크리프 단층
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1. 개요
크리프 단층은 판 경계에서 변형이 일어나는 국지적인 지역이 원거리장으로 이동하면서 발생하는 현상으로, 단층의 낮은 마찰력, 낮은 수직 응력, 과도한 공극 유체 압력 등이 원인이다. 지진 대신 단층면이 소성 변형을 일으키며 미끄러지는 무진동 변형의 일종으로, 지진 예측 및 단층의 동역학 연구에 중요한 정보를 제공한다. 크리프 단층의 측정은 측지학 및 원격탐사 기술을 활용하며, 캘리포니아의 칼라베라스 단층, 샌 안드레아스 단층, 북아나톨리아 단층 등에서 관찰된다.
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| 크리프 단층 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 지진을 동반하지 않고 지질 단층을 따라 발생하는 표면 변위 |
| 영어 명칭 | Aseismic creep (에이시스믹 크리프) |
| 특징 | |
| 발생 위치 | 활성 단층 |
| 설명 | 지각 내부의 전단 응력이 축적되어 단층이 서서히 움직이며, 지진 발생 없이 변위가 일어남 |
| 관련 현상 | 지반 침하 구조물 변형 |
| 관련 단층 | |
| 예시 | 캘러베라스 단층 |
2. 원인
크리프 단층은 판 구조론 상의 판 경계에서 변형이 일어난 국지적인 지역이 원거리장으로 이동하면서 발생한다. 크리프 단층이 발생하는 근본적인 원인은 1차적으로 단층의 마찰력이 매우 낮고 얕은 지각의 단층에 작용하는 정상 변형력이 작으며, 이에 비해 과도하게 큰 공급수압이 걸려 단층에 걸릴 수 있는 최대 정상 변형력의 한계가 작아지기 때문이다.[6] 지질학적으로 물질의 마찰 반응은 지진에서 비지진성 변형으로 바뀌는 과정을 명확하게 설명할 수 있다.[6]
2. 1. 낮은 마찰 강도와 응력
크리프 단층은 판 구조론 상의 판 경계에서 변형이 일어난 국지적인 지역이 원거리장으로 이동하면서 발생한다. 크리프 단층이 발생하는 근본적인 원인은 1차적으로는 단층의 마찰력이 매우 낮고 얕은 지각의 단층에 작용하는 정상 변형력이 작으며 이에 비해 과도하게 큰 공급수압이 걸려 단층에 걸릴 수 있는 최대 정상 변형력의 한계가 작아지면서 발생한다.[6] 지질학적으로 물질의 마찰반응은 지진에서 비지진성 변형으로 바뀌는 과정을 명확하게 설명할 수 있다.[6] 단층에 마찰이 걸리게 되면 응력이 쌓이면서 움직임이 전혀 없다가 어느 순간 응력이 한꺼번에 내려가는 지진과 같이 갑자기 미끄러지는 현상인 스틱 슬립 현상이 발생한다.[6]오랜 기간 동안 암석이 단층면을 따라 깨지면서 이동할 때, 작은 가루로 부서지는 현상도 발생한다. 이때 강한 공급수압 환경에 단층 주위에 침투하는 지하수가 만나면 일종의 단층점토(Fault Clay)가 생성되면서 단층이 받는 응력에 대해 소성 변형을 일으켜 말랑말랑하게 지진 없이 단층면이 이동하는 현상인 크리프 단층이 발생한다.
무진동 크리프는 원거리장의 움직임을 지각판 경계의 국지화된 변형 영역에서 수용한다. 무진동 크리프의 근본적인 원인은 주로 단층의 열악한 마찰 강도, 얕은 지각에서 단층에 작용하는 낮은 수직 응력, 그리고 과도한 공극 유체 압력으로 인해 단층에 작용하는 수직 응력의 유효량이 제한되기 때문이다. 지질 물질의 마찰 반응은 깊이에 따른 지진성 변형에서 무진동 변형으로의 전환을 설명할 수 있다.[1] 단층을 따라 마찰이 발생하면 지진과 관련된 응력 강하와 함께 응력이 재충전되면서 움직임이 없는 단계가 발생할 수 있다.[1]
2. 2. 스틱 슬립 현상과 단층 점토
크리프 단층이 발생하는 근본적인 원인은 1차적으로 단층의 마찰력이 매우 낮고 얕은 지각의 단층에 작용하는 정상 변형력이 작으며, 이에 비해 과도하게 큰 공급수압이 걸려 단층에 걸릴 수 있는 최대 정상 변형력의 한계가 작아지기 때문이다. 지질학적으로 물질의 마찰 반응은 지진에서 비지진성 변형으로 바뀌는 과정을 명확하게 설명할 수 있다.[6] 단층에 마찰이 걸리면 응력이 쌓이면서 움직임이 전혀 없다가 어느 순간 응력이 한꺼번에 내려가는 지진과 같이 갑자기 미끄러지는 현상을 볼 수 있는데, 이를 스틱 슬립 현상이라고 한다.[6]오랜 기간 동안 암석이 단층면을 따라 깨지면서 이동할 때, 작은 가루로 부서지는 현상도 발생한다. 이때 강한 공급수압 환경에서 단층 주위에 침투하는 지하수가 만나면 일종의 단층점토(Fault Clay)가 생성되면서 단층이 받는 응력에 대해 소성 변형을 일으켜 지진 없이 단층면이 말랑말랑하게 이동하는 현상인 크리프 단층이 발생한다.
3. 크리프 측정
토치카 측량은 정렬 배열과 함께 사용하여 크리프를 추적한다. 이러한 데이터는 단층의 지진 능력을 제한하는 데 사용될 수 있다.[2]
3. 1. 지진 예측과의 관계
단층에 있는 크리프가 시간, 공간에 따라 어떻게 변화하는지 파악하는 일은 미래에 일어날 지진의 대략적인 시기, 위치, 예상 규모를 예측하고 단층에서의 동역학을 이해하는데 도움을 준다. 지진 발생 사이 변형률과 그와 관련된 결합 상수 측정은 암반에 쌓일 수 있는 응력의 한계를 알 수 있으며 미래의 지진 파열로 언제 방출될지도 예상할 수 있어 중요하다.[7] 공간 기반 측지학이 발전하고 원격탐사도 개발되면서 크리프 단층의 그 크기를 확인하고 조산 운동의 과정을 추적하는 데 사용한다. 이는 슬로우 슬립, 즉 느린 지진의 정도를 파악하는 과정과도 맞닿는다.[7]
단층을 따라 크리프 속도가 시간적, 공간적으로 어떻게 변하는지 아는 것은 미래 지진의 시기, 위치 및 잠재적 규모를 예측하는 것뿐만 아니라 단층 거동의 역학에 중요한 의미를 갖는다. 지진 간 변형률 측정과 관련된 결합 계수 패턴 또한 스트레스가 축적되어 미래의 지진 파열로 방출될 수 있는 지점을 밝혀내기 때문에 중요하다.[2] 우주 측지학의 등장과 새롭게 개발된 원격 감지 기술은 지각 변형을 모니터링하여 단층의 비지진성 크리프를 추적하는 데 사용된다.[2] 토치카 측량은 정렬 배열과 함께 사용하여 크리프를 추적한다. 이러한 데이터는 단층의 지진 능력을 제한하는 데 사용될 수 있다.
3. 2. 측지학 및 원격탐사 기술 활용
단층을 따라 크리프 속도가 시간적, 공간적으로 어떻게 변하는지 아는 것은 미래 지진의 시기, 위치 및 잠재적 규모를 예측하는 것뿐만 아니라 단층 거동의 역학에 중요한 의미를 갖는다. 지진 간 변형률 측정과 관련된 결합 계수 패턴 또한 스트레스가 축적되어 미래의 지진 파열로 방출될 수 있는 지점을 밝혀내기 때문에 중요하다.[2] 우주 측지학의 등장과 새롭게 개발된 원격 감지 기술은 지각 변형을 모니터링하여 단층의 비지진성 크리프를 추적하는 데 사용된다.[2] 토치카 측량은 정렬 배열과 함께 사용하여 크리프를 추적한다. 이러한 데이터는 단층의 지진 능력을 제한하는 데 사용될 수 있다.4. 사례
칼라베라스 단층(홀리스터), 샌 안드레아스 단층, 북아나톨리아 단층 등 여러 단층에서 무진동 크리프 현상이 나타난다.[3]
4. 1. 캘리포니아 칼라베라스 단층
홀리스터에서는 칼라베라스 단층의 무진동 크리프가 나타난다. 홀리스터에서 단층을 가로지르는 도로에는 상당한 변위가 나타나며, 단층 위에 자리 잡은 여러 집들은 눈에 띄게 뒤틀려 있지만 여전히 거주 가능하다. 이 도시는 거의 매주 지질학자와 지질학 전공 학생들을 끌어들인다.무진동 크리프가 발생한 다른 단층으로는 캘리포니아의 샌 안드레아스 단층과 터키의 북아나톨리아 단층이 있다.[3] 마카마 단층을 따라 발생하는 크리프는 연간 약 8mm이며, 이는 나머지 헤이워드 단층 시스템을 따라 일정한 움직임과 일치한다. --
4. 2. 샌 안드레아스 단층과 북아나톨리아 단층
캘리포니아주의 샌 안드레아스 단층과 튀르키예의 북아나톨리아 단층에서도 무진동 크리프가 발생한다.[3]4. 3. 헤이워드 단층
캘리포니아주 마카마 단층을 따라 발생하는 크리프는 연간 약 8mm이며, 이는 나머지 헤이워드 단층 시스템을 따라 일정한 움직임과 일치한다.[3] --참조
[1]
논문
Slow slip events and seismic tremor at circum-Pacific subduction zones
2007
[2]
논문
From Geodetic Imaging of Seismic and Aseismic Fault Slip to Dynamic Modeling of the Seismic Cycle
2015
[3]
논문
The implications of fault zone transformation on aseismic creep: Example of the North Anatolian Fault, Turkey
https://doi.org/10.1[...]
2022-11-04
[4]
서적
活断層地震はどこまで予測できるか
講談社
[5]
서적
活断層地震はどこまで予測できるか
講談社
[6]
논문
Slow slip events and seismic tremor at circum-Pacific subduction zones
https://agupubs.onli[...]
2007
[7]
논문
From Geodetic Imaging of Seismic and Aseismic Fault Slip to Dynamic Modeling of the Seismic Cycle
https://www.annualre[...]
2015
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