이토이가와-시즈오카 구조선

1. 개요

이토이가와-시즈오카 구조선은 일본 열도를 가로지르는 주요 지질 구조선으로, 1918년 야베 히사카쓰에 의해 명명되었다. 이 구조선은 일본 알프스를 형성하며, 생태계를 동일본과 서일본으로 구분하는 경계선 역할을 한다. 이토이가와-시즈오카 구조선은 활동성 단층대로, 여러 구간으로 나뉘어 지진 활동을 보이며, 역사적으로 규모 5~7의 지진이 발생해 왔다. 이 지역은 지질학적 가치를 인정받아 이토이가와시는 세계 지오파크로 지정되었으며, 단층 노두가 전시된 포사마그나 파크가 운영되고 있다.

2. 명칭

1918년, 도호쿠 대학의 지질학자이자 고생물학자였던 야베 히사카쓰가 처음 제창하였다.

종종 주오 지구대와 혼동되지만, 이토이가와-시즈오카 구조선은 주오 지구대의 서쪽 경계만을 의미한다. 주오 지구대는 이토-시즈 선에서 동쪽으로 넓게 펼쳐진 지구대, 즉 ‘선’(線)이 아닌 ‘면’(面)이다.

3. 특징

이토이가와-시즈오카 구조선을 따라 일본 알프스가 형성되어 있다. 생태계는 이토-시즈 선을 경계로 크게 달라지며, 동측을 동일본, 서측을 서일본이라고도 한다. 이토이가와-시즈오카 구조선 변에는 시로우마 산, 노리쿠라 산, 아카이시 산, 미노부 산 등이 줄지어 있다.

동해 측의 동서 경계선은 니가타현과 도야마현의 경계 부근에 위치한 오야시라즈이며, 내륙 측의 동서 경계선은 스와호이다. 단 태평양 측의 경우는 ‘이토이가와-시즈오카’라는 명칭처럼 아베강을 말하지만, 후지강이나 오이강(시마다시) 등을 주장하는 설도 있다.

일본해 쪽의 동서 경계선은 니가타현과 도야마현의 경계에 위치한 오야시라즈(親不知)이며, 내륙 쪽의 동서 경계선은 스와호이다. 태평양 쪽은 명확한 경계가 없으며, 아베가와(安倍川) 동쪽에 있는 류조산(竜爪山) 남북으로 뻗은 류조 충상체(竜爪衝上体)의 동쪽을 지난 후, 그 남단(시즈오카시 아오이구 아사기 부근)에서 단층이 보이지 않아 해안보다 내륙에서 구조선이 끝난다. 또한, 아베가와가 아닌, 오야시라즈(호쿠리쿠 자동차도가 일본해로 돌출되어 있다)와 같은 낭떠러지의 유이(도메이 고속도로가 태평양으로 돌출되어 있다)라고 보는 견해도 있다.

니가타현 이토이가와시(糸魚川市)에서는 대규모 단층이 지표에 노출된 곳이 있으며, 약간 떨어진 곳에 박물관도 건설되어 있다.

야마나시현(山梨県) 미나미코마군(南巨摩郡)하야카와정(早川町) 신쿠라(新倉)에는 역단층의 노두가 있으며, 2001년(平成 13년)에 "신쿠라의 이토이가와-시즈오카 구조선"으로서 국의 천연기념물로 지정되었다. 또한 2007년에는 이토이가와와 하야카와의 이토이가와-시즈오카 구조선이 일본의 지질 백선에 선정되었다("이토이가와-시즈오카 구조선(이토이가와)"와 "이토이가와-시즈오카 구조선(하야카와)").

여기를 유라시아 플레이트와 북아메리카 플레이트의 경계로 하는 설도 있지만, 연구자에 따라 충돌 방식에 대한 견해는 다르다.

4. 지질 구조

이토이가와-시즈오카 구조선을 따라 일본 알프스가 형성되어 있다. 생태계는 이토-시즈 선을 경계로 크게 달라지며, 동측을 동일본, 서측을 서일본이라고도 한다. 이토이가와-시즈오카 구조선 변에는 시로우마 산, 노리쿠라 산, 아카이시 산, 미노부 산 등이 줄지어 있다.

동해 측의 동서 경계선은 니가타현과 도야마현의 경계 부근에 위치한 오야시라즈이며, 내륙 측의 동서 경계선은 스와호이다. 단 태평양 측의 경우는 ‘이토이가와-시즈오카’라는 명칭처럼 아베강을 말하지만, 후지강이나 오이강(시마다시) 등을 주장하는 설도 있다.

포사마그나(Fossa Magna)의 서쪽 경계를 이루며, 동쪽으로 넓게 펼쳐진 지구대가 포사마그나이다. 구조선을 따라 형성된 지구에는 니나미산호(아오키호, 나카쓰나호, 기자키호), 스와호 등의 구조호가 있다. 야마나시현 미나미코마군 하야카와정 신쿠라에는 역단층 노두가 있으며, 국가 천연기념물로 지정되었다.

5. 활성 단층군

이토이가와-시즈오카 구조선 활성단층계는 단층의 활동 양식, 심부 지하 구조, 활동 형태 등에 따라 크게 4개의 세그먼트로 구분된다. 구분은 향후 추가적인 조사 결과에 따라 변경될 가능성이 있다고 한다. 2015년 4월 24일 이전 평가에서는 3개로 구분되었다.

일본 활성단층 중 가장 활동적인 단층대 중 하나로 여겨지며, 1980년대부터 활성단층 분포 조사가 이루어지고 있다. 완만한 S자 모양으로 굴곡지고 단속적인 단층군의 총 연장은 약 158km이며, 북쪽은 나가노현 오타니촌 부근에서 남쪽은 야마나시현 하야카와정 부근에 이른다.

* “북부” - (오타니-아키나카) 구간. 나가노현 오타니촌에서 아즈미노시 아키나카(明科)에 이르는 약 50km.
신성단층, 마쓰모토 분지 동연 단층의 일부. 동경사의 역단층. 구간 전체가 하나의 활동 구간으로 지진을 일으킬 경우 M7.7 정도로 추정.
* “중북부” - (아키나카-스와호 남쪽) 구간. 아즈미노시에서 스와코 남쪽의 치노시 부근에 이르는 약 45km.
마쓰모토 분지 동연 단층의 일부, 우시부시지 단층, 오카야 단층군, 스와코 남안 단층. 구간 전체가 하나의 활동 구간으로 지진을 일으킬 경우 M7.6 정도로 추정.
* “중남부” - (스와코 북쪽-시모쓰타키) 구간. 스와코 북쪽에서 나가노현 후지미정 시모쓰타키(下蔦木) 부근에 이르는 약 33km.
스와 단층군, 치노 단층, 가마무산 단층군. 구간 전체가 하나의 활동 구간으로 지진을 일으킬 경우 M7.4 정도로 추정.
* “남부” - (하쿠슈-후지미야마) 구간. 호쿠토시에서 하야카와정에 이르는 약 48km. 하쿠슈 단층, 호오조산 단층, 시모엔아이 단층, 이치노세 단층군, 후지미야마 단층군. 구간 전체가 하나의 활동 구간으로 지진을 일으킬 경우 M7.6 정도로 추정.
* 단층대 전체가 동시에 활동할 경우 M8.5가 예상된다.

스와코 부근에서는 스와코 남서쪽을 스와코 남안 단층군, 스와코 북동쪽을 스와 단층군이 지나가기 때문에 구간으로서는 보기에 중복되어 있다. 고후 분지 남단 하야카와정 이남의 단층선은 평가되지 않았으므로 불명확하다.

북부 구간은 수직 변위량이 우세하고, 중부 구간은 좌수평이동 성분이 현저하며, 남부 구간은 서쪽으로 융기하는 역단층 성분이 탁월하다.

5.1. 북부 구간의 특징

이토이가와-시즈오카 구조선 북부 구간은 수평 변위량보다 수직 변위량이 우세하다. 단층선은 히메카와(姫川)를 따라 거의 남북으로 달리며 불규칙하게 굴곡한다. 니가타현 이토이가와시(糸魚川市)에서 나가노현 오타니무라(小谷村)까지의 구간에서는 활단층의 존재는 알려져 있지 않다. 오타니무라 이남은 평소 지진 진원의 깊이가 20km보다 얕은 미소지진 활동이 활발한 지역이며, 유사 이후의 피해 지진도 다수 기록되어 있다.

단층선 서측의 침강 활동으로 생긴 저지(계곡)는 주변 산지에서 발생한 대규모 산사태 붕괴로 막혀 물이 고이면서 고신조호(古神城湖)(현재의 신조분지(神城盆地)에 존재했지만 매몰되어 소멸), 아오키호(青木湖), 나카쓰나호(中綱湖), 기자키호(木崎湖)가 형성되었다.

5.2. 중부 구간의 특징

이토이가와-시즈오카 구조선 중부 구간은 다른 구간과 달리 좌수평이동 성분이 현저하게 나타난다. 이 구간은 이토이가와-시즈오카 구조선 중에서 가장 활동적인 곳으로 여겨지며, 특히 우시부시지 단층에서는 1000년에 5m~14m의 상하 수직 변위량이 추정된다. 단층선이 직선적인 우시부시지 단층에서는 단층선을 따라 단층애가 형성되며, 시노노이 선과 병행하는 구간이 있다. 마쓰모토시에서의 보링 조사와 트렌치 조사 등을 통해 밝혀진 우시부시지 단층의 활동 이력은 7000년 동안 2회로 여겨진다. 단층 남쪽의 나가노현 시오지리시에서 실시된 발굴 조사에서도 7000년 전부터 2000년 전 사이에 여러 차례 그리고 3세기(255년경)와 7세기(645년경)에 활동했을 것으로 추정되는 흔적이 발견되었다.

5.3. 남부 구간의 특징

이토이가와-시즈오카 구조선 남부 구간은 서쪽으로 융기하는 역단층 성분이 탁월하다. 역사 기록에 남아 있는 지진은 없고, 미소 지진의 발생도 적다. 활동 이력을 밝히기 위해 여러 조사가 이루어지고 있지만, 활동 간격과 최근 활동 시기는 아직 밝혀지지 않았다. 약 7000년 전에 가마노산 단층군(카야노, 오부치자와)에서 시라유 단층(다이보)까지 약 30km 구간이 연동했을 가능성이 보고되었지만, 검토가 불충분하다는 지적이 있다. 콘도(2005) 등은 후지미정의 시모쓰타기 단층에서 5500년 이후 3회의 단층 활동이 있었을 가능성을 보고하고 있다.

6. 지진 활동

이토이가와-시즈오카 구조선에서는 역사적으로 규모 5~7 정도의 지진이 반복적으로 발생했다. 762년 고야(小谷) 부근에서 M7.0 이상의 지진이 발생한 것이 역사에 기록된 가장 오래된 지진이다.

1847년 젠코지 지진 이후에는 20년에서 25년 주기의 활동이 관측되지만 일본해 동연의 지진 활동과 밀접한 관련이 있다.

일본 지진조사연구추진본부(地震調査研究推進本部)가 발표한 2016년부터 30년 이내 지진 발생 확률은 북부 구간(M7.7 정도)에서 0.008-16%, 중북부 구간(M7.6 정도)에서 13-30%, 중남부 구간(M7.4 정도)에서 0.8-8%, 남부 구간(M7.6 정도)에서 거의 0-0.1%이며, 남부를 제외한 3개 구간은 모두 “높음”으로 분류된다.

많은 조합 중에서 “북부와 중부”, “북부와 중북부”, “북부와 중부” 등 가능성이 높다고 생각되는 몇 가지 조합의 연동 지진이 예상된다. 한편, 1970년대부터 2000년대까지 실시된 역사 지진 조사 결과에서는 각 단층의 변위 속도와 활동 이력에 명확한 차이가 있으며, 단층군마다 다른 활동 간격과 변위 속도로 활동하고 있다고 여겨진다. 과거 지진 활동에서 이들 단층이 연동하여 거대 지진을 일으켰다는 증거는 발견되지 않았지만, 원다(2009)는 증거가 발견되지 않았을 뿐, 발생하지 않았다는 증거는 아니라고 말한다.

기록된 주요 지진은 다음과 같다(전진, 여진 제외. 진원 지역의 지명은 현재의 지명임).

* 762년 미노・히다・시나노 - M7.0 이상
* 841년 마쓰모토시 부근(동경 138.0° 북위 36.2°) - M6.5
* 1714년 4월 28일 시나노 오타니 지진. 하쿠바촌 부근(동경 137.85° 북위 36.7°), 사망자 100명. 젠코지에서도 피해 발생 - M6 정도
* 1725년 8월 14일 타카토・스와(동경 138.1° 북위 36.0°) 부근 - M6.0 - 6.5
* 1791년 7월 23일 마쓰모토시 부근(동경 138.0° 북위 36.2°) - M6.7 정도. 마쓰모토성 성벽 파괴.
* 1855년 3월 18일 히다시라카와(동경 136.9° 북위 36.25°) - M6.7
* 1858년 4월 23일 시나노 북서부, 오마치시와 하쿠바촌 경계 부근(동경 137.9° 북위 36.6°) - M5.7
*: 히에쓰 지진(4월 9일)으로 인한 조칸지가와 하도 폐색부의 붕괴로 인한 홍수의 원인.
* 1890년 1월 7일 15시 43분경. 나가사카무라에서 나가노시 오오카 히노구치자와 부근(동경 138.0° 북위 36.5°) - M6.2
* 1898년 야마나시현 미노부정 부근 - M5.9
* 1918년 11월 11일 『오마치 지진』2시 59분 - M6.1 / 16시 04분 - M6.5, 진원지는 오마치시 미나미타카가리야마 부근(동경 137.9° 북위 36.5°). 1858년 지진과 구별하기 위해 다이쇼 오마치 지진이라고도 불린다.
* 1986년 12월 30일 9시 38분 - 구 미아사무라, 오가와무라, 구 신슈신마치의 경계 부근에서 이토이가와-시즈오카 구조선에 나가노 분지 서쪽 가장자리 단층 및 센바가와 구조선의 각 연장이 만나는 지역에서 발생 - M5.9
* 2011년 6월 30일 8시 16분 - 나가노현 중부 지진 나가노현 마쓰모토시(동경 137°33.4′ 북위 35°49.5′) - M5.4
* 2014년 11월 22일 22시 8분 - 나가노현 신죠 단층 지진

7. 지진 관측망

방재과학기술연구소의 고감도 지진관측망(Hi-net) 관측시설이 이토이가와-시즈오카 구조선상의 지역에 설치되어 있다. 2003년까지 약 30곳의 관측시설이 설치되었으며, 2005년도부터 “이토이가와-시즈오카 구조선 단층대에 있어서의 중점적 조사연구” 수탁사업 및 기상청 이관 관측점을 합쳐 13곳이 추가되었다. 2011년 현재 약 40곳의 관측점에서 상시 관측이 이루어지고 있으며, 이를 통해 10km 정도의 정밀도로 진원 위치 결정이 가능해졌다.

8. 생물 분포

이토이가와-시즈오카 구조선을 경계로 몇몇 생물의 분포나 특징에 동서 간 차이가 나타난다. 다만, 월리스선, 웨버선, 블라키스톤선과 같은 엄밀한 분포 경계는 아니다.

예를 들어, 쉬리는 노토반도와 덴류강 유역 서쪽의 혼슈, 시코쿠, 큐슈에 분포한다. 반딧불이의 경우, 자연 분포 개체의 발광 주기를 비교했을 때, 대략 이토이가와-시즈오카 구조선을 경계로 서일본형(단주기형, 2초형)과 동일본형(장주기형, 4초형)이 분포한다.

9. 자료적 가치

니가타현 이토이가와시는 2009년에 일본 최초의 세계 지오파크로 인정되었다. 2020년 11월, 문화심의회는 이토이가와-시즈오카 구조선을 천연기념물로 지정하도록 답신했다. 1990년에는 이토이가와시에 포사마그나 파크가 개설되어 단층 노두 일부가 전시되고 있다.