Interpretation of Subsurface Structure by 2-D Gravity Modeling Study

중력탐사를 이용한 2차원 Modelling study에 의한 지질구조 해석

A gravity survey was conducted in the western Marquette district, Michigan, to delineate the subsurface structure and the relationship of the Proterozoic Marquette Range Supergroup rocks (Precambrian X) and Archean basement (Precambrian W) where the Republic, Michigan River, and Marquette troughs join. In order to accomplish these purposes, three hundred and forty gravity stations were established in the area of $380km^2$. Positive anomalies are associated with the Precambria X, metasedimentary sequence which has a higer density with respect to the Precambrian W, basement rocks. The dominant positive gravity anomalies follow the axes of the three troughs which are filled with Precambrian X rocks. Subsurface structure was modelled by using the Talwani method. Gravity model studies indicate that the Marquette trough is asymetrically shaped and steeply dipping at the north edge except in the eastern part of the study area. The interpretive results obtained from two dimensional model studies suggest that the basement structure of the study area is relatively flat, and that the troughs were formed contemporaneously.

본 연구에서는 북부 미시간지역에 분포하는 세개의 troughes (Marquette, Republic, and Michigan River troughes)가 만나는 지역의 tectonic evolution을 해석하기 위한 stress의 방향 및 변성퇴적암류의 분포를 이해하는데 도움을 주기위하여, 중력탐사를 통하여 연구지역의 기반암구조 및 이를 피복하고 있는 변성퇴적암과의 관계를 해석하였다. 연구지역은 시생대 기반암(Precambrian W)을 원생대의 변성퇴적암이 부정합으로 덮고 있으며, 이들 암석군들은 현저한 밀도의 차이를 보여 본역의 지각구조를 설명하는데 있어서 중력탐사가 효과적이다. $380km^2$에 걸친 연구지역에 340개의 중력기점을 설정하여 측정된 중력은 표준중력 보정과정을 통하여 중력이상도를 작성하였다. Trough내에 퇴적되어 있는 변성퇴적암류를 따라 positive anomaly가 세 trough들의 축을 따라 나타난다. 각 trough들의 지하구조는 Talwani 방법에 의하여 modelling되었으며, 이들의 심도 또한 계산되었다. 그 결과로 Marquette trough는 비대청형으로 남쪽사면에 비하여 북쪽사면이 급경사를 이루고 있다. 세 trough가 합류하는 지점의 기반암구조는 대체로 평평하며, 이것으로 미루어 이 trough들이 거의 동시에 생성되었음을 시사해준다.