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2021 Vol.56, Issue 2 Preview Page

Research Article

Cumulative Slip Rate of the Southern Yangsan Fault from Geomorphic Indicator and Numerical Dating

지형지시자와 연대측정을 이용한 양산단층 남부지역 누적변위율

Dong-Eun Kima
,
Yeong Bae Seongb*
김 동은a
,
성 영배b*
aSenior Researcher, Korea Institue of Geoscience and Mineral Resources
bProfessor, Department of Geography Education, Korea University
a한국지질자원연구원 선임연구원
b고려대학교 지리교육과 교수
*Corresponding Author
30 April 2021. pp. 201-213
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Abstract

Quaternary fault research has mainly been done with the focus of the outcrop and trench to identify the sense and displacement of the fault. Because the result from the outcrop and trench is obtained from exposed sections, the interpretation of fault information is likely to be overestimated or underestimated. Quaternary faulting affected the current topography and/or Quaternary sedimentary deposit. In order to clarify the history of high-magnitude earthquake, study using geomorphic indicator of vertical and/or horizontal displacement must also be carried out simultaneously. The present study conducted a topographical analysis using aerial photographs and aviation LiDAR-based DEM data in the central area of Yangsan Fault in the southeastern part of Korea. Field survey was also conducted to estimate the timing of the depositions produced by Quaternary faulting. The topographic analysis indicated that the study area has experienced a horizontal displacement with a range of 250 - 500 m. The OSL dating result indicated that the fault-inducing sediment was deposited about 80 ka. The study demonstrates that it is potential to obtain information such as sense and displacement of fault through topographic analysis, and the average displacement rate from numerical dating results, and a long-term evolution of tectonically induced landforms which clearly exist along Yangsan Fault system.

Keywords
cumulative displacement
horizontal displacement
geomorphic indicator
numerical dating
Yangsan Fault system

지금까지의 제4기 활성단층 연구는 단층의 기하와 변위를 파악하기 위해 노두와 트렌치 중심의 연구가 주로 이루어져 왔다. 노두나 트렌치 중심의 연구는 노출된 단면에서 얻어지는 결과를 바탕으로 단층의 정보에 대한 해석이 이루어지기 때문에 운동감각과 변위량이 과대추정 혹은 과소추정될 가능성이 있다. 제4기에 일어난 단층의 경우 그 변위가 제4기 지형 또는 퇴적층에 영향을 미치기 때문에 중규모 이상의 고지진 이력을 연구하기 위해서는 변위를 지시하는 제4기 지형에 관한 연구도 동시에 이루어져야 한다. 본 연구는 우리나라 동남부 일대에 있는 양산단층 중부지역을 대상으로 항공사진과 항공LiDAR 기반 DEM 자료를 이용하여 지형분석을 시행하였고 이를 바탕으로 현장조사를 실시하여 제4기 퇴적층의 퇴적연대를 지시하는 연대측정을 하였다. 지형분석 결과 연구지역은 최대 약 500 m의 우수향 변위가 누적되었음을 알 수 있었다. 우수향변위에 의해 일시적으로 형성된 퇴적층의 연대측정 결과는 약 8만 년 전을 지시하였으며, 이 퇴적층이 나타나는 능선과 하천을 기준으로 8만년 동안, 최대 130-160 m의 수평변위를 관찰할 수 있었다. 이러한 결과들을 종합하여 연구지역의 지형발달 과정을 복원하였다. 본 연구를 통해 단층 주변을 대상으로 정밀한 지형분석을 통해 단층의 운동감각과 변위량과 같은 정보를 획득할 수 있음을 확인하였으며, 연대측정 결과를 통해 평균 변위율을 산출하여 고지진 연구에 활용될 수 있음을 시사한다.

키워드
누적변위
수평변위
지형지시자
연대측정
양산단층
References
1
경재복･이기화･강전독정, 1999, “양산단층대 남부 상천리 일대의 트렌치조사에 의한 단층특성 규명,” 한국지구과학회지, 20(1), 101-110.
2
경재복･장태우, 2001, “양산단층대 북부 유계리일대의 신기 단층운동,” 지질학회지, 37(4), 563-577.
3
김남권･최진혁･박승익･이태호･최이레, 2020, “제 4 기 하안단구 지형을 이용한 중남부 양산단층의 누적변위 분석,” 지질학회지, 56(2), 135-154. 10.14770/jgsk.2020.56.2.135
4
김남장･권영일･진명식, 1971, 지질도폭 설명서 모량도폭(1:50,000), 국립지질조사소.
5
김영석･김태형･경재복･조창수･최진혁･최철웅, 2017, “9.12 경주지진의 지진발생기작 예비연구,” 지질학회지, 53(3), 407-422. 10.14770/jgsk.2017.53.3.407
6
김현태･김영석･위광재, 2014, “LiDAR 기법의 기본원리와 지질학적 적용,” The Journal of Engineering Geology, 24(1), 123-135. 10.9720/kseg.2014.1.123
7
박충선･이광률, 2018, “양산 단층곡 경주 지역의 단층 지형 분석,” 한국지형학회지, 25(1), 19-30. 10.16968/JKGA.25.1.19
8
신재열･홍영민･김형수･이광률, 2019, “지형 분석을 통한 활성 단층 추적 연구,” 한국지형학회지, 26(4), 107-121. 10.16968/JKGA.26.4.107
9
오정식･김동은, 2019, “LiDAR, 수치지형도, 항공사진 기반 수치표고모델을 활용한 중부 양산단층의 선형구조 추출과 비교,” 대한지리학회지, 54(5), 507-525.
10
이광률･박충선･신재열, 2018, “울산단층대 주변의 단층 지형 및 선구조 분포,” 한국지형학회지, 25(3), 89-103. 10.16968/JKGA.25.3.89
11
이기화･진영근, 1991, “양산단층의 구역화: 경상분지내 주요 단층대의 지구물리학적 연구,” 지질학회지, 27(4), 434-449.
12
이초희･성영배･오정식･김동은, 2019, “양산단층대 북부 유계-보경사지역의 조구조지형학적 분석,” 한국지형학회지, 26(1), 93-106. 10.16968/JKGA.26.1.93
13
장천중･장태우, 2009, “단층슬립의 기하분석에 의한 양산단층의 거동 특성,” The Journal of Engineering Geology, 19(3), 277-285.
14
조화룡･강전독정･전명순･김성작･전정수･지헌철, 1994, “양산단층 중앙부의 활단층 지형과 Trench 조사,” 한국지형학회지, 1(2), 67-83.
15
채병곤･장태우, 1994, “청하-영덕지역 양산단층의 운동사 및 관련단열 발달상태,” 지질학회지, 30(4), 379-394.
16
최정헌･정창식･장호완, 2004, “석영을 이용한 OSL(Optically Stimulated Luminescence) 연대측정의 원리와 지질학적 적용,” 지질학회지, 40(4), 567-583.
17
최진혁･김영석, 2017, “대규모 지진에 수반된 지표파열특성에 관한 최근 연구동향,” 지질학회지, 53(1), 129-157. 10.14770/jgsk.2017.53.1.129
18
황병훈･이준동･양경희, 2004, “양산단층 주변에 분포하는 화강암질암의 암석학적 연구: 양산단층의 수평 변위량,” 지질학회지, 40(2), 161-178.
19
Aitken, M. J., 1998, An introduction to optical dating: The dating of Quaternary sediments by the use of photon-stimulated luminescence, Oxford university press, p. 267.
20
Bonilla, M.G., 1988, Minimum earthquake magnitude associated with coseismic surface faulting, Bulletin of the Association of Engineering Geologists, 25, 17-29. 10.2113/gseegeosci.xxv.1.17
21
Brune, J.N., 1968, Seismic moment, seismicity, and rate of slip along major fault, Journal of Geophysical Research, 73, 777-784 10.1029/JB073i002p00777
22
Cheon, Y., Choi, J. H., Kim, N., Lee, H., Choi, I., Bae, H., Rockwell, T., Lee, S., Ryoo, C., Choi, H., and Lee, T. H., 2020, Late Quaternary transpressional earthquakes on a long-lived intraplate fault: A case study of the Southern Yangsan Fault, SE Korea, Quaternary International, 553, 132-143. 10.1016/j.quaint.2020.07.025
23
Choi, J.H., Klinger, Y., Ferry, M., Ritz, J.F., Kurtz, R., Rizza, M., Bollinger, L., Davaasambuu, B., Tsend-Ayaush, N. and Demberel, S., 2018, Geologic inheritance and earthquake rupture processes: The 1905 M≥8 Tsetserleg- Bulnay strike-slip earthquake sequence, Mongolia, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 123, 1925-1953. doi: 10.1002/2017JB013962. 10.1002/2017JB013962
24
Cowie, P.A. and Scholz, C.H., 1992, Growth of faults by accumulation of seismic slip, Journal of Geophysical Research, 97, 11085-11095. 10.1029/92JB00586
25
Cunningham, D., Grebby, S., Tansey, K., Gosar, A. and Kastelic, V., 2006, Application of airborne LiDAR to mapping seismogenic faults in forested mountainous terrain, southeastern Alps, Slovenia, Geophysical Research Letters, 33, L20308. doi: 10.1029/006GL027014 10.1029/2006GL027014
26
Haeussler, P., Schwartz, D., Dawson, T., Stenner, H., Lienkaemper, J., Sherrod, B. and Cinti, F., 2004, Surface rupture and slip distribution of the Denali and Totschunda faults in the 3 November 2002 M 7.9 Earthquake, Alaska, Bulletin of the Seismological Society of America, 94, S23-S52. 10.1785/0120040626
27
Hunter, L.E., Howle, J.F., Rose, R.S. and Bawden, G.W., 2011, LiDAR-assisted identification of an active fault near Truckee, California, Bulletin of the Seismological Society of America, 101, 1162-1181. 10.1785/0120090261
28
Klinger, Y., Xu, X., Tapponnier, P., Van der Woerd, J., Lasserre, C. and King, G., 2005, High-resolution satellite imagery mapping of the surface rupture and slip distribution of the Mw ~7.8, 14 November 2001 Kokoxili Earthquake, Kunlun Fault, Northern Tibet, China, Bulletin of the Seismological Society of America, 95, 1970-1987. doi: 10.1785/0120040233 10.1785/0120040233
29
Kyung, J. B. and Lee, K. H., 2006, Active fault study of the Yangsan fault system sand Ulsan fault system, southeastern part of the Korean Peninsula, Special volume of the Journal of the Korean Geophysical Society, 9, 219-230.
30
Park, J. C., Kim, W., Chung, T. W., Baag, C. E. and Ree, J. H., 2007, Focal mechanism of recent earthquakes in the Southern Korean Peninsula, Geophysical Journal International, 169, 1103-1114. 10.1111/j.1365-246X.2007.03321.x
31
Reitman, N.G., Mueller, K.J., Tucker, G.E., Gold, R.D., Briggs, R.W. and Barnhart, K.R. 2019, Offset channels May not accurately record strike‐slip fault displacement: Evidence from landscape evolution models, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 124(12), 13427-13451. 10.1029/2019JB018596
32
Rizza, M., Ritz, J. F., Braucher, R., Vassallo, R., Prentice, C., Mahan, S., Mcgill, S., Chauvet, A., Marco, S., Todbileg, M., Demberel, S. and Bourles, D., 2011, Slip rate and slip magnitudes of past earthquakes along the Bogd left-lateral strike-slip fault (Mongolia), Geophysical Journal International, 186(3), 897-927. 10.1111/j.1365-246X.2011.05075.x
33
Rizza, M., Ritz, J. F., Prentice, C., Vassallo, R., Braucher, R., Larroque, C., Arzhannikova, A., Arzhannikova, S., Mahan, S., Massault, M., Michelot, J. L., Todbileg, M. and ASTER Team. 2015, Earthquake geology of the Bulnay fault (Mongolia), Bulletin of the Seismological Society of America, 105(1), 72-93. 10.1785/0120140119
34
Scholz, C.H., Lawler, T.M., 2004, Slip tapers at the tips of faults and earthquake ruptures, Geophysical research letters, 31, L21609. doi:10.1029/2004GL021030 10.1029/2004GL021030
35
Sieh, K., Jones, L., Hauksson, E., Hudnut, K., Eberhart-Phillips, D., Heaton, T. and Hough, S., 1993, Near-field investigations of the landers earthquake sequence, Science, 60, 171-176. 10.1126/science.260.5105.17117807175
36
Vallage, A., Klinger, Y., Grandin, R., Bhat, H.S. and Pierrot-Deseilligny, M., 2015, Inelastic surface deformation during the 2013 Mw 7.7 Balochistan, Pakistan, earthquake, Geology, 43, 1079-1082. doi: 10.1130/G37290.1. 10.1130/G37290.1
37
Vallage, A., Klinger, Y., Lacassin, R., Delorme, A. and Pierrot-Deseilligny, M., 2016, Geological structures control on earthquake ruptures: the Mw7.7, 2013, Balochistan Earthquake, Pakistan, Geophysical Research Letters, 43, 10155-10163. doi: 10.1002/2016GL070418 10.1002/2016GL070418
38
Walker, R. and Jackson, J., 2002, Offset and evolution of the Gowk fault, S.E. Iran: A major intra-continental strike- slip system, Journal of Structural Geology, 24, 1677-1698. 10.1016/S0191-8141(01)00170-5
39
Wallace, R.E., 1970, Earthquake recurrence intervals on the San Andreas fault, Geological Society of America Bulletin, 81, 2875-2890. 10.1130/0016-7606(1970)81[2875:ERIOTS]2.0.CO;2
40
Young, R.R. and Coppersmith, K.J., 1985, Implications of fault slip rates and earthquake recurrence models to probabilistic seismic hazard estimates, Bulletin of the Seismological Society of America, 75, 939-964.
Information
  • Publisher :The Korean Geographical Society
  • Publisher(Ko) :대한지리학회
  • Journal Title :Journal of the Korean Geographical Society
  • Journal Title(Ko) :대한지리학회지
  • Volume : 56
  • No :2
  • Pages :201-213
  • Received Date : 2021-02-22
  • Revised Date : 2021-03-24
  • Accepted Date : 2021-03-25
  • DOI :https://doi.org/10.22776/kgs.2021.56.2.201
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