수직을 유지하는 경우 바깥쪽에서는 인장(stretching)이 일어나고 안쪽에서는 수축(shortening)이 일어난다. 변형율 타원의 변화가 굴곡흐름과 다르다. 층의 두께에는 변화가 없다. 중립면(neutral surface): 인장과 수축이 일어나는 영역을 구분하는 영역으로 변형률 타원이 원형으로 나타난다.

Harmonic fold (Chevron fold) 습곡의 형성 메카니즘 수동습곡(Class II): 지층이 습곡작용에 대하여 역학적인 영향을 끼치지 않는 경우 점성 차이가 없는 경우에 발생한다. 지층은 단순히 변형률을 시각적으로만 표현하게 된다. 축면에 평행하게 일정한 두께를 유지한다 (Class II) 단순전단과 순전단에 의해 주로 생성된다. 축면을 따라 동일한 습곡형태가 무수히 반복되는 조화습곡(Harmonic fold)을 형성한다. Harmonic fold (Chevron fold)

습곡의 형성 메카니즘 곡손작용(Class II): 응력이 지층에 높은 각도를 가지고 작용하는 경우 강제습곡작용(forced folding). 점성이 높은 암석(화성/변성암)위를 퇴적암이 덮고 있는 경우 아래 암층에서 일어난 단층이 퇴적암에서는 단사구조를 형성시킨다. 다이아퍼(Diapir): 암염층이나 마그마가 상승하면서 상부지층을 휘는 경우 부딘(Boudin): 인장에 의해 지층이 끊어지는 현상에 의해 층이 휘어지는 경우 단층-곡손 습곡(fault-bend fold): 충상단층의 상반이 하반 위로 올라가면서 휘어지는 경우

강제습곡작용: 단사구조 암염 다이아퍼 부딘에 의한 곡손습곡작용 단층-곡손 습곡

습곡의 형성 메카니즘 킹크(Kink) 습곡작용: 저변성도의 변성암(천매암, 편암)의 엽리가 휘어진 경우 특징: 수 ~ 수십 cm의 폭, 뾰쪽한 경첩, 직선의 익, 비대칭 셰브론(Chevron) 습곡작용: 킹크 습곡과 달리 대칭을 보이고 규모가 크다. 점성이 높은 층리와 얇은 점성이 낮은 층리가 교대로 나타나는 경우 정확한 메커니즘은 잘 이해되지 않고 있다.

습곡의 형성 메카니즘 경첩 사이에서의 공간문제 점성이 높은 층이 습곡을 받으면 경첩 사이에 빈 공간이 생기게 되고 이를 보정하기 위해 Class 3 습곡이 발생한다. 경첩 붕괴(Hinge collapse): 점성이 높은 층의 경첩이 아래로 주저 앉아 공간을 채우는 경우 연성 흐름(Ductile flow): 점성이 낮은 층이 경첩부분에서 연성 변형을 일으켜 공간을 채우는 경우