[논문]국내 16개 단층대 단층비지의 광물학적 및 기초물성에 관한 연구

문성우; 윤현석; 추창오; 김우석; 서용석

doi:10.9727/jmsk.2015.28.2.109

국내 16개 단층대 단층비지의 광물학적 및 기초물성에 관한 연구
A Study on Mineralogical and Basic Mechanical Properties of Fault Gouges in 16 Faults, Korea 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.28 no.2, 2015년, pp.109 - 126

문성우 (충북대학교 지구환경과학과) , 윤현석 (충북대학교 지구환경과학과) , 추창오 (경북대학교 지질학과) , 김우석 (한국건설기술연구원 지반연구소) , 서용석 (충북대학교 지구환경과학과)

초록
AI-Helper

단층비지는 단층의 중심부에 분포하면서 연약대를 형성하므로 단층비지의 광물학적 특성과 물성은 암반의 안정성에 크게 영향을 미친다. 본 연구에서는 단열구조도를 참고하여 중, 대규모의 주요 단층을 선정하였으며, 총 16지역의 단층 코어부분에서 51종류의 시료를 채취하였다. XRD, SEM을 이용한 광물학적 분석과 단위중량, 마찰각, 점착력을 측정하였다. 점토광물은 대표적으로 카올리나이트, 일라이트, 스멕타이트로 나눠질 수 있으며, 화산암에는 일라이트 > 스멕타이트 > 카올리나이트와 녹니석의 순으로 함유된다. 퇴적암에는 카올리나이트와 녹니석 > 일라이트 > 스멕타이트의 순으로 풍부하다. 화강암에는 일라이트 > 스멕타이트 > 카올리나이트와 녹니석 순으로 함유된다. 마찰각은 점토함량이 높을수록 감소하며, 점착력은 분산이 심하게 나타났다. 점토광물의 함량이 45% 이하에서는 점토광물의 함량이 증가할수록 점착력이 높아지나 45% 이상에서는 점착력이 낮아지는 추세를 보인다. 이는 단층비지가 불균질하며, 점토광물의 종류와 함량에서도 넓은 범위를 가지기 때문인 것으로 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

Because fault gouge developed at the center of fault is recognized as one of the most important weak sites, it is evident that clay mineralogy and physical properties greatly affect the rock stability. The purpose of this study is to establish the relationship of mineralogy and physical factors that control rock stability in fault zones. We analyzed a total of 51 samples from 16 main faults which were selected from a Korea fracture map, using XRD, SEM, and physical analyses like unit weight, friction and cohesion properties. Though it is considered that the most common clay minerals comprising fault gouge are kaolinite, illite and smectite, clay mineralogy slightly varies depending on lithology: illite > smectite > kaolinite and chlorite in volcanic rocks, kaolinite and chlorite > illite > smectite in sedimentary rocks, and illite > smectite > kaolinite and chlorite in abundance, respectively. Friction angle decreases with increasing clay content. Cohesion increases with increasing clay content below the 45 % region while it decreases with increasing clay content at the region higher than 45%, with some scatters in the data. It is likely that these results are ascribed to the physical heterogeneity of fault gouges with varying content of different clay minerals.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	점토광물에 대한 광물학적 연구와 생성환경 해석이 암반공학적으로도 중요한이유는?	단층생성 당시에 가장 응력이 집중된 부분에서만 발달하는 단층비지는 극미립질이어서 구성물질의 특성파악이 쉽지 않는데, 점토광물에 대한 광물학적 연구와 생성환경 해석이 암반공학적으로도 중요하다. 왜냐하면 단층암 중에서 특정한 점토광물은 팽윤성이 매우 커서 물이나 습기에 노출되면 팽창하게 되거나, 암반의 점착성이나 마찰특성에도 영향을 끼쳐 암반의 강도를 약화시킨다. 양산단층 내 점토 물질은 주변암에 비하여 전단강도가 상대적으로 낮다(Lee et al.
	단층비지의 광물학적 특성과 물성은 무엇에 영향을 미치는가?	단층비지는 단층의 중심부에 분포하면서 연약대를 형성하므로 단층비지의 광물학적 특성과 물성은 암반의 안정성에 크게 영향을 미친다. 본 연구에서는 단열구조도를 참고하여 중, 대규모의 주요 단층을 선정하였으며, 총 16지역의 단층 코어부분에서 51종류의 시료를 채취하였다.
	점토광물은 대표적으로 무엇이 있는가?	XRD, SEM을 이용한 광물학적 분석과 단위중량, 마찰각, 점착력을 측정하였다. 점토광물은 대표적으로 카올리나이트, 일라이트, 스멕타이트로 나눠질 수 있으며, 화산암에는 일라이트 > 스멕타이트 > 카올리나이트와 녹니석의 순으로 함유된다. 퇴적암에는 카올리나이트와 녹니석 > 일라이트 > 스멕타이트의 순으로 풍부하다.

참고문헌 (30)

Bense, F.A., Wemmer, K., Lobens, S., and Siegesmund, S. (2014) Fault gouge analyses: K-Ar illite dating, clay mineralogy and tectonic significance-a study from the Sierras Pampeanas, Argentina. International Journal of Earth Sciences, 103, 189-218.

상세보기
Caine, J.S., Bruhn, R.L., and Forster, C.B. (2010) Internal structure, fault rocks, and inferences regarding deformation, fluid flow, and mineralization in the seismogenic Stillwater normal fault, Dixie Valley, Nevada. Journal of Structural Geology 32, 1576-1589.

상세보기
Caine, J.S., Evans, J.P., and Forster, C.B. (1996) Fault zone architecture and permeability structure. Geology, 24, 1025-1028.

상세보기
Chang, T.W. and Choo, C.O. (1998) Formation processes of fault gouges and their K-Ar ages along the Dongrae fault. The Journal of Engineering Geology, 8, 175-188 (in Korean with English abstract).
Chang, T.W. and Choo, C.O. (1999) Faulting processes and K-Ar ages of fault gouges in the Yangsan fault zone. Journal of Korean Earth Science Society, 20, 25-37 (in Korean with English abstract).
Chang, T.W., Kim, C.S., and Bae, D.S. (2003) Characteristics of fracture systems in southern Korea. The Journal of Engineering Geology, 13, 207-225 (in Korean with English abstract).
Chester, F.M. and Logan, J.M. (1986) Implications for mechanical properties of brittle faults from observations of the Punchbowl fault zone, California. Pure and Applied Geophysics, 124, 79-106.

상세보기
Chester, F.H., Evans, J.P., and Biegel, R.L., (1993) Internal structure and weakening mechanisms of the San Andreas Fault. Journal of Geophysical Research, 98, 77, 1-786.
Choo, C.O. and Chang, T.W. (2000) Characteristics of clay minerals in gouges of the Dongrae Fault, Southeastern Korea, and implications for fault activity. Clays and Clay Minerals, 48, 204-212.

상세보기
Faulkner, D.R. (2004) A model for the variation in permeability of clay-bearing fault gouge with depth in the brittle crust. Geophysical Research Letters, 31, L19611, doi:10.1029/2004GL020736.

상세보기
Faulkner, D.R. and Rutter, E. H. (2001) Can the maintenance of overpressured fluids in large strike-slip fault zones explain their apparent weakness? Geology, 29, 503-506.

상세보기
Holdsworth, R.E., van Diggelen, E.W.E., Spiers, C.J., de Bresser, J.H.P., Walker, R.J., and Bowen, L. (2011) Fault rocks from the SAFOD core samples: Implications for weakening at shallow depths along the San Andreas Fault, California. Journal of Structural Geology, 33, 132-144.

상세보기
Kuo, L.-K., Song, S.-R., Yeh, E.-C., Chen, H.-F., and Si, J. (2012) Clay mineralogy and geochemistry investigations in the host rocks of the Chelungpu fault, Taiwan: Implication for faulting mechanism. Journal of Asian Earth Sciences, 59, 208-218.

상세보기
Lee, C.S. and Lee, H. (2009) Hydrothermal alteration and engineering characteristics in the Bokan tunnel area passing through the Yangsan Fault. Journal of Mineralogical Society of Korea, 22, 13-22 (in Korean with English abstract).
Lee, K.M., Lee, S.H., Seo, Y.S., Kim, C.Y., and Kim, K.Y. (2007) Petro-mineralogical and mechanical property of fault material in phyllitic rock tunnel. The Journal of Engineering Geology, 17, 339-350 (in Korean with English abstract).
Moon, S.W., Yun, H.S., Kim, W.S., Na, J.H., Kim, C.Y., and Seo, Y.S. (2014) Correlation Analysis between Weight Ratio and Shear Strength of Fault Materials using Multiple Regression Analysis. The Journal of Engineering Geology, 24, 397-409 (in Korean with English abstract).

원문보기 상세보기
Offler, R., Och, D.J., Phelan, D., and Zwingmann, H. (2009) Mineralogy of gouge in north-northeaststriking faults, Sydney region, New South Wales. Australian Journal of Earth Sciences, 56, 889-905.

상세보기
Olson, R.E. (1974) Shearing strength of kaolinite, illite and montmorillonite. Journal of the Geotechnical Division, ASCE, 100, GT11, 1215-1299.
Rutter, E.H., Maddock, R.H., Hall, S.H., and White, S.H. (1986) Comparative microstructures of natural and experimentally produced clay-bearing fault gouges. Pure and Applied Geophysics, 124, 3-29.

상세보기
Sibson, R.H. (1977) Fault rocks and fault mechanisms. Journal of Geological Society of London, 133, 191-213.

상세보기
Sibson, R.H. (1986) Brecciation processes in fault zone: Inferences from earthquake rupturing. Pure and Applied Geophysics, 124, 159-175.

상세보기
Solum, J.G., van der Pluijm, B.A., and Peacor, D.R., and Warr, L.N. (2003) Influence of phyllosilicate mineral assemblages, fabrics, and fluids on the behavior of the Punchbowl fault, southern California. Journal of Geophysical Research, 108, B5, 2233, doi:10.1029/2002JB001858.

상세보기
Solum, J.G. and van der Pluijm, B.A. (2004) Phyllosilicate mineral assemblages of the SAFOD pilot hole and comparison with an exhumed segment of the San Andreas Fault system. Geophysical Research Letters, 31, L15S19.

상세보기
Song, S.J., Choo, C.O., Chang, C.J., Chang, T.W., and Jang, Y.D. (2012) Mineral composition and grain size distribution of fault rock from Yangbuk-myeon, Gyeongju City, Korea. Economic and Environmental Geology, 45, 487-502 (in Korean with English abstract).

원문보기 상세보기
Song, Y. Chung, D., Choi, S.-J. Kang, I.-M., Park, C., Itaya, T., and Yi, K. (2014) K-Ar illite dating to constrain multiple events in shallow crustal rocks: Implications for the Late Phanerozoic evolution of NE Asia. Journal of Asian Earth Sciences, 95, 313-322.

상세보기
Tembe, S., Lockner, D.A., and Teng-Fong Wong, T.-F. (2010) Effect of clay content and mineralogy on frictional sliding behavior of simulated gouges: Binary and ternary mixtures of quartz, illite, and montmorillonite. Journal of Geophysical Research, 115, B03416, doi:10.1029/2009JB006383.

상세보기
Torgersen, E., Viola, G., Zwingmann, H., and Henderson, I.H.C. (2014) Inclined K-Ar illite age spectra in brittle fault gouges: effects of fault reactivation and wall-rock contamination. Terra Nova, doi: 10.1111/ter.12136.

상세보기
van der Pluijm, B.A. and Marshak, S. (2004) Earth Structure: An Introduction to structural geology and tectonics. W.W. Norton and Company. p656.
Woodcock, N.H. and Mort, K. (2008) Classification of fault breccias and related fault rocks, Geological Magazine, 145, 435-440.

상세보기
Wu, F.T. (1978) Mineralogy and physical nature of clay gouge. Pure and Applied Geophysics, 116, 655-688.

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증