A Feasibility Study of AMT Application to Tidal Flat Sedimentary Layer

The marine seismic prospecting using a research vessel in the shallow sea near the coastal area has certain limits according to the water depth and survey environment. Also, for the electrical resistivity survey at seashore area, one may need a specially designed high-voltage source to penetrate the very conductive surface layer. Therefore, we have conducted a feasibility study on the application of magnetotelluric method (MT), a passive geophysical method, on investigating of shallow marine environment geology. Our study involves both theoretical modeling and field survey at the tidal flat area which represent the very shallow marine environment. We have applied the audio-frequency magnetotelluric (AMT) method to the intertidal deposits of Gunhung Bay, west coast of Korea, and analysed the field data both qualitatively and quantitatively to investigate the morphology and sedimentary stratigraphy of the tidal flat. The inversion of AMT data well reveals the upper sedimentary layer of Holocene intertidal sediments having a range of 13-20 m thickness and the erosional patterns at the unconformable contact boundary. However, the AMT inversion results tend to overestimate the depth of basement (30-50 m) when compared with the seismic section (27-33 m). Since MT responses are not significantly sensitive to the resistivity of middle layer or the depth of basement, the AMT inversion result for basement may have to be adjusted using the comparison with other geophysical information like seismic section or logging data if possible. But, the AMT method can be an effective alternative choice for investigating the seashore area to get important basic informations such as the depositional environment of the tidal flat, sea-water intrusion and the basement structure near the sea shore.

갯벌 지역의 하부퇴적층에 대한 AMT 탐사의 적용 가능성 평가

최근 들어 환경, 자원 등과 관련하여 연안지역에서의 지구물리 탐사에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 연안 지역은 수심이 얕기 때문에 탐사선을 이용한 해양 탄성파 탐사는 많은 제약이 있다. 이러한 탄성파 탐사의 제한조건을 극복하기 위하여 상대적으로 적은 비용의 전기 및 전자탐사 기법의 활용이 유망하지만, 전기탐사의 경우는 지하매질이 해수에 포화되어 높은 전기전도도를 갖기 때문에 고출력의 송신부가 필수적이다. 이에 본 연구에서는 일부 천해저 환경이 나타나는 갯벌 지역에서 자연적으로 발생하는 전자기장을 송신원으로 사용하는 자기지전류 탐사를 수행하여, 적용성 및 효용성을 평가 하였다. 서해안의 근흥만 지역에서 AMT와 탄성파 반사법 탐사를 함께 수행한 결과 근흥만 지역의 지층 구조는 갯벌을 이루는 미고화된 머드층, 홀로세 이전의 준고화된 퇴적층, 선캠프리아기의 운모편암과 규암으로 구성된 기반암으로 이루어진 것으로 해석된다. AMT 탐사와 탄성파 탐사 해석 결과 모두 홀로세 이전의 준고화된 퇴적층 상부의 깊이가 $13{\sim}20m$ 부근으로 나타나, AMT탐사 자료로부터 상층부 구조 해석은 타당한 것으로 보인다. 기반암의 경우 전반적인 구조는 유사한 형태를 나타내지만, AMT 탐사에서는 그 심도가 약 $30{\sim}50m$, 탄성파에서는 $27{\sim}33m$로 해석되어, AMT 탐사 기법의 분해능과 관련하여 기반암 심도는 다소 과대평가되는 경향성이 나타났다. 그러나, AMT탐사 기법의 상부층에 대한 분해능, 간편성, 안정성, 환경친화성 등을 고려할 때, 연안지역에서 탄성파 탐사나 전기비저항 탐사를 대신할 수 있는 것으로 평가 된다.