경기육괴내 주요 단층대의 지구물리학적 연구: 공주분지의 중력 및 지전기 탐사

Geophysical Studies on Major Faults in the Gyeonggi Massif : Gravity and Electrical Surveys In the Gongju Basin

경기육괴와 옥천대의 경계부분에 위치한 백악기 퇴적분지인 공주분지의 조구조운동의 특성과 지하구조를 해석하기 위하여 분지를 가로지르는 측선을 2개 설정하여 중력탐사를 실시하고, 분지의 경계를 이루는 두 단층선에 대하여 파쇄대의 발달상태를 확인하기 위하여 쌍극자 비저항탐사를 실시하였다. 부우게이상을 구하기 위한 중력자료의 처리과정에서 원추형프리즘 모형을 이용하여 지형보정값을 계산함으로써 경사가 급한 지역에서의 보정의 효과를 향상시켰다. 중력자료의 정량적해석을 위하여 역산 및 순산모델링 (forward modeling)을 실시하였으며, 전기탐사자료를 처리하여 비저항단면도를 얻었다. 중력모델링 결과, 공주분지는 중앙부의 폭이 약 $4{\cal}km$, 남동부의 폭이 약 $2.5{\cal}km$로 지표에서 보이는 바와 같은 마름모형태로 나타났다. 분지의 깊이는 약 $700{\~}400{\cal}m$로 중앙부의 기반이 솟아오른 형태를 보이는데, 이것은 분지가 형성된 후 압축응력이 작용한 결과로 해석된다. 또한 분지내부에서 형성된 저밀도의 파쇄대가 나타나는데, 이는 분지의 생성과정이나 퇴적물이 쌓인 후에 몇차례의 단층운동이 있었음을 시사한다. 분지를 형성한 주단층 가운데, 남동경계를 이루는 단층의 파쇄대는 넓게 분포하고 지하 $1{\cal}km$ 이상의 깊이까지 연장되어 있는 것으로 나타나는 반면 북서경계의 파쇄대는 비교적 미약하게 나타났다. 이로부터 분지의 남동경계를 이루는 단층을 따라 진행된 조구조운동의 강도가 상대적으로 컸을 것으로 추측할 수 있다. 이러한 양상은 남동경계를 이루는 단층대에서 저비저항대가 두텁게 나타난 전기탐사의 결과와 잘 일치한다.

The geologic structure of Gongju Basin, which is a Cretaceous sedimentary basin located on the boundary of Gyeonggi Massif and Ogcheon Belt, is modeled by using gravity data and interpreted in relation with basin forming tectonism. The electrical survey with dipole-dipole array was also conducted to uncover the development of fractures in the two fault zones which form the boundaries of the basin. In the process of gravity data reduction, the terrain correction was performed by using the conic prism model, which showed better results specially for topography having a steep slope. The gravity model of the geologic structure of Gongju basin is obtained by forward modeling based on the surface geology and density inversion. It reveals that the width of the basin at its central part is about $4{\cal}km$ and about $2.5{\cal}km$ at the southern part. The depth of crystalline basement beneath sedimentary rocks of the basin is about $700{\~}400{\cal}m$ below the sea level and it is thinner in the center than in margin. The fault of the southeastern boundary appears more clearly than that of the northwestern boundary, and its fracture zone may extended to the depth of more than $1{\cal}km$. Therefore, it is thought that the tectonic movement along the fault in the southeastern boundary was much stronger. These results coincide with the appearance of broad low resistivity anomaly at the southeastern boundary of the basin in the resistivity section. The fracture zones having low density are also recognized inside the basin from the gravity model. The swelling feature of basement and the fractures in sedimentary rocks of the basin suggest that the compressional tectonic stress had also involved after the deposition of the Cretaceous sediments.