Distribution and characteristics of Quaternary faults in the coastal area of the southeastern Korean Peninsula: Results from a marine seismic survey

해양 탄성파 탐사 결과로 본 한반도 남동부연안 4기 단층의 분포와 특성

High-resolution multichannel seismic data were collected in the coastal area near the Gori nuclear power plant to investigate Quaternary fault pattern and timing. A 12 channel streamer, a sparker, and a portable recorder were used for data acquisition. Because the group interval of the streamer was 6.25 m and the sparker can generate acoustic waves with the frequency content of up to 500 Hz, the data show a significant improvement both in horizontal and vertical resolution. The area surveyed is covered with 30-40 m thick Holocene sediments that constitute the mud belt along the southeastern coast of Korea. The survey area is characterized by the well discriminated Pleistocene and Holocene boundary and shallow gas-charged zones. A number of Quaternary faults were found in the sediment column, that are nearly vertical and extend north-south. The Quaternary faults, arranged at a spacing of a few hundred meters, suggest that they were formed in response to compression, although some of them reveal extensional characteristics. Locally, faults disrupt Incised-channel fills that are interpreted to have formed in the early stage of transgression after the beginning of the Holocene. Seismic sections suggest that shallow gas in the mud belt sediments made its way upward through the fractured fault planes. The tectonism responsible for the opening of the East Sea has not persisted since the late Miocene, but vigorous Quaternary faulting activity in the vicinity of the southeastern Korean Peninsula indicates that tectonic stability has yet to be achieved in this region underlain by the hotter than normal mantle.

스파커와 12채널 스트리머, 그리고 휴대용 기록기를 이용하여 고리원전 연안에서 탄성파탐사를 수행함으로써 4기 단층의 분포와 특성을 파악하였다. 스트리머의 채널간격은 6.25 m이며 스파커는 500 Hz까지의 음파를 발생시키므로 수평 및 수직분해능이 매우 높은 자료를 얻을 수 있었다. 조사지역에는 한반도의 동남부 해안을 따라 분포하는 mud belt를 구성하는 홀로세 퇴적물이 30-40 m의 두께로 쌓여 있다. 조사지역 전체에서 홀로세와 플라이스토세의 경계를 이루는 반사면은 매우 뚜렷하며 천부가스층의 분포도 확인되었다. 조사지역내에서 다수의 4기 단층들이 발견되는데 이들은 수직에 가까운 경사를 가지며 남북방향으로 연장되고 있다. 이들 단층들은 수백 m의 간격으로 배열되어 있으며 지역적으로 인장력에 의해 형성된 특성을 보여주기도 하지만 대체로 압축력이 우세한 영역에서 형성된 것으로 해석된다. 홀로세 전기동안 해침과 관련된 침식충진 퇴적층으로 해석되는 지층을 자르는 단층들도 지역적으로 발견되었다. Mud belt를 구성하는 퇴적층 내에 분포하는 천부가스는 균열이 생긴 단층면을 따라 올라온 것 같은 양상을 보여주기도 한다. 동해를 형성시킨 지구조 운동이 마이오세 후기 이후 약해졌지만 그 이후에 한반도의 남동연안에서 단층운동이 활발하였음은 아직도 정상보다 뜨거운 맨틀영역에 속하는 이 지역이 지체구조적으로 안정되지 못함을 지시한다.