지질구조 특성과 고지진학 해석을 통한 양산단층의 제4기 운동특성 분석 = Quaternary Kinematics of the Yangsan Fault, Based on Structural Characterization, Paleoseismological Interpretation

국문 초록 (Abstract)

양산단층을 가로지르는 굴착조사(경북 경주시 강동면 단구리 576)를 통해 제4기 퇴적층을 절단하는 최소 수 m 폭의 단층핵이 새롭게 발견되었다. 이번 연구에서는 이곳 단층대와 주변의 상세 구조분석과 단층비지의 대자율이방성(AMS) 분석을 통해 제4기 동안 발생한 단층운동의 특성을 밝히고, 고지진학 해석을 병행하여 단층대를 따라 발생한 지진규모를 산정하였다. 연구지역은 기존에 제4기 운동이 보고된 양산단층 벽계지점의 북쪽 약 1 km 연장 지점으로, LiDAR 영상을 이용한 지형분석과 전기비저항 탐사를 통해 단층애로 추정되는 북북동 방향의 지형기복과 저비저항대가 확인되어 굴착조사를 실시하였다. 굴착단면(폭 7 m, 깊이 3 m)에서 관찰되는 7매의 단층들은 우수향 역이동성감각이 우세하며, 제4기 퇴적층과 단층들의 횡절관계는 최소 3회 이상의 시기가 다른 단층운동이 발생하였음을 지시한다. 최후기 운동을 한 것으로 해석되는 N01°E/69°SE/34°N의 단층면 동편에는 최소 2 m 이상의 폭을 가지는 단층핵이 존재하며, 대부분 단층비지로 이루어진 단층핵 1과 그 동편에 일부 각력을 포함하는 단층핵 2로 구분된다. 단층 하반에 주로 분포하는 제4기 퇴적층은 입자크기, 역의 종류와 함량, 원마도, 분급도, 색상 등으로 하부에서부터 unit A~H로 구분하였다. 특히, 세립질-중립질 사암으로 구성된 미고결 퇴적층(unit C, E) 에는 지진동에 의한 액상화 및 유체화의 결과로 해석되는 하중구조(load casts, ball and pillow), 관입구조(flame structure, pillar structure)와 같은 지진성 연질퇴적변형구조(soft-sediment deformation structure)가 뚜렷이 관찰된다. 이들 변형구조로부터 추정되는 지진규모(MW)는 5.5 이상이다. 또한 대자율이방성 분석결과, 제4기층과 접하는 단층핵 1은 우수향 역이동성운동을 지시하는 자기미세구조가 발달한 반면, 그 동편의 단층핵 2는 우수향 주향이동운동을 지시하는 자기미세구조가 발달한다. 야외에서 관찰된 단층의 기하와 운동학적특성과 단층비지의 자기미세구조를 종합하여 도출된 응력장은 동북동-서남서 방향의 최대수평응력(σHmax)을 지시하며, 이는 한반도의 현생 응력장과 부합한다. 절단된 퇴적층의 수직변위와 단층조선을 근거로 얻어진 3회의 단층운동에 의한 실제변위량은 각각 약 82 cm, 43 cm, 79 cm로 구해졌다. 이를 최대변위-모멘트 지진규모 경험식[]에 적용하여 산정된 모멘트 지진규모(MW)는 각각 6.7, 6.5, 6.7로 연질퇴적변형구조로부터 얻어진 규모와 부합한다. 한편 포항시 기계면(양산단층 서편)과 경주시 남산동(양산단층 동편)에 분리되어 분포하는 고신생기 A-type 알칼리장석화강암의 분포에 근거하여 양산단층의 약 21.3 km의 우수향 수평변위가 제안된 바 있다. 이번 연구지역에 대한 상세지표지질조사에서 이 화강암이 단층 서편에만 분포함이 재차 확인되었다. 또한, 굴착단면에서 양산단층의 단층핵 서편 경계가 관찰되며, 이 경계를 따라 실시한 자기미세구조 분석결과 우수향 역이동성 감각을 지시한다. 이상의 연구결과를 종합하면 굴착단면에서 확인되는 제4기 단층은 양산단층의 가지단층이 아니라 주단층이며, 단층핵의 서편 경계가 현생 동북동-서남서 방향의 압축력 하에서 우수향 역이동성단층으로 최소 3회 이상 재활한 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• 차 례
• I. 서언 1
• II. 지질학적 배경 4
• III. 연구결과 9
• 1. 선형구조분석 및 전기비저항탐사 9
• 2. 상세지표지질조사 22
• 가. 암상분포 23
• 나. 제4기 단층 노두 26
• 3. 굴착조사 31
• 가. 야외기재학적 특성 32
• (1) 굴착지점 제4기 단층의 기하와 운동학적 특성 32
• (2) 변위량 37
• 나. 고응력 복원 39
• 다. 단층암의 대자율이방성 특성 41
• IV. 토의 47
• 1. 고지진학 해석 47
• 2. 양산단층의 위치 재정립 및 제4기 재활 특성 53
• V. 결론 56
• 참고문헌 58
• Abstract 69