단층

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1. 개요

단층은 지각의 변동으로 암석이 끊어져서 어긋난 구조를 의미하며, 전단력의 작용으로 형성된다. 단층은 단층핵과 단층손상대로 구성되며, 지각 깊이에 따른 온도와 압력 조건에 따라 다양한 종류의 단층암이 생성된다. 단층은 정단층, 역단층, 주향 이동 단층 등 여러 유형으로 분류되며, 지진 발생의 주요 원인이 된다. 단층은 지진, 산사태 등 자연재해를 유발하고 사회 기반 시설과 광물 자원 개발, 지하수 문제 등과 관련하여 사회적 문제의 원인이 되기도 한다. 단층의 연구에는 ESR 연대측정법, OSL 연대측정법, 지구물리 탐사법 등이 사용되며, 단층의 활동으로 만들어진 단층곡, 단층절벽, 삼각말단면 등의 단층 지형이 나타난다. 한국에는 약 450개의 단층이 분포하며, 양산 단층대, 추가령 단층대 등이 대표적이다.

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단층
단층 지도
기본 정보
정의	지질학에서, 암석 내의 절리 또는 파단면에서 변위(또는 전단)가 발생하는 현상, 또는 그러한 변위가 일어난 파단면.
영어	Fault
문화어	땅끊임
일본어	断層
로마자 표기법	dancheung
단층면 관련 용어
단층면	단층이 일어나는 면
단층 경사	단층면이 수평면과 이루는 각도
단층 주향	단층면과 수평면이 만나는 선의 방향
단층대 구조
단층대	단층면을 따라 나타나는 파쇄된 암석들의 띠
단층핵	단층대 내에서 가장 심하게 변형된 부분
손상대	단층핵 주변의 손상된 암석 영역
단층암	단층 작용으로 인해 파쇄되거나 변형된 암석
단층 종류
정단층	인장력에 의해 지괴가 늘어나면서 형성되는 단층
역단층	압축력에 의해 지괴가 압축되면서 형성되는 단층
주향 이동 단층	전단력에 의해 지괴가 수평 방향으로 이동하면서 형성되는 단층
사교 단층	수직 및 수평 이동을 모두 포함하는 단층
단층의 중요성
지진 발생	단층은 지진의 주요 원인 중 하나
지형 형성	단층은 산맥, 계곡 등 다양한 지형을 형성하는 데 중요한 역할
지하수 흐름	단층은 지하수의 흐름 경로를 제공하고 지하수 저장소 역할을 함
광물 자원	일부 단층은 광물 자원의 축적 장소가 될 수 있음
지질학적 연구	단층은 과거 지질 활동과 지구 내부 구조를 연구하는 데 중요한 정보 제공
참고 자료
참고 도서	The Physics of Rock Failure and Earthquakes Essentials of geology Geological evolution of the Colorado Plateau of eastern Utah and western Colorado, including the San Juan River, Natural Bridges, Canyonlands, Arches, and the Book Cliffs
참고 저널	Fault zone architecture and permeability structure A geometric model of fault zone and fault rock thickness variations
참고 웹사이트	fault trace Where are the Fault Lines in the United States East of the Rocky Mountains?

2. 단층의 구성 및 관련 용어

연어색의 단층 가우지와 관련 단층이 왼쪽(짙은 회색)과 오른쪽(밝은 회색)의 두 가지 다른 암석 유형을 분리한다. 몽골의 고비 사막에서 가져온 것이다.

단층은 전단(방향이 반대인 두 힘) 작용이 가장 집중되어 모암(원래의 암석)이 파괴되어 형성되는 '''단층핵'''(Fault Core)과 단층핵 양쪽에서 모암의 형태를 유지하며 미세 균열, 절리, 맥, 부수 단층 등의 구조가 발달하는 단층손상대(Fault Damage Zone)로 구성된다.^[40]^[41] 단층은 모암(Wall Rock)의 영향을 거의 받지 않아 원래의 암석 특성을 보존하고 있다.

단층은 일정한 연장을 가지고 있으나 무한한 것은 아니다. 단층을 추적하면 점차 낙차가 감소하다가 지층의 굴곡으로 변하여 소멸되거나, 다른 단층에 의해 잘린다.^[42]

길거리를 지나다 보면 단층면과 단층 활동에 의해 암석이 갈라져 생긴 각력암과 점토를 볼 수 있다. 단층면은 오랜 세월 동안 풍파에 깎여 맨들맨들해진 것이 많으며, 단층면 위에 직선으로 된 줄이 있는데, 이 줄은 단층면을 사이에 두고 양쪽 블록의 상대적인 운동 방향과 평행하다. 각력암은 단층이 형성될 당시에 암석이 파쇄되어 생긴 것이고, 각력암의 표면도 맨들맨들하고 줄이 쳐져 있는 것이 많다. 각력암이 더욱 많이 파쇄되어 미세해지면 단층 점토가 된다. 규모가 큰 단층에서는 어떤 범위에 단층면이 밀접하게 발달하거나 단층 각력암이나 점토가 폭넓게 분포하는데, 이와 같은 장소를 단층 파쇄대라고 한다.

단층 운동 시에는 온도와 압력 조건에 따라 다양한 종류의 단층암이 생성된다. 주요 단층암 유형은 다음과 같다.

깨짐암 – 응집력이 없는 단층암으로, 각진 쇄설물과 유사한 조성의 더 작은 입자의 기질 속에 암석 파편이 있는 것이 특징이다.
단층 각력암 – 30% 이상의 눈에 보이는 파편을 포함하는 깨짐암이다.
단층 가우지 – 응집력이 없는 점토가 풍부한 미세 입자 크기의 깨짐암으로, 30% 미만의 눈에 보이는 파편을 포함하며, 암석 파편이 존재할 수 있다.
점토 스미어 – 점토가 풍부한 층을 포함하는 퇴적암에서 형성된 점토가 풍부한 단층 가우지이다.
밀론암 – 응집력이 있고 잘 발달된 평면 조직이 특징인 단층암이다.
가가타치라이트 – 차트처럼 보이는 초미세 입자의 유리질 물질로, 가역암 또는 각력암의 기질로서 모암 내 팽창 균열을 채운다. 지진 미끄러짐 속도의 결과로만 형성되는 것으로 보이며 비활성 단층에서 단층 속도 지표 역할을 할 수 있다.^[25]

지하 5~10km 정도에서 단층 운동이 일어나면 암석은 취성 파괴를 일으키지만 압력에 의해 곧 고결되어 카타클레이사이트(cataclasite)가 생성된다. 단층의 심부에서는 온도가 높기 때문에, 취성 파괴를 일으키지 않고 소성 변형을 일으켜 마이로나이트라고 불리는 재결정된 암석이 생성된다. 옛 단층 심부에 있던 마이로나이트가 융기·침식에 의해 현재는 지표에서 관찰할 수 있는 곳도 있다.

(중력을 포함한) 단층 운동 시 발생한 마찰열로 인해 암석이 용융되고, 그 용융체가 주변 암석에 관입하여 냉각·고결되면서 유리질 암석인 슈도타킬라이트(pseudotachylite)가 생성된다. 카타클레이사이트 및 마이로나이트와 함께 산출된다.

2. 1. 단층핵

단층핵(Fault Core)은 단층에서 전단(방향이 반대인 두 힘) 작용이 가장 집중되어 암석이 파괴되는 부분이다.^[40]^[41] 단층핵은 주로 파쇄가 심한 '''파쇄대'''(fracture zone), 점토질 물질이 모인 '''단층비지'''(Fault gouge), 초파쇄암(ultra-cataclasite), 파쇄암(cataclasite), 단층각력암(breccia) 등으로 구성된다.^[46]

일반적으로 단층파쇄대는 전단 변형이 집중되는 특성을 보이며, 단층핵에 해당하는 비지대와 주변의 기반암 손상대(Damaged host rock)로 구성된다. 비지대는 취성 전단 변형이 극도로 집중되어 기반암이 분쇄된 곳으로, 대부분 0.1 mm 이하의 파쇄물과 변질물로 구성되며, 전단 변형 과정에서 점토 광물 등이 재배열되어 엽리가 나타나기도 한다.^[47]

단층핵은 한 개의 단층면으로 구성되기도 하지만, 대개는 여러 단층암으로 구성된다. 단층암에는 다음과 같은 종류가 있다.

종류	설명
깨짐암	응집력이 없는 단층암으로, 각진 쇄설물과 유사한 조성의 더 작은 입자의 기질 속에 암석 파편이 있는 것이 특징이다.
단층 각력암	30% 이상의 눈에 보이는 파편을 포함하는 깨짐암이다.
단층 가우지	응집력이 없는 점토가 풍부한 미세 입자 크기의 깨짐암으로, 30% 미만의 눈에 보이는 파편을 포함한다. 암석 파편이 존재할 수 있다.
점토 스미어	점토가 풍부한 층을 포함하는 퇴적암에서 형성된 점토가 풍부한 단층 가우지이다.
밀론암	응집력이 있고 잘 발달된 평면 조직이 특징인 단층암이다.
가가타치라이트	차트처럼 보이는 초미세 입자의 유리질 물질로, 가역암 또는 각력암의 기질로서 모암 내 팽창 균열을 채운다.

기후현 미즈나미시의 단층. 소규모 단층이지만, 단층 파쇄대가 명확하게 확인된다.

단층은 활단층인지 여부와 관계없이, '''파쇄대''' 등의 내부 구조를 갖는 경우가 많다.

단층파쇄대(fault crush zone^영어)는 단층 운동에 의해 파괴된 암석 부분으로, 일정한 폭과 방향을 가진다. 대규모 단층에는 대규모 파쇄대를 수반하는 경우가 많다. 취성 영역에서의 단층 파쇄대는 일반적으로 '''손상대'''와 '''핵대'''로 나뉜다. 핵대는 단층 변위의 대부분을 차지하는 영역으로, 단층 가우지와 단층 각력으로 구성된다. 손상대는 원암 기원의 cataclasite(카타클라사이트)와 균열이 발달한 원암으로 구성된다.^[38]

단층 가우지(fault gouge^영어)는 단층 운동에 의해 암석이 파쇄되어 점토처럼 입자 크기가 작아진 부분이다. 파쇄대 중 코어존의 일부를 구성하며, 과거에는 '''단층점토'''라고 불렸다. 단층 가우지는 물이 통과하기 어려워 지하수의 흐름을 막는 지하댐과 같은 역할을 하기도 한다.

단층각력(fault breccia^영어)은 단층 운동에 의해 암석이 파괴되어 각진 역암이 된 부분이다. 파쇄대 중 코어존의 일부를 구성하며, 파쇄가 더 진행되면 단층 가우지로 취급된다.

2. 2. 단층손상대

단층손상대(Fault Damage Zone)는 단층핵 양쪽에 발달하는 부분으로 모암의 형태를 관찰 할 수 있어 단층핵과 구별된다. 단층손상대에는 주 단층운동과 관련된 부차적인 단층, 습곡, 세맥 또는 절리 및 단열(斷裂; 균열)과 같은 지질구조가 나타나며, 이들 지질구조는 단층핵과 가까워질수록 그 밀도가 높아진다. 때로는 단층핵과 단층손상대의 특성이 반복적으로 나타나 점이적인 변화를 보이는데, 이 부분을 혼합대(Mixed Zone)라고 한다. 혼합대 내에서는 전단대가 소규모로 나타나기도 한다.^[40]

2. 3. 모암

모암(Wall Rock)은 단층의 영향을 거의 받지 않아 원래의 암석 특성을 보존하고 있는 암석으로, 단층대와 구분된다.^[40]

2. 4. 연성전단대

연성전단대(延性剪斷帶; ductile shear zone)는 지하 깊은 곳에서 연성 변형작용(ductile deformation)에 의해 형성되는 구조이다. 연성전단대 내에는 응집력이 있는 압쇄암(Mylonite)이나 변성압쇄암이 형성된다.^[40] 지하 깊은 곳에서 형성된 연성전단대가 침식 등에 의해 융기한 후 취성 변형작용이 일어나는 환경에서 취성단층대로 재활동하여 파쇄암 및 단층비지가 압쇄암 계열에 중첩될 수 있으며^[48] 이는 대한민국의 금왕 단층에서도 보고된 바 있다.^[40]

한반도에는 호남 지역을 중심으로 순창 전단대, 광주 전단대, 전주 전단대, 영광 전단대와 같은 우수 주향 이동성 연성 전단대가 여러 개 발달되어 있다. 이들 중 북동-남서 방향으로 발달하고 있는 순창 전단대는 연장성이 가장 우세하여 해남-순창-진안 연결선을 따라 단양 지역까지 연장되고, 점촌 부근에서 (동)북동-(서)남서 방향의 우수 주향 이동성 예천 전단대로 분리되며, 분리된 예천 전단대는 북후면-평은면 지역을 지나 봉화군 상운면 지역에서 그 방향성을 동-서로 전환하여 장군봉 지역과 영양-울진 지역의 기성층 분포지로 연장된다.^[49]

2. 5. 단층 관련 용어

용어	설명
지층이 힘을 받아 끊어지고, 절단된 면의 양쪽 암석이 움직인 구조이다.	단층(Fault)
전단(剪斷; 방향이 반대인 두 힘) 작용이 가장 집중되어 모암(母巖; 원래의 암석)이 파괴되어 형성된다. 파쇄가 아주 심한 파쇄대(破碎帶; fracture zone)와 열수변질 등으로 점토질 물질이 집적된 단층비지(Fault gouge), 초파쇄암(ultra-cataclasite), 파쇄암(cataclasite), 단층각력암(breccia) 등의 단층암으로 구성된다.^[46]	단층핵(Fault Core)
취성 전단 변형이 극도로 집중되어 기반암이 분쇄되어 대부분 0.1 mm 이하의 파쇄물과 변질물로 구성되며, 전단 변형 과정에서 점토 광물 등의 재배열로 인해 엽리가 특징적으로 나타난다.^[47]	단층비지(Fault gouge)
단층핵의 양쪽에 발달하는 부분으로 모암의 형태를 관찰 할 수 있어 단층핵과 구별된다. 주 단층운동과 관련된 부차적인 단층, 습곡, 세맥 또는 절리 및 단열(斷裂; 균열)과 같은 지질구조가 나타나며 이들 지질구조는 단층핵과 가까워질수록 그 밀도가 높아진다.	단층손상대(Fault Damage Zone)
단층핵과 단층손상대의 특성이 반복적으로 출현하여 점이적인 변화를 보이는 부분이다. 혼합대 내에서는 전단대가 소규모로 나타나기도 한다.^[40]	혼합대(Mixed Zone)
단층의 영향을 거의 받지 않아 원래의 암석 특성을 보존하고 있는 암석이다.	모암(Wall Rock)
지하 10~15 km 이내의 깊이에서 단층이 형성되는 구조이다.	취성 변형작용(脆性變形作俑; brittle deformation)
지하 10~15 km보다 더 깊은 곳에서 연성 변형작용(ductile deformation)에 의해 형성되며, 연성전단대 내에 응집력이 있는 압쇄암(Mylonite)이나 변성압쇄암이 형성된다.^[40]	연성전단대(延性剪斷帶; ductile shear zone)
상반이 아래에 있고 하반이 위에 있는 단층이며, 양쪽에서 잡아당기는 장력에 의해서 발생한다.	정단층(normal fault)
상반이 위에 있고 하반이 아래에 있는 단층이며, 양쪽에서 미는 힘인 횡압력에 의해 발생한다.	역단층(reverse fault)
주향 이동 단층이라고도 하며, 상반과 하반이 단층면에 대해 위아래가 아닌 수평으로 이동한 단층이다.	수평단층(strike-slip fault)
본인이 서 있는 곳 기준으로 건너편 지괴가 오른쪽으로 이동한 단층이다.	우수향(dextral, right lateral) 주향 이동 단층
건너편 지괴가 왼쪽으로 이동한 단층이다.	좌수향(sinistral, left lateral) 주향 이동 단층
단층면이 수직인 단층으로, 위아래로 이동해 상반, 하반을 구분할 수 없다.	수직단층
횡와습곡이 힘을 더 받으면 발생하는 단층으로, 단층면 경사가 45°이하인 역단층 모양이다.	스러스트 단층(thrust fault)
단층선상에서 단층의 어긋나는 정도가 동일하지 않고 다른 경우이다.	경첩단층(힌지단층, hinge fault)
단층의 운동에 의해 침강이 일어난 지역에 쌓인 퇴적암에 남겨진 단층이다.	퇴적동시성 단층/퇴적동시성 성장단층
신생대에 발생한 응력 반전(tectonic inversion)으로 기존에 있던 정단층이 압축력을 받아 역단층으로 재활성화된 사례가 보고되어 있다.^[53]	응력 반전(tectonic inversion)
단층과 지표가 교차하는 부분은 쉽게 풍화작용을 받아 선형(線形)의 저지대나 계곡을 형성하는데, 이와 같은 구조를 말한다.	선상 구조(線狀構造)/선형 구조(lineament)
진북을 기준으로 단층의 방향이 향하는 곳의 방위이다.	주향(strike;走向)
수평면을 기준으로 단층면이 기울어진 각도이다.	경사(dip)
단층의 하반에 대한 상반의 미끄러진 방향이 주향과 이루는 각도이다.	면선각(rake)
대규모 단층을 따라 지진이 발생하는 경우 보통 단층 전체의 일정한 부분이 한 번의 시기에 파열되는 것으로 알려져 있는데, 이렇게 단층이 여러 조각으로 나누어져 있는 것을 분절현상(segmentation)이라고 하며 각각의 조각을 분절(segment)이라 한다.^[57]	분절(segment)
암편(巖片)의 함량이 30% 이상인 경우이다.	단층각력암(斷層角礫巖; faultbreccia)
단층의 운동으로 인한 고속 마찰열로 용융된 물질이 굳어서 만들어진 단층암을 의미한다.	슈도타킬라이트(Pseudotachylyte)
같은 시기에 동일한 응력장에서 형성된 단층의 집합이다.	단층조선(斷層組線, fault set)

3. 단층의 종류

단층은 생성 당시 힘의 방향에 따라 여러 종류로 분류된다.^[40]

정단층(normal fault): 장력에 의해 발생하며, 상반이 하반 아래에 있는 단층이다.
역단층(reverse fault): 횡압력에 의해 발생하며, 상반이 하반 위에 있는 단층이다.
주향 이동 단층(strike-slip fault): 상반과 하반이 단층면에 대해 수평으로 이동한 단층이다.
우수향 주향 이동 단층: 관찰자 기준 건너편 지괴가 오른쪽으로 이동한 단층이다.
좌수향 주향 이동 단층: 관찰자 기준 건너편 지괴가 왼쪽으로 이동한 단층이다.
수직단층: 단층면이 수직이라 상반, 하반 구분이 불가능한 단층이다.
스러스트 단층(thrust fault): 단층면 경사가 45° 이하인 역단층의 일종으로, 횡와습곡이 더 큰 힘을 받을 때 발생한다.
경첩단층(hinge fault): 단층선상에서 어긋나는 정도가 다른 단층이다.
개구단층(tensile fault): 수직으로 이동하는 단층으로, 마그마와 같은 유체의 관입에 의해 발생하는 경우가 많다.

단층은 주로 단층면의 경사각과 이동 방향에 따라 다음과 같이 분류된다.^[15]

주향 이동 단층: 주로 수평 방향, 즉 단층선과 평행하게 이동한다.
경사 이동 단층: 주로 수직 방향, 즉 단층선에 수직으로 이동한다.
사교 이동 단층: 주향 이동과 경사 이동이 복합적으로 나타난다.

수직이 아닌 단층은 상반(hanging wall)과 하반(footwall)으로 구분된다. 상반은 단층면 위에, 하반은 단층면 아래에 위치한다.^[13]

'''슬립'''(slip)은 단층면 양쪽의 지질학적 특징이 상대적으로 움직인 정도를 나타낸다. 단층의 '''슬립 방향'''은 단층면 양쪽 암석이 상대적으로 이동한 방향을 의미한다.^[10]

3. 1. 정단층 (양단층)

단층면에 수직인 평면을 따라 수직으로 절단한 모습으로 정단층과 역단층을 보여줍니다

양쪽으로 잡아당기는 힘인 장력(張力)이 작용하여 형성된 단층을 '''정단층'''(正斷層, normal fault)이라 한다. 정단층에서는 상반(hanging wall)이 하반(footwall)에 대해 아래쪽으로 이동한다. 대부분 정단층의 경사(dip)는 60도 이상이지만, 45도 미만으로 경사진 정단층도 있다.^[19] 상반은 단층면 위에, 하반은 단층면 아래에 위치한다.^[13] 이 용어는 광산에서 유래했는데, 광부가 판상의 광석체에서 작업할 때, 하반이 발밑에 있고 상반이 위에 있었기 때문이다.^[14] "정단층"이라는 용어는 영국의 석탄 채굴에서 유래했는데, 그곳에서는 정단층이 가장 흔하기 때문이다.^[18]

한반도 육지 상에 대규모 정단층은 흔하지 않으나 소규모 정단층은 다수 있으며 육상에는 '''십자가 단층'''이 거의 유일하다. 해상에는 후포 단층을 비롯해, 그 동쪽의 울릉 분지에는 다수의 정단층이 발달한다.^[50]

시간이 지남에 따라, 장력과 압축 응력 사이에 지역적인 역전(또는 그 반대)이 발생할 수 있으며, 단층은 상대적인 블록의 움직임이 원래 움직임과 반대 방향으로 반전되어 재활성화될 수 있다(단층 반전).

같은 응력에 의해 발생한 인접한 단층은 공액 관계에 있다고 하며, '''공역단층'''(共役斷層, 공액단층이라고도 표기됨)이라고 한다.

3. 2. 역단층과 스러스트 단층

지층이 힘을 받아 끊어지고, 절단된 면의 양쪽 암석이 움직인 구조를 단층이라고 한다. 양쪽에서 밀어붙이는 힘인 횡압력(橫壓力)이 작용하면 '''역단층'''(逆斷層, reverse fault)이 생긴다.^[40] 역단층은 판의 수렴형 경계에서 흔히 나타나는 단층이다.

역단층은 상반이 하반에 대해 상대적으로 위로 이동하는 단층이다. 역단층은 지각의 압축적인 단축을 나타낸다.^[13]

수직이 아닌 단층의 양쪽은 상반(hanging wall)과 하반(footwall)으로 구분하는데, 상반은 단층면 위에, 하반은 단층면 아래에 위치한다.^[14]

역단층 중에서 단층면의 경사가 45° 이하인 경우를 충상단층 또는 스러스트 단층이라 한다. 한국의 역단층으로는 경강 단층, 읍천 단층, 안동 단층, 울산 단층, 영월인편상구조대의 각동 단층, 평창 스러스트 단층, 공수원 스러스트 단층, 북쌍리 역단층 등이 있다.

3. 3. 주향 이동 단층

지층이 힘을 받아 끊어지고, 절단된 면의 양쪽 암석이 움직인 구조를 단층이라 한다. 주향 이동 단층은 단층면을 따라 수평으로 이동한 단층이다.^[40] 한국에서 가장 흔한 단층 형태이다.^[51]

주향이동단층(횡향단층, 찢김단층 또는 주향성단층이라고도 함)^[16]에서는 단층면(평면)이 보통 거의 수직이며, 지반이 수직 운동은 거의 없이 좌우로 수평 이동한다. 좌수향 운동을 하는 주향이동단층은 '''좌수향단층''', 우수향 운동을 하는 주향이동단층은 '''우수향단층'''으로 알려져 있다.^[17] 각각은 단층의 반대편 관찰자의 시각에서 지반의 움직임 방향으로 정의된다.

우수향 주향 이동 단층: 본인이 서 있는 곳 기준으로 건너편 지괴가 오른쪽으로 이동한 단층이다.
좌수향 주향 이동 단층: 건너편 지괴가 왼쪽으로 이동한 단층이다.

대표적인 예로 '''양산 단층대, 공주-금왕 단층대, 가음 단층대, 인제 단층, 광주 단층, 전주 단층, 신갈 단층, 왕숙천 단층''' 등이 있다.^[51]

주향이동 단층의 특수한 유형으로, 판 경계를 형성하는 '''변환단층'''이 있다.

3. 4. 기타 단층

퇴적동시성 단층 또는 퇴적동시성 성장단층은 단층의 운동에 의해 침강이 일어난 지역에 쌓인 퇴적암에 남겨진 단층이다. 퇴적동시성 성장단층은 형성 이후 퇴적작용이 지속되는 오랜 시간에 걸쳐 진화하는데, 일반적으로 점완형(listirc) 기하, 퇴적 단위의 두께 차이 등의 특징을 보이며 지층이 완전히 암석화되지 않은 상태에서 전단 작용이 발생하였기 때문에 퇴적 후 형성된 단층들과 달리 단층암을 거의 형성시키지 않는다.^[52]

수직단층은 단층면이 수직인 단층으로, 위아래로 이동해 상반, 하반을 구분할 수 없다.

경첩단층(힌지단층, hinge fault)은 단층선상에서 단층의 어긋나는 정도가 동일하지 않고 다른 경우이다.

수평으로 어긋나는 단층(횡단층)이나 수평면에 대해 평행하게 이동하는 단층(주향이동단층)과는 달리, 수직으로 이동하는 단층을 '''개구단층'''(tensile fault)이라고 한다. 마그마와 같은 유체의 관입에 의해 발생하는 경우가 많으며, 단층면이 수직인 경우 리프트를 형성한다.

4. 단층과 지진

단층은 지진 발생의 주요 원인 중 하나이며, 기존 단층의 급격한 전단 운동으로 인해 지진이 발생한다.^[61] 한반도 남동부에서는 신생대에 발생한 응력 반전으로 인해 기존의 정단층이 역단층으로 재활성화된 사례가 보고되기도 하였다.^[53]

지진 예측을 위해 전 세계적으로 활동성 단층에 대한 많은 연구가 진행 중이다. 특히 단층 운동에 따른 인접 지반의 변형 연구는 여진 발생 예측에 중요한 요소로 작용한다. 지진 빈도가 높은 지역에서는 단층에 직접 장비를 설치하여 변형을 측정하거나, GPS나 위성 사진 분석 등 원격탐사 기법을 이용해 단층 주변 지역의 변형을 실시간으로 모니터링하고 있다.^[61]

또한, 주 지진에 동반되는 단층 주변 변형에 의한 국지 응력장 변화를 분석하여 여진 분포나 차후 지진 예상 지역을 파악하는 쿨롱 응력 전파 분석법이 개발되어 활용되고 있다. 쿨롱 응력 전파 분석법은 주 지진 이후 발생하는 여진이 무작위로 분포하는 것이 아니라, 본진을 발생시킨 단층의 활동 유형에 따라 공간적으로 특정 방향, 특정 지역으로 전파되며 발생함을 보여준다.^[61]

4. 1. 쿨롱 응력

쿨롱 응력은 단층 파괴 조건을 설명하는 기준으로, 전단 응력(

\tau

)과 유효 수직 응력(

\sigma

)의 관계를 나타낸다. 쿨롱 응력(

\sigma_f

)은 다음과 같이 정의된다.

:

\sigma_f = \tau - \mu\sigma

여기서

\mu

는 마찰계수이다.

최대주응력(

\sigma_1

)이 작용하는 면에서

\theta

만큼 회전한 면에 작용하는 수직 응력

\sigma_\theta

과 전단 응력

\tau_\theta

은 다음과 같다.

:

\sigma_\theta=\frac{\sigma_1+\sigma_3}{2}+\frac{\sigma_1-\sigma_3}{2}cos 2\theta

:

\tau_\theta=-\frac{\sigma_1-\sigma_3}{2}sin 2\theta

이를 통해 쿨롱 응력을 다음과 같이 나타낼 수 있다.

:

\sigma_f = (\frac{\sigma_1-\sigma_3}{2})(sin 2\theta-\mu\cos 2\theta)-\mu\frac{\sigma_1+\sigma_3}{2}

위 식을

\theta

에 대해 미분하면

tan 2\theta = \frac{1}{\mu}

일 때 쿨롱 응력이 최대값을 갖는다.

지진성 단층 운동은 주변 지역에 변형을 일으키고, 이는 국지적인 응력 교란으로 이어진다. 이때 쿨롱 응력 변화(

\Delta\sigma_f

)는 다음과 같이 정의된다.

:

\Delta\sigma_f = \Delta\tau_\theta - \mu\Delta\sigma_\theta

여기서

\Delta\tau_\theta

와

\Delta\sigma_\theta

는 각각 전단 응력 변화 값과 수직 응력 변화 값이다.

주 단층 주변에서 쿨롱 응력이 증가하는 영역은 전단 파열 가능성이 높아져 여진 발생의 주요 원인이 된다.^[40] 제프리 C. P. 킹(Geoffrey C. P. King) 등(1994)은 산안드레아스 단층대 주변 지진 사례를 통해 여진 발생 지역과 쿨롱 응력 증가 지역이 거의 일치함을 보였다.^[62] 로스 S. 스테인(Ross S. Stein) 등은 북아나톨리아 단층에서 쿨롱 응력에 의해 지진이 유발되는 특성을 확인했다.^[63] 쿨롱 응력 변화를 분석하여 여진 발생 가능성이 높은 지역을 예측할 수 있다.

4. 2. 지진 발생 메커니즘 (참고: 일본어 문서)

지각을 이루는 암반에는 맨틀 대류에 의한 판의 생성, 이동, 충돌, 엇갈림이나 화산 활동에 의한 마그마의 이동 등 여러 요인으로 압축, 잡아당김(인장), ずれ(전단) 등의 응력이 가해진다. 전단응력은 압축 응력과 인장 응력으로 변환될 수 있고, 그 반대도 가능하다. 즉, 암반에 압축이나 인장력이 가해지면 동시에 암반을 비틀어 파괴하려는 힘도 작용한다.^[31]

암반에 가해지는 응력을 시간에 따라 점차 강하게 하여 압축과 인장을 재현하는 실험을 하면, 암반은 처음에는 약간 변형되고, 다음으로 많은 작은 균열을 발생시키다가 어느 순간 갑자기 갈라진다. 균열이 직선적이고 암반이 원형에 가까운 상태라면, 더 응력을 가하면 변형되어 다른 균열을 발생시키는 것을 반복하여 서로 공역 관계에 있는 많은 균열이 형성된다. 지구의 지각에서도 실제로 이와 같은 일이 발생하여 단층과 공역 단층이 형성되었다고 생각된다.

응력 중에서 지하의 암반을 파괴하여 움직이게 하는 힘, 즉 직접 단층을 만드는 힘으로 작용하는 것은 전단 응력뿐이다. 전단 응력이 암반의 강도를 넘어서면 암반이 갈라져 단층이 발생한다.

모래나 진흙 등 지반을 구성하는 입자들의 결합이 약한 경우에는, 응력이 작용해도 일시적인 변형에 사용되어 약해질 뿐, 원래 형태로 돌아온다. 즉, 전단 파괴가 일어나지 않아 단층이 발생하지 않는다. 따라서 어느 정도 굳어진 강도 있는 지반이 아니면 단층이 형성되지 않는다. 역단층은 압축 응력, 정단층은 인장 응력에 의해 발생하고, 주향 이동 단층은 압축 응력과 인장 응력 중 어느 하나 또는 둘 다에 의해 발생한다.

지구에서 단층 파괴는 미끄럼 속도 또는 시간 척도에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.

불안정 미끄럼: 단층면이 간헐적으로 변위하는 영역을 '''불안정 미끄럼''' (seismic slip)이라고 한다.
지진: 진원 특성에 따라 1~10 Hz 정도의 지진파가 우세한 단층 운동을 '''지진''' (earthquake)이라고 한다. 단, "지진"에는 단층 파괴 이외에 발생한 지진동의 의미도 포함한다. 파괴 전파 속도가 S파를 초과하는 지진을 '''초전단 지진''' (supershear earthquake)이라고 한다.
느린 지진: 넓은 의미로는 지진 이외의 장기적인 단층 운동을 '''느린 지진''' (slow earthquake)이라고 한다. 좁은 의미로는 저주파 지진과 같은 의미이다.
저주파 지진: 0.1~1 Hz 정도의 지진파가 우세한 지진을 '''저주파 지진''' (low-frequency earthquake)이라고 한다. 또한, 규모 1 정도의 저주파 지진이 연속적으로 발생하는 현상을 '''저주파 미동''' (low-frequency tremor)이라고 한다.
초저주파 지진: 0.01~0.1 Hz 정도의 지진파가 우세한 지진을 '''초저주파 지진''' (very low-frequency earthquake)이라고 한다.
슬로슬립: 지진파가 관측되지 않고 GNSS 등으로 관측되는 단층 운동을 '''슬로슬립''' (slow slip)이라고 한다. 시간 척도에 따라 단기적인 슬로슬립과 장기적인 슬로슬립으로 구분된다.
안정 미끄럼: 단층면이 항상 일정한 속도로 변위하는 영역을 '''안정 미끄럼''' (aseismic slip)이라고 한다.

슬로슬립과 그 이외의 단층 운동이 주기적으로 연동하는 현상을 :en:Episodic tremor and slip이라고 한다.

5. 단층 연구 방법

단층의 활동 시기를 파악하고 지진 발생 가능성을 예측하기 위해 다양한 연구 방법이 사용된다.

ESR 연대측정법과 광여기루미네선스(OSL) 연대측정법은 각각 단층 비지와 퇴적층을 이용하여 단층의 마지막 활동 시기를 파악하는 데 사용된다.

지구물리 탐사는 지표에서 발견되지 않는 단층 및 파쇄대를 조사하는 방법으로, 탄성파 반사법 탐사와 전기비저항 탐사 등이 있다.

'''탄성파 반사법 탐사'''는 심부 대형 단층의 탐사에 효율적이나, 육상에서는 많이 사용되고 있지 못하다.
'''전기비저항 탐사'''는 파쇄대 및 단층대가 주변보다 전기 비저항이 낮은 점을 이용, 육상의 파쇄대 및 단층대 탐사에 많이 이용된다.^[68]

단층면해는 단층의 움직임을 2차원 원형으로 투영하여 기하학적인 형태로 구현한 그림이다. 단층면해 분석은 지진이 단층 운동의 결과로 발생한다는 것을 가정하고, 지진을 유발시킨 단층의 이동 방향 등을 알아내는 방법이다.^[69]

5. 1. ESR 연대측정법

ESR 연대측정법 또는 전자자기공명법(Electron Spin Resonance)은 단층 비지의 ESR 연대측정을 통해 단층의 마지막 활동 시기를 결정할 수 있는 방법이다. 암석 내에 분포하는 우라늄, 토륨, 칼륨과 같은 방사성 원소는 붕괴를 하며 이온화 방사선을 방출한다. 석영과 같은 광물이 이 방사선에 노출되어 에너지를 공급받으면 광물의 결정(結晶) 속에서 이온화 작용이 일어나게 된다. 이온화작용에 의해 형성된 자유 전자는 결정의 격자결함(defect)에 잡혀 ESR 센터가 된다. 시간이 지남에 따라 ESR 센터의 수가 증가하게 되며, 이에 따라 ESR 신호의 세기가 점점 커지게 된다. 단층의 활동이 일어나면(=단층이 움직이면) 입자경계 마찰미끌림(grain boundary frictional sliding), 마찰열(摩擦熱; frictional heating) 및 격자변형작용(lattice deformation)에 의해 ESR 신호의 세기는 0이 된다. 단층 활동 이후, 암석 내의 방사성 원소에 의한 이온화 작용으로 인해 시간이 지남에 따라 ESR 신호의 세기가 다시 증가한다. 따라서 채취한 단층 비지 시료의 ESR 신호 세기는 마지막 단층 활동 이후에 증가한 ESR 신호의 세기를 지시한다. 같은 단층비지띠가 여러 번 재활동할 경우 이전의 활동기록은 지워지고 마지막 활동기록만 남기게 된다. ESR 연대측정법은 주로 단층 운동 당시에 단층대 주변에 생성된 단층비지(Fault gouge) 내의 석영 입자를 대상으로 연대측정을 실시한다.^[64]^[65]

마지막 단층 활동 이후부터 단층 비지가 받은 에너지의 양은 부가조사법(additive dose method)에 의해 계산되며, 이를 등가선량(equivalent dose)이라 한다. 시료 채취 지점 주변의 방사성 원소 함량을 분석하여 단층비지가 받은 단위시간당 조사율(照射率; dose rate, d)을 계산한다. ESR 연대는 등가선량과 단위시간당 조사율의 비로 결정한다. 즉,

:

ESR_{age}=\frac{D_E}{d}

단층비지의 ESR 연대는 단층비지의 마지막 활동시기를 지시한다. 하지만 단층비지띠와 단층손상대 사이에 발달한 단층면을 따라 마지막 단층활동이 일어난다면, 단층비지 내의 ESR 신호가 0이 되지 않기 때문에 ESR 연대는 단층활동의 시기를 과대평가하게 된다. 단층비지 내 석영 입자의 ESR 신호가 완전히 영이 되기 위해서는 단층면에 작용하는 수직 응력이 적어도 약 3 MPa 이상이어야 하며, 약 0.3 m 이상의 변위량도 필요하다. 이러한 조건을 만족시키는 지진의 규모는 적어도 약 6.5 이상이어야 한다. 또한 단층 활동 시기에 충분한 수직응력을 받기 위해서는 단층비지가 적어도 수십 m 이상의 깊이에 있어야 한다. 따라서 지표에서 채취한 단층비지의 ESR 연대는 단층비지가 수십 m 이상의 깊이에 있을 때 단층이 재활동했던 시기를 지시한다. 융기한 이후에 재활동하였다면, 단층면에 작용하는 수직응력이 충분하지 않아 ESR 신호가 감소하지 않기 때문에 ESR 연대는 단층의 마지막 활동시기를 지시하지 않는다. 또한 단층 운동으로 인해 단층비지가 생성될 당시 충분한 수직 응력(3 Mpa 이상)을 받지 못하였다면, 석영입자의 ESR 신호가 완벽하게 초기화되지 않아 실제 단층 운동 시기보다 과평가된 연대 결과를 얻을 수도 있다.^[40]^[66]

단층 운동의 시기를 결정하기 위해서는 위의 조건을 만족시켜야 하며, 해당 연구지역의 단층의 주향 및 경사각, 응력상태(크기 및 방향), 융기율/침식률 등의 자료가 필요하다. 신영호 등(2013)은 수압파쇄법과 응력개방법에 의한 측정 자료를 종합하여 한반도의 응력상태를 분석하였으며 다음과 같은 심도-응력 관계식을 제시하였다. 현재 한반도에 작용하는 최대 수평응력의 방향은 약 71°이며 한반도 남동부의 융기율은 약 0.08mm/year~0.25mm/year이다.^[40]^[67]

:

\sigma_v = 0.0266Z

,

\sigma_h = 0.0202Z + 1.5405

,

\sigma_H = 0.0352Z + 1.5759

(

\sigma_v

: 연직응력

\sigma_h

: 최소 수평응력

\sigma_H

: 최대 수평응력

Z

: 깊이 (m) 단위는 메가파스칼(Mpa))

예를 들어, 주향이 북동 30°, 경사각은 약 90°(수직)인 금왕 단층대의 경우, 최대 및 최소 수평응력의 방향과 단층면의 주향이 이루는 각도는 각각 41°와 49°이다. 금왕 단층대의 단층면에 작용하는 수직응력은 다음과 같이 계산된다.

:

\sigma_n=(\sigma_H\sin \theta_H)+(\sigma_h\sin \theta_h)

(

\sigma_n

: 단층면에 작용하는 수직응력,

\sigma_H

: 최대 수평응력,

\sigma_h

: 최소 수평응력,

\theta_H

,

\theta_h

: 최대 및 최소 수평응력의 방향과 단층면의 주향 사이의 각도)

이 식에 의해 단층면에 작용하는 수직 응력이 약 3 MPa이 되는 깊이(ESR 신호의 세기가 0이 될 수 있는 깊이)는 지하 약 21 m로 계산되었다. 위의 자료와 한반도의 융기율을 이용하여 계산하였을 때 약 21 m 융기하는데 걸리는 시간은 약 8~25만 년이며, 이는 단층비지의 ESR 연대의 하한이 된다. 금왕 단층대의 방향과 유사한 주향 이동 단층의 경우(왕숙천 단층대, 양산 단층대), 약 8~25만 년 전 이후에 재활동한 단층은 ESR 신호가 완전히 0이 되는 조건을 만족시키지 못해 단층 비지의 ESR 연대를 결정하기 어렵다. ESR의 성장곡선에서 ESR 신호의 세기가 포화되는 방사성 에너지는 약 4,500 Gy이며 단위 시간당 조사율을 고려 할 때, '''단층비지의 ESR 연대의 상한선은 약 200만 년이 된다.'''^[40]

5. 2. OSL 연대측정법

'''OSL 연대측정법''' 또는 '''광여기루미네선스'''(Optically Stimulated Luminescence) 연대 측정 방법은 물질 내에 포함된 방사선량을 측정하여 그 물질이 햇빛에 마지막으로 노출된 시기, 즉 물질의 퇴적된 시기를 연대로 측정하는 것이다. 루미네선스(Luminescence)는 빛이나 열 에너지를 흡수하여 여기(勵起; stimulation) 상태가 된 전자가 빛을 더 이상 흡수하지 못하면 기저 상태로 되돌아가면서 광자(Photon)를 방출하는 현상이다. 루미네선스 연대측정은 주로 광물 내의 격자결함에 포획된 전자(trapped electron)에 의해 발생하는 신호를 이용한다. 퇴적층 내 광물들은 주변으로부터 퇴적물에 포함된 방사성 원소의 붕괴로 발생하는 방사선의 영향을 받게 된다. 이로 인해 격자결함(defect) 내의 이온화된 전자(ionized electrons)들이 광물 내의 다른 격자결함으로 이동하여 포획(trapped)된다. 이후 광물이 빛이나 열로 인해 여기되면 격자결함에 포획되었던 전자들이 방출되면서 루미네선스 센터(luminescence center)와 결합하여 루미네선스 신호를 발생시킨다. 이때 발생되는 루미네선스 신호의 세기는 포획된 전자 수에 비례하며, 포획된 전자는 흡수한 방사선량에 비례한다. 따라서 루미네선스 신호의 세기는 광물 입자가 퇴적되어 빛이 차단된 이후 경과한 시간 즉 퇴적 기간이 오래될수록 증가한다.^[40] 제4기 퇴적층의 연대측정 연구에 이용되고 있으며 제4기 지층을 절단한 단층을 상대로 OSL 연대측정을 시행하면 단층이 언제 마지막으로 활동했는지 알아낼 수 있다.

5. 3. 지구물리 탐사법

지구물리탐사는 지표에서 잘 드러나지 않는 단층의 연장선을 파악하는 데 사용되는 방법이다. 주로 탄성파 반사법 탐사와 '''전기비저항 탐사''' 등이 활용된다.^[68]

탄성파 반사법 탐사는 심부 대형 단층 탐사에 효과적이며 석유 탐사에 널리 사용되지만, 적용이 복잡하여 한국에서는 해저 지층 단층 조사에 주로 사용되고 육상에서는 많이 사용되지 않는다. 반면 전기비저항 탐사는 금속 광상, 석탄 및 지하수 탐사 등에 광범위하게 사용되는 방법으로, 다양한 전극 배열을 통해 지하의 전기 비저항 분포 정보를 얻는다.^[68]

일반적으로 파쇄대 및 단층대는 점토 광물 및 지하수 등의 유체가 많이 함유되어 있고, 공극(孔隙)들이 서로 잘 연결되어 있어 주변보다 전기 비저항이 낮아 전기를 잘 통하게 하는 전도체 역할을 한다. 이러한 전기적 성질의 이상을 이용하여 지표에 드러나지 않은 육상의 파쇄대 및 단층대 탐사에 전기 비저항 탐사법이 많이 이용된다.^[68]

5. 4. 단층 면해

단층면해는 단층의 움직임을 2차원 원형으로 투영하여 기하학적인 형태로 구현한 그림이다. 단층면해 분석은 지진이 단층 운동의 결과로 발생한다는 것을 가정하고, 지진을 유발시킨 단층의 이동 방향 등을 알아내는 방법이다.^[69]

6. 단층 지형

단층은 암석을 파쇄(破碎)시켜 단층과 지표가 교차하는 부분은 쉽게 풍화작용을 받아 선형(線形)의 저지대나 계곡을 형성한다. 이러한 구조를 선상 구조(線狀構造) 또는 선형 구조(lineament)라고 하며, 항공사진으로도 확인할 수 있다.^[54] 한국에서는 양산 단층대와 울산 단층이 저지대의 선상 구조를 발달시키는 대표적인 예시이며, 이외에 횡성군의 당골 단층이나 익산시 용안면의 함열 단층 또한 선형 구조를 발달시키고 있다. 함열 단층의 경우 특이하게도 계곡이 아니라 구릉(丘陵) 형태의 선상 구조를 발달시키고 있다.

익산시 용안면-성당면-함라산 일대에 발달하는 함열 단층의 선구조(lineament)의 자취

길거리에서는 단층면과 단층 활동에 의해 암석이 갈라져 생긴 각력암과 점토를 볼 수 있다. 단층면은 오랜 세월 동안 풍파에 깎여 맨들맨들해진 것이 많으며, 단층면 위에 직선으로 된 줄이 있는데, 이는 단층면을 사이에 두고 양쪽 블록의 상대적인 운동 방향과 평행하다. 각력암은 단층이 형성될 당시에 암석이 파쇄되어 생긴 것이며, 표면이 맨들맨들하고 줄이 쳐져 있는 것이 많다. 각력암이 더욱 많이 파쇄되면 단층 점토가 된다. 규모가 큰 단층에서는 단층면이 밀접하게 발달하거나 단층 각력암이나 점토가 폭넓게 분포하는 단층 파쇄대(單層破碎帶)가 나타나기도 한다.

단층 활동으로 단층곡, 단층 절벽, 변위, 굴절 하도 등 다양한 지형이 만들어진다.

아프리카 남부의 고대 인류 유적지 주변 지형을 조사한 결과, 이들 지형은 모두 단층 지형임이 드러났다. 단층 활동이 활발한 곳은 계곡과 물이 있어 인간의 거주 환경에 유리했고 인류가 정착지로 선호했기 때문이다.^[70]

6. 1. 지루와 지구

정단층 여러 개가 평행하게 발달했을 때 층이 생기는데, 그중 지괴가 올라간 부분을 지루라고 하며, 내려간 부분을 지구라 한다. 한쪽은 올라가고 한쪽은 내려간 부분은 경동지괴(傾動地塊)라고 한다.

6. 2. 주향 이동 분지

주향이동 분지(strike-slip basin) 또는 '''인리형 분지'''(pull-apart basin; 당겨-열림형 분지)는 주향이동 단층 또는 단층계에 의해 형성된 분지이다. 한반도에는 중생대 백악기에 형성된 공주 분지, 음성 분지, 부여 분지, 진안 분지, 영동 분지, 다대포 분지 등이 있다. 공주 분지와 음성 분지는 주변 단층인 공주 단층과 금왕 단층 등의 이동에 의해 형성되었다.^[71]^[72]^[73]

6. 3. 변위/굴절 하도

변위 하도(變位河道)는 하천의 유로(流路)가 심하게 꺾이거나 휘어진 부분으로, 대체로 주향이동 단층에서 잘 형성된다.^[74] 굴절 하도는 일부 구간이 주향이동 단층을 따라 형성된 하도로서, 두 지형 모두 주향 이동 단층과 만나는 부분에서 하도가 꺾이거나 휘어진 부분을 갖는다.^[75]

6. 4. 단층절벽

단층 절벽(斷層崖)은 단구면이나 언덕 사면에 형성되는데 보통 저지대와 접하고 있다. 이 면이 높은 언덕이나 산맥에 접하고 있다면, 역단층절벽, 후면저단층절벽, 산맥 전면 저단층절벽이라 한다. 단층절벽은 활성단층의 인지 기준으로 유용한데, 지형의 일반적 경사와 불일치하고 쉽게 찾을 수 있기 때문이다. 하천 계곡의 상류부가 일부 없어지고 단층에 의해 절단되면 절두곡(截頭)이라 한다.^[76]

6. 5. 삼각말단면

삼각말단면(三角末端面)은 산지 능선의 말단부가 삼각형 면을 이루는 지형으로, 수직으로 변위를 갖는 단층에 의해 잘 발달한다.^[40]

6. 6. 벤치

벤치는 산사면이나 능선이 계단 모양으로 변화하여 경사급변대 전면에 완경사를 이루는 지형이다. 주로 단층의 양측에 나타난다.^[40]

7. 한국의 단층

상주시 일대의 지진(1978.1.1~2022.12.31)과 지질 및 속리산 지진의 발생 위치 (빨간 원). 상주시에는 수많은 단층들이 발달한다.

수도권 주변에 발달하는 단층들의 모습이다.
주요 단층 : 추가령 단층, 왕숙천 단층, 신갈 단층, 인제 단층, 금왕 단층

오래전에 형성된 한반도에는 수많은 단층들이 분포하며 그 수는 약 450개로 추정된다.^[77] 이들 중 일부는 중생대에 발생한 격렬한 지구조운동으로 생성되었다.^[78] 한반도 단층의 대표적인 예로 양산 단층대와 추가령 단층대, 공주-금왕 단층대, 광주/전주 단층 등이 있으며 이외에도 전국 곳곳에 길이 100km 내외의 단층들이 흩어져 있다.

8. 해외 단층

샌앤드리어스 단층 - 북아메리카판과 태평양판의 경계
주오 구조선
북아나톨리아 단층 - 튀르키예 북부에서 규모 7 내외의 지진을 발생시키는 단층이다. 1999년 이즈미트 지진 등을 일으켰다.^[35]^[36]^[37]
동아나톨리아 단층 - 2023년 튀르키예-시리아 지진을 일으켰다.^[35]^[36]^[37]
알파인 단층 - 태평양판과 오스트레일리아판의 경계
사해 단층
엔리퀼로-플렌테인 가든 단층 - 2010년 아이티 지진을 일으킨 단층이다.^[35]^[36]^[37]
셉텐트리오날-오리엔트 단층
아조레스-지브롤터 변환단층 - 아프리카판과 유라시아판의 경계
도호쿠 지방
* 오가반도 단층대
* 센야 단층
* 아오모리만 서안 단층대
* 다나구라 단층
* 이도사와 단층
* 후타바 단층
간토 지방
* 가모가와 저지대 단층대
* 간나와·고즈-마쓰다 단층대
** 시오자와 단층
** 히라야마 단층
** 히나타 단층
** 마쓰다키타 단층
** 고즈-마쓰다 단층
* 간토평야 북서연 단층대
** 후카야 단층
** 아야세가와 단층
* 다치카와 단층
* 미우라반도 단층군
** 중부 주단층대
** 기누가사·호쿠부 단층대
** 데케야마 단층대
** 남부 단층대
** 미나미시타우라 단층
** 히키바시 단층
* 이세하라 단층
주부 지방
* 네오다니 단층
** 노비 지진
* 단나 단층
** 기타이즈 지진
* 우오즈 단층
* 포사 마그나
** 이토이가와-시즈오카 구조선
** 가시와자키-지바 구조선
** 가미시로 단층
** 가미시로 단층 지진
* 후코즈 단층
** 미카와 지진
* 후쿠이 단층
** 후쿠이 지진
긴키 지방
* 롯코-아와지섬 단층대(노지마 단층)
* 마루야마 단층
* 고우무라 단층
* 우에마치 단층
주고쿠 지방
* 오시가타오 단층대
규슈 지방
* 게고 단층
* 후타가와·히나구 단층대
** 2016년 구마모토 지진
* 벳푸-시마바라 지구대
장대 단층
* '''주오 구조선'''
* 부쓰조 구조선

9. 단층과 관련된 사회적 문제

단층은 지진, 산사태 등 자연재해를 유발할 수 있으며, 터널, 기초 같은 사회 기반 시설에도 영향을 미칠 수 있다.^[26] 예를 들어 캘리포니아에서는 최근 1만 1700년 동안 움직였던 단층 위나 근처에 새로운 건물 건설을 금지하고 있다.^[26] 특히 발전소, 댐, 병원, 학교와 같이 중요한 시설의 경우, 지난 260만 년 동안 움직였던 단층을 고려해야 한다.

지질학자들은 얕은 발굴에서 보이는 흙의 특징과 항공 사진에서 보이는 지형을 연구하여 단층의 연대를 평가한다. 오래된 토양에서는 탄산염 결핵, 침식된 점토, 철 산화물 광물화와의 관계를 확인하고, 최근 토양에서는 이러한 징후가 없는 것을 확인한다. 단층 전단면 옆이나 위에 묻힌 유기물의 방사성탄소 연대 측정을 통해 활성 단층과 비활성 단층을 구별하기도 한다. 고지진학자들은 이러한 관계를 통해 과거 지진의 규모를 추정하고 미래 단층 활동을 예측한다.

많은 광상이 단층 위에 있거나 단층과 관련되어 있는데, 이는 단층대와 관련된 파쇄된 암석이 마그마 상승^[27] 또는 광물을 함유한 유체의 순환을 허용하기 때문이다. 거의 수직인 단층의 교차 지점은 종종 상당한 광상이 있는 곳이다.^[28]

칠레 북부의 도메이코 단층에는 값비싼 포르피리 동광상이 있으며, 추키카마타, 콜라우아시, 엘 아브라, 엘 살바도르, 라 에스콘디다, 포트레리요스에 광상이 있다.^[29] 칠레 남쪽의 로스 브론세스와 엘 테니엔테 포르피리 동광상도 두 개의 단층계의 교차 지점에 위치해 있다.^[28]

단층은 약한 지대이기 때문에 주변 암석과 물의 상호 작용을 쉽게 하고 화학적 풍화작용을 증가시킨다. 이는 풍화된 지대의 크기를 증가시켜 지하수를 위한 공간을 더 많이 만들고,^[31] 단층대는 대수층 역할을 하며 지하수 수송에도 기여한다.

최근의 지질시대(특히 수십만 년 이후)에 반복적으로 활동했고, 앞으로도 활동할 것으로 추정되는 단층을 '''활성단층'''이라고 부른다.^[35]^[36]^[37]

참조

_[1] 서적 Essentials of geology Prentice Hall 2012
_[2] 서적 The Physics of Rock Failure and Earthquakes https://books.google[...] Cambridge University Press 2013
_[3] 웹사이트 fault trace https://earthquake.u[...] United States Geological Survey 2015-04-10
_[4] 웹사이트 Where are the Fault Lines in the United States East of the Rocky Mountains? https://earthquake.u[...] United States Geological Survey 2010-03-06
_[5] 웹사이트 Fault zone. https://web.archive.[...] Merriam-Webster 2020-10-08
_[6] 서적 Geological evolution of the Colorado Plateau of eastern Utah and western Colorado, including the San Juan River, Natural Bridges, Canyonlands, Arches, and the Book Cliffs University of Utah Press 2010
_[7] 논문 Fault zone architecture and permeability structure 1996-11-01
_[8] 논문 A geometric model of fault zone and fault rock thickness variations 2009-02-01
_[9] 서적 Structural geology Cambridge University Press 2016
_[10] 간행물 SCEC Education Module
_[11] 웹사이트 Faults: Introduction http://ic.ucsc.edu/~[...] University of California, Santa Cruz 2010-03-19
_[12] 논문 Movement history of the Andong Fault System: Geometric and tectonic approaches 2002-06-01
_[13] 웹사이트 Hanging wall Foot wall https://web.archive.[...] United States Geological Survey 2010-04-02
_[14] 서적 Traveling America's loneliest road: a geologic and natural history tour https://books.google[...] Nevada Bureau of Mines and Geology 2010-04-02
_[15] 웹사이트 What is a fault and what are the different types? https://www.usgs.gov[...] 2021-10-13
_[16] 사전 Oxford University Press 2015
_[17] 서적 Foundation of Structural Geology https://books.google[...] Routledge 2004
_[18] 논문 Glossary of normal faults 2000
_[19] 웹사이트 Normal Faults https://geo.libretex[...] 2022-04-06
_[20] 웹사이트 dip slip https://earthquake.u[...] United States Geological Survey 2017-12-13
_[21] 웹사이트 How are reverse faults different than thrust faults? In what way are they similar? http://scienceline.u[...] University of California, Santa Barbara 2017-12-13
_[22] 서적 Foundation of Structural Geology https://books.google[...] Routledge 2004
_[23] 웹사이트 Structural Geology Notebook – Caldera Faults. http://maps.unomaha.[...] 2018-04-06
_[24] 논문 Definition and classification of fault damage zones: A review and a new methodological approach https://www.scienced[...] 2016-01-01
_[25] 논문 Do faults preserve a record of seismic slip: A second opinion https://par.nsf.gov/[...] 2015
_[26] 간행물 Structural terms including fault rock terms http://www.bgs.ac.uk[...] International Union of Geological Sciences 2007-01-29
_[27] 논문 Fault-Controlled Magma Ascent Recorded in the Central Series of the Rum Layered Intrusion, NW Scotland 2020-10-09
_[28] 논문 Long-lived crustal damage zones associated with fault intersections in the high Andes of Central Chile http://www.andeangeo[...] 2019-06-09
_[29] 서적 Introduction to Ore-Forming Processes Blackwell Science Ltd 2007
_[30] 논문 A new model for the optimal structural context for giant porphyry copper deposit formation 2021
_[31] 논문 Structural controls on bedrock weathering in crystalline basement terranes and its implications on groundwater resources 2022-07-12
_[32] 논문 新潟県中越地震にみる変動地形学の地震解明・地震防災への貢献－地表地震断層認定の本質的意義－ 2006
_[33] 웹사이트 熊本地震で新発見「おつきあい断層」とは http://news.tbs.co.j[...] JNN Project 2018-05-25
_[34] 논문 火山体周辺に見られる隆起帯および火山性活断層の形成過程 ―鹿児島県新島を例にして― 2009
_[35] 웹사이트 活断層とは何か https://www.gsi.go.j[...] 国土地理院 2021-03-20
_[36] 웹사이트 活断層 https://www.jishin.g[...] 地震本部 2021-03-20
_[37] 웹사이트 正しく知ろう！活断層Q&A http://danso.env.nag[...] 活断層自治体連携会議 2021-03-22
_[38] 웹사이트 断層破砕帯から活断層の最近活動性評価 http://www.eps.sci.k[...] 京都大学大学院理学研究科地球惑星科学専攻 2019-03-14
_[39] Kotobank 2020-07-09
_[40] 저널 금왕단층의 내부구조 및 단층발달사 (Internal Structure and Movement History of the Keumwang Fault) https://www.dbpia.co[...] 2016-09
_[41] 저널 Implications for mechanical properties of brittle faults from observations of the Punchbowl fault zone, California https://link.springe[...] 1986
_[42] 서적 지질학 2011
_[43] 저널 Fault zone classification and structural characteristics of the southern Yangsan fault in the Sangcheon-ri area, SE Korea (울산시 상천리 일대에 발달하는 남부 양산단층의 단층대 분류와 지질구조적 특성) https://www.dbpia.co[...] 2009-02
_[44] 저널 Definition and classification of fault damage zones: A review and a new methodological approach https://www.scienced[...] 2016-01
_[45] 웹인용 영덕단층 북부의 기하와 운동학적 특성 (Geometry and Kinematics of the Northern Part of Yeongdeok Fault) https://www.riss.kr/[...] 부산대학교 대학원 2023
_[46] 저널 부산 금정산일대에 분포하는 단층비지의 전단특성에 관한 실험적 고찰 (Laboratory Study of the Shear Characteristics of Fault Gouges Around Mt. Gumjung, Busan) https://www.dbpia.co[...] 2012-01
_[47] 저널 부산시 도심지의 지하 지질구조와 단층손상과 관련된 지질위험도 분석 (Analysis of Subsurface Geological Structures and Geohazard Pertinent to Fault-damage in the Busan Metropolitan City) https://www.dbpia.co[...] 2007-01
_[48] 저널 Evidence for post-Acadian through Alleghanian deformation in eastern Maine: multiple brittle reactivation of the Norumbega Fault system https://journals.lib[...] 2002
_[49] 저널 경상북도 북후면-평은면 지역에 발달된 예천전단대의 구조적 특성 (Structural characteristics of the Yecheon Shear Zone in the Pukhumyeon-Pyeongeunmyeon area, Gyeongsangbukdo, Korea) https://www.dbpia.co[...] 2014-06
_[50] 웹인용 동해 지진 발생 해역 내 단층 분포 해석 시스템 구축 (Construction of Interpretation System for the Fault Distribution in the Earthquake Zone of the East Sea) https://scienceon.ki[...] 한국해양과학기술원 2018-02
_[51] 웹인용 좌수향 단층(sinistral fault) https://www.sciencea[...] 사이언스올 2021-07-24
_[52] 웹인용 진주, 대구, 의성지괴를 중심으로 한 백악기 경상분지의 지구조 진화사 연구 (Tectonic Evolution of the Cretaceous Gyeongsang Basin Focused on the Jinju, Daegu, and Uiseong Blocks) http://www.riss.kr/s[...] 2018
_[53] 저널 Fault zone evolution during Cenozoic tectonic inversion in SE Korea https://www.scienced[...] 2015-02
_[54] 서적 지구과학개론 교학연구사
_[55] 웹인용 도움말 <주요 용어 해설> https://www.weather.[...] 대한민국 기상청
_[56] 웹인용 최근 한반도 중부 지방에서 발생한 지진의 단층면해 분석 (Fault plane solutions of The latest earthquakes in The central part of The Korea peninsula) https://scienceon.ki[...] 2007
_[57] 저널 활성단층의 이해 : 최근의 연구에 관한 고찰 (Understanding of active faults: A review for recent researches) https://www.dbpia.co[...] 2011-12
_[58] 저널 Fault rocks and fault mechanisms https://www.lyellcol[...] 1977
_[59] 저널 Pseudotachylytes and seismic fault slip. Journal of the Geological Society of Korea (슈도타킬라이트와 지진성 단층 미끌림) https://www.dbpia.co[...] 2017-02
_[60] 저널 Pseudotachylyte Developed in Granitic Gneiss around the Bulil Waterfall in the Jirisan, SE Korea: Its Occurrence and Characteristics (지리산 불일폭포 일원의 화강암질편마암에 발달한 슈도타킬라이트: 산상과 특성) https://koreascience[...] 2019
_[61] 웹인용 쿨롱 응력 모델을 이용한 오대산지진 분석과 국내 활성단층 적용성 평가 http://www.riss.kr/s[...] 2010
_[62] 웹인용 Static Stress Changes and the Triggering of Earthquakes https://igppweb.ucsd[...] 1994-06
_[63] 웹인용 Progressive failure on the North Anatolian fault since 1939 by earthquake stress triggering https://watermark.si[...] 1996
_[64] 저널 강원도 원주시 일대에 발달한 금왕단층의 제4기 활동형태 (Quaternary activity patterns of the Keumwang Fault in the Wonju-si area) https://www.dbpia.co[...] 2017-02
_[65] 저널 단층비지의 ESR 연대측정 - 리뷰 (ESR dating of fault gouge - review) https://www.dbpia.co[...] 2020-04
_[66] 웹인용 한반도 동남부 지역의 활성단층(제4기 단층)에 대한 루미네선스 연대측정 연구 (Luminescence Dating of Active (Quaternary) Faults in the Southeastern Part of Korean Peninsula) http://www.riss.kr/s[...] 2022
_[67] 저널 한반도지역의 현지응력장 분포 패턴 및 지질시대별 전이 추이 (Regional Distribution Pattern and Geo-historical Transition of In-situ Stress Fields in the Korean Peninsula) http://koreascience.[...] 2013
_[68] 웹인용 전기비저항 탐사법을 이용한 지하 천부 파쇄대 조사 https://www.dbpia.co[...] 한국지구물리.물리탐사학회 1999
_[69] 웹사이트 도움말 <단층운동> https://www.weather.[...] 기상청
_[70] 뉴스 인류 조상, 주로 단층대에 정착 남아공.영국.프랑스 과학자들 규명 https://www.sciencet[...] 2011-03-04
_[71] 저널 Characteristics of strike-slip basin formation and sedimentary fills and the Cretaceous small basins of the Korean Peninsula (주향이동 분지 형성, 퇴적층 충전의 특징과 한반도 백악기 소분지) http://jgsk.or.kr/_c[...]
_[72] 저널 Geology and structural development of the Cretaceous Gongju Basin, Korea (백악기 공주분지의 지질 및 지질구조 특성 연구) https://www.dbpia.co[...] 2003-06-00
_[73] 웹인용 활성단층지도 및 지진위험지도 제작 http://www.ndmi.go.k[...] 한국지질자원연구원
_[74] 웹인용 국토 대단층계(양산단층 중부지역) 위험요소 평가연구 https://data.kigam.r[...] 한국지질자원연구원 2020-00-00
_[75] 저널 울산단층대 주변의 단층 지형 및 선구조 분포 (Distribution of Fault-related Landforms and Lineaments Along the Ulsan Fault Zone) https://www.dbpia.co[...] 2018-00-00
_[76] 웹인용 방사성폐기물 심지층처분타당성평가를 위한 한반도의 선상구조 특성평가 (The Characteristics on the Lineament around Southern Part of Korean Peninsula for a Suitability of High level Radioactive Waste Disposal Environment in Korea) https://inis.iaea.or[...] 한국원자력연구원 2009-08-00
_[77] 뉴스 국내 활성단층 450개 넘어…한반도는 '단층의 나라' https://www.news1.kr[...] News1 2016-09-23
_[78] 웹인용 한반도의 지진활동과 지각구조 https://scienceon.ki[...] 2010-00-00
_[79] 기타
_[80] 기타
_[81] 기타

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