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.

경북 포항의 장기층군에서 산출된 규화목의 산출상태로부터 판단하면 규화목은 모두 이지성 화석임을 지시한다. 장기층군에는 규화목과 함께 탄화목, 목탄도 발견되며, 일부의 규화목에는 껍질부분에 갈탄화된 유기물이 일부 남아있는 것도 있다. 규화목의 X선 회절 분석으로부터 Opal-CT, Opal-C, 석영+크리스토발라이트의 3가지 유형이 확인되었다. 이러한 광물의 존재는 규화작용이 비교적 낮은 온도에서 일어났음을 지시한다. 실리카(SiO2)의 주공급원은 응회암으로 추정된다. 규화목의 구성광물의 종류와 조직 보존 상태로부터 판단하면 규화작용은 주로 치환에 의해 일어난 것으로 추정된다.

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.

연구지역인 포항분지 북부의 청하와 송라 일대에 분포하는 연일층군에서 2속 5종의 아케오모나드, 이들 외에 3가지 유형의 스토마토시스트로 생각되는 포낭류 화석, 3속 5종의 내골격 와편모조류 및 11속 18종의 에브리디안 화석들이 산출되었다. 규질 미화석들의 군집조성에서 연구지역에 분포하는 연일층군의 지질시대는 마이오세 중기에 해당하며 아케오모나드의 산출에 따르면 미국 메릴랜드의 Calvert층과 일본 중부의 Hojuji층에 대비된다. 내골격 와편모조류와 에브리디안을 이용한 분대에 따르면 연구지역의 연일층군은 남서태평양 해역의 Actiniscus elogatus대에서 Hermesinella conata대의 중부에, 노르웨이해 연안 Vøring Plateau해역의 Spongebria miocenica대에서 Hermesinella schulzii대의 중부에 대비된다고 할 수 있다. 연일층군 퇴적환경은 아케오모나드를 비롯한 포낭류 화석, 내골격 와편모조류 및 에브리디안 군집조성에 따르면, 대체로 한랭수괴가 우세한 환경에서 온난수괴 역시 영향을 미치고 있었으나 두호층의 상부로 가면서 한랭화가 다소 강화되었던 것으로 생각된다. 그리고 미소 포낭류 화석들의 산출에서 연일층군 퇴적 시, 담수 또는 반염수의 영향을 받았을 가능성이 시사된다.

2017년 11월 15일 Mw 5.4의 포항지진은 흥해지역 지하 약 4 km의 진원 깊이에서 발생하여 포항시에 막대한 피해를 끼쳤다. 포항분지의 중부에 해당하는 흥해지역은 백악기 경상누층군과 백악기 말~고신생기 초 불국사 화성암류를 기반암으로 하여 포항분지 충전물인 신신생기 연일층군이 분포한다. 이 논문에서는 포항 분지에서 지각변형물(습곡, 단층, 절리)과 포항지진 동시성 지표변형물(모래화산, 지표균열, 팝업구조)에 대한 구조지질학적 연구를 수행하여 포항분지의 변형작용사와 포항지진 동시성 지표변형의 특성을 고찰해 보았다. 연구지역의 지각변형물은 제4기 단층운동 이전까지 적어도 5회의 변형단계를 거쳐 형성되었다: (북)북동 주향에 고각 경사하는 정이동(곡강단층) 단층 형성단계, 연일층군에 광역적으로 인지되는 동-서 방향의 고각 절리와 이에 (준)평행한 단층 형성단계, 동-서 주향에 중각 내지 저각 경사하는 공액상 정이동 단층(흥해단층과 형산 단층)과 이에 수반된 동-서 계열의 습곡 형성단계, (역이동성) 좌수향 주향이동의 (북)북서 방향 단층조와 우 수향 주향이동의 동-서(북동) 방향 단층조가 고각으로 경사하는 공액상 주향이동 단층 형성단계, 북북동과 북 북서 주향에 중각 경사하는 공액상 역이동 단층과 이에 수반된 남-북 계열의 습곡 형성단계. 포항지진 동시성 지 표변형물에서 모래화산은 종종 지표균열과 (준)평행한 선상배열을 보인다. 남-북 내지 (북)북동 방향의 팝업구 조와 지표균열, 동-서 내지 서북서 방향의 지표균열 등은 포항지진 발생 응력원의 최대수평응력에 의한 지진원 단층의 역이동성 운동과 이에 수반된 상반지괴의 좌굴습곡작용에 의해 형성되었다. 이러한 구조적 활동은 지 진원 단층의 상반지괴에 해당하는 포항시 흥해읍 중심으로 광범위하게 발생하여 이곳에 막대한 재산 피해를 끼쳤다.

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.

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.

우리나라 육상의 제3기 포항분지와 백악기 경상분지, 그리고 동해와 서해의 대륙붕 퇴적분지에 대하여 일라이트-스멕타이트 점토광물 변화에 의하여 퇴적층 온도를 인지하고, 이를 근거로 하여 석유생성과의 관련성을 연구하였다. 포항분지는 불규칙배열의 일라이트-스멕타이트만 산출되며, 이것은 석유가 생성되기 어려운 100℃ 이하의 매우 낮은 온도를 지시한다. 이에 반해, 경상분지는 일라이트만 산출되면, 일라이트 결정도 값에 의하면 이 지역은 200℃ 이상의 높은 온도를 지시한다. 따라서 경상분지는 석유생성 단계를 이미 지난 상태인 것으로 생각된다. 동해의 대륙붕 지역은 상위 지층에서 불규칙배열의 일라이트-스멕타이트가 산출되지만, 약 2,500 m 이상의 매몰심도에서는 석유생성을 기대할 수 있는 온도를 지시하는 R=1 규칙배열의 일라이트-스멕타이트가 신출된다. 서해 대륙붕 지역은 상위 구간에서는 불규칙 배열의 일라이트-스멕타아트(R=0 I-S)가 나타나며, 중간의 구간에서는 R=1 규칙배열의 일라이트-스멕타이트(R=1 I-S)가 나타나고, 하위의 심부 구간에서는 R=3 규칙배열의 일라이트-스멕타이트(R=3 I-S)가 나타난다. 이 지역은 석유생성단계에서 가스생성 단계에 이르는 양호한 탄화수소 생성의 온도 조건을 보여주고 있다. 일라이트-스멕타이트 점토광물로 측정된 온도는 우리나라 육상분지에서는 석유가 존재하기 어렵다는 것을 보여준다. 그러나 대륙붕 지역은 석유와 가스를 생성하기 좋은 온도조건이므로 석유가스의 발견이 기대된다.