[국내논문]남한 남동부 양산단층대와 울산단층대의 고지진 연구와 최대 지진 규모 평가 Paleoseismological Study and Evaluation of Maximum Earthquake Magnitude along the Yangsan and Ulsan Fault Zones in the Southeastern Part of Korea원문보기
우리나라의 단층에 대한 고지진학적 연구는 1994년 이후 양산단층과 울산단층대를 따라 본격적으로 시작되었다. 양산단층대의 경우, 평해, 유계, 언양-통도사 등에서 부분적으로 고지진 활동을 나타내지만, 울산단층대의 경우 단층의 북부와 남부 일부를 제외하고 전 구간에서 단층운동 기록이 나타난다. 고지진에 의한 단층운동의 이력을 보면 양산단층의 경우 유계지역 일부를 제외하고 주로 20여만년 이전 기록이 대부분이다. 한편, 울산단층의 경우 운동 시기는 30만년 전 이후 수천년 전까지로 매우 최신까지의 기록이 나타나, 양산단층보다 최근까지 활동해오고 있음을 알 수 있다. 단층운동의 특성은 양산단층은 주로 우수주향이동이 우세하며, 울산단층은 역단층운동이 우세하였다. 이는 이 지역 일대에서 최근 발생하고 있는 지진들의 단층운동 감각과 유사함을 보인다. 평균변위율을 통해 단층의 활동도를 평가하는 일본의 경우에 대비할 경우, 양산단층의 평균변위율인 0.1~0.04 m/ka은 C 등급에 해당하며, 울산단층대의 평균변위율인 0.2~0.06 m/ka는 B-C 경계 등급에 해당한다. 각 단층대의 일부 구간에서 외국의 최대변위-규모 경험식에 기초하여 구한 최대 지진규모는 양산단층대의 유계단층에서는 평균 6.8, 울산단층대의 갈곡단층에서는 7.0의 값을 얻었다. 앞으로 이들 단층대의 분절화, 역사지진과의 관계 등 많은 해결과제가 남아있다.
우리나라의 단층에 대한 고지진학적 연구는 1994년 이후 양산단층과 울산단층대를 따라 본격적으로 시작되었다. 양산단층대의 경우, 평해, 유계, 언양-통도사 등에서 부분적으로 고지진 활동을 나타내지만, 울산단층대의 경우 단층의 북부와 남부 일부를 제외하고 전 구간에서 단층운동 기록이 나타난다. 고지진에 의한 단층운동의 이력을 보면 양산단층의 경우 유계지역 일부를 제외하고 주로 20여만년 이전 기록이 대부분이다. 한편, 울산단층의 경우 운동 시기는 30만년 전 이후 수천년 전까지로 매우 최신까지의 기록이 나타나, 양산단층보다 최근까지 활동해오고 있음을 알 수 있다. 단층운동의 특성은 양산단층은 주로 우수주향이동이 우세하며, 울산단층은 역단층운동이 우세하였다. 이는 이 지역 일대에서 최근 발생하고 있는 지진들의 단층운동 감각과 유사함을 보인다. 평균변위율을 통해 단층의 활동도를 평가하는 일본의 경우에 대비할 경우, 양산단층의 평균변위율인 0.1~0.04 m/ka은 C 등급에 해당하며, 울산단층대의 평균변위율인 0.2~0.06 m/ka는 B-C 경계 등급에 해당한다. 각 단층대의 일부 구간에서 외국의 최대변위-규모 경험식에 기초하여 구한 최대 지진규모는 양산단층대의 유계단층에서는 평균 6.8, 울산단층대의 갈곡단층에서는 7.0의 값을 얻었다. 앞으로 이들 단층대의 분절화, 역사지진과의 관계 등 많은 해결과제가 남아있다.
The paleoseismological study in Korea has begun along the Yangsan fault zone (YFZ) and Ulsan fault zone (UFZ) since 1994. Some evidences related to late Quaternary movement are found at only some part of the YFZ, such as Pyonghae, Yuge, and Eonyang-Tongdosa areas. However, it is found along the most...
The paleoseismological study in Korea has begun along the Yangsan fault zone (YFZ) and Ulsan fault zone (UFZ) since 1994. Some evidences related to late Quaternary movement are found at only some part of the YFZ, such as Pyonghae, Yuge, and Eonyang-Tongdosa areas. However, it is found along the most of the UFZ except the northen and southern ends of the fault. The dominant time span of faulting events along the YFZ and UFZ are quite different, and 500 ka to 200 ka and 300 ka to recent time, respectively. The dominant faulting senses of the YFZ and UFZ are right-lateral strike slip and reverse, respectively. These senses correspond well with the focal mechanism of recent occurring earthquakes along these two fault zones. If we evaluate the intensity of the activity of the YFZ from the average slip rate, which is 0.1~0.04 m/ka, it is comparable with the faults of higher C class in Japan. The slip rate of UFZ, which is 0.2~0.06 m/ka, is comparable with the faults of lower B to higher C class. Based on the relationship between maximum displacement and magnitude, the maximum earthquake magnitude is evaluated to be 6.8 and 7.0 in the YFZ and UFZ, respectively. An intensive studies are needed to clarify the problems such as segmentation of faults, return period, and geological evidences related to historical earthquakes.
The paleoseismological study in Korea has begun along the Yangsan fault zone (YFZ) and Ulsan fault zone (UFZ) since 1994. Some evidences related to late Quaternary movement are found at only some part of the YFZ, such as Pyonghae, Yuge, and Eonyang-Tongdosa areas. However, it is found along the most of the UFZ except the northen and southern ends of the fault. The dominant time span of faulting events along the YFZ and UFZ are quite different, and 500 ka to 200 ka and 300 ka to recent time, respectively. The dominant faulting senses of the YFZ and UFZ are right-lateral strike slip and reverse, respectively. These senses correspond well with the focal mechanism of recent occurring earthquakes along these two fault zones. If we evaluate the intensity of the activity of the YFZ from the average slip rate, which is 0.1~0.04 m/ka, it is comparable with the faults of higher C class in Japan. The slip rate of UFZ, which is 0.2~0.06 m/ka, is comparable with the faults of lower B to higher C class. Based on the relationship between maximum displacement and magnitude, the maximum earthquake magnitude is evaluated to be 6.8 and 7.0 in the YFZ and UFZ, respectively. An intensive studies are needed to clarify the problems such as segmentation of faults, return period, and geological evidences related to historical earthquakes.
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문제 정의
본 논문은 양산단층대와 울산단층대를 따라 1994년 이후 지금까지 조사되어온 지질학적, 지형학적, 고지진학적 조사를 종합, 분석하여 고지진학적 관점에서 그 결과를 해석하고, 고지진과 역사지진의 대비, 앞으로 풀어야할 과제 등을 점검해 보고자 한다.
우리나라의 경우 지표변위를 동반하는 중, 대규모의 지진발생이 드물고, 역사시대 동안 있었던 피해지진도 상세한 지표변위에 대한 기록이 미흡하고 역사시대 이전의 제 4기 후기 단층 운동에 대해서도 지진의 규모와 단층과의 관계를 정확히 평가하기에 어려움이 많다. 본 연구에서는 최대지진 규모에 영향을 미치는 단층요소들을 알아보고, 큰 규모의 지진이 많이 발생하고 있는 외국의 지표 활성단층과 최대 지진규모와의 관계에 대한 연구 결과를 검토하여, 국내의 제4기 후기 단층에서의 발생 가능한 최대지진의 규모를 산정해 보고자 하였다.
제안 방법
평균 변위에 의한 방법은 지진모멘트는 단층면상에서 최대 변위가 아닌 평균지하변위(average subsurface displacement)와 선형적인 함수관계를 보이는 것에 기초하였다. Wells and Coppersmith (1994)는 지진 모멘트가 계산될 수 있는 곳에서 평균 지하 변위는 최대 변위의 76% 정도이고 평균지하변위는 평균지표변위의 132%임을 보였다.
이론/모형
파열 면적 방법은 역사지진 규모와 여진의 공간적 분포로부터 결정된 파열 면적간의 경험적 관계를 이용한다(Wells and Coppersmith, 1994). 이 방법은 지하 파열 길이와 여진이 일어나는 하향 경사 방향의 폭을 곱하여 면적을 구하는 방법이다.
성능/효과
각 단층대의 일부 구간에서 외국의 최대변위−규모의 경험식에 기초하여 평가한 최대지진의 규모는 양산단층대의 유계단층에서는 평균 6.8, 울산단층대의 갈곡단층에서는 7.0의 값을 얻었다.
후속연구
1 m/ka를 일본의 경우 대비해 보면 단층의 활동도는 C class에 해당한다. 따라서, 양산단층대를 따른 활구조 운동의 활동도는 현재로서는 비교적 낮은 등급에 속한다고 판단되나 앞으로 연대 측정 등 좀 더 많은 조사가 뒷받침되어야 보다 정확한 자료해석이 가능할 것이다.
울산 단층대를 어떻게 분절로 구분하는 것이 타당 하느냐는 지금까지 조사되어온 제4기 단층 운동의 활동도(재래주기, 최근활동 연대, 변위량 등)에 기초하여 구분하기에는 자료가 충분하지 않으며, 과거와 현재의 지진활동, 지형학적, 지구조적인 관점에서 보다 심도 있는 연구가 필요하다.
5)은 울산단층대에서 발생했을 가능성이 크며, 역사문헌 기록으로 보아 지표상에 지형적 변위나 단층이 출현했을 가능성이 매우 높다. 만약 이들 지진과 관련된 지표상의 변위나 rupture evidence가 발견될 경우, 이는 우리나라 활성단층의 연구에 매우 귀중한 자료가 될 것이다.
최근 OSL, ESR, C14, Loess 층서 등 다양한 방법이 시도되고 있지만, 연구방법, 측정시료의 부족, 측정 연대의 신뢰성 등 여러 가지 문제점을 안고 있다. 앞으로 다양한 연구를 통해 제4기 지층에 대한 통일된 층서체계가 확립되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
고지진학적인 연구란 무엇인가?
고지진학적인 연구란 현재 활동 중이거나 가까운 과거에 활동한 이력이 있는 단층, 습곡 등의 지질구조에 대한 조사로서, 이들 지질구조가 과거 역사시대 뿐만 아니라 그 이전의 시기에 어느 정도의 크기와 시간 간격을 갖고 지진활동을 유발하여 왔는가를 조사하는 것이다. 이는 주로 제4기(최근 약 200만년) 후기에 들어와 활동한 활동성 지질구조의 위치, 길이, 폭, 단층면의 면적, 형태 등의 기하학적 특성, 이동방향, 단위 이동거리, 단층의 분절화, 단층에 대한 광역 지구조 응력 방향, 다른 지질구조와의 연관성, 최대 잠재지진의 크기, 재래 주기(변위이력과 연관) 등에 대한 상세한 조사를 의미한다.
단층 활동의 장기적인 특성을 규명하는데 있어서 무엇이 매우 중요한가?
역사시대에 발생한 지진의 지진단층 규명은 현재로서 역사 문헌상에 지형변위에 대한 부분적인 서술이 있지만 야외에서 지형 및 지질학적인 증거를 아직 발견하지 못하고 있다. 단층 활동의 장기적인 특성을 규명하는 데는 역사 시대 뿐만 아니라 역사시대 이전인 현세 및 제4기 후기에서의 지진활동의 증거를 찾는 것이 매우 중요하다.
본 논문에서 양산 및 울산단층대에 대해서 실행한, 제4기 후기 단층운동 조사를 통해 밝혀진 고지진 활동을 종합하여 분석한 결과는 어떠한가?
가. 양산단층대의 경우, 긴 단층대와 단층대에 평행한 단층을 따라 평해, 유계, 언양-통도사 등에서 부분적으로 고지진 활동을 나타내고, 각 지역에 여러 회의 단층운동 기록을 보여준다. 양산단층대를 따라 제4기후기 동안 단층운동이 일부 구간에 국한되었을 가능성과 전 구간에 단층운동이 있었다 하더라도 일부 지역에서만 그 흔적이 나타날 가능성 등을 생각할 수 있다. 현재까지의 조사 결과로 단정하기 어렵지만, 양산단층이 몇 개의 분절로 구분되고, 각 분절의 활동시기가 다른 것이 아닌가 추정된다.
나. 울산단층대의 경우 단층의 북부와 남부 일부를 제외하고 전 구간에서 단층운동 기록이 나타난다. 단층운동의 특성은 양산단층은 주로 우수주향이동이 우세하며, 울산단층은 역단층 운동이 우세하였다. 이는 이 지역 일대에서 최근 발생하고 있는 지진들의 단층운동 감각과 유사함을 보인다.
다. 고지진에 의한 단층운동의 이력을 보면 양산단층의 경우 유계지역 일부를 제외하고 주로 20여만년 이전 기록이 대부분이다. 한편, 울산단층의 경우 운동 시기는 30만년전 이후 수천년 전까지로 매우 최신까지의 기록이 나타나, 양산단층보다 최근까지 활동해오고 있음을 알 수 있다.
라. 평균변위율을 통해 단층의 활동도를 평가하는 일본의 경우에 대비할 경우, 양산단층의 평균변위율인 0.1 ~ 0.04 m/ka은 C 등급에 해당하며, 울산단층대의 평균변위율인 0.2 ~ 0.06 m/ka는 B-C 경계 등급에 해당한다.
마. 각 단층대의 일부 구간에서 외국의 최대변위−규모의 경험식에 기초하여 평가한 최대지진의 규모는 양산단층대의 유계단층에서는 평균 6.8, 울산단층대의 갈곡단층에서는 7.0의 값을 얻었다. 우리나라의 경우 역사시대 동안 있었던 피해 지진의 상세한 지표 변이에 대한 기록이 미흡하고 지진의 규모와 단층과의 관계를 평가할 수 있는 지진 사례가 거의 없었다. 따라서, 최대지진 평가는 국외의 경험식에 비추어 평가해야 하므로 그 결과에 불확실성이 내재될 수 밖에 없다.
바. 지진의 재래주기는 극히 일부 단층에서만 추정되었으며, 울산 단층대의 갈곡단층에서 약 7 ka, 개곡단층에서 약 15 ka 로서 비교적 긴 재래주기를 나타낸다.
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