Fractals and Fragmentation of Survivor Grains within Gouge Zones along Boundary Faults in the Tertiary Waeup Basin

Fault gouge samples were collected from the fault cores of the boundary faults between the Cretaceous Basement and the Tertiary Waeup Basin. Fractal dimensions (D) were obtained by using survivor grains which were analysed from six thin sections of the gouges under the optical microscope. The elliptical survivor grains show a shape preferred orientation almost parallel to clay foliation in matrix, suggesting that it was formed by the rotation of the survivor grains in abundant fine-grained matrix during repeated fault slips. The size distributions of the survivor grains follow power-laws with fractal dimensions in the 2.40-3.02 range. D values of all samples but one are higher than a specific D value equal to 2.58 which predicts the self similarity of fragmentation process in constrained comminution model (Sammis et al., 1987), which indicates large fault slip and multiple faulting. Probably the higher D values than 2.58 mean the non-self-similar evolution of cataclastic rocks where fragmentation mechanism changed from constrained comminution to the grain abrasion accompanying selective fracture of larger grains.

제3기 와읍분지 경계단층을 따라 발달하는 단층비지 내 잔류입자의 프랙탈과 파쇄작용

제3기 분지의 경계단층을 따라 발달하는 단층핵에서 단층비지 시료를 채취하여 현미경하에서 잔류입자들의 미구조 관찰과 잔류입자들을 이용한 프랙탈 차원 분석을 수행하였다. 타원형의 잔류입자들은 기질의 점토엽리(P엽리)에 평행 내지 아평행하게 형태선택배향을 이루는데 이는 풍부한 기질의 미세 입자 속에서 지속적인 단층 슬립 동안 회전에 의해 이루어진 것으로 생각된다. 잔류입자 크기 분포는 2.40-3.02 범위의 프랙탈 차원(D)을 갖는 멱 법칙을 따른다. 여기서 한 개의 시료를 제외한 모든 시료들은 Sammis et al. (1987)의 자기유사 파쇄 과정을 예측한 구속 분쇄 모델의 특정 차원 값 2.58보다 높은 값을 보이며 큰 단층 슬립과 다중단층작용을 지시한다. 아마도 비지대의 높은 차원 값은 구속 분쇄모델의 적용 범주를 지난 후부터는 파쇄 기구가 바뀌어 입자마모와 이에 부수적으로 조립입자의 선택적 파쇄가 일어남에 기인한 단층암의 비 자기유사 진화를 지시한다. 단층핵의 파쇄 진화를 통하여 후기의 입자마모 동안에 입자 파쇄가 부수적으로 일어날 수 있는 것과 마찬가지로 조기의 대량 파쇄 동안에도 부분적으로 입자마모가 수반될 수 있을 것으로 생각된다.