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금왕단층 주슬립대의 동적 약화작용과 강화작용: 지진재발과 단층대 두께에 미치는 영향
박초원(Chowon Park),김재훈(Jae-Hoon Kim),이진한(Jin-Han Ree) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
결정질암에 발달한 단층대의 단층핵은 일반적으로 주변 모암과의 강도 차이가 크기 때문에 두께가 좁고(수십 cm), 하나의 연속적인 단층비지를 가진다고 알려져 있다. 그러나 단층비지의 강도가 특정 작용으로 인해 크게 강화되는 경우, 후속 변위가 새로운 파열을 따라 발생하여 결정질암에도 두꺼운 단층핵과 다수의 단층 비지가 발달할 수 있다. 단층비지를 강화하는 작용으로는 고결강화, 압축강화, 그리고 팽창강화작용 등이 있다. 강원도 인제군 하남리에 위치한 금왕단층대는 시대 미상의 화강암과 쥐라기 흑운모 화강암의 경계에 발달하고 있으며, 수십 미터 두께의 비교적 넓은 단층핵에 수십 개의 단층비지가 존재한다. 금왕단층의 일부 단층비지는 주슬립대를 가지며 우리는 이러한 단층비지를 대부분의 슬립이 집중되었다는 의미에서 ‘주 단층비지(primary gouge)’라 명명하였다. 그 외의 단층비지는 기 존재하는 단층비지가 유동화에 의해 이차 단열면으로 주입되어 형성된 것으로 해석되어 ‘이차 단층비지(secondary gouge)’라 명명하였다. 주 단층비지에는 능철석의 열분해로 생성된 비정질 탄소와 흑연이 존재하기 때문에 유동화는 지진성 슬립 시 마찰열로 인한 열가압에 의해 야기된 것으로 추정된다. 이러한 유동화는 또한 주 슬립대의 엽리를 교란시켜 기존에 존재하던 주 단층비지를 강화한 것으로 추정된다. 지진 간기동안 단층핵에 인접한 균열이 많은 손상대는 변질로 인해 약화되고, 이어진 지진성 슬립이 강화된 기존의 주 단층비지가 아닌 엽리가 잘 발달한 각력암을 따라 발생하여 주위의 약화된 손상대가 각력암에 포함됨으로써 금왕단층의 두께가 증가한 것으로 해석된다. 따라서 주요 동적 약화작용 중 하나인 열 가압은 지진성 슬립 시 유동화를 야기하여 단층비지의 구조를 파괴함으로써 단층비지를 강화할 수 있으며, 이는 결정질암에 발달한 단층대의 두께에 영향을 미칠 수 있다.