Econ. Environ. Geol. 2021; 54(6): 615-627
Published online December 28, 2021
https://doi.org/10.9719/EEG.2021.54.6.615
© THE KOREAN SOCIETY OF ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL GEOLOGY
Correspondence to : *Corresponding author : psi@knu.ac.kr
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.
The Baekildo fault, a dextral strike-slip fault developed in Baekil Island, Goheung-gun, controls the distribution of tuffaceous sandstone and lapilli tuff and shows a complex fracture system around it. In this study, we examined the spatial variation in the geometry and connectivity of the fracture system by using circular sampling and topological analysis based on a detailed fracture trace map. As a result, both intensity and connectivity of the fracture system are higher in tuffaceous sandstone than in lapilli tuff. Furthermore, the degree of the orientation dispersion, intensity, and average length of fracture sets vary depending on the along-strike variation in structural position in the tuffaceous sandstone. Notably, curved fractures abutting the fault at a high angle occur at a fault bend. Based on the detailed observation and analyses of the fracture system, we conclude as follows: (1) the high intensity of the fracture system in the tuffaceous sandstone is caused by the higher content of brittle minerals such as quartz and feldspar. (2) the connectivity of the fracture system gets higher with the increase in the diversity and average length of the fracture sets. Finally, (3) the fault bend with geometric irregularity is interpreted to concentrate and disturb the local stress leading to the curved fractures abutting the fault at a high angle. This contribution will provide important insight into various geologic and structural factors that control the development of fracture systems around faults.
Keywords fracture system, geometry, topology, connectivity, controlling factors
박채은 · 박승익*
경북대학교 지질학과
전라남도 고흥군 백일도에 발달하는 우수향 주향이동 단층인 백일도단층은 응회질 사암과 화산력응회암의 분포를 규제하며 복잡한 단열계를 수반한다. 본 연구에서는 백일도단층 주변의 상세 단열 지도를 기반으로 원조사법 및 위상기하 분석법을 통해 단열계의 기하 및 연결성의 공간적 변화를 파악하였다. 분석 결과 단열계의 밀도와 연결성은 화산력응회암에서보다 응회질 사암에서 더욱 높게 나타난다. 응회암질 사암 내 단층의 주향에 대한 구조적 위치에 따라 단열군의 방향 분산도, 밀도, 그리고 평균 길이가 변화한다. 또한 단층 굴곡 주변에는 단층과 고각을 이루거나 휘어진 단열이 집중되어 발달한다. 상세한 단열 관찰과 분석을 통해 본 연구에서는 다음과 같은 결론을 도출하였다. (1) 응회질 사암 내 단열계의 높은 밀도는 석영, 장석과 같은 취성광물의 높은 비율에 의해 제어된다. (2) 단열계의 연결성은 구조적 위치에 따른 단열군 방향의 다양화 및 연장성의 증가에 의해 향상된다. (3) 불규칙한 기하를 가진 단층 굴곡은 단층 주변의 응력을 집중 및 교란시켜 단층과 고각을 이루거나 휘어진 단열을 발생시킨다. 연구 결과는 단층 주변 단열계의 발달을 제어하는 여러 지질학적, 구조적 요인에 대한 이해를 증진시키는 데에 도움이 될 것으로 기대된다.
주요어 단열계, 기하, 위상기하, 연결성, 제어 요인
Econ. Environ. Geol. 2021; 54(6): 615-627
Published online December 28, 2021 https://doi.org/10.9719/EEG.2021.54.6.615
Copyright © THE KOREAN SOCIETY OF ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL GEOLOGY.
Chae-Eun Park, Seung-Ik Park*
Department of Geology, Kyungpook National University, Daegu 41566, South Korea
Correspondence to:*Corresponding author : psi@knu.ac.kr
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.
The Baekildo fault, a dextral strike-slip fault developed in Baekil Island, Goheung-gun, controls the distribution of tuffaceous sandstone and lapilli tuff and shows a complex fracture system around it. In this study, we examined the spatial variation in the geometry and connectivity of the fracture system by using circular sampling and topological analysis based on a detailed fracture trace map. As a result, both intensity and connectivity of the fracture system are higher in tuffaceous sandstone than in lapilli tuff. Furthermore, the degree of the orientation dispersion, intensity, and average length of fracture sets vary depending on the along-strike variation in structural position in the tuffaceous sandstone. Notably, curved fractures abutting the fault at a high angle occur at a fault bend. Based on the detailed observation and analyses of the fracture system, we conclude as follows: (1) the high intensity of the fracture system in the tuffaceous sandstone is caused by the higher content of brittle minerals such as quartz and feldspar. (2) the connectivity of the fracture system gets higher with the increase in the diversity and average length of the fracture sets. Finally, (3) the fault bend with geometric irregularity is interpreted to concentrate and disturb the local stress leading to the curved fractures abutting the fault at a high angle. This contribution will provide important insight into various geologic and structural factors that control the development of fracture systems around faults.
Keywords fracture system, geometry, topology, connectivity, controlling factors
박채은 · 박승익*
경북대학교 지질학과
전라남도 고흥군 백일도에 발달하는 우수향 주향이동 단층인 백일도단층은 응회질 사암과 화산력응회암의 분포를 규제하며 복잡한 단열계를 수반한다. 본 연구에서는 백일도단층 주변의 상세 단열 지도를 기반으로 원조사법 및 위상기하 분석법을 통해 단열계의 기하 및 연결성의 공간적 변화를 파악하였다. 분석 결과 단열계의 밀도와 연결성은 화산력응회암에서보다 응회질 사암에서 더욱 높게 나타난다. 응회암질 사암 내 단층의 주향에 대한 구조적 위치에 따라 단열군의 방향 분산도, 밀도, 그리고 평균 길이가 변화한다. 또한 단층 굴곡 주변에는 단층과 고각을 이루거나 휘어진 단열이 집중되어 발달한다. 상세한 단열 관찰과 분석을 통해 본 연구에서는 다음과 같은 결론을 도출하였다. (1) 응회질 사암 내 단열계의 높은 밀도는 석영, 장석과 같은 취성광물의 높은 비율에 의해 제어된다. (2) 단열계의 연결성은 구조적 위치에 따른 단열군 방향의 다양화 및 연장성의 증가에 의해 향상된다. (3) 불규칙한 기하를 가진 단층 굴곡은 단층 주변의 응력을 집중 및 교란시켜 단층과 고각을 이루거나 휘어진 단열을 발생시킨다. 연구 결과는 단층 주변 단열계의 발달을 제어하는 여러 지질학적, 구조적 요인에 대한 이해를 증진시키는 데에 도움이 될 것으로 기대된다.
주요어 단열계, 기하, 위상기하, 연결성, 제어 요인
Table 1 . Intensity and average length data for each fracture set at sampling sites 1 to 7..
Fracture attributes | Fracture set | Tuffaceous sandstone | Lapilli tuff | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
site 1 | site 2 | site 3 | site 4 | site 5 | site 6 | site 7 | ||
Intensity (m/m2) | Set 1 | 62.93 | 51.36 | 41.49 | 37.97 | 37.30 | 5.88 | 21.09 |
Set 2 | 14.54 | 19.32 | 20.07 | 20.63 | 8.29 | 9.69 | 5.88 | |
Set 3 | 7.11 | 11.99 | 11.46 | 18.82 | 5.03 | 13.91 | 8.80 | |
Set 4 | 17.74 | 26.99 | 15.30 | 16.46 | 5.68 | 14.69 | 18.21 | |
Average length (m) | Set 1 | 0.176 | 0.170 | 0.251 | 0.221 | 0.284 | 0.222 | 0.222 |
Set 2 | 0.075 | 0.110 | 0.146 | 0.187 | 0.086 | 0.195 | 0.140 | |
Set 3 | 0.089 | 0.057 | 0.091 | 0.134 | 0.068 | 0.173 | 0.143 | |
Set 4 | 0.107 | 0.091 | 0.131 | 0.145 | 0.095 | 0.174 | 0.190 |
Table 2 . Topological parameters, including node and branch proportions and CB (the number of fracture per branch), at each sampling site..
Rock type | Sampling site | Node proportions (%) | Branch proportions (%) | Degree of connectivity | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
I | Y | X | II | IC | CC | CB | ||
Tuffaceous sandstone | Site 1 | 30.13 | 33.17 | 36.70 | 1.19 | 19.43 | 79.39 | 1.78 |
Site 2 | 20.82 | 38.15 | 41.03 | 0.48 | 12.94 | 86.58 | 1.86 | |
Site 3 | 16.37 | 34.95 | 48.68 | 0.27 | 9.83 | 89.91 | 1.90 | |
Site 4 | 11.41 | 29.95 | 58.64 | 0.12 | 6.57 | 93.32 | 1.93 | |
Lapilli tuff | Site 5 | 42.48 | 28.13 | 29.40 | 3.02 | 28.71 | 68.27 | 1.65 |
Site 6 | 24.33 | 41.03 | 34.64 | 0.72 | 15.57 | 83.71 | 1.83 | |
Site 7 | 24.34 | 33.53 | 42.13 | 0.69 | 15.22 | 84.10 | 1.83 |
Kwangsoo Kwon, Junyong Lee and Hyeong-Dong Park
Econ. Environ. Geol. 2001; 34(6): 595-600Chan Hee Lee and Mancheol Suh
Econ. Environ. Geol. 2002; 35(4): 355-368Ji-Hoon Kang and Deok-Seon Lee
Econ. Environ. Geol. 2012; 45(1): 31-40