암석권의 강도가 좌굴 구조 형성에 미치는 영향에 대한 2차원 점탄소성 수치모사 : 동해의 울릉 분지에 대한 시사점 :2-D viscoelastoplastic numerical simulation of the effects of lithosphere strength on the formation of buckling structure: Implications for the Ulleung Basin in the East Sea

도석현

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자료유형: 학위논문

저자정보: 도석현 (강원대학교, 강원대학교 대학원)

지도교수: 소병달

발행연도: 2021

저작권: 강원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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2022

3차원 수치 모사를 이용한 지각과 맨틀의 좌굴 구조 연구: 티베트 고원의 암석권의 강도에 대한 시사점

도석현 , 소병달 , 신영홍 대한지질학회 학술대회 2022.10 학술대회자료

2021

배호 분지의 좌굴 구조에 대한 암석권 강도의 영향: 울릉 분지와 한반도 남동부에 대한 시사점

도석현 , 소병달 , 김영균 외 1명 대한지질학회 학술대회 2021.10 학술대회자료

암석권의 강도가 좌굴 구조 형성에 미치는 영향에 대한 2차원 점탄소성 수치모사 : 동해의 울릉 분지에 대한 시사점

도석현 지구물리학과 2021.01 학위논문

2020

울릉 분지 좌굴 구조의 2차원 점탄소성 수치 모사

도석현 , 소병달 , 김영균 외 1명 대한지질학회 학술대회 2020.10 학술대회자료

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동해는 유라시아 판과 태평양 판, 필리핀 해 판의 상대적인 운동에 의해서 생성된 배호 분지로 일본 분지, 야마토 분지, 울릉 분지로 구성되어 있다. 동해는 다양한 생성 가설 (당겨 열림 모형, 부채꼴 열림 모형, 두 단계 확장 모형)이 존재하며, 울릉 분지 지각은 인장된 대륙 지각 가설과 두꺼운 해양 지각 가설이 경쟁하고 있다. 최근 지구물리학적 관측 (예: 지진 반사, 단층 촬영, 지열류량, 진원 기구)에 따르면, 울릉 분지의 지열류량은 두꺼운 지각 두께에 비해 높고, 울릉 분지 내의 응력 방향은 동서 방향을 나타내며, ~60-70 km의 파장과 ~150-200 m의 진폭을 갖는 좌굴 구조가 관측되었다. 암석권의 층서 구조와 지구조 응력에 의한 압축은 단단한 암석권에서 좌굴 구조가 형성할 수 있다. 본 연구에서는 2차원 유한요소법을 이용한 점탄소성 수치 모사를 통해 울릉 분지의 좌굴 구조를 재현하고, 암석권의 종류와 강도 변화에 따른 좌굴 구조의 파장과 진폭의 상관관계를 확인하고자 했다. 울릉 분지의 하부의 유변학적 구조를 유추할 수 있는 지구물리학적 자료가 부족하기 때문에 물성은 기존의 연구를 바탕으로 했고, 대륙 암석권의 경우와 해양 암석권의 경우에 대해서 각각 수치 모사했다. 대륙 암석권과 해양 암석권의 모두 경우, 강도가 증가할수록 좌굴 구조의 파장과 진폭이 증가하는 상관관계를 확인했다. 최종적으로 울릉 분지에서 관측된 좌굴 구조의 파장과 진폭, 지열류량을 수치 모사 결과와 비교하여, 울릉 분지의 하부 물성에 대한 합당한 조건을 제시하고자 한다.

The East Sea is a back-arc basin created by the relative motion of the Eurasian Plate, Pacific Plate, and Philippine Sea Plate, and is composed of the Japanese Basin, Yamato Basin, and Ulleung Basin. The Ulleung Basin has various generation hypotheses (pull-apart, fan-shape, two-stage etc.), and the crust of the Ulleung Basin was proposed as an extended continental crust or a thickened oceanic crust. According to recent geophysical observations (eg seismic reflection, tomography, geothermal flow, and epicenter), the geothermal flow of the Ulleung Basin is higher than that of the thick crust. In addition, the stress direction in the Ulleung Basin represents the east-west direction, and a buckling structure with a wavelength of ~60-70 km and amplitude of ~150-200 m was observed. The stratigraphic structure of the lithosphere and compression due to the geological stress can form a buckling structure in the hard lithosphere. In this study, I tried to reproduce the buckling structure of the Ulleung Basin through viscoelastoplastic numerical simulation using the 2-D finite element method and to confirm the correlation between the wavelength and amplitude of the buckling structure according to the type and intensity of the lithosphere. Due to the lack of geophysical data to infer the rheological structure of the lower part of the Ulleung Basin, physical properties were based on existing research, and numerical simulations were performed for the continental lithosphere and the oceanic lithosphere, respectively. In the case of both the continental lithosphere and the oceanic lithosphere, it was confirmed that the wavelength and amplitude of the buckling structure increased as the intensity increased. By comparing the wavelength, amplitude, and geothermal flow of the buckling structure observed in the Ulleung Basin with the results of numerical simulations, we propose reasonable conditions for the mantle properties of the Ulleung Basin.

#울릉 분지 #암석권 #취성-연성 전이대 #수치 모사 #점탄소성 #좌굴 구조

목 차
표 목차 Ⅲ
그림 목차 Ⅳ
Ⅰ. 서론 1
Ⅱ. 연구 배경 2
1. 동해의 형성 2
2. 울릉 분지의 형성 3
3. 현재의 울릉 분지 4
4. 암석권의 좌굴 구조 6
Ⅲ. 연구 방법 9
1. 유한요소법 9
2. 지배 방정식 14
3. 수치 모형 17
1) 좌굴 구조 모형 17
2) 울릉 분지 모형 19
(1) 해양 암석권 모형 20
(2) 대륙 암석권 모형 21
Ⅳ. 연구 결과 22
1. 좌굴 구조 모형 22
2. 해양 암석권 모형 28
3. 대륙 암석권 모형 32
4. 실제 관측 자료와 비교 37
Ⅴ. 토의 및 결론 39
참고문헌 41

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