애스패리티
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1. 개요
애스패리티는 원래 물체의 표면 거칠기를 뜻하는 영어 단어이지만, 지진학에서는 통일된 정의가 없어 여러 개념으로 사용되어 혼란을 야기한다는 지적이 있다. 히로세 후유키 등은 단층 면의 돌기, 파괴 강도가 큰 영역, 지진 시 모멘트 해방량이 큰 영역 등의 뉘앙스로 사용하며, 야마나카 요시코 등은 단층면에서 지진 시 크게 어긋나는 영역으로 정의하기도 한다. 난카이 해구 거대 지진 모델 검토회에서는 강진동 생성역과 대 미끄러짐역, 초대 미끄러짐역으로 용어를 재정의했다. 1982년 T. 레이와 가나모리 히로오는 섭입대를 애스패리티의 공간적 분포와 비율에 따라 4가지 유형으로 구분했으며, 초대형 지진은 칠레형 섭입대에서 주로 발생한다.
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| 애스패리티 | |
|---|---|
| 단층 정보 | |
| 정의 | 지질학에서, 단층면에서 발생하는 마찰력에 의해 서로 달라붙어 있는 부분 |
| 특징 | 응력 축적 지진 발생의 원인 |
| 중요도 | 지진 예측 및 위험도 평가에 중요한 요소 |
| 지진학적 모델 | |
| 설명 | 단층 모델에서 응력이 집중되는 영역을 나타냄 |
| 역할 | 단층의 강도와 변형을 조절하여 지진 발생 과정에 영향 |
| 관련 연구 | |
| 내용 | 단층의 물리적, 화학적 특성과 지진 발생 메커니즘을 연결하는 연구 진행 중 |
2. 애스패리티의 개념
애스패리티(Asperity)는 원래 물체의 표면 거칠기를 표현하는 영어 단어이지만, 지진학에서는 여러 가지 의미로 쓰이고 있다.[3] 지진이 일어날 때 판 경계면에서는 평소에 판끼리 안정적으로 미끄러지는 영역과, 압력 때문에 밀착 고정되어 잘 미끄러지지 않는 "고착역"이 있는데, 애스패리티는 이 고착역을 가리킨다. 고착역에 변형이 쌓이다가 판의 내력 한계에 도달하면 단번에 미끄러지면서 판 경계 지진이 발생한다.[8]
2. 1. 여러 학자들의 정의
애스패리티(Asperity)는 원래 영어에서 물체 표면의 거칠기를 표현하는 단어이지만, 지진학에서는 통일되고 명확한 정의가 내려진 용어가 아니며, 여러 개념을 가진 용어로 사용되고 있어, 문헌에 따라 사용법이 달라 혼란을 야기하고 있다는 지적이 있다.[3]히로세 후유키 등은 애스패리티를 다음 3가지 뉘앙스의 용어로 사용하고 있다.[4]
야마나카 요시코, 키쿠치 마사유키 등은 애스패리티를 단층면에서 통상적으로는 강하게 고착되어 있지만, 지진 시에 크게 어긋나는 영역[5]이라는 개념으로 사용하고 있다.
2. 2. 용어의 재정의 (난카이 해구 거대 지진 모델 검토회)
난카이 해구 거대 지진 모델 검토회[6]에서는 '강한 강진동을 발생시키는 영역'과 '단층 미끄러짐이 큰 영역'[7]이라는 정의를 사용했지만, 오해를 피하기 위해 다음과 같이 용어 정의를 변경했다.- '''강진동 생성역'''
진도 분포를 평가하기 위한 단층 모델에 사용하는 용어로, 단층면 중에서 특히 강한 지진파(강진동)를 발생시키는 영역을 말한다. 단층면의 다른 영역은 종전과 마찬가지로 강진동 생성역의 배경 영역이라고 한다. - '''대 미끄러짐역''', '''초대 미끄러짐역'''
대 미끄러짐역은 쓰나미를 평가하기 위한 단층 모델에 사용하는 용어로, 단층면 중에서 크게 미끄러지는 영역을 말한다. 그중에서도 특히 크게 미끄러지는 영역을 초대 미끄러짐역이라고 한다. 단층면의 다른 영역은 쓰나미 배경 영역이라고 한다.
3. 섭입대에서의 애스패리티 모델
판 경계에서는 판끼리 평소에는 안정적으로 부드럽게 미끄러지는 "안정 미끄럼 영역"과 압력에 의해 밀착 고정되어 미끄러지기 어려운 "고착역"이 있으며, 애스패리티는 이 고착역을 가리킨다. 이 고착역에서 변형이 축적되어 판의 내력 한계에 도달하여 단번에 미끄러짐으로써 판 경계 지진이 발생한다.[8]
3. 1. 섭입대 유형
1982년 T. 레이와 가나모리 히로오는 판 사이에서 고착력이 강한 애스패리티와 부드럽게 미끄러지는 부분이 나눠지며 애스패리티의 공간적 분포와 그 비율에 따라 지진이 발생하는 특징이 있다고 보고 전 세계의 섭입대를 총 4가지 종류로 구분했다. 초대형지진은 첫 번째 분류에서만 발생하며, 이 분류에 속하는 섭입대는 칠레 남부, 캄차카반도, 알래스카로 분류했다.[13][14];제1형 - 칠레형 섭입대
: 섭입대 거의 전체에 애스패리티가 있으며 두 판 사이가 강하게 고착되어 있다. 항상 500 km가 넘는 거의 동일한 길이의 단층파괴가 일정한 시간 간격을 두고 발생하는 경향이 있다.
;제2형 - 알류샨형 섭입대
: 섭입대의 각 세그먼트마다 큰 애스패리티가 존재한다. 제1형보다는 다소 작은 단층파괴로 각 세그먼트에서 개별적으로 단층파괴가 일어나는 경우와 해구 전체가 연동해서 단층파괴가 일어나는 경우가 있다.
;제3형 - 쿠릴형 섭입대
: 섭입대의 각 세그먼트마다 작은 애스패리티가 여러 개 존재한다. 각 세그먼트마다 항상 같은 부분이 단층파괴되어 지진이 일어나지만 각 세그먼트가 연동되는 경우는 거의 없다.
;제4형 - 마리아나형 섭입대
: 섭입대에 애스패리티가 없으며 두 판 사이의 고착력이 거의 없다. 비지진성 미끄러짐의 비율이 높고 거대지진이 발생하지 않는다.
비교침강학에 따르면 오래된 판에서는 연동형지진이 발생하기 어렵고, 애스패리티 모델에서도 침강 각도가 다소 높은 오래된 판에서는 고착 영역이 작아 초대형지진이 발생하기 어렵다고 연구되었다. 하지만 2004년 인도양 지진해일에서는 이런 기존의 가설이 전혀 들어맞지 않았으며[15] 2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진이 일어난 일본 해구도 애스패리티 모델에 따르면 제3형에 해당하여 연동형 거대지진이 일어나긴 어렵다고 여겨졌다.[16]
3. 2. 기존 모델의 한계
1982년 T. 레이와 가나모리 히로오는 판 사이에서 고착력이 강한 애스패리티와 부드럽게 미끄러지는 부분이 나눠지며 애스패리티의 공간적 분포와 그 비율에 따라 지진이 발생하는 특징이 있다고 보고 전 세계의 섭입대를 총 4가지 종류로 구분했다. 초대형지진은 첫 번째 분류에서만 발생하며, 이 분류에 속하는 섭입대는 칠레 남부, 캄차카반도, 알래스카로 분류했다.[13][14]| 유형 | 특징 | 단층 파괴 | 지진 발생 |
|---|---|---|---|
| 제1형 (칠레형 섭입대) | 섭입대 거의 전체에 애스패리티가 있으며 두 판 사이가 강하게 고착되어 있다. | 500 km가 넘는 거의 동일한 길이의 단층파괴가 일정한 시간 간격을 두고 발생하는 경향이 있다. | 초대형지진 발생 |
| 제2형 (알류샨형 섭입대) | 섭입대의 각 세그먼트마다 큰 애스패리티가 존재한다. | 제1형보다는 다소 작은 단층파괴로 각 세그먼트에서 개별적으로 단층파괴가 일어나는 경우와 해구 전체가 연동해서 단층파괴가 일어나는 경우가 있다. | 대형지진 발생 |
| 제3형 (쿠릴형 섭입대) | 섭입대의 각 세그먼트마다 작은 애스패리티가 여러 개 존재한다. | 각 세그먼트마다 항상 같은 부분이 단층파괴되어 지진이 일어나지만 각 세그먼트가 연동되는 경우는 거의 없다. | 중소형지진 발생 |
| 제4형 (마리아나형 섭입대) | 섭입대에 애스패리티가 없으며 두 판 사이의 고착력이 거의 없다. | 비지진성 미끄러짐의 비율이 높다. | 거대지진이 발생하지 않는다. |
비교침강학에 따르면 오래된 판에서는 연동형지진이 발생하기 어렵고, 애스패리티 모델에서도 침강 각도가 다소 높은 오래된 판에서는 고착 영역이 작아 초대형지진이 발생하기 어렵다고 연구되었다. 하지만 2004년 인도양 지진해일에서는 이런 기존의 가설이 전혀 들어맞지 않았으며[15] 2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진이 일어난 일본 해구도 애스패리티 모델에 따르면 제3형에 해당하여 연동형 거대지진이 일어나긴 어렵다고 여겨졌다.[16]
4. 한반도 주변의 애스패리티 연구
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참조
[1]
웹사이트
Asperity on a Fault
https://earthquake.u[...]
United States Geological Survey
2018-10-28
[2]
논문
Earthquake doublets in the Solomon Islands
http://www.researchg[...]
Physics of the Earth and Planetary Interiors
1980
[3]
간행물
平田直：地震予知のための観測研究の歩み
http://www-solid.eps[...]
日本地震学会2012年秋季大会特別シンポジウム
[4]
논문
アスペリティの破壊に伴うb値の変化 : 東北日本太平洋下のb値の時空間分布
https://doi.org/10.4[...]
地震 第2輯
2002
[5]
문서
アスペリティとは
http://wwweic.eri.u-[...]
東京大学地震研究所
[6]
웹사이트
南海トラフの巨大地震モデル検討会
https://www.bousai.g[...]
[7]
웹사이트
南海トラフの巨大地震による震度分布・津波高について（第一次報告） 修正箇所（平成24年4月12日公表）
https://www.bousai.g[...]
[8]
문서
プレート境界におけるアスペリティと地震予知 - 地震地域災害研究分野
http://www.disaster.[...]
東北大学
[9]
잡지
地震研究の最前線
뉴턴 (잡지)
[10]
웹인용
アスペリティ｜地震・防災関連用語集
http://www5d.biglobe[...]
2021-06-07
[11]
웹인용
断層モデルとは
https://kotobank.jp/[...]
2021-06-07
[12]
웹인용
アスペリティ 地震本部
https://www.jishin.g[...]
2021-06-07
[13]
서적
T.レイ・T.C.ウォレス(2002), p592-603, p639-664.
2002
[14]
논문
Lay, T., H. Kanamori and L. Ruff, 1982. The asperity model and the nature of large subduction zone earthquakes, ''Earthq. Predic. Res''., 1, 3-71.
http://es.ucsc.edu/~[...]
[15]
논문
Ultralong period seismic study of the December 2004 Indian ocean earthquake and implication for regional tectonics and the subduction process
https://doi.org/10.1[...]
Bull. Seism. Soc. Am.
2007
[16]
서적
大木・纐纈(2011), p122-130.
2011
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