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초계분지의 상시미동 지진응답

Seismic Response from Microtremor of Chogye Basin, Korea

지구물리와 물리탐사 = Geophysics and geophysical exploration, v.20 no.2, 2017년, pp.88 - 95  

이희경 (부경대학교 지구환경시스템과학부) ,  김령이 (부경대학교 지구환경시스템과학부) ,  강태섭 (부경대학교 지구환경시스템과학부)

초록
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초계분지는 그릇과 같이 주변이 모암으로 둘러싸여 있는 닫힌 분지의 형태를 갖고 있다. 이러한 닫힌 분지에서는 입사한 지진에너지가 분지 내에서 다중 반사파를 형성하며 에너지의 집중이 발생하기 쉽다. 경상남도 합천군 초계면과 적중면에 위치한 타원형의 초계분지를 대상으로 상시미동 관측 조사를 수행하였다. 상시미동 관측 자료를 주파수 영역으로 변환하고 수평 대 수직성분 스펙트럼 비를 계산하였다. 이 결과로부터 각 관측 지점에 대한 기본 공명주파수를 측정하였다. 이전 연구에서 알려진 우리나라 퇴적층에 대한 고유주기와 두께의 경험적인 상관관계를 이용하여, 기본 공명 주파수로부터 초계분지의 퇴적층 두께 분포를 결정하였다. 급한 경사를 갖는 산지로 둘러싸인 분지 외곽에 비하여, 분지 내부의 관측점에서 기본 공명주파수가 최소 1.03 Hz로 낮으며, 이에 상응하는 퇴적층이 두껍고, 그 깊이는 최대 약 100 m에 이른다. 각 관측점에서 결정한 분지 깊이를 내삽하여 초계분지의 기반암 지형에 대한 3차원 분지 모델을 작성하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Chogye basin, which is surrounded by country rock, has a closed-basin form. In such a basin, incident seismic energy can form multiply reflected waves, thus causing energy concentration to occur at this closed-basin area. Microtremor measurement survey was performed at the Chogye basin, which is loc...

주제어

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문제 정의

  • 이 연구는 상시미동 측정 자료를 이용하여 경남 합천군에 위치하는 초계분지의 퇴적층 두께 분포를 추정하기 위한 목적으로 수행되었다. 초계분지는 분지 내에서 발달한 소하천이 분지 밖으로 향하는 출구를 제외하고 모두 상대적으로 높은 지형을 이루는 산으로 둘러싸인 폐쇄형 분지(endorheic basin)이다.
  • 이와 같이 역사기록으로부터 확인할 수 있는 초계 지역 감진 기록이 빈번한 것은 수백 미터에 이르는 깊은 퇴적층과 파쇄대로 이루어진 초계분지에서 지진동 부지 증폭으로 인하여 다른 지역보다 더 큰 지진동을 경험한 결과일 수 있다. 이 연구를 통하여 초계분지의 지질학적 특성을 고찰하고, 향후 초계분지의 지진 지반운동 연구를 위한 기본 자료 활용을 목적으로 분지의 기하학적 모델을 구축하고자 한다.

가설 설정

  • H/V 스펙트럼 비 방법은 공명하는 파동의 한쪽 끝을 고정하는 역할을 하는 기반암과 이 파동이 퇴적분지 내부를 전파함에 따라 자유롭게 움직일 수 있도록 열려 있는 것처럼 거동하는 분지 표면까지의 단순한 2층 모델로 퇴적분지를 가정한다. 이러한 가정은 4분의 1 파장(λ) 길이의 홀수 배에 해당하는 배음(multiple) 파동이 분지 표면과 기반암 깊이까지의 구간에서 공명하는 상황과 같다.
  • 향후 초계분지 지역에 대한 시추조사 등의 지반조사 결과를 종합하여, 이 지역에 적합한 기본 공명주파수와 퇴적층 두께 사이의 관계식을 도출하는 것은 광범위한 속도분포를 파악하는데 있어서 매우 중요하다. 한편, 직접적으로 사용 가능한 지반조사 자료가 없는 상황을 감안하여, 초계분지 지역이 식 (6) 또는 (7)과 같이 국내 지반의 일반적인 특성을 따르는 것으로 가정하였다. 각 상시미동 관측점에 대하여 H/V 스펙트럼 비로부터 측정한 기본 공명주파수를 식 (7)에 대입하여 측정 지점 하부의 공명 퇴적층 두께를 파악하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
초계분지의 특징은? 초계분지는 그릇과 같이 주변이 모암으로 둘러싸여 있는 닫힌 분지의 형태를 갖고 있다. 이러한 닫힌 분지에서는 입사한 지진에너지가 분지 내에서 다중 반사파를 형성하며 에너지의 집중이 발생하기 쉽다.
지진파 증폭 현상의 특징은 무엇인가? 지진동에 영향을 미치는 지반 특성은 퇴적물의 두께와 전단파 속도로 대표할 수 있다. 지진파 증폭 현상은 퇴적층과 기반암 사이의 임피던스 차이에 의해서 발생하며, 증폭이 발생하는 지진동의 주기는 퇴적층의 두께에 따라서 달라진다. 이러한 지반 증폭 특성은 상시미동을 측정하여 평가할 수 있다(Kanai et al.
초계분지의 형성 기원에 대해 지금까지 수행된 연구를 크게 세가지 주장으로 요약하면 무엇이 있는가? 초계분지의 형성 기원에 대하여 지금까지 수행된 연구는 크게 세 가지 주장으로 요약할 수 있다. 먼저 풍화와 침식에 약한 화강암이 변성암에 둘러싸여 상대적으로 차별침식을 받아 형성되었다는 침식분지라는 가설이 있다(Chang, 2002). Choi et al. (2001, 2004)은 중력자료 해석으로부터 초계분지의 파쇄대가 최대 약 600 m 깊이까지 분포한다는 결과를 제시하고 운석과 같은 외부 충격에 의하여 초계분지의 환상지형이 형성되었다는 가설을 제시하였다. 이 연구에 따르면 초계분지 내에서는 시추 조사로부터 80 m 깊이까지 퇴적암이 존재하고, 주변 퇴적암에서 화강암과 같은 관입체에 의한 접촉변성작용의 징후가 전혀 없기 때문에, 차별 침식에 따른 분지 지형 형성은 가능성이 매우 낮음을 설명하였다. 또한 주변에서 화산활동의 증거가 전혀 없기 때문에 화산 분화구의 가능성도 없음을 밝혔다. 한편, Hwang and Yoon (2016)은 초계분지가 기반암의 차별침식이나 운석 충돌보다 지반운동에 의한 지질구조선이나 단층선을 따라 기반암이 풍화되면서 형성된 구조분지의 가능성을 주장하였다. 이와 같이 침식분지, 운석 충돌, 구조분지 등의 세 가지 가설이 초계분지의 형성 원인으로 제기되었으나, 아직까지 각각의 가설을 뒷받침할 수 있는 뚜렷한 증거 제시와 후속 연구는 이루어지지 않고 있다.
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참고문헌 (34)

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