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단층애

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목차

1. 개요

단층애는 단층을 따라 지표면이 융기되어 형성되는 지형으로, 파쇄된 암석 지대와 단단하고 약한 암석의 불연속성을 특징으로 한다. 활동성 단층의 변위를 반영하며, 침식에 취약하여 V자형 계곡을 형성하기도 한다. 단층애는 지진으로 인해 생성되며, 시간의 흐름에 따라 단면 형태가 변화한다. 정단층과 역단층의 단층애는 단면 변화 양상에 차이를 보이며, 테턴 산맥, 미노-오와리 지진, 동아프리카 열곡대 등에서 주요 사례를 찾아볼 수 있다.

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    단층은 지각 변동으로 암석이 끊어져 어긋난 구조로, 전단력에 의해 형성되며, 지진 발생의 주요 원인이 되고 다양한 자연재해와 사회적 문제를 유발하며, ESR, OSL 연대측정법 등으로 연구된다.
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단층애
지형
정의지각의 단층 운동으로 인해 지표면에 형성된 급경사의 벼랑 또는 경사면을 말한다.
형성 원인단층 운동: 지각이 단층을 따라 움직이면서 한쪽 지반이 솟아오르거나 내려앉아 형성된다.
차별 침식: 단층선을 따라 암석의 풍화 및 침식 속도가 달라져 형성될 수 있다.
형태초기 단층애: 단층 운동 직후 형성된 급경사의 벼랑.
침식된 단층애: 시간이 지나면서 풍화, 침식 작용으로 완만해진 경사면.
활동성 여부활성 단층애: 현재도 단층 운동이 활발하게 일어나는 지역에서 볼 수 있다.
비활성 단층애: 과거에 단층 운동이 있었으나 현재는 활동이 멈춘 지역에서 볼 수 있다.
규모단층 운동의 규모에 따라 수 미터에서 수백 미터 높이의 단층애가 형성될 수 있다.
몽골 고비 사막의 침식된 단층애
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아이다호 보라 피크에서 발생한 1983년 보라 피크 지진으로 형성된 단층애
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관련 용어
단층 (斷層)지각에 생긴 균열을 따라 양쪽 지층이 상대적으로 어긋난 지질 구조.
단층선 (斷層線)단층면과 지표면이 만나는 선.
지진 (地震)지각이 갑자기 움직여 땅이 흔들리는 현상. 단층 운동은 지진의 주요 원인 중 하나이다.
변위 (變位)단층 운동으로 인해 지층이나 지표면이 어긋나는 거리.
추가 정보
중요성지질학적 연구 대상: 단층애는 과거 지각 운동의 흔적을 보여주므로 지질학 연구에 중요한 자료를 제공한다.
지진 위험 평가: 활성 단층애 주변 지역은 지진 발생 위험이 높으므로, 단층애 조사는 지진 대비에 필수적이다.
분포 지역전 세계적으로 단층 활동이 활발한 지역에서 발견된다. 대표적인 예로는 환태평양 조산대, 알프스-히말라야 조산대 등이 있다.

2. 특징

단층애는 파쇄된 암석 지대와 단단하고 약한 암석의 불연속성을 포함하는 경우가 많다. 절벽은 융기된 블록에서 형성될 수 있으며, 파키스탄 해안 절벽처럼 매우 가파를 수 있다.[8] 단층애의 높이는 보통 단층을 따라 수직으로 얼마나 변위되었는지로 정의된다.[9] 활동성 단층애는 빠른 지각 변동을 반영할 수 있으며,[10] 주향 이동 단층을 포함한 모든 유형의 단층에서 발생할 수 있다.[11] 화산 기반암에서 10m의 수직 변위가 단층애에서 발생할 수 있지만, 일반적으로 지진 활동당 5~10m의 여러 번의 운동 결과이다.[12][13]

단층애는 크기가 몇 센티미터에서 수 미터까지 다양하다.[16]

2. 1. 침식 작용

단층애는 융기된 지표면이 노출되어 침식에 매우 취약하다. 특히 융기된 물질이 굳지 않은 퇴적물일 경우 더욱 그렇다.[14] 풍화, 대량 낭비, 물 유출은 절벽을 빠르게 침식시키며, 유출 채널을 따라 V자형 계곡을 만들기도 한다. 인접한 V자형 계곡이 형성되면 나머지 단층 능선은 삼각형 모양을 띠게 되는데, 이를 '삼각 면'이라고 부른다. 그러나 삼각 면은 단층애에서만 나타나는 지형은 아니다.[15]

2. 2. 단층애와 단층선애

단층애는 파쇄된 암석 지대와 단단하고 약한 암석의 불연속성을 포함하는 경우가 많다. 절벽은 융기된 블록에서 형성될 수 있으며, 파키스탄 해안 절벽처럼 매우 가파를 수 있다.[8] 단층애의 높이는 보통 단층을 따라 수직으로 얼마나 변위되었는지로 정의된다.[9] 활동성 단층애는 빠른 지각 변동을 반영할 수 있으며,[10] 주향 이동 단층을 포함한 모든 유형의 단층에서 발생할 수 있다.[11]

단층을 따라 융기가 크게 발생하면 지표면이 노출되기 때문에, 단층애는 침식에 매우 약하다. 융기되는 물질이 굳지 않은 퇴적물이라면 특히 더 그렇다.[14] 풍화, 대량 낭비, 물의 유출은 이러한 절벽을 빠르게 마모시킬 수 있으며, 때로는 유출 채널을 따라 V자형 계곡을 만들기도 한다. 인접한 V자형 계곡이 형성되면 나머지 단층 능선은 매우 삼각형 모양을 띠게 된다. 이러한 지형을 ''삼각 면''이라고 부르지만, 단층애에서만 나타나는 것은 아니다.[15]

단층애의 크기는 몇 센티미터에서 수 미터까지 다양하다.[16] ''단층선애''는 보통 단층을 따라 약한 암석이 선택적으로 침식되면서 형성된다. 이러한 침식은 오랜 시간에 걸쳐 발생하며, 실제 단층 위치에서 멀리 떨어진 곳까지 절벽을 이동시킬 수 있다. 이 절벽은 탤러스, 선상지, 또는 계곡을 채운 퇴적물 아래에 묻힐 수도 있다. 따라서 단층애와 단층선애를 구별하기는 어려울 수 있다.[17]

3. 단층애의 변화 연구

단층애는 지진으로 인해 관찰할 수 있으며, 발생 후 시간에 따라 그 형태가 변화한다. 새롭게 생긴 단층애는 향후 지형 변화의 출발점이 될 수 있기 때문에, 단층애 단면의 변화에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.

정단층에 의한 단층애 변화 연구는 많지만, 역단층의 경우는 연구가 거의 없다. 노지마 지진으로 관찰된 단층애 변화 보고가 소수 존재하나, 모든 역단층이 이와 같이 급격히 변화하는지는 아직 밝혀지지 않았다.

3. 1. 정단층과 역단층의 비교

단층애의 단면은 단층면의 방향, 기울기, 변위량, 그리고 잘린 지층의 구성에 따라 다양하게 나타난다. 지진으로 인해 단층애의 단면을 관찰할 수 있으며, 시간이 지남에 따라 절벽의 형태는 변화한다. 새롭게 생긴 단층애는 향후 지형 변화의 출발점이 될 수 있기 때문에 단층애 단면 변화에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.

정단층으로 생긴 단층애의 단면 변화에 대한 연구 사례가 많은데, 예를 들어 Wallace, R.E.(1980)는 몬태나주의 Hebgen Lake 지진(1959년 8월 17일)으로 모렌 퇴적물 위에 생긴 단층애의 변화를 기록했다. Fellow and Scott(1989)는 뉴질랜드 북동부의 Edgecumbe 지진(1987년 3월 2일)으로 생긴 단층애의 단면을 실측하여 기록했다. 이 두 연구에서는 시간이 지나도 단층애 단면에 뚜렷한 변화가 거의 없었다는 것을 알 수 있다.

반면, 역단층에서의 절벽 변화에 대한 연구는 거의 없으며, 노지마 지진으로 관찰된 단층애의 변화에 관한 보고가 그중 하나이다. 이는 오버행(overhang)한 단면 형태를 가진 역단층에서의 절벽 변화를 기록한 최초의 연구로 알려져 있다. 이 연구를 통해 역단층인 노지마 지진 단층으로 형성된 단층애는 정단층의 단층애 단면보다 급속하게 변화하고 후퇴한다는 것을 알 수 있었다. 그러나 모든 역단층이 이처럼 급속하게 변화하고 후퇴하는지는 아직 연구 사례가 적어 확실하게 밝혀지지 않았다.

4. 주요 사례


  • 와이오밍주의 테턴 산맥은 활동성 단층애의 예시이다. 테턴 산맥의 극적인 지형은 지질학적으로 최근에 테턴 단층에서 일어난 활동 때문이다.[18]
  • 1891년 미노-오와리 지진으로 일본 모토스에 생성된 단층애.[19]
  • 동아프리카 열곡대를 경계로 하는 단층애.[20]
  • 뉴멕시코주의 리오그란데 열곡을 경계로 하는 단층애.[21]
  • 벨기에 북동부의 로어 계곡에 있는 브리 단층애[22]

참조

[1] 서적 Essentials of geology W.W. Norton 2009
[2] 웹사이트 Faults https://www.files.et[...] 2020
[3] 서적 Surface Processes and Landforms https://books.google[...] Prentice Hall 1999
[4] 서적 Uplift, Erosion and Stability: Perspectives on Long-term Landscape Development https://books.google[...] Geological Society of London 1999
[5] 서적 Extensional Tectonics: Regional-scale processes https://books.google[...] Geological Society of London 2002
[6] 서적 Hydrogeomorphology: Fundamentals, Applications and Techniques https://books.google[...] New India Publishing Agency 2005-01-01
[7] 서적 The geology of Southern Vancouver Island Harbour Pub 2005
[8] 서적 Earth Environments: Past, Present and Future https://books.google[...] John Wiley & Sons 2013-04-16
[9] 서적 Paleoseismology https://books.google[...] Academic Press 2009-07-02
[10] 서적 Thrust Fault Slip Rates Deduced from Coupled Geomorphic and Tectonic Models of Active Faults and Folds in the San Francisco Bay Area: Collaborative Research with Arizona State University and University of California, Davis https://books.google[...] Department of Geology, Arizona State University 2000
[11] 간행물 Antislope scarps, gravitational spreading, and tectonic faulting in the western Yakutat microplate, south coastal Alaska 2011
[12] 서적 Physical Geography John Wiley & Sons, Inc 1960
[13] 서적 Proceedings of the Workshop on Paleoseismology, 18-22 September 1994, Marshall, California https://books.google[...] United States Geological Survey 1994
[14] 간행물 Revealing the hidden signature of fault slip history in the morphology of degrading scarps 2023-03-08
[15] 간행물 Structural geomorphology, active faulting and slope deformations in the epicentre area of the MW 7.0, 1857, Southern Italy earthquake https://www.scienced[...] 2013-01
[16] 웹사이트 Prominent Fault Scarps in Western Nevada https://nbmg.unr.edu[...] 2024-05-13
[17] 서적 The History of the Study of Landforms: Or, The Development of Geomorphology https://books.google[...] Geological Society of London 1964
[18] 문서 "The Teton fault, Wyoming: Topographic signature, neotectonics, and mechanisms of deformation" 1994
[19] 서적 Seismic Japan: The Long History and Continuing Legacy of the Ansei Edo Earthquake https://doi.org/10.2[...] University of Hawai'i Press 2013-11-30
[20] 간행물 I I Tectonic development of the western branch of the East African rift system https://seagrant.who[...] 1989-07
[21] 서적 New Perspectives on Rio Grande Rift Basins: From Tectonics to Groundwater https://books.google[...] Geological Society of America 2013-01-01
[22] 간행물 '[No title found]' 2001
[23] 서적 A geological reconnaissance in southern Oregon US Government Printing Office 1884
[24] 간행물 野島地震断層崖の断面形の変化過程 https://doi.org/10.4[...] 日本地理学会 1996
[25] 문서 Essentials of Geology, 3rd ed., Stephen Marshak


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