Original Article

Econ. Environ. Geol. 2020; 53(5): 597-608

Published online October 31, 2020

https://doi.org/10.9719/EEG.2020.53.5.597

© THE KOREAN SOCIETY OF ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL GEOLOGY

Gravity Field Interpretation for the Deep Geological Structure Analysis in Pohang-Ulsan, Southeastern Korean Peninsula

Yujin Sohn, Sungchan Choi and In-Chang Ryu*

Department of Geology, College of Natural Sciences, Kyungpook National University

Correspondence to : inchang@knu.ac.kr

Received: July 22, 2020; Revised: September 15, 2020; Accepted: September 22, 2020

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 original work is properly cited.

Abstract

Even after the Gyeongju earthquake and the Pohang earthquake, hundreds of aftershocks and micro-earthquakes are still occurring in the southeastern part of the Korean Peninsula. These phenomena mean that the stress is constantly working, implying that another huge earthquake may occur in the future. Therefore, the gravity field interpretation method was used to analyze the deep geological structure of the Pohang-Ulsan region in the southeastern Korean Peninsula. First, a gravity survey was performed to collect the insufficient data and to calculate the detailed Bouguer gravity anomaly in the study area. Based on the gravity anomaly data, the location, direction, and maximum depth of deep fault lines were analyzed using the inversion methods “Curvature analysis” and “Euler deconvolution method”. As a result, it is interpreted that at least six fault lines(C1~C6) exist in deep depth. The deep fault line C1 is well correlated to the Yeonil Tectonic Line(YTL), suggesting that YTL is extended up to about 4000m deep. The deep fault line C2 consists of several segment faults and well correlated to the fault lines on the surface. Inferred fault lines C3, C4, and C5 have an NW-SE direction, which is parallel to the Ulsan fault. The deep fault line C6 has the direction of NE-SW, and it is interpreted that the eastern boundary fault of Eoil Basin is extended to the deep. Comparing the inferred fault lines with the distribution of micro-earthquakes, the location of the deep fault line C1 is well correlated to the hypocenter of micro-earthquakes. This implies that faults in deep depth are related to the recent earthquakes in the southeastern Korean Peninsula.

Keywords Southeastern Korean Peninsula, deep geological structure, gravity anomaly, gravity field interpretation, deep fault lines

한반도 남동부 포항-울산지역 심부 지질구조 분석을 위한 중력장 해석

손유진 · 최승찬 · 유인창*

경북대학교 자연과학대학 지질학과

요 약

규모 5 이상의 경주지진과 포항지진이 발생한 이후에도 한반도 남동부에서는 여전히 수백 건의 여진과 미소 지진 이 발생하고 있다. 이러한 현상은 응력이 계속 작용하고 있다는 것을 의미하며, 또 다른 큰 지진이 발생할 수도 있음 을 암시한다. 따라서 본 연구에서는 한반도 남동부 포항-울산지역의 심부 지질구조를 분석하기 위해 중력장 해석 방 법을 사용하였다. 먼저 연구지역의 부족한 중력 데이터를 수집하기 위해, 중력 탐사를 시행하여 기존 자료보다 정밀 한 부게 중력이상을 계산하였다. 중력이상 데이터를 바탕으로 역산 방법인 “곡률 분석 (Curvature analysis)”과 “오일 러 곱풀기 방법(Euler deconvolution method)”을 이용하여, 한반도 남동부의 심부 단층의 위치 및 방향성과 최대 깊 이를 분석하였다. 그 결과, 본 연구지역에는 최소 6개의 심부 단층(C1~C6)이 존재하는 것으로 해석된다. 심부 단층 선 C1은 방향성과 위치가 연일구조선과 일치하는 것으로 보아, 연일구조선이 최대 약 4000m 깊이까지 이어져 있는 것으로 해석된다. 심부 단층선 C2는 여러 개의 분절된 단층들로 이루어져 있으며, 지표의 단층들과 잘 대비된다. 심 부 단층선 C3, C4와 C5는 북서-남동 방향의 울산단층과 평행한 방향성을 가지는 것으로 분석되며, 초기 백악기에 남 북 방향의 응력을 받아 형성되었으나 퇴적물에 덮여 지표에 드러나지 않는 것으로 판단된다. 심부 단층선 C6는 북동 -남서 방향성을 가지며, 어일분지의 동쪽 경계단층이 심부로 이어져 있는 것으로 사료된다. 분석한 심부 단층선과 미 소 지진 발생 현황을 대비한 결과, 심부 단층선 C1과 2018년~2019년 동안 한반도 남동부에서 발생한 미소 지진의 분포가 대략 일치하는 것을 확인하였다. 이는 심부에 존재하는 단층과 최근 발생하는 지진이 연관이 있다는 것을 시 사한다.

주요어 한반도 남동부, 심부 지질구조, 중력이상, 중력장 해석, 심부 단층

Article

Original Article

Econ. Environ. Geol. 2020; 53(5): 597-608

Published online October 31, 2020 https://doi.org/10.9719/EEG.2020.53.5.597

Copyright © THE KOREAN SOCIETY OF ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL GEOLOGY.

Gravity Field Interpretation for the Deep Geological Structure Analysis in Pohang-Ulsan, Southeastern Korean Peninsula

Yujin Sohn, Sungchan Choi and In-Chang Ryu*

Department of Geology, College of Natural Sciences, Kyungpook National University

Correspondence to:inchang@knu.ac.kr

Received: July 22, 2020; Revised: September 15, 2020; Accepted: September 22, 2020

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 original work is properly cited.

Abstract

Even after the Gyeongju earthquake and the Pohang earthquake, hundreds of aftershocks and micro-earthquakes are still occurring in the southeastern part of the Korean Peninsula. These phenomena mean that the stress is constantly working, implying that another huge earthquake may occur in the future. Therefore, the gravity field interpretation method was used to analyze the deep geological structure of the Pohang-Ulsan region in the southeastern Korean Peninsula. First, a gravity survey was performed to collect the insufficient data and to calculate the detailed Bouguer gravity anomaly in the study area. Based on the gravity anomaly data, the location, direction, and maximum depth of deep fault lines were analyzed using the inversion methods “Curvature analysis” and “Euler deconvolution method”. As a result, it is interpreted that at least six fault lines(C1~C6) exist in deep depth. The deep fault line C1 is well correlated to the Yeonil Tectonic Line(YTL), suggesting that YTL is extended up to about 4000m deep. The deep fault line C2 consists of several segment faults and well correlated to the fault lines on the surface. Inferred fault lines C3, C4, and C5 have an NW-SE direction, which is parallel to the Ulsan fault. The deep fault line C6 has the direction of NE-SW, and it is interpreted that the eastern boundary fault of Eoil Basin is extended to the deep. Comparing the inferred fault lines with the distribution of micro-earthquakes, the location of the deep fault line C1 is well correlated to the hypocenter of micro-earthquakes. This implies that faults in deep depth are related to the recent earthquakes in the southeastern Korean Peninsula.

Keywords Southeastern Korean Peninsula, deep geological structure, gravity anomaly, gravity field interpretation, deep fault lines

한반도 남동부 포항-울산지역 심부 지질구조 분석을 위한 중력장 해석

손유진 · 최승찬 · 유인창*

경북대학교 자연과학대학 지질학과

Received: July 22, 2020; Revised: September 15, 2020; Accepted: September 22, 2020

요 약

규모 5 이상의 경주지진과 포항지진이 발생한 이후에도 한반도 남동부에서는 여전히 수백 건의 여진과 미소 지진 이 발생하고 있다. 이러한 현상은 응력이 계속 작용하고 있다는 것을 의미하며, 또 다른 큰 지진이 발생할 수도 있음 을 암시한다. 따라서 본 연구에서는 한반도 남동부 포항-울산지역의 심부 지질구조를 분석하기 위해 중력장 해석 방 법을 사용하였다. 먼저 연구지역의 부족한 중력 데이터를 수집하기 위해, 중력 탐사를 시행하여 기존 자료보다 정밀 한 부게 중력이상을 계산하였다. 중력이상 데이터를 바탕으로 역산 방법인 “곡률 분석 (Curvature analysis)”과 “오일 러 곱풀기 방법(Euler deconvolution method)”을 이용하여, 한반도 남동부의 심부 단층의 위치 및 방향성과 최대 깊 이를 분석하였다. 그 결과, 본 연구지역에는 최소 6개의 심부 단층(C1~C6)이 존재하는 것으로 해석된다. 심부 단층 선 C1은 방향성과 위치가 연일구조선과 일치하는 것으로 보아, 연일구조선이 최대 약 4000m 깊이까지 이어져 있는 것으로 해석된다. 심부 단층선 C2는 여러 개의 분절된 단층들로 이루어져 있으며, 지표의 단층들과 잘 대비된다. 심 부 단층선 C3, C4와 C5는 북서-남동 방향의 울산단층과 평행한 방향성을 가지는 것으로 분석되며, 초기 백악기에 남 북 방향의 응력을 받아 형성되었으나 퇴적물에 덮여 지표에 드러나지 않는 것으로 판단된다. 심부 단층선 C6는 북동 -남서 방향성을 가지며, 어일분지의 동쪽 경계단층이 심부로 이어져 있는 것으로 사료된다. 분석한 심부 단층선과 미 소 지진 발생 현황을 대비한 결과, 심부 단층선 C1과 2018년~2019년 동안 한반도 남동부에서 발생한 미소 지진의 분포가 대략 일치하는 것을 확인하였다. 이는 심부에 존재하는 단층과 최근 발생하는 지진이 연관이 있다는 것을 시 사한다.

주요어 한반도 남동부, 심부 지질구조, 중력이상, 중력장 해석, 심부 단층

    KSEEG
    Apr 30, 2024 Vol.57 No.2, pp. 107~280

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    Economic and Environmental Geology

    pISSN 1225-7281
    eISSN 2288-7962
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