지구조 및 응력 진화에 따른 동유라시아판과 환태평양 지역에서의 지진 위험도 연구 Investigation of Seismic Hazard Potentials in the Eastern Eurasian Plate and Circum Pacific for Tectonic and Stress Evolution원문보기
지진 활동과 단층면해는 국지적인 지구조 운동 과정과 응력 변화에 의해 결정된다. 본 연구에서는 지진의 단층면해를 기반으로 하는 응력 역산 방법을 사용하여 유라시아판 동부에 위치한 일본과 한반도 주변의 배경 응력 변화를 조사한다. 배경 응력장은 단층에서의 운동 변화와 주향 방향 변화의 원인을 파악하고 지진의 특성을 파악하는데 중요한 지표가 된다. 분석결과, 한반도와 중국 동부 지역의 지배적인 압축력 응력 방향은 ENE-WSW로 나타나고, 동해와 일본의 북부와 남부에서는 E-W 방향, 일본의 중부지역은 NW-SE 방향, 난카이 ...
지진 활동과 단층면해는 국지적인 지구조 운동 과정과 응력 변화에 의해 결정된다. 본 연구에서는 지진의 단층면해를 기반으로 하는 응력 역산 방법을 사용하여 유라시아판 동부에 위치한 일본과 한반도 주변의 배경 응력 변화를 조사한다. 배경 응력장은 단층에서의 운동 변화와 주향 방향 변화의 원인을 파악하고 지진의 특성을 파악하는데 중요한 지표가 된다. 분석결과, 한반도와 중국 동부 지역의 지배적인 압축력 응력 방향은 ENE-WSW로 나타나고, 동해와 일본의 북부와 남부에서는 E-W 방향, 일본의 중부지역은 NW-SE 방향, 난카이 해구 북부지역은 N-S 방향으로 나타나는 것을 관찰하였다. 특히 동해와 일본에서는 압축력 방향이 급격하게 변화하는데 이는 일본에서의 섭입대와 인도-유라시아판의 경계에서 발생하는 지구조 운동의 효과가 결합되어 나타나는 것으로 판단된다. 일본에 위치하는 섭입대 주변 지각에서 나타나는 배경 응력장은 깊이에 따라 특징적인 방향을 보인다. 섭입대의 얕은 깊이에서의 최대 수평 응력 성분(σH)의 방향은 판이 수렵하는 방향과 평행하다 의 방향은 판의 섭입과 암석권 변형으로 인해 깊이에 따라 시계방향으로 회전하며 나타난다. 일본 주변에서의 국지 응력장은 2011년에 발생한 M9.0의 동일본 대지진에 의해 일시적으로 변화하였다가 2년 만에 회복되는 것이 관찰된다. 또한 응력장과 고지체 구조는 서로의 영향으로 인해 응력장이 왜곡되어 한 지역에서 여러 단층 유형의 지진이 혼합되어 발생한다. 본 연구 결과는 향 후 판 경계부와 한반도에서 발생하는 지진의 특성과 주향방향에 대한 예측을 가능하게 하여 지진 재해 완화에 도움이 될 것으로 보이며 지구조 운동 진화 연구 등에 유용할 것으로 기대된다. 동해는 대륙의 고대 열 개 또는 후열도 확장으로부터 형성되었다. 현재의 지진활동은 한반도 동해 해안 주변에서 집중적으로 발생하고 있으며 이는 고열개 지역의 추정을 가능하게 한다. 한반도 동해 인근에는 다수의 원자력 발전소가 위치하고 있어 지진 위험 완화를 위해 지하 단층 구조를 이해하는 것은 매우 중요하다. 진원 분석은 지하 단층 구조를 이해하는데 유용하다. 본 연구에서는 한반도 동해안에서 발생하는 지진 활동과 단층면해, 지역 배경 응력장을 조사한다. 연구 지역에서 발생한 지진 중 38개의 지진에 대해 장주기 파형 역산과 P 초동 분석을 사용하여 단층면해를 계산하였다. 압축력 방향이 ENE-WSW인 동해의 서쪽 가장자리 지역에서 다수의 군집된 지진이 관찰된다. 관찰되는 지진은 주로 얕은 깊이에서 발생하였고 주향이동 단층 지진과 역단층 지진이 우세하다. 다수의 주향이동 단층 지진과 역단층 지진의 활동과 압축력 응력장의 방향은 고지구조의 재활성화를 지시한다. 잠재적인 초대형 지진이 발생할 위치를 인지하는 것은 지짐 위험 완화에 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 초대형 지진의 핵형성에 있어 앞선 지진에 의해 교란되는 정적 응력 장의 영향에 대해 조사하였다. 정적 응력장 교란은 1900년 이후 발생한 주요 지진에 의한 쿨롱 응력 변화를 누적하여 평가한다. 누적 된 쿨롱 응력 변화를 판 경계부에서 수십 bar에 달한다. 대형 지진은 누적된 쿨롱 응력 변화가 큰 차이를 보이는 지역에서 발생하였다. 대형 지진이 발생한 후 중규모의 지진은 응력 그늘 지역에서 일시적으로 증가한다. 이는 아마 매질의 이완 또는 항복 강도 감소 때문일 것이다. 1900년 이후 누적 된 쿨롱 응력 변화는 섭입대간에 휴사한 양상을 보인다. 섭입대의 지진은 응력장의 강도뿐만 아니라 응력장의 큰 차이에 영양을 받을 수 있다. 따라서 초대형 지진은 큰 응력장의 차이가 관찰되는 여러 섭입대에서 발생 가능성이 있다. 슬랩 경계면에 누적되는 응력에서 느린 슬립의 역할은 여전히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 난카이해구의 슬립 전이대에서의 구텐베르크 리히터 규모별 지진 발생률 (b 값)의 변화를 조사한다. b 값은 느린 슬립 기간 동안 크게 증가했다가 감소한다. 느린 슬립이 없는 경우에는 b 값이 거의 변하지 않는다. b 값은 주로 0.6–1.0 사로 측정되고 이는 느린 슬립 동안에 수백 MPa의 정적 응력 변화를 제안한다. 2012년에서 2014년 동안 토카이 지역에서 발생한 느린 슬립에 의해 방출된 에너지는 모멘트 규모 6 지진이 수천 번 발생하는 것과 상응하는 수준이다. 방출된 응력은 슬립 전이대에서 몇 년이 지나 회복된다. b 값의 비주기적인 변화는 느린 슬립의 불규칙적인 발생을 지시하고 슬립 전이대에서의 응력 누적과 방출을 유발한다. 대지진이 예상되는 토카이 지역에서는 응력 누적이 명백하게 관측된다.
지진 활동과 단층면해는 국지적인 지구조 운동 과정과 응력 변화에 의해 결정된다. 본 연구에서는 지진의 단층면해를 기반으로 하는 응력 역산 방법을 사용하여 유라시아판 동부에 위치한 일본과 한반도 주변의 배경 응력 변화를 조사한다. 배경 응력장은 단층에서의 운동 변화와 주향 방향 변화의 원인을 파악하고 지진의 특성을 파악하는데 중요한 지표가 된다. 분석결과, 한반도와 중국 동부 지역의 지배적인 압축력 응력 방향은 ENE-WSW로 나타나고, 동해와 일본의 북부와 남부에서는 E-W 방향, 일본의 중부지역은 NW-SE 방향, 난카이 해구 북부지역은 N-S 방향으로 나타나는 것을 관찰하였다. 특히 동해와 일본에서는 압축력 방향이 급격하게 변화하는데 이는 일본에서의 섭입대와 인도-유라시아판의 경계에서 발생하는 지구조 운동의 효과가 결합되어 나타나는 것으로 판단된다. 일본에 위치하는 섭입대 주변 지각에서 나타나는 배경 응력장은 깊이에 따라 특징적인 방향을 보인다. 섭입대의 얕은 깊이에서의 최대 수평 응력 성분(σH)의 방향은 판이 수렵하는 방향과 평행하다 의 방향은 판의 섭입과 암석권 변형으로 인해 깊이에 따라 시계방향으로 회전하며 나타난다. 일본 주변에서의 국지 응력장은 2011년에 발생한 M9.0의 동일본 대지진에 의해 일시적으로 변화하였다가 2년 만에 회복되는 것이 관찰된다. 또한 응력장과 고지체 구조는 서로의 영향으로 인해 응력장이 왜곡되어 한 지역에서 여러 단층 유형의 지진이 혼합되어 발생한다. 본 연구 결과는 향 후 판 경계부와 한반도에서 발생하는 지진의 특성과 주향방향에 대한 예측을 가능하게 하여 지진 재해 완화에 도움이 될 것으로 보이며 지구조 운동 진화 연구 등에 유용할 것으로 기대된다. 동해는 대륙의 고대 열 개 또는 후열도 확장으로부터 형성되었다. 현재의 지진활동은 한반도 동해 해안 주변에서 집중적으로 발생하고 있으며 이는 고열개 지역의 추정을 가능하게 한다. 한반도 동해 인근에는 다수의 원자력 발전소가 위치하고 있어 지진 위험 완화를 위해 지하 단층 구조를 이해하는 것은 매우 중요하다. 진원 분석은 지하 단층 구조를 이해하는데 유용하다. 본 연구에서는 한반도 동해안에서 발생하는 지진 활동과 단층면해, 지역 배경 응력장을 조사한다. 연구 지역에서 발생한 지진 중 38개의 지진에 대해 장주기 파형 역산과 P 초동 분석을 사용하여 단층면해를 계산하였다. 압축력 방향이 ENE-WSW인 동해의 서쪽 가장자리 지역에서 다수의 군집된 지진이 관찰된다. 관찰되는 지진은 주로 얕은 깊이에서 발생하였고 주향이동 단층 지진과 역단층 지진이 우세하다. 다수의 주향이동 단층 지진과 역단층 지진의 활동과 압축력 응력장의 방향은 고지구조의 재활성화를 지시한다. 잠재적인 초대형 지진이 발생할 위치를 인지하는 것은 지짐 위험 완화에 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 초대형 지진의 핵형성에 있어 앞선 지진에 의해 교란되는 정적 응력 장의 영향에 대해 조사하였다. 정적 응력장 교란은 1900년 이후 발생한 주요 지진에 의한 쿨롱 응력 변화를 누적하여 평가한다. 누적 된 쿨롱 응력 변화를 판 경계부에서 수십 bar에 달한다. 대형 지진은 누적된 쿨롱 응력 변화가 큰 차이를 보이는 지역에서 발생하였다. 대형 지진이 발생한 후 중규모의 지진은 응력 그늘 지역에서 일시적으로 증가한다. 이는 아마 매질의 이완 또는 항복 강도 감소 때문일 것이다. 1900년 이후 누적 된 쿨롱 응력 변화는 섭입대간에 휴사한 양상을 보인다. 섭입대의 지진은 응력장의 강도뿐만 아니라 응력장의 큰 차이에 영양을 받을 수 있다. 따라서 초대형 지진은 큰 응력장의 차이가 관찰되는 여러 섭입대에서 발생 가능성이 있다. 슬랩 경계면에 누적되는 응력에서 느린 슬립의 역할은 여전히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 난카이해구의 슬립 전이대에서의 구텐베르크 리히터 규모별 지진 발생률 (b 값)의 변화를 조사한다. b 값은 느린 슬립 기간 동안 크게 증가했다가 감소한다. 느린 슬립이 없는 경우에는 b 값이 거의 변하지 않는다. b 값은 주로 0.6–1.0 사로 측정되고 이는 느린 슬립 동안에 수백 MPa의 정적 응력 변화를 제안한다. 2012년에서 2014년 동안 토카이 지역에서 발생한 느린 슬립에 의해 방출된 에너지는 모멘트 규모 6 지진이 수천 번 발생하는 것과 상응하는 수준이다. 방출된 응력은 슬립 전이대에서 몇 년이 지나 회복된다. b 값의 비주기적인 변화는 느린 슬립의 불규칙적인 발생을 지시하고 슬립 전이대에서의 응력 누적과 방출을 유발한다. 대지진이 예상되는 토카이 지역에서는 응력 누적이 명백하게 관측된다.
The ambient stress field is mainly influenced by regional tectonics. Stress field provides crucial information for seismic hazard assessment. This study investigates the regional variation of stress field in the eastern continental margin of the Eurasian plate around the Korean Peninsula and Japanes...
The ambient stress field is mainly influenced by regional tectonics. Stress field provides crucial information for seismic hazard assessment. This study investigates the regional variation of stress field in the eastern continental margin of the Eurasian plate around the Korean Peninsula and Japanese islands using a damped stress inversion technique based on focal mechanism solutions of regional earthquakes. The Korean Peninsula, Japanese Islands and East Sea comprise the eastern margin of the Eurasian plate. The regions are surrounded by the Okhotsk, Pacific, and Philippine Sea plates. The dominant compressional stress is directed in ENE-WSW around the Korean Peninsula and eastern China, in E-W at the central East Sea and northern and southern Japan, in NW-SE at central Japan, and in N-S around the northern Nankai trough. The dominant compression direction rapidly changes in the East Sea and Japanese islands. The local stress field is distorted by the crustal and tectonic structure. The maximum horizontal stress (σ1) directions around subduction zones are subparallel with the plate convergence directions. The lateral stress field changes by depth. The stress field and crustal structures affect mutually, reactivating paleo-structures. The East Sea was formed by a continental rifting during the Oligocene to mid-Miocene or back-arc spreading. Earthquakes are clustered around the east coast of the Korean Peninsula, illuminating the seismic zones in the western East Sea. It is crucial to understand the seismo-tectonic structures of the region, which may be useful for mitigating seismic hazards. Analyses of seismicity are useful for understanding the fault structures. This study investigates the focal mechanism solutions, ambient stress field and spatial distribution of earthquakes. The focal mechanism solutions of 38 events are determined using a P polarity analysis and long period waveform inversion. A large number of events are clustered in the western margin of East Sea where ENE-WSW directional compression occurs. The seismicity is composed of strike-slip and thrust earthquakes that occur in middle to lower crusts. The active strike-slip and thrust events, and compressional stress field may suggest reactivation of paleo-tectonic structures. The identification of potential locations for megathrust earthquakes is crucial for seismic hazard mitigation. This study investigates the influence of the spatial gradient of the static stress field, which is perturbed dominantly by precedent large earthquakes, on the nucleation of megathrust earthquakes. The static stress field perturbation is assessed by stacking the Coulomb stress changes by major earthquakes over a century. The cumulative Coulomb stress changes reach an order of tens of bars on plate collision boundaries. Great earthquakes occurred in the regions of large lateral gradients in cumulative Coulomb stress changes. The occurrence rate of postseismic moderate-sized earthquakes temporally increased in stress-shadow source regions following megathrust earthquakes, which may be due to medium relaxation and/or yield-strength reduction. The cumulative Coulomb stress changes for a century are comparable among subduction zones. The seismicity in subduction zone may depends on the strength of stress field as well as the lateral gradient in stress field. Great earthquakes may occur in regions of large stress gradients that are observed in various locations of major subduction zones. The role of slow slip in the stress accumulation at the slab interface is still unknown. This study investigates the variation of earthquake occurrence rate by Gutenberg-Richter magnitude-frequency rate (b value) the slip transition zone of the Nankai Trough. The b value increases significantly during the slow slip period and decreases. The b values were nearly stationary in the absence of slow slips. The overall b values were generally bounded between 0.6 and 1.0, suggesting the static stress changes during the slow slips. The released energy by the slow slips in Tokai region from 2012 to 2014 may be equivalent to the occurrence of thousands of Mw6 earthquakes. The released stress is recovered after several years in the slip transition zone. Non-periodic changes in b values suggest irregular occurrence of slow slips, incurring intermittent stress loading and release in the slip transition zone. Stress accumulation is clearly observed in the Tokai region, where a major earthquake is expected.
The ambient stress field is mainly influenced by regional tectonics. Stress field provides crucial information for seismic hazard assessment. This study investigates the regional variation of stress field in the eastern continental margin of the Eurasian plate around the Korean Peninsula and Japanese islands using a damped stress inversion technique based on focal mechanism solutions of regional earthquakes. The Korean Peninsula, Japanese Islands and East Sea comprise the eastern margin of the Eurasian plate. The regions are surrounded by the Okhotsk, Pacific, and Philippine Sea plates. The dominant compressional stress is directed in ENE-WSW around the Korean Peninsula and eastern China, in E-W at the central East Sea and northern and southern Japan, in NW-SE at central Japan, and in N-S around the northern Nankai trough. The dominant compression direction rapidly changes in the East Sea and Japanese islands. The local stress field is distorted by the crustal and tectonic structure. The maximum horizontal stress (σ1) directions around subduction zones are subparallel with the plate convergence directions. The lateral stress field changes by depth. The stress field and crustal structures affect mutually, reactivating paleo-structures. The East Sea was formed by a continental rifting during the Oligocene to mid-Miocene or back-arc spreading. Earthquakes are clustered around the east coast of the Korean Peninsula, illuminating the seismic zones in the western East Sea. It is crucial to understand the seismo-tectonic structures of the region, which may be useful for mitigating seismic hazards. Analyses of seismicity are useful for understanding the fault structures. This study investigates the focal mechanism solutions, ambient stress field and spatial distribution of earthquakes. The focal mechanism solutions of 38 events are determined using a P polarity analysis and long period waveform inversion. A large number of events are clustered in the western margin of East Sea where ENE-WSW directional compression occurs. The seismicity is composed of strike-slip and thrust earthquakes that occur in middle to lower crusts. The active strike-slip and thrust events, and compressional stress field may suggest reactivation of paleo-tectonic structures. The identification of potential locations for megathrust earthquakes is crucial for seismic hazard mitigation. This study investigates the influence of the spatial gradient of the static stress field, which is perturbed dominantly by precedent large earthquakes, on the nucleation of megathrust earthquakes. The static stress field perturbation is assessed by stacking the Coulomb stress changes by major earthquakes over a century. The cumulative Coulomb stress changes reach an order of tens of bars on plate collision boundaries. Great earthquakes occurred in the regions of large lateral gradients in cumulative Coulomb stress changes. The occurrence rate of postseismic moderate-sized earthquakes temporally increased in stress-shadow source regions following megathrust earthquakes, which may be due to medium relaxation and/or yield-strength reduction. The cumulative Coulomb stress changes for a century are comparable among subduction zones. The seismicity in subduction zone may depends on the strength of stress field as well as the lateral gradient in stress field. Great earthquakes may occur in regions of large stress gradients that are observed in various locations of major subduction zones. The role of slow slip in the stress accumulation at the slab interface is still unknown. This study investigates the variation of earthquake occurrence rate by Gutenberg-Richter magnitude-frequency rate (b value) the slip transition zone of the Nankai Trough. The b value increases significantly during the slow slip period and decreases. The b values were nearly stationary in the absence of slow slips. The overall b values were generally bounded between 0.6 and 1.0, suggesting the static stress changes during the slow slips. The released energy by the slow slips in Tokai region from 2012 to 2014 may be equivalent to the occurrence of thousands of Mw6 earthquakes. The released stress is recovered after several years in the slip transition zone. Non-periodic changes in b values suggest irregular occurrence of slow slips, incurring intermittent stress loading and release in the slip transition zone. Stress accumulation is clearly observed in the Tokai region, where a major earthquake is expected.
주제어
#stress field seismic hazard East Sea Coulomb stress change focal mechanism solution Nankai Trough b value slow slip
학위논문 정보
저자
Lee, Junhyung
학위수여기관
연세대학교 일반대학원
학위구분
국내박사
학과
지구시스템과학과
지도교수
홍태경
발행연도
2019
총페이지
x, 173p.
키워드
stress field seismic hazard East Sea Coulomb stress change focal mechanism solution Nankai Trough b value slow slip
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