판내부 환경의 몽골과 한국에 분포하는 신생대 횡압축성 사교이동 단층인 호브드단층과 양산단층을 대상으로 다학제적 연구인 고지진학에 적용되는 다양한 연구방법들을 사용하여 제4기 단층운동의 구조적 특성을 규명하고 고지진학적 정보를 제공하고자 한다.
북북서 방향의 몽골리안 알타이(Mongolian Altai)는 인도와 유라시아의 충돌로 인한 원거리 응력의 영향을 받는 신생대 후기에 형성된 우수향 횡압축성 변형대이다. 몽골리안 알타이에서 가장 높은 고도를 보여주는 삼각형 모양의 Tsambagarav 지괴는 단층으로 경계되어 있으며, 몽골리안 알타이에서 가장 큰 단층인 호브드 단층의 중앙부에 위치하고 있다. 이번 연구에서는 10Be 지형면 노출연대측정, 방사선 탄소연대측정, 굴착조사를 통해 Tsambagarav dextral reverse 단층과 Lower thrust 단층의 변형 패턴과 제4기 변위율을 구하고자 하였다. Lower thrust 단층은 저각의 기존 구조적 결을 따라 충상하면서 제4기 충적선상지 면을 3.9-5.1 m 수직변위로 절단하고 있으며, 단층애는 수 ㎞로 연장된다. Tsambagarav dextral reverse 단층은 고각의 기존 구조적 결에 의해 주향이동운동이 우세하며 다양한 지표변형특징들과 빙퇴석 퇴적층은 우수향 주향이동운동을 지시한다. 측정된 변위와 충적선상지(Lower thrust)와 빙퇴석(Tsambagarav dextral reverse 단층)의 10Be 노출연대를 각각 사용하여 계산된 Lower thrust의 변위율은 0.3-1.7 mm/yr, Tsambagarav dextral reverse 단층의 수평변위율은 1.7-2.6mm/yr이다. 인장단열 상에 발달한 연못 퇴적물에서 발견된 동물뼈의 탄소연대는 지표파열을 수반한 최후기 단층운동이 1,924-1,708 Cal yr BP 사이에 발생하였음을 지시한다. 연구결과를 종합해보면 Tsambagarav 지괴는 응력분할현상(strain partitioning)이 일어나고 있음을 암시한다.
제4기 단층들이 다수 보고된 한반도 동남부에는 양산단층계를 비롯한 주요 구조선들이 분포하고 있다. 이 가운데 양산단층은 1990년대부터 제4기 단층운동이 계속해서 확인되고 있으며, 2016 경주지진과도 직·간접적인 연관이 있는 만큼 양산단층의 제4기 운동특성 및 고지진학적 연구가치가 중요해지고 있다. 이번 연구는 경북 경주시 강동면 단구리부터 경북 포항시 신광면 냉수리까지 분포하고 있는 양산단층의 중부지역 일대를 대상으로, 기존문헌분석, LiDAR 영상을 이용한 상세지형분석, 지표지질조사, 전기비저항탐사, 굴착조사, 시추조사 그리고 다양한 방법의 연대측정 등 다각도의 종합적인 연구방법을 시도하였으며, 다수의 지점정보를 이용하여 고해상도의 고지진학적 정보를 얻고자 하였다. 연구지역에서 기 보고된 지점으로는 벽계지점(노두)과 단구지점(굴착지점)이 있으며, 고지진학적 해석 및 연대측정결과를 바탕으로 제4기 단층으로 밝혀진 바 있다. LiDAR 영상을 이용한 상세지형분석결과, 7.3 ㎞의 선형구조가 인지되었으며, 인지된 선형구조는 2-4 m 내외의 뚜렷한 단층애와 90-150 m의 굴절하천을 가진다. 도출된 선형구조를 추적한 결과, 2개의 자연노두를 발견하였으며, 두 지점 모두 미고결 퇴적물이 절단되어 있다. 선형구조를 따라 25개의 측선에서 전기비저항탐사를 실시하였으며, 이들 모두에서 단층으로 추정될만한 저비저항 이상대가 관찰되었다. 이 중 5개 지점을 선정하여 굴착조사를 실시하였고, 5개 지점 모두에서 제4기 단층을 발견하였다. 5개 지점에서 관찰된 제4기 단층은 남-북 내지 북북동 주향의 단층면이 역이동성 감각을 수반하는 우수향 주향이동운동을 하면서 최소 1개 내지 최대 9개의 퇴적단위로 관찰되는 제4기 퇴적층을 절단하고 있으며, 제4기 단층면 상반은 모두 최소 2 m 이상의 폭을 가지는 제4기 이전에 형성되었던 단층핵이 관찰되었다. 또한, 특징적으로 제4기 퇴적층 내 액상화 현상이 관찰되었으며, 굴착단면에서 해석된 단층운동은 최소 3회 이상의 지진이 발생하였음을 지시한다. 각 굴착단면에서 관찰된 미고결 퇴적층들에 대하여 OSL/IRSL, 10Be 매몰연대, 14C 연대측정을 수행하였고, 단층암에 대한 ESR 연대측정을 진행하였다. 연대측정 결과와 굴착단면 해석을 종합한 고지진학적 정보는 연구지역의 최후기 운동시기가 약 3,000년 전이며 최후기 운동의 변위는 0.64-2.64 m, 변위율은 0.04-0.11 mm/yr로 도출되었다.