지구물리탐사와 지질조사에 의한 양산단층대 남부구간의 기하학적 특성 Geometric Characteristics of Southern Yangsan Fault Zone by Means of Geophysical Prospecting and Geological Survey원문보기
현재까지 양산단층대 노출 구간의 전기비저항탐사를 통하여 단층대와 전기비저항 값을 부분적으로 비교 분석하는 몇몇 연구들이 수행되었다. 그러나 양산단층대과 같은 대규모 단층 내에서 단층면을 직접 관찰하기 어려울 뿐만 아니라 단층핵부의 풍화작용으로 인해 단층운동 특성을 직접적으로 관찰하기가 쉽지 않다. 본 연구에서는 양산단층대 남부 언양지역의 전기비저항탐사 및 미소지형 측량과 지질조사 결과를 종합적으로 해석하여 양산단층의 위치, 발달양상과 단층핵 구간과 이를 중심으로 발달하는 단층 손상대의 지하 발달 특성을 파악하였다. 전기비저항탐사에 의하면 북북동 내지 북동 방향으로 발달하는 저비저항 이상대가 확인되었으며, 전기비저항탐사, 미지형 측량 및 야외 지질조사 결과를 종합할 때, 양산단층대는 하나의 단층핵 또는 파쇄대가 아닌 최소 3~5매의 단층핵, 단층 손상대 또는 파쇄대가 복합적으로 발달하는 것으로 밝혀졌다.
현재까지 양산단층대 노출 구간의 전기비저항탐사를 통하여 단층대와 전기비저항 값을 부분적으로 비교 분석하는 몇몇 연구들이 수행되었다. 그러나 양산단층대과 같은 대규모 단층 내에서 단층면을 직접 관찰하기 어려울 뿐만 아니라 단층핵부의 풍화작용으로 인해 단층운동 특성을 직접적으로 관찰하기가 쉽지 않다. 본 연구에서는 양산단층대 남부 언양지역의 전기비저항탐사 및 미소지형 측량과 지질조사 결과를 종합적으로 해석하여 양산단층의 위치, 발달양상과 단층핵 구간과 이를 중심으로 발달하는 단층 손상대의 지하 발달 특성을 파악하였다. 전기비저항탐사에 의하면 북북동 내지 북동 방향으로 발달하는 저비저항 이상대가 확인되었으며, 전기비저항탐사, 미지형 측량 및 야외 지질조사 결과를 종합할 때, 양산단층대는 하나의 단층핵 또는 파쇄대가 아닌 최소 3~5매의 단층핵, 단층 손상대 또는 파쇄대가 복합적으로 발달하는 것으로 밝혀졌다.
To date, several studies have been carried out to partially compare and analyze the resistivity values within the Yangsan fault zone through the electrical resistivity survey of the exposed fault zone. However, it is not easy to directly observe a large scaled fault like Yangsan fault that has been ...
To date, several studies have been carried out to partially compare and analyze the resistivity values within the Yangsan fault zone through the electrical resistivity survey of the exposed fault zone. However, it is not easy to directly observe a large scaled fault like Yangsan fault that has been weathered, especially due to the weathering of the fault core. This study aimed to reveal the characteristics of location, geometry, the fault core zone as well as underground distribution of the associated fault damage zone, based on the results of electrical resistivity and micro-topographic surveys as well as field geology survey in the southern Yangsan fault zone (Eonyang area). The resistivity anomaly zones developed in the NNE to NE direction were confirmed by the electrical resistivity survey. According to the electrical resistivity, micro-topographic, and field geologic surveys, the Yangsan fault has been formed by three to five fault cores, fault damage zones and/or fractured zones.
To date, several studies have been carried out to partially compare and analyze the resistivity values within the Yangsan fault zone through the electrical resistivity survey of the exposed fault zone. However, it is not easy to directly observe a large scaled fault like Yangsan fault that has been weathered, especially due to the weathering of the fault core. This study aimed to reveal the characteristics of location, geometry, the fault core zone as well as underground distribution of the associated fault damage zone, based on the results of electrical resistivity and micro-topographic surveys as well as field geology survey in the southern Yangsan fault zone (Eonyang area). The resistivity anomaly zones developed in the NNE to NE direction were confirmed by the electrical resistivity survey. According to the electrical resistivity, micro-topographic, and field geologic surveys, the Yangsan fault has been formed by three to five fault cores, fault damage zones and/or fractured zones.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구의 야외지질조사에서는 영역별로 양산단층대의 분포, 발달양상과 단층핵 구간 및 이를 중심으로 발달하는 단층 손상대의 기하학적 발달 특성을 파악하고자 하였다. 또한 측선을 상세하게 설정하여 2차원 전기비저항 탐사를 실시하고, 야외 지질조사와 전기비저항탐사 결과를 종합하여 양산단층의 위치, 발달양상 및 단층핵 구간과 이를 중심으로 발달하는 단층 손상대의 지하 발달 특성을 파악하고자 하였다. 아울러 서삼남, 상천 일원의 산지를 제외한 충적지에 대한 미지형 고도 측량을 실시하여 단층대와 지형적 변위의 유사성과 특성을 파악하고자 하였다.
본 연구에서는 경상분지 남부 울주군 두서-상천 지역(1~4 영역) 양산단층대의 야외지질조사, 전기비저항탐사 및 미지형 측량을 통하여 양산단층대의 분포, 발달양상 및 단층핵 구간과 단층 손상대의 지하 발달 특성을 파악하였다. 영역 별로 1 영역은 퇴적암류, 석영반암, 2 영역은 퇴적암류, 안산암, 3 영역은 퇴적암류, 규장암, 4 영역은 퇴적암류, 안산 암류, 화강암류가 주로 분포하고 있다.
1). 본 연구의 야외지질조사에서는 영역별로 양산단층대의 분포, 발달양상과 단층핵 구간 및 이를 중심으로 발달하는 단층 손상대의 기하학적 발달 특성을 파악하고자 하였다. 또한 측선을 상세하게 설정하여 2차원 전기비저항 탐사를 실시하고, 야외 지질조사와 전기비저항탐사 결과를 종합하여 양산단층의 위치, 발달양상 및 단층핵 구간과 이를 중심으로 발달하는 단층 손상대의 지하 발달 특성을 파악하고자 하였다.
또한 측선을 상세하게 설정하여 2차원 전기비저항 탐사를 실시하고, 야외 지질조사와 전기비저항탐사 결과를 종합하여 양산단층의 위치, 발달양상 및 단층핵 구간과 이를 중심으로 발달하는 단층 손상대의 지하 발달 특성을 파악하고자 하였다. 아울러 서삼남, 상천 일원의 산지를 제외한 충적지에 대한 미지형 고도 측량을 실시하여 단층대와 지형적 변위의 유사성과 특성을 파악하고자 하였다.
제안 방법
1과 2 영역 주변은 도로와 주거지 등으로 전기비저항탐사 측선 전개의 한계가 있어 3, 4 영역에서만 전기비저항탐사를 실시하였다. 전기비저항탐사 측선의 전개는 경부고속도로와 도로를 지나갈 수 있는 구간을 선정하였으며, 양산단층대 방향이 북북동 방향임을 감안하여 이에 수직이 될 수 있는 경작지 또는 도로를 이용하였다.
3 영역에서는 양산단층대 주변의 전기비저항 분포 영상과 연장성 여부를 확인하고자 400~1,000 m 연장의 13개(D3- 1~D3-13)의 측선들을 평행하게 설치하였다(Fig. 6). 측선 방향은 양산단층 방향과 직각으로 서북서 방향으로 설정하였다.
4 영역에서는 대체로 동서로 평행한 560~1,460 m 길이의 8 개(D4-1~D4-8) 측선들에 대해서 전기비저항탐사를 수행하였다(Fig. 8). 상천천 주변 이들 측선의 단면도와 평면도의 전기비저항 해석결과, 수조의 저 비저항대들이 대체로 북북동 내지 북동방향으로 평행하게 발달한다.
전기비저 항탐사에서 획득된 겉보기 비저항 값은 암석의 전기비저항 을 나타내는 것이 아니며 측정된 지점의 전기비저항 값을 대표하는 진심도를 의미하지 않는다. 그러므로, 겉보기 비저항 값으로부터 지하의 참 전기비저항 값을 구하기 위해서는 Dipro Ver. 4.0의 유한요소법 역산(inversion)으로 수치모 델링을 실시하였다. 본 연구에서 사용한 전기비저항탐사 장비는 Super-Sting R1과 56ch Switch Box (AGI Inc.
실시간 동적측위 방식은 신속한 위치 측위가 가능하고 수 cm 단위까지의 정확도를 가진다. 또한, 좌표의 정확성을 기하기 위하여 정적측위도 함께 구하였다. 다중 가상 기준점은 국토지리정보원에서 제공된다 (NGII, 2003).
미지형 측량은 양산단층을 횡단하여 실시하였으며, 도로를 제 외하고 지형 훼손이 비교적 적은 충적층 발달 지역인 상천천의 북쪽과 남쪽 지역 3개 단면(A-A’, B-B’, C-C’)에서 실시 하였다(Fig. 4).
GPS 위성측위의 실시간 동적측위(RTK, Real Time Kinematic) 방식은 단일 또는 다중 기준국(reference station)의 기준좌표와 단일 또는 다중 이동국(rover)의 좌표 차이를 계산하여 이동국의 상대적인 위치 좌표를 결정한다(Retscher, 2002). 본 연구에서는 좀 더 진보된 다중 가상 기준점(VRS, virtual reference station)의 실시간 동적측위 방식을 적용하였으며, 스마트폰을 양방향 송신장치로 이용하였다. 실시간 동적측위 방식은 신속한 위치 측위가 가능하고 수 cm 단위까지의 정확도를 가진다.
양산단층과 같은 대규모 단층이 오랜 시간 반복적인 단층운동을 할 경우 노두에서 뿐만 아니라 지층을 피복하고 있는 충적층에서도 단층운동의 영향에 의한 미지형 변위가 나타나는지를 확인하기 위하여 미지형 측량을 실시하였다.
측선 D3-5, D3-6에서 나타나는 3~4 조의 폭 20~60 m의 40 ohm-m 이하의 저 비저항대는 양산단층대 내부의 고각의 단층점토대와 파쇄대를 지시한다(Fig. 6). 경부고속도로 동편에 위치하는 측선 D3-7에서는 40~240, 420, 540 m 측선 구간에서 확인되는 40 ohm-m 이하의 고각의 저 비저항대는 양산단층대 내부에 발달하는 단층점토대와 파쇄대로 판단된다.
6). 측선 방향은 양산단층 방향과 직각으로 서북서 방향으로 설정하였다. 전기비저항 이상대는 대체로 북동 방향으로 평행하게 연장되는데 이는 양산단층대가 단일한 단층이 아니고, 최소 3~4매의 단층점토와 파쇄대가 복합적으로 형성된 단층임을 지시한다.
대상 데이터
A-A’단면(측량거리 1,068 m)에서는 107 측점, B-B’단면(측량거리 2,059 m)에서는 215 측점, 그리고 C-C’단 면(측량거리 1,028 m)에서는 106 측점 자료를 획득하였다.
0의 유한요소법 역산(inversion)으로 수치모 델링을 실시하였다. 본 연구에서 사용한 전기비저항탐사 장비는 Super-Sting R1과 56ch Switch Box (AGI Inc.)이다.
연구지역은 울산광역시 울주군 두동면, 언양읍, 삼남면을 포함하며, 북위 35°30'55'', 동경 129°05'00''와 북위 35°37'50'', 동경 129°12'40''의 범위이며, 지질학적으로는 경상분지 남부의 울주군 두서-상천 지역은 양산단층대를 포함 한다. 연구지역은 야외조사 및 지질구조 조사에 근거한 지질분포, 지형, 단층특성 등에 의해서 북쪽에서 남쪽으로 가면서 1, 2, 3, 4 영역으로 구분하였다(Fig. 1). 본 연구의 야외지질조사에서는 영역별로 양산단층대의 분포, 발달양상과 단층핵 구간 및 이를 중심으로 발달하는 단층 손상대의 기하학적 발달 특성을 파악하고자 하였다.
연구지역은 울산광역시 울주군 두동면, 언양읍, 삼남면을 포함하며, 북위 35°30'55'', 동경 129°05'00''와 북위 35°37'50'', 동경 129°12'40''의 범위이며, 지질학적으로는 경상분지 남부의 울주군 두서-상천 지역은 양산단층대를 포함 한다.
1과 2 영역 주변은 도로와 주거지 등으로 전기비저항탐사 측선 전개의 한계가 있어 3, 4 영역에서만 전기비저항탐사를 실시하였다. 전기비저항탐사 측선의 전개는 경부고속도로와 도로를 지나갈 수 있는 구간을 선정하였으며, 양산단층대 방향이 북북동 방향임을 감안하여 이에 수직이 될 수 있는 경작지 또는 도로를 이용하였다. 측선 전개 시 측선방향은 서북서-동남동 내지 동-서 방향으로 하였고, 전극 간격은 20 m로 하였다.
전기비저항탐사 측선의 전개는 경부고속도로와 도로를 지나갈 수 있는 구간을 선정하였으며, 양산단층대 방향이 북북동 방향임을 감안하여 이에 수직이 될 수 있는 경작지 또는 도로를 이용하였다. 측선 전개 시 측선방향은 서북서-동남동 내지 동-서 방향으로 하였고, 전극 간격은 20 m로 하였다. 전극의 전개수는 n=8, 가탐심도는 100 m, 주입 전류는 50 mA 이상으로 설정하였다.
이론/모형
다중 가상 기준점은 국토지리정보원에서 제공된다 (NGII, 2003). 본 연구에는 SOKKIA사의 미지형 측량장비 (모델 VRS-RTK GPS)를 사용하였다.
전기비저항탐사에는 탐사 환경과 조건에 따라 여러 가지 전극 배열을 적용한다. 본 연구에서는 수직탐사와 수평탐사가 동시에 가능한 쌍극자 전극 배열법의 전기비저항탐사를 적용하였다. 쌍극자 배열법은 지표면 아래 대상 단면의 특징적인 지하구조와 그 연속성을 전기비저항 분포의 2차원 단면으로 해석할 수 있다(Park and Kim, 1994).
성능/효과
화강암 지역의 저 전기비저항대 폭은 좁게 나타나는 반면에, 퇴적암 지역의 저 전기비저항대 폭은 넓게 나타난다. 4 영역의 전기비 저항탐사 결과, 상천천 주변에서 심도별 전기비저항이상대들이 대체로 북북동 내지 북동방향으로 평행하게 발달한다. 또한 양산단층대의 저 전기비저항대와 미지형 측량 구배 변화지점이 서로 잘 일치하는 것으로 나타났다.
4 영역의 전기비 저항탐사 결과, 상천천 주변에서 심도별 전기비저항이상대들이 대체로 북북동 내지 북동방향으로 평행하게 발달한다. 또한 양산단층대의 저 전기비저항대와 미지형 측량 구배 변화지점이 서로 잘 일치하는 것으로 나타났다.
4 영역에서 측선 D4-3, 측선 D4-5, 측선 D4-6/D4-7은 각각 미지형 측량 단면도의 A-A’, B-B’, C-C’에 해당한다. 미지형 측량 단면도와 전기비저항탐사 측선을 비교하면, 양 산단층대의 미지형 측량 구배 변화지점과 저 전기비저항대가 서로 잘 일치하는 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전기비저항탐사에서 전기비저항에 영향을 주는 요인에는 무엇이 있는가?
전기비저항탐사는 가장 널리 사용되는 물리탐사 중의 한 종류로서 한 쌍의 전류전극(C1, C2)을 통하여 지하에 직류 또는 저주파수 교류 전류를 흘려보내고 다른 한 쌍의 전위 전극(P1, P2)에서 전위차를 측정하여 지하의 전기비저항 분포를 알아내는 방법이다. 지층의 전기비저항은 암석의 공극율, 공극수의 전기전도도, 암석의 종류, 지질구조(단층 파쇄 대, 균열대 등), 풍화도, 온도 등에 좌우된다. 전기비저항탐사는 지층의 구조, 지하수의 부존상태, 오염물질의 분포, 지하자원 부존상태, 지하공동의 위치, 단층과 균열대 발달 유무, 유적지 탐사 등에 널리 사용된다.
전기비저항탐사란 무엇인가?
전기비저항탐사는 가장 널리 사용되는 물리탐사 중의 한 종류로서 한 쌍의 전류전극(C1, C2)을 통하여 지하에 직류 또는 저주파수 교류 전류를 흘려보내고 다른 한 쌍의 전위 전극(P1, P2)에서 전위차를 측정하여 지하의 전기비저항 분포를 알아내는 방법이다. 지층의 전기비저항은 암석의 공극율, 공극수의 전기전도도, 암석의 종류, 지질구조(단층 파쇄 대, 균열대 등), 풍화도, 온도 등에 좌우된다.
GPS 위성측위의 실시간 동적측위 방식의 특징은 무엇인가?
GPS 위성측위 기술을 이용한 미지형측량은 미소한 지형 변위를 알아내는 방법이다. GPS 위성측위의 실시간 동적측위(RTK, Real Time Kinematic) 방식은 단일 또는 다중 기준국(reference station)의 기준좌표와 단일 또는 다중 이동국(rover)의 좌표 차이를 계산하여 이동국의 상대적인 위치 좌표를 결정한다(Retscher, 2002). 본 연구에서는 좀 더 진보된 다중 가상 기준점(VRS, virtual reference station)의 실시간 동적측위 방식을 적용하였으며, 스마트폰을 양방향 송신장치로 이용하였다.
참고문헌 (25)
Chang, C. J., 2001, Structural characteristics and evolution of the Yangsan Fault, Ph.D. thesis, Kyungpook National University, Daegu, 259p.
Chang, C. J. and Chang, T. W., 1998, Movement history of the Yangsan Fault based on paleostress analysis, The Journal of Engineering Geology, 8, 35-49.
Chang, K. H., 1975, Creataceous stratigraphy of southeast Korea. Journal of the Geological Society of Korea, 11, 1-23.
Chang, K. H., 1992, Geological development of north and east parts of Kyongsang Basin, KOSEF 901-0501-021-2, Korea Science and Engineering Foundation, Daejeon, 54p.
Choi, J. -H., Yang, S. -J., and Kim, Y. -S., 2009, Fault zone classificatiob and structural characteristics of the southern Yangsan fault in the Sangcheon-ri area, SE Korea, Jounal of the Geological Society of Korea, 45, 9-28.
Choi, H. I., Oh, J. H., Shin, S. C., and Yang, M. Y., 1980, Geological and geochemical study of Gyeongsang system formations in Ulsan area, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 76p.
Han, G. -W., 2012, Geophysical study for structural characteristics and changes of Yangsan fault zone in the Eonyang-Gyeongju area, Ph.D. thesis, Andong National University, Andong, 221p.
Hofmann, W. B., Lichtenegger, H., and Collins, J., 2009, GPS Theory and application (5th edition). Sigma Press, Seoul, 382p.
Hwang, B. H., 2004, Petrology, isotope and petrogenesis of the granitic rocks in the southern Gyeongsang Basin, Ph.D. thesis, Pusan National University, Busan, 309p.
NGII, 2003, A study on introduction of the virtual reference system. NGII, p.35-54.
Kang, J. -H. and Ryoo, C. -R., 2009, The movement history of the southern part of the Yangsan Fault zone interpreted from the geometric and kinematic characteristics of the Sinheung Fault, Gyeongsang Basin, Korea, Journal of the Petrological Society of Korea, 18, 19-30.
Kim, I. -S., 1992, Origin and Tectonic Evolution of the East Sea (Sea of Japan) and the Yangsan Fault System: A New Synthetic Interpretation, Journal of the Geological Society of Korea, 28, 84-109.
Kim, I. -S. and Kim, J. -Y., 1983, Electrical resistivity survey in the Eon-Yang fault area, southeastern Korean Peninsula, Journal of the Korean Institute of Mining Geology, 16, 11-18.
Kim, J. -Y., 1988, Study of the occurrence and movement history of the Yangsan Fault, Ph.D. thesis, Pusan National University, Busan, 97p.
Kim, N. J., Jin, M. S., and Kwon, Y. I., 1971, Geological sheet of Moryang area (1: 50,000), Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 19p.
Kim, Y. H. and Lee, K. H., 1988, A geoelectric study on the Structure of the Yangsan Fault in the south of Gyeongju, Journal of the Geological Society of Korea, 24, 47-61.
Kyung, J. B., 2003, Paleoseismology of the Yangsan Fault, southeastern part of the Korean Peninsula. Annals of Geophysics, 46, 983-996.
Kyung, J. -B., Lee, K., and Okada, A., 1999, A paleoseismological study of the Yangsan Fault - analysis of deformed topography and trench survey, Journal of the Korean Geophysical Society, 2, 155-168.
Lee, K. and Han, W. -S., 1999, Electrical resistivity surveys in Yangsan Fault area near Kyongju, Journal of the Korean Geophysical Society, 2(4), 259-268.
Lee, M. S. and Kang, P. J., 1964, Geological sheet of Yangsan area (1:50,000), Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 24p.
Lee, Y. -J. and Lee, I. -K., 1972, Geological sheet of Eonyang area (1:50,000), Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 22p.
Park, S. G. and Kim, H. J., 1994, Applicability of resistivity image profiling to geologic survey in the Keoje-do area, Economic and Environmental Geology, 27, 563-569.
Retscher, G., 2002 Accuracy performance of Virtual Reference Station-(VRS) networks. Journal of Global Positioning Systems, 1, 40-47.
Ryoo, C. -R., Chwae, U., and Choi, S. -J., 2002, Development characteristics of geological structure and quaternary faults in Sangcheon-ri and Gacheon-ri areas of Samnam-myeon, Ulju-gun, Ulsan Megacity, The 2002 Spring Meeting of the Korea Society of Engineering Geology, p.193-200.
Tateiwa, I., 1929, Kyeongju, Yeongcheon, Deagu, Waeguan geological sheet (1:50,000), Geological Atlas Chosen, n.10, Geological Survey of Chosen.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.