ArticlePDF Available

고지진학적 자료를 이용한 울산단층대 중부 말방지역에서의 단층운동 특성 해석 Characterization of Fault Kinematics based on Paleoseismic Data in the Malbang area in the Central Part of the Ulsan Fault Zone

Authors:

Abstract and Figures

According to the records of historical and instrumental earthquakes, the southeastern part of the Korean Peninsula is considered the highest seismic activity area. Owing to recent reports of numerous Quaternary faults along the Yangsan and Ulsan fault zones, paleoseismological studies are being actively conducted in these areas. The study area is located in the central part of the Ulsan fault zone, where the largest number of active faults have been reported. Based on lineament and geomorphic analysis using LiDAR images and aerial photographs, fault-related landforms showing topographic relief were observed and a trench survey was conducted. The trench length 20 m, width 5 m, depth 5 m is located approximately 300 m away to the northeast from the previously reported Malbang fault. From the trench section, we interpreted the geometric and kinematic characteristics of the fault based on the deformed features of the Quaternary sedimentary layers. The attitude of the reverse fault, N26 o W/33 o NE, is similar to those of the reported faults distributed along the Ulsan fault zone. Although a single apparent displacement of approximately 40 cm has been observed, the true displacement could not be calculated due to the absence of the slickenline on the fault plane. Based on the geochronological results of the cryogenic structure proposed in a previous study, the most recent faulting event has been estimated as being earlier than the late Würm glaciation. We interpreted the thrust fault system of the study area as an imbrication structure based on the previous studies and the fault geometry obtained in this additional trench. Although several previous investigations including many trench surveys have been conducted, they found limited success in obtaining the information on fault parameters, which could be due to complex characteristics of the reverse fault system. Additional paleoseismic studies will contribute to solving the mentioned problems and the comprehensive fault evolution.
Content may be subject to copyright.
J. Korean Earth Sci. Soc., v. 43, no. 1, p.
1
14
, February 2022
https://doi.org/10.5467/JKESS.2022.43.1.
1
ISSN 1225-6692 (printed edition)
ISSN 2287-4518 (electronic edition)
고지진학적
자료를
이용한
울산단층대
중부
말방지역에서의
단층운동
특성
해석
박기웅
1
· Naik Sambit Prasanajit
2
·
권오상
1
·
신현조
2
·
김영석
1,2,
*
1
부경대학교
지구환경과학과
, 48513,
부산광역시
남구
용소로
45
2
부경대학교
활성단층
지진재해저감연구소
, 48513,
부산광역시
남구
용소로
45
Characterization of Fault Kinematics based on Paleoseismic Data in
the Malbang area in the Central Part of the Ulsan Fault Zone
Kiwoong Park
1
, Naik Sambit Prasanajit
2
, Ohsang Gwon
1
,
Hyeon-Cho Shin
2
, and Young-Seog Kim
1,2,
*
Department of Earth & Environmental Sciences, Pukyong National University, Busan 48513, Korea
Active Fault & Earthquake Mitigation Institute, Pukyong National University, Busan 48513, Korea
Abstracts:
According to the records of historical and instrumental earthquakes, the southeastern part of the Korean
Peninsula is considered the highest seismic activity area. Owing to recent reports of numerous Quaternary faults along the
Yangsan and Ulsan fault zones, paleoseismological studies are being actively conducted in these areas. The study area is
located in the central part of the Ulsan fault zone, where the largest number of active faults have been reported. Based on
lineament and geomorphic analysis using LiDAR images and aerial photographs, fault-related landforms showing
topographic relief were observed and a trench survey was conducted. The trench length 20 m, width 5 m, depth 5 m is
located approximately 300 m away to the northeast from the previously reported Malbang fault. From the trench section,
we interpreted the geometric and kinematic characteristics of the fault based on the deformed features of the Quaternary
sedimentary layers. The attitude of the reverse fault, N26 W/33 NE, is similar to those of the reported faults distributed
along the Ulsan fault zone. Although a single apparent displacement of approximately 40 cm has been observed, the true
displacement could not be calculated due to the absence of the slickenline on the fault plane. Based on the
geochronological results of the cryogenic structure proposed in a previous study, the most recent faulting event has been
estimated as being earlier than the late Würm glaciation. We interpreted the thrust fault system of the study area as an
imbrication structure based on the previous studies and the fault geometry obtained in this additional trench. Although
several previous investigations including many trench surveys have been conducted, they found limited success in
obtaining the information on fault parameters, which could be due to complex characteristics of the reverse fault system.
Additional paleoseismic studies will contribute to solving the mentioned problems and the comprehensive fault evolution.
Keywords:
Ulsan fault zone, Malbang fault, trench survey, Quaternary fault, thrust fault
요약
:
역사지진과
계기지진
기록에
따르면
한반도
남동부는
우리나라에서
지진활성도가
가장
높게
평가되는
곳으로
,
최근에
양산단층대와
울산단층대를
따라
4
단층이
다수
보고되어
고지진학적
연구가
활발하게
이루어지고
있다
.
울산단층대의
중부지역에
해당하는
경북
경주시
외동읍
말방리
일원은
울산단층대
내에서
가장
많은
활성단층이
*Corresponding author: ysk7909@pknu.ac.kr
*Tel: +82-51-629-6633
This is an Open-Access article distributed under the terms of the
Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://
creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted
non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium,
provided the original work is properly cited.
2
박기웅·Na i k S ambi t P ras a n a j it ·권오상 ·신현조 ·김영석
고된
지역이다
.
따라서
지역에
대한
고지진학적
특성을
이해하기
위하여
먼저
LiDAR
영상
항공사진을
이용한
지형
선형구조
분석을
실시하여
단층에
의한
기복으로
추정되는
지형인자를
확인하고
,
야외답사와
물리탐사를
통해
단층을
추적하여
보고된
말방단층
지점에서
300 m
북서쪽에
위치한
곳에서
길이
20 m,
너비
5m,
깊이
5m
굴착조사를
실시하였다
.
굴착단면을
통해
분석된
4
퇴적층의
특징을
바탕으로
단층의
기하학적
·
운동학적
특성을
해석하여
고지진학적
특성을
규명하고자
하였다
.
이번
굴착단면에서
확인된
역단층의
기하를
보이는
단층의
자세는
N26 W/33 NE
울산단층대를
따라
분포하는
보고된
단층들과
유사하다
.
40 cm
단일
겉보기
변위가
인지되었
으나
단층조선의
부재로
실변위는
산출할
없었다
.
선행연구에서
제안된
극저온구조층의
연대결과
값을
토대로
단층
최후기
운동시기는
후기
뷔름빙기
이전으로
추정하였다
.
보고된
연구결과와
굴착단면에서
획득한
단층기하를
종합하여
지역에
발달하는
단층계를
인편상구조로
해석하였고
,
단층특성을
반영한
모델을
제시하였다
.
말방리
일원
에서
회의
굴착조사를
비롯한
다수의
선행연구가
수행되었음에도
불구하고
구체적인
단층변수에
대한
정보가
미진
하고
지점들
간의
상관성이
명확하게
규명되지
않은
것은
역단층의
복잡한
운동학적
특성에
기인한
것으로
판단된
.
추후
고지진학적
연구가
추가적으로
수행된다면
상기의
문제점들을
해결하여
종합적인
단층의
형태와
운동사가
명될
있을
것으로
판단된다
.
주요어:
울산단층대
,
말방단층
,
굴착조사
,
4
단층
,
충상단층
서론
지체구조적으로
판의
경계에서
벗어나
판의
가장자
리에
위치하는
한반도는
일반적으로
·
대규모의
진발생
가능성이
경계부에
비해
낮아
지진의
전지대로
여겨져
왔다
(Kim et al., 2004; Fig. 1a, b).
그러나
최근
들어
2016
경주지진
(M
L
=5.8)
2017
포항지진
(Mw=5.4)
비롯한
내륙지역에서
발생
중규모
지진은
지진에
대한
범국민적
인식변화의
계기가
되었다
.
특히
,
경주지진은
진앙지인
한반도
남동부
지역뿐만
아니라
서울지역까지
지진동이
전달
되었으며
,
이는
우리나라에서
시작된
계기지진
관측
이래
가장
규모의
지진으로
기록되었다
.
일반적으
,
지진은
상부지각
내에
발달해
있던
기존
단층의
일부가
재활하면서
발생하는
것으로
알려져
있다
(Sibson, 1985; Kim et al., 2001; Choi et al., 2015).
따라서
,
지질학적으로
최근
(
신생대
4
)
활동한
기록이
있어
재활가능성이
높은
단층을
추적하고
,
들의
단층활동
특성을
이해하는
것은
지진재해
방재
측면에서
매우
중요하다
(Kim et al., 2011, 2017).
우리나라에
보고된
활성단층
지점들은
주로
한반
남동부의
양산단층대
울산단층대를
따라
집중
적으로
분포하며
동해안
연안에도
일부
보고되었다
(Kyung, 1997; Okada et al., 1998; Chang, 2001;
Choi et al., 2002; Yang, 2006; Kee et al., 2007;
Ryoo et al., 2009; Choi et al., 2012; Jin et al.,
2013; Choi et al., 2014; Lee et al., 2015; Kim et
al., 2016; Choi et al., 2019; Gwon et al., 2021; Fig.
1c).
소위
울산단층대는
Kim et al. (1976)
의해
행된
Landsat-1
영상판독을
통해
울산과
경주를
잇는
북북서
-
남남동
방향의
뚜렷한
선형구조로
인지된
구체적인
단층대의
특성을
규명하기
위해
전기비
저항탐사
(Lee and Um, 1992; Lee et al., 2000),
성파탐사
(Shon et al., 1999; Kim et al., 2002),
자력
탐사
(Baag and Kang, 1994)
다양한
연구가
수행
되었다
.
그러나
이러한
선행연구를
통해
울산단층대
천부
지질구조와
단층파쇄대의
일부는
확인되었지
,
단층대
부분은
신기의
충적층으로
피복되어
있어
직접적인
단층
노두가
발견되지
않아
실체
명확히
확인된
없다
.
그럼에도
불구하고
, 1990
이후
경북
경주시
외동읍
말방리에서
소규모의
4
가지단층이
발견된
이래로
울산단층대
주변에
다수의
4
단층이
보고되었으며
,
지형분석
,
착조사
연대분석을
포함한
다양한
고지진학적
구가
활발하게
진행중이다
(Kyung, 1997; Okada et
al., 1998; Ryoo et al., 2009; Lee et al., 2018;
Gwon et al., 2021).
연구지역에
해당하는
말방지역은
울산단층대
중부
위치하며
말방
,
사곡지
,
절골
,
활성리
,
탑번디기
다수의
활성단층
지점들이
보고된
지역이다
(Okada et al., 1995; Kyung, 1997; Choi et al., 2002;
Choi et al., 2012).
그러나
,
지역에서
상대적으로
많은
선행연구가
수행되었음에도
불구하고
단층운동
시기
,
단층운동횟수
실변위량
단층변수에
대한
정보가
미진하고
,
뚜렷한
단층선이
추적되지
않아
단층특성
뿐만
아니라
단층지점들
간의
상호
연관성
고지진학적 자료를 이용한 울산단층대 중부 말방지역에서의 단층운동 특성 해석
3
또한
명확하게
밝혀지지
않았다
.
따라서
지역에서
단층특성을
이해하기
위하여
먼저
보고된
단층지
점들에
대한
정보를
종합적으로
검토하고
,
지역을
중심으로
LiDAR
영상
항공사진을
이용한
선형구
분석과
지형분석을
실시하였다
.
이러한
선행연구
검토와
지표지질조사를
통해
기존에
보고된
말방단층
지점으로부터
300 m
북동쪽에
새로운
지점을
정하여
굴착조사를
수행하였다
.
논문에서는
착단면의
상세한
기재
뿐만
아니라
기존
연구와의
비교를
통해
4
퇴적층의
특징과
단층의
기하학
·
운동학적
특성에
대한
정보를
바탕으로
,
울산단층
중부지역에
해당하는
말방지역에서의
단층특성을
반영한
개념
모델을
제시하고자
한다
.
지형
지질개요
연구지역
일원은
울산단층대
중부지역에
해당하
곳으로
지형적으로
동측의
산지와
이들
산지에서
유래되어
서측에
형성된
대규모
선상지들이
-
향으로
발달하는
양상을
보인다
.
동측은
대체로
높은
산지를
형성하지만
,
남쪽으로
갈수록
해발고도가
아지기
시작하면서
상대적으로
낮은
산지가
발달한다
(Hwang and Yoon, 2001; Kim et al., 2020).
동측
지의
사면에서
서측으로
흐르는
하천에
의해
형성된
선상지
지형은
-
방향으로
서로
접하여
연속된
배열을
보이는
합류선상지
(confluent fan)
형태로
달한다
.
선상지
지형면은
하상비고
,
지형면의
형태
,
Fig. 1.
(a) Tectonic map of the region surrounding the Korean Peninsula (modified from Naik et al., 2020). (b) Geological map
of the Gyeongsang basin (modified from Lee, 2000), (c) Distribution map of the reported Quaternary faults in SE Korea (modi-
fied from Kim et al., 2016).
4
박기웅·Na i k S ambi t P ras a n a j it ·권오상 ·신현조 ·김영석
개석
정도
,
퇴적물
특성
등을
기준으로
고위면
,
중위
,
저위면으로
세분된다
(Hwang, 1998; Yoon and
Hwang, 1999).
지역
선상지의
모든
선정이
동측
산지의
하곡
곡구에
위치하는데
,
이는
선상지를
구성
하는
퇴적물들이
동측
산지로부터
공급된
것을
의미
한다
.
이러한
지형은
기본적으로
동북동
-
서남서
방향
최대
주응력을
갖는
현생응력
하에서
동측
지괴가
서측
지괴
위로
밀고
올라가는
역단층이
우세한
환경
에서
북북서
-
남남동
내지
-
방향의
단층선이
성된
것으로
해석되고
있다
(e.g. Yoon and Hwang,
2004).
이에
따른
구조운동과
융기로
동측의
사면경사
가파르게
발달하여
삼각말단면
(triangular facet)
보이는
단층애가
발달하고
,
많은
양의
암설류들이
급되어
남북방향의
합류선상지가
대규모로
발달한
으로
해석된다
.
이후
계속되는
단층운동과
퇴적물의
공급
,
그리고
하천에
의한
개석작용의
반복으로
하안
단구
지형이
형태를
보이며
발달하고
있다
.
연구지역의
지질은
중생대
백악
소위
신생대
고원기
(Paleogene)
암류
기저를
,
들이
이들을
국지적으로
하고
있다
.
암류
부정합을
경계로
4
퇴적층에
피복되어
있다
(Choi, 2003; Kim et al., 2020;
Fig. 2).
암은
회색
내지
흑색
운모
암이
주를
,
담홍색
또는
홍색
리장석
암이
국지적으로
분포한다
.
4
선상
퇴적층은
주로
역층으로
구성되며
,
일부
렌즈상으
사질층이
분포하
역층과
교호하는
양상을
인다
.
역층은
기원의
모래가
기질을
,
자갈
(pebble)
에서
(boulder)
이르는
다양한
기로
타난
.
역을
구성하는
암석은
기반암인
암이
주를
,
사암
,
이암
등의
퇴적암과
,
안산암
등의
화성암도
소량
분포한다
.
기질의
고화도
,
역의
분급
도는
위치에
따른
편차
보이지만
전반적인
화양상은
대체적으로
상지
고위면에서
저위면으로
갈수록
신선한
상태를
보여준다
(Kim et al., 2020).
4
선상지
퇴적층은
암설류와
암설하에
의해
형성된
적기원의
퇴적물
동측
산지에서
운반되어
형성된
하성기원의
퇴적
물이
서로
반복적으로
교호하며
발달한다
.
울산단층대는
경주
-
울산을
잇는
계곡의
동측
사면
따라서
북북서
-
남남동
방향으로
60 km
이를
가지는
단층으로
정의되었으며
,
경사이동단층에서
반적인
굴곡된
양상을
보이며
발달한다
(Okada et al.,
1998; Yang, 2006).
울산단층대의
지구조적
형성기작
일반적으로
세에
동해가
확장하는
과정에서
우수향
전단력의
영향으로
형성된
이후
,
동북동
-
서남
방향의
현생
압축응력
하에
기존
단층대가
재활
성된
것으로
해석되고
있다
(Chang, 2000; Cho et al.,
Fig. 2.
(a) Geological map of the central region of the Ulsan fault zone (modified from Geological Survey of Korea, 1922). (b)
Map of the central region of the Ulsan fault zone showing differences in elevation.
고지진학적 자료를 이용한 울산단층대 중부 말방지역에서의 단층운동 특성 해석
5
2001; Kim et al., 2002).
울산단층대를
따라
분포하
4
단층들은
-
,
북북서
-
남남동의
주향을
보이며
동쪽으로
경사하는
충상단층
내지
역단층
동이
우세한
사교이동단층으로
발달한다
.
암이
4
퇴적층을
충상하고
있는
형태가
일반적이지만
(Chang, 2001),
위치에
따라
백악
퇴적암이나
소위
신생대
고원기의
지층이
충상하기도
하며
,
변위는
따라
많은
이를
보이며
발달한다
.
울산단층대
중부지역은
동측의
토함산
산지에서
발원한
수계
의해
형성된
계곡의
면에서
다수의
4
층이
보고되었을
뿐만
아니라
,
이러한
계곡
사면을
따라
많은
수의
기반암
단층이
분포한다
.
여러
방향
단층들이
하게
발달하지만
,
-
방향의
포가
가장
우세하며
북서
-
남동
방향
,
북동
-
남서
방향
,
그리고
서북서
-
동남동
방향의
단층들도
일부
분포하
양상을
보인다
(Fig. 3).
기존
말방단층
주변의
기반암
단층
발달
특성
말방단층은
Okada et al. (1995)
의해
경주시
동읍
말방리에서
발견된
4
단층지점이다
.
이후
항공사진
분석과
외조사를
통해
추가적으로
다수의
4
단층들이
울산단층대에서
발견되었다
(Choi et al., 2012).
말방리
일원에서
발견된
단층들
기반암인
암이
4
퇴적층을
충상하는
태로
발달하며
,
단층의
자세는
곳에
따라
이를
이지만
주로
남북
내지
북서
-
남동
주향을
보이며
동쪽으로
경사한다
(Kyung, 1997; Choi et al.,
2002). Choi et al. (2012)
말방단층
지점에서
북서
쪽으로
50 m
위치한
지점에서
동북동
-
서남서
향으로
트렌
조사를
수행하여
4
퇴적층을
단한
7
조의
단층을
확인하였다
.
이번
연구를
통해
추가적인
기반암
단층을
다수
발견하였고
,
기존에
보고된
일부
단층노두를
재검
하였다
(Fig. 4).
말방지
남동쪽
인근
소하천
사면에
지점은
사곡지
2
단층에
해당하며
,
자주
홍색
2
조의
단층비지가
서로
재하고
부에서는
60 cm
보이지만
상부로
가면서
아져
암내에서
첨멸한다
(Fig. 4b).
말방지
동북동
방향의
계곡
초입
위치한
지점의
단층은
북서
-
남동
방향의
주향을
보이며
동쪽으로
고각
경사
한다
(Fig. 4c).
암은
파쇄
화가
많이
진행되
었으며
,
내에
10 cm
보이는
단층대
발달한다
.
암과
4
퇴적층의
부정합
경계
매우
불규하게
발달하는데
,
이는
지가
환경에서
기반암이
식되고
퇴적물이
급하게
퇴적된
환경
유추
있다
.
4
퇴적층은
주로
(cobble)
기의
기원
역들로
구성되어
,
분급이
양호하며
도가
높은
이다
.
말방지
에서
200 m
동쪽에
위치한
지점에서는
2
조의
층이
각각
-
북방향과
북동
-
남서
방향의
주향을
이며
동쪽으로
70-88
o
경사하며
발달한다
(Fig.
4d).
단층
모두
5cm
가지는
단층점토
Fig. 3.
Attitude of the faults developed in central region of the Ulsan fault zone. (a) Stereonet, (b) Pole contour, (c) Rose dia-
gram.
6
박기웅·Na i k S ambi t P ras a n a j it ·권오상 ·신현조 ·김영석
위로
파쇄가
많이
진행된
단층상대가
발달하여
인지하기가
용이하다
.
4
퇴적층은
기원의
역들이
많이
분포하며
,
일부
퇴적암
기원의
역이
소량
분포한다
.
또한
,
비교적
도가
1-5
cm
기의
자갈들이
불량한
분급
상태를
보인다
.
기존
연구들에서
지층에
대한
있는
과가
부재하지만
,
기질의
고화
역의
화상태
고려
층은
4
후기에
형성된
퇴적
층으로
판단된다
.
따라서
,
지층이
절단되지
않은
것은
지역
일원에서
상대적으로
신기의
단층활동
발생
가능성은
낮다는
것을
지시한다
.
단층활동에
4
퇴적층의
변위나
변형
양상은
확인
Fig. 4.
Satellite image and outcrop photographs of the study area. (a) Reported Malbang fault (yellow circle) and trench site
(yellow rectangle) by Choi et al. (2012). Several bedrock faults were observed near the Malbang reservoir (red square). The
newly excavated trench (white rectangle) is located about 300 m northeast from the Malbang fault. (b-d) Outcrop photographs of
the bedrock faults near the Malbang reservoir.
고지진학적 자료를 이용한 울산단층대 중부 말방지역에서의 단층운동 특성 해석
7
없었지만
4
퇴적층에서
OSL
연대측정을
실시하
단층의
최후기
운동시기의
상한을
제한하는데
용한
지표로
사용
있을
것으로
판단된다
.
말방리에서의
굴착조사
결과
선형구조
지형분석
,
상세지표지질조사를
통해
말방단층으로부터
300 m
북동쪽에
위치한
지점에
20 m
×
5m
면적과
5m
이로
굴착조사를
실시하였다
.
굴착단면
내에서
4
기층과
이를
절단한
단층은
하였으나
기반암은
확인하지
하였다
.
지점은
선상지의
선정에
해당하는
고위면으로
적층
층후가
상당히
꺼워
굴착조사로
가능한
범위
내에서는
기반암을
확인
없을
것으로
인다
.
그러나
4
퇴적층
내에서
2
조의
역단층이
되며
,
단층에
의한
변위와
변형
양상이
확인되었
(Fig. 5, 6).
기질의
종류
,
,
,
조직과
역의
종류와
함량
,
분급
,
,
화도
,
등으로
적층을
구분하여
단위퇴적층의
발달
특성
층에
의한
절단여부를
판단하였다
.
Fig. 5.
Photographs of the northern wall of the first trench and extended trench survey in Malbang-ri. (a) Photo mosaic of the
northern wall. The dotted line indicates the extended trench range. (b) Detailed sketch of the trench section. Alluvial fan depos-
its lower unit 40 were offset by thrust fault (red line). (c,d) View and detailed sketch of the extended trench sections. Preferred
orientation of the long axes of pebbles is observed at unit 40. Units are described in the text.
8
박기웅·Na i k S ambi t P ras a n a j it ·권오상 ·신현조 ·김영석
10
번층은
사질의
기질지지
(matrix-supported)
층이며
,
매우
력들이
부분적으로
분포하며
북쪽
면에서는
토양
(soil wedge)
부분적으로
발달한
.
층은
1.5-2 m
상대적으로
층후를
가지며
,
양면에서
적으로
된다
. 20
번층은
황색
사질의
기질로
어져
으며
,
자갈들이
산발적으로
분포한다
.
층의
후는
1m
양면에서
적으
되며
,
지형
면을
따라
경사를
보이며
퇴적되어
있다
.
층의
특징은
토양기가
집중적으로
분포하지만
,
단면
중심으로부터
으로
갈수록
낮은
포를
보인다는
것이다
. 30
번층은
주로
사질의
기질이며
,
자갈
기의
역들이
다수
분포한
.
역은
주로
각형
내지
아각형으로
구성되며
,
분급
양호한
이다
.
층은
양면에서의
층후가
다소
상이하며
,
북쪽면에서는
80 cm
층후로
만한
경사를
가지며
발달한다
.
남쪽면에서는
30 cm
내외의
층후를
보이며
,
인접한
퇴적층들과
상대적으로
불규
경계를
가지며
발달한다
. 31
번층은
밝은
황색
,
역이
없는
·
질의
사질층으로
남쪽
면에서만
된다
. 40
번층은
황색
사질
기질을
이며
자갈기의
역들이
다수
분포한다
.
역은
주로
Fig. 6.
Photographs of the southern wall of the first trench and extended trench survey in Malbang-ri. (a) Photo mosaic of the
southern wall. The dotted line indicates the extended trench range. (b) Detailed sketch of the trench section. Alluvial fan depos-
its lower unit 40 were offset by reverse fault (red line). (c,d) View and detailed sketch of the extended trench sections. Some
sedimentary materials of unit 60 are dragged and injected into the unit 40. Units are described in the text.
고지진학적 자료를 이용한 울산단층대 중부 말방지역에서의 단층운동 특성 해석
9
각형
내지
아각형으로
구성되며
,
분급은
양호한
.
층후는
30-50 cm
범위를
보이며
,
남쪽면에서는
단층에
어질수록
꺼워지는
양상이
된다
.
지층은
단층
영향을
퇴적층들
가장
상위
층으로
북쪽면에서는
역들의
단층을
따라
정향배열하고
있는데
이는
미고
퇴적층에서
단층활
동을
지시하는
주요
증거
된다
(McCalpin, 2009).
50
번층은
사질층으로
양쪽면에서
20-30
cm
층후를
보이며
하반에
비해
상반에서
층의
.
이는
단층운동
이후
상반과
하반에서
지형기복에
의한
것으로
해석된다
.
양쪽면에서
단층에
의한
변위를
인지
있으며
북쪽면에
변위를
보인다
. 60
번층은
질의
사질층으로
양쪽면에서
모두
된다
.
갈에서
자갈
기의
역들이
다수
분포하며
주로
형으로
구성되어
있다
.
지하수에
의한
변질작용으로
역은
다양한
화가
많이
진행되어
원암
하기
들지만
주로
기원의
역으로
판단된다
.
양쪽면에서
모두
단층에
의한
변위를
인지
있으며
북쪽면에서
변위를
보인다
.
단면
에서
가장
하부에
있는
70
번층은
내지
사질층으로
북쪽면에서만
되는
,
하반에서는
굴착
이의
한계로
되지
않아
상반에서만
확인된다
.
단층과
가까운
부분에서
단층
의한
약간의
끌림작용이
인지된다
.
단면에서
되는
4
퇴적층은
전체적으로
밝은
황색부터
어두운
기질지지의
사질
층으로
층에
따라
분포의
이를
보인다
.
역은
원지인
동측
산지에서
암질
암석으로
구성되며
,
록암
,
유문암
,
사암
이암
등의
적암
등이
일부
분포한다
.
자갈에서
기로
산발적으로
분포하며
,
주로
아각형
내지
각형으로
성된다
.
최상부층인
10
번층을
제외한
모든
퇴적층은
역의
정도가
심하며
,
단층의
영향을
층은
지하수에
의한
변질작용에
의해
다양한
발달한다
.
단면에서
되는
퇴적층은
전체적으로
기질이
상당히
고화되어
있으며
,
역의
또한
이다
.
이동성
운동각을
보이는
단층은
N26
o
W/33
o
NE
자세를
가지며
,
하부의
70
번층부터
40
번층까지
절단
또는
변형시
발달한다
.
단층의
연장을
추적하고
정확한
변위를
확인하기
위해
하부로
1.5 m
추가
굴착하였으며
,
이는
에서
장비로
굴착이
가능한
한계
심도이다
.
굴착
,
추가적인
퇴적층과
단층의
하부
연장을
인지하
였다
.
북쪽면에서
70
번층의
하부
연장부가
되며
,
단층은
단층과
단층에서
분기되는
하나의
분기단
층으로
2
조의
충상단층이
인지된다
(Fig. 5c).
단층
면을
따라
역들의
정향배열을
하는
양상이
명확하게
인지되며
,
상반과
하반에서
퇴적층의
보인다
.
남쪽면은
60
번층의
하부에서
61
번층과
70
번층이
추가로
확인되며
,
주단층과
단층에서
분기
되는
하나의
분기단층으로
2
조의
충상단층이
지된다
(Fig. 6c). 61
번층은
내지
사질층
이며
적으로
배열하는
형태의
흑색
유기물
질이
뚜렷하게
된다
.
이들
유기물질은
역이동성
운동각을
기하는
압축응력
하에서
S
형태로
곡된
양상을
보인다
.
또한
, 40
번층에서
60
번층의
일부가
단층에
의해
올라
양상이
된다
.
전체적인
단층의
기하는
단층과
하나의
분기단층
으로
2
조의
충상단층으로
인지되지만
,
분기단층은
15-20
o
내외로
단층에
비해
저각으로
발달한다
.
이는
충상단층의
기하학적
분류
하반
름길
상단층
(footwall shortcut thrust)
해당하며
,
상대적으
고각의
충상단층이
재활하는
보다
하반에서
저각의
새로운
단층으로
분기하는
것이
운동학적으로
더욱
용이
경우
발달하는
구조이다
(Knipe, 1985,
McClay, 1992).
토의
이번
연구에서
수행한
말방리에서의
새로운
굴착지
점은
지형상으로
동측의
배후산지로부터
공급된
퇴적
물이
산록사면을
따라
퇴적된
지역으로
지역
일대에
분포하는
선상지의
고위면에
해당한다
(Hwang,
1998).
단층
기하는
동측지괴가
서측지괴를
충상하는
상반서향
(top-to-the-west)
형태로
발달하며
,
이는
기존에
알려진
울산단층대
4
단층들의
운동특성
일치한다
.
퇴적층을
구성하는
역은
배후산지로부
공급된
암으로
주로
구성되어
있으며
,
일부는
지하수에
의한
변질작용으로
다양한
화양상을
보인다
.
이러한
변질작용은
단층대
주변에서
단층활
동에
수반된
또는
단층활동
이후의
지하수작용에
인한
것으로
판단된다
.
번에
수행한
굴착조사의
단면
20
번층에서는
토양기가
현저하게
발달하며
, 10
번층과
30
번층에서
일부
된다
.
미고
퇴적층
내에
발달하는
10
박기웅·Na i k S amb i t Pras a n a j it ·권오상 ·신현조 ·김영석
기는
토양
수가
져나가
형성된
열과
하의
따른
토층의
팽창
반복
여러
기작에
의해
형성되는
구조로
알려져
있다
(Lee, 1987; Kim et al., 2018).
토양
구조는
4
기의
기와
기가
반복되는
동안
저하게
발달한
것으로
보고되었으며
,
토층의
인해
형성된
토양기는
구조
(cryogenic structure)
(ice wedge)
는다
.
우리나라에서
이러한
토양기는
Kyung (1997)
Choi et al. (2012)
굴착단면에서도
특징적으로
되어
보고되었다
(Fig. 7).
지역에서
되는
이러한
유사한
구조의
기가
되는
4
퇴적층에
대한
탄소
동위원소
측정이
시도된
있고
,
과는
25,000
또는
23,000
년으로
이는
최후기
기인
름빙기를
지시한다
(Oh et al., 1995).
따라서
말방단
일대에서
발달하는
구조의
양상
질의
특성이
이와
매우
유사하고
,
기존
연구에서
구조가
되는
퇴적층은
모두
단층에
의해
단되어
있었기
문에
이를
(key bed)
으로
하여
단층활동의
시기를
후기
뷔름빙
이후로
제한하였다
(Choi et al., 2012).
하지만
,
이번
조사지역의
구조가
되는
퇴적층은
단층에
의해
절단되
변형된
적을
확인
없었기
문에
지점에
서의
단층활동
시기는
후기
뷔름빙
이전으
해석
있다
.
굴착단면에서
단층은
40
퇴적층까지
절단하고
있으며
, 30
퇴적층에
의해
피복되어
있다
.
또한
,
층의
영향을
않은
퇴적층
(10, 20, 30
번층
)
에서
단사
(monocline fold)
형태를
내며
지표에
지형적
기복을
보이는데
,
이러한
양상은
굴착
단면에서의
단층이
단층
(blind fault)
으로
발달
가능성을
고려해
있게
한다
.
단층은
층의
말단부
(fault tip)
지표까지
전달되지
않은
층으로
주로
충상단층에서
발생한다
(Dunne and
Ferrill, 1988; Dolan et al., 2003).
일반적으로
,
단층
절단되지
않은
지표
부근의
지층은
하부에서의
변위를
소시
첨멸
곡작용으로
해소
하여
지각의
(shortening)
기하여
지표에서는
지형적
기복을
보이게
된다
.
단층은
단층의
증거
지하에
되어
있기
문에
지표에서는
단층
가능성을
판단하기
.
굴착단면에서
단층을
판단하는
단층의
상반과
하반에서
퇴적층의
연속성을
확인하는
것이다
.
단층이
지표에
도달하지
하였기
문에
퇴적층은
삭박작용에
의한
소실없이
연속적으로
발달해
한다
.
북쪽면의
40
번층은
단층
상반에서
확인되지
않으며
,
남쪽면의
61
번층에서
되는
모양의
유기물질은
단층
상반
에서
확인
없다
.
이는
단층
발생기작으로
설명하기
들며
,
지표단층
발생
이후
,
상반에서의
삭박작용에
의해
지층이
소실된
것으로
단된다
.
따라서
현재
되는
단층은
지표에
되었던
것으로
판단되나
20
번층의
발달양상
등은
이후의
단층활동이
단층의
가질
수도
있다는
것을
지시하
,
추후
추가적인
연구에서는
이러한
관점에서의
접근도
요해
보인다
.
지점은
선행연구의
굴착지점들과는
적으로
지점에
위치하여
,
단층들의
방향성과
발달
양상을
고려
동일한
단층일
가능성은
낮다고
판단된다
.
,
보고된
말방단층
지점들은
주로
내지
북북서
주향의
단층들이
발달하며
,
이들
층의
연장성을
고려
트렌
지점이
단층에
해당된다고
보기
.
또한
,
모든
트렌
Fig. 7.
Detailed sketch of the Tr-2 trench section from Choi et al. (2012). Trench location in shown in Fig. 4. The fault cuts the
ice wedge layer which is inferred to have been formed in the late Würm glaciation. Unit 1: Tertiary granite. Unit 2: Pebble
layer. Unit 3: Sand-mud layer. Unit 4: Mud layer with occasional gravel. Unit 5: Sand layer with occasional gravel. Unit 6: Ice
wedge layer. Unit 7: lacustrine sedimentary layer. Unit 8: Artificial fills. Unit 9: Injected fault gouge (modified from Choi et al.,
2012).
고지진학적 자료를 이용한 울산단층대 중부 말방지역에서의 단층운동 특성 해석
11
단면에서
되는
기가
발달하는
퇴적층은
층의
운동시기와
변위량을
하기
위한
층으로
사용되었다
.
보고된
지점들에서는
이러한
기층이
단층에
의해
절단된
양상을
확인하였고
,
이들
층위를
토대로
2.5 m
보기변위를
산정하였다
(Choi et al., 2012).
반면에
,
굴착지점에서는
단층
의한
절단이나
변형을
확인
없었고
,
기층
하부에
발달하는
퇴적층의
층위를
통해
40
cm
보기변위가
확인되었다
.
지역의
퇴적층들
해안단구와
연속성이
지층
(e.g Kim et
al., 2011)
아니라
대부분
연속성이
불량한
산록
적물로
정확한
변위나
지층의
대비가
어려
단층을
따른
변위의
변화를
분석하기는
.
이들
지점들
서로
다른
최후기
운동시기를
보이며
,
상이한
층운동
특성을
보이기
문에
동일한
단층일
가능성
보다는
충상단층에서
일반적으로
발달하는
상구
(imbrication)
의해
발달한
개의
가지단층으로
해석하는
것이
당해
보인다
.
상구조는
저각의
상단층
(floor thrust)
으로
되는
유사한
방향
역단층들이
연속되는
형태를
말하며
(McClay, 1992).
조사구역의
경우
천부에서
30-40
o
내외의
동쪽으로
경사하는
단층들이
서로
행하게
발달하며
,
이들
단층
상부에서
충상단층
(roof thrust)
확인
되지
않기
문에
듀플렉스구조
(duplex)(McClay, 1992)
구조로
해석하였다
.
이러한
단층특성
반영하여
말방리
일원에서의
충상단층
체계에
개념적
모델을
제시하였다
(Fig. 8).
울산단층대는
동북동
-
서남서
방향의
현생
압축응력
하에서
동에서
서로
단층지괴가
이동하는
특성을
보이며
,
말방지점
또한
이러한
충상단층
체계하에서
발생한
구조
일부로
판단된다
.
하지만
,
현재까지
획득
고지진학
증거
심부구조의
다소
하여
,
추후
추가적인
연구를
수행한다면
,
해당
단층들
간의
더욱
상세한
상관관계를
이해
있을
것으로
판단된다
.
결론
울산단층대
중부지역에
해당하는
경북
경주시
외동
말방리
일원에서
기존
연구과를
바탕으로
지형
선형구조
분석과
지표지질조사를
통해
단층에
지형기복이
되는
지점에서
20 m
×
5m,
그리고
5m
이의
굴착조사를
수행하여
4
단층운동을
확인하였다
.
기반암은
굴착한계로
인하여
확인하지
못했지만
4
퇴적층을
절단하는
2
조의
단층을
인지하였다
.
단층의
자세는
N26
o
W/33
o
NE
Fig. 8.
Schematic concept 3D model of imbricate thrust
system around the study area. (a) Development of thrust due
to the present ENE-WNW compressive stress. The uplift-
ment of the hanging wall caused the deposition of fluvial
sediments and the development of several alluvial fans. (b)
The westward fault migration caused the fault cut the
younger fan deposit. (c) Due to continuous compression, the
thrust migrated to the front (Malbang fault).
12
박기웅·Na i k S amb i t Pras a n a j it ·권오상 ·신현조 ·김영석
울산단층대에서
보고된
기존
단층들의
자세와
유사하
.
4
퇴적층을
8
개의
단위퇴적층으로
구분하여
발달
특성과
단층에
의한
절단여부를
판단하였다
.
쪽면에서
50
퇴적층의
층위를
통해
40 cm
보기변위를
인지하였다
.
굴착단면에서
조의
기층이
현저하게
발달하는데
이는
선행연
구에서
보고된
구조와
동일한
것으로
판단된
.
이러한
구조가
발달하는
지층의
탄소
동위
원소
연대
25,000
또는
23,000
년으로
되었으며
이는
후기
뷔름빙기에
해당한다
.
그러나
굴착지점에서
단층은
지층을
절단하지
못했
문에
최후기
운동시기는
후기
뷔름빙
이전으로
단된다
.
굴착단면에서
지표까지
도달하지
단층
상부
퇴적층에서의
단사
,
지표에서의
지형적
기복
등은
단층의
가능성을
시사하지만
,
단층의
상반과
하반에서
퇴적층이
연속되지
않는다는
점은
현재
단층이
단층이
지표단층으로
활동한
이후
상반에서의
삭박작용에
의한
것으로
유추
있다
.
추가적인
조사가
요하지만
보고된
말방단층과
굴착지점에서의
단층은
대적인
위치와
운동학적
특성을
고려
충상단
층에서
발달하는
구조에
의한
개의
가지단층
으로
판단된다
.
현재
구체적인
단층운동
시기를
제한
하기
위한
OSL
연대측정이
분석
중에
있으며
,
고된
단층들
간의
상호
연관성을
규명하기
위해서는
추가적인
시추조사
주변지역에
대한
추가
굴착조
등의
다양한
고지진학적
연구가
수행
요가
있다
.
사사
연구는
통상자원부
(MOTIE)
한국에
술평가원
(KETEP)
지원을
통해
수행된
연구과제
니다
(No.20201510100020).
문을
고하기까
세심한
검토와
설적인
해주신
분의
심사위원
집위원장님께
진심으로
드립니다
.
연구를
도와주신
부경대학교
지질구조재해연구실
연구원분들에게
드립니다
.
References
Baag, C.-E. and Kang, D.J., 1994, Geophysical studies on
major faults in the Gyeongsang basin: Aeromagnetic
and radiometric data interpretation on the Ulsan fault.
Journal of the Geological Society of Korea, 30(2), 193-
205.
Chang, T.W., 2000, Crustal uplift due to Quaternary
faulting at the northeastern block of the Ulsan fault in
the southeastern Korean Peninsula. Proceedings of the
Hokudan International Symposium and School on active
faulting, 497-501.
Chang, T.W., 2001, Quaternary tectonic activity at the
eastern block of the Ulsan fault. Journal of the
Geological Society of Korea, 37, 431-444. (in Korean)
Cho, K.-H., Takagi, H., Iwamura, A., Awaji, D., Chang,
T.W., Shon, S.-W., Itaya, T. and Okada, T., 2001,
Timing of the hydrothermal alteration associated with
the fault activities along the Ulsan fault zone, southeast
Korea. Economic and environmental Geology, 34(6),
583-593. (in Korean)
Choi, J.-H., S.-J. Yang., S.-R. Han. and Y.-S. Kim., 2015,
Fault zone evolution during Cenozoic tectonic inversion
in SE Korea. J. Asian Earth Sci. 98, 167-177.
Choi, P.-Y., Lee, C.-B., Ryoo, C.-R., Choi, Y.-S., Kim, J.-
Y., Hyun, H.-J., Kim, Y.-S., Kim, J.-Y. and Chwae, U.-
C., 2002, Geometric analysis of the Quaternary
Malbang Fault: Interpretation of bore hole and surface
data. Journal of the Geological Society of Korea, 38,
163-174. (in Korean)
Choi, S.-J., Jeon, J.-S., Song, K.-Y., Kim, H.-C., Kim, Y.-
H., Choi, P.-Y., Chwae, U.C., Han, J.-G., Ryoo, C.-R.,
Sun, C.-G., Jeon, M.S., Kim, G.-Y., Kim, Y.-B., Lee,
H.-J., Shin, J.S., Lee, Y.-S. and Kee, W.-S., 2012,
Active faults and seismic hazard map. NEMA, Seoul,
882p.
Choi, S.-J., Jeon, J.-S., Choi, J.-H., Kim, B.-C., Ryoo, C.-
R., Hong, D.-G. and Chwae, U.-C., 2014, Estimation of
possible maximum earthquake magnitudes of
Quaternary faults in the southern Korean Peninsula.
Quaternary International, 344, 53-63.
Choi, S.-J., Kim, Y. S., Cheon, Y. and Ko, K., 2019, The
first discovery of Quaternary fault in the western part
of the south Yangsan Fault-Sinwoo Site. Economic and
environmental Geology, 52(3), 251-258.
Choi, W.-H., 2003, Neotectonics of the Gyeongju-Ulsan
area in the southeastern part of Korean Peninsula. Paper
of Doctors degree, Seoul National University graduate
school, 205p.
Dunne, W.M. and Ferrill, D. A., 1988, Blind thrust
systems. Geology, 16(1), 33-36.
Dolan, J.F., Christofferson, S. A, and Shaw, J. H., 2003,
Recognition of paleoearthquakes on the Puente Hills
blind thrust fault, California. Science, 300(5616), 115-
118.
Geological survey of Korea, 1922, 1/50,000 geological map
CHOYO sheet.
Gwon, O., Park, K., Naik., S. P., H.C Shin. and Kim, Y.-
고지진학적 자료를 이용한 울산단층대 중부 말방지역에서의 단층운동 특성 해석
13
S., 2021, A study on the characteristics of fault activity
in the southern part of the Ulsan fault using
paleoseismic method. Journal of the Geological Society
of Korea, 57(2), 109-121 (in Korean).
Hwang, S.-I., 1998, The geomorphic development of
alluvial fans and tectonic movements at Ha-Dong,
Kyungju-City. Journal of the geomorphological association
of Korea, 5, 189-200. (in Korean)
Hwang, S.-I. and Yoon, S.-O., 2001, The distribution and
geomorphic development of alluvial fans along the
Bulguksa fault system in Gyeongju and Ulsan city,
southeastern Korea. Journal of the Korean Geographical
Society, 36, 217-232. (In Korean)
Jin, K., Kim, Y.-S., Kang, H.C. and Shin, H.C., 2013,
Study on developing characteristics of the Quaternary
Gusan Fault in Uljin, Gyeongbuk, Korea. Journal of the
Geological Society of Korea, 49(2), 197-207. (in
Korean)
Kee, W.-S., Kim, B. C., Hwang, J. H., Song, K.-Y. and
Kihm, Y.-H., 2007, Structural characteristics of
Quaternary reverse faulting on the Eupcheon Fault, SE
Korea. Journal of the Geological Society of Korea,
43(3), 311-333.
Kim, J.H., Kang, P.C. and Lim, J.U., 1976, A study of the
Relation between geologic structures and ore deposits
using Landsat-1 Images. Journal of the Geological
Society of Korea, 2, 79-89. (in Korean)
Kim, J., Oh, K.-C. and Choi, H., 2018, OSL dating in the
sediments including soil wedge structures. Journal of
the Geological Society of Korea, 54(2), 183-191. (in
Korean)
Kim, K., Kim, D.-H., Shin, H. and Kim, Y.-J., 2002,
Geological structures of the Ulsan fault in Yaksoo area
of Ulsan using the method of refraction travel-time
tomography. Journal of the Geological Society of
Korea, 38(4), 509-518. (in Korean)
Kim, M.-C., Jung, S.-H., Yoon, S.-W., Jeong, R.-Y., Song,
C.-W. and Son, M., 2016, Neotectonic crustal
deformation and current stress field in the Korean
Peninsula and their tectonic implications: A Review.
The Journal of the Petrological Society of Korea, 25,
169-193. (in Korean)
Kim, T.-H., Shin, H.-C. and Kim, Y.-S., 2020,
Characteristics of the topographical deformation in the
central part of the Ulsan fault. Journal of the Geological
Society of Korea, 56(2), 193-209. (in Korean)
Kim, Y-S., Andrews, J.R. and Sanderson, D.J., 2001,
Reactivated strike-slip faults: examples from north
Cornwall, UK. Tectonophysics, 340, 173-194.
Kim, Y.-S., Jin, K.-M., Choi, W.-H. and Kee, W.-S., 2011,
Understanding of active faults: A review for recent
researches. Journal of the Geological Society of Korea,
47(6), 723-752. (in Korean)
Kim, Y.-S., Kim, T.-H., Kyung, J.-B., Cho, C.-S., Choi, J.-
H. and Choi, C.-U., 2017, Preliminary study on rupture
mechanism of the 9.12 Gyeongju Earthquake. Journal
of the Geological Society of Korea, 53, 407-422. (in
Korean)
Kim, Y.-S., Park, J.Y., Kim, J.H., Shin, H.C and Sanderson,
D.J., 2004, Thrust geometries in unconsolidated
Quaternary sediments and evolution of the Eupchon
Fault, southeast Korea. The Island Arc, 13, 403-415.
Knipe, R.J., 1985, Footwall geometry and the rheology of
thrust sheets. Journal of Structural Geology, 7(1), 1-10.
Kyung, J.-B., 1997, Paleoseismological study on the mid-
northern part of Ulsan Fault by trench method. The
Jounal of Engineering Geology, 7(1), 81–90. (In
Korean)
Lee, C., Hamid, Z. A. and Lee, W. C., 2000, Quantitative
modelling and understanding the evolution and distribution
of reservoirs in West Sabah continental margin,
Malaysia. (Poster 6)
Lee, D.Y., 1987, Stratigraphic Research of the Quaternary
deposits in the Korean Peninsula. The Korean journal
of Quaternary research, 1(1), 3-20.
Lee, G.-R., Park, C.-S. and Shin, J.-R., 2018, Distribution
of fault-related landforms and lineaments along the
Ulsan fault zone. Journal of the Korean geomorphological
association, 25(3), 89-103. (in Korean)
Lee, J.-H., Rezaei. S., Hong, Y.-J., Choi, J.-H., Choi, J.-H.,
Choi, W.-H., Rhee. K.-W. and Kim, Y.-S., 2015,
Quaternary fault analysis through a trench investigation
on the northern extension of the Yangsan fault at
Dangu-ri, Gyungju-si, Gyeongsangbuk-do. Journal of
the Geological Society of Korea, 51(5), 471-485. (in
Korean)
Lee, J.M., Kong, Y.-J., Chang, T.W., Park, D. and Kim, T.,
2000, Shallow subsurface structure of the Yaksoo area,
Ulsan Korea by geophysical surveys. Journal of Korean
Geophysical Society, 3, 57-66. (in Korean)
Lee, K. and Um, C.R., 1992, Geoelectric survey of the
Ulsan fault: Geophysical studies on major faults in the
Kyeongsang basin. Journal of the Geological Society of
Korea, 28, 32-39.
McClay, K.R., 1992, Glossary of thrust tectonic terms,
Thrust Tectonics. Chapman & Hall, London, pp. 419-
433.
Naik, S.P., Gwon, O., Porfido, S., Park, K., Jin, K., Kim,
Y.-S. and Kyung, J. B., 2020, Intensity reassessment of
the 2017 Pohang earthquake Mw=5.4 (South Korea)
Using ESI-07 Scale. Geosciences, 10(11), 471.
Oh, K.S., Park, Y.A. and Kim, Y.S., 1995, The
paleoenvironment of the western coastal area of the
Korean peninsula based on charateristic cryoburation
evidence from the Kanweoldo deposits, Cheonsoo bay,
west coast of Korea. Korean Journal of Quaternary
14
박기웅·Na i k S amb i t Pras a n a j it ·권오상 ·신현조 ·김영석
Research, 9, 34-43.
Okada, A., Watanabe, M., Suzuki, Y., Kyung, J.-B., Jo, W.-
R. and Kim, S.-K., 1995, Active fault topography and
fault outcrops in the central part of the Ulsan fault
system, southeastern Korea. Program of Japan Earth
and Planetary Science Joint Meeting, A31-R22, 40.
Okada, A., Watanabe, M., Suzuki, Y., Kyung, J.-B., Jo, W.-
R., Kim, S.-K., Oike, K. and Nakamura, T., 1998,
Active fault topography and fault outcrops in the central
part of the Ulsan fault system, southeast Korea, Journal
of Geography, 107, 644-658. (in Japanese)
Ryoo, C.-R., 2009, A report for the Quaternary Gaegok 6
Fault developed in the Mid-eastern part of Ulsan fault
zone, Korea. Economic and Environmental Geology, 42,
635-643. (in Korean)
Shon, H., Yun, H. and Oh, J., 1999, Deep structure of
Ulsan Fault by electric and EM surveys in Ipsil area,
south of Kyeongju. Economic and environmental
Geology, 32(2), 161-167. (In Korean)
Sibson, R.H., 1985, A note an fault reactivation. Journal of
Structural Geology, 7, 751-754.
Yang, J.-S., 2006, Quaternary fault activity in the
southeastern part of the Korean peninsula. Paper of
Doctors degree, Kangwon National University graduate
school.
Yoon, S.-O. and Hwang, S.-I., 1999, The active fault
topography of the northern part of the Bulguksa fault
system in Kyungju city, southeastern Korea, Journal of
the Korean Geographical Society, 34(3), 231-246. (in
Korean)
Yoon, S.-O. and Hwang, S.-I., 2004, The geomorphic
development of alluvial fans in the Gyeongju City and
Cheonbuk area, southeastern Korea. Journal of the
Korean Geography Association, 39(1), 56-69. (in Korean)
Manuscript received: 000000 00, 2021
Revised manuscript received: 000000 00, 2021
Manuscript accepted: 000000 00, 2021
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Article
Full-text available
Reactivation of existing faults whose normal lies in the σ1′σ3′ plane of a stress field with effective principal compressive stresses σ1′ >σ2′ >σ3′ is considered for the simplest frictional failure criterion, τ = μσn′ = μ(σn − P), where τ and σn are respectively the shear and normal stresses to the existing fault, P is the fluid pressure and μ is the static friction. For a plane oriented at θ to σ1′, the stress ratio for reactivation is (σ1′/σ3′) = (1 + μ cot θ)/(1 − μ tan θ). This ratio has a minimum positive value at the optimum angle for reactivation given by (1/μ) but reaches infinity when θ = 2θ∗, beyond which σ3′ < 0 is a necessary condition for reactivation. An important consequence is that for typical rock friction coefficients, it is unlikely that normal faults will be reactivated as high-angle reverse faults or thrusts as low-angle normal faults, unless the effective least principal stress is tensile.
Article
The Ulsan fault system situated in the southeastern part of Korean Peninsula marks the western range front of the Mt. Tohan (745.1 m) to the Sandae Peak (629.1 m) with the remarkable Ulsan fault scarp. This system extends with a N-S trend for a distance of more than 40 km. The NNE-SSW trending 200 km-long Yangsan fault and this Ulsan fault are recognized as the most important active faults on the Korean Peninsula.From interpretations of aerial photographs and detailed topographic maps, and field surveys along the central part of the Ulsan fault system, the major results are summarized as follows : 1. The Ulsan fault system extends in the direction of NNW-SSW to N-S and the trace is slightly sinuous (Fig. 1). The middle to higher river terrace surfaces on this system are displaced up thrown to the east side (Fig. 2). The streams and the ridges across this fault trace are not accompanied by systematic lateral displacement. The Ulsan fault system is a typical example of reverse faulting, considered from the behavior of fault outcrops (Figs. 3, 4, 5).2. The vertical displacements are about 5 m on the middle terrace, and about 15 m on the higher terrace from measurements of topographical cross-section across the fault scarplets. The cumulative vertical displacement is recognized during and after the formation of the terraces. The sense of vertical displacement of fluvial terraces coincides with the magnificent fault scarp. This mode of mountain-building movement has continued repeatedly at least since the middle of Quaternary.3. The terrace surfaces originated from the dissected fan surfaces in the late Quaternary. From geomorphic correlation, facies analysis, development of soil covering the terraces, and results of dating of humic material, etc., the ages of terrace surfaces are roughly estimated and the average slip rates of vertical displacement are measured to be about 0.1-0.08 mm/y.4. Fault outcrops are clearly observed along the Ulsan fault in this area. The shattered granite rocks thrust over the gravel deposits composing the middle terrace at the north bank of Sagok Pond, Malbang-ri, Wedong-eop, Kyeongju-gun, Kyeongsang-bukdo (Fig. 3-A, B). The fault strikes in the direction of N-S and dips eastward at an angle of 20-30°E. The shattered granite is in contact with the slightly weathered and deformed gravel at the northeast of Kaegok-ri settlement (Fig. 5).5. Liquefaction phenomena are observed within the upper horizon of the middle terrace deposits at the northwest of the Sagok Pond (Fig. 6).6. As the NNW-SSE (or N-S) trending Ulsan fault system is predominantly a reverse fault and NNE-SSW trending Yangsan fault system has been dislocated with a predominant right-lateral slip in the late Quaternary, it is estimated that this area is situated under the maximum horizontal stress field in the ENE-WSW (or E-W) direction.
Article
The Korean Peninsula is located in the intraplate regime of the Eurasian plate, and numerous historical and instrumental earthquakes have been recorded. Among these, the largest earthquakes were recorded in and around the Gyeongju and Ulsan areas in the southeastern part of the Korean Peninsula. We recently reexamined faults in Jinhyun and Jintee, part of the Ulsan fault swarm, to clarify the average slip rate and the maximum potential magnitude of future earthquakes. The Jinhyun fault extends to the Tabgol fault (J-T fault), and the Jintee fault extends to the Singye (S-J fault). The faults cut through alluvial fans and are covered by unconsolidated granite washes on Tertiary granite. All of these faults show reverse sense of motion such that the Tertiary granite has been moved upward with a high angle relative to the Quaternary sediments. Most sediment samples from the Jinhyun and Jintee faults showed quartz OSL ages of ca. 40–60 ka. The calculated vertical slip rate for the Jinhyun and Jintee faults is in the range of 0.18–0.28 mm/y. Based on maximum earthquake magnitudes calculated from geological survey results as well as historical and instrumental earthquake information, the maximum potential magnitudes of future earthquakes in the Gyeongju area are estimated to range from 4.6 to 5.6. This suggests that the potential maximum magnitude in the southern Korean Peninsula is presumably not more than 6.