1. 서울지역의 지형 및 지질
1) 지형개요
서울지역의 지형은 크게 3가지 형태로 분류된다. 화강암 분포지역은 주로 산악지대로서 Dome형을 이루고 있고, 변성암인 편마암, 편암의 분포지역은 주로 평지나 낮은 구릉지를 형성하며, 대단층 발달지역은 충적층으로 피복된 저지나 하천이 발달하고 있다. 산계 중 가장 높은 곳은 해발 837m의 북한산이며, 수계는 수지상이고, 대단층을 따라서 남북으로 중랑천 및 탄천이 발달하고 동서로 한강이 흐른다. 지역에 따라서 상당한 차이는 있으나 일반적으로 지하수위는 산록부에서는 지표하 20m정도로 깊지만, 도심부 저지에서는 지표하 4～6m 깊이로 얕게 분포하고 있다.
2) 지질개요
서울지역의 기반암은 선캠브리아기인 26억년±4천만 년 전에 생성된 화성기원의 경기변성암 복합체(주로 편마암 및 편암류와 결정질 석회암 등으로 구성)와 이를 중생대 쥬라기(Jurassic)의 대보조산운동 때(약 1억5천만년에서 부터 2억1천만 년 전) 관입하여 생성된 서울 화강암(Granite)으로 이루어져 있다.
서울지역의 기반암인 경기변성암체는 대부분이 준편마암류인 화강암질편마암, 호상편마암, 반상변정질 편마암과 미그마타이트질편마암 등으로 구성되며 운모편암, 결정질석회암, 규암 등을 개제한다. 이들은 대부분 여러 방향의 불규칙적인 절리가 발달되며 풍화도 심하게 받아서 대부분 저지를 형성하고 있다.
서울화강암은 변성암과 뚜렷한 경계를 보이지만, 경계부 주변의 변성암은 화강암 관입에 의한 접촉변성작용을 별로 받지 않았다. 이 화강암에는 많은 산성암맥과 약간의 염기성암맥의 관입이 있었으며, 암석은 주로 중립질 또는 조립질의 입자로 구성되어 있고 입자의 균질성은 화강암체의 중앙부나 주변부의 차이가 없다. 유색광물은 주로 흑운모이며 대체로 암석 전체 색깔은 우백질이나 국부적으로 분홍색의 K-장석이 많아서 분홍색을 띄는 경우도 있는데 우백질 화강암과는 점이적인 경계를 지니는 것으로 알려져 있으나 간혹 단층 등으로 뚜렷한 경계를 지니기도 한다. 서울화강암의 성분은 석영 30～35%, K-장석 30～35%, 사장석 25～35%, 운모 1.5～3% 이어서 암석학적으로 세분하면 Monzogranite로 분류되고, 현미경하에서 신선한 상태의 암석도(특히 분홍 화강암) 미세한 절리(Micro Crack)가 발달된 것을 보여준다.
서울지역의 변성암 및 화강암체는 남북방향의 주향이동단층인 추가령 단층에 의하여 중앙이 절단되어 있는데, 이는 백악기 후기의 불국사 지각 변동기에 형성되었다. 이 추가령 단층은 두꺼운 신생대 퇴적물로 덮여 있어 야외에서 직접 관찰되지는 않지만 축척 1 : 50,000 지질도에 주변지형과 지질구조에 의하여 추정된 위치가 표시되어 있다. 추가령 단층 주변에 많은 작은 단층들이 분포하며 그밖에 서울 화강암체에서도 소규모의 단층대와 파쇄대도 간혹 인지되고 있다. 서울화강암에서는 절리가 대체로 규칙적이고 많은 편이나(0.05～2m 절리간격) 큰 암체의 중심부분에서는 절리가 상당히 적게 발달되어 있다(절리간격이 20m이상, 예 : 불암산, 홍재동 산). 서울화강암 지역에서 주요 절리들의 방향은 N5W, N85W이다.
2. 서울지역 암반특성
1) 화강암
서울화강암 지역은 산지를 포함하는 돌출지형을 이루고 있으며, 풍화대의 발달이 미약하고(심도 약 5m 이내), 풍화정도가 지표면에서 깊어질수록 점이적으로 감소하나 토층과 암석의 경계가 뚜렷한 편이다. 화강암은 암질이 비교적 균질하며 풍화심도가 얇으며(수 m), 잔류토층은 화강풍화토로 실트질 모래층을 이룬다. 절리는 규칙적으로 발달하며(상호 직교하는 3방향이 우세함) 직선적이며 연장성이 보통이다. 단층의 발달은 편마암에 비교하여 적은 편이다. 따라서 건설공사시에 편마암에 비하여 지반으로서의 안정성이 높다고 할 수 있다.
2)변성암
서울 주변에 분포하고 있는 변성암류는 그 암상과 구조에 따라 크게 둘로 나눌 수 있는데 그 중 하나는 서울시 중심부에 관입한 서울 화강암과 관악산 화강암체의 분포지역을 제외한 거의 전역을 점하는 흑운모호상편마암복합체이고 다른 하나는 구로동에서 안양에 이르는 충적층의 서측에 주로 분포하는 규암, 석회암, 편마암 복합체이다. 이들은 절리가 대체로 불규칙하게 발달하고, 절리의 연장성이 짧으며, 절리면에 큰 굴곡(Waviness)의 발달이 뚜렷하다. 절리면의 작은 요철(Unevenness)은 종종 변성암의 편리(Foliation)에 의해서 영향받는데, 편리에 수평인 방향은 요철이 약하고 수직인 방향은 요철이 심하다. 변성암지역은 화강암지역 보다도 풍화심도가 깊고(산록에서도 토층이 약 2m 정도 발달) 지형이 완만한 평지를 이루고 있으며, 주로 물리적 풍화의 징후로서 암석표면에 연장성이 짧은 많은 미세한 절리가 간격 5 cm 정도의 빈도로 불규칙하게 발달되어 있다.
편마암과 편암 등 변성암은 편마구조 및 편리 등의 발달로 암질이 매우 불균질하고(강한 이방성) 풍화심도가 깊으며 풍화잔류토는 점토질 실트층을 이룬다. 절리는 불규칙적으로 다수 발달하고(보통 4 - 5 절리군 이상) 곳에 따라 파쇄대가 빈번하게 나타난다. 따라서, 지하굴착시에는 지하수가 다량 유출될 수 있으며 화강암에 비하여 지반의 안정성도 낮으므로 공사시 주의를 요한다. 이와 같이 변성암이 화강암에 비하여 절리가 많고 풍화가 심한 이유는 화강암은 생성된지 약 2억년정도에 불과하나 변성암은 생성된 후 26억년이라는 장구한 세월동안 무수한 지각변동을 거치면서 외력에 노출되었기 때문이다.