최근 7년간 한반도 남서부 지역에서 발생한 지진의 진원 특성
정미경·경재복*
한국교원대학교 지구과학교육과, 363-791, 충북 청원군 강내면 태성탑연로 250
Source Characteristics of the Recent Earthquakes for Seven Years in the Southwestern Region of the Korean Peninsula
Mi Kyeong Jung and Jai Bok Kyung*
Department of Earth Science Education, Korea National University of Education, Chungbuk 363-791, Korea
Abstract: Focal mechanism solutions in the southwestern region of the Korean Peninsula (34oN-36oN, 126oE-128oE) were obtained from the analysis of the recent 22 earthquakes (M≥2.0) occurred from January, 2005 to March, 2011. The spatial differences between the epicenters recalculated by this study and those by KMA (Korea Meteorological Administration) and KIGAM (Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) are less than 0.05o, indicating a small deviation.
However, they become a little bit larger in the coastal area due to a biased arrangement of seismic stations. Redetermined depths of hypocenters show a difference less than 12.7 km by comparison with the depth data announced by KIGAM.
Most epicenters in inland area are located closely to the lineaments. Fault plane solutions were obtained from the analysis of P and SH wave polarities, and SH/P amplitude ratios. They show strike-slip faulting or strike-slip faulting with reverse components dominantly. The P-axes trends are mainly ENE-WSW or E-W directions. The direction of fault plane and auxiliary plane with ‘NNE-SSW and WNW-ESE’ or ‘NE-SW and NW-SE’ are dominant and almost parallel to the general trends of lineaments in the study area.
Keywords: southwestern region, recalculated epicenters, fault plane solutions, lineaments, stress field
요 약: 본 연구는 최근 2005년 1월부터 2011년 3월까지 발생한 한반도 남서부지역(34oN-36oN, 126oE-128oE)의 지진 중 규모 2.0 이상의 22개 지진에 대한 단층운동의 해를 구하여 분석하였다. 본 연구를 통해 각 지진의 진앙을 재결정하고, 이를 기상청과 한국지질자원연구원의 진앙자료와 비교한 결과 대부분 0.05o이내로 대체적으로 유사한 값을 보이나, 해 안지역에서 관측망의 편중 혹은 부족으로 인해 약간 더 커진다. 진원깊이가 구해진 한국지질자원연구원의 진원깊이 자 료와 비교하면 최대 12.7 km 이내에서 다양한 차이를 보인다. 대부분의 진앙은 지구조선에 인접하여 분포한다. 단층면 해는 P파 초동극성을 이용하는 방법과 SH파의 극성 및 SH/P 진폭비를 추가하는 방법으로 구한 결과 대부분 주향이동 운동 혹은 역단층 성분이 포함된 주향이동단층 운동의 특징을 보인다. 주 응력장인 P축은 동북동-서남서 혹은 동서 방 향이 우세하게 나타나고, 이는 전반적인 한반도의 응력장 분포와 잘 일치한다. 단층면해는 주로 ‘NNE-SSW와 WNW- ESE 방향’ 또는 ‘NE-SW와 NW-SE 방향’의 단층면과 보조단층면을 보이는데, 이는 지표의 지구조선 방향과 전반적으 로 잘 일치하는 경향을 보인다.
주요어: 남서부 지역, 진앙재결정, 단층면해, 선구조선, 응력장
서 론
한반도에서 발생하는 지진은 대부분 지체구조성 지 진으로 지구 내부에 작용하는 지질학적인 응력에 의 해 발생한다. 이 응력이 지구 내부 물질의 탄성 한계 를 초과하게 되면 취성 파쇄를 일으켜 지각의 약대 나 기존의 단층을 변위시키고 지진파의 형태로 방출
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정미경·경재복된다. 진원에서의 단층면해는 지표면의 각 관측소에 기록된 지진파의 P파 초동극성이나 SH파의 극성 및 진폭비, 파형 역산법 등의 방법을 이용하여 구할 수 있다. 단층면해는 지진원에서 지진이 발생할 때의 단 층운동의 특성을 나타내며 이를 통해 특정 지역에서 지진을 유발시키는 전반적인 응력장 분포를 알 수 있다. 또한, 이러한 자료를 종합하면 그 지역의 지체 구조 운동을 기술할 수 있다.
한반도 남서부 지역에서 20세기에 발생한 피해 지 진으로는 1936년 7월 4일 지리산 쌍계사지진(규모 5.0)이 있고, 그 이후로도 규모는 비교적 작지만 꾸준 히 지진이 발생해 오고 있다. 한반도 남부 지역에서 발생한 지진에 대한 단층면해를 분석한 연구를 보면 주로 역단층 및 역단층성 주향이동단층 운동과 관계 된 것으로 해석되었고, 지진원에서 단층 운동을 일으 키는 주 압축응력 방향은 ENE-WSW 방향 또는 NE- SW 방향인 것으로 나타났다(e.g., Chung and Kim, 2000; Park, 2005; Cho et al., 2006; Park et al., 2007; Jun and Jeon, 2010).
본 연구에서는 최근 2005년 1월부터 2011년 3월까 지 발생한 한반도 남서부 지역(34oN-36oN, 126oE- 128oE)의 지진 자료 중 규모 2.0 이상의 22개 지진에 대해 진앙의 재결정을 통해 좀 더 신뢰도 높은 진원 자료를 얻고자 하였다. 재결정 된 자료를 바탕으로 진앙과 지질구조선과의 관계를 검토하고자 하였으며, 지진 단층운동의 해를 구하여 진원에서의 각 지진의 단층운동 특성을 알아보고자 하였다. 또한 한반도 및 주변에서 발생하는 지진의 메카니즘과 주응력 방향을 비교하여 본 연구 지역에서 발생하는 지진의 전반적 인 응력장과의 관계를 알아보고자 하였다.
지진자료와 진원요소의 재결정
진원요소에는 지진발생시각, 진앙의 위치, 진원깊이 등이 있다. 진원요소의 재결정은 지진연구 중에서 가 장 기본이 되는 일이며 지진을 유발한 단층의 위치 와 특성을 규명하는데 꼭 필요한 변수이다. 신뢰도 높은 진원 요소 결정을 위해서는 정확한 파형 도달 시각과 실제 지각속도구조가 필요하기 때문에 그렇지 못한 경우 명확한 진원 요소를 결정하기에 어려움이 따른다. 본 연구는 한반도 남서부 지역(34oN-36oN, 126oE-128oE)에서 2005년 1월부터 2011년 3월까지 발생한 22개 지진에 대하여 국내 지진 관측망 운영 기관 중 기상청과 한국지질자원연구원의 지진자료를
수집한 후 이들 기관의 관측소별 P파 초동시간을 선 택하여 이 지진들의 진앙을 재결정하고자 하였다.
Fig. 1은 지진 분석에 사용한 기상청과 한국지질자원 연구원의 각 관측망을 나타낸 것이고, Table 1은 연 구에서 이용한 한반도 남서부지역 각 지진의 지진원 요소를 나타낸 것으로 좌측은 기상청에서 발표한 것 이고 중앙은 한국지질자원연구원에서 발표한 값이다.
진원지 재결정을 위해 반경 100 km 이내에 있는 관측소자료를 이용하여 거리에 따른 지진파의 분산 및 굴절효과를 배제하고 직접파의 초동을 선택하고자 하였다. 해역에서 발생한 지진이거나 파형자료에 잡 음이 많아 관측소의 자료가 부족한 경우에는 반경 약 120 km까지의 자료를 이용하였다. 지각 속도구조 모델은 광대역 지진파형과 경로시간을 함께 분석하여 구한 1차원 지각 속도구조 모델인 Chang and Baag (2006) 모델을 사용하였고, 지진파형 분석 자료를 Hypoinverse-2000 (Klein, 2002)에 입력하여 지진이 발생한 시각, 진앙의 위치, 진원 깊이와 같은 지진원 요소를 얻었으며 그 결과를 Table 1의 우측에 제시하 였다. Table 1의 우측에서 재결정된 발생시각이 기재 된 지진의 발생 연월일은 좌측 기상청 자료와 동일 하다.
재결정된 진앙자료를 기상청 및 한국지질자원연구 원의 진앙자료와 비교해 본 결과 위도 및 경도의 차 이가 대부분의 지진에서 0.05o 이하의 각거리 차이를 보여 거의 유사한 진앙 위치를 보인다. 다만 남서 해 안 지역에서 KMA 자료와 최대 0.12o(3번)까지 진앙 차를 보이지만, 그 값은 크지 않으며, 진앙 결정시 관측소의 위치가 편중되어 있음으로 인하여 초동 적 용시 나타나는 차이로 보인다(Fig. 2). 일반적으로 각 기관에서 사용하는 진앙결정 프로그램, 지각속도 구 조, 초동 도달 시간 등의 차이에 따라 약간씩 진앙에 서 차이가 있을 수 있다.
정확한 진원 깊이를 구하기 위해서는 진앙을 중심 으로 모든 방향으로 많은 관측소 자료가 있어야 신 뢰성 있는 값을 산출할 수 있다. 따라서, 기상청인 KMA의 경우 현재의 관측소 분포로는 계산된 진원 깊이의 불확실성이 커 자료의 신뢰성을 감안하여 카 달로그에 나타내지 않고 있다. 진원 깊이의 불확실성 은 크지만 본 연구에서 구한 진원깊이와 한국지질자 원연구원 자료의 진원깊이를 비교해 본 결과, 본 연 구 결과값이 약간 깊게 나오며, 최대 12.7 km (Fig.
3의 12번)까지 상당한 차이를 보이기도 한다. 진원의
깊이가 결정되지 않아 미발표된 지진(Fig. 3의 5, 6, 10번)은 Table 1에서 ‘-’으로 표시하였으며 비교대상 에서 제외하였다. 진원의 깊이 차이는 진원 결정에 단지 P파 초동시간만을 사용했다거나, 경로 시간 역 산이 지각속도구조모델과 지진 깊이의 상호 작용에 대해 민감하게 반응한 경우일 수 있다. 또는 진원지 의 위치가 해역인 경우 관측소로부터 거리가 멀고 관측소가 육지 방향으로 편중되어 있어 고른 방위각 자료를 얻을 수 없다는 점 등의 다양한 이유가 있을 것으로 생각된다.
Fig. 4는 진앙 분포와 연구지역의 지구조선의 분포 를 대비시킨 것이다. 비교가 불가능한 해상 지진이나 해안 인접 지진들을 제외하고 내륙에서 발생한 지진 들은 지구조선의 밀집도가 높은 지역에 주로 분포한 다. 특히 NNE-SSW, NE-SW, N-S 방향의 지구조선 과 잘 일치하는 경향을 보인다. 지진의 규모가 작아 지표에 분포하는 이들 방향의 지구조선과 실제로 직 접적인 연관이 있는지는 좀더 많은 연구가 필요하지 만, 관련성을 배제할 수는 없다.
단층면해
지진 발생 시 여러 관측소에서 기록된 지진 파형
자료를 해석함으로써 단층운동 특성과 응력장 분포를 추정할 수 있는데, 이를 단층면해(fault plane solution) 또는 발진기구해(focal mechanism solution)라고 한다.
발진기구해는 P파의 초동 극성이나 P파·S파의 극성 및 진폭비 또는 관측된 파형을 분석하여 얻어지고, 특정 지역에서 발생한 지진에 대한 발진기구해를 통 해 그 지역의 응력장 분포를 추정할 수 있으며, 이러 한 자료를 종합하여 지체 구조 운동을 기술할 수 있 다. 단층면해는 진원 반구의 아래쪽을 진원구(focal sphere)로 정의하고 진앙에서 P파가 관측소로 나아간 사출각(take-off angle)과 초동극성분포로부터 서로 수 직한 두 절단면을 구한다. 이 두면을 각각 단층면 (fault plane)과 단층 보조면(auxiliary plane)으로 추정 하여 지진을 일으키는 단층의 기하를 밝히게 되는데, 이는 단층면해를 구하는 간단하고 널리 쓰이는 방법 이다. 단층면해를 구하기 위해 사용되는 사출각은 지 각속도에 의존하기 때문에 계산에 사용되는 지각속도 구조모델의 영향을 받는다. 본 연구에서는 Chang and Baag(2006) 속도구조모델을 사용하여 단층면해 를 얻었다.
P파 초동극성을 이용하여 단층면해를 정확하게 구 하기 위해서는 각 지진을 관측하는 관측소가 많아야 Fig. 1. Location of seismic stations of KMA and KIGAM used in this study.
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정미경·경재복Table 1. Source parameters of 22 earthquakes from KMA and KIGAM catalogs, and relocated hypocenters of these earthquakes No.
KMA catalogKIGAM catalogRecalculated parameter Origin time (KST*)Epicenter Mag.
Origin time (KST)Epicenter Mag.
DepthOrigin time (KST*)EpicenterDepth yy/mm/ddhh:mm:ssLatitude (N)Longitude (E)hh:mm:ssLatitude (N)Longitude (E)(km)hh:mm:ssLatitude (N)Longitude (E)(km) 105/02/2022:18:3935.40126.223.422:18:38.7535.3885126.24433.514.122:18:39.3635.3661126.221112.39 205/07/3003:01:3634.14127.473.103:01:37.3734.1696127.51553.08.003:01:38.2434.1570127.472715.16 305/08/2405:06:2634.06126.953.505:06:24.4834.1922127.03603.37.705:06:24.6934.1769127.030210.28 405/10/2301:02:4534.97127.072.501:02:46.8934.9649127.07482.72.901:02:47.1434.9566127.073911.72 505/12/1800:00:0334.64127.612.200:00:02.8934.6535127.65112.0-00:00:03.7734.6719127.616118.90 605/12/2503:58:4834.74127.222.403:58:50.1034.7482127.23112.6-03:58:50.4234.7251127.209822.71 706/02/2800:11:2235.81127.892.300:11:23.5735.8004127.89382.64.200:11:23.4035.7909127.89008.61 806/04/0200:04:3735.38127.222.000:04:38.7435.4102127.17472.34.900:04:38.9735.3843127.183715.51 906/07/2523:29:1835.79127.892.523:29:19.6435.8028127.88882.62.923:29:19.6135.7909127.88828.85 1006/08/0112:57:3635.74127.822.012:57:378435.7406127.82502.2-12:57:37.6835.7326127.83765.61 1106/11/1101:16:0135.97127.452.401:16:02.5335.9813127.46573.25.801:16:02.4635.9770127.461711.01 1207/11/1905:51:2234.78126.482.105:51:23.8334.7790126.52052.03.105:51:22.9234.7646126.486715.80 1307/12/1600:04:3535.62127.802.200:04:36.9935.6381127.79262.42.700:04:36.0235.6290127.792910.66 1408/09/1312:05:0835.60126.992.512:05:08.0735.6175127.01512.82.612:05:08.3135.6168127.01089.93 1509/02/1217:46:1535.26127.443.217:46:16.1535.2557127.43033.419.117:46:16.7635.2595127.433119.94 1609/02/1512:57:0535.85127.722.312:57:06.7535.8517127.73042.54.312:57:05.7035.8461127.720312.73 1709/11/1405:28:4235.66126.912.405:28:42.5735.6676126.93262.617.105:28:43.0235.6520126.908417.92 1809/11/1421:27:5734.81127.932.521:27:56.7634.7778127.93652.78.821:27:56.8734.7816127.926812.60 1910/05/1514:44:5936.00127.842.214:45:00.1535.9967127.84242.46.214:45:00.0035.9983127.842411.31 2010/10/2512:36:5734.29127.392.512:36:57.6734.2862127.43822.811.512:36:57.8934.2632127.415113.18 2110/11/2810:15:2835.18127.022.310:15:28.9035.1799127.02122.61510:15:29.3035.1746127.024117.24 2211/03/1414:47:1134.62126.102.914:47:11.3134.5830126.10853.110.514:47:11.2334.5694126.085610.34 *Korea Standard Time
하며 진원 주위에 방위각이 골고루 분포되어야 한다.
하지만 위에서 설명한 바와 같이 현재까지 지각속도 구조가 명확히 밝혀진 것은 아니며, 일부 지진(특히 해역에서 발생한 경우)의 경우 관측소의 밀도는 낮고, 방위각이 편중되어 있다. 또한 한반도에서 발생하는 지진의 대부분이 규모가 3이하인 미소지진으로 기록 계에 기록된 지진파와 잡음의 구별이 모호한 경우가 많으므로 P파 초동극성만으로 만족할 만한 단층면해 를 구하기는 더욱 어려우며, 일반적으로 자료의 수가 적고, 관측소가 고르게 분포되어 있지 않을 경우 가 능한 단층면해의 수는 많아지게 된다. 이와 같은 문 제를 해결하기 위해 지진파의 진폭비를 이용하는 방
법이 제안되고 있다. 초동의 상하동은 이산적인 값인 데 비해, 진폭비는 연속적인 값으로 편향된 적은 관 측점으로부터도 값을 얻을 수 있다(Hardebeck and Shearer, 2003). 또한 모멘트 텐서법과 같이 후속파까 지 정확하게 이론 파형을 합성할 필요가 없으면서 진 원에서 관측점 사이의 전파경로의 감쇠나 불균질 구 조의 영향을 덜 받는 점이 해를 구하는데 매우 유리 하다. Kisslinger(1980)와 Kisslinger et al.(1981, 1982) 은 상하동 성분을 이용하여 P파와 SV파의 진폭비와의 잔차가 최소가 되는 값을 격자탐색(grid search)에 의 해 구하고, 발진기구를 추정하는 방법을 고안하였다.
Snoke et al.(1984)은 Kisslinger(1980)의 방법을 발전시 켜서 P파, SV파, SH파의 극성과 각각의 진폭비(SH/P, SV/P, SV/SH)를 이용하는 방법을 개발하였으며 발진 기구해를 구하는 FOCMEC (FOCal MEChanism determination)이라는 공개프로그램(Snoke, 2000)을 제작한 바 있다. 본 연구에서 사용한 FOCMEC은 Fig. 4의 B축(주 압력축 P축과 주 장력축 T축에 직 교하는 축; 혹은 두 절단면을 만나는 Null축)의 trend 와 plunge를 각각 0o에서 360o, 0o에서 90o의 범위에 서 격자탐색하고, B축과 직교하는 A축(한 절단면의 축)을 0o에서 180o까지 격자탐색하여 결정되는 절단 면 중에서 P파·SH파의 극성과 진폭비(SH/P)를 만족 하는 단층면해를 구하였다.
Fig. 4. Epicentral distribution on the lineament map in the southwestern region.
Fig. 2. Epicentral differences between KMA and this study.
The broken and solid circles indicate epicenters of KMA and this study for each event number, respectively.
Fig. 3. Comparison of focal depths between KIGAM and this study. The upright and inclined crosses for each event number indicate focal depths of KIGAM and this study, respectively.
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정미경·경재복한반도 남서부 지역의 2005년 1월부터 2011년 3월 까지 발생한 22개 지진에 대해 재결정한 진원을 바 탕으로 구한 단층면해의 결과는 Fig. 5와 Table 2와 같다. 단층면해를 얻는데 이용된 관측소의 수는 Table 2에 제시된 것과 같이 최소 11개소에서 최대
41개소의 P파 초동 극성 자료를 이용하였다. 이 때 식별이 가능한 최대한 많은 관측소를 이용하여 해의 개수를 최소화시켰다. 이 중 5개 지진(Table 2의 6, 8, 12, 21, 22번 지진)의 경우 P파 초동 극성만으로 얻은 해가 분산된 경향을 보여서 보다 명확한 해의 Fig. 5. Fault plane solutions of 22 earthquakes obtained from P-wave polarities of first motion and SH/P amplitude ratios.
범위를 얻기 위해 SH/P 진폭비를 추가하여 해를 구 하였다.
한반도 남서부 지역에서 발생한 지진원 특성 Table 2는 한반도 남서부 지역에서 발생한 22개 지 진에 대하여 단층면으로 추정되는 2개의 절단면, P축, T축의 특성, 사용 자료수, SH/P 이용 유무를 정리한 것이다. Fig. 6은 각 지진의 진앙과 단층면해를 한반 도 지질 구조선 위에 종합하여 나타낸 것이다. 단층 면해의 범위가 넓은 경우, 각 지진의 단층면과 응력 축의 방향은 다수의 단층면해 중에서 중앙값을 선택 하였다.
본 연구 지역은 지체 구조상 지나 방향의 습곡과 단층이 발달된 옥천습곡대와 영남육괴에 놓여 있고, 주로 NNE-SSW 방향의 구조선을 보인다. 단층면해 를 종합하여 분석한 결과 NNE-SSW 또는 NE-SW 방향의 단층면을 갖는 지진은 16개(e.g., Fig. 5의 4, 7, 9, 13, 15번 등의 지진)로 지표 구조선의 방향과 유사한 방향의 단층면을 갖는 지진이 대부분이었다.
하지만 지진 발생 위치가 지표 구조선이 나타나 있
Fig. 6. Fault plane solutions of twenty two earthquakes on the lineament map in the southwestern region. GF: Gwangju Fault, YF: Yeongam Fault, NT: Nodong Thrust, HF: Hwa- sun Fault.
Table 2. Parameters for fault plane solutions of twenty two earthquakes
No. Plane 1 Plane 2 P-axis T-axis data
data
Number of SH/P
Strike dip rake Strike dip rake azimuth dip azimuth dip
1 268.32 78.56 -49.02 11.17 42.27 -162.86 216.62 41.56 328.18 22.52 24 -
2 127.12 66.60 -9.06 221.74 81.69 -156.34 87.23 22.52 352.91 10.29 24 -
3 317.04 86.79 39.89 224.35 50.18 175.82 83.60 24.40 188.48 29.50 19 -
4 317.98 80.61 3.45 227.41 86.60 170.59 273.03 4.21 182.35 9.05 29 -
5 94.59 71.11 47.21 345.31 46.03 153.27 214.44 15.19 320.79 46.04 18 -
6 292.62 80.04 -0.88 22.77 89.13 -170.04 248.12 7.64 157.26 6.41 24 1
7 304.45 75.52 3.97 213.46 86.16 165.49 259.80 7.44 168.08 12.95 27 -
8 89.01 65.41 4.63 357.08 85.79 155.33 45.60 14.03 310.31 20.25 26 2
9 106.01 71.25 -23.86 204.10 67.48 -159.64 64.23 29.87 155.67 2.50 33 -
10 136.85 85.67 59.91 39.43 30.38 171.42 252.12 33.83 18.57 41.56 27 -
11 93.59 45.00 0.00 3.53 90.00 135.00 58.27 30.00 308.79 30.00 41 -
12 114.71 84.28 34.59 20.78 55.61 173.07 262.76 19.21 343.45 28.02 15 1
13 293.48 70.08 -1.82 24.10 88.29 160.07 250.56 15.19 157.06 12.70 33 -
14 109.88 26.81 20.42 1.49 80.95 115.34 70.75 31.32 298.34 47.94 38 -
15 293.53 68.37 -28.21 34.71 63.94 -155.77 252.93 34.85 344.93 2.87 34 -
16 147.32 78.56 49.02 44.46 42.27 162.86 267.45 22.52 19.02 41.56 35 -
17 94.39 55.00 0.00 4.39 90.00 145.00 55.07 23.93 313.71 23.93 35 -
18 116.38 77.80 21.99 21.50 68.53 116.88 247.65 6.28 340.47 24.09 30 -
19 127.80 88.71 14.95 37.46 75.06 178.66 261.66 9.58 353.61 11.44 35 -
20 117.68 51.62 -12.25 215.36 80.42 -140.97 93.96 33.83 340.82 18.75 17 -
21 155.06 66.60 68.12 20.38 31.61 130.74 261.21 18.75 30.90 62.01 20 1
22 122.13 65.41 78.99 327.19 26.81 112.65 220.38 19.68 11.26 67.73 11 1
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정미경·경재복지 않은 경우도 있고, 해역 인근에서 발생한 지진의 경우 또한 구조선과 연결한 해석에 어려움이 있다.
Fig. 7은 Frohlich(2001)이 제시한 메커니즘으로 본 연구에 이용된 22개 지진의 단층면해를 삼각 다이어 그램에 나타낸 것이다. Frohlich and Apperson(1992) 은 다음 식 (1)에 기초하여 지진을 발생시킨 단층의 유형을 분류했다.
sin2δT+ sin2δB+ sin2δP=1 (1) δT, δB, δP는 각각 T, B, P 축의 경사각을 의미하며, δT, δB, δP는 각각 50o, 60o, 60o를 초과할 때 역단층, 주향이동단층, 정단층으로 정의하였다. 삼각 다이어그 램의 세 꼭지점은 각각 순수한 역단층, 주향이동단층, 정단층을 의미한다. Fig. 7의 삼각 다이어그램을 통 해 분석한 결과 22개 지진의 단층운동은 대부분 주 향이동단층 및 역단층을 포함한 주향이동단층의 특징 을 보여주었고, 3개(14, 21, 22번)의 역단층, 3개(1, 15, 20번)의 정단층을 포함한 주향이동단층의 특징을 보이는 것으로 해석되었다.
Fig. 8은 기진 응력장의 분포를 알아보기 위해 한 반도 남서부지역에서 발생한 22개 지진의 단층면해 로 부터 주 압력축인 P축의 방향을 각 진앙지에 나 타낸 것이다. 흰색 원은 주향이동단층, 검은 원은 역 단층을 의미한다. 22개 지진 중 15개 지진에서 거의 완만한 ENE-WSW 방향으로 분포하고 있었으며, 나 머지 6개(1, 5, 8, 11, 17, 22번)의 지진은 NE-SW 방향의 분포를 보였다. 하지만 전남 화순군 근처 4번
지진의 경우 예외적으로 거의 수평한 WNW-ESE 방 향을 나타냈다.
논 의
본 논문의 연구지역은 지체구조상 옥천습곡대의 남 서부과 영남육괴의 남서부가 포함된 곳으로 지나 방 향의 습곡과 단층이 발달되어 있으며, 대부분 NNE 방향의 선구조(lineament)가 많이 발달하며 NW 내지 NNW 방향의 선구조도 발달한다. 이들 선구조들은 단층을 반영한 것으로 NE 방향의 단층은 백악기의 퇴적분지를 중심으로 분지 양쪽 경계를 따라 발달하 며 주향이동 단층이다(Lee et al., 1997). 본 연구 지 역의 주된 단층으로 화순단층, 영암단층, 광주단층이 있다. 영암단층과 화순단층 사이 고생대 퇴적층 분포 지에는 여러 개의 스러스트단층들이 발달하고 있다 (Choi et al., 1992). 본 연구의 단층면해 해석 결과 대부분 주향이동단층에 의한 지진 메커니즘을 가지는 것은 이 지역의 주된 단층의 경향과 대체로 일치한 다. 한반도 남서부의 주요 단층선과 선상구조, 그리 고 결정된 진원 단층면은 대부분 NNE 또는 NE 방 향으로 대체로 일치하나 선구조가 매우 복잡할 뿐만 Fig. 7. Ternary plot of the fault mechanism solution. The
size of the circle is proportional to the local magnitude of an event.
Fig. 8. Directions of principal pressure axis determined from focal mechanism solutions. Open and closed circles indicate strike-slip and reverse faults, respectively.
아니라 지표상의 단층이 지하로 어떤 방향으로 어느 깊이까지 연장되어 있는지가 불분명하고 지진의 규모 가 작아 지표상의 단층과의 정확한 연관성을 밝히기 는 어려운 점이 있다.
본 연구 지역에서 과거 피해를 일으킨 지진은 1936 년 7월 4일 지리산 쌍계사 부근에서 발생한 쌍계사 지진(M=5.0)이 있다. Shimazaki(1984)는 1936년 당 시의 Wichert 지진계의 기록을 통해 쌍계사지진의 메 커니즘을 추정하여 NNE-SSW 방향의 절면을 가지고 ENE-WSW 방향의 압축력에 의하여 발생한 주향이 동성분이 우세한 역단층임을 보인 바 있다. 또한 북 중국-한국-일본 지역에서 발생하는 천발지진들의 단 층면해들을 제시하고 주향이동단층 운동이 우세함을 밝힌 바 있다. 2004-2007년의 지진을 분석한 Park et al.(2007)의 결과에 의하면 남한에서의 지진단층면해 는 대부분 사교성분을 포함한 주향이동 단층운동의 특징을 보이고, 역단층운동의 특징을 일부 보이며, 주 응력축은 E-W 방향(269o-275o)의 낮은 경사(10o- 25o)를 보인다. Jun and Jeon(2010)는 20세기 한반도 및 인근에서 발생한 규모 4.5 이상의 지진에 대하여 주향이동단층 운동에 의한 메카니즘에 다소의 역단층 운동이 첨가된 단층운동을 보여주고, 단층작용을 일 으킨 주응력 방향은 거의 수평한 ENE-WSW 방향임 을 밝힌 바 있다.
본 연구지역인 한반도 남서부 지역의 단층면해 분 석 결과도 대부분 주향이동 및 주향이동성분이 우세 한 사교단층 운동을 나타내었으며, 주 응력축은 거의 수평한 ENE-WSW 방향이 우세하여 위 연구들의 결 과와 크게 다름이 없었다. 다만 서해안 또는 남해안 에서 발생한 일부 지진의 경우 전반적인 단층면해와 응력축의 방향이 다소 차이를 보이는 것이 있다. 이 는 관측소의 위치가 육지에 편중되어 즉, 방위각이 편중되어 초동 극성을 주로 사용하여 구하는 단층면 해가 불확실할 가능성이 있다고 본다. 또한 미소 지 진들의 단층면해는 지역적인 응력차이나 변화에 크게 영향을 받을 수 있기 때문에 전반적인 한반도의 응 력 분포와 다소 차이가 나타날 수 있음을 배제할 수 없다.
결 론
본 연구를 통해 최근 2005년 1월부터 2011년 3월 까지 한반도 남서부지역에서 발생한 22개 지진활동
에 대한 지진원 특성의 분석 결과는 다음과 같다.
1. 각 지진의 진원지를 재결정한 결과 기상청 및 한국지질자원연구원의 진앙자료와 대부분 0.05o 이내 의 근소한 차이를 보이지만, 해안 인근 지역에서 관 측소의 편중으로 진앙차이가 약간 커져 최대 0.12o를 보이기도 한다.
2. 내륙에서 발생한 지진들의 진앙은 지구조선상이 나 지구조선에 인접하여 분포한다. 특히 NNE-SSW, NE-SW, N-S 방향의 지구조선과 잘 일치하는 경향을 보인다. 지진의 규모가 작아 지표에 분포하는 이들 방향의 지구조선과 실제로 직접적인 연관이 있는지는 좀더 연구가 필요하지만, 관련성을 배제할 수는 없다.
3. 대부분의 지진이 주향이동 단층운동 또는 역단 층 성분을 포함한 주향이동 단층 운동의 특성을 보 이고, 단층면해는 주로 NNE-SSW와 WNW-ESE 방 향 또는 NE-SW와 NW-SE 방향의 단층면 혹은 보조 단층면을 보인다. 이는 한반도 남서부 지역의 주요 구조선 방향과 대체로 일치한다.
4. 대부분의 지진에서 주 응력축인 P축의 방향이 거의 완만한 ENE-WSW 방향을 보여 기존의 한반도 에서 발생한 지진의 특징과 유사하지만 해안 지역 발생 지진의 경우 단층면해와 응력축의 방향이 다소 차이를 보이는데 이는 관측 자료의 편중 혹은 부족 으로 인한 결과일 가능성이 크다.
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(last accessed July, 2010).
2013년 1월 11일 접수 2013년 1월 21일 수정원고 접수 2013년 1월 29일 채택
