3.1.4. 탄성파 프로파일들의 해석
3.1.4.3. 습곡구조
여 flexural-slip fault를 (FSF) 만든다. FSF는 흔히 관찰되는 2차 단층으로 얇고 약한 지층과 교호하는 상대적으로 강한 지층에서 존재한다 (Fig. 3-13).
습곡작용이 진행됨에 따라 하나의 slip surface에서 다른 slip surface로 점 진적으로 단층이 활성화 된다. FSF는 깊은 곳까지 연장되지 않으며 습곡의 hinge에서 slip의 양은 영이 된다. FSF는 층서를 분리하지 않으므로 기반암에 서 인식하거나 탄성파 프로파일에서 인식하기 힘들다. 육상에서는 지표를 변형 시켜 거의 평행한 scarp들의 배열을 만들고 습곡작용시 높은 비율로 slip하여 상당한 지각변형을 수용한다. Yeats et al. (1981, 1997)은 FSF가 큰 규모의 파괴적인 지진을 만들 가능성은 낮지만 저규모 지진원이 될 수 있다고 제시하 였다.
기반암의 상부 표면에서 인식되는 FSF의 또 다른 형태적 특징으로 FSF의 상반이 terrace surface로 되어 있으며 그 아래의 지층들의 경사와 같은 방향 으로 기울어진 것을 들 수 있다 (Fig. 3-1-4-4) (Li et al., 2015). 조사지역에 서 fault F1의 북동쪽에 있는 융기된 기반암의 표면은 동쪽으로 가면서 updip 되는데 아래로 꺼진 층들 사이에서 보이는 기반암의 표면은 분명히 이러한 특 징을 보인다 (Figs. 3-1-4-1 and 3-1-4-5).
Fig. 3-1-4-5. Sparker profile 2017-08. See Fig. 3-1-3-2 for location.
Fig. 3-1-4-6. Sparker profile 2017-28. See Fig. 3-1-3-2 for location.
Fig. 3-1-4-7. Sparker profile 2017-35. See Fig. 3-1-3-2 for location.
습곡작용과 단층작용의 관계는 일반적으로 다음 두 가지의 상이한 모델에 의해 설명된다. 첫째, 습곡작용은 단층의 전파 이전에 발생한다; 즉, buckling 에 의해 습곡이 만들어진 다음에 습곡의 진폭은 증가하며 습곡구조는 치밀해 지고 비대칭적이 된다. 습곡의 overturn된 limb은 늘어나고 얇아져서 thrust 로 발달한다. 이 모델은 보통 stretch-thrust 모델로 설명된다 (Heim, 1919).
두 번째, 단층이 먼저 전파한 다음 뒤이어 발생하는 습곡작용에도 간여하거나 단층면을 따라서 마찰저항에 반응하여 drag folding이 생기게 되며 이에 의해 thrust내 상반내의 비대칭적인 배사구조 그리고/혹은 하반내의 비대칭적인 향 사구조가 발생한다.
많은 지질학자들은 또 다른 유형의 습곡-단층 구조가 존재함을 인식하였 다. 이들은 fold-generated imbricates, fold-generated faults, fold-accommodation faults, 그리고 fold-related faults로 불리운다 (Wu et al., 2007). 이들 용어는, 이 구조의 일차적인 중요성은 단층작용이 습곡작 용에 의해 조절되는 것이다.
Fold-accommodation faults는 습곡과 단층 사이의 기하학적/운동학적 관계를 새로운 시각으로 이해하는 데에 기여하였다. 하지만, 근본적으로 단층 과 함께 나타나는 습곡구조에서 fault-accommodation faults를 인식하고 일 반적인 역단층과 thrust와 구분하는 것은 매우 힘들다.
Fold-accommodation faults의 특징들은 다음과 같이 요약할 수 있다 (Deng et al., 2013) (Fig. 3-1-4-9)
(1) Fold-accommodation faults는 이들이 나타나는 습곡구조에 비해 상대적 으로 작다.
(2) 변위는 out-of-syncline thrust와 into-anticline thrust을 따라 습곡의 중심부로 가면서 감소한다.
(3) 단층들이 습곡의 hinge를 통과할 때 cut-off angle이 증가하는 경향이 있 다.
(4) Fold-accommodation faults는 공간적으로 습곡의 axial surface에 대칭 적으로 나타나는 경향이 있다.
(5) 단층이 향하는 방향과 flexural slip folding간에 동역학적 일치성이 발생 한다.
(6) Fold-accommodation faults는 습곡구조 내에서 생겨나서 국한되며 변위 를 크게 일으키지 않으므로 습곡구조의 형태를 변화시키지 않는다.
(7) Out-of-syncline thrust는 특징적으로 negative slope를 가진다.
Fig. 3-1-4-9. Main types of fold-accommodation faults. (From Deng et al., 2013).
다. 이러한 특징들은 위에서 언급한 out-of-syncline thrust의 특징들과 상당 히 일치하므로 fold-accommodation fault 구조로 해석할 수 있다. 남북방향 으로 길게 융기된 구조는 진앙지에서 미치는 응력이 동-서 방향이 우세한 압 축력임을 지시한다.
Fig. 3-1-4-10. Geologic map of the epicentral area of the M4.9 earthquake south of Baekryeong Island.
탄성파 프로파일들에서 습곡의 축 방향은 크게 보아 NW-SE 방향으로 발 달해 있으며 두 개가 (S1과 S2) 겹쳐있는 것으로 해석된다 (Fig. 3-1-4-10).
Hong et al. (2015)는 M4.9 지진의 본진을 포함하는 sequence의 단층면해를 구하였는데 모두 주향이 ~17o (혹은 ~107o) 임을 밝혔다. 지진들의 진원깊이가 특이하게 얕다는 사실은 천부에 발달한 습곡구조 내에서 지진이 발생하였음을
지시할 가능성이 크다. 흥미롭게, 진앙지에서 습곡축의 방향은 107o로서 단층 면해와 일치한다. 또한 떨어진 거리에 있는 지진 sequence가 모두 같은 방향 의 주향을 가진 것은 비슷하게 발달한 습곡면을 따라 지진이 발생하였음을 지 시하는 것으로 파악된다. 이러한 모든 점을 고려하면 백령도 해역에서 발생한 M4.9 지진은 과거 중한블록과 남중국블록이 충돌한 지역에서 발달한 습곡구조 에서 동서방향이 우세한 압축환경하에서 발생하였으며 습곡내 퇴적층간 경계 면을 따라 발생하는 FSF운동과 관련되었을 것으로 보인다.