지진 토모그래피를 이용한 한반도의 과거진원지역의 특성 연구

Abstract

한반도의 3차원적인 지각구조와 진원의 특성을 P파와 S파의 주행시간 토모그래피 기법을 이용하여 연구하였다. 이연구의 주요 목적은 진원, 분지 및 심부 구조지역에서의 Vp/Vs 비율의 이상 대를 찾기 위함이다. 이것은 한반도의 보다 세부적인 지진 구조력 데이터의 예측을 고려했다. 지진 토모그래피를 이용한 본 연구의 결과에서 진원에서의 높은Vp/Vs 비율의 차이를 수직성분에서 찾을 수 있었다. 퇴적 분지와 추가령 구조곡 아래에서 높은 Vp/Vs 비율이 나타났다. 이는 마그마 분출 후 마그마가 고체화되고, 원생수(connate water)로 포화된 여러 파쇄대와 단층에 의한 것으로추정되어진다. 대부분의 진원에서 높은 Vp/Vs 비율 차이(VRD)를 찾을 수 있었으며, 영월, 경주, 홍성, 대흥, 대관, 랑님 지진의 경우 상부지각에서 속리산, 사리원, 지리산 지진 등은 하부지각 또는, 모호 불연속면 근처에서 나타났다. 특히 대관, 대흥 및 운산에 있는 온천 지역과 높은 VRD가 일치함을 볼 수 있었다. 이것은 또한, 이 지역 하부지각에용융체 (partial melting)의 존재 가능성을 시사한다. 높은 Vp/Vs 비율 차이(VRD)는 단층과 파쇄대에 존재하던 액체(connate water)가 지진발생 후 탈수화 작용 (dehydration)이 발생하여, 강성률이 감소함을 나타낸다. 이러한 것은 진원이 부피의 변화, 전단 파쇄대(shear fracture), 강성률(rigidity)의 변화를 포함하는 모멘트 텐서(moment tensor) 에의해 표현된다는 사실에 기인 한다는 것이다. 높은 Vp/Vs 비율의 차이(VRD)는 또한, 백두산의 40km 깊이 아래에서찾을 수 있는데 이는 강성률을 감소시키는 마그마 방(magma chamber)가 존재함을 암시해준다. Three dimensional crustal structure and source features of earthquake hypocenters on the Korean peninsula were investigated using P and S-wave travel time tomography. The main goal of this research was to find Vp/Vs anomalies at earthquake hypocenters as well as those of crustal structure of basins and deep tectonic settings. This allowed for the extrapolation of more detailed seismotectonic force from the Korean peninsula. The earthquake hypocenters were found to have high Vp/Vs ratio discrepancies (VRD) at the vertical sections. High Vp/Vs ratios were also found in the sedimentary basins and beneath the Chugaryong Rift Zone (CRZ), which was due to mantle plume that subsequently solidified with many fractures and faults which were saturated with connate water. The hypocenters of most earthquakes were found in the upper crust for Youngwol (YE), Kyongju (KE), Hongsung (HE), Kaesong (KSE), Daekwan (DKE), and Daehung (DHE) earthquakes, but near the subcrust or the Moho Discontinuity for Mt. Songni (SE), Sariwon (SRE) and Mt. Jiri (JE) earthquakes. Especially, we found hot springs of the Daekwan, Daehung and Unsan regions coincide with high VRD. Also, this cannot rule out the possibility that there are some partial meltings in the subcrust of this region. High VRD might indicate that many faults and fractures with connate water were dehydrated when earthquakes took place, reducing shear modulus in the hypocenter areas. This is can be explained by due to the fact that a point source which is represented by the moment tensor that may involve changes in volume, shear fracture, and rigidity. High Vp/Vs ratio discrepancies (VRD) were also found beneath Mt. Backdu beneath 40 km, indicating that magma chamber existed beneath Mt. Backdu is reducing shear modulus of S-wave velocity.