울산광역시 매곡동 일대에서 새롭게 발견된 단층대의 기하학적, 운동학적 특성 및 제4기 단층운동에 대해 알아보고자 야외조사를 통한 지질구조분석을 실시하였다. 그 결과, 퇴적암이 분포하는 첫 번째 조사지점에서는 100 m 내외의 절취사면을 따라 반복층서, 소규모 단층, 단열대, 변형띠대 등이 연속적으로 관찰되고 있어, 이 지점은 대규모 단층의 손상대에 속하는 것으로 해석된다. 한편 주로 화강암 암편으로 구성된 쇄설성 퇴적층이 분포하는 두 번째 조사지점에서는 저각의 경사를 보이는 여러 조의 단층이 서로 분지 또는 결합하는 형태로 발달하고 있어 대규모 역단층이 발달하는 것으로 판단된다. 이 단층의 단층비지 내에 포함된 유기물의 방사성탄소연대에 기초해 추론된 단층의 최후기 운동시기는 33,275 ± 355년 전 이후로 제한된다. 이번 조사에서 확인된 단층대의 손상대 규모, 운동감각, 운동시기 등은 이 단층대가 연구지역 인근의 대규모 신기단층으로 알려진 울산단층 또는 연일구조선과 밀접한 관련이 있음을 시사한다. 따라서 연구지역 일대에 조성 중인 산업단지와 아파트를 비롯한 여러 시설물에 대한 지진 및 지질학적 안정성을 확보하고 이 지역에서의 지질재해에 대비하기 위해서는 보다 정밀한 구조지질학 및 고지진학 관점에서 이 단층에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
울산광역시 매곡동 일대에서 새롭게 발견된 단층대의 기하학적, 운동학적 특성 및 제4기 단층운동에 대해 알아보고자 야외조사를 통한 지질구조분석을 실시하였다. 그 결과, 퇴적암이 분포하는 첫 번째 조사지점에서는 100 m 내외의 절취사면을 따라 반복층서, 소규모 단층, 단열대, 변형띠대 등이 연속적으로 관찰되고 있어, 이 지점은 대규모 단층의 손상대에 속하는 것으로 해석된다. 한편 주로 화강암 암편으로 구성된 쇄설성 퇴적층이 분포하는 두 번째 조사지점에서는 저각의 경사를 보이는 여러 조의 단층이 서로 분지 또는 결합하는 형태로 발달하고 있어 대규모 역단층이 발달하는 것으로 판단된다. 이 단층의 단층비지 내에 포함된 유기물의 방사성탄소연대에 기초해 추론된 단층의 최후기 운동시기는 33,275 ± 355년 전 이후로 제한된다. 이번 조사에서 확인된 단층대의 손상대 규모, 운동감각, 운동시기 등은 이 단층대가 연구지역 인근의 대규모 신기단층으로 알려진 울산단층 또는 연일구조선과 밀접한 관련이 있음을 시사한다. 따라서 연구지역 일대에 조성 중인 산업단지와 아파트를 비롯한 여러 시설물에 대한 지진 및 지질학적 안정성을 확보하고 이 지역에서의 지질재해에 대비하기 위해서는 보다 정밀한 구조지질학 및 고지진학 관점에서 이 단층에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
Structural analysis for a large-scale fault in Maegok-dong, Ulsan, was carried out based on filed-works to investigate the geometric and kinematic characteristics of the fault as well as its Quaternary slip. As results, a series of repeated stratigraphy, minor faults, fracture zones, and deformation...
Structural analysis for a large-scale fault in Maegok-dong, Ulsan, was carried out based on filed-works to investigate the geometric and kinematic characteristics of the fault as well as its Quaternary slip. As results, a series of repeated stratigraphy, minor faults, fracture zones, and deformation band clusters are observed over a distance of about 100 m in the first studied site consisting of sedimentary rocks, which may indicate the damage zone of a large-scale fault in this site. In the second site, mainly composed of granitic clastic rocks, a large-scale thrust fault is expected based on low-angle dipping faults showing branched and/or merged patterns. Age of the last slip on this fault was restrained as after 33,275 ± 355 yr BP based on radiocarbon dating for organic material included in the gouge zone. Dimension of fault damage zone, dominant sense of slip, and age of the slip event associated with the fault suggest that these structures have a close relationship with the Ulsan Fault and/or Yeonil Tectonic Line, which are well-known large-scale neotectonic structural features around the study area. Therefore, it is necessary to study the characteristics of the faults in detail based on structural geology and paleoseismology in order to ensure seismic and geologic stability of the buildings under construction, and to prevent geologic hazards in this area.
Structural analysis for a large-scale fault in Maegok-dong, Ulsan, was carried out based on filed-works to investigate the geometric and kinematic characteristics of the fault as well as its Quaternary slip. As results, a series of repeated stratigraphy, minor faults, fracture zones, and deformation band clusters are observed over a distance of about 100 m in the first studied site consisting of sedimentary rocks, which may indicate the damage zone of a large-scale fault in this site. In the second site, mainly composed of granitic clastic rocks, a large-scale thrust fault is expected based on low-angle dipping faults showing branched and/or merged patterns. Age of the last slip on this fault was restrained as after 33,275 ± 355 yr BP based on radiocarbon dating for organic material included in the gouge zone. Dimension of fault damage zone, dominant sense of slip, and age of the slip event associated with the fault suggest that these structures have a close relationship with the Ulsan Fault and/or Yeonil Tectonic Line, which are well-known large-scale neotectonic structural features around the study area. Therefore, it is necessary to study the characteristics of the faults in detail based on structural geology and paleoseismology in order to ensure seismic and geologic stability of the buildings under construction, and to prevent geologic hazards in this area.
또한 이 단층대 주변에서 새롭게 확인된 제4기 단층운동에 대해 알아보고자, 단층비지대 내에 포함된 유기물에 대한 방사성탄소연대측정을 실시하였다. 이들 조사결과를 토대로 연구지역 일대의 대규모 신기단층 및 신기지체구조운동에 대해 이해하고자 하였으며, 이를 바탕으로 연구지역 일대에 조성 중인 시설물에 대한 지진 및 지질공학적 안전성에 대해 논의하였다. 이를 통해 얻어진 결론을 정리하면 다음과 같다.
특히, 이번 연구지역은 기존에 알려진 한반도 남동부의 대규모 신기구조선인 울산단층 및 연일구조선의 연장선상에 위치하여 이 단층과 기존 구조선과의 상관성 및 신기지체구조운동의 특성을 이해하고자 하였다. 이를 바탕으로 현재 조성 중인 산업단지를 비롯한 연구지역의 전반적인 지진 및 지질학적 안정성에 대해 검토하였다.
이번 연구에서는 최근 울산광역시 북구 매곡동 일대의 산업단지 조성공사로 인해 새롭게 노출된 대규모 단층대에 대해 조사하였다. 우선, 야외지질조사를 통해 단층대에서 관찰되는 소규모 단층, 단열, 변형띠 등의 다양한 지질구조에 대한 기하학적 및 운동학적 분석을 실시하였다.
또한 이 단층대의 연장선상에 위치한 절취사면에서 새롭게 확인된 제4기 단층운동의 운동감각과 활동시기에 대한 분석을 시도하였다. 특히, 이번 연구지역은 기존에 알려진 한반도 남동부의 대규모 신기구조선인 울산단층 및 연일구조선의 연장선상에 위치하여 이 단층과 기존 구조선과의 상관성 및 신기지체구조운동의 특성을 이해하고자 하였다. 이를 바탕으로 현재 조성 중인 산업단지를 비롯한 연구지역의 전반적인 지진 및 지질학적 안정성에 대해 검토하였다.
가설 설정
이 사암층은 앞서 언급된 백악기 퇴적암의 동측부에도 분포하지만(Fig. 3d), 층리가 비교적 수평에 가까운 점에서 서측부에서 분포하는 사암층과 구분된다. 이 지층 내에는 비교적 높은 밀도의 변형띠가 망상으로 발달하는데, 대체적으로 북북서-남남동 방향의 주향이 우세하다(Fig.
제안 방법
이러한 지형 및 지질 특성들로 미루어볼 때 연구지역은 이 지역의 대규모 신기단층으로 알려진 울산단층 및 연일구조선의 운동특성을 밝히기에 적합한 지역이다. 따라서 이번 연구에서는 서로 다른 종류의 기반암을 보이는 2개의 지점에 노출된 단층대에 대한 구조분석을 중점적으로 실시하였다. 또한 이들 지점은 최대 3 km의 폭에 달하는 단층곡 및 선상지가 발달한 지역으로 최근 울산시의 도시확장에 의한 택지 및 산업단지가 조성되고 있어 지반 및 지질공학적 의미에서도 중요하다.
울산광역시 북구 매곡동 일대에 발달하는 대규모 단층대의 기하 및 운동특성을 파악하고자 야외지질조사를 실시하였다. 또한 이 단층대 주변에서 새롭게 확인된 제4기 단층운동에 대해 알아보고자, 단층비지대 내에 포함된 유기물에 대한 방사성탄소연대측정을 실시하였다. 이들 조사결과를 토대로 연구지역 일대의 대규모 신기단층 및 신기지체구조운동에 대해 이해하고자 하였으며, 이를 바탕으로 연구지역 일대에 조성 중인 시설물에 대한 지진 및 지질공학적 안전성에 대해 논의하였다.
우선, 야외지질조사를 통해 단층대에서 관찰되는 소규모 단층, 단열, 변형띠 등의 다양한 지질구조에 대한 기하학적 및 운동학적 분석을 실시하였다. 또한 이 단층대의 연장선상에 위치한 절취사면에서 새롭게 확인된 제4기 단층운동의 운동감각과 활동시기에 대한 분석을 시도하였다. 특히, 이번 연구지역은 기존에 알려진 한반도 남동부의 대규모 신기구조선인 울산단층 및 연일구조선의 연장선상에 위치하여 이 단층과 기존 구조선과의 상관성 및 신기지체구조운동의 특성을 이해하고자 하였다.
연구지역 일대의 지형은 1) 약 2 km 폭의 단층곡, 2) 험준한 산악지형을 보이는 동측 지괴, 3) 주로 동측 지괴에서 유래되어 서쪽으로의 완만한 경사를 보이는 충적선상지로 구분된다(Fig. 2).
이번 연구에서는 최근 울산광역시 북구 매곡동 일대의 산업단지 조성공사로 인해 새롭게 노출된 대규모 단층대에 대해 조사하였다. 우선, 야외지질조사를 통해 단층대에서 관찰되는 소규모 단층, 단열, 변형띠 등의 다양한 지질구조에 대한 기하학적 및 운동학적 분석을 실시하였다. 또한 이 단층대의 연장선상에 위치한 절취사면에서 새롭게 확인된 제4기 단층운동의 운동감각과 활동시기에 대한 분석을 시도하였다.
울산광역시 북구 매곡동 일대에 발달하는 대규모 단층대의 기하 및 운동특성을 파악하고자 야외지질조사를 실시하였다. 또한 이 단층대 주변에서 새롭게 확인된 제4기 단층운동에 대해 알아보고자, 단층비지대 내에 포함된 유기물에 대한 방사성탄소연대측정을 실시하였다.
일부 층들은 주로 흑색을 띄며 앞서 언급한 붕적층과 구분되는데, 이 층 내에는 화강암을 비롯해 화산암, 퇴적암 등 다양한 종류의 역들이 포함되어 있다. 이들 쇄설성 퇴적층 내에는 수평에 가까운 저각의 단층이 다수 발달하는데, 그 중 단층대가 잘 관찰되는 두 개의 절취사면을 중심으로 단층의 운동특성 및 최후기 운동시기에 대해 중점적으로 조사하였다.
연구지역 일대의 제4기 단층들은 동-서 내지 동북동-서남서 방향의 최대압축력에 의한 역단층이 우세하며, 이는 최근 발생하고 있는 지진의 단층운동감각과 유사하다(Kyung, 2010). 이번 연구에서 확인된 단층이 매우 최신기까지 활동한 것으로 추론됨에 따라, 연구지역 일대 각각의 제4기 단층지점에서 획득된 단층의 운동시기에 대한 연구결과를 살펴보았다. 신기의 지질학 연대에 대해 보다 신뢰할 수 있는 절대연대측정법으로 알려진 방사성탄소 및 루미네센스(OSL)에 기초한 자료를 주로 수집 하였으며, 북부지점으로부터 그 결과를 정리 및 요약하면 다음과 같다.
대상 데이터
이번 연구에서 확인된 단층이 매우 최신기까지 활동한 것으로 추론됨에 따라, 연구지역 일대 각각의 제4기 단층지점에서 획득된 단층의 운동시기에 대한 연구결과를 살펴보았다. 신기의 지질학 연대에 대해 보다 신뢰할 수 있는 절대연대측정법으로 알려진 방사성탄소 및 루미네센스(OSL)에 기초한 자료를 주로 수집 하였으며, 북부지점으로부터 그 결과를 정리 및 요약하면 다음과 같다.
연구지역은 울산단층의 중부 및 연일구조선의 남부에 위치하며, 이 지역은 울산단층의 단층대 내에 위치한 다수의 지점(말방, 개곡, 입실, 원원사, 모화, 이화, 화정, 차일단층지점)에서 제4기 단층운동이 확인된 바 있다(Figs. 1b, 2).
연구지역의 지질은 하위로부터 경상분지에 속하는 백악기 하양층군의 퇴적암류, 이를 관입/분출한 불국사화강암류 및 고제3기 화산암류, 전기 마이오세 연일층군에 대비되는 퇴적암류로 구성되어 있다(Chough and Sohn, 2010; Son et al., 2013). 이들을 피복하는 제4기 충적 퇴적층은 주로 단층곡과 동측 지괴로부터의 선상지 및 하천을 따라 분포한다.
성능/효과
1) 퇴적암이 분포하는 조사지점의 전반에 걸쳐 반복층서가 관찰되며 비교적 높은 밀도의 소규모 단층, 단열, 변형띠 등이 연속적으로 발달하는 것으로 미루어, 울산단층 또는 연일구조선과 같은 대규모 단층대의 단층손상대에 속하는 것으로 판단된다.
2) 두 번째 조사지점에의 대규모 단층대는 서로 분지/결합하는 여러 조의 역단층으로 구성되어 있으며, 이는 비교적 신기에 퇴적된 화강암 붕적층을 절단한다. 단층의 운동시기는 약 3만 년 전 이후로 추론되며, 이는 연구지역 인근의 제4기 단층운동에 대한 이전의 연구결과와 매우 유사하다.
3) 두 조사지점에서 확인된 단층의 기하특성이 차이를 보이는 것은 기반암이 가지는 암질의 차이에 의한 것으로 판단된다. 반면 반복층서, 저각의 단층경사, 단층면에 수직한 단층조선 등의 운동 특성을 바탕으로 추론한 대규모 단층대의 운동감각은 역단층이 우세하며, 이는 울산단층을 따라 발견된 제4기 단층의 운동감각 및 최근 발생한 지진의 단층운동감각과 일치한다.
또한 연구지점 전반에 걸쳐 소규모 단층, 단열대, 변형띠대 등의 지질구조가 연속적으로 관찰되며, 이들에 의해 제어된 것으로 판단되는 유체이동에 의한 탈색대가 관찰된다. 결론적으로 이는 단층손상대의 전형적인 특성으로, 이 지점 전반에 걸쳐 관찰되는 층서 및 구조적 특성은 이 지점이 대규모 단층의 단층손상대에 속한다는 것을 지시하는 것으로 해석된다.
2) 두 번째 조사지점에의 대규모 단층대는 서로 분지/결합하는 여러 조의 역단층으로 구성되어 있으며, 이는 비교적 신기에 퇴적된 화강암 붕적층을 절단한다. 단층의 운동시기는 약 3만 년 전 이후로 추론되며, 이는 연구지역 인근의 제4기 단층운동에 대한 이전의 연구결과와 매우 유사하다.
3) 두 조사지점에서 확인된 단층의 기하특성이 차이를 보이는 것은 기반암이 가지는 암질의 차이에 의한 것으로 판단된다. 반면 반복층서, 저각의 단층경사, 단층면에 수직한 단층조선 등의 운동 특성을 바탕으로 추론한 대규모 단층대의 운동감각은 역단층이 우세하며, 이는 울산단층을 따라 발견된 제4기 단층의 운동감각 및 최근 발생한 지진의 단층운동감각과 일치한다.
이러한 결과를 종합해 볼 때, 대부분의 지점에서 약 3만년 이후의 단층운동이력을 확인할 수 있으며, 이러한 특성은 이번 연구에서 새롭게 발견된 단층대에서 추론된 연대가 기 보고된 최후기 운동시기와 비교적 잘 일치한다는 것을 보여준다. 특히 흥미로운 점 중 하나는, 보다 면밀한 검토가 필요하겠으나, 조사지점의 남측부에 위치한 차일지점에서의 결과와도 어느 정도 유사한 결과를 보인다는 점이다.
후속연구
4) 이번 연구를 통해 확인된 단층대의 규모와 신기단층운동을 감안할 때, 연구지역 일대에 조성 중인 산업단지의 지진 및 지질학적 안전성을 확보하는 노력이 요구된다. 특히 대규모 단층대의 특성에 기초한 구조지질학 및 고지진학 관점에서의 연구는 앞으로 발생할지 모르는 지질재해를 줄이는 데 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
특히 울산단층과 연일구조선의 상관성 및 운동 특성을 이해함과 더불어 이들 대규모 단층대를 따른 신기의 단층이력에 대한 보다 정밀한 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다. 결론적으로 신기지체구조운동 특성을 기초로 한 구조지질학 및 고지진학적 접근을 통해 지반 및 지질공학적 안정성을 평가하여, 지질재해에 보다 적극적으로 대비하여야 그 피해를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.
앞서 언급한 바와 같이 연구지역 일대는 신기지체구조운동에 의한 지각변형 및 지진활동이 비교적 활발하게 진행되고 있다. 따라서 대규모 산업단지 및 국가시설물에 대한 합리적인 건설과 효율적인 운용을 위해서 지진 및 지질학적 안정성에 대한 고려가 더욱 필요할 것으로 사료된다. 특히 울산단층과 연일구조선의 상관성 및 운동 특성을 이해함과 더불어 이들 대규모 단층대를 따른 신기의 단층이력에 대한 보다 정밀한 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
나아가 지금까지 분리되어 연구되어온 울산단층과 열일구조선이 하나의 대규모 단층대에 속하나, 신생대 이후 겪은 일련의 단층성장 및 진화과정으로 인해 그 특성을 달리 보이는 것으로 해석할 수 있다. 보다 정확한 해석을 위해서는 지금까지 제안된 울산단층 및 연일구조선을 가로 지르는 단층대의 내부 구성에 대한 면밀한 검토와 조사가 요구된다.
특히 흥미로운 점 중 하나는, 보다 면밀한 검토가 필요하겠으나, 조사지점의 남측부에 위치한 차일지점에서의 결과와도 어느 정도 유사한 결과를 보인다는 점이다. 이번 연구지역 일대가 제4기 단층지점의 분포 및 지형특성을 바탕으로 대체적으로 울산단층의 중부와 남부를 구분하는 경계부임을 감안할 때, 이번 연구의 결과는 울산단층의 분절화 연구에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.
4) 이번 연구를 통해 확인된 단층대의 규모와 신기단층운동을 감안할 때, 연구지역 일대에 조성 중인 산업단지의 지진 및 지질학적 안전성을 확보하는 노력이 요구된다. 특히 대규모 단층대의 특성에 기초한 구조지질학 및 고지진학 관점에서의 연구는 앞으로 발생할지 모르는 지질재해를 줄이는 데 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 대규모 산업단지 및 국가시설물에 대한 합리적인 건설과 효율적인 운용을 위해서 지진 및 지질학적 안정성에 대한 고려가 더욱 필요할 것으로 사료된다. 특히 울산단층과 연일구조선의 상관성 및 운동 특성을 이해함과 더불어 이들 대규모 단층대를 따른 신기의 단층이력에 대한 보다 정밀한 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다. 결론적으로 신기지체구조운동 특성을 기초로 한 구조지질학 및 고지진학적 접근을 통해 지반 및 지질공학적 안정성을 평가하여, 지질재해에 보다 적극적으로 대비하여야 그 피해를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.
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