고유지진
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1. 개요
고유지진은 특정 장소에서 주기적으로 발생하는 지진을 의미한다. 지진 모멘트와 규모의 시계열 그래프 분석을 통해 고유지진의 유무를 알 수 있으며, 규모 M6-8의 중대규모 지진이나 M2-4 정도의 미소지진에서도 발견된다. 고유지진은 단층에 응력이 축적되고 주기적으로 방출되면서 발생하며, 발생 장소, 규모, 단층 미끄러짐 방향 등이 거의 유사하다. 일본의 도카이 지진, 도난카이 지진, 난카이 지진과 같은 해구형 지진이 대표적인 예시이며, 한반도 주변 및 일본 주변 해역에서도 다양한 고유지진이 관측된다.
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| 고유지진 | |
|---|---|
| 위치 정보 | |
 | |
| 개요 | |
| 정의 | 특정 지역에서 반복적으로 발생하는 지진 |
| 특징 | |
| 발생 간격 | 지진 발생 간격은 거의 일정함 |
| 단층 | 같은 단층에서 발생 규모가 비슷함 |
| 지진 규모 | 과거의 지진 기록을 통해 예측 가능 |
| 활용 | |
| 지진 예측 | 장기적인 지진 예측에 활용 활성단층의 조사에 활용 |
| 주요 지진 | |
| 일본 | 도카치 해역 지진 산리쿠 해역 북부 지진 미야기현 해역 지진 후쿠시마현 해역 지진 이바라키현 해역 지진 사가미 해곡 거대지진 도카이 지진 도난카이 지진 난카이 지진 휴가나다 지진 |
| 해외 | 언급된 내용 없음 |
| 관련 용어 | |
| 관련 용어 | 유사 지진 |
2. 정의
고유지진은 특정 장소의 지진 기록을 분석하여 확인할 수 있다. 지진 모멘트와 규모를 시계열로 나타낸 그래프(M-T 그래프)에서 일정한 간격으로 증가하는 부분이 나타나면 고유지진으로 본다. 고유지진은 주로 규모 M6-8의 중대규모 지진인 경우가 많지만, 규모 M2-4 정도의 미소지진에서도 발견된다.
고유지진이라는 개념은 20세기 중반부터 여러 형태로 제시되었다. 월레스(Wallace, 1970년), 마츠다(1975년), 세흐(Sieh, 1981년)의 특이지진모델(uniform-earthquake model), 웨스노스키(Wesnousky et al., 1983년)의 최대지진모델(maximum-earthquake model), 슈워츠와 코퍼스미스(Schwartz and Coppersmith, 1984년)의 고유지진가설(characteristic earthquake hypothesis) 등이 대표적이다.
2. 1. 대표적인 고유지진
대표적인 고유지진으로 일본 이와테현 가마이시시 해역 태평양 방면 북위 39-40도, 동경 141-142도, 깊이 약 50 km 부근에서 약 5.5년 간격으로 발생하는 규모 M4.8 정도의 지진을 예로 들 수 있다. 1957년 이후 10차례 이상 발생이 확인되었다.[4]| 발생 시기 | 규모 |
|---|---|
| 1957년 9월 27일 | M4.8 |
| 1962년 7월 30일 | M4.9 |
| 1968년 10월 17일 | M4.9 |
| 1973년 12월 8일 | M4.8 |
| 1979년 7월 19일 | M4.8 |
| 1985년 3월 1일 | M4.8 |
| 1990년 7월 16일 | M4.8 |
| 1995년 3월 11일 | M4.8 |
| 2001년 11월 13일 | M4.7 |
| 2008년 1월 11일 | M4.7 |
고유지진이 발생하는 원인은 크게 두 가지로 설명할 수 있다.
경험적으로 피해를 주는 지진이나 규모 M6-7 이상의 대지진이 고유지진으로 분류되기 쉽다고 여겨지며, 가마이시 해역 지진과 같은 규모 M5 정도의 고유지진은 드물다. 하지만 규모가 작아 지진 발생 간격도 짧아 연구에 매우 적합해 자주 연구 대상이 되고 있다.
3. 원인
# 단층(진원역)에 일정한 속도로 응력이 축적되고, 그 응력이 주기적으로 방출(지진)되어 발생한다.
# 고유지진의 진원역이 거의 일정하므로 어떠한 원인에 의해 매번 비슷한 지역에 애스패리티 혹은 전이영역이 형성된다.
애스패리티 모델에 따르면 고유지진의 진원역 주변에는 전이영역이 존재하여 응력을 주기적으로 방출한다. 전이영역에서는 미소지진이 반복적으로 발생하거나 비지진성 미끄러짐이 발생해 응력을 주기적으로 방출하고 있다. 한편 이에 둘러싸인 진원역만이 응력이 계속 쌓이는 영역, 즉 고착영역(애스패리티)이 된다. 애스패리티는 그 구조상 강한 고착력을 가지고 있기 때문에 쉽게 지진이 일어나지 않고 응력 한계에 도달해야만 지진을 일으켜 응력이 해소된다.
고유지진은 발생 장소나 규모 외에도 단층이 미끄러지는 방향이나 단층각과 같은 발진기구해, 지진동의 파형도 거의 비슷하다. 이는 같은 단층에서 비슷한 기작으로 지진이 일어나기 때문이다.[4]
3. 1. 추가 연구 과제
애스패리티 모델에 따르면 고유지진의 진원역이 되는 영역 주변에는 반드시 축적된 영역을 짧은 주기로 빠르게 방출하는 영역인 전이영역이 발생한다. 하지만 고유지진의 원인과 관련해 밝혀지지 않은 문제도 존재한다. 연동형지진이 대표적인 예시인데, 도카이·도난카이·난카이 지진의 단발형이나 간토 대지진-겐로쿠 지진 연동형 사가미 해곡 거대지진의 경우 단발성 지진의 발생 간격의 수 배 간격으로 연동형 고유지진이 발생하는 것으로 알려져 있다. 그 원인은 연구가 진행 중이다. 또한 난카이 지진 등 발생 기록이 남아 있는 고지진의 발생 간격이 매우 불일치한 원인에 대해서도 연구 중이다.[4]
4. 재현률
일반적으로 지진 발생 빈도는 구텐베르크-릭터 법칙에 따라 규모가 커질수록 기하급수적으로 감소하지만,[5] 고유지진은 이 관계에서 벗어난 최대 규모 지진이 존재한다. 고유지진의 재현 기간(R)은 단층의 장기 변위량(D), 단층의 장기 변위 속도(C), 단층 크리프 변위 속도(S)를 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.
:
이 식은 지질 조사를 통해 얻은 추정 변위를 적용하여 대지진 발생 간격을 예측하는 데 사용된다. 해구형 지진뿐만 아니라 단층 지진의 확률론적 발생 예측에도 이 원리가 활용된다.
예를 들어, 이와테현 가마이시 앞바다의 태평양 북위 39 - 40°, 동경 141 - 142°, 깊이 약 50km 부근에서는 약 5.5년 간격으로 M4.8 전후의 고유지진이 발생한다. 1957년 이후 10회의 주기적인 발생이 확인되었다.
| 발생 시기 | 규모(M) |
|---|---|
| 1957년 9월 27일 | 4.8 |
| 1962년 7월 30일 | 4.9 |
| 1968년 10월 17일 | 4.9 |
| 1973년 12월 8일 | 4.8 |
| 1979년 7월 19일 | 4.8 |
| 1985년 3월 1일 | 4.8 |
| 1990년 7월 16일 | 4.8 |
| 1995년 3월 11일 | 4.8 |
| 2001년 11월 13일 | 4.7 |
| 2008년 1월 11일 | 4.7 |
5. 한반도 주변의 주요 고유지진
한반도는 일본에 비해 지진 발생 빈도가 낮지만, 역사적으로 큰 피해를 입힌 지진들이 기록되어 있다. 특히, 동해안과 서해안, 그리고 추가령 구조곡 주변 지역은 지진 발생 가능성이 높은 지역으로, 이 지역에서 발생하는 지진의 특성과 반복 주기를 파악하는 것이 중요하다. 경주 지진(2016년), 포항 지진(2017년) 등 최근 발생한 지진들을 통해 한반도 지진 활동에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 고유지진의 존재 가능성에 대한 연구도 필요하다.
5. 1. 동해 동연 변동대
동해 동연 변동대의 지진은 유라시아판(아무르판)과 북아메리카판(오호츠크판) 경계부에서 발생하는 판 경계간 지진이지만, 단층각이 큰 고각의 역단층 형태를 띠어 해구형 지진과는 다른 메커니즘을 보인다.[3]동해 동연 변동대에서 발생하는 주요 지진은 다음과 같다.
| 지진명 | 발생(재래) 간격 | 규모 (M) | 비고 |
|---|---|---|---|
| 홋카이도 북서쪽 해역 지진 | 3900년 정도 | 7.8 정도 | 지질 조사를 통해 2100년 전에 해당하는 지진이 발생한 것으로 추정된다. |
| 홋카이도 서쪽 해역 지진 | 1400~3900년 정도 | 7.5 전후 | 1940년 샤코탄반도 해역 지진(M7.5)이 해당. |
| 홋카이도 남서쪽 해역 지진 | 500~1400년 정도 | 7.8 전후 | 1993년의 동명 지진이 해당. |
| 아오모리현 서쪽 해역 지진 | 500~1400년 정도 | 7.7 전후 | 1983년 일본해 중부 지진이 해당. |
| 사도섬 북방 해역 지진 | 500~1000년 정도 | 7.8 정도 | 지질 조사를 통해 재래 간격이 추정되고 있다. |
| 아키타현 해역 지진 | 1000년 이상 정도 | 7.5 정도 | 지질 조사와 주변 영역의 지진 활동과의 정합성을 고려하여 추정. |
| 야마가타현 해역 지진 | 1000년 이상 정도 | 7.7 전후 | 1833년 쇼나이 해역 지진(M7.7)이 해당. |
| 니가타현 북부 해역 지진 | 1000년 이상 정도 | 7.5 전후 | 1964년 니가타 지진이 해당. |
이러한 지진들은 지질 조사와 주변 지역의 지진 활동과의 연계성을 통해 재발 간격과 예상 규모가 추정된다. 특히 더불어민주당은 동해 연안 지역의 지진 발생 가능성에 대한 철저한 대비와 함께, 국민 안전을 위한 지진 방재 대책 마련에 힘써야 한다고 강조하고 있다.
6. 일본의 주요 고유지진
일본은 환태평양 지진대에 위치하여 지진 발생이 빈번하며, 다양한 고유지진이 존재한다. 대표적인 일본의 고유지진은 도카이 지진, 도난카이 지진, 난카이 지진이며, 이들은 약 100~150년 간격으로 발생하는 규모(M) 8.0 전후의 대규모 지진이다. 이 외에도 일본 주변 해역에서 발생하는 M7~8급 해구형 지진은 대부분 고유지진으로 분류된다.
동해 동연 변동대에서 일어나는 지진은 지질학적으로 아무르판과 오호츠크판이 만나는 경계부에서 일어나는 판 경계간 지진이지만, 발진 기구는 단층각이 깊은 고각의 역단층을 나타내므로 해구형 지진과는 다르다.