경주시 단구리 일원 굴착조사를 통한 양산단층의 제4기 지질구조 특성과 고지진 연구

• Published in: 지질학회지, 56(2) pp. 155 - 173
• Main Authors: 송영석, 하상민, 이성준, 강희철, 최정헌, 손문
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한지질학회 01.04.2020
• Subjects: 지질학
• ISSN: 0435-4036; 2288-7377

경북 경주시 단구리 일원의 굴착조사를 통해 발견된 제4기 단층지점에 대한 상세 구조분석과 단층비지의 대자율이방성(AMS) 분석을 실시하고, 변위량과 고응력 그리고 제4기 퇴적층에 대한 OSL/IRSL 연대를 도출하였다. 이를 바탕으로 지진규모 산정을 포함한 고지진학 해석을 수행하여 제4기 단층운동 특성과 시기에 대해규명하였다. 굴착지점은 기존 제4기 단층운동이 보고된 벽계지점의 1 km 북쪽연장에 위치하며, LiDAR 영상을 이용한 지형분석과 전기비저항탐사 결과를 통해 단층애로 추정되는 남-북 방향의 지형기복과 저비저항 이상대가 확인되어 굴착조사를 실시하였다. 굴착단면에서 관찰되는 동쪽으로 경사진 7매의 단층면들은 우수향역이동성감각이 우세하며, 제4기 퇴적층과 단층들의 횡절관계는 제4기 동안 최소 3회 이상의 시기가 다른 단층운동이 발생하였음을 지시한다. 제4기 퇴적층은 입자크기, 역의 종류와 함량, 원마도, 분급, 색상 등을 기초로상부로부터 9개의 단위층인 unit A~I로 구분하였다. 특히, 세립질-중립질 사암으로 구성된 미고결 퇴적층(unit E, G) 내에는 지진동에 의한 액상화와 유체화의 결과로 해석되는 지진성 연질퇴적변형구조가 뚜렷이 관찰된다. 또한 대자율이방성 분석결과, 단층핵 1은 우수향 역이동성 운동을 지시하는 자기미세구조가 발달한 반면, 그 동편의 단층핵 2는 우수향 주향이동운동을 지시하는 자기미세구조가 발달한다. 단층조선과 단층비지의 자기미세구조를 통해 확인된 우수향 역이동성 내지 주향이동감각은 현생 한반도 응력장인 동북동-서남서 방향의최대수평응력(σHmax)과 부합한다. 절단된 퇴적층의 겉보기 수직변위와 단층조선을 근거로 얻어진 최후기 단층운동에 의한 변위량은 0.64~1.81 m로 산정되었으며, 이를 최대변위-모멘트 지진규모의 경험식에 대입하여 얻어진 모멘트 지진규모(MW)는 6.7~7.0이다. 단층의 운동시기를 규명하기 위해 단층에 절단된 제4기 퇴적층에대한 OSL/IRSL 연대측정 수행결과, unit B의 연대에 근거할 때, 최후기 단층운동은 3.2±0.2 ka 이후에 발생한것으로 판단된다. In this study, we conduct structural characterization and Anisotropy of Magnetic Susceptibility (AMS) analysis of the Quaternary fault, and the OSL/IRSL age dating for the Quaternary sediments to identify the characteristics and timing of the Quaternary faulting events for which the fault is found through trench survey at Dangu-ri, Gyeongju-si, SE Korea. Based on these, the study of paloeseismology, including the calculation of earthquake magnitude, was conducted to identify the characteristics and timing of the Quaternary faulting event. The trench site is located 1 km north from the Byeokgye site, where Quaternary slip has been reported by previous studies. We selected trench site location based on results of the geomorphic analysis through LiDAR image and resistivity survey. In the analysis, N-S-trending geomorphic relief estimated to fault line scarp, and low resistivity anomaly were found. In the trench section, seven fault surfaces with dextral reverse slip sense observed, and the cross-cutting relationship between the Quaternary sediments and fault surfaces indicates that at least three surface faulting events occurred during the Quaternary. The Quaternary sediments are subdivided into 9 unit layers, unit A~I from the top, based on grain size, type, content, roundness of gravel, degree of sorting, and color. In particular, soft-sediment deformation structure (SSDS) interpreted as a result of liquefaction and fluidization due to seismic ground motion are clearly observed in the unconsolidated layers (unit E, G) composed of fine-medium sand. AMS analysis reveals that the fault core 1 in contact with the Quaternary layer shows magnetic fabrics indicating a dextral reverse slip sense, while fault core 2 shows magnetic fabrics indicating a dextral strike-slip sense. The paleostress reconstruction from slickenline on fault surfaces and the magnetic fabrics of fault gouge correspond with the maximum horizontal stress (σHmax) in the ENE-WSW directions, which is consistent with the current stress field on the Korean Peninsula. The slickenline and vertical separation of the most recent event indicate 0.64~1.81 m of a true displacement. The estimated moment earthquake magnitude (MW) using the empirical equation of maximum displacement–moment earthquake magnitude is 6.7~7.0. To determine the timing of the faulting event, OSL/IRSL dating was carried out on the Quaternary deposits cut by the fault. Based on the OSL ages of unit B, it is concluded that the timing of the most recent event is younger than 3.2±0.2 ka. KCI Citation Count: 7