한반도 남동부 지역에 발달한 양산단층 비지의 마찰 특성

Abstract

한반도 남동부에 발달한 주 단층들 가운데 하나인 양산단층의 마찰특성을 이해하기 위하여 단층비지를 대상으로 전단속도변화실험(velocity stepping test)을 실시하였다. 단층비지 시료들은 경남 양산시 상천리 지역과경북 포항시 보경사 인근에 위치한 단층 노두의 단층핵(fault core)과 부차 단층(subsidiary fault)으로부터 각각채취하였다. 실내 전단실험 전에 시료의 전처리, X-선 회절분석 및 입도분석을 통해 단층비지 물질의 특성을 파악하였다. 전처리 과정을 거쳐 250 μm 이하의 크기로 선별한 단층비지 분말을 대상으로 수직응력 5, 10, 20 MPa과 전단속도 1-100 μm/s의 조건 하에서 전단실험을 실시하였다. 상천리 지역 단층비지(SCL 1-1, 1-2, 1-3) 와 보경사 지역 단층비지(BGS 3-1, 3-2)의 최대마찰계수는 각각 약 0.3-0.5, 0.2-0.3 사이의 값을 보였다. 시료들 가운데 보경사 지역의 단층핵으로부터 채취한 시료(BGS 3-1)에서 가장 낮은 마찰계수(0.2)가 측정되었다. 이는 다른 시료들에 비해 상대적으로 높은 몬모릴로나이트(montmorillonite) 함량에 기인한 것으로 보인다. 또한 실험 후 회수시료의 미구조 분석결과, 다른 시료에 비해 BGS 3-1에서 전단면 전면에 R1-전단띠 뿐만 아니라Y-전단띠의 발달이 현저한 것으로 보아 이 같은 구조 발달이 시료에서 측정되는 매우 낮은 마찰계수와 직접적으로 관련된 것으로 해석된다. 실험에 이용된 대부분의 시료와 실험조건에서 양의 마찰율 파라미터(friction rate parameter) 값을 갖는 속도 강화(velocity strengthening)거동이 관찰되었다. 단층 미끌림의 시작 깊이에서단층암의 특성이 지표 노두에서와 유사하다고 가정하면, 이는 시료 채취 지역의 양산단층 분절에서는 단층이재활될 경우, 지진을 유발하기보다는 안정한 미끌림(aseismic or stable slip) 거동을 보일 것을 지시한다.