경상분지 길안-청송 지역에서 단열계의 기하학적.운동학적 특성으로부터 고찰된 단층운동사 Movement History of Faults Considered from the Geometric and Kinematic Characteristics of Fracture System in Gilan-cheongsong Area, Gyeongsang Basin, Korea원문보기
경상분지 영양지괴와 의성지괴가 접하는 길안-청송 지역은 선캠브리아기 변성암류, 트라이아스기 청송 화강암, 백악기 퇴적암류(일직층, 후평동층, 점곡층), 그리고 백악기 화성암류(안산암, 석영반암, 규장암) 등으로 구성되어 있으며, (서)북서, 북북서, 동북동, 남북, (북)북동 등 경상분지를 대표하는 다양한 방향의 단층들이 발달한다. 본 연구는 이들 단층의 발달사 및 운동성을 조사하기 위해 길안-청송 지역에 발달하는 단열계의 기하학적 운동학적 특성을 파악하였다. 그 결과, 연구지역내 발달하는 단층들의 운동성은 대부분 주향이 동성으로 인지되며, 방향성별 단열조의 출현빈도는 동북동, 북북서, (서)북서, (북)북동, 남북 등의 방향 순으로 높게 나타난다. 방향성별 단열조의 연장성은 (서)북서, 북북서, 동북동, (북)북동, 남북 등의 방향 순으로 우세하게 나타나고, 이러한 우세 방향성은 단층들의 연장성과 거의 일치한다. 방향성별 단열조의 발달사 및 운동성은 (1) (서)북서 방향 단열조의 우수향 전단단열운동 $\rightarrow$ (2) (서)북서 방향과 북북서 방향 단열조의 공액성 전단단열운동(전자: 우수향, 후자: 좌수향) $\rightarrow$ (3) 북북서 방향 단열조의 우수향 전단단열운동 $\rightarrow$ (4) (서) 북서 방향 단열조의 좌수향 전단단열운동 $\rightarrow$ (5) 동북동 방향 단열조의 우수향 전단단열운동 $\rightarrow$ (6) 동북동 방향과 남북 방향 단열조의 공액성 전단단열운동(전자: 좌수향, 후자: 우수향) $\rightarrow$ (7) (북)북동 방향 단열조의 좌수향 전단단열운동 등으로 요약되고, 이러한 연구결과는 길안-청송 지역에 발달하는 단층들의 발달사 및 운동성과 밀접한 관련성 있다.
경상분지 영양지괴와 의성지괴가 접하는 길안-청송 지역은 선캠브리아기 변성암류, 트라이아스기 청송 화강암, 백악기 퇴적암류(일직층, 후평동층, 점곡층), 그리고 백악기 화성암류(안산암, 석영반암, 규장암) 등으로 구성되어 있으며, (서)북서, 북북서, 동북동, 남북, (북)북동 등 경상분지를 대표하는 다양한 방향의 단층들이 발달한다. 본 연구는 이들 단층의 발달사 및 운동성을 조사하기 위해 길안-청송 지역에 발달하는 단열계의 기하학적 운동학적 특성을 파악하였다. 그 결과, 연구지역내 발달하는 단층들의 운동성은 대부분 주향이 동성으로 인지되며, 방향성별 단열조의 출현빈도는 동북동, 북북서, (서)북서, (북)북동, 남북 등의 방향 순으로 높게 나타난다. 방향성별 단열조의 연장성은 (서)북서, 북북서, 동북동, (북)북동, 남북 등의 방향 순으로 우세하게 나타나고, 이러한 우세 방향성은 단층들의 연장성과 거의 일치한다. 방향성별 단열조의 발달사 및 운동성은 (1) (서)북서 방향 단열조의 우수향 전단단열운동 $\rightarrow$ (2) (서)북서 방향과 북북서 방향 단열조의 공액성 전단단열운동(전자: 우수향, 후자: 좌수향) $\rightarrow$ (3) 북북서 방향 단열조의 우수향 전단단열운동 $\rightarrow$ (4) (서) 북서 방향 단열조의 좌수향 전단단열운동 $\rightarrow$ (5) 동북동 방향 단열조의 우수향 전단단열운동 $\rightarrow$ (6) 동북동 방향과 남북 방향 단열조의 공액성 전단단열운동(전자: 좌수향, 후자: 우수향) $\rightarrow$ (7) (북)북동 방향 단열조의 좌수향 전단단열운동 등으로 요약되고, 이러한 연구결과는 길안-청송 지역에 발달하는 단층들의 발달사 및 운동성과 밀접한 관련성 있다.
The Gilan-Cheongsong area, which is in contact with Yeongyang and Uiseong Blocks of Gyeongsang Basin, Korea, consists of Precambrian metamorphic rocks, Triassic Cheongsong granite, Cretaceous sedimentary rocks(Iljik, Hupyeongdong, Jeomgok Formations), and Cretaceous igneous rocks(andesite, quartz po...
The Gilan-Cheongsong area, which is in contact with Yeongyang and Uiseong Blocks of Gyeongsang Basin, Korea, consists of Precambrian metamorphic rocks, Triassic Cheongsong granite, Cretaceous sedimentary rocks(Iljik, Hupyeongdong, Jeomgok Formations), and Cretaceous igneous rocks(andesite, quartz porphyry, felsite). In this area are developed faults trending in (W)NW, NNW, ENE, NS, (N)NE directions which are representative in the Gyeongsang Basin. We analyzed the geometric and kinematic characteristics of fracture systems to inquire into movement history and sense of these faults in this area. This study suggests that these faults were mainly strike-slip movement. The orientations of fracture sets show ENE, NNW, (W)NW, (N)NE, NS in descending order of frequency. Their prolongation presents (W)NW, NNW, ENE, (N)NE, NS in descending order of predominance, and also agrees with that of faults in this area. The development sequence and movement sense of fracture sets are summarized as follows; (1) (W)NW: dextral shearing $\rightarrow$ (2) (W)NW and NNW: conjugate shearing(the former: dextral, the latter: sinistral) $\rightarrow$ (3) NNW: dextral shearing $\rightarrow$ (4) (W)NW: sinistral shearing $\rightarrow$ (5) ENE: dextral shearing $\rightarrow$ (6) ENE and NS: conjugate shearing(the former: sinistral, the latter: dextral) $\rightarrow$ (7) (N)NE: sinistral shearing, and this result is closely associated with the development sequence and movement sense of faults developed in this area.
The Gilan-Cheongsong area, which is in contact with Yeongyang and Uiseong Blocks of Gyeongsang Basin, Korea, consists of Precambrian metamorphic rocks, Triassic Cheongsong granite, Cretaceous sedimentary rocks(Iljik, Hupyeongdong, Jeomgok Formations), and Cretaceous igneous rocks(andesite, quartz porphyry, felsite). In this area are developed faults trending in (W)NW, NNW, ENE, NS, (N)NE directions which are representative in the Gyeongsang Basin. We analyzed the geometric and kinematic characteristics of fracture systems to inquire into movement history and sense of these faults in this area. This study suggests that these faults were mainly strike-slip movement. The orientations of fracture sets show ENE, NNW, (W)NW, (N)NE, NS in descending order of frequency. Their prolongation presents (W)NW, NNW, ENE, (N)NE, NS in descending order of predominance, and also agrees with that of faults in this area. The development sequence and movement sense of fracture sets are summarized as follows; (1) (W)NW: dextral shearing $\rightarrow$ (2) (W)NW and NNW: conjugate shearing(the former: dextral, the latter: sinistral) $\rightarrow$ (3) NNW: dextral shearing $\rightarrow$ (4) (W)NW: sinistral shearing $\rightarrow$ (5) ENE: dextral shearing $\rightarrow$ (6) ENE and NS: conjugate shearing(the former: sinistral, the latter: dextral) $\rightarrow$ (7) (N)NE: sinistral shearing, and this result is closely associated with the development sequence and movement sense of faults developed in this area.
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문제 정의
경상 분지의 중앙 북부에 해당하는 경상북도 길안-청송 지역에는 이들 단층계의 방향성과 유사한 다양한 방향의 단층들이 발달하고, 이 지역 구성암류의 단열계 노두에는 인장 단열조들의 선후 및 공존 발생관계와 전단 단열조들의 운동성을 결정하는데 널리 이용되는 기하학적 지시자가 잘 관찰된다. 따라서, 본 논문에서는 이들 단열조의 방향성과 기하학적 특성(연결, 종료, 상호 교차형상 및 절단관계)을 정밀하게 분석하여 길안-청송 지역에 발달하는 단열계의 출현빈도 및 연장성, 인장단열의 발달순서와 전단단열의 운동성 및 발달순서를 파악하여 이 지역에 발달하는 단층들의 발달순서 및 운동성을 고찰하고, 이를 통해 경상분지 내에 우세하게 발달하는 단층계의 상대적인 시간관계 및 운동성에 대한 정보를 제공하고자 한다.
가설 설정
(b) The stress system changed, allowing shear on the joints, and causing pinnate joint development in the extensional quadrants of the faults. (c) Pull-aparts developed between faults linked by pinnate joints as displacement increased. (d) A through-going fault developed with brecciation at the pull-aparts.
제안 방법
길안-청송지역 단열계의 기하학적·운동학적 특성으로부터 이 지역에 발달하는 서북서, 북북서, 동북동, 남북, (북)북동 방향의 단층발달사와 운동성을 고찰하기 위하여 우선적으로 이들 단층의 주변부 노두를 대상으로 하상 바닥에 일정한 면적을 갖고 준 수평적으로 노출된 응력-수용-단열구조를 잘 나타내는 노두를 연구노두로 선정하여, 이들 노두에 대한 정밀 야외 스케치 작업과 고배율 노두 확대사진에 대한 실내 정밀 스케치 작업을 통하여 단층 및 단열계(단열조의 우세 방향성, 연장성, 발달순서, 운동성)의 특성을 조사 분석하였다.
길안-청송지역에 발달하는 (서)북서, 북북서, 동북동, 남북, (북)북동 방향의 단층들의 특성을 파악하기 위해 이들 단층의 주변 노두들을 조사하였다(Fig. 8a) 노두 규모에서 관찰된 단층면의 출현빈도는 (서)북서, 북북서, (북)북동, 동북동, 남북 등의 순으로 높게 나타난다(Fig. 8b). 이러한 노두 규모의 출현빈도는 지질도상에서 인지되는 이들 단층의 발달정도와 거의 일치한다.
5). 단열조의 발달순서 및 운동성은 야외 및 실내 스케치 작업을 통하여 작성된 단열계의 구조도로부터 다수단열조의 연결, 종료, 교차 형상 및 절단관계 등을 정밀하게 분석하여 파악하였다. 후기에 형성된 인장단열은 이전에 형성된 인장단열에 접경하거나 단절된다는 다수 인장 단열조의 상대적인 발생관계로부터 인장단열의 발달순서를 결정하였다(Fig.
4). 단열조의 연장성은 노두별 측정된 2~5개의 규칙적인 단열조에서 연장성이 우세한 방향 순으로 막대 높이를 한 단계씩 길게 표현(예; 4개의 규칙적인 단열조가 측정되었을 경우 연장성이 우세한 순서대로 방향성별단열조의 막대 높이를 4, 3, 2, 1로 설정)하여 방향성별 단열조 연장성의 우세정도를 분석하였다(Fig. 5). 단열조의 발달순서 및 운동성은 야외 및 실내 스케치 작업을 통하여 작성된 단열계의 구조도로부터 다수단열조의 연결, 종료, 교차 형상 및 절단관계 등을 정밀하게 분석하여 파악하였다.
3). 단열조의 우세 방향성은 노두당 2~5개의 규칙적인 단열조의 방향성을 정밀하게 측정하여 전체 단열조에서 출현빈도가 높은 구간을 순서대로 그룹 I, 그룹 II, 그룹 III, 그룹 IV, 그룹 V로 표기하여 분석하였다(Fig. 4). 단열조의 연장성은 노두별 측정된 2~5개의 규칙적인 단열조에서 연장성이 우세한 방향 순으로 막대 높이를 한 단계씩 길게 표현(예; 4개의 규칙적인 단열조가 측정되었을 경우 연장성이 우세한 순서대로 방향성별단열조의 막대 높이를 4, 3, 2, 1로 설정)하여 방향성별 단열조 연장성의 우세정도를 분석하였다(Fig.
단층의 특성은 주로 단층면과 단층조선의 방향성을 정밀하게 측정하여 파악하였다(Fig. 3). 단열조의 우세 방향성은 노두당 2~5개의 규칙적인 단열조의 방향성을 정밀하게 측정하여 전체 단열조에서 출현빈도가 높은 구간을 순서대로 그룹 I, 그룹 II, 그룹 III, 그룹 IV, 그룹 V로 표기하여 분석하였다(Fig.
9c와 같다. 이를 바탕으로 좌수향 전단단열을 좌상 대각선, 우수향 전단단열을 우상 대각선으로 표기하고 길안-청송 지역에 노출하는 구성암류와 단층들의 방향성을 고려하여 이들 전단단열을 구성암류별과 방향 성별로 분류하면 Fig. 11과 같다.
해당 인장단열의 최대 주응력에 의해 전단된 인장단열은 II, III, IV, … 등으로 표기하였고, 좌수향일 경우 좌상대각선 그리고 우수향일 경우 우상 대각선으로 표기하여 전단단열의 운동성을 표현하였으며 전단단열의 발달순서는 화살표의 개수로 표기하여 표현하였다.
단열조의 발달순서 및 운동성은 야외 및 실내 스케치 작업을 통하여 작성된 단열계의 구조도로부터 다수단열조의 연결, 종료, 교차 형상 및 절단관계 등을 정밀하게 분석하여 파악하였다. 후기에 형성된 인장단열은 이전에 형성된 인장단열에 접경하거나 단절된다는 다수 인장 단열조의 상대적인 발생관계로부터 인장단열의 발달순서를 결정하였다(Fig. 6). 분석된 인장단열의 상대적인 발달순서는 I, II, III, … 등으로 표기하고 선후관계가 명확하지 않을 경우 -1, -2 등으로 표기하였다.
대상 데이터
1). 본 연구지역인 길안-청송 지역은 영양지괴와 의성지괴를 접하고 있으며 경상분지의 중앙 북부에 위치한다. 천지 지질도폭(장기홍 외, 1978)의 동부와 청송 지질도 폭(이홍규와 홍승호, 1973)의 서부의 일부 영역을 점하고 있는 길안-청송 지역의 지질은 선캠브리아기 변성암류와 이를 관입하는 트라이아스기 청송화강암을 기반암류로 하고, 이를 부정합으로 피복하는 백악기하양층군과 이들을 관입하는 백악기 불국사 화성암류 등으로 구성되어 있다(Fig.
이론/모형
길안-청송지역 단열계의 기하학적·운동학적 특성으로부터 이 지역에 발달하는 서북서, 북북서, 동북동, 남북, (북)북동 방향의 단층발달사와 운동성을 고찰하기 위하여 우선적으로 이들 단층의 주변부 노두를 대상으로 하상 바닥에 일정한 면적을 갖고 준 수평적으로 노출된 응력-수용-단열구조를 잘 나타내는 노두를 연구노두로 선정하여, 이들 노두에 대한 정밀 야외 스케치 작업과 고배율 노두 확대사진에 대한 실내 정밀 스케치 작업을 통하여 단층 및 단열계(단열조의 우세 방향성, 연장성, 발달순서, 운동성)의 특성을 조사 분석하였다. 단열조의 발달순서 및 운동성에 대한 연구는 강지훈과 류충렬(2006)에서 이미 기재된 인장단열과 전단단열 사이의 상대적 시간관계에 대한 기존 연구자들의 연구결과(Hancook et al., 1984; Hancock, 1985; Dyer, 1988; Pollard and Aydin, 1988; Martel et al., 1988; Martel, 1990; Dunne and North, 1990; Cruikshank et al., 1991; Rawnsley et al., 1992; Engelder and Gross, 1993; Renshaw and Pollard, 1995; Cooke, 1997; Martel and Boger, 1998; Rawnsley et al., 1998; Willemse and Pollard, 1998; Mollema and Antonellini, 1999; Wilkins et al., 2001)를 종합적으로 참조하여 수행하였다.
성능/효과
(c) 전단운동 발생 동안에 최대 주응력 2nd-σ1의 크기 증가로 인해 동전단 절리인 깃털상 절리의 길이는 성장하고 전단단열의 변위량은 증가한다.
1. 노두 규모 단층의 출현빈도는 (서)북서, 북북서, (북)북동, 동북동, 남북 방향 등의 순으로 높게 나타나고, 단층의 운동성은 부분적인 사교이동성과 함께 대부분 주향이동성으로 인지된다.
2. 방향성별 단열조의 출현빈도는 동북동, 북북서, (서)북서, (북)북동, 남북 등의 방향 순으로 높게 나타나고, 연장성은 (서)북서, 북북서, 동북동, (북)북동, 남북 등의 방향 순으로 우세하게 나타난다. 연장성의 우세정도는 단층들의 연장성의 우세정도와 거의 일치한다.
3. 방향성별 단열조의 발달사 및 운동성은 (1) (서) 북서 방향 단열조의 우수향 전단단열운동 → (2) (서) 북서 방향과 북북서 방향 단열조의 공액성 전단단열 운동(전자: 우수향, 후자: 좌수향) → (3) 북북서 방향단열조의 우수향 전단단열운동 → (4) (서)북서 방향단열조의 좌수향 전단단열운동 → (5) 동북동 방향단열조의 우수향 전단단열운동 → (6) 동북동 방향과 남북 방향 단열조의 공액성 전단단열운동(전자: 좌수향, 후자: 우수향) → (7) (북)북동 방향 단열조의 좌수향 전단단열운동 등으로 나타난다.
9b). 노두당 측정된 2~5개의 단열조에서 연장성이 우세한 순서대로 블록의 높이를 한 단계 증가시키는 표현으로 전체 단열조의 연장성을 분석한 결과, 그 우세성은 (서)북서 방향(I), 북북서 방향(II), 동북동 방향(III), (북)북동 방향(IV), 남북 방향(V)의 단열조 순으로 나타났다(Fig. 10).
또한, 방향성별 전단단 열의 상대적인 발달순서를 파악할 수 있는 노두들을 비교 분석한 결과 이들 전단단열은 (1) (서)북서 방향단열조의 우수향 전단단열 → (2) (서)북서 방향과 북북서 방향 단열조의 공액성 전단단열(전자: 우수향, 후자: 좌수향) → (3) 북북서 방향 단열조의 우수향 전단단열 → (4) (서)북서 방향 단열조의 좌수향 전단 단열 → (5) 동북동 방향 단열조의 우수향 전단단열→ (6) 동북동 방향과 남북 방향 단열조의 공액성 전단단열(전자: 좌수향, 후자: 우수향) → (7) (북)북동방향 단열조의 좌수향 전단단열 등의 순서로 발달된 것으로 고찰된다(Figs. 12 & 13).
본 연구결과에 의하면, 길안-청송지역 구성암류에 발달하는 단열계의 방향성은 지질도 규모에서 인지되는 단층들의 방향성과 거의 일치하고(Figs. 2 & 9b), 방향성별 단열조의 연장성의 우세정도는 역시 연구지역에 발달하는 단층들의 연장성의 우세정도와 양의 상관관계를 보이고(Figs. 2 & 10), 또한 이들 단층들의 운동성이 부분적인 사교이동성과 함께 주향이동성이 우세하게 나타남(Fig. 8)(이병주와 황재하, 1997; Choi et al., 2002)을 고려해 볼 때, 길안-청송지역에 발달하는 방향성별 전단단열의 운동성 및 발달순서는 역시 지질도 규모에서 인지되는 단층들의 운동성 및 발달순서와 밀접한 상관관계를 가질 것으로 고찰된다.
후속연구
(2002)의 연구 결과와 다르다. 그리고 단열조의 발달사 및 운동성은 지질도 규모의 단층 발달사 및 운동성과 밀접한 상관관계를 가질 것으로 판단되나, 전단단열과 단층 사이에 이러한 상관관계를 설정하기 위해서는 전단단열이동일 방향의 단층으로 발전하기 위한 변형조건의 충족 여부, 단층 발달의 선후관계 및 운동성에 대한 보다 많은 야외 단층자료 등을 추후 종합적으로 검토해볼 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
경상분지 영양지괴와 의성지괴가 접하는 길안-청송 지역은 무엇으로 구성되어 있는가?
경상분지 영양지괴와 의성지괴가 접하는 길안-청송 지역은 선캠브리아기 변성암류, 트라이아스기 청송 화강암, 백악기 퇴적암류(일직층, 후평동층, 점곡층), 그리고 백악기 화성암류(안산암, 석영반암, 규장암) 등으로 구성되어 있으며, (서)북서, 북북서, 동북동, 남북, (북)북동 등 경상분지를 대표하는 다양한 방향의 단층들이 발달한다. 본 연구는 이들 단층의 발달사 및 운동성을 조사하기 위해 길안-청송 지역에 발달하는 단열계의 기하학적 운동학적 특성을 파악하였다.
대표적인 취성 구조요소인 단열은 크게 분류하면, 무엇으로 구분되는가?
대표적인 취성 구조요소인 단열은 변위를 수반하지 않는 인장단열과 소량의 변위를 수반하는 전단단열로 크게 구분된다. 인장단열은 최소 주응력 σ3에 평행한 모드-I 열림작용(mode-I opening)에 의해 최대 주응력 σ1과 중간 주응력 σ2가 이루는 σ1σ2면에 수직하게 형성되고, 전단단열은 이후의 응력장 변화로 새로운 인장단열의 형성과 함께 기존에 형성된 모드-I 인 장단열이 모드-II 미끄럼작용 (mode-II sliding) 내지 모드-III 가위작용(mode-III scissoring)을 받아 재활동할 때 형성된다(Petit, 1988; Pollard and Aydin, 1988; Reches and Lockner, 1994; Martel and Boger, 1998).
참고문헌 (34)
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