본 연구는 중력자료를 이용하여 팔공산화강암체의 분포양샹, 인근지역의 지하 지질 및 지질구조, 경상분지와 영남 육괴와의 관계규명 등을 밝히는데 그 목적이 있다. 연구지역은 북위 35$^{\circ}$45'-36$^{\circ}$21', 동경 128$^{\circ}$15'-129$^{\circ}$00'에 해당한다. 중력자료는 서울대학교, 한국지질자원연구원, 부산대학교 및 연세대학교에서 측정한 기존의 중력자료 826개와 팔공산 화강암체를 포함하는 주변지역에서 금번에 측정된 중력자료 140개에 대해 계기보정, 조석보정, 위도보정, 푸리에어보정, 부게보정, 대기보정, 지형보정을 실시하여 부게중력이상을 구하였다. 연구지역의 부게중력이상은 -12.88∼26.01 mgal의 분포를 보이며, 평균치는 11.27mgal이다. 연구지역의 서쪽에 위치한 영남육괴에서는 평균에 비해 상당히 낮은 저 이상대를 보이며, 연구지역의 서쪽에서 동쪽으로 갈수록 이상값이 높아진다. 팔공산화강암체와 영남육괴 분포지역에서 부게중력이상이 낮게 나타나는 것은 이들의 밀도가 경상분지의 퇴적암보다 낮기 때문인 것으로 해석된다. 부게중력이상으로부터 지하에 존재하는 밀도 불연속면의 평균심도를 구하기 위해 진폭스펙트럼과 공간주파수를 이용한 파워스펙트럼분석을 실시한 결과, 밀도 불연속면의 평균 심도는 4.9 km와 10.4 km이며, 이는 각각 분지기반암과 콘라드면의 평균심도로 해석된다. 연구지역의 동쪽에서 갑자기 낮아지는 저이상대는 신령단층과 노고산 환상단층의 영향으로 해석된다 2차원 모델링에 의한 팔공산화강암체의 심도는 연구지역의 중앙을 기준으로 서쪽에서 동쪽으로 갈수록 감소한다. 각 측선의 2차원 모델링에 의한 팔공산화강암체의 분포 심도가 두 지점에서 첨예하게 깊게 나타나며, 각자의 심도는 측선 AAl에서는 5.3 km, 측선 BBl에서는 팔공산화강암체의 최대심도인 약 7 km이다. 또한, 팔공산화강암체 주변의 천부지역에는 작은 화강암체들이 관입해 있음을 알 수 있다. 각 측선별 2차원 모델링에 의해 얻어진 자료의 보간을 통해 구현한 3차원 해석으로부터 팔공산화강암체의 뿌리는 지표에 나타나는 팔공산화강암체를 중심으로 남서쪽부근에 위치하며, 지하에 분포하는 팔공산화강암체의 전체 부피는 약 31.211$Km^3$으로 추정된다.
본 연구는 중력자료를 이용하여 팔공산화강암체의 분포양샹, 인근지역의 지하 지질 및 지질구조, 경상분지와 영남 육괴와의 관계규명 등을 밝히는데 그 목적이 있다. 연구지역은 북위 35$^{\circ}$45'-36$^{\circ}$21', 동경 128$^{\circ}$15'-129$^{\circ}$00'에 해당한다. 중력자료는 서울대학교, 한국지질자원연구원, 부산대학교 및 연세대학교에서 측정한 기존의 중력자료 826개와 팔공산 화강암체를 포함하는 주변지역에서 금번에 측정된 중력자료 140개에 대해 계기보정, 조석보정, 위도보정, 푸리에어보정, 부게보정, 대기보정, 지형보정을 실시하여 부게중력이상을 구하였다. 연구지역의 부게중력이상은 -12.88∼26.01 mgal의 분포를 보이며, 평균치는 11.27mgal이다. 연구지역의 서쪽에 위치한 영남육괴에서는 평균에 비해 상당히 낮은 저 이상대를 보이며, 연구지역의 서쪽에서 동쪽으로 갈수록 이상값이 높아진다. 팔공산화강암체와 영남육괴 분포지역에서 부게중력이상이 낮게 나타나는 것은 이들의 밀도가 경상분지의 퇴적암보다 낮기 때문인 것으로 해석된다. 부게중력이상으로부터 지하에 존재하는 밀도 불연속면의 평균심도를 구하기 위해 진폭스펙트럼과 공간주파수를 이용한 파워스펙트럼분석을 실시한 결과, 밀도 불연속면의 평균 심도는 4.9 km와 10.4 km이며, 이는 각각 분지기반암과 콘라드면의 평균심도로 해석된다. 연구지역의 동쪽에서 갑자기 낮아지는 저이상대는 신령단층과 노고산 환상단층의 영향으로 해석된다 2차원 모델링에 의한 팔공산화강암체의 심도는 연구지역의 중앙을 기준으로 서쪽에서 동쪽으로 갈수록 감소한다. 각 측선의 2차원 모델링에 의한 팔공산화강암체의 분포 심도가 두 지점에서 첨예하게 깊게 나타나며, 각자의 심도는 측선 AAl에서는 5.3 km, 측선 BBl에서는 팔공산화강암체의 최대심도인 약 7 km이다. 또한, 팔공산화강암체 주변의 천부지역에는 작은 화강암체들이 관입해 있음을 알 수 있다. 각 측선별 2차원 모델링에 의해 얻어진 자료의 보간을 통해 구현한 3차원 해석으로부터 팔공산화강암체의 뿌리는 지표에 나타나는 팔공산화강암체를 중심으로 남서쪽부근에 위치하며, 지하에 분포하는 팔공산화강암체의 전체 부피는 약 31.211$Km^3$으로 추정된다.
This study was performed to delineate the subsurface geology, geologic structure, and distribution pattern of the Palgongsan granitic body, and to reveal the relationship between the Kyeongsang basin and Yongnam massif by gravity survey. The study area is located between the latitude of 35$^{\c...
This study was performed to delineate the subsurface geology, geologic structure, and distribution pattern of the Palgongsan granitic body, and to reveal the relationship between the Kyeongsang basin and Yongnam massif by gravity survey. The study area is located between the latitude of 35$^{\circ}$45'-36$^{\circ}$21'N and longitude of 128$^{\circ}$15'-129$^{\circ}$00'E. Total of 966 gravity data measured by Seoul National University, KlGAM(Korea Institute of Geology, Mining ＆ Materials), Pusan National University and Yonsei University were used. The Bouguer gravity anomaly in the study area ranges from -12.88 to 26.01 mgal with a mean value of 11.27 mgal. A very low anomaly zone is located in the Yongnam massif in west of the study area. The anomaly value increases going from west to east. A low anomaly distribution in Palgongsan granite and Yongnam massif is interpreted as the effect of their lower density than that of Kyeongsang Super Group. Power spectrum analysis is applied to evaluate the average depth of basement the Kyeongsang Basin and Conrad discontinuity from gravity anomaly. The average depths of density discontinuities are calculated 10.45 km and 4.9 km, and these are interpreted as Conrad discontinuity and depth of basement of the Kyeongsang Basin, respectively. The depth of Palgongsan granite is derived by means of 2-dimensional modeling and it decreases gradually toward the east. The gravity anomaly east of the study area decreases abruptly due to Shingryeong fault and Nogosan ring fault. Two deepest and sharp roots of Palgongsan granite are recognized by 2-dimensional modeling of each profiles. The depths of those roots are 5.3 km on a profile AA' and 7 km on a profile BB' which is the maximum depth of Palgongsan granite. Small granitic bodies are also seen to be intruded around the Palgongsan granite. The root of Palgongsan granite is shown by 3-dimensional analysis based on the interpolation of 2-dimensional modeling along each profiles to exist in the southwest vicinity of Palgongsan granite. The total volume of Palgongsan granite is approximately 31.211 $Km^3$.
This study was performed to delineate the subsurface geology, geologic structure, and distribution pattern of the Palgongsan granitic body, and to reveal the relationship between the Kyeongsang basin and Yongnam massif by gravity survey. The study area is located between the latitude of 35$^{\circ}$45'-36$^{\circ}$21'N and longitude of 128$^{\circ}$15'-129$^{\circ}$00'E. Total of 966 gravity data measured by Seoul National University, KlGAM(Korea Institute of Geology, Mining ＆ Materials), Pusan National University and Yonsei University were used. The Bouguer gravity anomaly in the study area ranges from -12.88 to 26.01 mgal with a mean value of 11.27 mgal. A very low anomaly zone is located in the Yongnam massif in west of the study area. The anomaly value increases going from west to east. A low anomaly distribution in Palgongsan granite and Yongnam massif is interpreted as the effect of their lower density than that of Kyeongsang Super Group. Power spectrum analysis is applied to evaluate the average depth of basement the Kyeongsang Basin and Conrad discontinuity from gravity anomaly. The average depths of density discontinuities are calculated 10.45 km and 4.9 km, and these are interpreted as Conrad discontinuity and depth of basement of the Kyeongsang Basin, respectively. The depth of Palgongsan granite is derived by means of 2-dimensional modeling and it decreases gradually toward the east. The gravity anomaly east of the study area decreases abruptly due to Shingryeong fault and Nogosan ring fault. Two deepest and sharp roots of Palgongsan granite are recognized by 2-dimensional modeling of each profiles. The depths of those roots are 5.3 km on a profile AA' and 7 km on a profile BB' which is the maximum depth of Palgongsan granite. Small granitic bodies are also seen to be intruded around the Palgongsan granite. The root of Palgongsan granite is shown by 3-dimensional analysis based on the interpolation of 2-dimensional modeling along each profiles to exist in the southwest vicinity of Palgongsan granite. The total volume of Palgongsan granite is approximately 31.211 $Km^3$.
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문제 정의
특정한 이상값에 대한 지질구조는 매우 다양한 해석이 가능하다는 해석의 한계성을 고려해 볼 때, 정성적인 해석은 다양한 경험과, 해석자의 주관이 포함될 수 있다. 본 연구에서는 지하 지질구조에 가장 근접하는 유일한 해를 얻기 위해 비선형 반복적 역산을 수행한다. 먼저, 2차원 중력 자료의 파워스펙트럼을 이용하여 밀도 경계면의 평균 심도를 구하고, 자료의 진폭스펙트럼 분석으로 주파수 영역에서 중력이상을 분리한다.
본 연구에서는 지하의 밀도 불연속면의 평균심도를구하기 위하여 부게 중력이상을 이용하여 주파수 영역에서의 스펙트럼 분석에 의해 절단주파수를 결정하고, 결정된 파수를 이용한 파워스펙트럼 분석을 실시하였다. Fig.
본 연구지역은 북위35°45'-36°21', 동경 128°15'-129°00'에 해당하는 지역으로서, 본 연구에서는 서울대학교, 한국지질자원연구원, 부산대학교 및 연세대학교에서 측정한 기존의 중력자료 826개와 팔공산화강암체 및 그 주변지역에서 새로이 측정된 중력자료 140개를 이용하여 팔공산 화강암체의 분포양상 및 심도를 알아내고, 영남 육괴와 경상분지와의 관계규명을 포함한 이 지역에 대한 지질 및 지질구조를 규명하고자 한다.
제안 방법
2.5차원 모델링을 통해 계산된 결과를 기초로 하고 Spline 보간법을 이용하여 팔공산화강암체의 양상을 3 차원적으로 해석하였다. Fig.
5는 AA1, BB1, CC1, 및 DD1 측선 하부의지하 모델링 결과이다. 각각의 측선은 고주파 성분까 지 모두 포함하는 절단파수를 결정하여 분지기반암의 경계와 팔공산화강암체의 분포양상, 그리고 천부 지층 경계 및 단층에 의한 영향까지 유추하였다.
측정된 중력자료에 대해 계기보정, 조석보정, 고도보정, 대기보정, 지형보정을 수행하여 얻은 부게중력이상 으로부터 파워스펙트럼분석으로 절단파수를 결정한 후, 밀도 경계면의 평균심도를 계산한다. 또한, 각 측선에 대한 2차원 및 3차원 모델링을 통해 팔공산화강암체의 깊이와 분포양상을 규명한다.
먼저, 2차원 중력 자료의 파워스펙트럼을 이용하여 밀도 경계면의 평균 심도를 구하고, 자료의 진폭스펙트럼 분석으로 주파수 영역에서 중력이상을 분리한다. 또한, 연구지역 지하에 분포하는 밀도 경계면의 양상을 구하기 위해 모델링을 수행한다(김원균, 1999).
본 연구에서는 지하 지질구조에 가장 근접하는 유일한 해를 얻기 위해 비선형 반복적 역산을 수행한다. 먼저, 2차원 중력 자료의 파워스펙트럼을 이용하여 밀도 경계면의 평균 심도를 구하고, 자료의 진폭스펙트럼 분석으로 주파수 영역에서 중력이상을 분리한다. 또한, 연구지역 지하에 분포하는 밀도 경계면의 양상을 구하기 위해 모델링을 수행한다(김원균, 1999).
본 연구 지역내의 단층으로는 서북서방향의 주향이동 단층들이 발달하고 지질도상에서 지층들을 좌수향으로 끊고 있으며, 의성소분지와 밀양소분지를 구분하는 팔공산 단층선과 평행하다. 또한, 이들 단층들은 점곡층과 사곡층의 퇴적기간동안 성장단층형의 정단층으로 작용하다가 불국사관입암류의 관입이전 좌수향 주향이동 단층으로 전환되었으며, 신생대 초에 주요이 동을 일으킨 것으로 해석된다.
본 연구에서는 푸리에 급수 해석방법에 의해 구해진 밀도변화 경계면의 평균심도와 지표 지질조 사 결과를 토대로 지하 지질구조 및 암석의 분포 형태에 대한 개략적인 지하모델을 설정하고, lalwani 방법 (Talwani, 1973)을 적용하여 최적의 지하지질 및 지질 구조를 구하였다. 본 연구에서는 지하구조를 기존의 2차원 모델링 방법에서 측선방향^ 수직인 y축 방향으로 무한히 연장되어 있다는 가정 대신에, x-z 평면에 대칭적으로 유한한 길이의 모델에 대한 알고리즘을 기 초로하여 프로그램을 작성한 2.5-D GRAVMAG를 사용하여 자료를 해석하였다(Fig. 2).
측선 AA1의 중앙을 기준으로 동쪽으로 12 km지점 과 20km지점에서 신령단층과 노고산 환상단층이 나타나며, 측선 BB1 하부의 모델링을 통해 중앙을 기준으로 서쪽으로 10 km 부근에서 AA1 측선 왼편의 팔공 산화강암체와 연결되는 팔공산화강암체가 천부지하에 분포함을 추정하였다. 또한 측선 DD1의 남단으로부터 약 7 km 지점에서 단층이 발견되며, 측선 AA1과 교차되는 지점에서 팔공산화강암체의 심도가 7 km로 거의 일치하였다.
기존 자료는 연세대학교에서 측정한 자료 96점과 서울대학교에서 측정한 자료 63점, 한국지질자원연구원에서 측정한 자료 32점, 그리고 부산대학교에서 측정한 자료 635점이며, 본 연구를 위해 새로이 측정한 자료는 140점으로 총 966점이다. 측점의 고도는 삼각측량과 고 도계, 그리고 GPS에 의해 측정되었으며, 중력 측정기는 Lacoste & Romberg gravimeter(G 200)이다. 측정된 중력치는 경북대학교 캠퍼스내의 중력기점(979815.
측정된 중력자료에 대해 계기보정, 조석보정, 고도보정, 대기보정, 지형보정을 수행하여 얻은 부게중력이상 으로부터 파워스펙트럼분석으로 절단파수를 결정한 후, 밀도 경계면의 평균심도를 계산한다. 또한, 각 측선에 대한 2차원 및 3차원 모델링을 통해 팔공산화강암체의 깊이와 분포양상을 규명한다.
측점의 고도는 삼각측량과 고 도계, 그리고 GPS에 의해 측정되었으며, 중력 측정기는 Lacoste & Romberg gravimeter(G 200)이다. 측정된 중력치는 경북대학교 캠퍼스내의 중력기점(979815.957 mgal)을 이용하여 절대중력치로 환산하였다. 기존의 자료들은 주로 도로를 따라 측정된 것으로서 일부 산악지역에 대한 자료는 빈약하다고 볼 수 있다.
파워스펙트럼 분석을 통하여 구한 기반암의 평균심도와 지질도상에 나타난 단층의 위치 등을 기초로 하여 초기 지하구조 모델을 설정한 후, 계산된 부게 중력이상값이 측정된 부게 중력이상값에 유사해질 때까지 모델을 수정해 가면서 반복 계산하였다.
팔공산화강암체의 지하 분포양상 및 지하구조에 대한 정량적인 해석을 위해 부게 중력 이상값에서 광역 중력이상값을 제거한 잔여 중력이상을 이용하여 GRAVMAG 프로그램을 사용하여 2.5차원 모델링을 실시하였다. 모델에 사용된 밀도는 Table 1과 같다.
AA1 측선 서쪽의 금오산화산암류는 그 심도가 약 1 km로 추정되며, 이 측선 하부에서 팔공산화강암체의 심도는 약 5 km로 추정할 수 있다. 팔공산화강암체의 최대심도는 BB1 측선 하부에서 나타나며 약 7 km로 추정되며, 측선 BB1 하부의 모델링을 통해 중앙을 기준으로 서쪽으로 10 km 부근에서 AA1 측선 왼편의 팔공산화 강암체와 연결되는 팔공산화강암체가 천부 지하에 분 포함을 추정하였다. 또한, CC1 측선과 BB1 측선에서 팔공산화강암 분포지역으로부터 동쪽으로 갈수록 부게 중력이상값이 높아지다가 갑자기 약간 떨어지는 구역이 나타나는데, 이러한 이상분포로부터 화강암 모암을 중심으로 크기가 작은 불국사화강암류가 천부에 존재하는 것을 유추할 수 있다.
대상 데이터
본 연구에서 사용한 중력자료는 팔공산 및 인접지역에서 측정된 기존자료와 금번에 새로이 측정한 자료이다. 기존 자료는 연세대학교에서 측정한 자료 96점과 서울대학교에서 측정한 자료 63점, 한국지질자원연구원에서 측정한 자료 32점, 그리고 부산대학교에서 측정한 자료 635점이며, 본 연구를 위해 새로이 측정한 자료는 140점으로 총 966점이다. 측점의 고도는 삼각측량과 고 도계, 그리고 GPS에 의해 측정되었으며, 중력 측정기는 Lacoste & Romberg gravimeter(G 200)이다.
본 연구에서 사용한 중력자료는 팔공산 및 인접지역에서 측정된 기존자료와 금번에 새로이 측정한 자료이다. 기존 자료는 연세대학교에서 측정한 자료 96점과 서울대학교에서 측정한 자료 63점, 한국지질자원연구원에서 측정한 자료 32점, 그리고 부산대학교에서 측정한 자료 635점이며, 본 연구를 위해 새로이 측정한 자료는 140점으로 총 966점이다.
7mgal 이내의 차이를 보였다(제일영, 1998; 김원균, 1999). 본 연구지역은 비교적 광역적이며 팔공산 화강암지역에 대한 측점은 새로이 측정한 자료가 대부분이므로 이러한 자료간의 오차가 해석에 크게 영향을 미치지 않을 것으로 판단되어 별다른 처리과정없이 자료를 통합하여 사용하였다(Fig. 3).
본 연구지역은 선캠브리아기의 편마암류와 중생대 쥬라기 후기 대보조산운동에 의한 화강암류가 분포하며, 뒤이어 백악기 퇴적분지인 경상분지가 형성되어 퇴적 암류가 분포하게 되었으며, 이후 화산활동과 그에 수반한 화산암류, 요곡작용과 단층작용 후 불국사 화강암류의 관입이 뒤따랐다. 또한, 의성소분지는 영남육괴를 기반암으로 하여 북으로는 안동단층을 경계로 영양소분 지와 경계를 이루고, 남으로는 팔공산선을 경계로 밀양 소분지와 경계를 이루고 있다(대한지질학회, 1998).
이론/모형
6. Gravity anomaly and 3-dimensional subsurface distribution of Palgongsan granite combined from 2.5- dimensiona modeling by spline method.
이와 같이 지하구조의 조절, 이상값 계산, 이상값 비교와 같은 3단계는 두 이상값이 충분히 일치하게 될 때까지 반복된다. 본 연구에서는 푸리에 급수 해석방법에 의해 구해진 밀도변화 경계면의 평균심도와 지표 지질조 사 결과를 토대로 지하 지질구조 및 암석의 분포 형태에 대한 개략적인 지하모델을 설정하고, lalwani 방법 (Talwani, 1973)을 적용하여 최적의 지하지질 및 지질 구조를 구하였다. 본 연구에서는 지하구조를 기존의 2차원 모델링 방법에서 측선방향^ 수직인 y축 방향으로 무한히 연장되어 있다는 가정 대신에, x-z 평면에 대칭적으로 유한한 길이의 모델에 대한 알고리즘을 기 초로하여 프로그램을 작성한 2.
성능/효과
3차원 해석결과 팔공산화강암체의 심도는 연구지역의 서쪽에서 동쪽으로 갈수록 감소하며, 팔공산화강암 체의 뿌리가 팔공산화강암체의 지표 분포의 중심으로부터 남서쪽에 위치함을 알 수 있다. 모델링을 통해 팔 공산화강암체의 두 곳에서 뾰죽하게 심도가 깊게 나타나는데, 이들의 심도는 측선 AA1에서 약 5.
팔공산화강암체의 최대심도는 BB1 측선 하부에서 나타나며 약 7 km로 추정되며, 측선 BB1 하부의 모델링을 통해 중앙을 기준으로 서쪽으로 10 km 부근에서 AA1 측선 왼편의 팔공산화 강암체와 연결되는 팔공산화강암체가 천부 지하에 분 포함을 추정하였다. 또한, CC1 측선과 BB1 측선에서 팔공산화강암 분포지역으로부터 동쪽으로 갈수록 부게 중력이상값이 높아지다가 갑자기 약간 떨어지는 구역이 나타나는데, 이러한 이상분포로부터 화강암 모암을 중심으로 크기가 작은 불국사화강암류가 천부에 존재하는 것을 유추할 수 있다. 측선 DD1의 남단으로부터 약 7 km 지점에서 단층이 발견된다.
모델링 결과에서 측선 AA1의 중앙을 기준으로 동쪽 으로 12 km지점과 20 km지점에서 부게 중력이상 곡선 이 “V”형으로 갑자기 떨어지는데, 이는 각각 신령단층과 노고산 환상단층으로 해석되며, 측선 서쪽의 금오 산 화산암류 부근에서 금오산의 북서쪽에서 확인된 단층이 금오산의 남동쪽으로 연장됨이 발견되었다. AA1 측선 서쪽의 금오산화산암류는 그 심도가 약 1 km로 추정되며, 이 측선 하부에서 팔공산화강암체의 심도는 약 5 km로 추정할 수 있다.
5 km라고 하였다. 본 연구결과 파수에 대한 스펙트럼 분석에 의해 결정된 절단주파수는 각각 0.165, 0.615 및 1.6 이며, 0.165의 절단파수에 의한 심도는 10.45 km이고, 절단파수 0.615에 의한 심도는 4.9km이며, 절단파수 1.6에 의한 심도는 2.02 km이다.
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