진앙과 진원지

진앙과 진원지

 

지구과학Ⅱ 지구의 형성과 역장 탐구활동에서 진앙과 진원의 위치는 어떻게 알 수 있을까?를 배우고 포항지진을 사례로 저사를 하였다.

 

1.진앙

진앙은지진이 발생한 지하의 진원바로 위에 해당하는 지표 상의 지점을 가리키며, 진원지라고도 한다. 설계의 진원이나 진앙은 상당한 넓이를 가지로 있어 대규모의 지진일수록 진앙의 범위도 넓어진다. 보통 지진의 피해가 가장 큰 지역이다.

 

㉠ 위치

관측에서 PS시(P파가 도달한 후 S파가 도달할 때까지의 시간)를 이용해 진원거리를 구하고, 이를반 지름으로 지도상에원을 그린다.

 

2. 진원

진원은 지구 내부에서 지진이 최초로 발생한 지점이다. 지하50~60km의 맨틀 최상부 지역이 지진이 가장 많이 발생하는 곳이다.

 

㉠ 찾는 방법

P파와 S파의 도달시간의 차(PS시간)를 이용하는 방법과 지진파가 진원으로부터 관측점에 도달하는데 걸리는 시간과 진원거리의 관계를 나타낸 주시 곡선을 이용하여 산출하는 방법 등이 있다.

 

3. 포항지진 진앙과 진원 분석

㉠ 2017년에 발생한 포항 지진

한국 표준시 기준2017년 11월 15일오후 2시 29분경상북도 포항시 북구북쪽 9 km 지역에서 발생한 지진이다.
규모 5.8인2016년 경주 지진에 이어기상청관측 사상역대 두 번째로 강한 규모로 기록되었다. 또한 진원지가 3~7 km정도로 매우 얕아피해 규모로는2016년 경주 지진을 뛰어넘었고,다음 날로 예정된수능을 연기시켜여러모로 역사에 남은 지진이다. 뉴스 속보에서 포항에 사는 시민과 한 통화에서 2시 10분~14분 사이에도 지진이 느껴졌다.

 

첫 지진은 오후 2시 22분은 리히터 규모 2.2와 2.6으로 측정되었다. 이후 오후 2시 29분에 규모 5.4의 지진이 측정되었다. 현재 기상청 홈페이지 기준 정보로는 5.4로 기재되어 있다.
이후 여진이 일어나는 형편을 살펴보자면 11월 15일 오후 2시 32분경에는 규모 3.6, 46분경에는 규모 2.5, 52분경에는 규모 2.4, 56분경에는 규모 2.8, 3시경에는 규모 2.9, 3시 9분경에는 규모 3.5의 지진이 관측되었다. 이후 4시 11분경에 규모 2.9의 지진이 일어나더니 49분경에 대체로 큰 4.3의 지진이 일어났다.

지리상으로는경상북도 포항시에서 일어난 지진이나,경주시와 마찬가지로 포항은 경상북도와경상남도의 경계선 부근의 도시이고,경상도전체로 보면 중앙부근에 위치하고 있기 때문에부산광역시, 대구광역시, 울산광역시를 비롯한 영남지역은 모두 체감할 정도로 크고 장시간 동안 흔들림이 유지되었다. 그 외에도서울 광화문 등에서도 지진이 감지되었다.

 

㉡ 포항지진 진앙(JTBC방송)

당시 언론보도에 따르면 다음과 같다.󰡒기상청은 지난 15일 있었던 포항 지진의 진앙을 포항시 북구 북쪽 흥해읍 망천리 지역 9km 지점이라고 밝혔습니다.

지열발전소와는 2.4km 떨어진 곳입니다. 그런데, 이 부근에서 지진 관측망을 설치해 연구 중인 정부 공식 사업단의 분석 결과는 달랐습니다. 진앙이 지열발전소와 불과 500m 떨어진 곳이라는 겁니다. 이 사업단은 원전설계기준 재평가를 위한 지진 관련 연구를 진행하고 있습니다.

 

이를 위해 지열발전소 부근에 임시 관측망을 설치했는데 마침 이 근처에서 지진파가 감지됐습니다. [이진한/고려대 지구환경과학과 교수 : 물을 넣으면 단층대가 물에 젖게 되고, 따라서 단층대의 수압이 급격하게 상승하게 되죠. 그래서 지진이 발생하기 쉽게 되는 환경이 되지 않았나…]또 진원의 깊이도 당초 발표된 9km가 아니라 3.2km로 지표면과 더 가까워졌습니다. 지난해 경주 지진 때보다 규모는 작았지만 지표면에서 훨씬 가까운 곳에서 지진이 나면서 강한 에너지가 전달됐고, 피해도 커진 겁니다󰡓라고 보도했다.

 

㉢ 포항지진 진원 (포항지진 분석 보고서: 기상청 자료)

포항지진의 전진과 여진을 포함한 일련의 지진은 2018년 5월 31일까지 618회 발생한 것으로 관측되었으나 2017년 11월 30일까지 432회가 발생하여 전체 여진의 약 70%가 본진 이후 보름 동안 발생한 것으로 나타났다. 기상청에서 분석한 총 432회 지진의 진앙은 북동-남서 방향으로 길게 분포한다. 진원깊이는 0.0~15.0km로 폭넓게 계산되었으며, 약 81%가 5.0~10.0km 범위에 분포한다.

 

속도모델에 따른 진원 분석 결과 진앙은 북동-남서 방향으로 길게 분포한다. 그리고 진원깊이는 6~10km의 범위를 가지며 북서방향으로 깊어지는 경향을 보인다. 일부 북쪽 지역에서 발생한 여진은 따로 군집화하는 형상을 보인다.본진 이후 발생한 지진에 대하여 기상청과 한국지질자원연구원의 상시 및 임시 지진관측소를 이용하여 분석한 진원 결과 진원 깊이는 북서 방향으로 깊어지는 경향성을 보인다.

 

따라서 포항지진(규모 5.4)은 깊이효과로 경주지진(규모 5.8) 보다 피해가 더 컸으나, 정확한 깊이가 확증되지 않고 있다. 진원 깊이를 진원재결정을 통하여 역산한 결과, 대부분의 모델의 진원 깊이가 얕은 표층으로 도출된 반면, 지각구조가 가장 근접한 모델은 6.0 ~ 11.5 km 구간의 깊이로 산출되었다. 지온분석에서는 7.5 km 근방에서300∘C300∘C의 온도가 관찰되어 지진유발층의 사례에 입각한 포항지진의 진원은 근접한 모델로 얻어진 7 km 근방인 것으로 추정되어진다.

 

포항 지진의 진원 깊이 연구(2018년, pp.125 – 131 [정태웅(세종대학교 에너지자원공학과) ;이영민(지질자원연구원) ;모하메드 자파르(세종대학교 에너지자원공학과) ;정진아(경북대학교 자연과학대학 지구시스템과학부]논문에 따르면

 

포항지진은 깊이효과로 경주지진(규모 5.8) 보다 피해가 더 컸으나, 정확한 깊이가 확증되지 않고 있다. 진원 깊이를 진원재결정을 통하여 역산한 결과, 대부분의 모델의 진원 깊이가 얕은 표층으로 도출된 반면, 지각구조가 가장 근접한 모델은 6.0 ~ 11.5 km 구간의 깊이로 산출되었다. 지온분석에서는 7.5 km 근방에서300∘C300∘C의 온도가 관찰되어 지진유발층의 사례에 입각한 포항지진의 진원은 근접한 모델로 얻어진 7 km 근방인 것으로 추정되어진다고 한다.

 

㉣ 포항지진 기상청 보도자료(2017. 11. 23)

1. 포항지진 정밀 분석 결과

* 기상청은 한국지질자원연구원과 공동으로 포항지진의 발생위치, 단층의 움직임과 발생깊이 등에 대하여 정밀분석을 실    시하였음.

* 포항지진의 발생위치를 추가적인 자료를 활용하여 정밀도를 높여 분석한 결과, 본진(규모 5.4)의 위치는 36.109°N, 129.366°E로 분석됨.

 

* 포항지진의 본진과 최대 여진(규모 4.3)을 발생시킨 단층의 움직임은, 9.12지진에 비해 수직운동 성분이 더 큰 역단층성    주향이동단층과 역단층으로 분석되며, 발생깊이는 약 3~7km로 더 얕게 나타남.

* 여진은 북동-남서 방향으로 분포하고 동쪽에서 서쪽으로 갈수록 깊어지는 경향으로 나타남.

 

* 포항지역 주변 근거리의 지진 관측자료를 추가적으로 활용하여 포항지진의 발생위치를 정밀도를 높여 분석한 결과 포항지진의 본진 위치는 기상청이 발표 했던 지점에서 남동쪽으로 약 1.5km 이동한 36.109°N, 129.366°E으로 분석되었다.

 

* 이번 포항지진의 본진과 규모가 큰 주요 여진을 발생시킨 단층운동의 특성을 한국지질자원연구원(이하 지자연)이 분석한 결과 단층면해는 북동 방향의 역단층성 우수향 주향이동단층으로 분석되었으며, 규모 4.3의 여진은 북북동 방향의 역단층으로 분석된다. 특히 진원지 서쪽의 지반(상반)이 동쪽 지반(하반)을 타고 올라가는 것으로 분석된다.

 

* 그 외 현재까지 발생한 규모 3.5 이상의 주요 여진들은 본진과 달리 주향이동단층으로 분석되었으며 여진들의 발생위치, 주향, 경사 등을 고려하면 본진과 연계된 주단층면 외에 주변의 소규모 단층들이 추가적으로 활동한 것으로 추정된다.○ 포항지진의 본진에 대한 외국기관의 단층면해 분석결과와 비교해보면, 일본의 방재과학기술연구소(NIED)도 양기관의 분석결과와 동일하게 역단층성 주향이동단층으로 분석하였으며, 미국지질조사소(USGS)는 다소 역단층 성분이 우세한 것으로 분석하였다.

 

*포항지진의 발생깊이를 분석한 결과, 9.12 경주지진에 비해 상대적으로 얕은 깊이에서 발생한 것으로 분석되었다.

* 지진의 실시간 분석에서는 지진관측소별로 관측된 지진파의 도달시간과 이론적인 예상시간이 일치되는 지점을 찾는 과정에서 지진의 발생깊이도 결정되며, 지진관측자료를 추가하여 이 방법으로 정밀분석 결과 기상청이 기존에 발표했던 발생깊이 9km보다 얕아진 6.9km로 분석되었다.

 

* 그런데, 앞에서 설명한 단층면해 방법의 경우에는, 단층면의 정보(방향, 경사 등)와 깊이, 지층의 지진파 속도구조를 이용    하여 만들어진 이론적인 합성파와 실제 관측된 지진파를 근접시키는 과정에서 지진의 발생 깊이를 결정할 수 있다.