중기 마이오세 포항분지 상부 연일층군의 단열계 특성 :Fracture System of the Upper Part of the Middle Miocene Yeonil Group in the Pohang Basin

문성배

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자료유형: 학위논문

저자정보: 문성배 (부산대학교, 부산대학교 대학원)

지도교수: 손문

발행연도: 2020

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이용수5

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

중기 마이오세 포항분지 상부 연일층군의 단열계 특성

문성배 지구환경시스템학부 2020.01 학위논문

2019

중기 마이오세 포항분지 상부 연일층군 내 단열발달 특성 예비연구

문성배 , 이성준 , 김민철 외 1명 대한지질학회 학술대회 2019.10 학술대회자료

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이번 연구에서는 한반도 남동부 일원의 마이오세 퇴적분지인 포항분지의 동부연안에서 마이오세의 지각변형을 조사하여 한반도 남동부의 신기 지각변형을 해석하고자 한다. 연구지역의 단열과 단층에 대한 상세한 현장 조사를 통해 세밀하게 분석하여 포항분지 분지충전물의 최상부 지층의 구조적 특징을 파악할 것이다.
통계적 분석을 위하여 0.5 × 0.5 km2 의 정사각형 격자를 설정하고 각 격자 내에서 지질구조의 정보를 수집하였다. 분지충전물 최상부의 전반적인 자세는 남동 방향으로 평균 약 13.8°로 경사진다. 절리분석 결과 규칙절리(systematic joint)는 각 격자 상자에서 동-서(N75°E~N80°W), 서북서(N50°~75°W) 및 북동(N40°~70°E) 방향의 절리군이 관찰되었다. 각각의 절리군은 흥해읍 해안가 일대에서 서북서 방향이 환여동과 장성동 일대에서 동-서 또는 북동 방향이 우세하며 모든 절리를 도시하였을 때 거시적으로 동-서 방향이 나타난다. 규칙절리가 관찰되는 노두에서 함께 발달하는 교차절리(cross joint)는 규칙절리의 방향에 대해 수직 또는 아수직이며, 규칙절리를 절단하지 않는다. 단열밀도 분석에서 절리는 단층 근처에서 비교적 높은 빈도로 발달한다. 한편 단층분석결과 연구지역은 남북에서 서북서 방향 주향의 역단층이 흔히 발달하며 노두관찰에서 대부분의 역단층들은 규칙절리들을 절단하는 것으로 판단하였다. 단층활면에서 단층조선(slickenline)의 변위벡터 정보를 수집하였고 이를 통해 시행된 고응력장분석에서 동북동-서북서 방향의 최대수평응력축이 도출되었고 이에 계산된 응력비율 (R''=2.54)은 순수 압축응력 환경을 지시하였다.
위의 모든 분석결과는 10 Ma 경으로 널리 알려진 포항분지 퇴적의 종결 이후 연구지역에서 관찰된 단열들이 발달하였으며 이후 기존의 인장절리가 동북동-서남서 압축력으로 형성된 역단층에 절단되거나 일부는 전단 재활성화 된 것으로 분석되었다. 이 결과는 5-3.5 Ma 이후 동서 내지 동북동-서남서 방향의 압축에 의해 압축구조가 나타나는 한반도 내외의 신기지구조 진화의 주요 특징과 잘 일치한다.
포항분지의 최상부 분지충전물에 발달하는 대부분의 단열 현재 한반도에서 발생하는 지진의 주요 원인으로 여겨져 왔던 동아시아의 4기 응력 체제하에 형성되었음을 암시하고 따라서 한반도는 포항분지의 퇴적이 중단된 이후 압축응력 체제하에 속한 것으로 해석된다.

This study aims to investigate the post-Miocene crustal deformation in the eastern coast of the Pohang Basin and to interpret their significance on the Neogene deformations of SE Korea. To characterize the structural features of the uppermost strata of Pohang basin fills, fractures and faults in the study area are minutely analyzed through detailed field surveys.
Overall stratal attitudes of the uppermost part of the basin fills are predominantly dipping toward to southeast with 13.8° in average dip angle. The structural data were acquired with 0.5 × 0.5 km2 regular square grid for statistical analysis. As a result, a systematic joint set is dominated in each grid cell, which are oriented to E-W(N75°E~N80°W), WNW-ESE(N50°~75°W), and NE-SE(N40°~70°E) directions according to observed locations. Non-systematic cross joints are vertical or sub-vertical to the systematic joints, most of which do not cut them. Based on the fracture density analysis, the joints are relatively frequent in the vicinity of faults. It is remarkable that the study area are occupied by reverse faults trending WNW-ESE to N-S directions, the outcrop study determined that most of them cut the systematic joints. Paleo-stress field reconstruction analysis using their displacement vectors on the fault planes (e.g., slickenline) exhibit a ENE-WSW trending maximum horizontal stress axis, and the calculated stress ratio (R''=2.54) indicates pure compressive stress field.
All the results indicate that the fractures observed in the study area developed after ca. 10 Ma, which has been widely known as the cessation age of Pohang basin fill''s sedimentation, and they have cut by the reverse faults formed under the ENE-WSW compression, together with re-activation of the pre-existed open joints as shear fractures. The results are well-agreed with the major features of the Neogene structural evolutions in and around the Korean Peninsula characterized by the E-W to ENE-WNW trending compression with the resultant compressive structures since 5 to 3.5 Ma. It is therefore interpreted that the SE Korea has been belonged to the compressive stress regime after the cessation of Pohang basin fill''s sedimentation. The results also imply that most of the compressional structures in the uppermost basin fills of Pohang Basin have formed under the Quaternary stress regime of East Asia, which has been considered as the major cause of present-day earthquakes of Korea, so far.

#포항분지 #단열 #절리분석 #신기지각변형 #제4기 응력장

I. 서론 1
II. 지질학적 배경 3
1. 중기 마이오세 포항분지의 개요 3
2. 포항분지의 구조구역 및 층서 6
가. 구조구역 6
나. 층서 7
III. 연구방법 14
1. 절리 15
가. 단면상의 절리 측정(sectional view) 17
나. 수평면상의 절리 측정(plane view) 19
IV. 구조요소 분석 21
1. 지층자세 분석 21
2. 절리 분석 24
가. 절리의 유형과 산상 24
나. 절리의 방향성 24
다. 절리의 간격과 빈도 42
3. 단층 분석 45
4. 고응력장 복원 54
V. 토의 55
1. 절리의 방향성과 분포 의미해석 55
2. 지구조적 의미 63
VI. 결론 65
참고문헌 67
Abstract 74

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