단층암의 물질 변화와 역학적 거동특성 간의 관계

Abstract

단층암을 구성하는 물질은 단층의 역학적 거동특성을 결정하는 본질적인 요인 중 하나이다. 우리는 단층암물질 조성의 변화가 단층의 미끌림 거동의 변화를 가져오는 지를 확인하기 위하여, 자연 단층암의 모암과 단층비지를 대상으로 물질 분석, 전단실험 및 미구조 분석을 결합하는 연구를 시도하였다. 본 연구는 포항시 보경사인근에 위치한 양산단층의 손상대에서 발견되는 부차단층을 대상으로 수행한 것이다. 물질 분석 결과, 모암분말 시료에는 석영, 장석과 같은 비점토광물(>80 wt%)이 우세한 반면 단층비지 시료에는 점토광물(일라이트, 녹니석 등)의 함량(>50 wt%)이 우세하다. 전단실험 결과, 단층비지 시료는 낮은 마찰계수(μ~0.27), 안정한 미끌림을 지시하는 속도 강화 거동 그리고 낮은 마찰회복률이 특징적인 반면, 모암분말 시료로부터는 높은 마찰계수(μ~0.70), 불안정한 지진성 미끌림을 지시하는 속도 약화 거동 그리고 높은 마찰회복률이 관찰되었다. 미구조 관찰 결과, 단층비지 시료에서는 점토광물들이 정향배열하면서 연결되어 있는 구조가 잘 발달하는데 이것이 그 시료가 낮은 마찰강도를 갖는 이유인 것으로 보인다. 이상의 결과들은 단층 발달 초기에 모암의 단순 분쇄 물질로 존재하던 단층암이 점토질 비지로 바뀜에 따라 단층의 역학적인 거동의 극적인 변화가 발생할 수 있음을 지시한다.