The estimation of recurrence interval for fault activity and earthquake is an important input parameter for seismic hazard assessment. In this study, the methods of recurrences interval estimation were reviewed and tentative calculation was performed for age dating data which have uncertainty. Age dating data come from previous studies of Ulsan fault system which is a well developed lineament in the southeastern part of korean Peninsula. Age dating for fault gouges, parent rocks, Quaternary sediments and veins were carried out by several researchers through various methods. Recurrence interval for fault activity was estimated on the basis of the age dating data of minor fault gouge and sediments during past 3Ma. The estimated recurrence interval was about 430-500 ka. Exact estimation of recurrence interval for fault activity need to compile more geological data and fault characteristics such as fault length, amount of displacement, slip rate and accurate fault movement age. In the future, the methods and results of fault recurrence interval estimation should be considered for establishing the criteria for domestic active fault definition.
본 연구에서는 한반도 남동부지역 주요단층인 양산단층대 주단층이 지나는 울산시 상천리일대 3개 단층점토 지점의 각 3개 입도분리 시료에 대한, 일라이트 폴리타입 정량분석법, K-Ar 연대측정, 일라이트 혼합연대해석법(IAA)법 적용 및 해석을 통해 단층 재활동 절대연대를 결정하였다. 연대측정 및 해석결과, 상천리지점 단층시료에서 41.5~43.5 및 50.7 Ma의 2회 천부단층 재활동연대를 결정하였다. 본 연구결과는 양산단층에 대한 최초의 단층 재활동연대를 직접적인 방법으로 결정한 것으로, 양산단층 생성시기가 이 시기 이전이었으며, 최소 2회 이상의 재활동이 있었음을 의미한다. 양산단층대의 단층점토에 대한 추가적인 연대측정이 이루어질 경우 양산단층의 재활동 시간대를 구체화할 수 있을 것으로 생각된다.
Microstructural characterization, identification of mineral assemblages, and K-Ar age dating of fault gouges from five Quaternary fault sites segmented along the northern Yangsan Fault, SE Korea were performed to understand formation condition and multiple activity of faults. The mean and median sizes of particles of bulk gouges vary among the studied faults: 1.75 ㎛ and 1.43 ㎛ for the Danguri Fault, 1.94 ㎛ and 1.79 ㎛ for the Yukjae Fault, 5.57 ㎛ and 4.16 ㎛ for the Yugye Fault, and 5.55 ㎛ and 2.31 ㎛ for the Bogyeongsa Fault. Fault gouges contain abundant secondary minerals, including smectite, chlorite, illite, kaolinite, laumontite, and mordenite, which are found in association with quartz and feldspar. K-Ar dating of the fault gouges (both bulk samples and separate size fractions) yields ages ranging from 59.1 to 18.8 Ma, with bulk ages of 47.6 Ma for the Yukjae Fault, 59.1 Ma for the Ansim Fault, 39.4 Ma for the Yugye Fault, and 22.6 Ma for the Bogyeongsa Fault. The finer fractions generally have younger K-Ar ages compared with the coarser fractions, and the finest fraction (<0.2 ㎛) is the youngest for each fault. Hydrothermal alteration of the gouges is considered to have occurred under low-temperature (100~200℃) conditions during faulting. Microstructural features and clay mineral assemblages of fault gouges and brecciated rocks should be considered when interpreting fault events and reactivation, in addition to age dating of faulting.
본 연구에서는 영해지역 양산단층의 단층암의 <0.1㎛ 입도시료를 대상으로 수행한 K-Ar 연대측정 결과를 제시하였다. 광물학적 분석결과 <0.1㎛ 입도를 갖는 광물상이 대부분 1Md type의 일라이트, 혹은 I-S 혼합층광물로 이루어진 단일 상에 가까우며, 단층활동의 산물임을 확인하였고, 이 입도시료에 대한 K-Ar 연대측정을 통해 단층활동연대를 결정하였다. 연대측정 결과, 영해지역 양산단층의 활동연대는 45.5±1.1Ma, 50.9±1.2Ma, 58.2±1.3Ma, 60.8±1.4Ma, 65.3±1.6Ma, 66.8±1.5Ma, 67.1±1.5Ma, 75.1±1.7Ma로 결정되었다. 이는 백악기말부터 신생대 초 기간 중에 최소 5번의 단층활동이 있었음을 지시한다. 가장 오래된 활동연대(75.1±1.7 Ma)를 보이는 시료의 위치를 기준으로, 단층활동연대가 동측과 서측으로 갈수록 젊어지는 경향성을 보인다. 이는 단층의 생성 이후 여러 번의 재활동 과정을 통해 단층대가 점진적으로 확대되었음을 지시한다. 각 단층활동연대는 동아시아의 지구조활동 시기와 유사한 것으로 보이며, 따라서 본 연구에서 제시한 양산단층대에 대한 복수의 단층활동연대 결정은 한반도 동남부 지역의 지구조 진화모델 확립에 결정적인 정보로 활용될 것이다.
본 연구에서는 경상분지에 나타나는 주요 단층의 단층 gouge 대상으로 단층 gouge bulk 시료 및 선별시료의 $0.1{\mu}m$ 이하 입도시료를 대상으로 수행한 K-Ar 연대측정 결과를 제시하였다. 이 결과를 대상 시료의 광물학적 특성에 기초한 해석을 통해 단층의 활동시기를 해석하고, 기존의 단층 활동연대자료와 종합하여 신생대의 단층활동의 시 공간적 특성을 알아보고자 하였다. 대상시료의 광물학적 특성을 고려한 K-Ar 연대 측정값의 의미를 종합해 보면, 경상분지 주요 단층에서는 전기 신생대인 약 50 Ma 전후시기, 30 Ma 이 후 시기, 그리고 20 Ma 이 후 시기 등 최소 3차례의 단층활동이 있었던 것으로 해석할 수 있다. 양산단층은 공간적으로 단층 북단에서 단층활동 연대가 젊게 나타나는 경향을 보이고 있다. 오천단층 및 그 연계단층, 그리고 경주지역 지점 단층에서는 30 Ma 이 후 시기 및 20 Ma 이 후 시기의 단층활동이 집중되어 나타나고 있다. 이는 보다 정밀한 단층 활동연대를 결정하는 혼합연대 결정법인 illite-age-analysis(IAA)법 적용을 통해 보완될 것이다. 본 연구와 같은 경상분지 내 주요 단층에 대한 복수의 단층 활동연대 결정은 신생대 시기의 한반도 동남부 지역의 지구조 진화모델 확립에 결정적인 정보를 제공할 것이다.
본 연구에서는 한반도 남동부지역 주요단층인 양산단층대 주단층의 북단인 포항북부지역에 나타나는 단층으로부터 결정된 복수의 단층활동연대를 제시하였다. 4개 단층점토별 3개 입도분리 시료($<0.1{\mu}m$, $0.1-0.4{\mu}m$, $0.4-1.0{\mu}m$)에 대해서 일라이트 폴리타입 정량분석 결과 및 K-Ar 연대측정 결과를 일라이트 혼합연대해석법(IAA) 적용 및 해석을 통해 단층활동 절대연대를 결정하였다. 연대해석 결과, $19.6{\pm}1.86Ma$와 $26.1{\pm}2.55{\sim}27.9{\pm}3.46Ma$ 시기의 두 번의 뚜렷한 천부 단층활동연대가 결정되었다. 이 연대는 양산단층대 남부지역인 상천리 일대에서 결정된 단층활동연대(41.5~43.5 및 50.7 Ma) 보다 훨씬 젊은 연대이며, 동해확장과 관련된 지구조운동시기와 매우 근접한 연대이다. 양산단층대에 대한 동일한 방법의 단층활동연대 연구가 이루어질 경우 양산단층대 형성 및 진화와 관련된 지구조운동 시간대와 각 시간대의 공간적 분포 특성 등이 규명될 수 있을 것이다.
본 연구에서는 한반도 중부지역 추가령단층대 내 신갈단층과 왕숙천단층 단층점토에 대한 입도별 일라이트 폴리타입 정량분석과 K-Ar 연대측정 결과의 IAA법 적용 및 해석을 통해 백악기 이 후 추가령단층대 단층활동 절대연대를 결정하고, 그 지구조적 의미를 논의하였다. 신갈단층에서는 2회($69.2{\pm}0.3$ Ma 및 $27.2{\pm}0.5$ Ma)의 단층 재활동연대가, 그리고 왕숙천단층에서는 $75.4{\pm}0.8$ Ma의 단층 재활동연대가 결정되었다. 한반도의 주요 지구조선인 추가령단층대에 대한 직접적인 단층 재활동연대를 상세히 결정함으로써, 후기 백악기부터 제3기에 걸쳐 일어난 한반도 지구조진화연구의 구체적인 연대정보를 제공할 수 있을 것이다.
본 연구는 터널설계와 관련하여 모량단층의 지질공학적 기본특성을 규명하고 터널설계시 기초자료 제공을 목적으로 수행되었다. 울산광역시 울주군 상북면 덕현리 덕현천 일대에 발달하는 모량단층의 특성을 규명하기 위하여 인공위성 영상을 이용한 선구조 분석, 지표지질조사, 전기비저항 탐사 및 3차원 해석, 시추조사, 광물분석 및 K-Ar절대연령측정 등을 수행하였다. 연구지역내에서 모량단층의 주향은 N20~30$^{\circ}$E, 경사는 70~90NW이고 단층폭은 약 20~60m, 최대 80m, 깊이는 50m이상인 것으로 규명되었다. 단층점토의 K-Ar 절대연령은 5,700$\pm$1.129만년, 1,900$\pm$0.380만년으로 측정되었으며, 수압파쇄시험 결과 최대수평응력의 방향은 N25$^{\circ}$E, N30$^{\circ}$E로 모량단층의 주향과 일치하였다.
일라이트에서 적층방식을 달리하여 나타나는 폴리타입은 대부분 1M과 $2M_1$이며, 적층 Disordering에 따른 $1M_d$ 또한 흔히 관찰된다. 본 해설에서는 일라이트의 폴리타입을 구분하고 정량적으로 해석할 수 있는 광물학적 이론적 근거와 방법을 소개하고, 소규모 열수환경에 준하는 단층대 내 생성시기 및 조건을 달리하는 일라이트 폴리타입 혼합물에의 적용을 통한 단층 활동 및 재활동연대 결정에의 활용 가능성을 검토하였다. 단층연대해석의 정확도와 신빙도를 높이기 위해서는 단층암 대상시료 내 일라이트 폴리타입의 생성환경에 대한 정보, 동정 및 광물학적 특성에 대한 규명이 이루어져야 한다. 또한 WILDFIRE(C)시뮬레이션을 이용한 정량분석에서, $1M_d$ 폴리타입의 Disordering 정도 및 I/S 광물의 팽창도에 기인한 (hkl) 회절선들의 Broadening 효과 등 일라이트 폴리타입 정량분석법의 오차요인을 최소화시키는 하기 방법을 고려해야 할 것이다.
Siting criteria for nuclear power plants require that faults be characterized as to their potential for generating earthquakes, or that the absence of the potential for these occurrences be demonstrated. Because the definition of active faults in Korea has been applied by the deterministic method, which depends on the numerical age of fault movement, the possibility of inherent uncertainties exists in determining the maximum earthquake from the fault sources for seismic design. In an attempt to overcome these problems this study suggests new criteria and a probabilistic quantitative diagnostic procedure that could estimate whether a fault is capable of generating earthquakes in the near future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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