해일지진

3. 발생 원인

1946년 알류샨 열도 지진과 같은 해일지진을 분석하면 지진 모멘트의 방출이 비정상적으로 긴 주기로 일어남을 알 수 있다.^[66] 표면파에서 계산한 유효 모멘트를 계산하면 일반적인 지진은 주파수에 따라 거의 일정한 크기로 유지되는 반면, 해일지진은 지진파의 주파수가 감소하면서 그 모멘트값이 급격하게 증가한다. 해저가 변형되는 지속시간은 최대 수분간 쓰나미의 크기에 결과적으로는 거의 영향을 미치지 않지만, 장기간의 에너지 방출은 비정상적으로 느린 단층 파열 전파 속도와 거의 비슷하다.^[66]

파열 속도가 느린 것은 물렁한 퇴적암처럼 상대적으로 강성이 약한 물질을 통해 전파되는 상황에서 발생한다. 대부분의 해일지진은 메가스러스트에 달린 부가체가 발달한 섭입대의 가장 윗부분에서 일어나는 단층 파열과 관련이 깊다. 또한 해일지진은 해양 지각의 최상부에 있는 얉은 침강 퇴적암층 존재와 관련이 깊으며, 해양 지각 상단의 지형학적으로 중요한 부분이자 해저에 바로 영향을 줄 수 있는 수직경사 방향으로 단층파괴가 전파되는 부분에 해당할 것으로 추정된다.^[67]

해저에서 지진이 발생하고, 해저면에 지진 단층에 의한 지각 변동이 나타나면, 이는 해수의 상하 운동을 일으켜 쓰나미를 발생시킨다. 일반적으로 쓰나미를 발생시키는 지진은 대규모 지진이며, 체감 또는 강진동 지진계 등으로 쓰나미를 일으킨 지진에 의한 흔들림(지진동)을 감지할 수 있다. 일반적으로 단층 운동의 크기(모멘트 규모)가 클수록 지진동도 쓰나미의 규모도 커진다.

그러나 지진동과 쓰나미의 크기가 일치하지 않는 경우가 있어, 체감 또는 지진계로 관측한 지진동은 비교적 소규모임에도 불구하고 큰 쓰나미가 발생하는 경우도 있는데, 이러한 유형의 지진을 '''쓰나미 지진'''이라고 부른다.

쓰나미의 파고가 크기 때문에 해수의 상하 운동의 차이, 즉 지각의 변동량 자체는 크다. 큰 지각 변동이 일반적인 지진보다 더 오랜 시간을 거쳐 발생(서서히 미끄러짐)함으로써, 유감으로 느껴지는 단주기 지진동을 그다지 발생시키지 않고 큰 쓰나미를 발생시켜 쓰나미 지진이 된다. 또한 해구 축 부근에서 미끄러짐의 양이 크면 쓰나미가 커진다. 일반적으로 지진 단층의 파괴 전파 속도는 일반적인 지진에서는 대략 초속 2.5 - 3 km 정도인 것으로 알려져 있지만, 쓰나미 지진에서는 초속 1 km 정도인 경우가 많다. 이러한 지진에서는 강진동을 그다지 발생시키지 않지만, 쓰나미의 파원역은 쓰나미가 확산되기 전에 몇 분 이내의 짧은 시간 안에 넓어지기 때문에 쓰나미가 커진다. 파괴 전파 속도가 이보다 더 충분히 느린 경우에는 쓰나미의 파원역이 넓어지기 전에 쓰나미가 확산되어 큰 쓰나미도 발생하지 않게 된다.

지진학에서는 일반적으로, 실체파 규모에 비해 모멘트 규모나 쓰나미 규모가 1 이상 커지는 지진이 쓰나미 지진으로 분류된다.

4. 해일지진 식별

쓰나미 조기 경보 시스템은 쓰나미 지진을 정확하게 식별하지 못하는 데이터를 사용하기 때문에, 잠재적으로 큰 피해를 일으킬 수 있는 쓰나미를 예측하는 데 실패할 수 있다.^[4]

해저 지진으로 해저면에 지진 단층에 의한 지각 변동이 발생하면 해수면의 상하 운동을 일으켜 쓰나미가 발생한다. 일반적으로 쓰나미를 일으키는 지진은 규모가 크며, 강한 지진동을 통해 감지할 수 있다. 보통 단층 운동의 크기(모멘트 규모)가 클수록 지진동과 쓰나미의 규모도 커진다.

하지만 지진동과 쓰나미의 크기가 항상 일치하는 것은 아니다. 지진동은 비교적 작지만 큰 쓰나미가 발생하는 경우가 있는데, 이러한 지진을 쓰나미 지진이라고 한다.

쓰나미 지진은 해수면의 큰 상하 운동, 즉 큰 지각 변동이 일반적인 지진보다 더 오랜 시간에 걸쳐 서서히 미끄러지면서 발생한다. 이 때문에 단주기 지진동은 크지 않지만 큰 쓰나미가 발생한다. 또한 해구 축 부근에서 미끄러짐의 양이 크면 쓰나미는 더욱 커진다. 일반적인 지진에서 단층 파괴 전파 속도는 초속 2.5 - 3 km 정도이지만, 쓰나미 지진은 초속 1 km 정도인 경우가 많다. 이러한 지진은 강한 지진동을 발생시키지 않지만, 쓰나미 파원역이 짧은 시간 안에 넓어져 쓰나미가 커진다. 파괴 전파 속도가 이보다 더 느리면 쓰나미 파원역이 넓어지기 전에 쓰나미가 확산되어 큰 쓰나미가 발생하지 않는다.

쓰나미 지진은 지진의 흔들림 자체가 작음에도 큰 쓰나미를 발생시키기 때문에, 지진 발생 직후 피난이 어려워 피해가 커질 위험이 있다. 1896년 메이지 산리쿠 지진은 쓰나미 지진의 대표적인 예로, 2만 명 이상의 사망자가 발생했다.

2011년 동일본 대지진은 플레이트 경계 육지 측 깊은 곳의 미끄러짐으로 단주기 강진동이, 해안에서 떨어진 해구 측 얕은 곳의 미끄러짐으로 장주기 지진동과 강력한 쓰나미가 발생한 것으로 추정된다. 즉, 해구형 지진과 쓰나미 지진이 연동하여 쓰나미가 더욱 커졌을 가능성이 있다. 메이지 산리쿠 지진은 주로 플레이트 경계 해구 측 얕은 곳에서 단층 파괴가 발생하여 장주기 지진동과 강력한 쓰나미가 발생한 것으로 알려져 있다. 도쿄 대학의 고무라 다카시 등은 게이초 지진 역시 메이지 산리쿠 지진과 같은 쓰나미 지진으로, 해구 측 얕은 곳에서 발생한 것으로 추정하고 있다.

지진학에서는 일반적으로 실체파 규모보다 모멘트 규모나 쓰나미 규모가 1 이상 큰 지진을 쓰나미 지진으로 분류한다.

5. 주요 사례

1896년 메이지 산리쿠 지진과 1992년 니카라과 지진 외에도 여러 해일지진 사례가 존재한다.

근대적 관측망이 갖춰진 이후 쓰나미 피해를 발생시킨 주요 지진과 그 규모는 아래 표와 같다.^[37][30]

• 1984년 6월 13일 토리시마 근해 지진은 M5.7로 규모는 작았지만, 쓰나미 규모(M_t)는 7.3으로 특이하게 커서 하치조지마 야에네 어항에서 1.3 - 1.5m의 쓰나미가 관측되었다.^[41] 이는 당시 관측 기록 중 가장 작은 규모로 쓰나미를 발생시킨 지진이다.^[42] 이 지진은 스미스 칼데라의 화산 활동에 따른 칼데라 환상 단층의 활동으로 추정된다.^[43]

• 1605년 게이초 지진: 아와지섬 센코지 등의 피해 기록은 있으나, 보소 반도에서 규슈에 이르는 넓은 연안에 10m 이상의 쓰나미가 덮쳐 5,000 - 10,000명이 사망한 것으로 추정된다. 진원지는 난카이 해곡, 이즈·오가사와라 해구, 인도네시아 부근 등 여러 설이 있다.
• 1677년 엔포 보소 해역 지진: 진원 위치는 불분명하나, 쓰나미 역상고를 바탕으로 추정한 규모(M6 - 6.6)에 비해 쓰나미 규모(M_t)는 8.0으로 크다.^[50]
• 1771년 야에야마 지진: 추정 규모(M7.4)에 비해 쓰나미 규모(M_t)는 8.5로 매우 크다.^[50] 구로시마 해구에서 발생한 해저 사태나 Mw8.7 정도의 판 경계 단층을 가정하는 등 여러 설이 있다.

• 1946년 알류샨 지진: 표면파 규모(M_s)는 7.4 정도였지만, 모멘트 규모(M_w)는 8.1, 쓰나미 규모(M_t)는 9.3으로 매우 컸다. 우니마크섬에 35m 높이의 쓰나미가 덮쳤고, 하와이 제도에서도 159명이 희생되었다.^[53][54]
• 2004년 수마트라섬 해역 지진: 안다만 제도 지역에서는 쓰나미 지진의 양상을 보였다.
• 그 외에도 1907년 1907년 수마트라 지진,^[79][80] 1923년 1923년 4월 캄차카 지진,^[81] 1934년 1934년 산타크루즈 지진,^[82] 1960년 1960년 11월 페루 지진,^[65] 1963년 1963년 쿠릴 열도 지진,^[65] 1975년 1975년 시코탄섬 해역 지진,^[65] 1982년 1982년 통가 지진,^[84] 1994년 1994년 자와 지진,^[65] 1996년 1996년 침보테 지진,^[65] 2002년 2002년 게레로 지진,^[85] 2006년 팡안다란 지진해일,^[86] 2010년 10월 수마트라 지진,^[87] 2012년 엘살바도르 지진,^[88] 2015년 도리시마섬 근해 지진^[89] 등 다양한 해일지진이 기록되었다.

5. 1. 1896년 산리쿠 지진

5. 2. 1992년 니카라과 지진

5. 3. 기타 해일지진

• 1984년 6월 13일 토리시마 근해 지진에서는 M5.7이었지만, M7.3으로 쓰나미 규모가 특이하게 커서 하치조지마 야에네 어항에서 1.3 - 1.5m의 쓰나미가 관측되었다.^[41] 당시 관측 기록 중 가장 작은 규모로 쓰나미를 발생시킨 지진이다.^[42] 이 이벤트는 스미스 칼데라의 화산 활동에 따른 칼데라 환상 단층의 활동에 의한 것으로 추정된다.^[43]

• 1605년 게이초 지진. 지진동 피해로는 아와지섬의 센코지 및 아와 시키쿠의 피해 정도밖에 알려져 있지 않으며, 이 두 가지 지진 피해 기록에 대해서는 의문을 제기하는 견해도 있다.^[44] 그럼에도 불구하고 지진동이 거의 기록되지 않은 보소 반도에서 규슈에 걸쳐 광범위한 연안에 10m 이상의 쓰나미가 덮쳐 익사자는 5,000 - 10,000명으로 추정된다. 쓰나미 내습 범위에서 진원역은 난카이 해곡으로 여겨져 왔지만,^[45][46][47] 파원역은 이즈·오가사와라 해구 부근이라고 가정하면 쓰나미를 설명할 수 있다는 설^[48]이나, 진원이 인도네시아 부근의 원거리 쓰나미일 가능성도 부정할 수 없다는 설^[49] 등 여러 설이 있다.
• 1677년 엔포 보소 해역 지진. 진원의 위치는 분명하지 않지만, 쓰나미 역상고를 바탕으로 한 파원 해석에 의해 진원은 보소 해역이며, 추정되는 규모 (M6 - 6.6)에 대해 쓰나미 규모 (Mt)는 8.0이다.^[50]
• 1771년 야에야마 지진. 추정되는 규모 (M7.4)에 비해 쓰나미가 크고, 쓰나미 규모 (Mt)는 8.5로 추정하는 설이 있다.^[50] 구로시마 해구에서 발생한 해저 사태에 의해 큰 쓰나미가 발생했다는 연구^[51]나 Mw8.7 정도의 판 경계 단층을 가정하면 쓰나미를 설명할 수 있다는 설^[52] 등 여러 설이 있다.

• 1946년 알류샨 지진은 표면파 규모 ''Ms'' = 7.4 정도였지만, 모멘트 규모는 ''Mw'' = 8.1, 더욱이 쓰나미 규모는 ''Mt'' = 9.3에 달하는 것으로 추정되며, 우니마크섬에서는 지진 48분 후에 파고 35m에 달하는 쓰나미가 덮쳤다. 하와이 제도에도 덮쳐 하와이에서 159명의 희생자를 냈다.^[53][54]
• 2004년 수마트라섬 해역 지진도 안다만 지역 (지진 단층의 북부)에서는 쓰나미 지진의 양상을 나타냈다는 지적이 있다.

• 1605년 게이초 지진^[75]
• 1677년 엔포 보소 해역 지진^[76]
• 1771년 야에야마 지진^[77]
• 1791년 오키나와섬 남쪽 해역 지진^[78]
• 1907년 수마트라 지진^[79][80]
• 1923년 4월 캄차카 지진^[81]
• 1934년 산타크루즈 지진^[82]
• 1932년 할리스코 지진^[83]
• 1946년 알류샨 열도 지진^[66]
• 1960년 11월 페루 지진^[65]
• 1963년 쿠릴 열도 지진^[65]
• 1975년 시코탄섬 해역 지진^[65]
• 1982년 통가 지진^[84]
• 1994년 자와 지진^[65]
• 1996년 침보테 지진^[65]
• 2002년 게레로 지진^[85] - 멕시코 해안에서 발생한 규모 6.7의 지진은 극도로 낮은 최대 가속도 때문에 해당 국가의 지진 경보 시스템을 작동시키지 못했다. 해구 근처의 지진은 게레로 갭을 파열시켰으며, 비정상적으로 큰 해일을 발생시켰을 수 있다.^[17]
• 2006년 팡안다란 지진해일^[86]
• 2010년 10월 수마트라 지진^[87]
• 2012년 엘살바도르 지진^[88]
• 2015년 도리시마섬 근해 지진^[89]
• 2021년 사우스샌드위치 제도 지진^[90]
• 1605 난카이 지진^[7]
• 1677 보소 지진^[8]
• 1771 야에야마 대지진^[9]
• 1791 오키나와 지진^[10]
• 1907 수마트라 지진^[11][12]
• 1923년 4월 캄차카 지진과 해일^[13]
• 1934 산타 크루즈 지진^[14]
• 1932 할리스코 지진^[15]
• 1946 알류샨 열도 지진^[2]
• 1960년 11월 페루 지진^[1]
• 1963 쿠릴 열도 지진^[1]
• 1975 쿠릴 열도 지진^[1]
• 1982 통가 지진^[16]
• 1994 자바 지진^[1]
• 1996 침보테 지진^[3]
• 2006 팡안다란 지진과 해일^[18]
• 2010 멘타와이 지진과 해일^[19]
• 2012 엘살바도르 지진^[20]
• 2015 토리시마 지진 - 토리시마 근처에서 발생한 규모 5.7의 중규모 지진은 하치조지마에서 최대 진폭 0.5미터의 파도를 발생시켰다.^[21]
• 2021 사우스샌드위치 제도 지진^[22]

6. 유사 지진

쓰나미 지진과는 다르지만, 육지에서 체감할 수 있는 지진동의 크기(진도)에 비해 큰 쓰나미가 발생하는 것으로, 해양 플레이트 내 지진의 일종인 '''아우터 라이즈 지진'''이 있다. 아우터 라이즈는 해구 외연 융기대라고도 불리며, 해양 플레이트 측이 해구로 하강하는 과정에서 응력이 변화하여 위로 만곡되어 부풀어 오른 부분을 말한다. 이 내부에서 지진이 발생해도 대륙 플레이트 위의 육지까지 거리가 있기 때문에 육지에서의 지진 흔들림은 작아지는 경향이 있다. 그러나 천발 지진의 경우에는 해양저를 강하게 흔들어 거대 쓰나미를 발생시키는 경우가 있다. 현저한 예로는 1933년의 쇼와 산리쿠 지진 (Mw8.4^[57]/최대 진도 5)이 있다. 또한, 2011년 3월 11일의 동일본 대지진에서는 본진 발생 직후인 15시 25분에 이 유형의 여진 (Mw7.5^[58]/최대 진도 4)이 발생한 것으로 추정되며^[59], 같은 해 7월 10일 (Mw7.3^[60]/최대 진도 4), 2012년 12월 7일 (Mw7.3^[61]/최대 진도 5약, ''2012년 산리쿠 해역 지진'' 참조) , 2013년 10월 26일 (Mw7.1^[62]/최대 진도 4, ''후쿠시마현 앞바다 지진#2013년'' 참조) ^[63]에도 이 유형의 여진이 발생하여 미소한 쓰나미가 관측되었다. 특히 큰 해구형 지진 후에 자주 발생하고 있다. 일반적인 쓰나미 지진과는 달리, 진원역에서의 지진동 (규모) 자체가 작은 것은 아니라는 점에 유의할 필요가 있다.

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