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논문 상세정보

초계분지의 상시미동 지진응답

Seismic Response from Microtremor of Chogye Basin, Korea

초록

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

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 located in Chogye-myeon and Jeokjungmyeon, Hapcheon-gun, Gyeongsangnam-do, Republic of Korea. Microtremor data were transformed into the frequency domain, and then the horizontal-to-vertical spectral ratios (HVSR) were calculated. Fundamental resonance frequencies were estimated from the HVSR results for every observation point. Using the empirical relationship between site period and thickness for sediment sites in Korea known from the previous study, the distribution of sediment thickness of the Chogye basin was estimated from the fundamental resonance frequencies. Being compared with the mountainous rim with steep slope, the measurement points inside the basin have low values of the fundamental resonance frequency with the minimum of 1.03 Hz, which corresponds to the thickness of sedimentary layer with the maximum depth of about 100 m. A three-dimensional basin model was constructed for bedrock topography of the Chogye basin by an interpolation of basin depths estimated at each measurement site.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
초계분지
초계분지의 특징은?
그릇과 같이 주변이 모암으로 둘러싸여 있는 닫힌 분지의 형태를 갖고 있다

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 현상
지진파 증폭 현상의 특징은 무엇인가?
퇴적층과 기반암 사이의 임피던스 차이에 의해서 발생하며, 증폭이 발생하는 지진동의 주기는 퇴적층의 두께에 따라서 달라진다

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 기원
초계분지의 형성 기원에 대해 지금까지 수행된 연구를 크게 세가지 주장으로 요약하면 무엇이 있는가?
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

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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