동해 동연 변동대
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1. 개요
동해 동연 변동대는 유라시아판과 북아메리카판이 충돌하는 수렴 경계로, 동해가 일본 열도 아래로 섭입하는 지역이다. 이 지역은 지진 활동이 활발하며, 1983년 동해 중부 지진 이후 '동해 동연 신생 판 경계설'이 주목받았다. 판 경계의 형태는 불분명하며, 충돌 경계 또는 변환 단층으로 추정된다. 지난 200년간 규모 6.5 이상의 지진이 약 10회 발생했으며, 1,000년에 한 번 M7 후반급 지진이 발생할 가능성이 있다. 일본 지진조사위원회의 조사에 따르면 홋카이도 서북부 해역 등에서 해구형 지진 발생 확률이 높다. 이 지역은 역사적으로 파괴적인 지진과 쓰나미를 겪었으며, 1741년 오시마오시마 분화와 캄포 쓰나미, 1983년 동해 중부 지진 등이 대표적이다. 1997년 이후 변형 집중대 프로젝트, 일본해 지진·쓰나미 조사 프로젝트 등을 통해 지하 구조 및 지진 발생 메커니즘에 대한 연구가 진행되고 있다.
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진앙은 지진이 발생한 지표면의 지점을 의미하며, 지진파 분석을 통해 위치를 파악하고 지진 규모 및 피해 예측에 활용한다.
| 동해 동연 변동대 | |
|---|---|
| 지리 정보 | |
| 개요 | |
| 위치 | 동해 (일본해) 동쪽 가장자리 |
| 특징 | 아무르판과 오호츠크판 사이의 판 경계 |
| 활동 | 지진 및 지각 변동 활발 |
| 관련 기관 | 일본 지진 조사 연구 추진 본부 |
| 역사적 명칭 | 니혼카이엔헨도타이 (일본해 동연 변동대) |
| 주요 단층 | |
| 우라소에 단층 | 혼슈 서부 해안 따라 위치 |
| 모가미 단층대 | 야마가타현 북부에서 아키타현 남부에 걸쳐 위치 |
| 지진 활동 | |
| 주요 지진 | 1964년 니가타 지진 1983년 동해 중부 지진 1993년 홋카이도 남서 해역 지진 2004년 니가타현 주에쓰 지진 2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진 (일부 영향) |
2. 판 구조론적 관점
판 구조론에서 동해 동연 변동대는 유라시아판 하위의 아무르판과 북아메리카판 하위의 오호츠크판이 서로 충돌하는 수렴 경계이다. 이곳은 동해(유라시아판)가 일본 열도(북아메리카판) 아래로 섭입하는 곳으로, 지질학적으로는 충돌 초기 단계이지만, 미래에는 새로운 해구와 해저 지형을 만들 것으로 예상된다.[80]
동해 동연 변동대가 해구가 만들어질 지점으로 평가받는 이유는 니가타현 해역에서 홋카이도 서부 해역까지 M7급 지진이 자주 발생하기 때문이다.[80] 1983년 동해 중부 지진 이후 "동해 동연 신생 판 경계설"이 발표되며 주목받았으나,[81] 판 경계의 정확한 형태는 아직 밝혀지지 않았다. 수렴 경계설과 변환 단층설이 대립하고 있다. 1995년 사할린섬 넵테고르스크에서 발생한 M7.6의 1995년 넵테고르스크 지진 이후 "사할린-동해 동연 변동대"라고도 불린다.[82]
2. 1. 판 활동 상황
동해 동연 변동대는 약 100년 간격으로 지진 활동이 활발해졌다가 비교적 잠잠해지는 시기를 반복한다. 20세기 후반부터 21세기 초반은 지진 활동이 활발한 시기에 해당한다. 사할린섬 동쪽 해역에서 홋카이도 서부 해역을 지나 니가타현 해역까지의 지역에서는 지난 200년간 규모 6.5 이상의 지진이 약 10회 정도 발생했다.[79]일본 지진조사연구추진본부는 동해 동연 변동대에서 평균 1,000년에 한 번 정도 M7 후반급의 지진이 발생하는 것으로 추정한다. 퇴적물 조사 등을 통해 밝혀진 주요 지역의 활동 간격은 다음과 같다.
- 사할린의 활성단층: 약 2,000년
- 리시리 해구 부근: 터비다이트(해저 퇴적물) 조사에서 방사성 탄소 연대 측정으로 약 2,300년 전과 5,500년 전으로 추정되는 퇴적물 발견.[65]
- 오쿠시리 해저산맥: 약 1,000년
- 아키타현 앞바다: 약 1,000년
2. 1. 1. 지진 발생 확률
2019년 일본 지진조사위원회가 발표한 동해 동연 변동대의 각 구역별 지진 발생 확률은 다음과 같다.[79]| 구역 | 지진 종류 | 2021년 1월 1일 기준 | |
|---|---|---|---|
| 규모(M) | 30년 내 발생 확률 | ||
| 홋카이도 서북부 해역 | 해구형지진 | M7.8 정도 | 0.006 - 0.1% |
| 홋카이도 서부 해역 | M7.5 전후 | 거의 0% | |
| 홋카이도 남서부 해역 | M7.8 전후 | 거의 0% | |
| 아오모리현 서부 해역 | M7.7 전후 | 거의 0% | |
| 아키타현 해역 | M7.5 정도 | 약 3% 이하 | |
| 야마가타현 해역 | M7.7 전후 | 거의 0% | |
| 니가타현 북부 해역 | M7.5 전후 | 거의 0% | |
| 사도가섬 북부 해역 | M7.8 정도 | 3- 6% | |
동해는 후기 올리고세부터 중기 마이오세(2800만 년 전~1300만 년 전)까지 대륙 지각의 열곡 작용으로 형성된 후방호분지(back-arc basin)이다.[3] 동해는 일본 분지, 야마토 분지, 쓰시마 분지 등 여러 소분지로 나뉜다. 해저 확장은 일본 분지에 국한되었으며, 중기 마이오세에 종료되었다.[4]
3. 지질학적 특징
해저 확장이 끝난 후, 동해의 동쪽 가장자리는 1000만 년 전부터 350만 년 전까지 약한 압축을 경험했다. 350만 년 전부터 동북일본 호상열도(Northeastern Japan Arc)의 동쪽 가장자리와 후방호 지역에서 지각 단축이 계속되고 있다. 이러한 변형은 동서 방향의 압축력에 기인하며, 동쪽 가장자리를 따라 습곡과 역단층대(fold and thrust belt)를 형성한다. 남쪽 가장자리는 약 800만 년 전부터 500만 년 전까지 남북 또는 북서-남동 방향의 압축을 받았다. 현재 남쪽 가장자리에는 주로 주향이동 단층(Strike-slip tectonics)이 존재한다.[4]
동해의 가장자리는 아무르 플레이트(Amurian Plate)와 오호츠크 플레이트(Okhotsk Plate) 마이크로 플레이트의 경계에 위치한다. 아무르 플레이트에 위치한 동해의 해양 지각은 오호츠크 플레이트에 있는 일본 열도와 수렴한다. 이 지역에는 와다티-베니오프대(Wadati–Benioff zone)가 없어 섭입은 의심스럽지만, 초기 동쪽 경사 섭입대일 가능성이 있다.[5] 1983년, 동쪽 가장자리를 따라 약 100만 년 전부터 200만 년 전에 섭입이 시작되었다는 주장이 제기되었다.[6]
이러한 지각 경계를 정의하는 근거는 니가타현 해역에서 홋카이도 서해안 해역까지 이어지는 선형 지대를 따라 규모 7 이상의 대규모 지진이 발생한다는 것이다.[7] 1983년 일본해 중부 지진 이후, 젊은 판 경계라는 개념이 제안되었지만, 그 메커니즘은 알 수 없다. 변환 단층(Transform fault) 또는 충돌대(collision zone)로 제안되었다.[8]
이 변동대를 따라 거의 일직선으로 지진 발생층의 천부 영역이 존재한다. 북쪽은 샤코탄 반도 부근, 오시마 반도, 도호쿠 지방 산맥을 지나 후쿠시마현 서부 부근에서 남서쪽으로 방향을 바꿔 나가노현, 도야마현 경계에서 비와호 북쪽을 지나 시마네현 동부까지 이어진다.[62] 일본해 해저에는 일본해 형성 시기에 활동했던 단층군이 남아 있으며, 신생대 제3기 중신세 후기까지는 인장 응력장에서 정단층이 발달했다. 선신세 이후에는 응력장이 역전되어 압축 방향으로 바뀐 후에는 역단층으로 활동하고 있다.[63]
3. 1. 경계의 위치
일본 열도 육상부의 플레이트 경계선은 명확하지 않지만, 신에추-고베 구조대(NKTL)와 연결된다는 설과, 사도가섬-노토반도 사이를 지나 이토이가와-시즈오카 구조선(ISTL)으로 연결된다는 설이 있다.[9] 현재는 후자인 "사도가섬-노토반도 사이"설이 유력하다. 하지만 신에추-고베 구조대를 연장 방향으로 보면, 산죠 지진, 젠코지 지진, 니가타현 주에쓰 지진, 니가타현 주에쓰 앞바다 지진, 나가노현 북부 지진 등의 지진 발생이 확인된다. 또한 1741년 홋카이도 오시마 반도의 구마이시에서 마쓰마에에 걸쳐 발생하여 큰 쓰나미의 원인이 된 것으로 추정되는 오시마오시마[64]와 오쿠시리 해령, 사도 해령, 니시쓰가루 해분 등의 지형이 존재한다.
4. 주요 지진 및 쓰나미
동해 동쪽 가장자리는 역사적으로 파괴적인 지진과 쓰나미가 자주 발생했던 곳이다. 1983년 판 경계 이론이 제안되기 전까지는 이러한 사건들이 판내 지진으로 간주되었다.[56] 동해 형성과 관련된 지질학적 단층과 동쪽 가장자리를 따라 작용하는 압축력이 지진 활동에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 1833년, 1940년, 1964년, 1983년, 1993년에 발생한 대규모 지진은 현재의 변형과 관련된 역단층의 결과였다. 동해는 세계에서 가장 지진 활동이 활발한 배호 분지 중 하나로 꼽힌다.[11]
1792년 시리베시에서는 규모 7.1의 지진이 발생하여 최소 5명이 쓰나미로 사망했고, 비쿠니에서도 추가적인 쓰나미 사상자가 발생했다.[15] 1793년 아오모리현에서는 규모 6.9의 지진으로 쓰가루 반도를 따라 쓰나미가 발생, 12명이 사망하고 164채의 주택이 파괴되었다.[16] 아지가사와에서 큰 피해가 발생했다.[17][18] 1802년 사도가섬에서는 규모 6.6의 지진으로 최소 19명이 사망하고 732채의 주택이 파괴되었으며 1,423채가 손상되었다.[19] 오기 반도에서는 2m의 융기가 발생해 중신세의 베개 용암이 노출되기도 했다.[20]
1804년 아키타현 기사카타에서는 규모 7.1의 지진이 발생해[21] 최소 450명이 사망하고 10,810채의 주택이 파괴되었다.[19] 1m 높이의 쓰나미가 기사카타와 사카타의 300채 주택을 침수시켰다.[22] 1828년 니가타현 산조에서는 규모 6.9의 지진으로[23] 최소 1,443명이 사망하고 11,750채의 주택이 파괴되었다.[24] 다만, 쓰나미는 발생하지 않았다.[22] 1939년 아키타현에서는 규모 7.0의 지진으로[28] 최소 27명이 사망하고 52명이 부상당했다.[27]
1947년 홋카이도 샤코탄에서는 규모 7.1의 지진이 발생해[28] 하보로와 루모이에서 지진이 감지되었다. 왓카나이와 리시리섬에서 2m 높이의 쓰나미가 기록되었고, 하보로에서는 0.7m, 오타루에서는 수십 센티미터의 쓰나미가 관측되었다. 이로 인해 경미한 피해가 발생했다.[31][32] 1964년 아키타현 해상에서는 규모 7.0의 지진으로[28] 니가타현과 홋카이도에서 20cm의 쓰나미가 기록되었다.[29] 1971년 러시아 모네론섬에서는 규모 7.3의 지진으로[28] 모네론섬에서 암석 붕괴와 산사태가 발생했다. 사할린섬의 셰부니노와 고모자보츠크 건물들이 피해를 입었고, 모네론섬에서는 VII–VIII(MSK), 사할린섬 남부에서는 VII(MMI)의 진도가 기록되었다.[34] 사할린섬 셰부니노에서는 최대 2m 높이의 쓰나미가 기록되었다.[35]
1995년 사할린주 네프테고르스크에서는 규모 7.0의 지진으로[28] 최대 8.1m의 지표면 변위를 생성한 주향이동단층 지진이 발생, 약 2,000명이 사망했다.[37] 2000년 사할린주 우글레고르스크에서는 규모 6.8의 지진으로[28] 8명이 부상당하고 많은 건물이 파손되었다.[38] 2004년 니가타현에서는 규모 6.6의 지진으로[28] 68명이 사망하고 4,805명이 부상당했으며, 광범위한 피해가 발생했다. 일본 기상청 지진 진도 계급에서는 최대 진도 7을 기록했다.[39][40]
2007년 니가타현에서는 규모 6.6의 지진으로[28] 11명이 사망하고 1,000명이 부상, 342채의 주택이 파괴되었다.[41][42][43] 같은 해 사할린주 네벨스크에서는 규모 6.2의 지진이 발생했는데,[28] 동쪽으로 기울어진 단층과 달리 서쪽으로 기울어진 역단층에서 발생했다. 최대 3.2m에 달하는 세 개의 쓰나미가 발생했으며,[44] 2명이 사망하고 10명이 부상, 네벨스크에서 심각한 피해가 발생했다. 마을 주민 11,000명 중 절반 이상이 이재민이 되었고, 최대 MSK-64 진도는 VIII였다.[45]
2011년 나가노현에서는 규모 6.3의 지진으로[28] 3명이 사망하고 9명이 부상당했으며, 73채의 주택이 파괴되고 427채가 손상되었다.[46] 2014년 나가노현에서는 규모 6.3의 지진으로[28] 41명이 부상당하고 50채의 주택이 붕괴되었다.[47] 상당한 지표 파열이 관찰되었다.[48] 2019년 야마가타현에서는 규모 6.4의 지진으로 26명이 부상당하고 149채의 주택이 손상되었다.[49][50]
4. 1. 주요 지진 목록
4. 2. 해저 지진
노토반도 해역 북쪽 해저를 진원으로 하는 대규모 지진은 대부분 해일을 동반한다. 이러한 지진은 1,000년의 재현 주기를 갖는다.[53] 육지와 가까워 태평양 연안 지진에 비해 해일 도달 시간이 짧고,[54] 같은 규모의 지진이라도 더 큰 해일을 일으키는 경향이 있다.[55][69]
일본해(동해) 북부를 진원으로 하는 지진은 쓰나미를 동반하며, 약 1000년 정도의 재발 간격으로 150년 정도의 폭을 가지고 집중적으로 지진이 반복되었을 가능성이 제기되고 있다.[67] 진원이 육지에 가깝기 때문에 태평양 쪽 해구형 지진과 비교하여 지진 발생부터 쓰나미 도래까지의 시간이 짧다.[68] 1833년 쇼나이 앞바다 지진(쓰나미로 인한 사망자 약 100명) 이후, 큰 쓰나미를 동반한 지진이 사람들의 기억 속에 없었기 때문에, 「일본해(동해) 쪽에는 쓰나미가 오지 않는다」는 속설이 있었고, 1983년 일본해 중부 지진에서 41명, 1993년 홋카이도 남서쪽 해역 지진에서 지진 발생 수 분 만에 닥친 쓰나미로 198명의 사망자가 발생했다. 노토 반도 서쪽의 지진과 쓰나미에 관해서는, 3회 정도의 쓰나미를 동반하는 지진 발생을 시사하는 연구도 있지만, 충분히 해명되지 않았다.[67]
4. 3. 위험 요소
아키타현 연안에 위치한 길이 75km의 아키타 앞바다 지진 공백역은 1833년과 1983년 지진의 단층 파열대 사이에 있으며, 역사 시대에 큰 지진을 경험하지 않았다. 이곳은 21세기 말까지 규모 7.5의 지진을 일으킬 가능성이 있다. 또 다른 길이 50km의 지진 공백역은 1940년과 1993년 단층 파열대 사이의 홋카이도 연안에 존재하는 것으로 생각된다.[56]샤코탄반도 서쪽 해역, 오쿠시리섬 남쪽, 오가반도 해역, 사도가섬 북쪽 해역, 산조 지진과 니가타 지진 진원지 사이 등 몇몇 지진 공백역이 존재한다.[70]
5. 조사 연구
동해 동연 변동대는 다른 지역에 비해 관측 역사가 짧아 지하 구조에 대한 연구가 부족했다. 그러나 1997년 이후 국토지리원의 고감도 지진 관측망 설치와 변형 집중대 프로젝트를 통해 연구가 진행되고 있다.
2011년 동일본 대지진을 계기로, 연구가 지연되고 있던 동해 연안의 지진 및 쓰나미 연구가 다시 활발해졌다. 2013년부터는 홋카이도 앞바다에서 규슈 앞바다까지를 조사 대상으로 하는 8개년 계획의 동해 지진·쓰나미 조사 프로젝트가 시작되었다.[76][77][78]
5. 1. 변형 집중대 프로젝트
국토지진방재연구소를 중심으로 일본 국내 대학 및 연구기관이 참여하여 관측 및 연구를 수행했으며[71], 2013년에는 종합자료가 정리되었다.[72]연구 체제
| 분야 | 주관 기관 |
|---|---|
| 자연지진 관측 | 국토지진방재연구소 |
| 지각 구조 탐사 | 도쿄대학교 지진연구소 |
| GPS 관측 | 나고야 대학교 대학원 환경학연구과 |
| 지형 지질 조사 | 도호쿠 대학교 대학원 이학연구과 |
| 강진동 예측 고정밀화 | 국토지진방재연구소 |
| 역사지진 조사 | 도쿄대학교 지진연구소 |
| 사업 | 담당 기관 | 20년도 | 21년도 | 22년도 | 23년도 | 24년도 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1. 자연지진 관측(육역) | 방재과학기술연구소 | 니가타 현을 중심으로 한 지역 약 300곳에 기동식 지진계 설치·관측 | ||||
| (해역) | 도쿄대학교 지진연구소 | (니가타 앞바다) 자기부상식 해저 지진계 | (니가타 앞바다) 기동 관측형 해저 케이블·인라인식 지진계 설치·관측 | |||
| 2. 지각 구조 조사(육역·연안역) | 도쿄대학교 지진연구소 | 사죠·야히코 앞바다 | 아와시마 동산·미시마 | 무이카마치·나오에쓰이이야마·니시쿠비키 | 사카타·신죠노요다·하나와 | |
| (외해역) | 해양개발기구 | 사도 앞바다〜니가타 앞바다 | 쓰가루 앞바다 | 쇼나이 앞바다〜아키타 앞바다 | ||
| 3. GPS 관측 | 나고야 대학교 | 2측선에서 GPS 캠페인 관측 조에쓰시〜미나미우오누마시, 가시와자키시〜미나미우오누마시 | ||||
| 4. 지형지질 조사(육역) | 도호쿠 대학교 | 에치고 평야 서쪽 가장자리 | 에치고 평야 양쪽 가장자리 | 시나노가와 단층대 | 조에쓰고 지역 | 데와 구릉 |
| (해역) | 산업기술종합연구소 | 아와시마 주변 | 니가타 앞바다 | 아와시마·니가타 앞바다 | 아와시마 주변 | 니가타 앞바다 |
| 5. 강진동 예측 고정밀화 | 방재과학기술연구소 등 | 기존 데이터 수집 | 니가타 지역 천부 지반 모델 | 야마가타 지역 천부 지반 모델 | 아키타 지역 천부 지반 모델 | 모델 통합화 |
| 6. 역사 지진 조사 | 도쿄대학교 지진연구소 등 | 사료·현존하는 지진파형 기록의 수집·정리 | ||||
상세한 지하 구조를 분석하기 위해 2010년 8월 도쿄대학교 지진연구소는 1964년 니가타 지진 진원지 바로 위에 있는 아와시마 앞바다 남쪽 해역의 해저에 일본해 측 최초의 케이블식 고정밀 해저 지진계[74]를 설치하여 상시 관측을 하고 있다.[75]
5. 2. 일본해 지진·쓰나미 조사 프로젝트
2011년 동일본 대지진을 계기로 관측 연구 계획이 재검토되면서, 연구가 지연되고 있던 동해 연안의 지진 및 쓰나미 연구가 진행되었다.[76] 2013년부터 홋카이도 앞바다에서 규슈 앞바다까지를 조사 대상으로 하는 8개년 계획의 동해 지진·쓰나미 조사 프로젝트가 시작되었다.[77][78]참조
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뉴스
過去にも繰り返し発生 新潟沖にのびる「ひずみ集中帯」の地震
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FNN.jpプライムオンライン
2019-06-19
[2]
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ひずみ集中帯地殻構造探査・三条-弥彦測線の成果 (総特集 日本海東縁ひずみ集中帯の構造とアクティブテクトニクス(2))
2010-07
[3]
논문
Paleoceanographic history of the Japan Sea over the last 9.5 million years inferred from radiolarian assemblages (IODP Expedition 346 Sites U1425 and U1430)
2018-09-18
[4]
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2020-01-09
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2022-06-20
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논문
Possible nascent trench along the eastern Japan Sea as the convergent boundary between Eurasian and North American plates
https://cir.nii.ac.j[...]
2023-01-11
[7]
간행물
日本海東縁，奥尻海嶺および周辺の大地震と海底変動
https://dl.ndl.go.jp[...]
2000
[8]
논문
新潟平野～信濃川構造帯の地震と活断層
http://env.sc.niigat[...]
Niigata University
[9]
논문
噴火により発生する津波の見積り : 1741年渡島大島の場合
https://hdl.handle.n[...]
1985-03-30
[10]
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판의 섭입에 대한 설명
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문서
소멸된 판
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문서
백악기에서 고제3기의 지질 형성에 대한 설명
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