주미끌림대 내 동지진성 프로세스의 진화 : 양산단층 :Evolution of coseismic processes in a principal slip Zone : Yangsan fault, Korea

구도희

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자료유형: 학위논문

저자정보: 구도희 (경상대학교, 慶尙大學校)

지도교수: 韓來熹

발행연도: 2020

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이용수4

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

주미끌림대 내 동지진성 프로세스의 진화 : 양산단층

구도희 地質科學科 2020.01 학위논문

2018

양산단층 주미끌림대 내부 동지진성 프로세스

구도희 , 한래희 , 김창민 대한지질학회 학술대회 2018.10 학술대회자료

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단층의 주미끌림대(principal slip zone; PSZ)는 수 십 ㎛에서 수 cm의 좁은 영역으로, 단층의 대부분의 전단변위를 수용한다. PSZ를 구성하는 물질 및 구조 분석은 지진의 발생 동안에 단층대의 프로세스와 미끌림 거동을 이해하는 데 있어 매우 중요하다. 이번 연구는 한반도 남동부 대규모 주향이동 단층인 양산단층의 PSZ에 대한 자세한 관찰을 수행하였다. PSZ는 1-2 cm의 폭으로 단층핵대 내의 ~1 m 폭의 파쇄암대와 ~0.3-0.5 m 폭의 갈색 단층비지대 사이에서 발달한다. PSZ 내의 암편들은 대부분 석영, 장석류와 화산암 및 퇴적암의 암편이며, 기질부는 판상의 점토광물들 주를 이루고 있음을 확인하였다. PSZ는 내부에서의 미구조적 특성에 따라 Unit 1에서 Unit 4까지 4개의 소영역으로 다시 구분할 수 있다. 특징적으로, 20 ㎛-1.1 ㎜ 두께의 Unit 1에서는 점토광물의 강한 정향배열과 극미립의 암편, 그리고 내부 주입구조가 관찰되었다. Unit 2와 Unit 3 & 4에서는 각각 불꽃구조(flame-like structures)와 침입구조(intrusion structures)가 관찰되었다. 또한, PSZ 부근 파쇄암대와 Unit 2 내에서 각각 슈도타킬라이트의 주입과 조각이 확인되었다. X-선 회절분석에 따르면, Unit 1과 Unit 2에서, 눈에 띄는 스멕타이트 함량의 감소와 약간의 일라이트(혹은 일라이트-스멕타이트 혼합층) 함량의 상승이 보였다. 위의 관찰결과들을 바탕으로, 우리는 PSZ 내 프로세스의 진화 모델을 제시하고자 한다: 1) PSZ를 따라 지진성 파열이 전파되었고, 마찰용융(frictional melting)에 의한 슈도타킬라이트가 형성되었다. 초기 흑운모 미정질 입자들과 유리질의 기질부를 가졌던 슈도타킬라이트는 점토질대로 변질되었다. 2) 점토질 대의 좁은 영역에 이후의 미끌림이 집중되었고, 마찰열에 의해 부분적인 용융과 점토광물의 고온 상으로 전이가 발생했다. 3) 이후 지진성 미끌림에서는 열적 가압현상(thermal-pressurization)이 효과적으로 작동했다. 이 단계에서, PSZ 물질의 유동화(fluidization)에 의해 내부주입, 불꽃구조, 그리고 침입구조가 형성되었다. 따라서, 우리의 관찰결과는 시간에 따라 PSZ 물질이 변화하면 동지진성 미끌림대의 프로세스도 진화함을 지시한다.

A principal slip zone (PSZ), which is as narrow as several tens of micrometers to centimeters, accommodates most of the shear displacement occurring on the fault. Thus the examination of materials and structures comprising the PSZ are crucial to understanding fault zone processes and slip behaviors during earthquakes. In this study, we conducted detailed observations on a PSZ of the Yangsan fault, which is a major strike-slip fault in SE Korea. The PSZ is 1-2 cm in thickness and is located between ~1 m-thick cataclasite and ~0.3-0.5-m-thick brown gouge zone in the core of the fault. Clasts in the PSZ are dominantly quartz, feldspars, and volcanic and sedimentary rock fragments, whereas the matrix is rich in clay minerals. The PSZ is subdivided into four units (Unit 1 to Unit 4) based on microstructural characteristics. In Unit 1, which is 20 ㎛-1.1 ㎜ in thickness, ultrafine clasts, and a strong preferred orientation of clays are observed. In Unit 2 and Units 3 and 4, flame-like structures and intrusion structures are observed, respectively. The cataclasite next to the PSZ, and Unit 2 near Unit 1 show injection veins and fragments of pseudotachylytes of different ages, respectively. Both the pseudotachylytes currently consist of clasts, biotite microlites, and smectite matrix. According to quantitative XRD analyses, Units 1 and 2 clearly show a decrease in smectite content and an increase in illite (or illite-smectite mixed layer) content. Based on the observations mentioned above, we propose an evolution model of the PSZ processes: (1) Seismic rupture propagated along the PSZ, and the pseudotachylyte was generated by frictional melting. Later, the pseudotachylyte, which consisted initially of biotite microlites and glassy matrix, was transformed into a clast-poor and clay-rich layer. (2) The subsequent seismic slip was localized in a narrow zone of the clay-rich layer; consequently, local melting and other high-temperature phase changes of clay minerals occurred due to frictional heating. (3) Another seismic slip event occurred in the PSZ with the effective operation of thermal pressurization. In this stage, internal injections, flame-like structures, and intrusion structures formed because of gouge fluidization at high fluid pressure. Overall, this study clearly shows that the temporal change in the PSZ materials may drive the evolution of coseismic slip zone processes.

1. 서론 3
2. 양산단층 운동사 및 지질개요 5
3. 연구방법 7
4. 주미끌림대의 특징 9
4.1. 단층핵대의 노두규모 관찰 9
4.2. 주미끌림대 및 주변부의 미구조관찰 13
4.2.1. Unit 1 14
4.2.2. Unit 2 16
4.2.3. Unit 3 및 Unit 4 19
4.2.4. 파쇄암대 내의 주입물질 21
4.3. 광물학적 특징 25
5. 갈색 단층비지대 물질의 가열실험 30
6. 토의 32
6.1. 주미끌림대의 형성 32
6.2. 주미끌림대 내의 동지진성 프로세스의 기록들 34
6.3. 주미끌림대 물질의 변화에 따른 동지진성 프로세스의 진화 38
7. 결론 41
참고문헌 42
요약 48

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