단층 손상대 내 분쇄암의 진화: 양산 금산리 제4기 단층 사례

Abstract

지진은 단층의 동적 파열 전파로 발생하며, 그 과정에서 형성된 변형구조는 단층핵과 손상대에 보존될 수 있다. 본 연구는 양산시 금산리의 두 개 지점에서 나타나는 제4기 주향이동 단층대를 대상으로 단층암 내 지진성 미끌림 지시 구조의 형성과 손상대내 분쇄암의 발달과 진화 과정을 이해하기 위하여 수행되었다. 1번 지점에서는 N26°E/83°NW 자세의 단층을 따라 남동쪽의 제4 기의 퇴적물이 북서쪽의 백악기 화강암과 접하고 있다. 이 지점의 점토질 단층비지는 단층 미끌림대로부터 퇴적물 쪽으로 주입되어 있으며 그 구조의 폭/길이의 비(종횡비)는 약 0.3에 달한다. 한편, 단층 북서편의 화강암 내부에서는 회복된 단열과 열린 단열이높은 밀도로 존재할 뿐 아니라 변형띠 및 습곡된 변형띠가 관찰된다. 2번 지점에서는 N60°E/87°SE 자세의 단층이 백악기 화강암내에 발달한다. 이 지점에서 분쇄암은 단층을 기준으로 북서편 암체에 집중적으로 발달하며, 그 내부에서는 회복된 단열과 열린 미소단열이 다수 관찰된다. 반면, 단층의 남동편 화강암체에서는 회복된 단열만이 발달한다. 1번 지점의 단층비지 주입구조는 높은값의 폭/길이 비로 보아 마찰가열에 따른 유체압 상승 뿐 아니라 동적 인장응력이 작용하여 형성된 것으로 해석된다. 두 지점에서의 분쇄암은 반복된 단층 미끌림을 거치면서 (1) 분쇄화-재분쇄화, (2) 분쇄화-단열 회복, (3) 분쇄화-단열 회복-재분쇄화의 세 경로로 진화하였으며, 지진 사이 기간 중의 단열 회복은 후속 분쇄화의 발생 여부와 위치를 결정하는 중요한 요인으로 작용하였다. 또한 분쇄암의 비대칭 분포는 이종물질 경계 효과와 암석학적 특성 차이에 기인하나, 단일물질 조건에서도 파열 방향성과 응력 분포특성에 따라 발생할 수 있다. 본 연구는 손상대의 단열 회복이 후속 분쇄화의 발생 여부와 위치를 제어할 수 있음을 시사하며, 장기적인 단층대 진화 모델 구축에 기여할 수 있다.