슬로우 슬립
1. 개요
슬로우 슬립은 단층이 일반적인 지진보다 훨씬 천천히 미끄러지는 현상으로, 다양한 종류가 있으며, 발생 시간 척도에 따라 분류된다. 해양판이 대륙판 아래로 섭입하는 섭입대에서 주로 발생하며, 고착역 주변의 전이 영역에서 나타난다. 슬로우 슬립은 저주파 지진, 저주파 미소진동, 초저주파 지진 등 다양한 현상과 동시 발생하며, 지진 발생에 영향을 줄 수 있다. 일본 해구, 쿠릴 해구, 사가미 해곡, 난카이 해곡 등 전 세계 여러 지역에서 관측되며, 지진 예측에 활용될 수 있다.
| 명칭 | 느린 지진 |
|---|---|
| 영문 명칭 | Slow earthquake |
| 설명 | 수 시간에서 수개월에 걸쳐 에너지를 방출하는 불연속적인 지진 유사 현상 |
| 지속 시간 | 일반적인 지진보다 훨씬 긴 시간 동안 발생함 (몇 시간 ~ 몇 년). |
|---|---|
| 에너지 방출 | 지진과 유사하게 단층에서 에너지를 방출하지만, 훨씬 느린 속도로 진행됨. |
| 파괴 속도 | 일반적인 지진보다 파괴 속도가 훨씬 느림. |
| 진동 | 지진파가 거의 발생하지 않거나, 발생하더라도 매우 미약함. |
| 발생 깊이 | 주로 판 경계의 깊은 곳에서 발생함. |
| 연관 현상 | 저주파 미동 슬로우 슬립 이벤트 (SSE) 빠른 지진 |
| 슬로우 슬립 이벤트 (SSE) | 단층면에서 매우 느리게 미끄러지는 현상. |
|---|---|
| 저주파 미동 | 일반적인 지진파와는 다른, 매우 낮은 주파수의 진동. |
| 초저주파 지진 | 저주파 미동보다 더 낮은 주파수의 지진. |
| 빠른 지진 | 일반적인 지진과 슬로우 지진의 중간 속도로 발생하는 지진. |
| 일본 | 난카이 해곡 일본 해구 간토 지방 도카이 지역 규슈 남부 해역 |
|---|---|
| 기타 지역 | 뉴질랜드 북부 히쿠랑기 섭입대 |
2. 원인과 특성
슬로우 슬립은 섭입대에서 해양판이 대륙판 아래로 섭입하면서 발생하는 현상이다. 지진은 암석이 견딜 수 있는 최대 응력에 도달하면 파열이 발생하면서 일어나는데, 이때 지진파가 발생한다. 슬로우 슬립은 돌기 제어 취성 및 연성 파괴 사이에서 매개되는 다양한 스틱-슬립 현상과 크리프 과정에 의해 발생한다. 여기서 돌기는 파괴면을 따라 있는 작은 돌출부를 의미한다. 초기 응력에서 미끄럼 마찰 응력을 뺀 값이 낮고, 특정 파괴 에너지 또는 지각 물질의 강도가 높으면 슬로우 슬립이 정기적으로 발생한다는 연구 결과가 있다.
슬로우 슬립은 특정 섭입대의 중간 지각 수준(특히 얕게 기울어진 곳 - 일본 남서부, 캐스캐디아, 칠레)에서 가장 잘 나타나지만, 주향 이동 단층과 같은 다른 유형의 단층에서도 발생하는 것으로 보인다.
2.1. 판 경계의 특성
섭입대에서는 해구 부근 판 경계면 일부가 고착되어 움직이지 않는 고착 영역이 형성된다. 이 고착 영역은 오랜 시간 동안 변형 에너지를 축적하다가 한꺼번에 미끄러지면서 지진을 발생시킨다. 고착 영역 주변에는 슬로우 슬립이 발생하는 전이 영역이 분포하며, 더 깊은 곳에는 지진 없이 안정적으로 미끄러지는 안정 미끄러짐 영역이 존재한다.
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고착 영역의 크기와 분포는 지역에 따라 매우 다양하며, 난카이 해곡, 일본 해구 및 쿠릴-캄차카 해구 남단에서는 GPS 데이터를 통해 거대한 고착 영역이 분포하는 것으로 추정된다. 고착 영역의 분포는 판 경계면의 온도와 관련이 있는 것으로 알려져 있으며, 고착 영역이 유지될 수 있는 온도의 하한선은 350°C 정도로 알려져 있다. 하지만 고착 영역의 분포에 대한 상세한 상관관계는 온도만으로는 설명할 수 없으며 판 경계면 형상, 침강하는 판에 쌓인 퇴적물, 침강한 지각에 있는 해산의 유무 등에 영향을 받는다고 알려져 있다.
2.2. 슬로우 슬립의 메커니즘
슬로우 슬립은 단층면의 마찰 역학적 특성에 의해 발생하는 준정적 불안정 미끄러짐으로 설명된다. 여기서 준정적이란 관성의 영향을 무시할 수 있을 정도로 작다는 것을 의미한다. 간단히 말하면, 슬로우 슬립은 지진동을 거의 동반하지 않는 지진이나 '미끄러짐' 현상이다.
하지만 실제 섭입대에서 슬로우 슬립을 일으키는 정확한 지질학적 환경, 광물, 변형 메커니즘은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다. 슬로우 슬립은 다양한 섭입대의 광범위한 지역에서 나타나기 때문에, 어떤 단일 요인이 직접 슬로우 슬립을 일으킨다고 말하기는 어렵다. 지질학적으로 서로 다른 여러 가지 변형 과정이 지진학적, 지형학적으로 동일한 슬로우 슬립을 일으키는 것으로 보인다.
다만, 슬로우 슬립 발생에는 판 경계에 존재하는 고압의 물이 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이는 다음과 같은 다양한 지진학 및 지질학적 관찰을 통해 입증되고 있다.
* 느린 지진이 발생하는 지역에서는 Vp/Vs (지진파의 P파 속도와 S파 속도의 비율)이 높다.
* 느린 지진, 특히 저주파 미소진동은 조석력에 대한 반응성이 매우 높다.
* 멀리 떨어진 곳에서 발생한 지진의 표면파로 발생한 작은 응력 변화로 느린 지진, 특히 저주파 미소진동이 발생한다.
* 과거 판 경계의 느린 지진 발생 영역을 구성했던 암석을 광상학적으로 분석하면 암반의 크랙에 석영이 채워진 광물맥이 다수 존재한다.
하지만 판 경계에 존재하는 고압의 물이 구체적으로 어떠한 과정을 통해 여러 종류의 느린 지진을 일으키는지에 대해서는 아직 밝혀지지 않았다.
2.3. 느린 지진의 동시 발생 현상
슬로우 슬립은 다른 종류의 느린 지진(저주파 미소진동, 초저주파 지진 등)이나 일반 지진과 동시에 발생하는 경우가 많다.
2010년 휴가나다에서 시코쿠 해역 분고 수도 지역에서 발생한 느린 지진을 분석한 결과, 난카이 해곡 판 경계에서는 깊이에 따라 3가지 종류의 지진이 발생하며, 이들은 약 6년 주기로 서로 연동하여 일어날 가능성이 있다.
* 깊이 30-40 km: 심부 저주파 미동 - P파와 S파 구분이 불명확한 주기 0.5초의 미약한 진동 현상으로 수 일 정도 지속된다.
* 깊이 30 km 부근: 슬로우 슬립 사건 - 지진동을 일으키지 않는 느린 단층 운동이 발생하며, 최대 수 년간 지속된다.
* 깊이 5 km 부근: 초저주파 지진 - 1초보다 짧은 주기의 성분이 없는 주기 10초-100초의 느린 지진동을 일으키는 지진이 발생한다.
이 외에도 다양한 조합의 느린 지진과 일반적인 지진이 동시에 발생한다. 대표적인 동시 발생 현상은 다음과 같다.
* 정상 미끄러짐(ETS): 단기 슬로우 슬립과 저주파 미소진동이 동시에 발생하는 현상이다. 2003년 북아메리카 대륙 서안의 캐스케이디아 섭입대에서 처음 발견되었다. 난카이 해곡 판 경계 깊은 곳과 얕은 곳에서도 발생이 확인되었으며, 초저주파 지진도 동시에 발생하는 경우가 있다. 코스타리카와 멕시코의 태평양 쪽 중앙아메리카 해구, 미국 알래스카주의 알류샨 해구에서도 발생한다.
* 단기 슬로우 슬립과 군발지진: 사카미 해곡의 보소반도 앞바다, 일본 해구, 뉴질랜드의 히쿠란기 해구, 에콰도르 해구, 페루 해구, 하와이의 킬라우에아 산 등에서 확인된다. 2022년에는 난카이 해곡구마노나다에서 단기적 슬로우 슬립과 미소한 판 경계 군발 지진의 동시 발생 현상이 보고되었다.
* 저주파 지진동과 군발지진: 뉴질랜드의 히쿠란기 해구와 일본 해구에서 보고되었다. 뉴질랜드에서는 상반 플레이트 또는 침강하는 플레이트 내에서, 일본 해구에서는 플레이트 경계 부근에서 군발 지진이 발생한다.
2.4. 조용한 지진과 느린 지진
2000년대에는 일반적인 지진으로 발생하는 단층 미끄러짐을 동반하지 않는 슬로우 슬립을 조용한 지진(Silent earthquake영어)으로, 일반적인 지진으로 발생한 단층 미끄러짐을 동반하는 슬로우 슬립을 느린 지진(Slow earthquake영어)으로 서로 구분했다. 하지만 2010년대 이후에는 이 둘을 구분하지 않으며 같은 규모의 일반적인 지진보다 단층이 훨씬 천천히 미끄러지는 현상 모두를 느린 지진으로 묶고 있다.
3. 느린 지진의 분류
느린 지진은 발생 시간 척도에 따라 장기 슬로우 슬립, 단기 슬로우 슬립, 초저주파 지진, 저주파 지진/저주파 미소진동 등으로 분류된다. 저주파 미소진동(구조적 진동)은 동일한 시간(0.1초)을 가진 저주파 지진의 군집활동으로 분류된다. 또한 발생하는 깊이에 따라 얕은 느린 지진과 깊은 느린 지진으로 구분한다. 특히 난카이 해곡에서는 해곡의 고착 영역보다 얕은 쪽(해구 쪽)을 천발 지역, 깊은 쪽(육지 쪽)을 심발 지역으로 구분한다.
| 특성 발생 시간 | 현상 이름 | 동시 발생 시 이름 | 통일된 이름 | 관측 장치 | 학문 분야 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.5-5년 | 장기 슬로우 슬립 | - | - | 범지구 위성 항법 시스템 (GPS) | 측지학 |
| 2-6일 | 단기 슬로우 슬립 | ETS (Episodic Tremor and Slip) | - | 범지구 위성 항법 시스템 (GPS) 경사계 왜곡측정기 해저압력계 | |
| 10-100초 | 초저주파 지진 | 광대역 느린 지진 | 광대역 지진계 고감도 가속도계 | 지진학 | |
| 0.1 초 | 저주파 지진/저주파 미소진동 | 고감도 지진계 해저지진계 |
4. 유사 현상
슬로우 슬립과 유사한 현상으로는 해일지진, 애프터슬립, 프리슬립 등이 있다.
1896년 발생한 메이지 산리쿠 해역 지진처럼, 지진동은 약하지만 큰 지진해일을 일으키는 지진을 해일지진이라고 한다. 해일지진은 단층이 일반 지진보다 느리게 움직여 발생한다고 추정되며, 이 점에서 느린 지진과 유사하다. 하지만 해일지진은 슬로우 슬립보다 훨씬 빠르게 단층이 미끄러지는 현상이며, 지속 시간도 슬로우 슬립보다 훨씬 짧다.
큰 지진 이후 진원지 근처에서 발생하는 느린 단층 미끄러짐 현상은 "여효 미끄러짐" 또는 애프터슬립(afterslip영어)이라고 한다.
대지진 발생 전, 고착된 영역 일부가 천천히 미끄러지는 현상을 프리슬립(Preslip) 혹은 "전조 미끄러짐"이라고 부르며, 천천히 미끄러지기 시작하는 지역을 '진원핵'이라고 한다. 일본지진학회는 2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진 이전에 진원지 부근에서 슬로우 슬립이 있었다는 연구 결과를 발표했지만, 이것이 프리슬립인지는 논란이 있다고 밝혔다.
4.1. 해일지진
1896년 일어난 메이지 산리쿠 해역 지진과 같이 지진동은 작지만 거대한 지진해일이 발생하는 지진이 있는데 이를 해일지진이라고 부른다. 해일지진이 발생하는 원인으로는 단층이 일반적인 지진보다는 느리게 이동하기 때문으로 추정되며, 이 점에서 해일지진과 느린 지진은 공통점을 가지고 있다. 하지만 2010년 이후 일본의 표준적인 지진 분류에서는 느린 지진에 해일지진이 들어가지 않는다.
물론 해일지진은 일반적인 지진보다 느린 지진이지만 그 현상의 지속 시간은 같은 규모의 지진보다 수 배 정도에 불과하다. 반면 슬로우 슬립의 지속 시간은 일반적인 지진보다 최소 5-6배 정도 길다. 즉 해일지진은 슬로우 슬립에 비해 훨씬 더 빠른 단층 미끄러짐 현상이라고 볼 수 있다.
4.2. 애프터 슬립
대지진 발생 후 진원역 인근에서 발생하는 느린 속도의 단층 미끄러짐 현상을 "여효 미끄러짐" 혹은 "애프터슬립"(afterslip영어)이라고 부른다. 2000년대에는 애프터슬립도 느린 지진의 한 종류로 포함하기도 했다. 하지만 2010년대 이후 일본의 표준적인 지진 분류에서는 애프터슬립을 느린 지진에 포함하지 않는다.
4.3. 프리슬립
단층에서의 마찰역학과 암석의 마찰면에서 미끄러짐 실험 등을 통해, 대지진이 발생하기 전에 고착 영역의 일부가 천천히 미끄러지기 시작한다고 추정되고 있으며 이런 현상을 프리슬립(Preslip) 혹은 "전조 미끄러짐"이라고 부른다. 또한 천천히 미끄러지기 시작한 지역을 '진원핵'이라고 부른다. 일본지진학회는 2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진 이전에 진원역 부근에서 슬로우 슬립이 발생했다는 연구결과가 있지만, 이 슬로우 슬립 현상이 프리슬립인지는 논란이 있다는 견해를 발표했다. 이처럼 프리슬립과 대지진 직전 발생하는 슬로우 슬립 간의 관계는 아직 논쟁이 많으며 둘 사이 상관관계는 명확하지 않다.
5. 슬로우 슬립의 발생 예시
슬로우 슬립은 지역에 따라 다른 특징을 보인다. 예를 들어, 난카이 해곡을 따라 발생하는 일본 서남부의 슬로우 슬립은 저주파 미소진동을 동반하며 일반적인 지진은 발생하지 않지만, 보소 반도 해역의 슬로우 슬립은 저주파 미소진동 없이 일반적인 지진을 동반한다.
2013년 기준으로 슬로우 슬립에 대한 연구가 진행 중인 지역은 캐스케이디아, 캘리포니아, 일본, 뉴질랜드, 멕시코, 알래스카 등이다. 슬로우 슬립의 위치는 일반 지진 또는 빠른 지진의 거동에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있으며, 슬로우 슬립 및 슬로우 지진과 관련된 미진의 위치를 관측함으로써 지진학자들은 시스템의 범위를 파악하고 연구 지역의 향후 지진을 예측할 수 있다.
해양판이 대륙판 아래로 섭입하는 섭입대에서는 해구가 형성되고, 판 경계면 일부가 밀착되어 고정되는 고착역이 생긴다. 고착역은 오랫동안 변형을 축적하며 움직이지 않다가, 지진 발생 시 한꺼번에 미끄러져 움직인다. 지진 발생 시 단층의 어긋남이 컸던 곳을 애스페리티라고 하며, 애스페리티와 고착역은 대략 일치하는 경향을 보인다.
고착역 주변에는 슬로우 슬립을 일으키는 슬로우 슬립 발생역(또는 전이 영역)이 가늘고 길게 분포하고, 그보다 더 깊은 곳에는 지진 없이 안정적으로 섭입하는 안정 미끄러짐 영역(또는 정상 미끄러짐 영역)이 넓게 분포한다.
다음은 슬로우 슬립이 발생하는 주요 지역과 그 특징을 정리한 표이다.
| 지역 | 슬로우 슬립 종류 | 특징 | 최초 보고 | 관측 방법 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 일본 해구 | 산리쿠 해역 | 슬로우 슬립, 초저주파 지진, 저주파 미소진동 | 1992년 Mw6.9 지진 이후 슬로우 슬립 발생 (Mw7.3-7.7 규모), 군발지진 동반 | 1995년 (슬로우 슬립 의심 현상), 2015년 (초저주파 지진), 2019년 (저주파 미소진동) | 광대역 지진관측망, 일본 해구 해저지진해일 관측망 |
| 미야기현 해역 | 슬로우 슬립, 초저주파 지진, 저주파 미소진동 | 2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진 이전 슬로우 슬립 발생 (Mw7.0 규모), 지진 활동 및 저주파 미소진동 동반 | 2015년 (초저주파 지진), 2019년 (저주파 미소진동) | 광대역 지진관측망, 일본 해구 해저지진해일 관측망 | |
| 후쿠시마현 해역 | 초저주파 지진, 저주파 미소진동 | 진원 이동 현상, 군발지진 활동과 동시 발생 | 2015년 (초저주파 지진), 2019년 (저주파 미소진동) | 광대역 지진관측망, 일본 해구 해저지진해일 관측망 | |
| 이바라키현 해역 | 슬로우 슬립, 초저주파 지진, 저주파 미소진동 | 깊이 10-60 km에서 슬로우 슬립 발생, 30-40 km에서는 거의 발생 안 함 | 2019년 (저주파 미소진동), 2020년 (초저주파 지진), 2021년 (슬로우 슬립) | 일본 해구 해저지진해일 관측망, 광대역 지진관측망, GNSS | |
| 보소 반도 동쪽 먼바다 | 단기 슬로우 슬립, 저주파 미소진동 | 2017년 6월 동시 발생 | 2019년 (저주파 미소진동 및 단기 슬로우 슬립) | 일본 해구 해저지진해일 관측망, GNSS | |
| 쿠릴 해구 | 도카치 해역 | 초저주파 지진, 저주파 미소진동 | 2003년 도카치 해역 지진 계기로 초저주파 지진 활성화, 진원 이동 현상 | 2008년 (초저주파 지진), 2019년 (저주파 미소진동) | 고감도 지진관측망, 일본 해구 해저지진해일 관측망 |
| 사가미 해곡 | 보소 반도 해역 | 슬로우 슬립, 군발지진 | 1983년 이후 여러 차례 슬로우 슬립 관측, 군발지진 동반 | 1997년 (슬로우 슬립) | 방재과학기술연구소 |
| 도쿄만 아래 | 슬로우 슬립 | 1989년 Mw5.9 규모 슬로우 슬립 발생 | 2000년 (슬로우 슬립) | ||
| 난카이 해곡 | 도카이 지역 | 장기/단기 슬로우 슬립, 저주파 지진/미소진동, 심부 초저주파 지진 | 섭입하는 해령과 관련 | 2000년대 초반 (장기 슬로우 슬립) | 일본 기상청, 고감도 지진관측망, DONET |
| 도난카이 지역 | 저주파 지진/미소진동, 얕은 초저주파 지진, 단기 슬로우 슬립, 얕은 저주파 미소진동 | 구마노나다에서 다양한 슬로우 슬립 현상 관측 | 2000년대 초반 (저주파 지진/미소진동) | 일본 기상청, 고감도 지진관측망, DONET | |
| 난카이 지역 | 장기/단기 슬로우 슬립, 저주파 지진/미소진동, 초저주파 지진 | 분고 수도 부근에서 장기 슬로우 슬립 보고 | 1990년대 후반 (장기 슬로우 슬립) | 일본 기상청, 고감도 지진관측망, 광대역 지진관측망, DONET | |
| 휴가나다 | 장기 슬로우 슬립, 얕은 초저주파 지진, 얕은 저주파 미소진동 | 2000년대 중반 (얕은 초저주파 지진) | 일본 기상청, 고감도 지진관측망, DONET | ||
| 류큐 해구 | 오키나와섬 본섬 동남쪽 해안 | 초저주파 지진, 단기 슬로우 슬립 | 2012년 (초저주파 지진), 2014년 (단기 슬로우 슬립) | 광대역 지진관측망, GNSS | |
| 야에야마 제도 | 슬로우 슬립, 초저주파 지진, 저주파 지진 | 2004년 (슬로우 슬립), 2012년 (초저주파 지진), 2016년 (저주파 지진) | GPS, 광대역 지진관측망, 해저지진계 | ||
| 기타 지역 | 이즈-오가사와라 해구, 타이완 화둥쭝구 단층대, 뉴질랜드 히쿠란기 해구, 미국 알류샨 해구, 캐스케이디아 섭입대, 샌앤드레이어스 단층, 중앙아메리카 해구, 페루-칠레 해구, 하와이 킬라우에아산, 이탈리아 에트나산 등 | ||||
이 외에도 전 세계 여러 지역에서 슬로우 슬립 현상이 확인되고 있다.
5.1. 일본 해구
산리쿠 해역에서는 1995년 처음으로 슬로우 슬립으로 의심되는 현상이 보고되었다. 1992년 7월 이와테현 해역에서 발생한 모멘트 규모 Mw6.9의 지진에 이어 약 20 km 깊이의 판 경계 지역에서 약 하루 동안 Mw7.3에서 Mw7.7 정도의 에너지 방출에 해당하는 슬로우 슬립이 발생했다. 이 슬로우 슬립은 직전에 발생한 Mw6.9 지진의 애프터 슬립으로 분석할 수도 있지만, 슬로우 슬립의 규모는 본진 크기의 4배에서 최대 16배에 달할 정도로 매우 커서 전형적인 애프터 슬립이라고 볼 수 없다. 이 슬로우 슬립에 따른 지진 활동은 군발지진성 지진 활동으로, 일본 기상청 규모 Mj6.0 이상의 보통의 지진이 한 달간 7차례나 관측되었다.
2015년에는 광대역 지진관측망의 관측 결과를 통해 이와테현 해역에서 초저주파 지진 발생이 처음으로 보고되었고, 2019년에는 일본 해구 해저지진해일 관측망의 관측 결과를 통해 이와테현 해역에서 저주파 미소진동의 발생이 처음으로 확인되었다. 이러한 초저주파 지진 및 저주파 미소진동은 1992년 7월 슬로우 슬립이 발생한 지역 바로 북쪽에서 발생했다. 2016년 8월 Mj6.4와 Mj6.2의 판 경계간 지진이 발생하기 바로 이틀 전에는 저주파 미소진동이 활동했다는 사실이 확인되었다.
이러한 슬로우 슬립, 초저주파 지진, 저주파 미소진동은 1896년 발생한 해일지진인 메이지 산리쿠 해역 지진의 진원과 매우 가까운 지역으로 바로 깊은 쪽의 판 경계에서 일어났다.
미야기현 해역에서는 2011년 3월 11일 발생한 도호쿠 지방 태평양 해역 지진이 발생하기 약 1개월 전인 2월과 규모 M7.3의 최대전진 발생 약 이틀 전에 두 차례 슬로우 슬립이 발생했다. 하지만 두 번째 슬로우 슬립은 최대전진의 애프터 슬립으로 구분하는 경우가 많으며, 2010년대 이후 일본의 지진표준분류에서는 슬로우 슬립(느린 지진)에 포함되지 않는다. 2011년 2월 발생한 첫 슬로우 슬립은 모멘트 규모 Mw7.0의 규모이며, 깊이 10-15 km의 판과 판 사이 경계에서 약 1달 이상 발생했다. 이 슬로우 슬립에선 Mj5.2에서 Mj5.5 사이의 지진활동도 같이 일어났다. 또한 저주파 미소진동도 같이 발생한 것으로 알려져 있다.
2015년에는 광대역 지진관측망 관측 결과 미야기현 북부 먼바다(북위 38.8도, 동경 143.4도 부근)에서 초저주파 지진의 발생이 처음으로 보고되었다. 2019년에는 일본 해구 해저지진해일 관측망의 관측 결과 같은 지역에서 저주파 미소진동의 발생이 처음으로 보고되었다.
2015년 광대역 지진관측망의 관측 결과에서 후쿠시마현 남부 해역에서 처음으로 초저주파 지진의 발생이 보고되었다. 또한 2019년에는 같은 지역에서 저주파 미소진동이 처음으로 관측되었다. 후쿠시마현 해역의 저주파 미소진동 활동은 확산적(이동 시간이 시간의 제곱근에 비례)인 진원 이동 현상을 보였다. 또한 같은 지역의 저주파 미소진동 활동은 발생 지역이 해구축 쪽(저주파 미소진동 발생 지역의 동남쪽)에 있는 판 경계면의 소지진의 군발지진 활동과 동시에 발생했다는 점도 확인되었다.
이바라키현 해역에서는 2019년 일본 해구 해저지진해일 관측망을 통해 저주파 미소진동의 발생이 처음으로 보고되었다. 2020년에는 광대역 지진관측망의 관측 결과를 토대로 초저주파 지진의 발생이 처음으로 보고되었다. 또한 2021년에는 GNSS의 관측 결과를 바탕으로 슬로우 슬립의 발생이 처음으로 보고되었다.
이바라키현 해역에서 발생하는 저주파 미소진동은 깊이 10-20 km 사이의 태평양판 상부 능선을 따라 이어지면서 발생하고 있지만 슬로우 슬립은 깊이 10 km 정도부터 최대 60 km까지 폭넓은 깊이에서 발생하고 있다. 하지만 깊이 30-40 km 지점 사이에선 슬로우 슬립이 거의 발생하지 않는다. 이 깊이는 과거에 판 경계간 대지진이 발생했던 진원 깊이로 추정된다.
보소반도 동쪽 먼바다에서는 2019년 일본 해구 해저지진해일 관측망과 GNSS 관측을 통해 처음으로 저주파 미소진동과 단기 슬로우 슬립이 각각 처음으로 발생했음을 보고했다. 2017년 6월에는 저주파 미소진동과 단기 슬로우 슬립이 동시에 발생했다.
2021년에는 GNSS 연속관측체계를 통해 보소반도 동쪽 해역의 상세한 슬로우 슬립 발생 분포가 밝혀졌다. 슬로우 슬립은 태평양판 상부 깊이 10 km 정도에서 최대 60 km까지 다양한 깊이에 분포하여 발생했다. 하지만 깊이 30-40 km 지점에서는 슬로우 슬립이 거의 발생하지 않았다.
5.2. 쿠릴 해구
쿠릴 해구에서는 태평양판이 오호츠크판 아래로 섭입하고 있다. 2008년 고감도 지진관측망의 가속도계 관측 결과, 도카치 해역에서 처음으로 초저주파 지진 발생이 보고되었다. 이 초저주파 지진은 2003년 도카치 해역 지진을 계기로 활성화되었다. 초저주파 지진의 진원은 도카치 해역 지진의 진원역을 기준으로 해구축 쪽에 있으며, 도카치 해역 지진의 애프터 슬립이 발생한 지역과 같다. 2019년에는 일본 해구 해저지진해일 관측망의 관측을 통해 도카치 해역에서 처음으로 저주파 미소진동 발생이 보고되었다. 이 지역의 저주파 미소지진 활동은 1년에 약 1회 정도의 빈도로 진원이 하루에 수십 km의 속도로 약 100 km 정도 이동하는 현상이 보고되었다.
5.3. 사가미 해곡
사가미 해곡의 보소반도 해역에서는 1997년 처음으로 슬로우 슬립 현상이 보고되었다. 보소반도 동부에서 지바현 동쪽 해역에 이르는 지역에서는 북아메리카판 아래에 필리핀해판이 섭입하고 있다. 북아메리카판과 필리핀해판 경계에서는 1983년, 1990년, 1996년, 2002년, 2007년, 2011년, 2014년, 2018년 총 8차례의 슬로우 슬립이 관측되었다.
2011년 3월까지 30년간 총 5번의 슬로우 슬립이 관측되었으며, 활동 간격은 4년 10개월-7년 7개월(평균 6년 간격)이었다. 슬로우 슬립 발생 시 군발지진도 함께 발생하며, 슬로우 슬립이 군발지진을 유발한 것으로 추정된다. 슬로우 슬립 활동 중에는 규모 M4-5 사이 지진이 발생하는데, 2007년 8월 슬로우 슬립 당시에는 최대 규모 M5.3(8월 16일), 최대진도 5약(8월 18일)의 군발지진이 발생했다.
2011년 10월에는 6번째 슬로우 슬립이 발생했는데, 역대 최단기간인 4년 2개월 만이었다. 일본 방재과학기술연구소는 이 현상이 같은 해 3월 다른 판 경계에서 일어난 도호쿠 지방 태평양 해역 지진의 영향으로 발생 간격이 짧아졌을 가능성이 있다고 밝혔다. 10월 26일부터 30일까지 5일간 동남쪽 방향으로 약 6cm 미끄러졌으며, 방출된 에너지는 Mw6.5 정도로 추정되었다.
2014년 1월 2일-10일 사이 발생한 슬로우 슬립에서는 판 경계면이 동남쪽으로 최대 6cm 이동했으며, 이전까지 가장 짧았던 2011년의 활동 간격(4년 2개월)보다 더 짧은 2년 3개월 만에 발생했다. 이후 상세 분석에 따르면 2013년 12월 초부터 느린 미끄러짐이 시작되었으며 12월 하순까지 미끄러짐 속도가 서서히 가속되다가 12월 31일부터 급가속되어 2014년 1월 3일 최대치를 기록한 후 1월 10일 급감속했으며, 2월 1일까지 방출된 에너지는 약 Mw6.5 정도로 추정된다.
이 슬로우 슬립들은 모두 1923년 발생한 간토 대지진 진원 동쪽에 있으며, 깊이 10km에서 20km 사이 필리핀해판 상부에서 발생하고 있다.
도쿄만 바로 아래 필리핀해판 상부에서 1989년 규모 Mw5.9 정도의 슬로우 슬립이 발생했다는 사실이 2000년 보고되었다. 이 슬로우 슬립은 간토 대지진 진원 바로 깊은쪽(북쪽) 판 경계 깊이 20km-30km 지점에서 발생했다.
5.4. 난카이 해곡
난카이 해곡은 필리핀해판이 아무르판 아래로 섭입하는 지역으로, 도카이 지진, 도난카이 지진, 난카이 지진과 같은 거대지진이 주기적으로 발생하는 곳이다. 이 지역에서는 장기 및 단기 슬로우 슬립, 저주파 지진 및 미소진동, 초저주파 지진 등 다양한 형태의 슬로우 슬립 현상이 관측되고 있다.
* 도카이 지역 (시즈오카현에서 아이치현 동부): 2000년대 초반부터 하마나호 인근에서 장기 슬로우 슬립이 관측되었으며, 이는 섭입하는 해령과 관련이 있는 것으로 추정된다. 또한, 저주파 지진 및 미소진동, 단기 슬로우 슬립, 심부 초저주파 지진도 관측되었다.
* 도난카이 지역 (아이치현 서부에서 미에현): 2000년대 초반부터 저주파 지진 및 미소진동이 관측되었으며, 구마노나다에서는 얕은 초저주파 지진, 단기 슬로우 슬립, 얕은 저주파 미소진동 등이 관측되었다. 2022년에는 구마노나다에서 단기 슬로우 슬립과 미세한 판 경계 지역의 군발지진이 동시에 발생하는 현상이 처음으로 확인되었다.
* 난카이 지역 (와카야마현에서 고치현): 1990년대 후반 분고 수도 부근에서 장기 슬로우 슬립이 보고되었으며, 이후 저주파 지진 및 미소진동, 단기 슬로우 슬립, 초저주파 지진 등이 관측되었다. 기이 수도에서도 장기 및 얕은 슬로우 슬립이 관측되었다.
* 휴가나다: 2000년대 중반 얕은 초저주파 지진이 관측되었으며, 이후 장기 슬로우 슬립과 얕은 저주파 미소진동도 보고되었다.
이러한 슬로우 슬립 현상들은 일본 기상청, 고감도 지진관측망, 광대역 지진관측망, DONET, GNSS 등 다양한 관측망을 통해 포착되고 있다.
5.5. 류큐 해구
오키나와섬 본섬 동남쪽 해안의 류큐 해구에서는 필리핀해판 아래로 오키나와판이 섭입하고 있다. 2012년 광대역 지진관측망 관측 결과, 먼바다에서 초저주파 지진이 발생한다는 사실이 처음으로 확인되었다. 2014년에는 GNSS 관측 결과로 단기 슬로우 슬립 발생이 처음으로 확인되었다.
야에야마 제도 바로 아래 깊이 30 km 정도의 판 경계에서는 2004년 GPS 연속 관측 결과로 슬로우 슬립 발생이 처음으로 확인되었다. 야에야마 제도 동남쪽 해역에서는 2012년 광대역 지진관측망 관측 결과로 먼바다에서 초저주파 지진이 발생한다는 사실이 처음으로 확인되었다. 2016년에는 해저지진계 관측으로 야에야마 제도 남쪽 해역에서 저주파 지진 발생이 처음으로 확인되었다.
5.6. 기타 지역
일본 이즈-오가사와라 해구, 타이완 화둥쭝구 단층대, 뉴질랜드 히쿠란기 해구, 미국 알류샨 해구, 캐스케이디아 섭입대, 샌앤드레이어스 단층, 중앙아메리카 해구, 페루-칠레 해구, 하와이 킬라우에아산, 이탈리아 에트나산 등 전 세계 여러 지역에서 슬로우 슬립 현상이 확인되었다.
6. 느린 지진 논쟁
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슬로우 슬립(느린 지진)은 다양한 종류가 존재하며, 이들이 동일한 물리적 메커니즘으로 발생하는지, 아니면 서로 다른 메커니즘으로 발생하는지에 대한 논쟁이 진행 중이다.
2007년에는 여러 종류의 느린 지진이 사실은 동일한 물리적 메커니즘으로 발생하지만, 규모나 발생 시간만 서로 다른 현상이라는 가설이 제시되었다. 이 가설은 관측된 주요 느린 지진의 지진 모멘트가 그 지진의 전형적인 현상 지속 시간에 거의 선형으로 비례한다는 사실에 기반한다. 일반적인 지진의 지진 모멘트는 지속 시간의 3승에 비례하기 때문에, 느린 지진과 일반 지진은 명확하게 구분된다. 이 가설에 따르면, 다양한 느린 지진은 시간 척도가 가장 짧은 저주파 지진을 단위로 하여 움직이는 두 판 사이의 운동을 서로 다른 시간 척도로 관측했을 때 구별되어 보이는 것이다.
하지만, 이와 반대로 여러 종류의 느린 지진이 서로 다른 물리적 메커니즘을 가진 현상이라는 견해도 존재한다.
이 두 가지 가설에 대한 논쟁은 현재까지도 최종 결론이 나지 않았으며, 각각의 가설을 바탕으로 한 많은 연구 성과가 발표되고 있다.
예를 들어, 2019년 캐스케이디아 섭입대에서 발생하는 단기 슬로우 슬립은 지진 모멘트가 지속 시간의 선형이 아닌 3승에 비례한다는 사실이 밝혀졌다. 이 관측 사실을 바탕으로 단기 슬로우 슬립과 다른 느린 지진은 서로 다른 물리적 메커니즘을 가진 현상이라는 주장이 제기되었다.
한편, 2020년 일본 시코쿠 서부 바로 아래 판 경계 지역에서 발생하는 저주파 지진을 분석한 결과, 저주파 대역(주파수 0.01-0.1 Hz, 즉 주기 10-100초)까지의 지진파형이 연속적으로 관측되었다. 이 관측에 따르면 저주파 지진과 초저주파 지진은 동일한 단층 슬립 현상에서 발생하는 광대역 지진파의 고주파 성분(1 Hz 이상)과 저주파 성분(0.01-0.1 Hz)이 서로 독립적으로 관측되는 현상이다. 여기서 고주파 성분이 저주파 지진, 저주파 성분이 초저주파 지진인 이 광대역 단층 미끄러짐 현상을 "광대역 느린 지진"(broadband slow earthquake)이라고 부른다.
7. 느린 지진과 지진 예측
슬로우 슬립은 대지진을 유발할 수 있다는 주장이 제기되고 있다. 슬로우 슬립이 발생할 때마다 인접한 고착 영역에 응력이 추가되기 때문이다.
2007년 지바현 동쪽 해역 지진이나 2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진 발생 약 1달 전 등, 군발지진 활동과 동시에 슬로우 슬립이 관측되는 경우가 있는데, 이는 슬로우 슬립이 지진을 유발한 것으로 추정된다. 이와 유사한 현상이 일본 이와테현 먼바다와 후쿠시마현 남부 해역에서 보고되었다. 2022년에는 난카이 해곡의 구마노나다에서 단기 슬로우 슬립과 미세한 판 경계의 군발지진이 동시에 발생하는 현상을 처음으로 확인했다. 세계 각지에서도 이와 유사한 현상을 관측했다.
하지만 슬로우 슬립 발생 상황만으로 다음 대지진의 발생 시기나 규모를 정확하게 예측하기는 어렵다. 그럼에도 일본에서는 슬로우 슬립이 발생하는 지역에 지진 발생에 대한 당장의 주의를 촉구하는 정도의 안내는 계속 이뤄지고 있다.
2018년 6월, 사가미 해곡 위에 있는 보소반도 해역에서 발생한 슬로우 슬립에 대해 주의를 발령한 일본 정부 지진조사위원회의 히라타 나오시 위원장은 "안타깝게도 현재의 지진학 지식으로는 언제 어디서 지진이 발생할 지 예측할 수 없다. (중략) 그렇다면 왜 11일 기자회견에서 주의를 촉구했나. 그건 지난 6월부터 지바현 동쪽 해역의 판 경계에서 '슬로우 슬립'(천천히 미끄러지는 현상)이 발생했다는 것을 기상청과 연구기관의 데이터를 통해 확인했기 때문이다.", "과거에 발생했던 일은 또 다시 비슷하게 일어날 확률이 높다. 그런 의미에서 경각심을 불어일으켰다. 소위 말하는 '지진예보'와는 다르다. 큰 지진이 발생한 후에는 여진에 대한 주의를 당부하는데 이와 비슷한 주의이다."라고 말했다.
7.1. 슬로우 슬립의 지진 유발
슬로우 슬립은 고착 영역에 응력을 가하여 대지진을 유발할 수 있다는 주장이 제기되고 있다. 슬로우 슬립이 발생할 때마다 인접한 고착 영역에 응력이 추가되기 때문이다.
2007년 8월 16일과 18일에 일어난 지바현 동쪽 해역 지진이나, 2011년 3월 11일 도호쿠 지방 태평양 해역 지진이 발생하기 약 1달 전 등, 군발지진 활동과 동시에 슬로우 슬립이 관측되는 경우가 있다. 이는 슬로우 슬립이 지진을 유발한 것으로 추정된다. 이와 유사한 현상이 일본 이와테현 먼바다와 후쿠시마현 남부 해역에서 보고되었다. 2022년에는 난카이 해곡의 구마노나다에서 단기 슬로우 슬립과 미세한 판 경계의 군발지진이 동시에 발생하는 현상을 처음으로 확인했다. 세계 각지에서도 이와 유사한 현상을 관측했다.
하지만 슬로우 슬립 발생 상황만으로 다음 대지진의 발생 시기나 규모를 정확하게 예측하기는 어렵다. 그럼에도 일본에서는 슬로우 슬립이 발생하는 지역에 지진 발생에 대한 당장의 주의를 촉구하는 정도의 안내는 계속 이뤄지고 있다.
2018년 6월, 사가미 해곡 위에 있는 보소반도 해역에서 발생한 슬로우 슬립에 대해 주의를 발령한 일본 정부 지진조사위원회의 히라타 나오시 위원장은 "안타깝게도 현재의 지진학 지식으로는 언제 어디서 지진이 발생할 지 예측할 수 없다. (중략) 그렇다면 왜 11일 기자회견에서 주의를 촉구했나. 그건 지난 6월부터 지바현 동쪽 해역의 판 경계에서 '슬로우 슬립'(천천히 미끄러지는 현상)이 발생했다는 것을 기상청과 연구기관의 데이터를 통해 확인했기 때문이다.", "과거에 발생했던 일은 또 다시 비슷하게 일어날 확률이 높다. 그런 의미에서 경각심을 불어일으켰다. 소위 말하는 '지진예보'와는 다르다. 큰 지진이 발생한 후에는 여진에 대한 주의를 당부하는데 이와 비슷한 주의이다."라고 말했다.
7.2. 슬로우 슬립이 관측되었던 지진
2011년 3월 11일 일본 도호쿠 지방 태평양 해역 지진 (판 경계간 지진, 모멘트 규모 Mw9.1)의 진원역 내부에서는 2011년 2월부터 슬로우 슬립이 발생했다. 슬로우 슬립으로 발생한 판 경계의 응력 변화는 도호쿠 지방 태평양 해역의 전진 활동(2월의 Mj5.2에서 Mj5.5의 지진, 3월 9일 발생한 Mj7.3의 지진)을 유발한 것으로 추정된다.
2014년 4월 1일 칠레 북부 이키케 연안의 칠레 해구 판 경계에서 규모 M8.1의 2014년 이키케 지진이 발생하기 약 8개월 전부터 진원지 인근에서 슬로우 슬립이 발생했다. 이 슬로우 슬립은 Mw4에서 Mw5.5의 군발지진 활동을 동반했다.
2014년 4월 18일 멕시코 게레로주 해역의 중앙아메리카 해구 판 경계에서 규모 M7.3의 2014년 게레로 지진이 발생했다. 이 지진의 진원지 바로 아래쪽 판 경계면에서는 2014년 2월부터 장기 슬로우 슬립이 발생했으며, 슬로우 슬립으로 일어난 판 경계면의 응력 변화가 지진을 유발한 것으로 추정된다.