자그로스 습곡대는 신생대 시기에 아라비아 판과 유라시아 판이 충돌하며 형성되었다. 이 습곡대는 터키에서 호르므즈 지역까지 북서-남동 방향으로 2,000 km 이어진 산맥을 이룬다. 전세계 석유의 약 8%가 자그로스 산맥(충상단 층)의 전면부에 발달한 습곡으로 이루어진 배사구조에 집적되어 있다. 지금까지 알려진 자그로스 지역의 5개 석유시스템 가운데 백악기 중기-마이오세 초기 석유 시스템의 원시 자원량이 가장 많다. 백악기 중기-마이오세 초기 석유 시스템의 근원암은 Kazhdumi층과 Pabdeh층으로 석유 생성 이상으로 숙성되었으며, 저류암은 Bangestan층군(Sarvak, Ilam 층)과 Asmari층이며, 덮개암은 증발잔류암층인 Gachsaran층과 셰일층인 Gurpi층이다. Bangestan층군과 Asmari층에 트랩되어 있는 원유는 90%이상이 Kazhdumi층에서 기원하였고 그 외 나머지 원유는 Pabdeh층에서 기원하였다. 데즈풀만 지역에서 고각의 배사구조를 이루고 있는 Asmari, Sarvak, Khami층은 이미 많은 부분이 탐사된 반면 좀더 깊은 곳에 위치한 퇴적층과 저각의 소규모 배사구조는 아직 탐사되지 않았다. 그러므로 이 지역의 개발 잠재력은 자그로스 습 곡대 석유시스템의 이해를 필요로 한다.

신생대 어류 화석 4개체가 포항의 마이오세 두호층에서 발견되었다. 본 화석은 뒷지느러미의 앞쪽 담기골 (pterygiophore)이 연장되어 있고, 후의쇄골(postcleithrum)이 존재하며, 두 개의 인접한 혈관극 사이에 뒷지느러미 담기 골 두개가 거의 일정하게 존재한다. 그리고 첫 번째와 두 번째 하미축골(hypurals)이 융합되었고, 세 번째와 네 번째 하 미축골과 첫 번째 전미추체(preural centrum)가 융합되어 있다. 그리고 두부인근의 잘 발달된 판상 신경극과 낚시바늘 모양의 미설골(urohyal)이 존재하고, 그 좌골부(sciatic part)가 꺾여있다. 그리고 준하미골(parahypural)이 첫 번째 전미추 체로부터 분리되어 있다. 이를 근거로 볼 때, 이 화석은 국내 최초의 가지미목으로 동정되었다. 그간의 두호층 지질학 적 연구는 천해환경의 생물들이 육상의 큰 홍수와 같은 사건으로 떠내려가 저탁류에 의해 심해환경에서 퇴적되었다고주장해 왔다. 하지만 여태껏 천해환경 생물들만 발견되어 왔다. 본 연구에서는 두호층에서 최초로 심해생물인 가자미류 가 보고되었다.

경상북도 포항시 북부해수욕장 부근 일대에 분포하는 마이오세의 두호층에서 산출된 3개의 꼬투리 화석을 Albizia miokalkora Hu and Chaney로 동정하였다. 이 화석은 현재까지 한국, 중국, 일본의 제 3기 마이오세 식물군에서 유일하게 산출되고 있고, 난온대에서 아열대-열대 지역에 걸쳐 광범위하게 나타나지만 종의 다양성은 매우 낮았다고 생각된다. 화석 Albizia miokalkora Hu and Chaney는 난온대와 아열대-열대 기후와 같은 따뜻한 기후에 적응한 식물로 추정된다.

포항 분지 제3기 장기층군에서 산출된 화석목재의 고식물학적 연구가 수행되었다. 하부 함탄층의 화석목재는 Ulmus sp., Prunus sp., and Acer sp.의 3속 3종으로, 상부 함탄층의 화석목재는 Taxodioxylon sp.와 Fagus hondoensis (Watari) Watari의 2속 2종으로 각각 동정되었다. 연구에 사용한 표본은 조직의 보존성이 좋지 않아서 종의 동정까지는 어렵지만, 이들은 모두 한국 마이오세 화석목재의 특징적인 구성 요소들이다. 하부 및 상부 함탄층에서 채집한 화석목재의 나이테를 분석하여 얻어진 평균민감도 값은 0.367과 0.370로 비슷하지만, 이들은 0.30보다는 약간 높다. 현재의 두 그룹의 자료만으로 판단하면, 뿌리에 대한 물의 공급은 계절적인 강수량의 변화에 의해 매년 어느 정도 제한을 받았거나 물 공급에 있어 다양한 변화가 있었던 것으로 추정된다.

경상북도 포항시 북부해수욕장 부근과 창포동 일대에 분포하는 마이오세의 두호층에서 Albizia miokalkora의 열매화석 두개가 채집되었다. 꼬투리는 편평하고 길며 7개의 종자가 들어있다. 꼬투리 화석은 비록 인상이기는 하지만 완전한 형태를 보여준다. 화석 Albizia는 동아시아에서 온난한 온대기후에서 번성한 식물로 판단된다. 이 화석의 산출은 우리나라 신제3기의 식물군에서 두 번째 기록이다.

경상북도 포항분지에 분포하는 제3계 육성층인 장기층군의 금광동층에서 산출된 메타세콰이아 화석에 대하여 고식물학적인 연구가 수행되었다. 연구 결과 낙지성(落枝性) 단지(短枝)의 화석은 대부분 Metasequoia occidentalis의 단일종에 속한다. 이 종은 하연(下延)하는 대생(對生)의 잎과 잎자루의 기부에 인편(鱗片) 갖는 특징이 있다. 이 종은 우리나라의 제3기 마이오세 식물군의 전역에서 공통적으로 많이 산출되지만, 마이오세 이후부터는 우리나라에서 화석 기록이 나타나지 않는다. 현생종의 분포와 생태로부터 판단하면, 화석 메타세콰이아는 포항 분지 주변의 수분 조건이 충분한 하천의 범람원에서 습지림을 이루었을 것으로 추정된다.

강원도 고성군 일대에서 산출되는 제3기 후기 마이오세 현무암에 대한 암상 구분과 산출 상태를 파악, 박편 관찰과 주요 구성광물에 대한 화학성분 분석, 현무암의 전암 주성분·미량성분·희토류 원소의 조성 연구를 통하여 기원 마그마의 성인과 지체구조적 위치를 규명하였다. 고성지역에는 7개의 낮은 산봉우리에 프러그 돔형으로 알칼리현무암이 분포하며, 주상절리가 발달하며 단사휘석-반상조직이 우세하다. 현무암에는 기반암인 흑운모화강암과 하부지각 기원의 반려암과 상부맨틀기원의 레졸라이트 포획체를 함유한다. 현무암류는 모두 알칼리 계열로 분류되며, 대부분이 알칼리현무암의 성분 영역에 도시되고 일부 조면현무암과 피크로현무암 영역에 도시된다. 본역의 현무암류는 K2O/Na2O의 따라 정상계열에 도시된다. 이 지역 현무암을 형성한 마그마는 희토류원소의 변화 패턴과 미량원소의 거미그림 특징으로부터, 상부 맨틀 물질인 석류석 페리도타이트의 부분용융에 의하여 형성된 것으로 사료되며, 현무암질 화산활동은 태평양판의 침강 섭입과는 무관한 지판내부현무암에 해당하는 조구적 위치에서 열점과 관련하여 형성되었다.

한반도 동남부에서 가장 규모가 큰 마이오세 포항분지의 남서부를 대상으로 상세한 지질도 작성과 지질구조를 분석하여 분지 발달사를 해석하였다. 포항분지 남서부는 북북동 방향의 분지 내 지구내지루에 의해 기하와 변형사가 서로 다른 서쪽의 보문구역과 동쪽의 오천구역으로 나누어진다. 보문구역은 포항분지 초기 확장 이후 거의 변형되지 않은 반면, 오천구역은 충전물의 퇴적 이후에도 후기 변형이 지속·중첩된 지역이다. 따 라서 보문구역은 포항분지 최초 확장 형식에 대한 중요한 정보를 제공한다. 보문구역은 북북동 방향의 정단 층들과 북북서(북서) 방향의 우수향 주향이동단층 분절들이 지그재그로 이어진 서편 경계단층에 의해 침강이 주도되었으며, 이 경계단층은 남쪽으로 한반도 동남부 마이오세 지각변형의 서쪽 한계선이며 우수향 주향이 동성 주변위대로 알려진 연일구조선과 연결된다. 따라서 포항분지는 17-16.5Ma 경 활동을 시작한 연일구조 선 북쪽 말단에 우향스텝 형태로 생성된 북북동 방향의 정단층 또는 사교이동단층에 의해 서북서-동남동 방 향으로 확장된 횡인장단층말단분지로 최초 침강된 것으로 해석된다. 이로 인해 보문구역에는 서쪽으로 갈수록 분 지의 깊이가 더 깊어지는 북북동 방향의 비대칭 지구 또는 반지구가 생성되었다. 이후 포항분지의 확장과 변 형은 오천구역을 포함하는 보다 동편 지역으로 이동하였다.

백두산 북동쪽으로 약 25 km 떨어져있는 지역의 마이오세 현무암(황송푸 현무암, 20 Ma)에 대한 주 성분원소와 미량원소, Sr-Nd 동위원소 조성에 대한 연구가 수행되었다. 황송푸 현무암은 비현정질 암석으로 Na2O+K2O=3.5~4.7 wt.%, MgO=9.9~11.1 wt.%을 보인다. Mg 성분이 풍부한 감람석(Mg#=75~86)과 단사휘석 (Mg#=72~85), Ca성분이 풍부한 사장석 미반정을 함유하고 있다. 이 현무암은 경희토류원소 부화가 나타나는 해양도현무암과 유사한 미량원소 패턴을 보이고, 높은 Cr(394~479 ppm)과 Ni(389~519 ppm) 성분, Nb-Ta 부화 이상치, Rb과 Ba을 포함하는 LILE가 부화되어 있는 특징을 보인다. 이러한 조직과 주성분원소/미량원소 조성 데이터는 황송푸 현무암이 알칼리 마그마 계열에 속하는 원시적인 마그마임을 나타낸다. 황송푸 마그마는 상승하는 도중에 분별결정작용, 지각오염, 마그마혼합과 같은 분화작용을 거의 경험하지 않은 액상선 환경 에서 고화된 암석으로 이는 황송푸 현무암이 부분용융이 일어났던 맨틀에서의 특성을 지니고 있음을 반영한다. 황송푸 현무암의 높은 (Gd/Yb)sample/(Gd/Yb)PM 비율(2.8~3.5)은 황송푸 현무암이 판내부 환경에서 형성된 마그마로써 석류석이 존재하는 맨틀에서 페리도타이트의 낮은 부분용융(3~5%)으로 형성되었다. BSE보다 모두 높은 143Nd/144Nd와 87Sr/86Sr 성분을 보이는 황송푸 현무암은 이 지역 아래 부화된 맨틀영역이 존재한다는 것을 의미한다. 황송포 현무암은 과거(ancient)의 태평양판 섭입대에 의해 공급되어 재활용된 해양지각 혹은 대륙지각으로 교대작용을 경험한 맨틀에서 부분용융에 의해 형성되었다.

이산화탄소 지중저장 실증연구를 위하여 마이오세 포항분지의 연일층군에서 굴착한 2곳의 시 추코어 시료에 대해 X-선회절분석을 통하여 구성광물을 분석하였다. 그 결과, 석영, 사장석, 정장석, Opal-CT, 스멕타이트, 운모, 일라이트, 카올린광물, 녹니석, 방해석, 석고, 황철석, 돌로마이트, 능철석 등의 다양한 광물이 나타났다. 스멕타이트는 대부분의 시료에서 산출되고 있으며, 하부에서 비교적 많 이 함유되었다. 상부지층에 주로 산출하는 Opal-CT는 비정질 규조의 속성작용에 의한 것으로, 깊이에 따라 크리스토발라이트의 d(101) 값이 4.10 Å에서 4.05 Å으로 대체적으로 감소하는 경향이 나타났다. 두 시추공에서 광물성분의 분포가 서로 유사하게 대비되어, 거의 같은 퇴적환경에서 형성된 것으 로 생각된다. 스멕타이트가 대부분의 심도에서 상당량 함유되어 있으므로, 이들 지층은 이산화탄소의 지중저장시 덮개암의 역할을 할 수 있을 것으로 판단된다.