• The gravity and aeromagnetic field of the Geumwang Fault area were interpreted to analyze geological anomalies.

• The displacement of the Geumwang Fault anomaly zone indicates left-lateral strike-slip movement, with a fault displacement of 9.3 km.

• The Geumwang Fault on the boundary of the Pungam Basin exhibits the characteristics of a hinge fault with asymmetrical displacement in the dip direction.

단층의 지구조적인 이동 방향 및 규모를 밝히는 연구는 지질학적으로 단층의 활성화를 파악하고, 지구물리학적으로는 한반도에서 지진 발생 메커니즘을 규명하고 현재뿐만 아니라 미래의 지진 활동 예측에 필수적인 정보를 제공한다. 또한, 지반공학적 관점에서 3차원적인 지표조사 범위 및 비용을 산출에 필요한 자료를 제공하는 매우 중요한 작업이다. 이와 같은 이유로 (주)지아이는 한국지질자원연구원과 공동으로 한반도 남부에 존재하는중요 단층대의 변위를 밝히는 연구를 꾸준히 진행하였다(Choi et al., 2022; 2023; 2024). 지상관측 자료를 이용하여 중력장을 해석하고 양산단층의 변위를 계산한 것이첫 번째 사례이다(Choi et al., 2023). 노두관찰과 암석학적 연구를 통해서 양산단층은 약 21.5 km의 우향이동에의한 지구조적인 변위가 있는 것으로 보고되었으나(Hwang et al., 2007), 중력장 해석에 의하면 이보다 변위 규모가큰 약 25 km였으며(Choi et al., 2023), 단층의 분절에서파생된 숨은 단층을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 양산단층과 같은 대규모 단층의 경우 지표면의 변위와 지각 내부의 변위 정도가 다를 수 있으며, 이 차이를 분석하면 대규모 단층의 지구조 운동에 의한 응력의변화와 더불어 이에 따른 지진의 발생 가능 지역 및 그 규모를 추측하는데 중요한 정보를 획득할 가능성을 보여준다. 두 번째 사례로 추가령단층계에 속한 단층들의 변위를 계산하였다(Choi et al., 2024). 추가령단층계의 동두천단층과 왕숙천단층 일원의 중력장 해석을 통해서 단층을 중심으로 각각 약 3 km와 3.2 km의 우수향 주향이동의 변위가 있다는 것을 도출하였으며 이는 양주 지질도에서 관찰되는 동두천단층의 암석 및 지질구조의 변위와 일치하였다(Choi et al., 2022; 2024). 연구의 결과는추가령단층대에 속하는 단층별 변위량을 파악하여 수도권 지역에 미칠 수 있는 지진학적인 위험도를 조사하는데 중요한 정보를 제공한다. 위에서 제시된 단층들의 지구물리학적 이상대와 단층의 특성 분석을 통해서 지질학및 지구조적인 해석뿐 아니라 중력장과 같은 지구물리학적인 해석이 단층의 이동 방향 및 변위량을 파악하는데매우 유용한 방법이라는 것이 증명되었다.

이 연구는 경기 육괴의 남동부와 옥천대의 북서부 경계를 따라 북북동-남남서 방향으로 발달하는 금왕단층(Fig. 1의 ①)의 중력 및 자력이상대와 변위량을 파악하는 것이다. 연구 목적은 먼저 풍암분지와 금왕단층의 지구조적인 관계를 파악하는 것이며, 다음으로 단층 이동과 변위량 해석을 통해서 풍암분지의 생성에 관한 이해를 도모하는 것이다.

Figure 1. (a) Tectonic structures and Cretaceous basin distribution in the central and southern Korean Peninsula. ①: Geumwang fault, ②: Kongju fault, ③ Hamyeol fault, (b) Geology of the study area.

연구 방법은 중력장과 자기장 해석이며, 특히 중력장 이상의 원인이 되는 지각 내의 밀도 분포 깊이를 계산하기 위해서 오일러 디콘볼루션(Euler deconvolution) 역산식을 사용하였다. 해석에 사용한 중력장 데이터는 한국지질자원연구원, 국토지리정보원 그리고 ㈜지아이가 현장에서 측정한 것이며, 자기장 데이터는 한국지질자원연구원의 지구물리이상도 작성 연구(KIGAM, 2014; Park et al., 2019)의 성과를 이용하였다. 이 연구 결과는 경기육괴와 옥천조산대를 구분하는 금왕단층의 지구조적인특성과 풍암분지 형성 과정을 이해하는데 매우 중요한정보로 활용될 것이다.

2.1. 금왕단층

한반도 중남부에 분포하는 백악기 퇴적분지는 경상분지(Fig. 1의 GB)로 대표되며, 소규모 분지로서는 옥천조산대(Fig. 1의 OB)의 경계부를 따라 주로 분포한다. 경기육괴의 남동부와 옥천대의 북서부 경계를 따라 발달한공주단층계는 한반도 중남부를 북동-남서 내지 북북동-남남서 방향으로 횡단하는 대규모 단층계로 금왕단층(Fig. 1의 ①), 공주단층(Fig. 1의 ②), 함열(십자가)단층(Fig. 1의 ③)을 포함한다. 이 중 금왕단층은 음성분지의북서부 경계에서 인제군 설악산까지 약 170km의 연장성을 보이는 주향이동단층이다(Choi, 1996; Choi and Lee, 2020). 공주단층계 운동에 수반되어 형성된 분지 중 공주분지는 공주단층의 좌수향 주향이동단층 운동으로 열개된 인리형 분지(Pull-apart basin, Lee et al., 1996; Lee and Kim, 2003)로 알려져 있고, 음성분지는 공주단층과 금왕단층의 경계에서 마름모꼴의 열개된 인리형 분지로 알려져 있다(Ryang et al., 1999). 이에 반해 금왕단층 운동으로 형성된 풍암분지는 단층경계함몰(fault margin sag) 내지 단층 휨 분지(fault-bend basin)로 알려져 있다(Lee, 1998; Kim and Cheong, 1999). 이전 연구들에 따르면(Choi, 1996; Cheong and Kim, 1999; Kim and Lee, 2017; Weon and Lee, 2018; Choi and Lee, 2020), 금왕단층의 제4기 활동연대는 대략 33만 년 전으로 최소 약 10 km 이상의 연장성을 가지고 재활동을 한 활성 단층인 것으로 해석되었다(Choi, 1996; Hong and Lee, 2012; Kim and Lee, 2017).또한, 금왕단층은 백악기에 좌수향 주향이동 운동이 우세하였으나, 제3기 이후에는 한시적으로 우수향 주향이동도 우세했던 것으로 제시하였다(Lee and Kim, 2005; Hong and Lee, 2012; Bae and Lee, 2014). 그러나 이와같은 해석은 금왕단층의 단층암 중 3~6지점의 단층 비지에서 얻은 시료를 근거로 한 것으로 퇴적분지 형성과 경계단층의 단층의 지구조적 변위를 해석하기에는 제약이 있다.

2.2. 풍암분지

강원도 홍천군과 횡성군 일대에 분포하는 풍암분지는백악기에 형성되었으며, 충전물은 역암, 사암, 이암 그리고 화산쇄설암으로 구성되어 있다(Fig. 1b의 Kpsv). Fig. 1과 같이 풍암분지는 금왕단층을 따라서 북동쪽에서 남서쪽으로 발달한다. 풍암분지를 둘러싸고 있는 주요 암석은 금왕단층을 중심으로 동쪽 지역은 경기육괴의 편마암류(Fig. 1의 PCklgn, PCkgrgn, PCkbgn)가 분포하며 서쪽지역은 쥐라기 화강암(Fig. 1의 Jgr)이 넓게 분포한다. 편마암 분포지 중 일부는 쥐라기 화강암이 관입하며 풍암분지 일원은 백악기 안산암(Fig. 1의 Kan)과 화강암류(Fig. 1의 Kgp)가 관입하고 있다.

풍암분지 형성에 기여한 금왕단층은 분지 충전물에서약 20~300 m 폭의 단층대가 알려져 있으며, 연성전단대에서 형성된 압쇄암이 심하게 단층 각력 작용을 받아 생성되었다. 이와 같은 해석을 통해서 풍암분지 생성 이전에 금왕단층의 활동으로 인해서 깊은 연성 전단대에 놓여있던 기반암들이 융기하여 쇄설 전단대로 전이되었고,퇴적층 내부에서는 단층과 습곡, 절리 등 좌수향 주향이동을 지시하는 여러 구조 요소들이 발달하였을 것으로해석하였다(Choi, 1996; Choi and Lee, 2020). 분지 형성후기에 이르러서는 주변 지역의 화산 폭발에 의한 화산쇄설물이 공급되어 호성과 선상지 환경하에서 두꺼운 퇴적층이 형성되었다(Lee, 1998; Kim and Cheong, 1999).

금왕단층과 관련하여 풍암분지의 지구조적인 특징들은현재까지 연구된 백악기 소규모 육성 퇴적분지들(예, 부여분지, 음성분지, 무주분지, 진안분지 등)과 많은 공통점을 갖기도 하지만, 다른 한편으로는 퇴적층 생성 이전의안산암이 기반암으로 분포하는 것과 같이 다른 육성 퇴적분지와는 차별된 점이 있다(Cheong and Kim, 1999).그러므로 지구물리학적인 자료 분석을 통해 단층의 규모와 변위량 등의 특성을 파악하면 풍암분지의 생성과 진화는 물론 주변의 지질과 경계가 구분되는 퇴적분지 연구에 좋은 사례가 될 수 있다.

3.1. 중력이상

기상청의 “한반도 지하단층 속도구조 통합모델”사업의하나로, 경기 및 강원권의 중력 측정을 지속하고 있으며그 결과로 연구지역에서 83점의 중력 자료가 확보되었다(Fig. 2a의 회색 원).

Figure 2. (a) Complete Bouguer anomaly map of the study area, (b) Depth of the Geumwang fault (GWF) and the depth of the material causing low gravity anomalies calculated using the Euler deconvolution method.

중력이상의 계산은 GRS1980계를 기준계로 결정하여수행되었으며, 조석 보정을 위한 기조력은 Tamura (1982)를 이용하여 계산하였다. 국토지리정보원(NGII, National Geographic Information Institute of Korea)이 제공하는30 m 해상도의 육상 지형자료를 이용하여 고도이상(Free-Air anomaly) 및 단순부게이상(Simple Bouguer Anomaly)을 계산하였다(Shin, 2006; KIGAM 2014). 단순부게이상계산에 적용한 지각의 평균 밀도는 2.67 g/cm³ 이다. 지형에 의한 중력효과(Terrain effect)를 계산하기 위해서 NGII의 1.0 km ×1.0 km 육상 지형자료와 국립해양조사원(KHOA, Korea Hydrographic and Oceanographic Agency)의 수심자료를 이용하였으며, 이때 사용된 공식은 Nagy (1966)의 적분 공식이다. 이로부터 계산한 지형에 의한 중력효과는 연구지역 내에서 최대 16.0 mGal에서 최소 1.5 mGal정도이며, 중력이상의 평균값은 약 10.0 mGal이다. 이와같이 지형보정 값의 변화가 큰 이유는 측정 지역의 고도변화가 최대 약 1,500 m에서 최저 약 50 m로 지형 기복이 매우 크기 때문이다. 이 지형효과 값들을 지형보정 소프트웨어 프로그램(GR3)을 이용하여 단순부게이상으로부터 제거하여 완전부게이상(Complete Bouguer Anomaly)을 계산하였다(Choi et al., 2021b; 2023; 2024).

Fig. 2a는 연구지역의 완전부게이상 분포를 나타낸 것이다. 평균 부게이상은 약 -8.0 mGal이며, 최대 약 10.0 mGal,최소 약 –29.0 mGal의 범위를 보인다. 대부분 지역은 –20.0 mGal보다 작은 음의 부게이상 값(Fig. 2a에서 노란색 지역)을 나타내지만, 풍암분지 일원 금왕단층 주변 지역은 부게이상이 –21.0 mGal보다 큰 음의 중력 이상대의특징을 나타낸다. 또한, 금왕단층을 경계로 중력이상은서쪽 지역과 동쪽 지역이 비대칭적인 분포를 보이며 금왕단층의 서쪽 지반이 남쪽으로 이동하여 좌수향 주향이동단층의 특징을 나타내며 저중력이상대(LGZ, Low Gravity Zone)는 Z-type의 모양으로 관찰된다. 이는 금왕단층이좌수향 주향이동이 우세하다는 지질학적인 해석을 뒷받침하고 있다. 금왕단층의 수평 변위를 알아내는 것은 단층운동 이전 암체의 상태를 추정할 수 있는 지질학적/지구조적인 증거가 없는 한 현실적으로 불가능하다. 그러나 위에서 언급한 비대칭적인 저중력이상대가 수평이동이전에 주변 암체보다 밀도가 낮은 원뿔형 암체로 존재했다고 가정하면 원뿔의 중심이 되는 지역은 깊이가 주변에 비해서 깊으므로 당연히 중력값이 가장 낮게 나타날 것이다. 이와 같은 가정을 근거로 저중력 이상대 내에서 금왕단층의 서쪽과 동쪽을 비교해 보면, 동쪽 지역에서 중력이 가장 낮은 지역은 Fig. 2a에서 G_E로 표시된지역으로 –25 mGal의 부게이상 값을 특징으로 한다. 반면 서쪽 지역은 이보다 더 남서쪽으로 치우친 지역(Fig. 2a에서 Gw로 표시)부터 –25 mGal보다 낮은 음의 부게이상값이 나타난다. 만약 G_E와 Gw 지역에 나타난 매우 낮은중력값들이 원래 같은 암체의 밀도에 의한 것이라고 가정한다면, G_E와 Gw 간의 거리는 중력이상으로부터 추정되는 금왕단층의 수평이동 변위로 볼 수 있고 지형도에서 측정한 변위는 약 9.3 km이다. 이 추정값은 자기장 분포에서 다시 비교하고자 한다.

3.2. 오일러 디콘볼루션(Euler deconvolution) 역산에 의한 금왕단층 깊이

중력장 변화의 원인이 되는 지층의 밀도 경계와 깊이 (source depth)를 3차원적으로 계산하기 위해서 많이 사용되는 계산 방법으로 오일러 디콘볼루션(Euler deconvolution) 역산 방식이 있으며(Thomson, 1982; Reid et al., 1990; Pašteka et al., 2009; Choi et al., 2021b), 관련된 식은 Eq. (1)과 같다.

$$(x-x_0)\frac{\partial \Delta g}{\partial x}+(y-y_0)\frac{\partial \Delta g}{\partial y}+(z-z_0)\frac{\partial \Delta g}{\partial z}=-N\Delta g$$Eq. (1)

위의 식에서 x, y, z는 측정점의 좌표이며, x₀, y₀, z₀는얻고자 하는 밀도 변화 경계 지점의 좌표이고, g는 측정된 중력값이다. 위 식 중에서 N은 유일한 변수로서 structural index (SI)이라고 한다. 그러므로, 이 식에서 SI는 사용자의 경험으로 주어지는 값이기 때문에, 사용자가 SI의 개념을 이해해야만 지질학적인 밀도 구조의 깊이와 위치를계산할 수 있다. 연구에 적용한 Euler deconvolution Algorithm (REDG_ER, Pašteka et al., 2009)은 지각 내의밀도 변화의 평균 깊이를 계산하기 위해서는 SI 값을 2로 주어야 하며, 지표면과 가장 가까운 깊이를 계산하기위해서는 0에 가까운 값을, 그리고 단층면과 같은 곳을찾아내기 위해서는 1의 값을 주도록 설계되었다(Pašteka et al., 2009; Choi et al., 2021b). 풍암분지 내에서 금왕단층을 따라서 나타난 중력의 변화를 유발한 밀도층의최소 깊이(minimal source depth) 및 단층면의 위치를 파악하기 위해서, 0.5의 SI 값을 위 식에 대입한 후, 3차원Euler deconvolution 계산 프로그램(REDG_ER, Pašteka et al., 2009)을 이용하여 Fig. 2b에 제시된 밀도 경계를 계산하였다. 이때 계산된 결과의 부정확도를 줄이고, 신뢰성을 높이기 위해서 제안된 방법을 최적화 미분식(regularized derivatives, Pašteka et al., 2009)라고 한다. 이에 대한 이론적인 배경은 푸리에 함수식을 이용하여 인접한 2개의격자 사이에서 최적화된 C-norm 관계식을 찾아내는 것으로 Tikhonov et al.(1968)의 이론을 적용하였다. 풍암분지 내에서 계산된 C-norm의 평균값은 2.0×10^-10이며, 최대치는 3.0 × 10^-8, 최소치는 7.0 × 10^-15이다. 이렇게 계산된 값 중에서 high pass filtering을 이용하여 가장 최적화된 50%의 C-norm 값들만 선택하였다. 이렇게 계산된 깊이 값들은 파쇄대의 지표면으로부터의 평균 깊이를 의미한다. 단층의 파쇄대는 지구조운동의 영향으로 파쇄 현상이 활발하게 일어난 곳이기 때문에, 공극률이 주변 지역에 비해서 뚜렷하게 높은 것이 일반적이다. 그러므로,단층 경계에서 중력장의 차이가 크면 클수록, 단층 파쇄대의 밀도가 주변에 비해서 낮은 것은 이론적으로 당연하다. 이런 원리로, 오일러 디콘볼루션의 깊이 계산은 단층에서의 중력 차이가 크면 클수록, 그 파쇄대의 깊이가깊은 것으로 계산된다.

Fig. 2b에 표시한 것과 같이 풍암분지 일원에서 밀도차에 의해 구분되는 금왕단층의 평균 깊이는 약 1,000 m이며 최대 깊이는 약 2,000 m인 것을 확인하였다. 이는 풍암분지 일원의 지표면에 나타난 금왕단층을 따라서 형성된 파쇄대의 평균 깊이가 약 1000~2000 m 사이에 있다는 것을 의미한다. 특이한 점은 금왕단층을 경계로 남서쪽에서 관찰되는 약 –27 mGal의 매우 낮은 중력장의 원인이 되는 지각물질의 평균 깊이는 약 1,500 m이며, 북동쪽에서 관찰되는 약 –25mGal의 낮은 중력장의 원인이 되는 지각물질의 평균 깊이는 약 800 m로 금왕단층의동북쪽과 서남쪽은 약 700 m의 깊이 차이가 있음을 명확히 보여준다. 이는 금왕단층이 수평 방향으로 약 9.3 km의 좌수향 주향이동을 하였으며 동시에 풍암분지 서남쪽으로 약 700 m 경사이동하여 비대칭적인 변위를 가진 힌지단층(hinge fault)의 특징을 나타낸다. 다만, 위에서 언급한 Euler deconvolution 계산에 의한 풍암분지 내의 금왕단층의 깊이 추정은 중력장 해석 때문에 나타난 결과로 이 결과를 뒷받침할 지질 및 지구물리학적인 추가 연구 결과가 현재까지 알려진 것은 없다. 그러므로 위에서제시한 결과의 신뢰성을 높이기 위해서는 지질학적 조사와 탄성파 탐사 등의 지구물리학적인 추가 조사가 필요하다.

한반도 남부 광역의 퍼텐셜 지도 제작 사업의 하나로한국지질자원연구원(KIGAM)은 1997년부터 2012년까지항공 자기 측정을 하였다. 측정에는 절대 정확도가 약3.0 nT인 G-822A 세슘 총 자력계가 사용되었다. 약 1초간격으로 획득된 데이터로부터 국제지자기 표준데이터(IGRF) 값들을 제거하여 잔여자기장 이상지도를 약 120 m격자의 분해능으로 완성하였다(KIGAM, 2014; Park et al., 2019).

Fig. 3은 연구지역의 자기이상 분포를 나타낸 것이다.금왕단층의 서쪽의 화강암 지역은 대체로 평균 약 –100 nT의 낮은 자기이상이 분포하고, 동쪽 편마암 지역은 평균약 –50 nT의 자기이상 분포를 보인다. 흥미로운 점은 중력장에서 나타난 뚜렷한 좌수향 주향이동의 변위가 자기장 지도에서도 잘 나타난다. 즉 동북쪽에 위치한 평균 약 –120 nT의 북동-남서 방향으로 발달한 자기장(Fig. 3에서 E-Mag으로 표시된 자기장)이 금왕단층까지 이어졌으나,금왕단층 서쪽으로 더 이상 확장되지 않지만, 금왕단층을 따라서 약 9.3 km 남서쪽으로 이동된 지역에서 E-Mag와 유사한 자기장(Fig. 3에서 W-Mag으로 표시된 자기장)이 다시 서쪽으로 연장되는 것이 뚜렷하게 관찰된다. 이는 같은 자성체를 가진 지각구조가 금왕단층의 좌수향 움직임에 의해서 서쪽 부분이 남쪽으로 움직였다는 것을시사한다. 이들 자성체의 원인이 되는 지각구조 및 암체에 대해서는 확실하게 아는 방법은 현재 없다. 다만, 지질도와 비교해 보았을 때, E-Mag와 W-Mag과 같은 음의자성체를 갖고 있는 암체는 자성이 거의 없는 변성암(Fig. 3에서 PCKgrgn) 보다는 뚜렷한 자성을 특징으로 하는 쥐라기 화강암(Fig. 3에서 Jgr, Park et al., 2009)일 것으로 추측할 수 있다. 또한, 암체의 방향에 따라서 측정된 자성이 음 혹은 양의 값을 나타낸다(Choi et al., 2020; Park et al., 2019)는 것을 종합하여 E-Mag와 W-Mag의생성 기원에 대해서 다음과 같은 추론이 가능하다. (1)금왕단층의 좌수향 운동 전에 평균의 자성을 띤 쥐라기화강암이 현재의 풍암분지 지역에 존재했었다. (2) 금왕단층의 좌수향 운동으로 인해서 이 지역의 기반암이었던쥐라기 화강암도 좌수향 이동방향으로 이동하였다. 즉 금왕단층의 서쪽은 남서쪽, 동쪽은 북동쪽으로 강한 압력을 받았다. (3) 이로 인해서 북동쪽과 남서쪽으로 강하게밀렸던 기반암은 수직에 가깝게 굴곡이 진 형태로 변하게 되면서 과거 단층운동 전보다 더 강한 음의 자성을갖게 되어 현재 상태의 자성을 갖게 되었다. 또한, 위에서 언급한 –21.0 mGal보다 낮은 중력장 분포들(Fig. 3에서 흰색 파선)과 비교한 결과, 이렇게 낮은 부게이상의분포와 –120nT 보다 낮은 자기장의 위치가 오차 범위내에서 일치하였다. 이와 같은 자기장 분포는 금왕단층이 약 9.3 km 좌수향 주향이동을 한 것을 보여주는 중력장 해석과 동일한 결론에 도달한다.

Figure 3. An aeromagnetic map of the study area. For comparative analysis, the gravity distribution in regions with values lower than –21 mGal (indicated by white dashed lines ① and ②) is shown.

금왕단층의 지구조적인 운동과 풍암분지의 생성에 대한 이해를 높이기 위해서 지상측정 중력이상 및 항공측정 자기장 분포를 해석하였다. 완전부게이상의 분포에서금왕단층의 중력이상대는 비대칭의 신장된 저중력이상대가 관찰되며(Fig. 2a) 단층면 좌측에 해당하는 북서쪽 지반이 남서 방향으로 이동한 좌수향 주향이동을 나타낸다.중력이상의 분포도에서 금왕단층을 따라서 이동한 변위량은 약 9.3 km 정도로 관찰된다. 항공측정 자기장 분포는 중력장 해석에서 나타난 약 9.3 km 정도의 수평 이동을 지지하는 뚜렷한 특징을 보인다(Fig. 3). 즉 금왕단층의 우측부에 해당하는 북동쪽 지반에서 나타나는 매우낮은 자기장 이상대가 금왕단층에 의해서 단절되며 금왕단층을 따라서 남서쪽으로 약 9.3 km 이동한 지점에서 단층의 좌측부에서 다시 연장된다. 저중력이상대와 자기이상대는 공통적으로 좌수향 주향이동을 나타내며 유사한규모의 단층운동을 지시한다. Kim and Lee (2016)는 금왕단층의 발달 과정을 여섯 단계(stage 1~stage 6)로 구분하고 쥐라기에서 백악기 후기(stage 1~stage 4)까지 좌수향 이동으로 해석하였으며 백악기 후기에서 제3기(stage 5)까지 단층 운동은 우수향 주향이동으로 구분하였다. 중력장과 자기장에서 관찰되는 이상대의 모양과 단층 변위는 좌수향 주향이동이 우세하며 제3기부터 전단 방향이변화되는 것을 고려하면 금왕단층의 좌수향 이동 변위는연구에서 관찰되는 변위량보다 많았던 것으로 판단된다.

Euer deconvolution 방식으로 계산한 금왕단층의 평균깊이는 약 1000 m이며, 풍암분지 남서쪽이 북동쪽보다약 800 m 정도 낮은 것으로 계산되었다. 이는 금왕단층이 수평이동 뿐 아니라 경사 방향으로도 이동한 것을 시사하며, 풍암분지의 북부에 비해 남부에서 단층의 깊이가 증가하므로 경사 방향으로 단층의 규모가 불규칙하고비대칭적인 힌지단층으로 판단된다. 풍암분지를 형성과관련하여 Choi and Choi (2007)는 단층 휨(fault-bend)에의한 횡인장 분지(transtensional basin)로 구분하였으며, Kim and Cheong (1999)는 퇴적분지의 지질구조와 퇴적학적 특징을 토대로 단층경계함몰(fault margin sag) 내지횡압축 분지(transpressional basin)로 해석하였다. 단층의휨에 수반된 인장력이 작용하면 분지는 S-typed로 발산굴곡(releasing bend)이 특징적이다(Fig. 4a). 풍암분지 일원에서 측정한 낮은 부게이상대 모양은 Z-type으로 단층휨을 가정하면 수렴 굴곡(Restraining bend)으로 융기지역을 지시한다. 중력이상이 낮은 영역은 저밀도층(Fig. 4b의 LDZ))을 나타내며 연구지역의 경우 풍암분지 충전물이 해당된다.

Figure 4. (a) Releasing bend (pull-apart basin) types. Spindle-shaped pull-apart, rhomboidal pull-apart (Mann, 2007). (b) Tectonic structure model of Pungam Basin constructed based on research results. LDZ; Low-density Zone.

지구물리학적 분석 결과는 풍암분지의 남서쪽 경계단층이 함몰하여 형성된 것을 나타내며 선행 연구와 비교하면 단층경계함몰(Kim and Cheong, 1999)에 비대칭적으로 신장된 구조의 분지가 형성된 것으로 해석된다.

이 연구는 한국연구재단 개인기초연구사업(RS-2023-00250472)과 기상청 주관 연구사업(RS-2022-KM220710)의 공동 지원으로 수행되었습니다.