[논문]한반도 남서부에서 발생한 미소지진의 진원 기구해 분석

조희규; 강태섭; 경재복

초록
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2001년부터 2005년까지 한반도 남서부에서 발생한 7개 미소지진에 대한 진원 기구해를 분석하였다. 진원 기구해를 구하기 위하여 P파 초동극성과 SH/P 진폭비 자료를 이용한 격자탐색을 수행하였다. 분석 결과, 대부분의 지진들이 일부 역단층 성분을 포함하는 주향이동 단층 운동과 관계된 것으로 해석된다. 전체적으로 한반도 남서부 지역의 지진원에서 단층 운동을 일으키는 주 압축 응력 방향은 ENE-WSW 또는 NE-SW 방향인 것으로 해석되며, 이 결과는 남한 내의 주요 지진에 대하여 알려진 주 응력장의 방향과 유사하다.

Abstract ▼ AI-Helper

Focal mechanisms were analyzed for the seven earthquakes which occurred in the southwestern part of the Korea Peninsula from 2001 to 2005. Grid searches are performed to fit distributions of P-wave first-motion polarities and SH/P amplitude ratios for each event. The focal mechanism solutions imply ...

Focal mechanisms were analyzed for the seven earthquakes which occurred in the southwestern part of the Korea Peninsula from 2001 to 2005. Grid searches are performed to fit distributions of P-wave first-motion polarities and SH/P amplitude ratios for each event. The focal mechanism solutions imply that most of the events have strike-slip sense including partially thrust component. The compressional axes of the solutions are predominantly ENE-WSW or NE-SW indirections. This result is similar to the directions of the principal compressional axes for major earthquakes occurred around the Korea Peninsula.

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문제 정의

본 연구에서는 2000년부터 1월부터 2005년 8월까지 한반도 남서부에서 발생한 지진에 대한 진원 기구해를 구하여 단층운동 특성과 한반도 남서부 지역에 작용하는 전반적인 응력장의 분포를 알아보고자 하였다. 이를 위하여 기상청, 한국지질자원연구원, 한국전력연구원, 한국원자력안전기술원 및 각 대학교 등이 운영하는 관측소의 지진 파형 자료와 한국지질자원연구원에서 발표하는 지진원 요소(source parameters) 를 이용하였다.
이를 위하여 기상청, 한국지질자원연구원, 한국전력연구원, 한국원자력안전기술원 및 각 대학교 등이 운영하는 관측소의 지진 파형 자료와 한국지질자원연구원에서 발표하는 지진원 요소(source parameters) 를 이용하였다. 각 지진기록으로부터 구한 P파의 초동 극성을 이용호}는 방법과 초동 극성자료에 SH파의극성 및 SH/P 진폭비를 추가하는 방법으로 진원 기구해를 구하고자 하였다.

가설 설정

Table 1은 이 연구에 사용된 7개 지진에 대한 지진원요소이며 한국지질자원연구원에서 발표한 것이다. 지진의 깊이는 진앙에 비하여 지각구조의 불완전성에 따른 불확실성이 높은 관계로 모든 지진에 대하여 10 km로 가정하고 단층면해를 계산하였다.

제안 방법

단층면해를 구하였다. 이 방법을 통하여 B 축(주 압력축 P축과 주 장력축 T축에 직교하는 축; 혹은 두 절단면을 만나는 Null축)의 trend와 plunge를 각각 0에서 360도, 0에서 90도까지의 범위에서 격자탐색하고, B축과 직교하는 A축(한 절단면의 축)을 0 도에서 180도까지 격자탐색하되 각각 5도 간격의 각도 폭으로 하였으며, 결정되는 절단면 중에서 P파 초동 극성 자료와 SH/P 진폭비를 만족하는 단층면해를 결정하였다. 자유표면 보정은 P파의 상하동 성분 최대값에 대한 Radial 성분 최대값의 역정접 값을 겉보기 반사각으로 하여 행하였다.
이 방법을 통하여 B 축(주 압력축 P축과 주 장력축 T축에 직교하는 축; 혹은 두 절단면을 만나는 Null축)의 trend와 plunge를 각각 0에서 360도, 0에서 90도까지의 범위에서 격자탐색하고, B축과 직교하는 A축(한 절단면의 축)을 0 도에서 180도까지 격자탐색하되 각각 5도 간격의 각도 폭으로 하였으며, 결정되는 절단면 중에서 P파 초동 극성 자료와 SH/P 진폭비를 만족하는 단층면해를 결정하였다. 자유표면 보정은 P파의 상하동 성분 최대값에 대한 Radial 성분 최대값의 역정접 값을 겉보기 반사각으로 하여 행하였다.

대상 데이터

이를 위하여 기상청, 한국지질자원연구원, 한국전력연구원, 한국원자력안전기술원 및 각 대학교 등이 운영하는 관측소의 지진 파형 자료와 한국지질자원연구원에서 발표하는 지진원 요소(source parameters) 를 이용하였다. 각 지진기록으로부터 구한 P파의 초동 극성을 이용호}는 방법과 초동 극성자료에 SH파의극성 및 SH/P 진폭비를 추가하는 방법으로 진원 기구해를 구하고자 하였다.
2000년부터 1월부터 2005년 8월까지 한반도 남서부 지역에서 발생한 35개의 지진에 대하여 기상청, 한국지질자원연구원 , 한국전력연구원 , 한국원자력안전 기술원 및 각 대학교에서 운영하는 관측망(Fig. 1)의 파형 자료를 분석한 결과, P파의 초동 극성이 뚜렷하게 구분되는 지진파가 10개소 이상의 관측소에서 기록된 7개 지진의 단층면해를 구하였다. 연구에서 사용된 7개 지진의 진앙을 나타내면 Fig.
2. Epicentral distribution of seven earthquakes used in the study.
따라서 P파 초동 극성 자료만을 이용한 단층면해가 여러 개인 지진의경우 여기서 제시된 단층면과 응력축의 방향은 단층면해의 중앙값이고, SHP 진폭비를 추가하여 구한 단층면해가 여러 개인 지진의 경우 산출된 해 중에서 진폭비에 대한 계산값과 관측값의 차이가 가장 작게 나타나는 해를 대표해로 선택하여 단층면과 응력축의 방향을 나타냈다. Table 2는 본 연구에서 사용된 7개 지진에 대한 단층면해에서 단층면으로 추정되는 2개의 절단면, P축 . T축의 특성, P파 초동극성 자료의 수 및 진폭비를 이용한 관측소의 수를 나타낸 것이다.
4. Epicentral distribution and focal mechanism solutions of seven earthquakes used in this study. (1: Buan earthquake, 2: Gochang earthquake, 3: Naju earthquake, 4: Youngkwang earthquake, 5: Jeonju earthquake, 6: Youngkwang earthquake, 7:Wando earthquake).
이 연구를 통하여 결정된 2001년 1월부터 2005년 8월까지 한반도 남서부에서 발생한 7개 지진의 진원기구해의 분석 결과를 요약하면 다음과 같다.

데이터처리

이 연구에서는 FOCMEC 프로그램 (Snoke, 2000)을 이용하여 단층면해를 구하였다. 이 방법을 통하여 B 축(주 압력축 P축과 주 장력축 T축에 직교하는 축; 혹은 두 절단면을 만나는 Null축)의 trend와 plunge를 각각 0에서 360도, 0에서 90도까지의 범위에서 격자탐색하고, B축과 직교하는 A축(한 절단면의 축)을 0 도에서 180도까지 격자탐색하되 각각 5도 간격의 각도 폭으로 하였으며, 결정되는 절단면 중에서 P파 초동 극성 자료와 SH/P 진폭비를 만족하는 단층면해를 결정하였다.

이론/모형

63 km/s인 4층 구조이다. 이 연구에서는 김성균(1995) 의 모델을 사용하였다.

성능/효과

한반도 남서부에서 발생한 7개의 지진에 대해 1차적으로 P파 초동 극성 자료만을 이용해 단층면해를 구하였으며, 그 결과 해의 범위가 넓고 개수가 많은 3개의 지진(Table 1의 No. 1: 부안지진, No. 2: 고창지진, No. 6: 영광지진)에 대해 SH/P 진폭비를 추가하여 FOCMEC 프로그램에서 해의 수렴 정도를 증가시켰다. 3개 지진에 대한 P파 초동극성 및 SHP 진폭비를 이용한 결과가 Fig.
1. 한반도 남서부에서 발생한 7개의 지진에 대한 진원 기구해를 P파 초동 극성 자료를 이용하여 해석한 결과 전남 나주, 전북 전주 일대에서 발생한 지진은 주향이동 단층운동의 특성을 보이고, 전남 영광일대의 지진은 역단층 운동이 포함된 주향이동 단층운동의 특성을 보인다. 또한 전남 완도 해역 지진의 지진원은 지역적인 현상으로 판단되는 약간의 주향성분이 있는 정단층 운동 특성이 나타났다.
한반도 남서부에서 발생한 7개의 지진에 대한 진원 기구해를 P파 초동 극성 자료를 이용하여 해석한 결과 전남 나주, 전북 전주 일대에서 발생한 지진은 주향이동 단층운동의 특성을 보이고, 전남 영광일대의 지진은 역단층 운동이 포함된 주향이동 단층운동의 특성을 보인다. 또한 전남 완도 해역 지진의 지진원은 지역적인 현상으로 판단되는 약간의 주향성분이 있는 정단층 운동 특성이 나타났다.
2. 이 연구를 통하여 분석된 7개의 지진 중 P파 초동 극성 자료만으로 만족할 만한 해를 얻지 못한 지진의 경우 P파 및 SH파의 극성과 진폭비(SH/P)를 추가하여 진원 기구해를 구한 결과, 전북 부안 일대에서 발생한 지진은 경사 주향이동 단층운동의 특성을 보이고, 전북 고창 해역과 전남 영광 해역 지진은 역단층운동이 포함된 주향이동 단층운동의 특성을 보인다.
3. 최근 한반도 남서부에서 발생한 지진의 진원 기구해로부터 얻어진 단층의 주 압축 응력 방향은 NE- SW 또는 ENE-WSW 방향으로 나타나고 있으며, 이는 남한 내의 주요 지진에 대해 구해진 주 응력장의 방향과 유사함을 보인다.
면으로 정해지지 않는다. 따라서 P파 초동 극성 자료만을 이용한 단층면해가 여러 개인 지진의경우 여기서 제시된 단층면과 응력축의 방향은 단층면해의 중앙값이고, SHP 진폭비를 추가하여 구한 단층면해가 여러 개인 지진의 경우 산출된 해 중에서 진폭비에 대한 계산값과 관측값의 차이가 가장 작게 나타나는 해를 대표해로 선택하여 단층면과 응력축의 방향을 나타냈다. Table 2는 본 연구에서 사용된 7개 지진에 대한 단층면해에서 단층면으로 추정되는 2개의 절단면, P축 .

참고문헌 (14)

경재복, 정태웅, 이재구, 이덕기, 이은아, 2001, 남한 중부지역에서 발생한 미소지진의 단층면해와 응력장 해석. 한국지구과학회지, 22(4), 292-300

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김상조, 김소구, 1983, 지진파를 이용한 남한의 지각구조 연구. 광산지질, 16(1), 51-61
김성균, 1995, 한반도의 지각에 관한 연구. 지질학회지, 31(4), 393-403

상세보기
김성균, 정부흥, 1985, 한반도 남부지역의 지각구조. 광산지질, 18, 151-157
박창업, 신진수, 지헌철, 강익범, 류용규, 1998, 1996년 12 월 13일 영월지진의 진원단층면 방향. 지구물리, 1(1), 23-30

원문보기 상세보기
이기화, 정태웅, 1999, 1996년 양산단층 일대의 미소지진을 이용한 복합단층면해. 지구물리, 2(4), 235-240

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정태웅, 김우한, 2000, 1997년 6월 26일 경주지진의 단층 면해 비교해석. 지구물리, 3(4), 245-250

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Hardebeck, J.L. and Shearer, P.M., 2003, Using S/P amplitude ratios to constrain the focal mechanism of small earthquake. Bulletin of the Seismological Society of America, 6, 2434-2444
Jun, M.S., 1990, Source parameters of shallow intraplate earthquake in and around the Korean Peninsula and their tectonic implication. Ph. D. thesis, University of Uppsala, 142 p
Kang, T.S. and Baag, C.E., 2004, The 29 May 2004, Mw 5.1, offshore Uljin earthquake, Korea. Geosciences Journal, 8 (2), 115-123

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Kyung, J.B., Oike, K., and Hori, T., 1996, Temporal variations in seismic and volcanic activity and relationship with stress fields in East Asia. Tectonophysics, 267, 331-342

상세보기
Lee, K.H., 1979, On the crustal structure of the Korean Peninsula. Journal of the Geological Society of Korea, 15, 253-258

상세보기
Snoke, J.A., 2000, FOCMEC: Focal mechanism determination. FOCMEC software manual
Snoke, J.A., Munsey, J.W., Teague, A.G., and Bollinger, G.A., 1984, A program for focal mechanism determination by combined use of polarity and SV-P amplitude ratio data. Earthquake Notes, 55, 15

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