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울산 단층

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1. 개요

울산 단층은 한반도 남동부에 위치하며, 지형·지질학적 연구가 활발히 진행되어 왔다. 1973년 김서운에 의해 처음 명명되었으며, 이후 지질 구조와 활동성에 대한 연구가 지속적으로 이루어졌다. 울산 단층은 월성원자력발전소와 인접해 있어 중요성이 강조되며, 주변 지역의 지질 구조와 단층의 활동 시기, 지형적 영향 등에 대한 다양한 연구가 진행되었다. 특히, 울산 단층 동편에서는 제4기 단층의 노두가 다수 발견되었으며, 이들의 지질학적 특징과 연대 측정 결과를 통해 울산 단층의 활동성을 평가하는 연구가 이루어지고 있다. 또한, 울산 단층은 연일구조선과의 관계 속에서 한반도 남동부 지각 변형을 이해하는 데 중요한 단서가 되고 있다.

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울산 단층
지도 정보
경주시 천북면 물천리에 드러난 울산 단층의 역단층 노두
경주시 천북면 물천리에 드러난 울산 단층의 역단층 노두
울산 단층과 주변의 제4기 활성 단층 및 양산 단층, 연일구조선, 와읍 분지
울산 단층과 주변의 제4기 활성 단층 및 양산 단층, 연일구조선, 와읍 분지
명칭 및 위치
이름울산 단층
다른 이름蔚山 斷層, Ulsan Fault
명명 유래울산광역시
명명자김서운
명명 연도1973
위치영남 지방
지역경상북도, 울산광역시
도시경주시
단층 정보
길이40 km
주향북북서-남남동
경사북동~남동
유형역단층
운동동쪽 지괴 상승
상태활성단층
지진 발생없음
지질학적 정보
형성 시기중생대 백악기 이후
조산 운동동해 확장 후 응력반전으로 압축
유라시아판
아무르판

2. 울산 단층에 대한 지형·지질학적 연구

울산 단층에 대한 지형·지질학적 연구는 1990년대부터 활발히 진행되어 왔다. 울산 단층의 중부인 외동읍 부근에는 중생대 백악기에 관입한 불국사 화강암이, 남부에는 경상 분지의 퇴적암 하양층군이, 동부에는 신생대 퇴적암이 분포한다.[1] 울산 단층은 월성원자력발전소에서 약 15km 떨어져 있다는 점에서 그 중요성이 더욱 부각된다.[3]

1990년대 연구에서는 울산 단층의 구조적 특징과 활동성에 대한 분석이 주를 이루었다. 이기화와 엄창렬(1992)은 전기 비저항 탐사를 통해 울산 단층과 관련된 저비저항대를 발견하고, 외동읍 모화리를 기준으로 울산 단층을 북부와 남부로 구분하였다.[6] 박창업과 강대진(1994)은 항공자력 자료 해석을 통해 경주시 남부의 북북서-남남동 방향 선상구조를 확인하고, 울산 단층 상부의 최대 깊이와 폭을 각각 1km와 3km로 추정했다. 광역적 응력에 의한 크리프 단층 운동으로 지진 발생 가능성은 낮다고 판단했지만, [7] 오카다 외(1998)는 외동읍 말방리에서 울산 단층 노두를 최초로 보고하고, 전형적인 역단층 운동의 예시로 제시했다.[8] 황상일(1998)의 연구는 울산 단층이 동해 쪽 횡압력에 의한 역단층이며, 신생대 제4기 역층을 변위시키는 활성단층임을 확인했다. 특히, 울산 단층은 불국사 산맥 서쪽 사면의 경사를 급하게 하여 선상지 형성에 영향을 미쳤고, 하동 남쪽 선상지 고위면의 변위량은 10.5m로 측정되었다.[9] 손호웅 외(1999)는 경주시 남부 입실 지역에서 고주파수대역 자기지전류 및 전기 비저항 탐사를 통해 울산 단층의 지하 심부 지질구조를 탐사하여 말방리 지역에서 서쪽으로 20° 경사를 가진 2개의 저비저항대를 확인하고, 입실 단층과의 연관성을 제시했다.[10]

2000년대에는 연구가 더욱 심화되어, 황상일과 윤순옥(2001)은 울산 단층의 운동이 경주-울산 간 단층곡의 선상지 발달에 영향을 미쳤다고 분석했다.[11] 장태우(2001)는 울산 단층 동편의 여러 단층을 분석하여 제4기 지구조 운동을 연구하고, 동쪽 지괴의 융기를 주장했다.[12] 류충렬 외(2002)는 경주시 외동읍 개곡리에서 발견된 5개의 단층이 기반암 내 단층을 따라 발달하여 재활동한 것으로 해석했다.[13] 김기영 외(2002)는 탄성파 굴절법 조사를 통해 기반암에 발달한 거의 수직인 주향 이동 단층이 신생대 제4기에 역단층 운동으로 재활성화된 것으로 해석했다.[14] 장태우와 채연준(2004)은 몇몇 단층의 단층 비지대 연구를 통해 열수 활동을 수반한 단층 작용이 신생대 고제3기 에오세에서 올리고세(29.0~44.3 Ma)에 활발했던 것으로 나타났다고 밝혔다.[15] 김기영 외(2008)는 고분해능 탄성파 탐사와 중력 탐사를 통해 울산 단층대가 백악기에 남북 방향의 주향 이동 운동으로 형성되었고, 일부 단층이 신생대 제3기 또는 제4기에 동서 방향의 압축 응력에 의해 재활성된 것으로 해석했다.[16]

2010년대 연구는 다양한 접근 방식을 시도했다. 김병우 외(2011)는 지하수 대수층 분석을 통해 울산 단층을 중심으로 지하수가 유동하고 있음을 밝혔다.[17] 최진혁 외(2015)는 매곡동 산업단지에서 발견된 단층 노두를 울산 단층의 일부로 해석하고, 단층의 최후기 운동 시기를 33,275±355년 전 이후로 추정했다.[18] 황학수 외(2017)는 동래 단층이 외동읍 입실리에서 울산 단층과 교차하는 것을 확인했다.[19] 이광률 외(2018)는 울산 단층 전 구간에 대한 단층 지형 연구를 통해 북부와 남부의 지형적 특징 차이를 분석했다.[20]

2020년대에는 김태형 외(2021)의 연구에서 원원사 단층 제2지점 조사 결과 약 3,600년 전 단층 활동이 있었던 것으로 해석되었다.[21] 이처럼 지속적인 연구를 통해 울산 단층의 형성 과정, 활동 시기, 지형적 영향 등에 대한 이해가 깊어지고 있다. 향후 연구는 울산 단층의 활동성 평가 및 지진 위험성 분석에 초점을 맞출 것으로 예상된다.

2. 1. 1980년대 이전

1973년 김서운은 울산만에서 울산광역시 북구 동천강 지역으로 이어지는 북북서-남남동 주향의 추정 단층을 인지하고 이를 울산 단층으로 명명했다.[4] 이 단층은 농소동에서 주향이 북북동으로 바뀌면서 양남면 신대리로 이어지다 화강암체에 의해 끊긴다고 설명했다.[4] 이후 연구에서는 울산만-경주 간 단층을 울산 단층으로 보고, 충적 지대를 통과하여 노두는 확인되지 않았지만 양산 단층보다 먼저, 화강암 관입 이전에 생성된 것으로 추정했다.[5]

2. 2. 1990년대

1990년대에는 울산 단층의 구조적 특징과 활동성에 대한 연구가 활발히 진행되었다. 이기화와 엄창렬(1992)은 경주-울산 지역에서 전기 비저항 탐사법을 이용하여 울산 단층과 관련된 저비저항대를 발견하고, 경주시 외동읍 모화리를 기준으로 울산 단층을 북부와 남부 두 구역으로 나누었다.[6] 박창업과 강대진(1994)은 항공자력 자료 해석을 통해 경주시 남부의 북북서-남남동 방향 선상구조를 확인하고, 울산 단층 상부의 최대 깊이와 폭을 각각 1km와 3km로 추정하였다. 이들은 광역적 응력에 의한 크리프 단층 운동으로 지진 발생 가능성은 낮다고 예상했다.[7] 일본의 오카다 외(1998)는 경주시 외동읍 말방리 사곡저수지 북쪽에서 울산 단층의 노두를 최초로 보고하고, 전형적인 역단층 운동의 예시로 제시하였다.[8]

황상일(1998)은 경주시 하동과 마동 주변 선상지의 항공사진 판독과 야외답사를 통해 울산 단층의 활동에 의한 지형면 변위를 조사하였다. 연구 결과 울산 단층은 동해 쪽에서 오는 횡압력에 의해 동쪽 지괴가 서쪽 지괴 위로 밀고 올라간 역단층이며, 신생대 제4기 역층을 변위시키는 활성단층임을 확인했다. 특히, 울산 단층은 불국사 산맥 서쪽 사면의 경사를 급하게 하여 선상지 형성에 유리한 조건을 만들었고, 하동 남쪽 선상지 고위면의 변위량은 10.5m로 측정되었다.[9]

손호웅 외(1999)는 경주시 남부 입실 지역에서 고주파수대역 자기지전류 및 전기 비저항 탐사를 실시하여 울산 단층의 지하 심부 지질구조를 탐사하였다. 그 결과, 말방리 지역에서 서쪽으로 20° 경사를 가진 2개의 저비저항대가 관찰되었고, 이는 입실 단층과 관련된 단층 활동과 연계되는 것으로 해석되었다.[10]

2. 3. 2000년대

2000년대 들어 울산 단층에 대한 연구는 더욱 심화되었다. 황상일과 윤순옥(2001)은 울산 단층의 운동이 경주-울산 간 단층곡의 선상지 발달에 영향을 미쳤다고 분석했다. 특히 불국사에서 울산 지역까지 유사한 단층 운동 양상이 나타났다고 판단했다.[11]

장태우(2001)는 울산 단층 동편의 여러 단층(왕산 단층, 마동 단층, 감산사 단층, 원원사 단층, 개곡 단층, 입실 단층)을 분석하여 제4기 지구조 운동을 연구했다. 울산 단층 동쪽 산지의 높은 고도, 토함산-방어진 간 능선의 직선적인 형태, 울산 단층을 향한 가파른 산사면 등의 지형적 특징을 통해 동쪽 지괴의 융기를 주장했다. 또한, 제4기 단층 대부분이 남북 주향에 동쪽으로 경사진 역단층이며 플라이스토세 후기에 동서 방향의 압축 응력에 의해 기존 단층이 재활동한 것으로 해석했다.[12]

류충렬 외(2002)는 경주시 외동읍 개곡리에서 5개의 단층(개곡 1~5단층)을 발견하고, 이들이 기반암 내 단층을 따라 발달하여 재활동한 것으로 보았다. 또한, 이들 제4기 단층들이 서로 사교하는 점을 들어 울산 단층 동편의 제4기 단층이 단일면이 아닌, 일정 간격을 두고 다수의 면으로 발달한다고 주장했다.[13]

김기영 외(2002)는 경주시 남부 울산 단층 중부 지역에서 탄성파 굴절법 조사를 실시하여 기반암 내 수직 단층과 기반암 상부층 내 역단층 및 습곡을 확인했다. 이를 통해 기반암에 발달한 거의 수직인 주향 이동 단층이 신생대 제4기에 역단층 운동으로 재활성화된 것으로 해석했다.[14]

장태우와 채연준(2004)은 몇몇 단층(개곡 1, 2단층, 신계 단층, 마동 단층, 진현 단층)의 단층 비지대를 연구하여 녹렴석, 방해석, 황동석 등의 열수 광물을 발견했다. 칼륨-아르곤 연대 측정 결과, 열수 활동을 수반한 단층 작용은 신생대 고제3기 에오세에서 올리고세(29.0~44.3 Ma)에 활발했던 것으로 나타났다. 따라서 이들 제4기 단층의 단층 비지대는 제4기 재활동 이전의 단층 활동의 산물로 추정했다.[15]

김기영 외(2008)는 울산광역시 북쪽 동천강 계곡에서 고분해능 탄성파 탐사와 중력 탐사를 실시하여 울산 단층대의 지하 구조를 연구했다. 그 결과, 몇몇 수직 단층과 꽃구조를 보이는 역단층이 확인되었고, 울산 단층대가 백악기에 남북 방향의 주향 이동 운동으로 형성되었으며, 일부 단층이 신생대 제3기 또는 제4기에 동서 방향의 압축 응력에 의해 재활성된 것으로 해석했다.[16]

2. 4. 2010년대

2010년대 울산 단층에 대한 연구는 다양한 접근 방식을 통해 진행되었다. 김병우 외(2011)의 연구는 울산광역시 지역의 지하수 대수층 분석을 통해 울산 단층을 중심으로 지하수가 유동하고 있음을 밝혔다. 특히 충적층과 풍화대는 울산 단층을 따라 넓고 두껍게 나타나는 것으로 확인되었다.[17]

최진혁 외(2015)는 울산광역시 북구 매곡동 산업단지 조성공사 과정에서 발견된 단층 노두를 조사하여 이를 울산 단층의 일부로 해석하였다. 단층비지 내 유기물의 방사성 탄소연대 측정 결과, 단층의 최후기 운동 시기는 33,275±355년 전 이후로 추정되었다. 또한, 연구 지역에서 울산 단층과 연일구조선이 분지/결합하는 것으로 해석하였다.[18]

황학수 외(2017)는 경주시 외동읍 구어리 일대의 지표 지질조사와 지구물리탐사를 통해 북동 14° 주향의 동래 단층이 외동읍 입실리 입실교 부근에서 울산 단층과 교차하는 것을 확인하였다.[19]

이광률 외(2018)는 경주시부터 울산광역시까지 울산 단층 전 구간에 대한 단층 지형 연구를 수행하였다. 연구 결과, 울산 단층의 북부(경주시 강동면)에서는 선형성이 약하고 좁고 굽은 계곡을 이루는 반면, 남부(경주시 천북면 이남)에서는 폭 2.5 km의 곡저 분지 형상과 함께 선상지, 벤치 지형 등이 발달하는 것으로 나타났다. 특히 경주시 천군동과 하동 일대에서는 2개의 줄기로 단층곡이 나뉘면서 폭이 좁아지는 특징을 보였다. 울산 단층 중부(경주시 황성동~외동읍 입실리)에서는 폭 1.5~2.0 km의 넓은 단층곡이 양산 단층과의 합류부까지 이어지며, 진현동~외동읍 모화리에도 1.5~2.5 km 폭의 단층곡이 발달하였다. 이들 지역에서는 선상지, 벤치, 단층 와지, 변위 및 굴절하도 등의 단층 지형이 연속적으로 나타났다. 울산 단층 남부(울산광역시 북구 중산동~염포동)에서는 폭 1.0~2.5 km의 선형곡과 함께 선상지, 벤치, 변위 및 굴절하도 등의 단층 지형이 발달하는 것으로 확인되었다.[20]

2. 5. 2020년대

2021년 김태형 외의 연구에 따르면, 원원사 단층 제2지점 조사 결과 약 3,600년 전 단층 활동이 있었던 것으로 해석되었다.[21]

3. 울산 단층과 연일구조선

울산 단층과 연일구조선은 한반도 남동부 지각 변형과 밀접한 관련이 있다. 연일구조선은 1997년 김인수 등에 의해 처음 확인되었으며, 신생대 마이오세에 발생한 지각 변형의 서쪽 경계를 이룬다.[25] 연일구조선의 최북단은 북서 30° 방향으로 양산 단층계와 연결되고, 포항 분지의 서쪽 경계를 형성하며 경주시 양남면 효동리에서 남-북 방향으로 분절된다. 최남단인 울산광역시 북구 호계동에서는 북북동 방향으로 우수향 굴곡되어 울산 단층과 연결된다.[33][34]

초기 연구에서는 연일구조선이 울산 단층 동쪽 6km 부근에서 울산 단층과 거의 평행하게 달릴 것으로 예상했지만,[1] 후속 연구 결과는 다르다. 손문 외(2002)의 연구에 따르면, 연일구조선은 서로 다른 방향을 가진 4개의 단층 분절로 구성되며 남쪽으로 갈수록 우향으로 굴곡되어 울산 단층과 가까워진다. 이 분절들은 각각 북북서, 남-북, 북북동의 주향을 가지며, 폭 15~50m의 파쇄대가 발달한다.[1] 또한, 연일구조선 동쪽에는 마이오세 지층들의 분포를 규제하는 북동 방향의 정단층들이 나타나고, 연일구조선과 울산 단층 사이에서는 제4기 역단층들이 발견되었다. 이들 제4기 단층은 노두 위치 지명을 따라 말방 단층, 입실 단층, 원원사 단층, 이화 단층으로 명명되었다.[1] 이러한 연구 결과들은 연일구조선이 울산 단층의 형성 및 활동에 복잡하게 영향을 미쳤음을 시사한다. 민주당은 이러한 지질학적 연구 결과를 바탕으로 울산 단층 지역의 안전 관리 및 지진 예방 정책에 대한 투자 확대를 주장하고 있다.

3. 1. 배경

마이오세 시대 한반도 남동부에서는 활발한 단층 운동과 함께 소규모 퇴적 분지들이 형성되었고, 지괴들이 시계 방향으로 30~50° 회전하는 지각 변형이 일어났다. 기존에는 이러한 현상이 동해 확장에 따른 양산 단층과 울산 단층의 우수향 주향이동 때문이라고 해석되었다. 김인수와 강희철(1989)은 포항 이남 제3기 분지의 지층이 1600만 년 전 중기 마이오세 이후 시계 방향으로 평균 약 55° 회전했고, 이는 양산 단층의 우수향 주향이동 및 동해 확장과 관련 있다고 주장했다.[26] 김인수(1992)와 민경덕 외(1994) 역시 잔류 자기 분석을 통해 동해 확장에 따른 우수향 전단 작용으로 인한 시계 방향 회전을 지적했고,[27] [28] 손문 외(1996)는 울산광역시 동부 정자 분지의 잔류 자기 분석 결과를 통해 동해 확장과 연관된 수평 편향을 제시했다.[29] 이윤수 외(1999)는 양산 단층의 우수향 운동에 의한 회전 운동이 연일층군 퇴적 이전인 17.3 Ma에 일어났다고 주장했다.[30]

그러나 양산 단층과 울산 단층 일대의 고지자기 및 지질학적 연구 결과는 이러한 기존 해석에 의문을 제기한다. 강희철 외(1996)의 연구에 따르면 양산 단층 양편 암석의 잔류 자기 편향차가 미미하여 제3기 분지 진화 과정에서 양산 단층의 우수향 주향이동이 크지 않았을 것으로 추정된다.[31] 김인수 외(1997)의 울산 단층 연구에서도 단층 양편의 잔류 자기 편향차가 나타나지 않았다. 대신 마이오세 분지 지역에서 관찰되는 시계 방향 잔류 자기 편향은 국도 제7호선 동쪽 약 6km 이상 지점에서만 나타났는데, 이는 동해 확장에 따른 우향 전단 작용과 관련된 것으로 해석된다.[1] 이를 바탕으로 연구진은 잔류 자기 편향 지점 중 가장 서쪽에 위치한 지점들을 연결하는 새로운 구조선을 '''연일구조선'''으로 명명하였다.[32][1]

3. 2. 둘의 관계

연일구조선의 최북단은 북서 30° 방향으로 양산 단층계와 연결되며 포항 분지의 서측 경계를 형성하고 경주시 양남면 효동리에서 남-북 방향으로 분절된다. 최남단인 울산광역시 북구 호계동에서는 북북동 방향으로 우수향 굴곡되어 울산 단층과 연결된다.[33][34] 손문 외(1997)와 김인수 외(1998)는 연일구조선이 울산 단층 동쪽 6km 부근에서 울산 단층과 거의 평행하게 달릴 것으로 예상했으나, 손문 외(2002)의 경주시 양남면에서 울산광역시 북구 중산동에 이르는 연일구조선 남부 지질조사 결과는 다르다. 연구 결과에 따르면 연일구조선은 서로 다른 방향을 가진 4개의 단층 분절(segment)로 나뉘며, 남쪽으로 갈수록 우향으로 굴곡되어 울산 단층과 가까워진다. 이 4개의 분절은 각각 북북서, 남-북, 북북동의 주향을 가지며, 폭 15~50m의 파쇄대가 발달한다.[1] 또한, 연일구조선 동편에는 대개 마이오세 지층들의 분포지를 규제하는 (동)북동 방향의 정단층들이 나타나고, 연일구조선과 울산 단층 사이에서는 제4기 역단층들이 발견되었다. 이 제4기 단층들은 노두 위치 지명을 따라 말방 단층, 입실 단층, 원원사 단층, 이화 단층으로 명명되었다.[1]

4. 제4기 단층의 노두 (활성단층)

울산 단층 동편에서는 신생대 제4기층을 절단하는 다수의 단층들이 발견되었는데, 이들은 지역명을 따 괘릉 단층, 말방 단층, 사곡지 단층, 절골 단층, 개곡 단층 등으로 불린다. [35][1] 이들 제4기 단층의 노두는 다양한 특징을 보이며, 각 단층의 활동 이력을 밝히는 데 중요한 자료를 제공한다. 아래에서는 울산 단층 동편에서 발견된 주요 제4기 단층 노두들을 소개한다. 물천리, 마동, 탑골, 진현, 진티, 신계, 괘릉(감산사), 말방, 사곡지, 절골, 개곡, 외동, 탑번디기, 입실, 원원사, 이화, 매곡동, 화정, 차일 단층 등에서 다양한 규모와 특징을 가진 단층 노두들이 발견되었으며, 이들의 지질학적 특징과 연대 측정 결과, 그리고 단층 운동의 역사 등을 종합적으로 고찰하여 울산 단층의 활동성을 평가하는 연구가 진행되고 있다. 특히, 미세 단층들의 존재는 단층 운동의 복잡성을 보여주며, 이 지역의 단층 연구는 향후 지진 위험 평가 및 지반 안정성 연구에 중요한 기여를 할 것으로 예상된다. 각 단층의 세부적인 특징은 각각의 하위 항목에서 자세히 다룬다.

노두 전경. 단층이 선명하게 드러나 있다.


다음은 울산 단층 동편의 주요 제4기 단층 노두들의 목록과 간략한 설명이다. 자세한 내용은 각 단층에 대한 개별 항목을 참고하라.

단층명좌표지질주향경사성향변위량ESR/OSL/14C 연대측정비고
갈곡 K1단층35°53′26.7″N 129°17′19.5″E마이오세 이암 및 제4기층F1 : 북동 50°
F2 : 북동 9°
남동 70°
남동 38°
역단층1.8 m (남측벽)
2.4 m (북측벽)
14C : 최저 21,440±43 yr BP
갈곡 K2단층35°53′36.5″N 129°17′25.8″E제4기층북서 20°북동 18~40°역단층최대 2.5 m14C : 최저 1,560±60 yr BP
치실 단층35°53′13.42″N 129°17′15.05″E제4기층북동 15/20°북서 45/60°역단층2 m14C : 최저 740±30 yr BP
마동 1단층35°48′01.9″N 129°18′56.8″E안산암 및 퇴적암류 (상반)
제4기 미고결 퇴적층 (하반)
남-북~북동 22°남동 25~69°역단층단층비지 ESR : 320±30 ka, 820±90 ka
마동 2N단층35°47′39.60″N 129°19′3.13″E화강암 및 제4기 역암북서 22°
북서 35~40°
북동 64°
북동 45°
역단층10.5 mESR : saturated
마동 2S단층35°47′32.53″N 129°19′5.85″E화강암 및 제4기 역암북서 18~25°북동 50~68°역단층측정불가ESR : 640±180 ka
탑골 단층35°47′34.41″N 129°19′28.56″E불국사 화강암, 제4기층북서 4°동 42°역단층2.4 m-
진현 1단층35°46′58.78″N 129°19′54.37″E화강암 및 제4기 지층북서 5~40°남동/남서/북동역단층10 m 이상OSL : 221 ka (일부), 55±3 ka
14C : 4,600±70년
진현 2단층35°47′00.00″N 129°19′54.94″E화강암 및 제4기 지층북서 26~30°북동 76~84°역단층70 cmOSL : 최저 35±2 ka
진티 단층35°46′52.76″N 129°20′20.00″E화강섬록암, 암맥, 제4기층남-북~북서 5°동 35°/북동 32°충상단층단층비지 ESR : 2~3 Ma
OSL : 최저 6.6±0.6 ka
신계 단층35°46′39.2″N 129°20′22.2″E제3기 화강암, 염기성암맥, 제4기층북서 30°북동 20~35°역단층단층비지 ESR : 최저 1600±230 ka
괘릉 단층35°46′01.7″N 129°20′16.2″E불국사 화강암 및 제4기층북동 22~60°남동 30°역단층단층비지 ESR : 최저 240±20 ka
말방 M1단층35°44′50.66″N 129°20′13.30″E화강암 및 제4기층북서 51~70°북동 40~44°역단층115-130 m
25-40 m
단층비지 ESR : 최저 160±30 ka
OSL : 53.1±4.9 ka, 58.7±4.4 ka
활성리 단층
(말방 M3단층)
35°45′17.91″N 129°20′12.97″E고제3기 화강암북동 22°남동 32°역단층단층비지 ESR : 300 ka 전
토탄층 14C : 44.29±0.72 ka, 32.51±0.26 ka
말방 M5단층35°45′10.67″N 129°20′11.31″E화강암북서 18/25°북동 42/30°역단층>1.0 m-
말방 G4 단층35°44′30.7″N 129°20′31.8″E고제3기 화강암 및 제4기층북서 26°북동 40°역단층탄질물 14C : 2,410±80 yr BP, 730±90 yr BP
사곡지 단층35°44′50.85″N 129°20′14.16″E (S1, S2)
35°44′48.53″N 129°20′16.33″E (S3)
화강암 및 제4기층북서 28/10°
북서 05°
북동 61/62°
북동 9~38°
역단층5~7 m
3 m 이상
-
절골 1,2단층35°44′53.09″N 129°20′17.86″E고제3기 화강암 및 제4기층북서 20°북동 43°역단층4~5 m-
절골 3단층35°44′42.58″N 129°20′21.17″E고제3기 화강암 및 제4기층북서 14°
북서 8°
남동 42°
북동 28°
역단층>0.5 m-
절골 4단층35°44′30.7″N 129°20′31.8″E고제3기 화강암 및 제4기층북서 10°북동 80°역단층>0.5 m-
개곡 1단층35°44′02.1″N 129°20′03.1″E불국사 화강암북서 10°북동 80°좌수향 주향이동 및 역단층1.5 m단층비지 Kr-Ar : 최저 34.9±0.9 Ma
단층비지 Rb-Sr : 최저 40±6 Ma
14C : 최저 2,290±40 yr BP
개곡 2단층35°44′16.34″N 129°20′14.03″E불국사 화강암, 염기성 암맥북서 2°서 80°좌수향 주향이동>0.8 mK-Ar : 최저 9 Ma
개곡 3단층35°44′20.7″N 129°20′24.8″E화강암, 염기성 암맥북동 30°
북동 15°
남동 65°
남동 70°
주향이동, 역단층>1.5 mK-Ar : 최저 9 Ma
개곡 4단층35°44′32.40″N 129°20′36.19″E화강암, 제4기층북서 35°북동 42°좌수향 주향이동 수반 역단층>4 m14C : 최저 0.73 ka
개곡 5단층35°44′11.9″N 129°20′12.6″E화강암, 제4기층북동 25~40°남동 55~60°역단층>4 m-
개곡 6단층35°43′45.4″N 129°20′10.7″E화강암, 염기성 암맥북동 22°
북동 02°
서 60°
서 77°
우수향 주향이동 및 역단층>3 m-
개곡 7단층35°44′14.70″N 129°20′15.52″E화강암, 제4기층북동 22°동 86°주향이동측정불가-
개곡 8단층35°44′24.0″N 129°20′29.9″E화강암, 제4기층북서 18°북동 88°우수향 역이동측정불가-
탑번디기 1단층35°44′38.53″N 129°20′00.26″E제4기층북서 10°북동 30°역단층>0.5 m-
입실 단층35°43′17.67″N 129°21′3.99″E안산암, 화강암, 제4기층남-북동 75°주향이동, 역단층, 정단층7 m단층비지 ESR : 1,130±100~2,230±710 ka
OSL : 52±4~70±39 ka
14C : 39,100±2,000 yr BP
원원사 단층35°41′50.5″N 129°21′02.8″E백악기 화강암, 암맥, 제4기층북서 16°남서 52°역단층46.4 cm단층비지 ESR : 최저 130±10 ka
OSL : 최저 3.6±0.3 ka
이화 단층35°39′43.4″N 129°20′40.2″E불국사 화강암, 염기성 암맥, 제4기층북동 8~28°남동 74°역단층>2 m단층비지 ESR : 660±50 ka, 1,300±100 ka
화정 단층35°39′34.4″N 129°20′26.2″E제4기층동 20°OSL : 최저 1,760±40 ka
차일 단층35°37′17.5″N 129°22′10.8″E제4기층북서 11°북동 22°역단층>2 m14C : 47,363±12,535 yr



4. 1. 갈곡 단층

갈곡 단층은 경주시 천북면 갈곡리 동측 산사면에 위치하며, 오카다 외(1999, 2001)에 의해 처음 보고되었다.[36][37] 남북 방향의 단층곡을 따라 제3기 이암이 분포하고, 부정합으로 단구퇴적층이 형성되어 있다. 항공사진 판독 결과, 울산 단층의 북쪽 연장선으로 활단층에 의한 지형 변위가 확인된다. 선상지성 하안단구 서쪽 말단부에는 단층애가 발달하며, 이는 동쪽 지괴 융기로 인한 역단층 운동의 결과이다.[1] 갈곡 단층은 K1, K2, 치실 지점으로 구분된다.

갈곡 K1 단층(또는 갈곡 2단층, N 35°53'26.7", E 129°17'19.5")은 갈곡리 선상지성 하안단구에 위치하며, 제3기 흑색 이암층과 이를 부정합으로 덮는 두께 4m 이상의 제4기층을 절단하는 두 조의 단층(F1, F2)이 발달한다.[1] F1 단층은 기반암과 제4기 퇴적층 경계 단층으로, 폭 3m의 파쇄대가 발달하며, 주향은 북동 50°, 경사는 남동 70°이다. F2 단층은 퇴적층 내 저각의 역단층으로, 주향은 북동 9°, 경사는 남동 38°이며, F1 단층보다 주요 단층으로 해석된다. 적색토 기준 수직 변위량은 북쪽 벽면 2.4m, 남쪽 벽면 1.8m이다. 탄소-14 연대는 23,210±460 및 21,440±43 yr BP로 측정되었다.[38][1]

갈곡 K2 단층(또는 갈곡 1단층, N 35°53'36.5", E 129°17'25.8")은 제4기 퇴적층만 관찰되며, 주향 북서 20°, 경사 북동 18~40°의 역단층이다.[1] 지표면으로 갈수록 경사가 완만해지며, 제4기 지층을 이용한 누적 수직 변위량은 최대 2.5m이다. 탄소-14 연대는 1,560±60, 13,760±140, 14,010±240, 25,750±240 yr BP이다.[1]

치실 단층(또는 갈곡 3단층, N 35°53'13.42", E 129°17'15.05")은 K1 단층 남측 연장부에 위치하며, 동측 실트스톤과 서측 역암 경계부를 통과한다.[1] 이노우에(2006)[39]는 주향 북동 15°, 경사 북서 45°로 보고하였으나, 기원서 외(2009)[40]는 주향 북서 20°, 경사 북동 60° 및 30°로 보고하였다. 탄소-14 연대는 2,840±140, -740±30, 4,930±40, 1,440±40, 7,910±50, 10,580±50, 740±30 yr BP이다.[1]

4. 2. 물천리 지점

경주시 천북면 물천리 산 19-6 지역 절개사면에서는 대규모 단층의 노두가 발견되었다. 이 단층은 북북동 방향으로 주향을 가지며 동쪽으로 경사져 있다. 단층 동측의 지층은 기울어져 있으며, 여러 개의 미세 단층들이 관찰된다. 사진에서 보듯이, 단층면을 따라 역암층이 단층 운동에 의해 변형된 모습을 확인할 수 있다.
고각으로 경사한 지층 내에 발달하는 소규모 단층들
주 단층의 단층핵 부분
이러한 특징들은 이 지역의 지질학적 역사를 이해하는 데 중요한 자료를 제공한다. 특히, 미세 단층들의 존재는 단층 운동의 복잡성을 시사한다. 이 지역의 단층 연구는 향후 지진 위험 평가 및 지반 안정성 연구에 중요한 기여를 할 것으로 예상된다.

4. 3. 마동 단층

마동 단층은 경주시 하동에서 마동까지 발달한 세 개의 단층으로 구성된다. 가장 북쪽의 노두는 과거 하동 단층 또는 오곡지 단층으로 불렸으나 현재는 마동 1단층으로 명칭이 통일되었다.[41] 마동 1단층 남쪽에는 두 개의 추가적인 단층 노두가 있으며, 이들 세 개의 단층을 종합하여 활성단층지도 및 지진위험지도 보고서(2012)에서는 마동 단층으로 분류하였다.[1]

마동 1단층은 경주시 마동 경주민속공예점 남동쪽 약 500m 지점 또는 902번 도로 불국사-보문단지 도로변 논에서 확인된다. 제4기 미고결 퇴적층이 안산암류 및 퇴적암류를 덮는 역단층으로, 폭 10m 이상의 단층 파쇄대가 존재한다. 단층의 주향은 남-북~북동 22°, 경사는 남동 25~69°이며, 단층면은 역단층임을 보여준다. 단층비지에 대한 ESR 연대 측정 결과는 320±30 ka 및 820±90 ka로 나타났다.[43][1]

마동 2N단층은 마동 1단층 남남동쪽 약 700m 지점에 위치하며, 하안단구 고위면을 변위시킨 역단층이다. 불국사 화강암이 제4기 퇴적층을 밀고 올라간 형태이며, 하안단구 종단면에서 계산된 변위량은 약 10.5m이다. 단층의 주향은 북서 22° 또는 35~40°, 경사는 북동 64° 또는 45°이다.[1] 윤순옥과 황상일(1999)은 하안단구 고위면을 초기 리스빙기(약 25~30만년 전)로 추정하고, 변위율을 0.033~0.042mm/yr로 계산하였다.[1] 반면, 경재복과 이기화(2006)는 하안단구 형성 시기를 60~150 ka로 보고 변위 속도를 0.13mm/yr 이하로 추정하였다.[44] 활성단층 보고서(2012)는 항공사진 재검토를 통해 185~130 ka에 형성된 하안단구 고위면을 마동 2N단층이 절단하고 있음을 밝히고, 변위율을 0.05~0.08mm/yr로 재계산하였다.[1]

마동 2S단층은 마동 2N단층으로부터 방위각 163° 방향 약 230m 지점에 위치하며, 동-서 방향 소하천에 의해 노출된 역단층이다. 단층애는 확인되지 않고 변위량 측정도 불가능했으나, 역단층 파쇄대는 확인되었다.[1] 단층의 주향은 북서 18, 19, 25, 50, 35°, 경사는 북동 68, 51, 56, 52, 45°로 다양하게 보고되고 있으며, 단층비지의 ESR 연대는 640±180 ka이다.[1]

4. 4. 탑골 단층

탑골 단층은 경주시 마동 탑골 마을 동쪽 끝 하천(N 35°47'34.41", E 129°19'28.56")에서 발견된 단층으로, 화강암과 제4기층에 걸쳐 4개의 단층이 하나의 단층대를 이룬다. 특히 하천 남쪽 사면에서 관찰되는 불국사 화강암과 제4기층 사이의 단층은 북서 4° 방향으로 주향하며, 동쪽으로 42° 경사져 있다. 이 단층에서는 동쪽의 화강암이 서쪽의 제4기층을 덮고 있는 역단층의 형태를 보인다.[1]

4. 5. 진현 단층

진현 단층은 불국사가 있는 경주시 진현동의 하안단구 산사면에 2조가 드러나 있으며, 규모가 크고 윤순옥과 황상일(1999)[1]에 의해 처음 발견된 단층을 진현 1단층, 규모가 작고 2008년 발견된 단층을 진현 2단층이라 한다.[1]

진현 1단층은 불국사 남쪽(N 35°46'58.78", E 129°19'54.37")에 위치하며, 중위면의 하안단구를 자르는 단층으로 동측에는 화강암이, 서측에는 제4기 퇴적층이 접하고 있다. 동측의 상반이 서측의 하반 위를 밀고 올라간 역단층이다.[1] 중위면의 하안단구는 경사가 급하나 단층애는 관찰되지 않았다. 단층의 주향과 경사는 대체로 남-북에 수직이나 단층면의 위치에 따라 주향과 경사가 다르다. 중위면 하안단구의 형성시기는 60~75 ka로 추정되며, 단층 상반에서 부정합면까지의 높이로 진현 1단층의 수직변위를 최소 10 m 내외로 가정하면, 이 단층의 수직변위율은 0.09~0.16mm/yr로 계산된다. 제4기 퇴적층의 OSL 연대는 55~60 ka이며, 최상부 층준에 있는 유기물의 탄소-14 연대는 약 4.6 ka이다.[1]

진현 2단층은 진현 1단층에서 방위각 30°방향으로 북동쪽 약 38 m 지점(N 35°46'60.00", E 129°19'54.94")에 위치한다. 두 조의 기반암 단층이 관찰되는데, 이중 하나는 제4기 퇴적층을 절단한다. 단층의 주향과 경사는 기반암에서 북서 30°및 북동 84°이며, 퇴적층을 통과하면서 북서 26°및 북동 76°로 굴절된다. 부정합면을 기준으로 수직변위는 약 50~70 cm이며, 단층 운동의 변위는 약 70 cm이다. 제4기 퇴적층의 OSL 연대측정값은 48±3 ka, 50±4 ka, 35±2 ka, 37±3 ka이다.[1]

4. 6. 진티 단층

진티 단층은 경주시 진현동 푸르뫼 마을(N 35°46'52.76", E 129°20'20.00")에 위치하며, 윤순옥과 황상일(1999)에 의해 처음 발견되었다.[1] 중위면 하안단구를 절단하는 이 단층의 동쪽에는 하성 역층과 화강암, 그리고 이를 관입하는 암맥이, 서쪽에는 하성 역층이 발달한다. 제4기 역층을 화강암과 제4기 퇴적층이 충상하는 충상단층으로, 화강섬록암과 암맥은 심하게 파쇄되어 있어 제4기 단층 운동 이전에 이미 대규모 기반암 단층이 존재했음을 시사한다. 단층의 경사는 고각이나 지표면으로 갈수록 완만해져 단층면은 위로 볼록한 형태를 보인다. 주향과 경사는 남-북/동 35° 그리고 북서 5°/북동 32°이다. 제4기층에 대한 OSL 연대 측정 결과는 20.9±0.9 ka, 23.6±0.9 ka, 22.6±1.0 ka, 56±2 ka, 6.8±1.5 ka, 6.6±0.6 ka, 9.7±2.7 ka로 나타났다.[1]

4. 7. 신계 단층

울산광역시 울주군 외동읍 신계리 웃마을 동쪽 약 400m 지점 계곡 하상(N 35°46'39.2", E 129°20'22.2")에서 발견된 신계 단층은 하반부에 제4기 하성역층이, 상반부에는 심하게 풍화된 제3기 초의 조립화강암과 이를 관입한 폭 1m의 염기성암맥, 그리고 제4기 하성역층이 존재한다. 특히 기반암인 화강암이 제4기 하성역층을 충상하고 있는 점이 주목할 만하다. 단층의 주향은 북서 30°, 경사는 북동 35~20°이며, 남쪽 계곡 사면의 노두에서는 소규모 분기 단층들이 발견된다. 단층 기하학적 특징을 분석한 결과, 상반 서향 운동, 주향 이동성 운동, 그리고 다시 상반 서향의 역단층 운동을 거친 것으로 해석된다. 단층 하반부 단층비지에 대한 ESR 연대측정 결과는 1,600±230 ka 및 3,000 ka 이상의 값을 나타냈다.[45][1][1]

4. 8. 괘릉(감산사) 단층

괘릉 단층, 또는 감산사 단층은 경주시 외동읍 괘릉리 감산사(외동읍 앞등길 117-20) 북동쪽 하상(N 35°46'01.7, E 129°20'16.2")에서 처음 발견되었다. 이 단층은 불국사 화강암이 제4기 지층을 충상하고 있는 형태를 보인다. 감산사 북쪽 노두에서는 3개 이상의 단층이 확인되었는데, 장태우(2001)[1]는 단층의 주향을 북동 60°로, 최원학(2003)[46]과 기원서 외(2009)[1]는 북동 30°로 각각 기재하였다. 단층비지에 대한 ESR 연대측정 결과는 240±20 ka, 320±20 ka, 370±20 ka, 320±20 ka, 300±10 ka로 나타나, 20만 년에서 40만 년 전 사이에 여러 차례 단층 활동이 있었음을 시사한다.[1][1]

4. 9. 말방 단층

말방 단층은 경주시 외동읍 활성리와 말방리, 말방저수지(사곡저수지), 개곡리 일대에 발달한 일련의 제4기 단층으로, 오카다 외(1995)[47]에 의해 처음 보고되었다. 울산 단층과 평행하게 발달하는 제4기 역단층이며,[48][1] 초기에는 울산 단층의 일부로 여겨졌으나, 현재는 '말방 단층'과 '개곡 4단층'(G-4, 또는 '개곡 3단층')으로 구분된다.

말방 단층 M-1, M-2, M-7 지점(N 35°44'50.66, E 129°20'13.30", 사곡저수지 북측)에서는 화강암 기반 위에 제4기 지층이 발달한다. M-1 지점의 야외 노두와 M-2, M-7 지점의 트렌치 조사 결과, 말방 단층의 주향은 북서 25°로 측정되었으며, 야외 측정 결과는 북서 30°, 경사는 북동 44°이다.[49] 2010년 사곡저수지 북쪽 트렌치 조사에서 상위 모래층의 OSL 연대는 53.1±4.9 및 58.7±4.4 ka로 측정되었고,[1] 단층비지의 ESR 연대는 160±30 ka, 180±60 ka, 500±70 ka, 180±5 ka, 210±10 ka로 다양하게 나타났다.[1] 저온층 변형을 고려하면 최후기 단층 운동은 23,000년 이후로 추정된다.[1]

말방 단층 M-3 지점, 혹은 활성리 단층(N 35°45'17.91", E 129°20'12.97")은 말방 단층의 북쪽 연장으로 해석된다. 주향은 북동 22°, 경사는 남동 32°이며, 역단층과 정단층이 모두 나타난다. 단층비지의 ESR 연대 측정 결과 최후기 단층 운동은 30만 년 전(>300 ka)으로 나타났고,[1] 토탄층 시료의 탄소-14 연대 측정값은 44.29±0.72 및 32.51±0.26 ka이다.[1]

M-5 지점(N 35°45'10.67", E 129°20'11.31")에서는 화강암이 제4기층을 충상하는 2개의 역단층이 확인되며, 단층비지가 현저하게 발달한다.[1] G-4 지점(N 35°44'30.7", E 129°20'31.8", 개곡리 개곡저수지 북쪽 사면)에서는 화강암이 제4기 지층을 충상하며, 주향은 북서 26°, 경사는 북동 40°이다. 동쪽 지괴가 충상한 역단층이며, 퇴적층 탄질물의 탄소-14 연대 측정값은 2,410±80 및 730±90 yr BP로 2,500년 전보다 젊은 것으로 나타났다.[1]

박기웅 외(2022)의 연구에 따르면, 말방 단층 일대의 지형 분석과 지표 지질 조사 결과, 제4기 단층 활동에 의한 지형 기복이 관찰되는 지점들이 확인되었다. 이들 단층은 상이한 특성을 보이며, 동일한 단층이라기보다는 저각의 스러스트 단층들이 연속적으로 발달하는 인편상 구조(imbrication)에 의해 형성된 별개의 가지 단층으로 해석된다.[50]

4. 10. 사곡지 단층

사곡지 단층(S-1 및 S-2: N 35°44'50.85", E 129°20'14.16", S-3: N 35°44'48.53", E 129°20'16.33")은 경주시 외동읍 말방리 사곡저수지(말방저수지) 북쪽에 위치한다. 말방단층에서 갈라져 나온 단층으로 추정되며, 북쪽 연장선은 아직 확인되지 않았지만 말방단층과 만날 것으로 예상된다. 사곡지 일대 시추 결과와 지질 단면도 해석에 따르면, 두 차례의 단층 작용이 있었던 것으로 추정되고, 총 변위량은 5~7m로 추산된다.[1]

4. 11. 절골 단층

절골 단층은 외동읍 말방리 사곡저수지(말방저수지) 북쪽 사면에 위치하며, 기반암인 화강암과 제4기층으로 구성된다. 절골 1, 2지점(N 35°44'53.09", E 129°20'17.86") 단층의 주향은 북서 20°, 경사는 북동 43°이며, 총 변위는 4~5m로 추정된다.[1][1] 절골 3단층은 사곡저수지 남쪽 골짜기(N 35°44'42.58", E 129°20'21.17")에 위치하며, 2조의 역단층은 각각 북동 14°, 남동 42° 및 북서 8°, 북동 28°의 주향과 경사를 보인다.[1] 절골 4단층은 외동읍 개곡리 개곡저수지 북쪽(N 35°44'30.7", E 129°20'31.8")에 위치하고, 고제3기 화강암과 제4기 퇴적층으로 구성된다. 개곡리 북쪽에서는 3개의 단층 노두가 발견되었는데, 남서에서 북동 방향으로 말방 단층의 G4, 두 단층 사이에서 듀플렉스로 발달하는 G9, 그리고 절골 단층의 J4 노두에 해당한다. 단층의 경사는 비교적 고각이며, 도랑 남쪽 노두에서는 제4기 역층을 화강암이 충상한 것으로 해석된다. 말방 단층과 절골 단층은 거의 인접한 지점에서 노두가 확인된다.[1]

4. 12. 개곡 단층

'''개곡 단층'''은 울산 단층 중앙부 경주시 외동읍 개곡리에 분포하는 단층으로, 8곳의 지점에서 제4기 하성역층이 단층을 경계로 제4기 역층과 접하고 있어 남서쪽에서 북동쪽으로 가면서 개곡 1~8단층으로 구분된다. 이들은 수백 m 이내의 간격으로 반복되어 나타나는 단층의 군집체이며, 단일 단층이 아닌 다수의 단층들로 발달한다.[51][1]

'''개곡 1단층'''은 개곡리 마을 앞 주차장 동측 약 100m 지점 하천가(N 35°44'02.1", E 129°20'03.1")에 위치한다. 주향 북서 8°, 경사 남서 88°의 역단층으로, 동측 불국사 화강암, 서측 제4기 퇴적층이 분포하며 동측 지괴가 상승했다. 간이 트렌치 조사 결과, 동쪽 30m 지점에서 제4기 퇴적층을 절단하는 단층 노두가 발견되었다. 2003년 11월 전력연구원 한일 공동 연구팀 조사에서 확인되었으며, 제4기 퇴적층 연대 측정 결과 3만년 이후 최소 2~3회의 반복적인 단층 운동이 있었고, 재발 주기는 평균 약 1만년으로 평가되었다.[1]

'''개곡 2단층'''은 개곡리 마을 앞 주차장 북동쪽 약 600m 지점 하상과 도로변(N 35°44'16.34", E 129°20'14.03")에 발달한다. 제4기 역층을 절단하는 단층의 주향은 북서 2°, 경사는 서쪽으로 82°이며, 동측 지괴가 상승한 좌수향 주향 이동을 보인다. 제4기 단층 노두 부근 거의 남북 방향 기반암 단층은 역단층 운동을 지시한다.[1]

'''개곡 3단층'''은 개곡리 북동단 주차장 북동쪽 약 850m 지점 댐 공사 현장(N 35°44'20.7", E 129°20'24.8")에 발달한다. 단층 주향은 북동 30°, 경사는 남동 65°이며, 상반인 화강암과 이를 부정합으로 덮는 역층이 서측의 화강암과 역층을 외견상 2m 변위로 올라탄 역단층 관계를 보인다. 남쪽 약 50m 지점에는 주향 북동 15°, 경사 남동 70°의 단층을 경계로 남서측 화강암과 염기성 암맥, 북동측 역층이 접한다.[1]

'''개곡 4단층'''은 개곡리 마을 앞 주차장 북동쪽 약 1.3km 지점, 성지못 서측 약 250m 계곡 하천변(N 35°44'32.40", E 129°20'36.19")에 발달한다. 동측 파쇄된 화강암이 서측 제4기층 위에 놓여 있으며, 단층 주향은 북서 30~45°, 경사는 북동 38~48°이다. 단순히 제4기 역단층으로, 말방 단층 남부 연장으로 해석된 바 있다.[1] 단층과 화강암 위 퇴적층 내 탄질물의 탄소-14 연대는 2,410±80 및 730±90 yr BP로 측정되었다.[1]

'''개곡 5단층'''은 개곡리 옥정암 동쪽 약 100m, 개곡 2단층 남쪽 약 100m 지점 개곡리 댐 공사장 진입로변(N 35°44'11.9", E 129°20'12.6")에 위치한다. 단층 주향은 북동 25~40°, 경사는 남동 55~60°이며, 추정 변위는 최소 4m이다.[1]

'''개곡 6단층'''은 개곡리 마을 앞 주차장 남남동쪽 약 1,500m 지점(N 35°43'45.4", E 129°20'10.7")에 발달하며, 논 근처 사면과 공장 부지 조성으로 노두가 드러난다. 북쪽 단면에서는 4조의 역단층이 관찰되며, 이중 2조는 하부에서 하나의 단층면으로 합쳐진다. 동쪽 3조는 서측 화강암이 동측 역층을 올라타고 있으나, 서쪽 단층은 제4기 역층이 화강암 위로 올라타 있다. 동에서 서로 가면서 주향은 북서 30°→북서 22°→북서 24°→북동 7°로 변하며, 경사는 서쪽으로 기울어져 있으나 80°→60°→55°→45°로 감소한다. 각 단층면은 대체로 상부로 가면서 저각으로 변한다. 중앙부 단면에서는 동쪽 제4기 역층을 서쪽 화강암과 암맥이 올라타고 있으며, 남쪽 단면에서는 거의 수직에 가까운 단면을 보인다.

'''개곡 7단층'''은 개곡리 북동쪽 댐 진입도로 절개사면(N 35°44'14.70", E 129°20'15.52")에 발달하며, 단층 주향은 북동 22°, 동쪽으로 86° 기울어 있다. 단층을 경계로 서측에는 화강암, 동측에는 제4기 퇴적층이 분포한다.

'''개곡 8단층'''은 개곡리 북동쪽 댐 일주도로 절개사면(N 35°44'24.0", E 129°20'29.9")에서 불국사 화강암과 제4기 선상지 퇴적층 사이에 발달하는 주향 이동 단층이다. 단층 주향은 북서 18°, 경사는 북동 88°로, 단층을 경계로 서측에 화강암, 동측에 제4기층이 분포한다.

4. 13. 외동 단층

외동 단층은 경주시 외동읍 입실리에서 양북면 범곡리까지 북동 10° 방향으로 10km 이상 연장된 단층으로, 서북서-동남동 방향으로 75~80° 경사를 이루며 3개의 분절로 나뉜다.

  • 외동 단층 분절단위 1: 외동읍 입실리에 동-서 방향으로 발달한 입실천 계곡 남쪽 주택단지 절개사면(N 35°43'13.65", E 129°20'35.45")에서 시작된다.

  • 외동 단층 분절단위 2: 우영산업 경주공장 부지 내 북쪽 절개사면(N 35°43'39.48", E 129°20'47.48", 외남로 1704-117)을 지나, 개곡리 마을 동쪽 공동묘지(N35°44'3.22", E129°21'1.56"), 개곡리 농업용 저수댐 동쪽 계곡(N35°44'29.70", E 129°21'0.53")을 거쳐 북북동 방향 능선 인근(N 35°44'56.01", E 129°21'10.51" - N 35°45'22.32", E 129°21'21.68")까지 이어진다.

  • 외동 단층 분절단위 3: 불국사-토함산 자연휴양림 능선상 도로변 토함산목장 서쪽(N 35°45'33.78", E 129°21'22.03")에서 구 해인사 남쪽 논(N 35°45'53.81", E 129°21'25.99") 인근, 그리고 인접 북쪽 계곡 농가 사면붕괴 지점(N 35°46'9.61", E 129°21'33.68")을 지나 양북면 범곡리 계곡(N 35°46'30.78", E 129°21'40.94" - N 35°46'52.63", E 129°21'48.61")과 범곡리 서쪽 계곡(N 35°47'29.40", E 129°22'06.87")까지 이어진다.

4. 14. 탑번디기 단층

탑번디기 단층(Tap Terrace Fault)은 2009년 경주시 외동읍 개곡리 택지개발 및 양남터널 건설 현장에서 발견된 제4기 단층이다. 말방리 주민들은 이 지역을 '탑번디기'라 부르는데, '번디기'는 계단상의 지형인 버덩(terrace)을 의미하는 방언으로, 영어로는 Pagoda Terrace에 해당한다. 활성단층 보고서(2012)는 주민들의 지형 인식을 고려하여 이 단층을 탑번디기 단층으로 명명했다.[1]

탑번디기 1단층은 말방리 남쪽 주택개발지의 택지공사로 드러난 제4기층 절토사면(N 35°44'38.53", E 129°20'00.26")에 위치한다. 역단층으로 추정되며, 주향은 북서 10°, 경사는 북동 30°이다. 주 단층을 중심으로 3개의 단층이 분기 및 합쳐지는 모습을 보인다.[1]

탑번디기 2단층은 동해고속도로 양남터널 건설 현장의 제4기 절토사면(N 35°44'24.85", E 129°20'03.00")에서 관찰되었으나, 현재는 시멘트로 덮여 있어 관찰이 어렵다.[1]

4. 15. 입실 단층

입실 단층은 경주시 외동읍 입실리 입실천 하상에 위치한 단층으로, 류충렬 외(1996)에 의해 처음 보고되었다. 남-북 방향으로 주향하며, 동쪽으로 75° 경사하는 특징을 보인다. 동쪽 지괴(상반)에는 제3기 초 안산암과 제4기 퇴적층이, 서쪽 지괴(하반)에는 화강암과 제4기층이 분포한다. 이 단층은 화강암과 안산암질암의 경계부에 존재했던 기존 주향 이동 단층이 제4기에 역단층으로 재활성된 것으로 해석된다. 류충렬 외의 연구에 따르면, 압쇄대 발달, 주향 이동 운동, 동측 제4기 퇴적층의 5m 상승을 동반한 역단층 운동, 그리고 동측 하강을 수반한 좌향 이동 성분의 정단층 운동이 순차적으로 발생했을 것으로 추정된다.[52] 단층 비지에 대한 ESR 연대측정 결과는 2,737±877 ka, 1,953±107 ka, 1,375±126 ka로 나타났으며, 단구 퇴적층의 OSL 연대는 52~70 ka, 탄소-14 연대는 27,000 및 39,100±2,000 yr BP로 측정되었다.[1] 이러한 결과들을 종합하면, 제4기 동안 최소 6회의 단층 운동이 있었던 것으로 분석된다.[1]

4. 16. 원원사 단층

원원사 단층은 신라 시대 절인 원원사 사찰 입구 동쪽 계곡에서 발견된 단층이다. 현재까지 두 곳의 단층 노두가 확인되었다. 이기화와 슈바르츠(2001)의 연구에 따르면, 단층의 주향은 북동 51°, 경사는 북서 14°이며, 단층비지에 대한 ESR 연대측정 결과는 130±10 ka, 200±30 ka, 230±60 ka, 400±20 ka, 460±50 ka, 480±20 ka, 710±50 ka, >3,000 ka로 나타났다.[53] 양주석(2005)의 연구에서는 원원사 입구에서 70m 떨어진 계곡의 노두가 중생대 화강암 위에 제4기층이 있고 그 위로 화강암이 충상되어 있는 것을 확인했으며, 단층면의 주향/경사는 남-북/서 14°에서 북동 51°/북서 14°로 저각의 경사를 가지며 주향의 변화가 심하다고 보고하였다. ESR 연대측정값은 130±10ka, 200±30 ka, 400±20 ka, 460±50 ka, 230±60 ka, 710±50 ka, 480±30 ka였다.[1] 활성단층 보고서(2012)에서는 외동읍 모화리 원원사 사찰 입구에서 약 70m 떨어진 계곡(N 35°41'50.5", E 129°21'02.8")에서 단층 노두를 확인하고, 단층의 주향은 북서 16°, 경사는 남서 52°이며 역단층임을 밝혔다. 제4기 퇴적층에 대한 OSL 연대측정 결과는 34±2 ka와 33±2 ka였고, 제4기 퇴적층 내 목탄에 대한 탄소-14 연대측정 결과는 33,270±230 yr BP였다.[1] 김태형 외(2021)는 원원사 단층 제2지점을 조사하여 절단된 제4기층의 OSL 및 베릴륨-10 연대를 측정하였다. 제2지점은 기반암인 흑운모 화강암을 안산암질의 암맥이 관입하고 제4기 하안단구 퇴적층이 이들을 덮는 구조를 보인다. 우수향-역이동성 감각을 보이는 단층의 겉보기 수직변위는 약 42cm이나, 실변위는 46.4cm로 계산되었다. OSL 연대측정 결과는 상반의 퇴적층에서 6.9±0.6 ka와 5.6±0.8 ka, 하반의 퇴적층에서 3.6±0.3 ka와 3.6±0.4 ka였으며, 베릴륨-10을 이용한 지형면의 노출연대는 8.7±0.3 kyr 및 9.08±0.3 kyr로 측정되었다. 따라서 김태형 외는 약 3,600년 전 홀로세에 지표 파열을 수반한 단층활동이 있었을 것으로 해석하였는데, 이는 울산 단층대에서 보고된 제4기 단층활동 중 가장 최근의 활동이다.[1]

4. 17. 이화 단층

이화 단층(Ihwa Fault)은 울산광역시 북구 중산동 이화초등학교 북쪽 30m 지점 하천 노두(N 35°39'43.4", E 129°20'40.2")에서 발견되었다. 북동 8~18°의 주향과 74~86°의 고각 경사를 가지며, 폭 7~16cm의 염기성 암맥이 불국사 화강암과 제4기층 사이 경계면을 따라 단층 운동이 발생한 것으로 추정된다. 최대 50cm 폭의 단층 비지에 대한 ESR 연대 측정 결과, 660±50 ka 및 1,300±100 ka의 값이 얻어졌다.[1]

4. 18. 매곡동 지점

울산광역시 북구 매곡동에서는 산업단지 조성 공사 과정에서 노두가 드러나면서 두 곳의 단층대가 확인되었다. 첫 번째 지점은 매곡일반산업단지 남부의 신규 산업단지 부지 사면으로, 백악기 퇴적암 내에 소규모 단층들이 다수 발달하고 있다. 특히 백악기 퇴적암 서측 경계부에는 퇴적암과는 다른 흑색 이암이 단층으로 접해 있는데, 이는 대규모 단층의 단층손상대로 해석된다. 두 번째 지점은 매곡일반산업단지 북부에 위치하며, 기반암이 아닌 화강암 암편으로 이루어진 미고결 퇴적층이다. 이곳에서는 두 조의 단층이 거의 수평에 가까운 저각으로 발달하고 있으며, 단층 비지대에서 채취한 유기물 시료의 방사성 탄소 연대 측정 결과는 33,275±355 cal yr BP로 나타났다. 주목할 점은 이들 단층이 동측 경사를 보이는 울산 단층대의 다른 제4기 단층들과 달리 북서측으로 경사하고 있다는 점인데, 이는 울산 단층의 반향 역단층(back thrust)으로 해석되고 있다.[1]

4. 19. 화정 단층

화정 단층은 울산광역시 북구 농소2동 화정마을(N 35°39'34.4", E 129°20'26.2")에 위치한 단층으로, 20° 경사를 가진 선상지 지형의 단층애가 형성되어 있다. 2002년과 2003년에 실시된 트렌치 조사 결과, 단층애의 낙차는 2~3m로 나타났다. 탄소-14 연대측정 결과는 14,270±90 ka, 16,880±90 ka, 17,430±100 ka, 19,610±110 ka, 20,650±110 ka, 28,210±170 ka 및 1,760±40 ka로 다양하게 나타났다.[1]

4. 20. 차일 단층

'''차일 단층'''은 울산광역시 북구 창평동 원지저수지 서쪽 약 100m(N 35°37'17.5", E 129°22'10.8")에 위치한다. 손문 외(2001)의 연구에 따르면, 이 단층의 주향은 북서 11°, 경사는 북동 22°이며, 동측 상반이 서쪽으로 최소 2m 이상 이동하였다. 수 mm~수십 cm의 변위를 보이며, 15~60° 북동 내지 남동 방향으로 경사진 단층들로 분기된다. 단층 인접부 지층은 거의 수직의 층리를 보이나, 서쪽으로 갈수록 완만해져 약 250m 서쪽에서는 거의 수평의 층리를 보이는데, 이는 역단층 운동에 의한 끌림습곡 운동을 나타낸다. 단층비지대가 1cm에 불과하다는 점을 고려할 때, 이 끌림 습곡은 차일 단층 운동의 직접적인 결과라기보다는 지표에 노출되지 않은 더 큰 규모의 역단층이 인근에 존재할 가능성을 시사한다. 제4기 지층에서 채취된 탄화물의 탄소-14 연대 측정 결과는 최후기 플라이스토세에 해당하는 47,363±12,535년으로 나타났다.[54][1]

권오상 외(2021)는 차일 단층에 대한 고지진학적 특성을 연구하여, 손문 외(2001)의 탄소-14 연대 측정 결과의 신뢰성에 의문을 제기하고, LiDAR 지형 분석, 전기 비저항 탐사 및 굴착조사를 실시하였다. 제4기 지층 조사 결과, 최후기 단층 운동에 의한 실제 변위는 141cm로 산출되었고, 이를 최대변위-모멘트 지진규모 경험식에 적용하면 지진규모(Mw)는 약 6.6으로 추정된다. 이는 역사지진 기록에 따른 1643년 울산 지진의 추정 규모(약 6.5)와 유사하여, 차일 단층을 따라 발생한 지진 규모에 대한 대략적인 추정을 가능하게 한다. 하지만 이 지진이 울산 단층에서의 최후기 운동과 직접적으로 연관되었는지는 불확실하다.[55]

4. 21. 울산 단층 동편의 제4기 단층 노두 목록

단층명좌표지질주향경사성향변위량ESR/OSL/14C 연대측정비고
갈곡 K1단층35°53′26.7″N 129°17′19.5″E마이오세 이암 및 제4기층F1 : 북동 50°
F2 : 북동 9°
남동 70°
남동 38°
역단층1.8 m (남측벽)
2.4 m (북측벽)
14C : 최저 21,440±43 yr BP
갈곡 K2단층35°53′36.5″N 129°17′25.8″E제4기층북서 20°북동 18~40°역단층최대 2.5 m14C : 최저 1,560±60 yr BP
치실 단층35°53′13.42″N 129°17′15.05″E제4기층북동 15/20°북서 45/60°역단층2 m14C : 최저 740±30 yr BP
마동 1단층35°48′01.9″N 129°18′56.8″E안산암 및 퇴적암류 (상반)
제4기 미고결 퇴적층 (하반)
남-북~북동 22°남동 25~69°역단층단층비지 ESR : 320±30 ka, 820±90 ka
마동 2N단층35°47′39.60″N 129°19′3.13″E화강암 및 제4기 역암북서 22°
북서 35~40°
북동 64°
북동 45°
역단층10.5 mESR : saturated
마동 2S단층35°47′32.53″N 129°19′5.85″E화강암 및 제4기 역암북서 18~25°북동 50~68°역단층측정불가ESR : 640±180 ka
탑골 단층35°47′34.41″N 129°19′28.56″E불국사 화강암, 제4기층북서 4°동 42°역단층2.4 m-
진현 1단층35°46′58.78″N 129°19′54.37″E화강암 및 제4기 지층북서 5~40°남동/남서/북동역단층10 m 이상OSL : 221 ka (일부), 55±3 ka
14C : 4,600±70년
진현 2단층35°47′00.00″N 129°19′54.94″E화강암 및 제4기 지층북서 26~30°북동 76~84°역단층70 cmOSL : 최저 35±2 ka
진티 단층35°46′52.76″N 129°20′20.00″E화강섬록암, 암맥, 제4기층남-북~북서 5°동 35°/북동 32°충상단층단층비지 ESR : 2~3 Ma
OSL : 최저 6.6±0.6 ka
신계 단층35°46′39.2″N 129°20′22.2″E제3기 화강암, 염기성암맥, 제4기층북서 30°북동 20~35°역단층단층비지 ESR : 최저 1600±230 ka
괘릉 단층35°46′01.7″N 129°20′16.2″E불국사 화강암 및 제4기층북동 22~60°남동 30°역단층단층비지 ESR : 최저 240±20 ka
말방 M1단층35°44′50.66″N 129°20′13.30″E화강암 및 제4기층북서 51~70°북동 40~44°역단층115-130 m
25-40 m
단층비지 ESR : 최저 160±30 ka
OSL : 53.1±4.9 ka, 58.7±4.4 ka
활성리 단층
(말방 M3단층)
35°45′17.91″N 129°20′12.97″E고제3기 화강암북동 22°남동 32°역단층단층비지 ESR : 300 ka 전
토탄층 14C : 44.29±0.72 ka, 32.51±0.26 ka
말방 M5단층35°45′10.67″N 129°20′11.31″E화강암북서 18/25°북동 42/30°역단층>1.0 m-
말방 G4 단층35°44′30.7″N 129°20′31.8″E고제3기 화강암 및 제4기층북서 26°북동 40°역단층탄질물 14C : 2,410±80 yr BP, 730±90 yr BP
사곡지 단층35°44′50.85″N 129°20′14.16″E (S1, S2)
35°44′48.53″N 129°20′16.33″E (S3)
화강암 및 제4기층북서 28/10°
북서 05°
북동 61/62°
북동 9~38°
역단층5~7 m
3 m 이상
-
절골 1,2단층35°44′53.09″N 129°20′17.86″E고제3기 화강암 및 제4기층북서 20°북동 43°역단층4~5 m-
절골 3단층35°44′42.58″N 129°20′21.17″E고제3기 화강암 및 제4기층북서 14°
북서 8°
남동 42°
북동 28°
역단층>0.5 m-
절골 4단층35°44′30.7″N 129°20′31.8″E고제3기 화강암 및 제4기층북서 10°북동 80°역단층>0.5 m-
개곡 1단층35°44′02.1″N 129°20′03.1″E불국사 화강암북서 10°북동 80°좌수향 주향이동 및 역단층1.5 m단층비지 Kr-Ar : 최저 34.9±0.9 Ma
단층비지 Rb-Sr : 최저 40±6 Ma
14C : 최저 2,290±40 yr BP
개곡 2단층35°44′16.34″N 129°20′14.03″E불국사 화강암, 염기성 암맥북서 2°서 80°좌수향 주향이동>0.8 mK-Ar : 최저 9 Ma
개곡 3단층35°44′20.7″N 129°20′24.8″E화강암, 염기성 암맥북동 30°
북동 15°
남동 65°
남동 70°
주향이동, 역단층>1.5 mK-Ar : 최저 9 Ma
개곡 4단층35°44′32.40″N 129°20′36.19″E화강암, 제4기층북서 35°북동 42°좌수향 주향이동 수반 역단층>4 m14C : 최저 0.73 ka
개곡 5단층35°44′11.9″N 129°20′12.6″E화강암, 제4기층북동 25~40°남동 55~60°역단층>4 m-
개곡 6단층35°43′45.4″N 129°20′10.7″E화강암, 염기성 암맥북동 22°
북동 02°
서 60°
서 77°
우수향 주향이동 및 역단층>3 m-
개곡 7단층35°44′14.70″N 129°20′15.52″E화강암, 제4기층북동 22°동 86°주향이동측정불가-
개곡 8단층35°44′24.0″N 129°20′29.9″E화강암, 제4기층북서 18°북동 88°우수향 역이동측정불가-
탑번디기 1단층35°44′38.53″N 129°20′00.26″E제4기층북서 10°북동 30°역단층>0.5 m-
입실 단층35°43′17.67″N 129°21′3.99″E안산암, 화강암, 제4기층남-북동 75°주향이동, 역단층, 정단층7 m단층비지 ESR : 1,130±100~2,230±710 ka
OSL : 52±4~70±39 ka
14C : 39,100±2,000 yr BP
원원사 단층35°41′50.5″N 129°21′02.8″E백악기 화강암, 암맥, 제4기층북서 16°남서 52°역단층46.4 cm단층비지 ESR : 최저 130±10 ka
OSL : 최저 3.6±0.3 ka
이화 단층35°39′43.4″N 129°20′40.2″E불국사 화강암, 염기성 암맥, 제4기층북동 8~28°남동 74°역단층>2 m단층비지 ESR : 660±50 ka, 1,300±100 ka
화정 단층35°39′34.4″N 129°20′26.2″E제4기층동 20°OSL : 최저 1,760±40 ka
차일 단층35°37′17.5″N 129°22′10.8″E제4기층북서 11°북동 22°역단층>2 m14C : 47,363±12,535 yr


참조

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