활성단층의 3차원적인 규모를 결정하기 위한 중력장 데이터의 해석 및 지각구조 모델링: 양산단층에서의 예

최승찬,김성욱,최은경,이영철,하상민,Choi, Sungchan,Kim, Sung-Wook,Choi, Eun-Kyeong,Lee, Young-Cheol,Ha, Sangmin 대한자원환경지질학회 2021 자원환경지질 Vol.54 No.1

경상북도 포항시 냉수리 지역에 위치하는 양산단층의 수평 및 수직적 규모를 파악하기 위해서 단층을 동-서로 가로지르는 측선을 따라 중력장을 측정하였다. 그 결과, 단층 경계부에서 1.5 mGal의 뚜렷한 중력의 변화를 확인하였다. 이는 양산단층 서쪽과 동쪽의 지각 밀도가 서로 다르다는 것을 나타내며, 기존의 지질 및 지구물리 조사 결과와 비교해 보았을 때, 냉수리를 통과하는 양산단층은 서쪽의 불국사 화강암층과 동쪽의 경상계 퇴적암이 혼합된 파쇄대라는 것을 의미한다. 오일러 디콘볼루션(Euler deconvolution) 및 곡률 분석(Curvature analysis) 방식을 이용하여 파쇄대의 3차원적 규모를 확인한 결과, 깊이는 약 2,000 m이며, 남남서-북북동 방향으로 최소 약 3,000 m 정도 이어지는 것으로 파악되었다. IGMAS+ 소프트웨어를 이용한 지각구조 모델링 결과는 파쇄대 서쪽과 동쪽 지각의 밀도 차이가 약 0.1 g/㎤이라는 것을 보여주었다. 이상의 연구 결과는 중력장 데이터의 해석과 모델링이 지표면에 나타난 활성단층의 규모를 심부까지 파악 할 수 있는 매우 효과적인 방법이라는 것을 보여준다. 또한 지금까지 지표면을 중심으로 2차원적으로 수행했던 활성단층 지도 제작 사업의 영역을 3차원으로 확대할 수 있는 이상적인 수단이 된다. In order to estimate the vertical and horizontal structural in the Yangsan fault core line (Naengsuri area, Pohang), we carried out gravity field measurements and interpretation procedures such as Euler deconvolution method and curvature analysis in addition to the forward modelling technique (i.e. IGMAS+). We found a prominent gravity difference of more than 1.5 mGal across the fault core. This indicates a distinct density difference between the western and eastern crustal area across the Yangsan fault line. Comparing this gravity field interpretation with other existent geologic and geophysical survey data (e.g. LiDAR, trenching, electric resistivity measurements), It is concluded that (1) the prominent gravity difference is caused by the density difference of about 0.1 g/㎤ between the Bulguksa Granite in the west and the Cretaceous Sandstone in the east side, (2) the fault core is elongated vertically into a depth of about 2,000 meters and extended horizontally 3,000 meters to the NNE direction from Naengsuri area. Our results present that the gravity field method is a very effective tool to estimate a three -dimensional image of the active fault core.

서울 송파지구에서 시행된 지하철 공사 중 외부로 유출된 토사량의 평가 및 동공(洞空, Sinkhole) 발생 가능성 예측을 위한 3차원 중력 모델링

최승찬(Sungchan Choi) 대한지질학회 2014 대한지질학회 학술대회 Vol.2014 No.10

비탈면 위험도 평가를 위한 중력장 해석 및 모델링

최승찬 ( Sungchan Choi ),김성욱 ( Sung-wook Kim ),최은경 ( Eun-kyoung Choi ),이영재 ( Yeong-jae Lee ),장현익 ( Hyun-ick Jang ) 대한지질공학회 2021 지질공학 Vol.31 No.4

비탈면 안전성과 밀접한 관련이 있는 내부 상태를 평가하는 방법으로 복합지구물리탐사와 지반의 밀도 모델링을 수행하였다. 완전부게이상 분포로부터 풍화대의 규모와 신선한 기반암의 분포 위치를 확인할 수 있었다. 오일러 디콘볼루션 역산법으로 비탈면 중앙부의 신선한 기반암은 주변에 비해 10 m 정도 깊은 30 m 깊이에 분포하고 저밀도의 풍화대 두께가 증가한다. 이러한 경향은 전기비저항 분포에서 관찰되는 저비저항과 고비저항대의 깊이와 일치한다. 비탈면 지반의 밀도 모델은 암반의 차별풍화대의 분도와 유사하게 나타났으며 이러한 결과로부터 중력장 해석을 이용한 밀도 모델링이 비탈면의 내적인 상태변화와 안전성 해석에 활용될 수 있고 노출된 암반에서 풍화대의 형상을 파악하는 방법으로써 적합함을 시사한다. Gravity field analysis and density modeling were performed to evaluate the internal state of the rock mass, which is the cause of cut slope collapse. The shape of the weathered zone and the depth of basement could be confirmed from the complete Bouguer anomaly and density model. The basement depth at the center of the cut slope calculated using the Euler deconvolution inverse method is 30 m, which is about 10 m deeper than the surrounding area. In addition, the depth of basement and the thickness of the weathered zone are similar to the boundary between low resistivity and high resistivity in dipole-dipole survey. From the study results, gravity field analysis and density modeling recognizes the internal state of the rock slope and can be used for slope safety analysis, and is particularly suitable as a method to determine the shape of weathered zones in interpreting the safety of cut slopes

3차원 중자력 모델링을 이용한 경주지진 원인 분석

최승찬(Sungchan Choi),유인창(In-Chang Ryu) 대한지질학회 2017 대한지질학회 학술대회 Vol.2017 No.10

추가령단층대의 중력장 데이터 해석

최승찬(Sungchan Choi),최은경(Eun-Kyeong Choi),김성욱(Sung-Wook Kim),이영철(Young-Cheol Lee) 대한자원환경지질학회 2021 자원환경지질 Vol.54 No.6

추가령 단층대가 발달하는 서울-경기 지역에서 단층의 3차원적인 규모를 확인하기 위해서, 곡률 분석(Curvature analysis)과 오일러 디콘볼루션(Euler deconvolution) 등의 중력장 해석 방법을 이용하여 잔여 중력이상을 해석하였다. 또한 2000년 이후 발생한 진앙과 비교하여 단열 특성을 비교하였다. 부게이상에서 포천단층은 경기 북부에서 서울의 중심부를 지나서 서해안 지역까지 연결된 약 100 km 단층으로 진앙이 빈도가 높아 활성 단층의 가능성이 있고, 단층을 경계로 동서 방향으로 7 km 정도의 변위가 관찰된다. 왕숙천단층은 서울을 중심으로 북동부와 서남부로 분절되어 있으나 지하에서 연결을 암시하는 단층 분절로 추정되는 중력이상대가 관찰된다. 특히 2010년 시흥에서 발생한 규모 3.0의 지진은 남북 방향으로 발달하는 20 km 길이의 단층에 의한 것으로 판단된다. 동두천단층의 서쪽 지역(≒5,500 m)은 중력경계면이 동쪽 지역(≒4,000 m)보다 깊게 나타나며 이는 동두천단층을 중심으로 서쪽 지역과 동쪽 지역의 지구조적인 운동이 다르다는 것을 시사한다. 동두천단층에서 발달한 파쇄대의 최대 깊이는 약 6,500 m이며 연구 지역에서는 가장 깊다. 포천 단층은 약 6,000 m, 왕숙천 단층은 약 5,000 m, 경강 단층은 약 6,000 m 깊이까지 파쇄대가 연장되는 것으로 판단된다. The three-dimensional distribution of the fault was evaluated using gravity field interpretation such as curvature analysis and Euler deconvolution in the Seoul-Gyeonggi region where the Chugaryeong fault zone was developed. In addition, earthquakes that occurred after 2000 and the location of faults were compared. In Bouguer anomaly of Chugaryeong faults, the Pocheon Fault is an approximately 100 km fault that is extended from the northern part of Gyeonggi Province to the west coast through the central part of Seoul. Considering the frequency of epicenters is high, there is a possibility of an active fault. The Wangsukcheon Fault is divided into the northeast and southwest parts of Seoul, but it shows that the fault is connected underground in the bouguer anomaly. The magnitude 3.0 earthquake that occurred in Siheung city in 2010 occurred in an anticipated fault (aF) that developed in the north-south direction. In the western region of the Dongducheon Fault (≒5,500 m), the density boundary of the rock mass is deeper than that in the eastern region (≒4,000 m), suggesting that the tectonic movements of the western and eastern regions of the Dongducheon Fault is different. The maximum depth of the fracture zone developed in the Dongducheon Fault is about 6,500 m, and it is the deepest in the research area. It is estimated that the fracture zone extends to a depth of about 6,000 m for the Pocheon Fault, about 5,000 m for the Wangsukcheon Fault, and about 6,000 m for the Gyeonggang Fault.

Spatial distribution of hydrocarbon reservoirs in the West Korea Bay Basin in the northern part of the Yellow Sea, estimated by 3D gravity forward modeling

최승찬(Sungchan Choi),유인창(In-Chang Ryu) 대한지질학회 2018 지질학회지 Vol.54 No.6

한반도 남동부 포항-울산지역 심부 지질구조 분석을 위한 중력장 해석

손유진,최승찬,유인창,Sohn, Yujin,Choi, Sungchan,Ryu, In-Chang 대한자원환경지질학회 2020 자원환경지질 Vol.53 No.5

규모 5 이상의 경주지진과 포항지진이 발생한 이후에도 한반도 남동부에서는 여전히 수백 건의 여진과 미소 지진이 발생하고 있다. 이러한 현상은 응력이 계속 작용하고 있다는 것을 의미하며, 또 다른 큰 지진이 발생할 수도 있음을 암시한다. 따라서 본 연구에서는 한반도 남동부 포항-울산지역의 심부 지질구조를 분석하기 위해 중력장 해석 방법을 사용하였다. 먼저 연구지역의 부족한 중력 데이터를 수집하기 위해, 중력 탐사를 시행하여 기존 자료보다 정밀한 부게 중력이상을 계산하였다. 중력이상 데이터를 바탕으로 역산 방법인 "곡률 분석 (Curvature analysis)"과 "오일러 곱풀기 방법(Euler deconvolution method)"을 이용하여, 한반도 남동부의 심부 단층의 위치 및 방향성과 최대 깊이를 분석하였다. 그 결과, 본 연구지역에는 최소 6개의 심부 단층(C1~C6)이 존재하는 것으로 해석된다. 심부 단층선 C1은 방향성과 위치가 연일구조선과 일치하는 것으로 보아, 연일구조선이 최대 약 4000m 깊이까지 이어져 있는 것으로 해석된다. 심부 단층선 C2는 여러 개의 분절된 단층들로 이루어져 있으며, 지표의 단층들과 잘 대비된다. 심부 단층선 C3, C4와 C5는 북서-남동 방향의 울산단층과 평행한 방향성을 가지는 것으로 분석되며, 초기 백악기에 남북 방향의 응력을 받아 형성되었으나 퇴적물에 덮여 지표에 드러나지 않는 것으로 판단된다. 심부 단층선 C6는 북동-남서 방향성을 가지며, 어일분지의 동쪽 경계단층이 심부로 이어져 있는 것으로 사료된다. 분석한 심부 단층선과 미소 지진 발생 현황을 대비한 결과, 심부 단층선 C1과 2018년~2019년 동안 한반도 남동부에서 발생한 미소 지진의 분포가 대략 일치하는 것을 확인하였다. 이는 심부에 존재하는 단층과 최근 발생하는 지진이 연관이 있다는 것을 시사한다. Even after the Gyeongju earthquake and the Pohang earthquake, hundreds of aftershocks and micro-earthquakes are still occurring in the southeastern part of the Korean Peninsula. These phenomena mean that the stress is constantly working, implying that another huge earthquake may occur in the future. Therefore, the gravity field interpretation method was used to analyze the deep geological structure of the Pohang-Ulsan region in the southeastern Korean Peninsula. First, a gravity survey was performed to collect the insufficient data and to calculate the detailed Bouguer gravity anomaly in the study area. Based on the gravity anomaly data, the location, direction, and maximum depth of deep fault lines were analyzed using the inversion methods "Curvature analysis" and "Euler deconvolution method". As a result, it is interpreted that at least six fault lines(C1~C6) exist in deep depth. The deep fault line C1 is well correlated to the Yeonil Tectonic Line(YTL), suggesting that YTL is extended up to about 4000m deep. The deep fault line C2 consists of several segment faults and well correlated to the fault lines on the surface. Inferred fault lines C3, C4, and C5 have an NW-SE direction, which is parallel to the Ulsan fault. The deep fault line C6 has the direction of NE-SW, and it is interpreted that the eastern boundary fault of Eoil Basin is extended to the deep. Comparing the inferred fault lines with the distribution of micro-earthquakes, the location of the deep fault line C1 is well correlated to the hypocenter of micro-earthquakes. This implies that faults in deep depth are related to the recent earthquakes in the southeastern Korean Peninsula.

중력 데이터 해석과 드론원격정보를 이용한 지반의 다짐도 평가

김성욱 ( Sung-wook Kim ),최승찬 ( Sungchan Choi ),최은경 ( Eun-kyoung Choi ),이영재 ( Yeong-jae Lee ),고대홍 ( Daehong Go ),이규환 ( Kyu-hwan Lee ) 대한지질공학회 2021 지질공학 Vol.31 No.3

고해상 드론 기반의 지형 정보와 중력장 데이터를 이용하여 다짐지반의 모양과 균질성을 분석하였다. 지형과 수문 모형에서 계산된 지형요소 중 곡률은 다짐과정에서 발생한 지형의 변화를 효과적으로 보여 주었으며 이를 통해 불균질 다짐 영역을 확인할 수 있다. 지형 정보의 적정 해상도는 10 cm 정도였다. 성토지반의 공간적인 밀도변화를 분석하기 위해 중력장 해석을 수행하였으며 완전 부게이상의 변화로부터 불균질 다짐 영역과 지하 밀도구조 모델링을 통해 다짐도 차이에 의한 불균질 영역을 파악하였다. 연구 결과로부터 지형요소와 중력장 해석법은 다짐된 지반의 균질성을 평가법이 될 수 있을 것으로 판단된다. The homogeneity of the compacted ground was analyzed using drone-based remote terrain and gravity field data. Among the topographic elements calculated by the hydrological algorithm, the topographic curvature effectively showed the shape of the surface that occurred during the compaction process, and the non-uniformly compacted area could be identified. The appropriate resolution of the digital topography requires a precision of about 10 cm. Gravity field Interpretation was performed to analyze the spatial density change of the compacted ground. In the distribution of residual bouguer gravity anomaly, the non-homogeneously compacted area showed a different magnitude of gravity than the surrounding area, and the difference in compaction was identified through gravity-density modeling. From the results, it is expected that the topographic element and gravitational field analysis method can be used to evaluate the homogeneity of the compacted ground.

한반도 남동부 포항-울산지역의 심부 단층 구조 분석을 위한 중력장 해석

손유진(Yu Jin Sohn),유인창(In-Chang Ryu),최승찬(Sungchan Choi) 대한지질학회 2019 대한지질학회 학술대회 Vol.2019 No.10

중력장 기반 IGMAS+ 모델을 이용한 비탈면 밀도 산정

이영재(Lee, Yeong-Jae),김태형(Kim, Tae-Hyung),최승찬(Choi, Sungchan),장현익(Jang, Hyun-Ick) 한국지반신소재학회 2022 한국지반신소재학회 학술발표회 Vol.2022 No.11