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          단층슬립의 기하분석에 의한 양산단층의 거동 특성

          장천중 ( Chun Joong Chang ), 장태우 ( Tae Woo Chang ) 대한지질공학회 2009 지질공학 Vol.19 No.3

          단층슬립의 기하분석에 의한 단층의 거동특성을 평가하고자 주단층의 주향변화, 단층 선단부의 발달 상태, 단층대의 폭의 주기적 변화, 단층암의 변형양상, 2차 소단층의 각관계를 근거로 양산단층의 주향을 따라 남쪽 양산에서 북쪽으로 포항시 신광면에 이르는 구간을 5개의 구역(A~E)으로 구분하였다. 또한 가상의 단층비지를 대상으로 시행한 이전 여러 실험연구 결과들로부터 얻어진 단층작용의 운동 양상과 변형 조직과의 관계를 양산단층에 적용하고자 하였다. 단층의 미끄럼 거동을 이해하기 위하여 양산단층을 따라 단층의 자세와 단층슬립을 측정하였고, 주단층과 2차 소단층의 Riedel shear 각 관계를 분석하였다. 양산단층 각 구역에서 주단층과 2차 단열의 방향성 및 단층슬립을 이용하여 각 구역별 단층의 거동특성을 해석한 결과 A, D 및 E와 같은 직선구역들은 안정된 전단운동을 한 creeping 운동의 구역으로 평가되었고, 반대로 B와 같은 곡선구역은 stick-slip 운동을 한 locked 구역으로 평가되었다. In order to assess the fault behavior by the geometric analysis of fault slip, the study area between Yangsan city and Shinkwang-myon, Pohang city along the strike of the Yangsan fault is divided into 5 domains(A~E domains) based on the strike change of main fault, the type of fault termination, the cyclic variation of fault zone width, deformation pattern of fault rocks and angular deviation of secondary shears. And, we would apply the relationship between the mode of fault sliding and the resultant deformation texture obtained from previous several experimental studies of simulated fault gouge to the study of the Yangsan fault. To understand sliding behavior of the fault we measured the data of fault attitude and fault slip, and analyzed relationships between the main fault and secondary Riedel shear along the Yangsan fault. The sliding behavioral patterns in each section were analyzed as followings; the straight sections of A, D and E domains were analyzed as the creeping section of stably sliding. In contrast, the curved section of B domain was analyzed as the locked section of stick-slip movement.

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          경주시 양북면 단층각력대에서 산출하는 로몬타이트와 아듈라리아의 광물학적 특징과 후기 단층활동

          추창오 ( Chang Oh Choo ), 장윤득 ( Yun Deuk Jang ), 장천중 ( Chun Joong Chang ) 한국광물학회 2012 韓國鑛物學會誌 Vol.25 No.1

          경주시 양북면 단층대의 각력암에서 로몬타이트와 아듈라리아가 산출되는데, 이들의 형태적 특징은 단층활동과 관련된 열수와의 반응으로 형성되었음을 지시한다. 로몬타이트의 산출은 충분한 물이 존재하는 각력대에 알칼리원소가 풍부하게 공급되었음을 의미한다. 로몬타이트는 신장된 주상형의 결정이 특징적인데 길이와 폭의 비는 대부분 5∼10:1 범위이다. 자형의 로몬타이트, 아듈라리아는 Ca-사장석을 교대하거나, 유체로부터 침전되어 이차적으로 형성되었는데, 최후기 단계에서 비교적 빠르게 형성되었다. 단층파쇄작용으로 인해 투수성이 높아진 화강암질 모암은 열수와 반응하여 Ca, K와 같은 알칼리원소를 용탈시켰으며, 중성-약알칼리성의 열수용액으로부터 각력대에 로몬타이트, 아듈라리아가 침전되었다. 단층파쇄대에서 흔히 발달하는 로몬타이트와 아듈라리아와 같은 저온성 변질광물의 형성과정과 성인은 천열수광상에서 흔히 일어나는 모암변질, 열수반응과 유사하다. 단층대에서 생성되는 저온성, 이차적 아듈라리아의 형태적 특징과 화학조성은 조암광물의 K-장석류와 구분되므로 국내의 단층대에서 흔히 산출하는 K-장석은 아듈라리아일 가능성이 높다. Morphological and mineralogical characteristics of laumontite and adularia in the breccia zone in a fault, Yangbuk-myeon, Gyeongju, Korea suggest that they formed by reaction with hydrothermal alteration related to fault activity. Laumontite commonly occurring in the breccia zone is related to the presence of hydrothermal fluids bearing alkaline elements in the zone. Laumonite is characterized by elongated columnar form with aspect ratio varying 5∼10. Laumontite and adularia whose characteristic euhedral forms are indicative of the latest product formed as rapid precipitation from fluids or replacements of Ca-plagioclase. Hydrothermal fluids reacted with intensively fractured granite, typical with high permeability, leached alkaline elements such as Ca, K, allowing laumontite and adularia to be precipitated under neutral to weak alkaline conditions. It is noteworthy that the formation process and genesis of low temperature minerals such as laumontite and adularia are very similar to those formed by wallrock alteration or hydrothermal alteration that occurred in epithermal deposits, taking into account its characteristic morphology and chemistry, authigenic K-feldspar that commonly forms at low temperature in many fault zones must be adularia.

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          경주시 양북면 단층암의 광물 조성과 입도 분포 특징

          송수정,추창오,장천중,장태우,장윤득,Song,,Su,Jeong,Choo,,Chang,Oh,Chang,,Chun-Joong,Chang,,Tae,Woo,Jang,,Yun,Deuk 대한자원환경지질학회 2012 자원환경지질 Vol.45 No.5

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          경주시 양북면 용당리에 발달한 단층암을 대상으로 X선 회절 분석(XRD), 광학현미경 분석, 레이저 입도 분석, 프랙탈 차원 분석을 적용하여 단층암의 광물 조성과 미구조, 잔류입자의 분포 특성을 연구하였다. 단층핵은 약 1.5 m 두께로 발달하며 이 중 각력대는 약 1.2m, 단층핵의 가장 중심부인 비지대는 평균 20cm의 얇은 두께로 노출되어 있다. 각력대에서는 석영, 장석류 등의 조암광물이 주 구성 광물로서 산출되고 비지대에서는 녹니석, 일라이트 등의 점토광물이 주 구성 광물로서 산출된다. 단층암에서 빈번하게 산출되는 맥상광물, 황철석, 변질 광물 등은 단층활동과 더불어 열수변질 작용이 수반되었음을 시사하고 있다. 현미경에 의한 구획 점셈(box counting), Image J에 의한 영상분석 및 레이저 입도 분석에 기초한 프랙탈 차원값은 단층암의 입자 파쇄 특성을 잘 보여준다. 세 가지 방법으로 구한 프랙탈 차원값(D)은 각력대에서 비지대로 갈수록 그 값이 증가하고 비지대 내에서는 공통적으로 높은 차원값을 갖는다. 비지대 내에서는 D값의 변화가 상대적으로 적으며, 일정한 경향성이 나타나지 않는다. 이는 각력대에서는 입자들의 대량파쇄가 우세하게 발생하고, 단층운동이 계속되어 생성된 비지대에서는 입자의 마모가 보다 우세하게 발생하였음을 시사한다. 연구지역 단층암의 광물 조성과 입자 분포 특성은 다중 단층 운동과 열수변질 작용이 본 연구지역 단층대의 진화에 큰 영향을 끼쳤음을 지시한다. 단층암에서의 프랙탈 차원값이 측정 기법에 따라 차이가 발생하므로 프랙탈 차원값의 상대적인 비교는 보다 신중히 이용되어야 될 것으로 생각된다. This paper is focused on mineral compositions, microstructures and distributional characters of remained grains in the fault rocks collected from a fault developed in Yongdang-ri, Yangbuk-myeon, Gyeongju City, Korea, using X-ray diffraction (XRD), optical microscope, laser grain size analysis and fractal dimension analysis methods. The exposed fault core zone is about 1.5 meter thick. On the average, the breccia zone is 1.2 meter and the gouge zone is 20cm thick, respectively. XRD results show that the breccia zone consists predominantly of rock-forming minerals including quartz and feldspar, but the gouge zone consists of abundant clay minerals such as chlorite, illite and kaolinite. Mineral vein, pyrite and altered minerals commonly observed in the fault rock support evidence of fault activity associated with hydrothermal alteration. Fractal dimensions based on box counting, image analysis and laser particle analysis suggest that mineral grains in the fault rock underwent fracturing process as well as abrasion that gave rise to diminution of grains during the fault activity. Fractal dimensions(D-values) calculated by three methods gradually increase from the breccia zone to the gouge zone which has commonly high D-values. There are no noticeable changes in D-values in the gouge zone with trend being constant. It means that the bulk-crushing process of mineral grains in the breccia zone was predominant, whereas abrasion of mineral grains in the gouge zone took place by continuous fault activity. It means that the bulk-crushing process of mineral grains in the breccia zone was predominant, whereas abrasion of mineral grains in the gouge zone took place by continuous fault activity. Mineral compositions in the fault zone and peculiar trends in grain distribution indicate that multiple fault activity had a considerable influence on the evolution of fault zones, together with hydrothermal alteration. Meanwhile, fractal dimension values(D) in the fault rock should be used with caution because there is possibility that different values are unexpectedly obtained depending on the measurement methods available even in the same sample.

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          한반도 동남부 제3기 어일분지 및 와읍분지의 지구조 운동

          장태우 ( Tae Woo Chang ), 정재혁 ( Jae Hyok Jeong ), 장천중 ( Chun Joong Chang ) 대한지질공학회 2007 지질공학 Vol.17 No.1

          한반도 동남부의 제3기 어일분지와 와읍분지를 대상으로 층서를 검토하고, 단층 이동자료 분석을 통하여 분지의 생성 및 진화와 연관이 있는 지구조사건의 과정을 살펴보고자 하였다. 어일분지와 와읍분지는 거의 동시에 각각 별개로 형성되어 제3기 지층들로 충전된 것으로 판단된다. 어일분지와 와읍분지를 충전하고 있는 제3기 지층의 지층단위 분류와 상호관계가 부분적으로 기존 층서와 달라 새롭게 지층명을 첨삭하였다. 어일분지의 장기층군을 하부로부터 감포역암, 홍덕현무암, 노동리역암, 연당현무암으로 분류하였으며, 와읍분지의 범곡리층군을 와읍리응회암, 안동리역암, 용동리응회암, 호암리화산각력암으로 분류하였다. 기반암과 제3기 지층의 11개 지점에서 단층면상 미끄럼선이 발달하는 소단층들의 자료를 수집하여 고응력장을 해석하고, 순서별로 (I) 북서-남동 횡인장, (II) 북서-남동 횡압축 (III) 북동-남서 순수 인장, (IV)남-북 내지 북북동-남남서 횡압축, (V)동-서 내지 동북동-서남서 순수 압축이 작용한 지구조 사건들로 구분하고, 제3기분지 진화와 연관하여 해석하였다. 지구조사건 I은 올리고세 후기 내지 마이오세 초기의 동해 생성과 관련하여 제3기분지의 형성과 발달을 주도하였고, 지구조사건 II, III, IV는 필리핀해판의 섭입경사 및 방향 변화와 관련된 사건으로 본 연구지역에서는 분지 발달의 종료 및 지각 융기를 야기시켰으며, 지구조사건 V는 태평양판의 강한 섭입으로 인한 압축응력이 동해안을 융기시키며 현재까지 지속되고 있는 것으로 해석된다. Stratigraphy has been renewedly set up and the evolution of tectonic events related to basin formation has been examined on the basis of fault-slip data analysis in the Tertiary Eoil and Waeup basins of the southeastern part of Korea. First of all, field mapping was carried out in detail for Tertiary formations and then paleostress analysis were peformed with more than 400 fault slip data collected from 11 sites in the Tertiary formations and the Yucheon Group. It is judged that both the Eoil and Waeup basins filled up with Tertiary deposits might be simultaneously formed in separate locations. The Janggi Group in the Eoil basin is divided into following stratigraphic units in ascending order: Gampo Conglomerte, Hongdeok Basalt, Nodongri Conglomerate and Yeondang Basalt, and the Bomkori Group in the Waeup basin: Waeupri Tuff, Andongri Conglomerate, Yongdongri Tuff and Hoamri Volcanic Breccia. Paleostress analysis by using striated faults reveals five sequential tectonic events: (1) NW-SE transtension (event I), (2) NW-SE transpression (event II), (3) NE-SW pure extension (event III), (4) N-S transpression (event IV) and (5) E-W pure cmpression (event V). Therefore, five sequential tectonic movements are closely associated with the formation and evolution of the Tertiary basins in the study area: tectonic event I of NW-SE extension is related to formation of the Tertiary basins during the late Oligocene to the Early Miocene, tectonic events II, III and IV caused the termination of the Tertiary basin opening and the crustal uplift in the study area, and tectonic event V upheaved the east coast of Korean Peninsula with compressive stress due to intense subduction of the Pacific plate into Asian continent since the Early Pliocene.

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          읍천단층 상시 감시시스템 변형계에서 관측된 동일본 대지진 분석

          황종선(Jong Sun Hwang), 최재원(Jae-Won Choi), 최원학(Weon-Hack Choi), 조성일(Sung-Il Cho), 장천중(Chun-Joong Chang) 대한지질학회 2012 지질학회지 Vol.48 No.6

          일본에서 2011년 3월 11일에 발생한 동일본 대지진을 읍천단층 상시 감시 시스템에 설치된 두 개의 변형계 자료를 이용하여 분석하였다. 4개 방향의 전압의 단위로 측정되는 변형계 원시 자료를 3개 요소(areal, gamma1, gamma2) 변형률의 단위로 변환한 후, 지진에 의한 신호만을 추출하기 위하여 장기적인 경향을 제거하고 조석에 의한 영향을 고주파 필터를 이용하여 제거하였다. 자료 분석 결과 변형계 자료에서 일본 대지진의 영향이 명확하게 관찰되었으며 크기는 EF01 관측소에서 최대 약 7000, EF02 관측소에서 최대 9500 (nanostrain)으로 나타났다. 변형률 자료의 형태는 기존의 지진계에서 나타나는 양상과 비슷한 경향을 보였으며 지진 발생 시 변형률 값이 수평적으로 약 20~80 정도로 증가하다가 수시간 후에 다시 평상시의 값으로 돌아가는 특성을 보였다. 이러한 결과는 동일본 대지진 발생 직전에 지각의 응력이 증가하였다가 지진 발생 후 다시 응력이 해소되는 과정으로 설명될 수 있다. 또한 고주파 필터를 이용하여 조석에 의한 영향을 제거하는 경우에는 지진발생 이전에도 응력의 변화가 관측된다. 규모 9.0의 동일본 대지진에 의한 응력은 수 시간 동안 변형계에서 변화 양상이 관측되며 그 이후에는 평상시 값으로 수렴하여 실제 읍천단층 안정성에는 아무런 영향을 주지 않는 것을 관측할 수 있었다. 향후 읍천단층 상시 감시 시스템에서 운용중인 다른 장비(GPS, 지표변위계, 지진계, 지하수위계 등)의 자료와 통합하여 분석한다면 지질학적 현상들을 이해하는데 기여할 것으로 기대된다. The 2011 Tohoku-oki earthquake was monitored by two strainmeters in Eupcheon Fault Monitoring System (EFMS) at 11<SUP>th</SUP>, March, 2011. 4-directional raw voltage values from strainmeter were converted to 3-directional (areal, gamma1, gamma2) nanostrain data. To extract signals from Tohoku-oki earthquake, the trend of compression signal and earth tide effect were removed by 2nd order polynomial and high-pass filter, respectively. Strain data clearly showed the signals from earthquake, and maximum strain values at EF01 and EF02 station were around 7000 and 9500 (nanostrain) respectively. The shape of strain signals is similar to that of seismometer signals. Strain value levels changed linearly up to 20 ~ 80 nanostrain during the occurrence of earthquake, and also decreased slowly and linearly to normal values after a few hours. It means that crustal stress is increased rapidly with earthquake signals, and stress is released after earthquake. High-pass filtered strain values were changed before arriving earthquake signals. Strain values showed no significant changes and trends after 2~4 hours of earthquake occurrence and it suggests that the stability of Eupcheon fault have not been effected by the Great East Japan earthquake. The data from other equipments (Creepmeter, Seismometer, Water level meter, GPS, etc) installed in EFMS will be analyzed together with strainmeter data and the contributions to the geologic study of earthquake mechanism are expected.

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