[논문]구조요소를 이용한 양산단층의 진화 해석

장천중; 장태우

문제 정의

지금까지의 양산단층 연구는 경상분지 전반에 대한 연구의 일부로 혹은 지질분포를 이용한 단층운동 해석으로 수행되었으며 양산단층 전반에 대한 구조적 특성과 진화에 대해서는 심도 있는 연구가 수행되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 양산단층의 구조 적 진화라는 관점에서 양산단층 운동시의 응력장을 복원하고 이들 자료들을 종합하여 한반도 주변 지구조 체계의 발달과정과 비교하면서 양산단층의 발달 진화사를 밝히는 데 그 목적을 두었다.

제안 방법

단층면의 운동감각을 판별하기 위하여 열쇄층과 같은 기준이 될만한 층리면들의 어긋나기, 광물섬유성장구조, 변형된 비대칭 변형공극, 이차단열인 리델전단의 특징과 단층운동으로 예인된 습곡구조 등을 활용하였으며, 또한 단층운동의 선후관계를 확인하기 위해서는 인접한 단층간의 절단관계, 단층대 내의 광물성장구조와 단층운동으로변위된 암맥과의 상호관계, 동일 단층면 상에 여러 방향의 단층조선이 존재할 경우 중첩된 단층조선의 상호 절단관계를 면밀히 조사하여 활용하였다.
양산단층대 내에는 주단층과 사교하는 소단층들도 다수 포함하고 있는데 다양한 방향으로 혼재하고 있는 단층이동 자료들은 단일 운동사를 지시하는 자료 혹은 각 지점별로 각편차 (angular deviation)* 최소화하는 동일한 응력텐서를 지시하는 균질한 자료들의 집합으로 구분하였다. 또한 Mohr-Coulomb의 암석 마찰이론을 적용하면서 동일한 응력장을 지시하는 단층자료들을 분별하였다.
(장천중, 장태우, 2002). 양산단층대 내에는 주단층과 사교하는 소단층들도 다수 포함하고 있는데 다양한 방향으로 혼재하고 있는 단층이동 자료들은 단일 운동사를 지시하는 자료 혹은 각 지점별로 각편차 (angular deviation)* 최소화하는 동일한 응력텐서를 지시하는 균질한 자료들의 집합으로 구분하였다. 또한 Mohr-Coulomb의 암석 마찰이론을 적용하면서 동일한 응력장을 지시하는 단층자료들을 분별하였다.
양산단층의 구조운동사를 규명하고자 주단층의 단층운동의 자취가 충분히 기록될 수 있는 영향범위를 최대 4 km 폭의 범위로 추정하고 주단층 인접지역을 따라 경남 양산시에서 경북 포항시 신광면에 이르는 약 80여개 지점에서 단층이동 자료를 측정하였다. 이들 지역 중 단층조선의 발달이 미약하거나 단층조선의 운동감각을 판정하기 곤란한 경우를 제외하고 37개 지점 (Fig.
양산단층의 진화과정을 파악하기 위하여 37개 지점에서 단층이동자료로부터 6개 의지 구조 사건을 분별하였다. 또한 양산단층의 활동시기를 살펴본 결과 양산단층은 고 제3기 팔레오세부터 운동을 시작하였고 그 운동은 제4기까지 지속되었음을 알 수 있다.
이러한 방법으로 분리된 동일한 응력장을 지시하는 단층자료들로부터 각 지점별로 또한 서로 다른 사건별로 응력텐서를 계산하였다. 축소응력텐서를 계산하는 방법으로 Choi (1995)의 반복선형역산법 (iterative linear inversion method)을 주로 이용하였으며, Angelier (1990)의 직접역산법 (direct inversion method)과 Reches 방법 (Reches, 1987)도 겸하여 검토하였다.

대상 데이터

2. Sequential tectonic events at 37 sites in the study area. Black, yellow, red and white arrows indicate tectonic events obtained from fault slip data, calcite veins, quartz veins and tension gashes respectively.
축소응력텐서를 계산하는 방법으로 Choi (1995)의 반복선형역산법 (iterative linear inversion method)을 주로 이용하였으며, Angelier (1990)의 직접역산법 (direct inversion method)과 Reches 방법 (Reches, 1987)도 겸하여 검토하였다. 연구지역의 37개 지점에서 86개의 응력텐서를 복원하고 상대적인 운동시기를 구분하였다. 이와 더불어 양산단층을 따라 일정한 방향성을 가지면서 나타나는 방해석 암맥으로부터 14개의 응력장을 석영암맥으로부터 3개의 응력 장을 도출하였으며 장력틈 혹은 깃털구조와 같이 개구상 절리를 잘 지시하는 구조요소들로부터 8개의 응력장을 도출하고 단층이동자료로부터 얻어진 응력장과의 선후 관계를 살펴본 결과 전체적으로 6개의 지구조 사건이 분별되었다 (Fig.
이들 지역 중 단층조선의 발달이 미약하거나 단층조선의 운동감각을 판정하기 곤란한 경우를 제외하고 37개 지점 (Fig. 1)으로부터 1, 264개의 단층이동자료를 얻었다.

이론/모형

이러한 방법으로 분리된 동일한 응력장을 지시하는 단층자료들로부터 각 지점별로 또한 서로 다른 사건별로 응력텐서를 계산하였다. 축소응력텐서를 계산하는 방법으로 Choi (1995)의 반복선형역산법 (iterative linear inversion method)을 주로 이용하였으며, Angelier (1990)의 직접역산법 (direct inversion method)과 Reches 방법 (Reches, 1987)도 겸하여 검토하였다. 연구지역의 37개 지점에서 86개의 응력텐서를 복원하고 상대적인 운동시기를 구분하였다.

성능/효과

, 1985; Lallemand and Jolivet, 1986; Celaya and McCabe, 1987, Yoon and Chough, 1995). 이들 결과를 종합하면 에오세 말에 NW-SE 방향으로 일본열도의 분리가 시작되면서 동해의 형성이 이루어지기 시작하였고, 이후 약 18 Ma를 기점으로 한 동해의 확장은 NNW-SSE 방향으로 변하게된는데 (Otsuki and Ehiro, 1978) 이 시기에는 동해의 남단에 위치하고 있는 야마토 해분과 울릉해분의 형성시기이다. 그후 약 12-15 Ma에 와서는 남서일본의 시계방향 회전사건과 결부되어 대한-쓰시마 해역은 좌향전단력과 WNW-ESE 방향의 횡압력의 지배하에 들어가게 된다.
또한 양산단층의 활동시기를 살펴본 결과 양산단층은 고 제3기 팔레오세부터 운동을 시작하였고 그 운동은 제4기까지 지속되었음을 알 수 있다. 이러한 결과를 본 연구에서 얻어진 지구조 사건과 단층대에서 관찰된 구조적인 요소들을 종합하여 경상분지 동남부 변동사건과 한반도 주변 지구조 체계를 비교 분석한 결과 양산단층은 팔레오세 때 단층형성이 시작되었고 그 후 NW-SE 신장 사건에 의해 우수주향이동을 했다. 우수주향이동은 장구한 시간동안 진행되어 마이오세 초에 확장축의 변화가 있지만 우수운동은 지속되었다.
이상의 양산단층대를 따라 주변 화강암류와 화산암류에 대한 연대측정 결과와 단층 비지로부터 얻은 K-Ar 연대와 Rb-Sr 연대 및 ESR 연대측정결과들을 근거로 양산단층의 운동시기를 살펴보면 양산단층의 운동은 팔레오세 시기인 약 60 Ma 전후부터 시작하여 제3기 동안 여러번의 운동사를 겪었고 제4기에 와서도 운동하였음을 알 수 있다 (Fig. 3).
연구지역의 37개 지점에서 86개의 응력텐서를 복원하고 상대적인 운동시기를 구분하였다. 이와 더불어 양산단층을 따라 일정한 방향성을 가지면서 나타나는 방해석 암맥으로부터 14개의 응력장을 석영암맥으로부터 3개의 응력 장을 도출하였으며 장력틈 혹은 깃털구조와 같이 개구상 절리를 잘 지시하는 구조요소들로부터 8개의 응력장을 도출하고 단층이동자료로부터 얻어진 응력장과의 선후 관계를 살펴본 결과 전체적으로 6개의 지구조 사건이 분별되었다 (Fig. 2).

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