한반도 일원의 신기 지각변형과 현생 응력장의 특징을 규명하고 지구조적 형성 배경을 이해하기 위해, 제4기 단층과 발진기구해에 관한 기존 자료와 더불어 최근의 지각천부 시추공 응력자료를 종합하여 재분석하였으며, 마이오세 이후 동아시아 일원의 지구조 환경 변화와 지각변형 특징을 정리하였다. 한반도 남동부의 제4기 단층은 대부분 기존 단층대를 따라 발견된다. 또한 대부분 남-북으로 배열된 상반 서향의 충상단층의 기하와 운동특성을 보이며, 동-서 방향의 순수 압축응력 하에서 적절히 배향된 기존 약대가 재활된 특징을 보인다. 한반도와 인근 해역의 발진기구해 분석 결과, 내륙에서는 주향이동단층 또는 역이동성 운동감각을 포함하는 주향이동단층이 우세한 반면, 동해와 서해 연안의 경우에는 역단층이 우세한 특징을 보인다. 압축 축은 동북동과 서남서를 향해 수평 내지 아수평한 자세로 군집되며, 인장 축은 북북서-남남동 주향을 가지는수직의 대원 상에 배열된다. 시추공 내 응력측정 자료를 취합한 결과, 한반도 지각천부의 평균 최대수평응력은 동북동-서남서 방향으로 나타났다. 따라서 한반도 일원은 현재 광역적인 동북동-서남서 내지 동-서 방향의 압축력에 의한 압축구조가 발달중인 것으로 판단된다. 동아시아 일원의 광역적인 현생 응력장 분포와 비교한 결과, 이러한 동북동-서남서 내지 동-서 방향의 압축응력환경은 태평양판의 서향 저각 섭입과 인도-유라시아 충돌로부터 전파된 응력장이 중첩된 결과로 판단되며, 대부분 고각 섭입의 양상을 보이는 필리핀해판은 배호지역 내에서 인장 환경의 특징을 보여주고 있어 한반도에서의 영향은 미미한 것으로 판단된다. 이상과 같은 동아시아 일원의 신기 지구조환경과 지각변형은 약 5~3.2 Ma 경 태평양판의 이동방향과 섭입각도의 변화와 함께 시작된 것으로 해석된다.

현생 응력장 하에서 주향이동단층계의 기하적인 형태는 단층의 재활 및 이에 수반된 지진의 전파와 지표파괴의 특성을 좌우하는 중요한 요인이다. 2016년 4월에 발생한 구마모토지진은 동-서 방향으로 작용하는 최대수평주응력 하에서 북북동 방향의 히나구 단층이 동북동 내지 북동방향의 후타가와 단층에 기하학적으로 ${\lambda}$형태를 이루며 접하는 후타가와-히나구 단층대의 우수향 재활에 의한 것으로 해석된다. 히나구 단층의 북동측 끝부분에서 구마모토 지진의 전진($M_w$ 6.1)이 발생한 이후, 본진($M_w$ 7.1)이 두 단층의 연결부에서 발생하였다. 본진에 연이어 발생한 여진은 후타가와 단층을 따라 북동방향으로 전파되어 아소산 지역에서 종결된 특징을 보인다. 구마모토 지진을 유발시킨 단층들이 이루는 기하적인 형태는 한반도 남동부지역에 발달하는 대표적인 대규모 활성단층으로 인식되고 있는 양산-울산 단층계와 매우 흡사하고 변형율이 차이가 난다. 양산-울산 단층계을 따라 발달하는 제4기 단층들의 연대분포는 양산단층의 북쪽 분절과 울산단층 일대에서 발달하는 제4기 단층들이 양산단층의 남쪽분절에 발달하는 제4기 단층들보다 상대적으로 더 젊은 특징을 보여주고 있다. 이러한 제4기 단층의 연대분포는 쿨룸 응력 모델링을 이용한 기존 연구결과와도 잘 일치한다. 따라서 현생응력조건 하에서 양산-울산단층계 일대의 지진 활성도는 양산단층의 중부 및 북쪽 분절과 울산단층에서 상대적으로 활발할 것으로 해석된다. 따라서 이 지역에 대한 면밀한 지진재해와 고지진학적 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.

금왕단층(Keumwang fault)을 따라 실시한 자세한 지질조사를 통해 쥐라기 후기 및 백악기 초기에 발생한 연성 전단작용 이후에 취성단층 특징을 보이는 재활동이 여러 번 일어났음이 밝혀졌다. 금왕단층은 단층비지로 이루어진 약 10~50 m 폭의 단층핵과 이를 둘러싸고 있는 약 30~100 m 폭의 단층손상대로 이루어져 있다. 연구지역 내 선캠브리아 누대 편마암과 쥐라기 화강암 내에서는 서로 다른 변형환경, 변형시기, 변형기작에 의해 구별되는 최소 6단계의 단층운동이 관찰된다. 첫 번째 단계의 전단운동은 쥐라기 후기 및 백악기 초기에 일어났으며, 좌수향 연성 전단에 의해 압쇄암 계열이 금왕전단대를 따라 형성되었다. 두 번째 단계에서는 주로 취성변형 환경에서 금왕단층을 따라 파쇄암 계열이 압쇄암 계열 위에 중첩되었다. 모암에서 초파쇄암으로 가까워질수록 반상변정의 원마도와 기질의 함량이 증가한 것은 단층의 중심으로 갈수록 파쇄유동이 증가한 것을 지시한다. 세 번째 단계에서는 두 번째 단계에 형성된 파쇄암대에 단층비지대가 중첩되었으며, 좌수향 주향이동 운동에 의해 단층을 따라 퇴적 분지(음성, 풍암분지)들이 형성되었다. 단층비지에 떠있는 파쇄암 잔유물들은 취성변형 환경에서 금왕단층이 여러 번 재활동 했음을 지시한다. 네 번째 단계에서는 금왕단층이 재활동하여 퇴적 분지 내에 안행상의 습곡, 절리 및 단층 등이 형성되었다. 대부분의 전단변형이 엽리 및 전단면을 따라 집중된 반면, 퇴적 분지 내 이암에서는 전반적으로 변형이 단층손상대에 분산된 양상을 보인다. 네 번째 단계 동안 세립의 안산암이 관입을 하였다. 다섯 번째 단계에서는 안산암에 우수향 주향이동 단층운동을 지시하는 전단면과 전단띠가 발달하였다. 단층비지의 ESR(Electron Spin Resonance) 연대 자료에 의하면, 여섯 번째 단계에서는 활동기에 단층운동이 집중적으로 일어나고 휴지기에는 일어나지 않았으며, 주향방향을 따라 단층운동이 이동하는 경향을 보여준다.

남동해안의 호미곶과 구룡포 인근지역의 해안단구에는 3조의 제4기 단층이 인지 되며, 이중 2조는 4단구와 2단구의 평탄면을 자르고 있다. 호미곶 남쪽 하정리의 하정단층은 4단구를, 호미곶 구만리의 구만단층은 2단구를 자르고 있다. 하정단층은 역단층운동을 하였으며 주향과 경사는 하부에서 $N55^{\circ}W/45^{\circ}NE$, 상부에서 $N45^{\circ}W/40^{\circ}N$E로 수직 변위는 약 180 cm이다. 하정단층은 MIS 7~MIS 5c 동안 단층운동 시 형성된 4조 붕적퇴적층이 발달하고 있어, 4회의 단층 운동이 있었음을 알 수 있다. 호미곶 구만리에 위치하고 있는 구만단층은 3조의 역단층이 관찰되며 단층의 주향과 경사는 $N80^{\circ}E{\sim}N70^{\circ}W/25^{\circ}-35^{\circ}SE{\sim}30^{\circ}SW$로 수직이동거리는 9 cm~18 cm이다. 구만단층은 부정합면 직상위의 최하위 퇴적층만 이동시켰으며, MIS 5a의 80 ka 이후, MIS 4의 71 ka 이전 기간 동안 1회 운동하였다. 이 하정단층과 구만단층의 자세를 고려해 볼 때, 남동해안에는 후기 플라이스토세 기간동안 동북동-서남서 압축력과 남북 압축력이 작용한 것으로 생각된다. 하정리의 4단구 퇴적층과 구만리의 2단구 OSL연대 결과, 대보 지괴의 4단구는 MIS 7, 2단구는 MIS 5a임을 재검증하였다.

이 논문에서는 K-장석 $pIR-IRSL_{290}$ 연대측정법의 한반도 해안-하안단구 퇴적층의 연대측정 적용가능성을 알아보기 위하여, 다양한 환경(해성, 하성, 풍성)에서 형성된 한반도 해안-하안단구 시료들의 K-장석 $pIR-IRSL_{290}$, $IRSL_{50}$, 석영 OSL 신호특성을 살펴보고, 경북 울진군 노음리 하안단구 퇴적층과 구산단층 퇴적물에 대한 연대측정을 실시하였다. 연구에 사용된 27개의 시료들에 대한 K-장석 $pIR-IRSL_{290}$ 신호의 $2D_0$ 값은 평균적으로 약 700 Gy로, $IRSL_{50}$ 신호의 $2D_0$ 값과 유사하였으며, 석영 OSL 신호의 $2D_0$ 값(약 250 Gy) 보다는 3배 정도 높았다. 일부 시료에 대한 K-장석 $pIR-IRSL_{290}$, $IRSL_{50}$, 석영 OSL 연대측정 결과, K-장석 $pIR-IRSL_{290}$ 연대는, $IRSL_{50}$ 및 석영 OSL 연대보다 상당히 높았다. 이는 퇴적과정동안 장시간 햇빛에 노출되어도 제거되지 않는(unbleachable) $pIR-IRSL_{290}$ 신호에서 기인했을 가능성이 있다. 경북 울진군 노음리의 하안단구 퇴적층과 구산단층 퇴적층에서 분리한 K-장석 $pIR-IRSL_{290}$ 신호와 석영 OSL 신호도 모두 방사선포화상태에 있어, 정확한 퇴적연대를 측정하는데 한계가 있었다. 하지만, 각 신호의 성장곡선으로부터 얻은 $2D_0$ 값은 노음리 하안단구 퇴적층은 109-140 ka 이전, 구산단층에 의해 절단된 퇴적층은 적어도 100-105 ka 이전에 형성되었을 가능성을 강력히 시사한다. 이 결과는, 기존 ~40-50 ka의 석영 OSL 신호를 기반으로 한 구산단층 퇴적층의 연대가 방사선포화현상에 의해 과소평가된 연대임을 의미한다.

2010년 2월 9일 수도권에서 모멘트 규모 3.1 지진이 발생했다. 수도권 지역에서는 계기지진 관측이 시작된 후 오랫동안 유감지진 보고가 없었기 때문에, 이 지진은 수도권의 지진 위험성과 위해성을 상기시키는 계기가 되었다. 수도권은 약 2천 5백만 명의 인구밀집지역으로서 인구수 측면에서 본다면 세계에서 가장 큰 대도시 중 하나이다. 이 지진이 발생한 위치에서 규모 6.5의 지진이 발생했음을 가정하여 지진동을 시뮬레이션 해보면, 많은 인구와 구조물의 취약성으로 인하여 서울을 포함한 수도권 지역은 매우 심각한 위해성을 가지고 있을 것으로 생각된다. 본 연구의 동기를 제공한 시흥 지진이 피해를 야기할 수 있는 주요 지진으로 간주될 수는 없지만, 이 지역의 역사적 지진기록과 최근 지진발생 현황에 비추어 볼 때 그 중요성을 간과해서는 안 된다. 또한 수도권처럼 지진발생이 많지 않은 곳에서는 기존의 지진관측망으로 감시하는 지진보다 작은 규모의 지진을 지진위험성 및 위해성 평가에 사용할 것을 제안한다.

제주도 현무암에 포획된 맨틀 페리도타이트에 대한 암석학적/지화학적 연구는 한반도 상부맨틀 암석권 진화에 대한 우리의 지식을 한층 높이고 있다. 제주도의 페리도타이트 포획암은 대부분 첨정석 레졸라이트이며, 그 외 하즈버가이트와 휘석암으로 이루어져 있다. 제주도 페리도타이트 포획암은 부분용융, 재결정변형작용, 교대작용을 경험한 후 맨틀에 남아있던 잔류맨틀물질임을 나타낸다. 이 포획암은 맨틀웨지 환경에 있었던 암석으로 분별부분용융에 의해 일차적으로 결핍과정을 겪었으며, 소규모의 전단대내 특정한 편압에서 소량의 반상쇄성-압쇄조직이 형성되는 재결정작용도 경험했다. 그 이후 페리도타이트는 섭입하는 슬랩 기원의 $SiO_2$, K, $H_2O$, LREE에 포화된 유체(혹은 용융체)에 의해 다양하게 교대/부화되었다. 슬랩 기원의 이 유체는감람석과 반응하여 사방휘석과 금운모를 이차적으로 형성하였다. 교대작용은 제4기 제주도 마그마 시스템보다 충분히 앞선 사건이었으며, 모마그마와는 성인적으로 관련이 없다. 이러한 교대작용에도 불구하고 제주도 상부맨틀 암석권은 비교적 높은 온도와 교대작용 이후에 주어진 충분한 시간에 의해 지화학적으로 완전한 평형상태에 도달하였다. 그 이후에 동해가 열리고 동아시아 암석권은 확장되어지면서 원시 제주암석권도 맨틀웨지 환경에서 판내부환경으로 변환되어진다. 제4기 판내부환경에서 제주도가 형성되면서 이때 상승하는 알칼리 현무암에 포획된 맨틀 페리도타이트가 지표면에 운반되어졌다. 제주 상부맨틀 암석권에서 일어난 이런 종류의 물질순환은 대륙지각하부 암석권맨틀의 진화에 상당히 중요한 역할을 했었을 것이며, 동아시아 아래 상부맨틀 암석권에 EM I, EM II와 같은 부화된 영역을 형성하는데 기여했을 수도 있다.

천연기념물 제63호로 지정된 산굼부리 분화구은 기존 마르형 분화구로 인식되었지만, 새로운 정밀지질도 작성과 함께 야외에서의 지질학적 특징들이 산굼부리 분화구가 두 번에 걸친 화산활동으로 형성된 함몰분화구(pit crater)임을 지시한다. Stage 1 단계에서는 비현정질휘석현무암 I와 화산재와 래필리로 구성된 화성쇄설물 I가 동시에 형성되었고, stage 2 단계에서는 침상장석감람석현무암 형성 후 비현정질휘석현무암 II와 집괴암으로 구성된 화성쇄설물 II가 동시에 형성되었다. Stage 2의 침상장석감람석현무암을 Ar-Ar 연대측정 결과 산굼부리 함몰분화구는 7만3천 년 전에 형성되었다. 산굼부리 분화구는 함몰분화구(pit crater)임에도 불구하고 현재까지는 하부로 빠져나간 마그마의 방향을 알 수 없다.

여주 고달사지 원종대사탑비는 과거 도괴되어 현재 귀부와 이수는 여주 고달사지에 남아있고 비신은 파손된 채 국립중앙박물관에 보관되어 있다. 탑비를 구성하는 암석은 두 종류로, 귀부와 이수는 조립질 흑운모화강암, 비신은 부분적으로 각섬석 집합체와 2~3 cm 크기의 장석반정이 특징적으로 관찰되는 세립질 흑운모화강암이다. 귀부와 이수의 조립질 흑운모화강암은 여주 일대에 분포하는 흑운모화강암과 전암대자율 및 암석기재적 특징이 매우 유사하다. 반면 비신의 암석은 이 지역 내에서 산출되는 암석과 다소 차이가 있어 국내 화강암의 전암대자율, 암석학적 특징, 탑비의 금석문과 고려시대 고문헌 기록을 토대로 유사한 암석의 산출지를 탐색하였다. 이 결과 북한 해주 지역의 화강암이 색상, 각섬석 집합체, 광물조성, 전암대자율 분포 등에 있어 비신의 세립질 흑운모화강암과 거의 동일하였다. 따라서 해주 화강암이 탑비 암석의 산지암석으로서 가능성이 가장 크며, 원종대사탑비 비신을 복제하기 위한 석재로 가장 적합한 것으로 판단된다.