심부 지열자원 개발을 위한 원거리 기준점 MT 탐사자료의 2차원 역산 해석

Two-Dimensional Interpretation of Ear-Remote Reference Magnetotelluric Data for Geothermal Application

경상북도 포항시 흥해읍 일대에서 지열자원 개발을 위한 심부 파쇄대 탐지를 목적으로 수행된 자기지전류 (MT) 탐사에서 경북 안동과 충북 청원시의 대청호 및 일본의 Kyushu에 원거리 기준점을 설치하고 이를 이용한 자료처리 결과의 상호 비교를 통하여 원거리 기준점에 따른 겉보기 비저항과 위상 자료의 질을 검토하였다. 대상지역에서 약 165 km떨어진 대청호 자료를 이용한 경우는 전력주파수인 60 Hz대역과 자연 전자기장 신호가 미약한 $10^{-1}Hz\~1\;Hz$ 대역을 제외한 주파수 대역에서 매우 좋은 자료를 얻을 수 있었으며, 약 480 km 떨어진 Kyushu 원거리 기준점 자료를 이용해서 거의 모든 주파수 대역에서 연속성이 매우 좋은 전기비저항과 위상 곡선을 얻을 수 있었다. 이를 이용하여 2차원 역산을 수행한 결과, 지표의 10ohm-m 이내의 전기비저항을 보이는 반고결 이암층은 대상지역의 남쪽에서는 약 500 m 이상, 북쪽에서는 200 m 이내의 두께로 분포하며 북에서 남으로 경사진 형태로 나타났다. 심도 $500\~1,500m$에서 저비저항(L-2)과 고비저항(H-2)의 경계면은 단층면으로 해석되며 측점 206, 112와 414를 지나는 대략 $N15^{\circ}E$의 주향을 보인다. 1 km 이내의 천부의 저비저항 이상(L-4)은 파쇄대로 해석되며 측점 105를 지나면서 데략 $N60^{\circ}W$의 주향을 보인다. 또한, 북쪽의 큰 하천을 따라 저비저항 이상대가 공통적으로 나타나 구조선일 가능성을 시사한다. 그리고, 대상지역의 서쪽과 서남쪽의 $2\~3km$ 하부에서 10 ohm-m이내의 저비저항 이상대(L-3)가 나타나는데 이 층에 대해서는 향후 추가적인 연구가 요구된다.

A two-dimensional (2-D) interpretation of MT data has been performed for the purpose of fracture detection for geothermal development. Remote stations have been operated in Kyushu, Japan (480 km apart) as well as in Korea (60 km and 165 km apart in 2002 and 2003 data set, respectively). Apparent resistivity and phase curves calculated by remote processing with the Japan remote data showed enough quality for 2-D inversion for the whole frequency range. Remote reference processing with Korea remote reference data also showed quite good continuity in apparent resistivity and phase curves except some noisy frequency bands; around the power frequency, 60 Hz, and around the dead band $10^{-1}Hz\;Hz\;\~1\;Hz$, where the natural EM signal is known to be very weak. Even though the subsurface showed severe three-dimensional (3-D) characteristics in the survey area so that 2-D inversion by itself could not give enough information for deep geological structures, the 2-D inversion for the 5 survey lines showed several common features. The conductive semi-consolidate mudstone layer is dipping from north to south (about 500 m depth on the south and 200 m on the north most part of the survey area). The boundary between the low (L-2) and high (H-2) resistivity anomalies can be thought as a major fault with strike $N15^{\circ}E$, passing through the sites 206, 112 and 414. The shallow (< 1 km) conductive anomalies (L-4) seem to be fracture zones having strike E-W (at site 105) and $N60^{\circ}W$ (at site 434). And there exists a conductive layer in the western and west-southern part of the survey area in the depth below $2\~3\;km$, for which further investigation is to be needed.