Crustal Structure of the Korean Peninsula from Broadband Teleseismic Records by Using Receiver Function

광대역 원격지진의 수신함수를 이용한 한반도 지각구조

Broadband receiver functions are developed from teleseismic P waveforms recorded at Wonju (KSRS), Inchon (IRIS), and Pohang (PHN), and are analyzed to examine the crustal structure beneath the three stations. The teleseismic receiver functions are inverted in the time domain to the vertical P wave velocity structure beneath the stations. Clear P-to-S converted phases from the Moho interface are observed in teleseismic seismograms recorded at the three stations. We estimated the crustal velocity structures beneath the stations using the receiver function inversion. The general features of inversion results are as follows: (1) For Pohang station, there is a high velocity gradient at a 4~5 km deep for SE and NW back azimuth and a low velocity zone at around 10 km deep. The Moho depth is 28 km for NW direction. (2) The shallow crustal structure beneath Wonju station is somewhat complex and there is a high-velocity zone ($V_p{\simeq}6.8km/sec$) at 3 to 4 km deep. The average crustal thickness is 33 km, and a transition zone exists at a 30~33 km deep of lower crust, of which velocity is abruptly changed 6.4 to 7.9 km/sec. (3) For Inchon station, the crustal velocity gradient monotonously increases up to the Moho discontinuity and the velocity is abruptly changed from 6.2 km/sec to 7.9 km/sec at 29 km deep.

원주 (KSRS), 인천 (IRIS), 그리고 포항 (PHN)에서 관측한 원격 지진 P파로부터 광대역 수신 함수(Receiver Function)를 이용하여 관측소 하부의 지각 속도 모델을 찾았다. 3개의 관측소에서 기록된 수신 함수 파형으로부터 모호 불연속면에서 전환된 Ps파형을 명확하게 관측할 수 있었다. 각 관측소에서 관측된 수신 함수들은 신호 대 잡음 비 (S/N ratio)를 향상시키기 위해 후방위각과 진앙 거리가 거의 같은 수신 함수들끼리 스태킹(Staking)하였다. 이와 같이 스태킹한 수신함수를 수신함수 역산법 (Receiver Function Inversion Method)을 이용하여 다음과 같은 결과를 얻었다. (1) 포항 관측소에는 후방위각 남동 (SE)과 북서 (NW)방향의 수신 함수 역산 결과 표층으로부터 4~5km에서 고속도층이 존재하며 10 km깊이부터 저속도층 (LVZ)이 존재하고 있다. 그리고 북서 (NW)방향의 원격 수신 함수 역산 결과 약 28km 깊이에 모호 불연속면이 존재하는 것을 찾았다. (2) 원주 관측소에서는 북동 (NE)방향의 원격 수신 함수 역산 결과 천부 지각 속도 구조 양상이 다소 복잡하고 3~4km깊이에 고속도대 (high-velocity zone, $V_p{\simeq}6.8km/sec$)가 존재하는 것으로 나타났다. 이 지역의 평균 지각 두께는 33km 이며, 30~33 km깊이에서 속도가 6.4 km/sec에서 7.9 km/sec로 급격히 변하는 지각-맨틀 경계가 존재하는 것을 알 수 있다. 따라서 Moho 불연속면의 깊이는 33km로 추정된다. (3) 북서 (NW)방향의 수신함수 분석결과 인천 관측소 하부의 지각 속도 모델의 특징으로는 P파의 속도는 표층부터 선형적으로 증가되고 또한 26~29 km 깊이에 P파 속도가 6.2 km/sec에서 7.9 km/sec로 속도가 급격히 변하고 있음에 비추어 Moho 불연속면은 심도 약 29km에 존재하는 것으로 나타났다.