[국내논문]최근 7년간 한반도 남서부 지역에서 발생한 지진의 진원 특성 Source Characteristics of the Recent Earthquakes for Seven Years in the Southwestern Region of the Korean Peninsula원문보기
본 연구는 최근 2005년 1월부터 2011년 3월까지 발생한 한반도 남서부지역($34^{\circ}N-36^{\circ}N$, $126^{\circ}E-128^{\circ}E$)의 지진 중 규모 2.0 이상의 22개 지진에 대한 단층운동의 해를 구하여 분석하였다. 본 연구를 통해 각 지진의 진앙을 재결정하고, 이를 기상청과 한국지질자원연구원의 진앙자료와 비교한 결과 대부분 $0.05^{\circ}$ 이내로 대체적으로 유사한 값을 보이나, 해안지역에서 관측망의 편중 혹은 부족으로 인해 약간 더 커진다. 진원깊이가 구해진 한국지질자원연구원의 진원깊이 자료와 비교하면 최대 12.7 km 이내에서 다양한 차이를 보인다. 대부분의 진앙은 지구조선에 인접하여 분포한다. 단층면 해는 P파 초동극성을 이용하는 방법과 SH파의 극성 및 SH/P 진폭비를 추가하는 방법으로 구한 결과 대부분 주향이동운동 혹은 역단층 성분이 포함된 주향이동단층 운동의 특징을 보인다. 주 응력장인 P축은 동북동-서남서 혹은 동서 방향이 우세하게 나타나고, 이는 전반적인 한반도의 응력장 분포와 잘 일치한다. 단층면해는 주로 'NNE-SSW와 WNW-ESE 방향' 또는 'NE-SW와 NW-SE 방향'의 단층면과 보조단층면을 보이는데, 이는 지표의 지구조선 방향과 전반적으로 잘 일치하는 경향을 보인다.
본 연구는 최근 2005년 1월부터 2011년 3월까지 발생한 한반도 남서부지역($34^{\circ}N-36^{\circ}N$, $126^{\circ}E-128^{\circ}E$)의 지진 중 규모 2.0 이상의 22개 지진에 대한 단층운동의 해를 구하여 분석하였다. 본 연구를 통해 각 지진의 진앙을 재결정하고, 이를 기상청과 한국지질자원연구원의 진앙자료와 비교한 결과 대부분 $0.05^{\circ}$ 이내로 대체적으로 유사한 값을 보이나, 해안지역에서 관측망의 편중 혹은 부족으로 인해 약간 더 커진다. 진원깊이가 구해진 한국지질자원연구원의 진원깊이 자료와 비교하면 최대 12.7 km 이내에서 다양한 차이를 보인다. 대부분의 진앙은 지구조선에 인접하여 분포한다. 단층면 해는 P파 초동극성을 이용하는 방법과 SH파의 극성 및 SH/P 진폭비를 추가하는 방법으로 구한 결과 대부분 주향이동운동 혹은 역단층 성분이 포함된 주향이동단층 운동의 특징을 보인다. 주 응력장인 P축은 동북동-서남서 혹은 동서 방향이 우세하게 나타나고, 이는 전반적인 한반도의 응력장 분포와 잘 일치한다. 단층면해는 주로 'NNE-SSW와 WNW-ESE 방향' 또는 'NE-SW와 NW-SE 방향'의 단층면과 보조단층면을 보이는데, 이는 지표의 지구조선 방향과 전반적으로 잘 일치하는 경향을 보인다.
Focal mechanism solutions in the southwestern region of the Korean Peninsula ($34^{\circ}N-36^{\circ}N$, $126^{\circ}E-128^{\circ}E$) were obtained from the analysis of the recent 22 earthquakes ($M{\geq}2.0$) occurred from January, 2005 to March, 2011. The spatial d...
Focal mechanism solutions in the southwestern region of the Korean Peninsula ($34^{\circ}N-36^{\circ}N$, $126^{\circ}E-128^{\circ}E$) were obtained from the analysis of the recent 22 earthquakes ($M{\geq}2.0$) occurred from January, 2005 to March, 2011. The spatial differences between the epicenters recalculated by this study and those by KMA (Korea Meteorological Administration) and KIGAM (Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) are less than $0.05^{\circ}$, indicating a small deviation. However, they become a little bit larger in the coastal area due to a biased arrangement of seismic stations. Redetermined depths of hypocenters show a difference less than 12.7 km by comparison with the depth data announced by KIGAM. Most epicenters in inland area are located closely to the lineaments. Fault plane solutions were obtained from the analysis of P and SH wave polarities, and SH/P amplitude ratios. They show strike-slip faulting or strike-slip faulting with reverse components dominantly. The P-axes trends are mainly ENE-WSW or E-W directions. The direction of fault plane and auxiliary plane with 'NNE-SSW and WNW-ESE' or 'NE-SW and NW-SE' are dominant and almost parallel to the general trends of lineaments in the study area.
Focal mechanism solutions in the southwestern region of the Korean Peninsula ($34^{\circ}N-36^{\circ}N$, $126^{\circ}E-128^{\circ}E$) were obtained from the analysis of the recent 22 earthquakes ($M{\geq}2.0$) occurred from January, 2005 to March, 2011. The spatial differences between the epicenters recalculated by this study and those by KMA (Korea Meteorological Administration) and KIGAM (Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) are less than $0.05^{\circ}$, indicating a small deviation. However, they become a little bit larger in the coastal area due to a biased arrangement of seismic stations. Redetermined depths of hypocenters show a difference less than 12.7 km by comparison with the depth data announced by KIGAM. Most epicenters in inland area are located closely to the lineaments. Fault plane solutions were obtained from the analysis of P and SH wave polarities, and SH/P amplitude ratios. They show strike-slip faulting or strike-slip faulting with reverse components dominantly. The P-axes trends are mainly ENE-WSW or E-W directions. The direction of fault plane and auxiliary plane with 'NNE-SSW and WNW-ESE' or 'NE-SW and NW-SE' are dominant and almost parallel to the general trends of lineaments in the study area.
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문제 정의
본 연구에서는 최근 2005년 1월부터 2011년 3월까지 발생한 한반도 남서부 지역(34oN-36oN, 126oE-128oE)의 지진 자료 중 규모 2.0 이상의 22개 지진에 대해 진앙의 재결정을 통해 좀 더 신뢰도 높은 진원 자료를 얻고자 하였다. 재결정 된 자료를 바탕으로 진앙과 지질구조선과의 관계를 검토하고자 하였으며, 지진 단층운동의 해를 구하여 진원에서의 각 지진의 단층운동 특성을 알아보고자 하였다.
0 이상의 22개 지진에 대해 진앙의 재결정을 통해 좀 더 신뢰도 높은 진원 자료를 얻고자 하였다. 재결정 된 자료를 바탕으로 진앙과 지질구조선과의 관계를 검토하고자 하였으며, 지진 단층운동의 해를 구하여 진원에서의 각 지진의 단층운동 특성을 알아보고자 하였다. 또한 한반도 및 주변에서 발생하는 지진의 메카니즘과 주응력 방향을 비교하여 본 연구 지역에서 발생하는 지진의 전반적인 응력장과의 관계를 알아보고자 하였다.
재결정 된 자료를 바탕으로 진앙과 지질구조선과의 관계를 검토하고자 하였으며, 지진 단층운동의 해를 구하여 진원에서의 각 지진의 단층운동 특성을 알아보고자 하였다. 또한 한반도 및 주변에서 발생하는 지진의 메카니즘과 주응력 방향을 비교하여 본 연구 지역에서 발생하는 지진의 전반적인 응력장과의 관계를 알아보고자 하였다.
신뢰도 높은 진원 요소 결정을 위해서는 정확한 파형 도달 시각과 실제 지각속도구조가 필요하기 때문에 그렇지 못한 경우 명확한 진원 요소를 결정하기에 어려움이 따른다. 본 연구는 한반도 남서부 지역(34oN-36oN, 126oE-128oE)에서 2005년 1월부터 2011년 3월까지 발생한 22개 지진에 대하여 국내 지진 관측망 운영 기관 중 기상청과 한국지질자원연구원의 지진자료를 수집한 후 이들 기관의 관측소별 P파 초동시간을 선택하여 이 지진들의 진앙을 재결정하고자 하였다. Fig.
진원지 재결정을 위해 반경 100 km 이내에 있는 관측소자료를 이용하여 거리에 따른 지진파의 분산 및 굴절효과를 배제하고 직접파의 초동을 선택하고자 하였다. 해역에서 발생한 지진이거나 파형자료에 잡음이 많아 관측소의 자료가 부족한 경우에는 반경 약 120 km까지의 자료를 이용하였다.
제안 방법
본 연구에서 사용한 FOCMEC은 Fig. 4의 B축(주 압력축 P축과 주 장력축 T축에 직교하는 축; 혹은 두 절단면을 만나는 Null축)의 trend와 plunge를 각각 0o에서 360o, 0o에서 90o의 범위에서 격자탐색하고, B축과 직교하는 A축(한 절단면의 축)을 0o에서 180o까지 격자탐색하여 결정되는 절단면 중에서 P파·SH파의 극성과 진폭비(SH/P)를 만족하는 단층면해를 구하였다.
이 중 5개 지진(Table 2의 6, 8, 12, 21, 22번 지진)의 경우 P파 초동 극성만으로 얻은 해가 분산된 경향을 보여서 보다 명확한 해의 범위를 얻기 위해 SH/P 진폭비를 추가하여 해를 구하였다.
단층면해를 얻는데 이용된 관측소의 수는 Table 2에 제시된 것과 같이 최소 11개소에서 최대 41개소의 P파 초동 극성 자료를 이용하였다. 이 때 식별이 가능한 최대한 많은 관측소를 이용하여 해의 개수를 최소화시켰다. 이 중 5개 지진(Table 2의 6, 8, 12, 21, 22번 지진)의 경우 P파 초동 극성만으로 얻은 해가 분산된 경향을 보여서 보다 명확한 해의 범위를 얻기 위해 SH/P 진폭비를 추가하여 해를 구하였다.
대상 데이터
진원지 재결정을 위해 반경 100 km 이내에 있는 관측소자료를 이용하여 거리에 따른 지진파의 분산 및 굴절효과를 배제하고 직접파의 초동을 선택하고자 하였다. 해역에서 발생한 지진이거나 파형자료에 잡음이 많아 관측소의 자료가 부족한 경우에는 반경 약 120 km까지의 자료를 이용하였다. 지각 속도구조 모델은 광대역 지진파형과 경로시간을 함께 분석하여 구한 1차원 지각 속도구조 모델인 Chang and Baag (2006) 모델을 사용하였고, 지진파형 분석 자료를 Hypoinverse-2000 (Klein, 2002)에 입력하여 지진이 발생한 시각, 진앙의 위치, 진원 깊이와 같은 지진원 요소를 얻었으며 그 결과를 Table 1의 우측에 제시하였다.
본 논문의 연구지역은 지체구조상 옥천습곡대의 남서부과 영남육괴의 남서부가 포함된 곳으로 지나 방향의 습곡과 단층이 발달되어 있으며, 대부분 NNE 방향의 선구조(lineament)가 많이 발달하며 NW 내지 NNW 방향의 선구조도 발달한다. 이들 선구조들은 단층을 반영한 것으로 NE 방향의 단층은 백악기의 퇴적분지를 중심으로 분지 양쪽 경계를 따라 발달하며 주향이동 단층이다(Lee et al.
, 1997). 본 연구 지역의 주된 단층으로 화순단층, 영암단층, 광주단층이 있다. 영암단층과 화순단층 사이 고생대 퇴적층 분포지에는 여러 개의 스러스트단층들이 발달하고 있다 (Choi et al.
본 연구를 통해 최근 2005년 1월부터 2011년 3월까지 한반도 남서부지역에서 발생한 22개 지진활동에 대한 지진원 특성의 분석 결과는 다음과 같다.
5와 Table 2와 같다. 단층면해를 얻는데 이용된 관측소의 수는 Table 2에 제시된 것과 같이 최소 11개소에서 최대 41개소의 P파 초동 극성 자료를 이용하였다. 이 때 식별이 가능한 최대한 많은 관측소를 이용하여 해의 개수를 최소화시켰다.
이론/모형
해역에서 발생한 지진이거나 파형자료에 잡음이 많아 관측소의 자료가 부족한 경우에는 반경 약 120 km까지의 자료를 이용하였다. 지각 속도구조 모델은 광대역 지진파형과 경로시간을 함께 분석하여 구한 1차원 지각 속도구조 모델인 Chang and Baag (2006) 모델을 사용하였고, 지진파형 분석 자료를 Hypoinverse-2000 (Klein, 2002)에 입력하여 지진이 발생한 시각, 진앙의 위치, 진원 깊이와 같은 지진원 요소를 얻었으며 그 결과를 Table 1의 우측에 제시하였다. Table 1의 우측에서 재결정된 발생시각이 기재된 지진의 발생 연월일은 좌측 기상청 자료와 동일하다.
단층면해를 구하기 위해 사용되는 사출각은 지각속도에 의존하기 때문에 계산에 사용되는 지각속도 구조모델의 영향을 받는다. 본 연구에서는 Chang and Baag(2006) 속도구조모델을 사용하여 단층면해를 얻었다.
성능/효과
재결정된 진앙자료를 기상청 및 한국지질자원연구원의 진앙자료와 비교해 본 결과 위도 및 경도의 차이가 대부분의 지진에서 0.05o 이하의 각거리 차이를 보여 거의 유사한 진앙 위치를 보인다.
따라서, 기상청인 KMA의 경우 현재의 관측소 분포로는 계산된 진원 깊이의 불확실성이 커 자료의 신뢰성을 감안하여 카달로그에 나타내지 않고 있다. 진원 깊이의 불확실성은 크지만 본 연구에서 구한 진원깊이와 한국지질자원연구원 자료의 진원깊이를 비교해 본 결과, 본 연구 결과값이 약간 깊게 나오며, 최대 12.7 km(Fig. 3의 12번)까지 상당한 차이를 보이기도 한다. 진원의 깊이가 결정되지 않아 미발표된 지진(Fig.
본 연구 지역은 지체 구조상 지나 방향의 습곡과 단층이 발달된 옥천습곡대와 영남육괴에 놓여 있고, 주로 NNE-SSW 방향의 구조선을 보인다. 단층면해를 종합하여 분석한 결과 NNE-SSW 또는 NE-SW 방향의 단층면을 갖는 지진은 16개(e.g., Fig. 5의 4, 7, 9, 13, 15번 등의 지진)로 지표 구조선의 방향과 유사한 방향의 단층면을 갖는 지진이 대부분이었다. 하지만 지진 발생 위치가 지표 구조선이 나타나 있지 않은 경우도 있고, 해역 인근에서 발생한 지진의 경우 또한 구조선과 연결한 해석에 어려움이 있다.
삼각 다이어그램의 세 꼭지점은 각각 순수한 역단층, 주향이동단층, 정단층을 의미한다. Fig. 7의 삼각 다이어그램을 통해 분석한 결과 22개 지진의 단층운동은 대부분 주향이동단층 및 역단층을 포함한 주향이동단층의 특징을 보여주었고, 3개(14, 21, 22번)의 역단층, 3개(1, 15, 20번)의 정단층을 포함한 주향이동단층의 특징을 보이는 것으로 해석되었다.
흰색 원은 주향이동단층, 검은 원은 역단층을 의미한다. 22개 지진 중 15개 지진에서 거의 완만한 ENE-WSW 방향으로 분포하고 있었으며, 나머지 6개(1, 5, 8, 11, 17, 22번)의 지진은 NE-SW 방향의 분포를 보였다. 하지만 전남 화순군 근처 4번 지진의 경우 예외적으로 거의 수평한 WNW-ESE 방향을 나타냈다.
, 1992). 본 연구의 단층면해 해석 결과 대부분 주향이동단층에 의한 지진 메커니즘을 가지는 것은 이 지역의 주된 단층의 경향과 대체로 일치한다. 한반도 남서부의 주요 단층선과 선상구조, 그리고 결정된 진원 단층면은 대부분 NNE 또는 NE 방향으로 대체로 일치하나 선구조가 매우 복잡할 뿐만 아니라 지표상의 단층이 지하로 어떤 방향으로 어느 깊이까지 연장되어 있는지가 불분명하고 지진의 규모가 작아 지표상의 단층과의 정확한 연관성을 밝히기는 어려운 점이 있다.
본 연구지역인 한반도 남서부 지역의 단층면해 분석 결과도 대부분 주향이동 및 주향이동성분이 우세한 사교단층 운동을 나타내었으며, 주 응력축은 거의 수평한 ENE-WSW 방향이 우세하여 위 연구들의 결과와 크게 다름이 없었다. 다만 서해안 또는 남해안에서 발생한 일부 지진의 경우 전반적인 단층면해와 응력축의 방향이 다소 차이를 보이는 것이 있다.
1. 각 지진의 진원지를 재결정한 결과 기상청 및 한국지질자원연구원의 진앙자료와 대부분 0.05o 이내의 근소한 차이를 보이지만, 해안 인근 지역에서 관측소의 편중으로 진앙차이가 약간 커져 최대 0.12o를 보이기도 한다.
2. 내륙에서 발생한 지진들의 진앙은 지구조선상이나 지구조선에 인접하여 분포한다. 특히 NNE-SSW, NE-SW, N-S 방향의 지구조선과 잘 일치하는 경향을 보인다.
3. 대부분의 지진이 주향이동 단층운동 또는 역단층 성분을 포함한 주향이동 단층 운동의 특성을 보이고, 단층면해는 주로 NNE-SSW와 WNW-ESE 방향 또는 NE-SW와 NW-SE 방향의 단층면 혹은 보조 단층면을 보인다. 이는 한반도 남서부 지역의 주요 구조선 방향과 대체로 일치한다.
4. 대부분의 지진에서 주 응력축인 P축의 방향이 거의 완만한 ENE-WSW 방향을 보여 기존의 한반도에서 발생한 지진의 특징과 유사하지만 해안 지역 발생 지진의 경우 단층면해와 응력축의 방향이 다소 차이를 보이는데 이는 관측 자료의 편중 혹은 부족으로 인한 결과일 가능성이 크다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
진원에서의 단층면해는 어떻게 구하는가?
이 응력이 지구 내부 물질의 탄성 한계를 초과하게 되면 취성 파쇄를 일으켜 지각의 약대나 기존의 단층을 변위시키고 지진파의 형태로 방출된다. 진원에서의 단층면해는 지표면의 각 관측소에 기록된 지진파의 P파 초동극성이나 SH파의 극성 및 진폭비, 파형 역산법 등의 방법을 이용하여 구할 수 있다. 단층면해는 지진원에서 지진이 발생할 때의 단층운동의 특성을 나타내며 이를 통해 특정 지역에서 지진을 유발시키는 전반적인 응력장 분포를 알 수 있다.
지구 내부에 작용하는 지질학적인 응력이 지진파의 형태로 방출되는 과정은 어떠한가?
한반도에서 발생하는 지진은 대부분 지체구조성 지진으로 지구 내부에 작용하는 지질학적인 응력에 의해 발생한다. 이 응력이 지구 내부 물질의 탄성 한계를 초과하게 되면 취성 파쇄를 일으켜 지각의 약대나 기존의 단층을 변위시키고 지진파의 형태로 방출된다. 진원에서의 단층면해는 지표면의 각 관측소에 기록된 지진파의 P파 초동극성이나 SH파의 극성 및 진폭비, 파형 역산법 등의 방법을 이용하여 구할 수 있다.
한반도에서 발생하는 지진은 무엇에 의해 발생하는가?
한반도에서 발생하는 지진은 대부분 지체구조성 지진으로 지구 내부에 작용하는 지질학적인 응력에 의해 발생한다. 이 응력이 지구 내부 물질의 탄성 한계를 초과하게 되면 취성 파쇄를 일으켜 지각의 약대나 기존의 단층을 변위시키고 지진파의 형태로 방출된다.
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