경북 포항 냉수리 제4기 단층물질과 미구조에 기록된 동지진성 미끌림 흔적

Abstract

활성단층의 단층물질과 미구조는 과거 단층의 미끌림 특성을 이해하는 고지진 연구와 지질재해 평가를 위한필수적인 정보를 제공한다. 본 연구는 경북 포항시 냉수리의 굴착조사에서 관찰되는 제4기 단층대의 내부구조와 단층물질, 미구조분석을 통해 제4기 동안 발생한 단층의 미끌림 특성을 이해하는 것을 목표로 수행되었다. 동서방향의 굴착단면은 불국사 화강암류와 경상분지 하양층군을 경계하는 북북동 방향의 양산단층선을 가로지르며, >6 m 폭의 엽리성단층비지 및 각력암으로 이루어진 성숙한 단층핵대가 제4기 미고결 사질 및 자갈층을 N15˚E/42˚SE 자세로 날카로운 경계를 가지며 충상하는 기하를 보여준다. 제4기 단층대는 주로 결정도가 낮은 스멕타이트와 팔리고스카이트로 이루어진 점토질 단층비지들과 변형된 미고결 퇴적물로 정의되며, 미구조분석결과, 날카로운 경계와 강한 엽리를 가지는 <1 cm 폭의 주미끌림대(PSZ)와 미세규모에서 관찰되는 <400 μm 폭의 미세-PSZ가 관찰되었다. 또한 변형된 제4기 사질층의 미구조는 입자들 간의 맞물림과 부분적인 파쇄조직을 보여준다. 이러한 미구조와 광물학적 특성들은 양산단층을 따라 지표파열을 발생시킨 지진성 제4기 단층운동이 발생하여 지표 근처의 기존 단층핵과 미고결 퇴적층 내에 빠른 미끌림이 발생하였음을 알려준다. 한편 제4기 단층물질과 미구조연구는 단층의 재활 시 나타날 수 있는 미끌림 특성을 예측하고, 보다 정확한 단층의 운동시기를 알아내는데도 기여할 것으로 기대된다.

The materials and microstructures of active faults provide essential information to better understand the slip properties of past faults through geological hazard assessments and paleoseismology studies. This study aimed to elucidate the slip properties of the Quaternary fault during Quaternary slip. This was done through analyses of the internal structure, fault materials, and microstructure of the Quaternary fault zone observed in the trench section of the Pohang area. An E-W trending trench section excavated perpendicular to the NNE-SSW trending Yangsan fault line, which divides Hayang Supergroup and Bulkuksa Granite, reveals that a >6 m thick mature fault core zone composed of foliated gouges and breccia thrusts poorly lithified Quaternary sand and gravel deposits. Its shape boundary strikes N15 degrees E and dips 42 degrees SE. The Quaternary fault zone is defined by clay-rich gouges, mainly composed of poorly crystallized smectite and palygorskite, and deformed Quaternary sediments. The microstructure of the Quaternary fault zone shows a <1 cm thick principal slip zone (PSZ) and <400 mu m thick micro-PSZ with sharp boundaries and strong foliations between paleo fault rocks and deformed Quaternary sediments. In addition, the microstructure of deformed Quaternary sand exhibits interconnected and partially fractured structures between the grains. These microstructural and mineralogical characteristics of the Quaternary fault suggest that the coseismic Quaternary faulting, which caused surface rupture along the Yangsan fault, was activated, resulting in rapid slips between the pre-existing fault core zone and unconsolidated sediments near the surface. Quaternary fault material and microstructural studies expect to contribute to anticipating the slip properties of the fault after reactivation and to determine a more accurate timing of faulting.