캐스케이디아 섭입대
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1. 개요
캐스케이디아 섭입대는 후안 데 푸카 판이 북아메리카 판 아래로 섭입하는 지역으로, 밴쿠버 섬에서 북부 캘리포니아에 이르는 길이 1,000km의 단층이다. 이 섭입대는 1700년 규모 9.0의 대지진을 발생시켰으며, 지질학적 기록과 일본의 쓰나미 기록을 통해 그 규모를 추정할 수 있다. 캐스케이디아 섭입대는 다양한 유형의 지진 활동을 보이며, 과거 7,000년 동안 약 500년에 한 번꼴로 대지진이 발생했고, 향후 50년 안에 규모 9.0 이상의 지진이 발생할 가능성도 제기되고 있다. 또한, 섭입대 상부에 위치한 캐스케이드 화산호의 화산 활동에도 영향을 미친다.
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캐스케이디아 섭입대 | |
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개요 | |
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위치 | |
범위 | 북부 밴쿠버 아일랜드에서 북부 캘리포니아주까지 |
길이 | 약 960km |
깊이 | 70 ~ 100마일 (110 ~ 160km) |
해저면 아래 깊이 | 30m |
지질학적 특징 | |
유형 | 수렴 경계 |
관련 지형 | 화산 |
추가 정보 | |
참고 자료 | 오리건 비상 관리부: 캐스케이디아 섭입대: 재해 및 대비: 오리건 주 |
2. 역사
1700년 캐스케이디아 지진 이전에는 이 지역에 대한 신뢰할 만한 기록이 부족했다. 올림픽반도 지역 원주민들 사이에서는 천둥새와 고래의 전투와 같은 구전 신화가 전해져 내려왔다. 2005년 지진학자 루트 루딘은 여러 미국 원주민 부족들의 신화를 분석하여 지진 발생 시기를 1701년경으로 추정하기도 했다.[45]
1700년 캐스케이디아 지진은 Mw 9.0의 거대 지진으로, 1,100km 길이의 단층면이 14m나 이동했으며, 일본에 큰 쓰나미 피해를 입혔다.[38][39]
고(古)지진학적 연구에 따르면, 캐스케이디아 섭입대에서는 과거 7,000년 동안 13차례, 10,000년 동안 41차례의 지진이 발생했다. 평균적으로 500년 또는 240년에 한 번꼴로 지진이 발생했으며, 이 중 절반은 규모 9급의 거대 지진이었다.[40] 지난 3,500년 동안에는 판 경계 거대 지진이 7차례 발생했다.[41] 전문가들은 이 지역에서 언제든지 대규모 지진이 발생할 수 있다고 경고한다.[38][42]
2. 1. 역사적 문헌
1700년 캐스케이디아 지진 당시에는 신뢰할 수 있는 공통된 기록이 존재하지 않는다. 올림픽반도 지역에서는 천둥새와 고래 사이 장엄한 전투에 관한 구술 신화가 존재한다. 2005년 지진학자 루트 루딘은 후아이아흐트,[45] 마카족,[45] 호족,[46] 크위리우트,[46] 유록인, 두와미시인 등 다양한 미국 원주민 신화를 수집, 분석하였다. 이들은 땅이 흔들리고 홍수가 났다는 신화를 가지고 있었으며, 이를 통해 지진 발생 년도를 추정할 수 있었다. 대략 1701년 경을 중심으로 지진 설화가 퍼지기 시작했다.[45]1700년 캐스케이디아 지진에 대한 동시대의 기록은 없다. 일본의 기록에 따르면 겐로쿠 시대에 혼슈섬 해안을 강타한 16피트 높이의 쓰나미에 대한 보고가 있었다. 이 쓰나미를 발생시킨 지진이 관측되지 않아 학자들은 이를 "고아 쓰나미"라고 명명했다. 일본 달력을 번역한 결과 이 사건이 1700년 1월 27일에서 28일 자정경에 발생했으며, 지진 발생 10시간 후라는 것을 밝혀냈다. 따라서 북서 태평양에서 발생한 규모 9.0의 지진은 1700년 1월 26일 오후 9시(태평양 표준시)경에 발생한 것으로 추정된다.
2. 2. 지질학적 기록
1960년대 퓨젓사운드만에서 정유 회사가 지하 파쇄를 하던 중 섭입대가 발견되었다.[47] 1980년대 지진학자 토마스 H. 히톤과 가나모리 히로오는 캐스케이디아 섭입대가 칠레, 알래스카, 일본의 난카이 해곡과 유사하다는 점을 발견했지만, 당시 다른 지구과학자들은 회의적인 반응을 보였다.[48]1986년, 브라이언 앳워터는 니야 베이 탐사 중 애로우그래스를 발견했는데, 이는 땅이 갑자기 해수면 아래로 가라앉아 식물이 죽었다는 증거였다.[1] 1987년, 앳워터와 데이비드 야마구치는 코팔리스 강에서 '유령 숲'을 발견했는데, 이는 지진으로 땅이 최대 2미터까지 침강하여 나무들이 죽은 흔적이었다.[3] 서양 붉은 삼나무의 연륜 연대 측정법을 통해 나무의 사망 연도가 1699년에서 1700년 겨울 사이로 좁혀졌다.[5][1]
1995년, 미국 지질 조사소(USGS)의 앨런 넬슨이 이끄는 국제팀은 브리티시컬럼비아, 워싱턴 주, 오리건 주 해안에서 지진으로 인한 침강 및 쓰나미 발생 증거를 추가로 확인했다.
1996년, 사타케 켄지는 일본의 쓰나미 기록을 통해 1700년 캐스케이디아 지진의 발생 시기와 규모를 구체적으로 밝혔다. 일본 기록에 따르면 겐로쿠 시대에 혼슈섬 해안을 강타한 16피트 높이의 '고아 쓰나미'가 있었는데, 사타케는 이를 1700년 1월 27일에서 28일 자정경으로 추정했다. 이는 태평양 북서부에서 발생한 규모 9.0의 지진이 1700년 1월 26일 오후 9시(태평양 표준시)경에 발생했음을 의미한다.
고(古)지진학적 조사에 따르면, 캐스케이디아 섭입대에서는 과거 약 7,000년 동안 13차례, 과거 10,000년 동안 41차례의 지진이 발생했다. 평균적으로 약 500년에 한 번, 또는 240년에 한 번 꼴로 지진이 발생한 셈이며, 이 중 절반은 M9급의 거대 지진으로 추정된다.[40]
3. 지진 활동
캐스케이디아 섭입대는 1960년대 퓨젓사운드만에서 정유 회사가 지하 파쇄 작업을 하던 중 발견되었다. 1990년대까지는 이 섭입대가 더 이상 활동하지 않는 것으로 여겨졌다.[47] 1980년대 토마스 H. 히톤과 가나모리 히로오 같은 지진학자들은 불의 고리의 다른 섭입대와 달리 캐스케이디아 섭입대의 활동이 적은 점을 분석하여, 칠레, 알래스카, 일본의 난카이 해곡과 유사하다는 점을 발견했다. 하지만 당시 다른 지구과학자들은 회의적인 반응을 보였다.[48]
캐스케이디아 섭입대는 느린 지진, 거대 지진, 판간 지진, 판내 지진 등 다양한 유형의 지진을 겪는다.[12] 다른 섭입대와 비교하면 현재 지진 활동 수준은 낮지만, 지진계와 GNSS 수신기 등의 장비를 통해 다양한 지진이 기록되고 있다.
1700년에는 규모 9.0의 거대 지진이 발생하여 길이 1100km의 단층면이 14m나 어긋났으며, 일본에도 큰 쓰나미 피해를 입혔다.[38][39] 과거 지진 기록을 살펴보면, 약 7,000년 동안 13차례, 평균 500년에 한 번꼴로 지진이 발생했다. 지난 10,000년 동안에는 41차례(약 240년에 한 번)의 지진이 발생했으며, 이 중 절반은 M9급의 거대 지진으로 추정된다.[40] 전문가들은 언제든 대규모 지진이 발생할 수 있다고 경고한다.[38][42]
3. 1. 섭입대 구조
캐스케이디아 섭입대는 캐나다 밴쿠버 섬 북부에서 캘리포니아 북부 멘도시노 곶까지 뻗어 있는 1000km 길이의 기울어진 단층이다. 이 단층은 후안 데 푸카 판과 북아메리카 판을 구분한다. 후안 데 푸카 해령을 따라 새로운 후안 데 푸카 판이 해안에서 생성된다.[8][9]
후안 데 푸카 판은 북아메리카 판을 향해 이동하여 결국 대륙 아래로 밀려 들어간다. 이 지대는 후안 데 푸카 판, 익스플로러 판, 고르다 판, 북아메리카 판을 구분한다. 이곳에서는 태평양의 해양 지각이 약 2억 년 동안 대륙 아래로 침강해 왔으며, 현재 약 40mm/년의 속도로 침강하고 있다.[8][9]
깊이가 30km 미만인 얕은 곳에서 캐스케이디아 지대는 마찰에 의해 고정되어 섭입력이 작용함에 따라 응력이 서서히 증가하며, 단층의 마찰 강도를 초과하여 암석이 거대 지진에서 단층을 따라 서로 미끄러진다. 30km 아래에서는 판 경계면이 간헐적 진동 및 미끄러짐을 나타낸다.
캐스케이디아 섭입대의 너비는 섭입되는 해양 판의 각도에 따라 길이를 따라 달라지며, 이는 대륙 아래로 더 깊이 밀려 들어감에 따라 가열된다. 판의 가장자리가 침강하고 더 뜨거워지고 더 용융됨에 따라 섭입하는 암석은 결국 기계적 응력을 저장하는 능력을 잃게 되며, 지진이 발생할 수 있다. 하인드만과 왕 다이어그램(표시되지 않음, 아래 참조 링크 클릭)에서 "고정" 구역은 지진을 위한 에너지를 저장하고 있으며 "전이" 구역은 다소 가소성이 있지만 파열될 수 있다.[10]
캐스케이디아 섭입대는 북쪽과 남쪽 끝에 있는 삼중점에서 시작된다. 북쪽, 하이다과이 바로 아래에서 퀸 샬롯 단층과 익스플로러 해령과 교차한다. 남쪽, 캘리포니아 멘도시노 곶 바로 바깥에서 샌앤드리어스 단층과 멘도시노 파괴대가 멘도시노 삼중점에서 교차한다.
3. 2. 최근 지진 활동
캐스케이디아 섭입대는 느린 지진, 거대 지진, 판간 지진, 판내 지진 등 다양한 유형의 지진을 겪는다. 다른 섭입대와 비교했을 때 현재 지진 활동 수준은 낮지만, 지진계 및 GNSS 수신기와 같은 장비를 통해 다양한 지진이 기록되고 있다.[12]느린 지진의 일종인 트레머는 캐스케이디아 섭입대 거의 전체에서 13~16개월 간격으로 발생한다.[12] 트레머는 거대 지진이 발생하는 영역보다 더 깊은 28~45km 깊이에서 발생하며, 움직임이 매우 느려 지표면에서는 감지하기 어렵지만 측지학적으로 측정 가능하다. 트레머 활동은 워싱턴 북부에서 밴쿠버 섬 남부, 캘리포니아 북부에서 가장 활발하다.[13]
판간 지진은 캐스케이드 화산호 서쪽, 트레머 발생 지역 동쪽의 북아메리카 판 전호에서 주로 발생한다.[13] 이 지진은 얕은 깊이에서 발생하여 큰 피해를 일으킬 수 있다. 서기 900~930년경 시애틀 단층에서 발생한 규모 7의 판간 지진은 3미터의 융기와 4~5미터의 쓰나미를 일으켰다.[14] 캘리포니아 북부에서도 상당수의 전호 판간 지진이 발생한다.[13]
판내 지진은 섭입하는 판 내부의 응력과 관련 있으며, 밴쿠버 섬 서해안과 퓨젯 사운드, 캘리포니아 북부 해안의 고르다 판이 섭입하는 지역에서 주로 발생한다.[13] 1949년 올림피아 지진은 52km 깊이에서 발생한 규모 6.7의 판내 지진으로 8명의 사망자를 냈다. 2001년 니스퀄리 지진은 규모 6.8의 주목할 만한 판내 지진이었다. 캘리포니아 북부 해안 지진 활동의 대부분은 고르다 판 내의 판내 변형 때문이다.[13]
1700년에는 규모 9.0의 거대 지진이 발생하여 길이 1,100km의 단층면이 14m나 어긋났으며, 일본에도 큰 쓰나미 피해를 입혔다.[38][39]
과거 지진 기록을 살펴보면, 약 7,000년 동안 13차례, 평균 500년에 한 번꼴로 지진이 발생했다. 지난 10,000년 동안에는 41차례(약 240년에 한 번)의 지진이 발생했으며, 이 중 절반은 M9급의 거대 지진으로 추정된다.[40] 전문가들은 언제든 대규모 지진이 발생할 수 있다고 경고한다.[38][42]
3. 3. 거대 지진
캐스케이디아 섭입대는 후안 데 푸카 판과 북아메리카 판 사이의 경계를 이루는 매우 긴 경사진 단층으로, 밴쿠버 섬 중부에서 북부 캘리포니아까지 뻗어 있다.[20] 이 단층의 길이가 매우 길기 때문에, 전체 길이에 걸쳐 파열이 발생할 경우 매우 큰 지진을 발생시킬 수 있다.거대 지진은 알려진 가장 강력한 지진으로, 규모 9.0을 초과할 수 있다.[20][18][19] 이는 규모 7.0보다 1,000배, 규모 5.0보다 100만 배 더 많은 에너지를 방출한다. 이러한 지진은 단층의 "잠긴" 구역에 충분한 에너지(응력)가 축적되어 파열을 일으킬 때 발생한다. 거대 지진의 규모는 단층을 따라 파열되는 길이에 비례한다.
열 및 변형 연구에 따르면, 변형 전선(판 변형이 시작되는 곳)에서 60km 하향 경사 (동쪽) 지점이 완전히 잠겨 있다(판이 서로 지나가지 않음). 더 하향 경사로 가면 완전히 잠긴 상태에서 무지진 미끄러짐으로 전환된다.[20] 1999년에는 전 지구 측위 시스템 사이트에서 50km × 300km 면적에서 약 2cm의 짧은 운동 역전이 기록되었는데, 이는 규모 6.7 지진과 동일한 수준이었다.[21] 이 움직임은 지진을 유발하지 않았으며, 조용하고 지진이 아닌 지진 신호로만 감지되었다.[22]
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2004년, 미국 지질학회는 캐스케이디아 섭입대를 따라 일어날 수 있는 지반 침강 가능성을 분석하는 연구를 수행했다. 이 연구에서는 토피노와 유클루엣과 같이 밴쿠버 섬 서해안에 있는 여러 도시가 갑작스러운 지진으로 인해 1~2미터 침강할 위험이 있다고 가정했다.[23]
1980년대 토마스 H. 히톤과 가나모리 히로오와 같은 지진학자들은 태평양 주변 불의 고리에서 왕성하게 활동하는 다른 섭입대와 달리 거의 활동하지 않는 캐스캐이드 섭입대에 대해 분석했다. 이들은 메가스러스트 지진을 일으키는 것으로 알려진 칠레, 알래스카, 일본의 난카이 해곡의 단층과 비슷한 점을 발견했으나 당시 다른 지구과학자들은 회의적인 결론을 얻었다.[48]
이 섭입대에서 가장 최근에 발생한 지진은 1700년에 발생한 규모 9.0의 거대 지진으로, 일본에도 막대한 쓰나미 피해를 입혔다.[38][39] 이 지진으로 길이 1,100km에 달하는 단층면이 14m나 어긋났다. 올림픽반도 지역에서는 천둥새와 고래 사이 장엄한 전투에 관한 구술 신화가 존재한다. 2005년 지진학자 루트 루딘은 후아이아흐트,[45] 마카족,[45] 호족,[46] 크위리우트,[46] 유록인, 두와미시인 등 다양한 미국 원주민의 신화를 수집, 분석하였는데, 땅이 흔들리고 홍수가 났다는 신화가 있었다. 이러한 데이터 수집을 통해 지진이 일어난 년도를 추정할 수 있었으며 대략 1701년 경을 중심으로 지진 설화가 퍼지기 시작했다.[45]
역사 기록에는 대지진 발생이 기록되지 않았지만, 지질학적 조사 결과 과거 거대 지진 발생 흔적이 발견되었다. 일본에서도 쓰나미 도달 기록이 남아 있다.[40]
이 섭입대에서는 과거 약 7,000년 동안 13차례의 지진이 발생한 것으로 추정되며, 평균 약 500년에 한 번 정도 발생했다. 또한, 과거 10,000년 동안에는 41차례(약 240년에 한 번 정도)의 지진이 발생했으며, 이 중 절반은 M9급의 거대 지진으로 추정된다.[40] 판 경계 거대 지진은 과거 3500년 동안 7차례 발생한 것으로 밝혀졌다.[41]
추정 연도 | 간격 (년) | |
---|---|---|
2005년 자료[25] | 2003년 자료[26] | |
1700년 | 780 | |
780년–1190년 | 880년–960년 | 210 |
690년–730년 | 550년–750년 | 330 |
350년–420년 | 250년–320년 | 910 |
기원전 660년–440년 | 기원전 610년–450년 | 400 |
기원전 980년–890년 | 기원전 910년–780년 | 250 |
기원전 1440년–1340년 | 기원전 1150년–1220년 | 불명 |
3. 3. 1. 샌 안드레아스 단층과의 연관성
샌 안드레아스 단층 북부와 남부 캐스케이디아 섭입대에서 과거 지진 흔적을 연구한 결과, 시간적 상관관계가 나타났다. 이는 적어도 지난 3,000년 동안 캐스케이디아 섭입대의 지진이 북부 샌 안드레아스 단층의 주요 지진 대부분을 유발했을 수 있다는 증거일 수 있다. 이 증거는 또한 이러한 시간적 상관관계가 있는 각 사건에서 파열 방향이 북쪽에서 남쪽으로 이동했음을 보여준다. 하지만 1906년 샌프란시스코 지진은 이러한 상관관계의 주요 예외인데, 그 이유는 이 지진이 주요 캐스케이디아 지진에 의해 선행되지 않았기 때문이다.[24]3. 3. 2. 향후 지진 예측
1980년대 이전에는 과학자들이 캐스케이디아 섭입대가 다른 섭입대처럼 지진을 발생시키지 않는다고 생각했지만, 브라이언 앳워터와 사타케 겐지의 연구를 통해 워싱턴 해안의 대규모 쓰나미 증거와 일본의 고아 쓰나미(지진이 동반되지 않은 쓰나미) 기록이 연결되면서, 섭입대가 예상보다 더 위험하다는 사실이 밝혀졌다.[28]1700년 캐스케이디아 지진 이후, 2009년 일부 지질학자들은 캐스케이디아 섭입대가 향후 50년 안에 규모 9.0 이상의 지진을 일으킬 확률을 10%~14%로 예측했다.[30] 2010년 연구에서는 규모 8.0 이상 지진 발생 위험이 37%까지 높아질 수 있다고 추정했다.[31][32]
지질학자와 토목 기사들은 태평양 북서부 지역이 이러한 대규모 지진에 제대로 대비되어 있지 않다고 판단했다. 이 지진은 2011년 도호쿠 지진과 쓰나미와 유사할 것으로 예상되며, 단층 파괴 길이는 2004년 인도양 지진 해일과 비슷할 것으로 예측된다. 결과적으로 발생하는 쓰나미는 높이가 약 30m에 이를 수 있다.[30] 미국 연방 재난 관리청(FEMA)은 이 사건으로 약 13,000명이 사망하고 27,000명이 부상당할 것으로 추정하며, 이는 미국과 북미 역사상 가장 치명적인 자연재해가 될 것이다.[33][34] FEMA는 또한 백만 명의 이재민이 발생하고 250만 명이 식량과 물을 필요로 할 것으로 예측한다. 기반 시설 붕괴와 자신 및 가족의 안전을 확보하려는 공공 안전 요원의 대응 부족으로 인해, 전체 요원 중 약 1/3만이 재난에 대응할 수 있을 것으로 예상된다. 시애틀에서 규모 6.7의 지진이 발생할 경우, 7,700명의 사망 및 부상자, 330억달러의 피해, 39,000채의 건물 심각한 손상 또는 파괴, 130건의 동시 화재가 발생할 수 있다는 분석도 있다.[1]
이 섭입대에서 가장 최근에 발생한 지진은 1700년에 발생한 규모 9.0의 거대 지진으로, 일본에도 막대한 쓰나미 피해를 입혔다.[38][39] 이 지진으로 인해 길이 1,100km에 달하는 단층면이 14m나 이동했다.
역사 기록에는 대지진 발생이 기록되지 않았지만, 지질학적 조사를 통해 과거 거대 지진 발생 흔적이 발견되었다. 일본에서도 쓰나미 도달 기록이 남아있다.[40]
과거 약 7,000년 동안 13차례의 지진이 발생한 것으로 추정되며, 평균 약 500년에 한 번 꼴로 발생했다. 과거 10,000년 동안에는 41차례(약 240년에 한 번)의 지진이 발생했으며, 이 중 절반은 규모 9급의 거대 지진으로 추정된다.[40] 지난 3,500년 동안 판 경계 거대 지진은 7차례 발생했다.[41] 전문가들은 이 지진대에서 언제 대규모 지진이 발생해도 이상하지 않다고 말한다.[38][42]
다음은 과거 지진 기록을 정리한 표이다.
추정 연도 | 간격 (년) | |
---|---|---|
2005년 자료[25] | 2003년 자료[26] | |
1700년 | 780 | |
780년–1190년 | 880년–960년 | 210 |
690년–730년 | 550년–750년 | 330 |
350년–420년 | 250년–320년 | 910 |
기원전 660년–440년 | 기원전 610년–450년 | 400 |
기원전 980년–890년 | 기원전 910년–780년 | 250 |
기원전 1440년–1340년 | 기원전 1150년–1220년 | 불명 |
4. 화산 활동
캐스케이디아 섭입대는 후안 데 푸카 판이 북아메리카 판 아래로 섭입하면서 발생하는 마그마가 지표면으로 상승하여 다양한 형태의 화산을 형성하여 활발한 화산 활동으로 유명하다.
4. 1. 캐스케이드 화산호
캐스케이드 화산호는 북부 캘리포니아에서 알래스카 해안 반도까지 뻗어 있는 대륙 화산호이다.[35] 이 호는 미오세 화산암에서 빙하에 이르기까지 다양한 기존 지질 물질 위에 성장한 일련의 제4기 성층 화산으로 구성되어 있다.[2] 해안에서 약 100km 내륙에 위치해 있으며, 평균 해발 3000m가 넘는 남북으로 이어지는 봉우리 체인을 형성한다.[2]
주요 봉우리는 남쪽에서 북쪽으로 다음과 같다.
- 캘리포니아: 라센 봉우리, 샤스타 산
- 오리건: 크레이터 호 (마자마), Three Sisters, Mount Jefferson, 후드 산
- 워싱턴: 애덤스 산, 세인트헬렌스 산, 레니어 산, 글레이셔 피크, 베이커 산
- 브리티시컬럼비아: 가리발디 산, 마운트 미거 매시프
이 체인에서 가장 활동적인 화산으로는 세인트헬렌스 산, 베이커 산, 라센 봉우리, 샤스타 산, 후드 산 등이 있다. 세인트헬렌스 산은 1980년에 대규모 분화하면서 전 세계의 주목을 받았다.[2] 조용해지기는 했지만, 여전히 간헐적으로 증기 기둥을 내뿜고 작은 지진을 경험하는 등 마그마 활동의 징후를 보이며 계속해서 웅웅거리고 있다.[2]
대부분의 화산은 가장 최근의 분화가 일어난 주요 중심 통풍구를 가지고 있다. 이 봉우리들은 굳어진 안산암에서 데이사이트 마그마, 그리고 더 규산질(및 폭발성) 유문암의 층으로 구성되어 있다.
4. 2. 섭입대 상부의 화산
참조
[1]
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[2]
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[3]
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http://www.amnh.org/[...]
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2015-07-15
[4]
간행물
The Really Big One: An earthquake will destroy a sizable portion of the coastal Northwest. The question is when.
http://www.newyorker[...]
2015-07-20
[5]
간행물
Did North American Quake Cause 1700 Japanese Tsunami?
http://news.national[...]
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[6]
간행물
Future Shocks: Modern science, ancient catastrophes and the endless quest to predict earthquakes
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[7]
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http://discovermagaz[...]
2012-03-13
[8]
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서적
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웹사이트
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논문
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