샌앤드레이어스 단층
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1. 개요
샌앤드레이어스 단층은 캘리포니아 지역을 관통하는 거대한 단층으로, 지질학적으로 남부, 중부, 북부 세 부분으로 나뉜다. 이 단층은 태평양 판과 북아메리카 판의 경계에 위치하며, 판의 상대적인 움직임으로 인해 지진이 자주 발생한다. 특히 샌프란시스코 지진과 같은 대규모 지진의 원인이 되기도 하며, 연구를 통해 지진 발생 가능성에 대한 예측이 이루어지고 있다. 샌앤드레이어스 단층은 영화, 소설, 게임 등 대중문화에서도 빈번하게 등장하는 소재이다.
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| 샌앤드레이어스 단층 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 위치 | 미국, 멕시코 |
| 주 | 캘리포니아주, 바하칼리포르니아주, 소노라주 |
| 도시 | 샌프란시스코, 샌버너디노, 샌후안바우티스타 |
| 좌표 | 35° 07′ N 119° 39′ W |
| 길이 | 1,200 km |
| 변위 | 20-35 mm/년 |
| 판 | 북아메리카판 & 태평양판 |
| 상태 | 활성 |
| 유형 | 변환 단층 |
| 운동 | 우향 |
| 습곡 산맥 | 고르다-캘리포니아-네바다 |
| 지질학적 정보 | |
| 분절 | 캘러베라스 헤이워드 엘시노어 임페리얼 라구나 살라다 샌재신토 |
| 시대 | 네오기-홀로세 |
| 역사적 정보 | |
| 명명 | 앤드루 로슨 |
| 명명 년도 | 1895년 |
| 지진 | |
| 주요 지진 | 1857년 1906년 (규모 ≈7.8) 1957년 (규모 5.7) 1989년 (규모 ≈6.9) 2004년 |
2. 지질 구조
샌앤드레이어스 단층은 판 구조론적 관점에서 태평양 판과 북아메리카 판의 경계를 이루는 변환 단층이다. 1895년 앤드루 로슨에 의해 북부 캘리포니아 지역에서 처음 발견되었으며, 1906년 샌프란시스코 대지진 이후 남부 캘리포니아까지 뻗어 있다는 것이 밝혀졌다.[43] 여러 개의 단층군으로 구성되어 있어 샌앤드레이어스 단층계라고도 불린다.
이 단층은 구조상 크게 세 부분으로 나뉜다.
| 세그먼트 | 특징 |
|---|---|
| 북부 | 홀리스터에서 샌프란시스코 반도를 지나 멘도시노 곶 근처까지 이어진다. |
| 중부 | 파크필드에서 홀리스터까지 북서 방향으로 뻗어 있으며, 크리프 단층이 나타난다. |
| 남부 | 솔턴 호에서 시작하여 샌버나디노 산맥을 따라 프레이저 파크까지 이어진다. 빅 벤드라고 불리는 지역이 있으며, 캐리조 평원을 지난다. |
중생대 쥐라기 이후 샌앤드레이어스 단층에서 발생한 지괴(地塊)의 변위는 지금까지 560km 정도이며, 연평균 변위량은 0.5cm이다. 지괴의 변위는 오래된 지층일수록 커서 백악기층은 약 510km, 신생대 제3기 팔레오세층은 약 360km, 제4기 플라이스토세층은 약 16km 어긋나 있다.
단층의 활동으로 인해 주변 지역은 지진이 자주 발생하는 지역이다.[44] 1906년 샌프란시스코 지진으로 3,000명이 사망하는 등 큰 피해가 발생하기도 했다.[33]
2. 1. 북부
샌앤드레이어스 단층의 북부 구간은 홀리스터에서 시작하여 산타크루즈 산맥을 지나 1989년 로마 프리에타 지진의 진원지를 거쳐 샌프란시스코 반도까지 이어진다. 이 곳은 로슨 교수가 1895년에 처음으로 단층을 확인한 곳이며, 그 후 데일리 시티 근처의 머슬 록에서 해안으로 이어진다. 이곳은 1906년 샌프란시스코 지진의 진원지 근처이다. 단층은 볼리나스 라군에서 해안으로 돌아오며, 스틴슨 비치 북쪽, 마린 카운티에 위치한다. 단층은 토마레스 만의 선형 해구를 통해 다시 수중으로 들어가는데, 이 해구는 포인트 레이스 반도와 본토를 구분하며, 보데가 헤드 동쪽을 지나 보데가 만을 거쳐 다시 수중으로 들어간 후 포트 로스에서 육상으로 다시 나타난다. 포트 로스에서 북부 구간은 육지를 따라 이어지며, 구알라라 강이 흐르는 선형 계곡을 부분적으로 형성한다. 포인트 아레나에서 다시 해안으로 진입한 후 해안선을 따라 수중으로 이동하다가 케이프 멘도시노 근처에서 서쪽으로 굽어지기 시작하여 멘도시노 삼중점에서 끝난다.샌프란시스코 동쪽에는 샌앤드레이어스 단층과 평행하고 동일한 판 운동에 의해 생성되는 헤이워드 단층대 등의 단층이 존재한다.[1]
2. 2. 중부
샌앤드레이어스 단층의 중앙 부분은 파크필드에서 홀리스터까지 북서쪽 방향으로 뻗어 있다.[7] 파크필드에서는 주기적으로 대규모 지진이 관측되고 있다.[7] 홀리스터 단층은 계속 미끄러지는 크리프 단층으로, 큰 지진은 일어나지 않지만 도로와 가옥을 서서히 변형시킨다.[7] 단층의 남부 구간과 파크필드를 지나는 곳에서는 지진이 발생하지만, 나머지 중앙 부분에서는 지진 없이 단층이 지속적으로 미끄러지는 무지진 크리프 현상이 나타난다.[7]2. 3. 남부
남부 세그먼트(모하비 세그먼트라고도 함)는 캘리포니아주 봄베이 비치 근처에서 시작한다. 솔턴 호 근처의 박스 캐년에는 단층의 해당 부분과 관련된 뒤집힌 지층이 포함되어 있다.[8] 그런 다음 단층은 샌버나디노 산맥의 남쪽 기저부를 따라 달리며, 카혼 패스를 통과하여 샌 가브리엘 산맥의 북쪽 기저부를 따라 북서쪽으로 계속된다. 이 산들은 샌앤드레이어스 단층을 따라 움직인 결과이며 일반적으로 횡단 산맥이라고 불린다. 캘리포니아주 팜데일에서는 앤텔로프 밸리 고속도로의 절개면에서 단층의 일부를 쉽게 검사할 수 있다. 단층은 엘리자베스 호수까지 엘리자베스 레이크 로드를 따라 북서쪽으로 계속된다. 캘리포니아주 고먼, 테혼 패스 및 캘리포니아주 프레이저 파크 마을을 지나면서 단층이 북쪽으로 구부러지기 시작하여 "빅 벤드"를 형성한다. 이 억제 굽힘은 약 140~160년의 지진 재발 간격으로 남부 캘리포니아에서 단층이 갇히는 곳으로 생각된다. 프레이저 파크 북서쪽에는 단층이 긴 나무가 없는 평원인 카리조 평원을 통과하며 단층의 대부분이 명확하게 보입니다. 엘크혼 절벽은 평원 내에서 대부분의 길이에 걸쳐 단층의 흔적을 정의한다.
몬터레이 군의 캘리포니아주 파크필드에서 살턴 해까지 뻗어 있는 남부 세그먼트는 규모 8.1의 지진을 일으킬 수 있다. 이 단층은 로스앤젤레스에서 가장 가까운 곳에서 약 약 56.33km 떨어진 북동쪽을 통과한다. 이 남부 세그먼트에서 이처럼 큰 지진이 발생하면 로스앤젤레스, 샌버나디노, 리버사이드 및 주변 지역에서 수천 명이 사망하고 수천억 달러의 피해가 발생할 수 있다.[9]
3. 형성 과정
오늘날 유력한 애트워터(Atwater, 1970)의 이론에 따르면, 샌앤드레이어스 단층은 약 3000만 년 전인 신생대 중기에 형성되기 시작했다.[45] 이때 태평양 판과 패럴론 판 사이의 해저 중심지(현재는 대부분 섭입되었고, 후안데푸카 판, 리베라 판, 코코스 판, 나스카 판을 포함한 흔적들만 남아 있음)가 북아메리카 서부 해안에서 떨어진 섭입대에 도달하기 시작했다. 태평양 판과 북아메리카 판 사이의 상대적인 움직임이 패럴론 판과 북아메리카 판의 상대적인 움직임과 달라지면서, 확장되는 돌출부가 새로운 상대적 움직임과 판 경계를 따라 새로운 유형의 변형을 시작하며 섭입되기 시작했다. 이러한 지리학적 특성이 샌앤드레이어스 단층을 따라 주로 관측된다. 이는 분지 산맥 지역과 바하 캘리포니아의 분리, 트랜스버스 산맥의 회전과 같은 변형의 원인으로도 꼽힌다.
4. 연구 현황
캘리포니아주 Parkfield|파크필드영어에서는 1857년부터 1966년까지 약 22년 주기로 규모 6 정도의 지진이 발생했다. 이러한 주기적인 지진 발생으로 인해 파크필드는 세계에서 가장 조밀하게 지진이 관측되는 지역 중 하나가 되었으며, 많은 관측 장비가 설치되어 있다.
1988년 ±7년에 다음 지진이 일어날 것으로 예측되었지만[37], 실제로는 2004년에 발생하여 예측보다 늦어졌다. 지진 발생 간격이 벌어지면서 더 많은 변형이 축적되었을 것으로 예상되었지만, 실제 발생한 지진의 강도는 예상보다 강하지 않았다. 이에 대해 과거 데이터를 재검토하면 주변의 다른 단층에서 발생한 지진을 포함했을 가능성도 있다는 지적이 있다.[38]
4. 1. 파크필드 지진 관측
캘리포니아주 Parkfield|파크필드영어에서는 샌앤드레이어스 단층을 따라 규모 6 정도의 지진이 거의 22년 주기로 발생했다. (1857년, 1881년, 1901년, 1922년, 1934년, 1966년) 이러한 주기적인 지진 발생으로 인해 파크필드에는 많은 관측 장비가 설치되었고, 세계에서 가장 조밀하게 지진을 관측하는 중요한 지역이 되었다.[7]1988년 ±7년(1993년)에 다음 지진이 발생할 것으로 예측되었으나,[37] 실제로는 2004년에 발생하여 예측보다 늦어졌다. 지진 발생 간격이 벌어지면서 더 많은 변형이 축적되었을 것으로 예상되었지만, 실제 발생한 지진의 강도는 예상보다 강하지 않았다. 과거 데이터를 재검토한 결과, 주변의 다른 단층에서 발생한 지진이 데이터에 포함되었을 가능성이 있다는 지적도 있었다.[38]
2004년에는 파크필드 바로 북쪽에서 심부 샌앤드레이어스 단층 관측소(SAFOD) 프로젝트가 시작되었다. SAFOD의 목표는 지구 지각에서 3km 깊이로 샌앤드레이어스 단층까지 구멍을 뚫고, 센서 배열을 설치하여 이 지역 근처에서 발생하는 지진을 기록하는 것이다.[17]
4. 2. 시추 탐사 (SAFOD)
2004년부터 파크필드 북부에서 ‘심부 샌앤드레이어스 단층 관측소(SAFOD)’ 프로젝트가 시작되었다.[46] 이는 샌앤드레이어스 단층의 지하 3000m를 뚫고 관측 장비를 설치하여 지진이 발생하는 지역의 상황을 직접 관측하려는 프로젝트이다. 시험 구멍과 본 구멍의 주요 부분 시추가 완료되었다.[39]4. 3. 대지진 재발 가능성
San Andreas Fault영어 남부 지역에서 규모 7.0 이상의 대지진이 발생할 가능성이 있다는 연구 결과가 2006년 네이처[40]와 사이언스[41]지에 게재되었다. 1906년 샌프란시스코 지진과 1857년 포트테폰 지진으로 샌앤드레이어스 단층 북부와 중부 지역의 변형은 해소되었지만, 남부에서는 지난 300년간 지진이 발생하지 않았다.[47]샌앤드레이어스 단층 남부에서 대규모 지진이 발생하면 팜스프링스, 샌버나디노군, 리버사이드군, 임페리얼군 등에 큰 피해가 예상되며, 로스앤젤레스와 샌디에이고 등 인구 밀집 지역에도 큰 영향을 줄 수 있다.[47]
2023년 연구에서는 카후일라 호수(현재 솔턴 해)의 수위와 샌앤드레이어스 단층 남부의 지진 활동 사이에 연관성이 있음을 발견했다. 호수 수위가 높을 때 발생하는 수문학적 하중이 단층에 가해지는 응력을 증가시켜 지진을 유발할 수 있다는 것이다.[18]
최근 연구들은 샌앤드레이어스 단층, 특히 남부 지역에 대규모 지진을 일으킬 수 있는 응력이 축적되고 있음을 보여준다. 이는 로스앤젤레스 등 인구 밀집 지역에 큰 피해를 줄 수 있다는 점에서, 이에 대한 대비가 필요하다는 주장이 제기되고 있다.
5. 주요 지진 기록
- 1857년 1월 9일 - 포트테혼 지진. 모멘트 규모는 약 7.9로 추정된다. 진원은 파크필드 남쪽으로 추정되며, 샌앤드레이어스 단층의 중부에서 남부에 걸쳐 350km가 파괴되었다. 당시 캘리포니아는 인구가 적어 2명의 사망자만 발생했다.
- 1906년 4월 18일 - 샌프란시스코 지진. 규모는 7.8로, 샌앤드레이어스 단층 북부에서 430km에 걸쳐 파괴가 일어났다. 지진과 이후 발생한 화재로 당시 신흥 도시였던 샌프란시스코는 궤멸적인 피해를 입었고, 3,000명이 사망하고 22만 명이 집을 잃었다.
6. 대중문화 속 샌앤드레이어스 단층
- '''슈퍼맨''' (1978년): 악당 렉스 루터가 샌앤드레이어스 단층에 핵미사일을 발사해 큰 지진을 일으킨다. 이로 인해 단층 서쪽 땅이 바다에 잠기고, 내륙 쪽 땅은 해변가 고급 주택지가 되어 렉스 루터가 큰돈을 벌게 된다는 내용이 묘사된다.[42]
- '''샌 안드레아스''' (2015년): 브래드 페이튼 감독의 영화로, 샌앤드레이어스 단층이 끊어져 규모 9의 강진이 발생하는 상황을 그린다. 구조 헬기 조종사 레이(드웨인 존슨)가 아내(칼라 구기노)와 함께 딸 블레이크(알렉산드라 다다리오)를 구하기 위해 최악의 상황 속으로 뛰어든다.[42]
- '''샌 안드레아스''' (1984년): 스코틀랜드 작가 앨리스터 매클레인(w:Alistair MacLean)의 소설이다.[42]
- 그랜드 테프트 오토: 산 안드레아스: 그랜드 테프트 오토 (GTA) 시리즈 중 하나로, 샌앤드레이어스 주가 배경이다.[42]
샌앤드레이어스 단층의 활동으로 캘리포니아가 바다에 가라앉는다는 설정은 여러 공상과학소설에 자주 등장하지만, 실제 단층은 좌우로 움직이는 수평 이동 단층이기 때문에 이는 불가능한 설정이다.[42]
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