한반도 동남부에는 양산단층과 울산단층을 비롯한 대규모 단층곡이 인지된다. 이 두 단층을 포함한 북북동-남남서 방향의 단층곡들을 총칭하여 양산단층계라고 한다. 그러나 이 단층계의 중요성에 비해 양산단층과 울산단층을 제외한 다른 단층곡들은 상대적으로 연구가 부진하다. 본 연구는 이 단층계 중에서 가장 동편의 선형구조인 일광단층 주변에 위치한 봉대산과 대변항 일원에서 화강암 내에 발달한 지질구조들의 상호 절단관계를 통해 고응력변화를 추론 하였고, 이를 기존 선행연구와 비교 검토하였다. 연구지역에서는 일광단층과 평행한 선형구조가 4개 인지되며, 그 중 3개의 선형구조에서 단층의 증거를 확인하였다. 각 선형구조를 따른 단층에서는 좌수향 및 우수향의 주향이동 운동감각이 모두 인지되었다. 이는 선형구조를 따라 반전 다중변형을 겪은 것을 지시하는 것으로 판단된다. 지질구조들의 상호절단관계를 통해 분석한 응력방향은 1) 후기 백악기에 동북동-서남서 방향의 압축에 따른 인장단열들이 먼저 발달하고, 2) 북서-남동 방향의 압축에 따른 공액상의 주향이동단층들이 발달하였으며, 3) 북동-남서 방향의 압축에 따라 일부 구조들의 선택적 재활운동이 있었던 것으로 해석된다.
지질구조는 카르스트의 층위와 구조상의 배열에 있어서 다양한 카르스트의 지형을 결정한다. 카르스트의 발달은 조산 및 조륙운동, 석회암층의 두께, 구성물질의 유형, 단층 및 습곡의 다양성, 주향 및 절리면의 빈도, 기후변화 및 기상환경, 수문 및 유수의 유형, 토지이용 현황 외 환경오염 등에 따라서 차별성을 나타낸다. 특히 지질구조에 따른 카르스트의 발달은 석회암 등이 유수의 작용에 커다란 용해작용의 영향을 받으므로 지질구조의 요인인 단층과 습곡현황과 절리와 균열 등에 의한 카르스트의 발달에 가장 큰 기여를 한다. 지질구조에 의하여 카르스트 지표지형에는 karren과 hum, mogotes, doline와 uvala, towers, springs, 구조적 유역, Closed Systems 등이 형성되고, 지하지형에는 Phreatic 동굴, Vados 동굴, Chambers, Multileveling cavities, Vertical shafts 등이 형성되는 다양성을 가진다. 한반도에서는 습곡구조에 의한 동공의 발달이 탁월하며, 다단계 및 급사면형 동굴의 유형이 다양하게 분포되고 있다.
일반적으로 공동 주변에 분포하고 있는 지질구조는 지하 암반 공동 굴착시 지수, 보강, 지하수 유동 등에 상당한 영향을 주게 되므로 지질구조의 분포 및 특성을 아는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 거제 지역에 기 시행된 지하 비축시설의 조사, 설계 및 시공자료를 토대로 지질구조와 공동 누수량 상호 관계를 분석한 결과, 본역에 발달하고 있는 주 함수구조대의 방향은 N50∼60W, 경사는 거의 수직이며 인장 단열로서 추정된다. 이 구조대는 양수 시험시 타원형의 장축 방향과 일치하고 N10∼30E 방향의 단열들과 교차하고 있으며, 화강섬록암에서 나타나는 전형적인 장방형 단열계를 나타낸다.
연결성이 좋지 않은 노두, 주향 경사 등의 지질 구조선을 연결하여 지질도를 작성하는 과정은 지질학자의 주관적인 견해를 배제하기 어렵다. 따라서 이러한 지질도는 좁은 지역들에서 나타나는 노두의 복잡한 공간적 분포를 이용하여 해석하게 된다. 또한, 물리탐사 자료를 이용하여 부족한 지질구조 정보를 보완하는 연구들이 수행되고 있으나, 물리탐사 자체가 가지는 역산해의 비유일성 및 각 지질 구조간의 물성 차이에 대한 불확실성으로 인하여 많은 제한점을 갖고 있다. 이번 연구에서 제안하는 방법은 예비 지질 모델 구현에 이용될 수 있는 물리탐사 자료 해석을 통해 획득된 구조 경계 정보와 지형학 자료의 삼점 해석 결과를 이용하여 주향 경사와 같은 지질 구조 정보를 제공할 수 있다. 이를 통하여 추정된 지질 정보들이 지질 조사를 통해 획득된 정보와 결합되기 위해서는 공간 규모 측면에서의 호환 가능성이 검증되어야 하며, 검증된 자료들은 평면상의 자료로 구성되어 지질학자들이 지질도를 작성하는 과정의 초기 자료로 이용되어진다. 따라서 해석된 지질도는 추정된 지질 정보와 공간적 구조적으로 부합되어져야 한다. 이 연구에서 개발된 알고리즘은 캐나다 뉴브런즈윅주 배서스트 광산 부근 두 지역의 습곡구조에 적용하여 해석하였다.
액상화는 반복적인 전단력 혹은 강한 충격으로 인해 실트-모래로 구성된 미고결 퇴적층내 공극수압이 증가하여 전단강도를 상실함에 따라 미고결퇴적층이 액체처럼 거동하는 현상이다. 액상화는 미고결 퇴적층의 물리적 특성인 입도, 느슨함, 지하수위, 지층의 심도, 연령, 액상화 발달 유무 등과 밀접한 관련이 있으며 지표균열, 사태 및 연질퇴적변형 구조의 형성을 야기한다. 연질퇴적변형구조는 다양한 변형원인(trigger)에 의해 퇴적물의 전단강도가 감소함에 따라 퇴적물의 하중 등과 같은 변형동력(driving forces)이 발생하여 액상화, 요변성과 이에 수반된 유체화로 대표되는 변형기작(deformation mechanism)을 통해 형성된다. 이러한 변형구조는 퇴적작용이나 지진과 같은 지질학적 사건에 의해 발생하기 때문에 퇴적분지에서 발생하였던 지질학적 사건을 이해하는데 있어 중요한 역할을 한다. 이 뿐만 아니라 지진에 의하여 유발된 연질퇴적변형구조는 퇴적동시기성 구조운동을 이해할 수 있으며 지표파열을 수반하지 않는 피해 유발지진(> Mw 5.0)에 대한 고지진정보를 제공한다.
Engineering Geology를 필자는 지질공학(地質工學)이라 한다. 지질공학은 지반(地盤)의 토질 및 암석의 거동을 역학적인 관점에서의 지질역학(地質力學, Mechanical Geology)과 공학적 판단을 가하여 실제의 공사 등에 응용되는 기초학문이다. 이 분야에서의 중요 부분은 토목 시공 과정 또는 시공후에 발생할수 있는 지질적 문제(지질약선대의 문제 및 지질역학적 문제)등 에 대한 조사연구인 것이다. 따라서 지질공학자는 암반의 기계적인 응답에 대한 요소들을 지질도에 표시하여 시공상의 문제점을 검토, 연구하여 착공여부를 결정하고 지반보강 또는 지질개선을 실시케한다. 문제 중 지반의 거동은 물질 자체의 성질과 불연속성면에 있다. 물질자체의 성질은 입자의 크기에 있고 구조적 집합성에 있는 것이다. 불연속성면은 미세한 균열에서 거대한 단층면에 이르기까지 존재하며, 구조지질역학적 성격에 있다. (중략)
지구상의 광물, 암석, 화석 그리고 지질구조, 지형 등의 개개의 지형 지질학적 요소의 특성과 다른 대상과의 상호관계를 지질다양성이라고 한다. 지질다양성은 지형 지질에 내재되어 있는 본질적, 문화적, 심미적, 경제적, 기능적, 연구 및 교육적 가치를 이해하고 보전함으로써 유지 할 수 있다. 이 연구는 지질다양성에 대한 흥미와 이해를 높이기 위해 학술적 보전 가치가 있는 강원도 영월지역을 선정하여 그 특징을 분석하고 지질다양성을 효율적으로 활용하는 방안을 제언하고자 한다. 강원도 영월지역의 지질다양성에 대한 조사는 지형경관 자원과 지질특성의 희소성, 대표성, 학문적 가치 및 활용가치에 중점을 두고 전문가와 협의하여 보존가치가 있고 지리적으로 접근하기 편리한 노두 8곳을 선별하였다. 선별된 8곳의 노두는 고생대의 암석과 지층, 뚜렷한 퇴적구조, 화석, 규모가 크고 전형적인 하천지형이 나타나는 곳으로 지질유산(지형 지질)의 내재적 가치와 지구과학적 이해를 도울 수 있는 대상지이다. 대상지의 지질다양성에 대한 조사를 토대로 야외 지질학습장과 지질공원 및 지질명소, 과학적 특별흥미지역 등을 개발하여 제공함으로써 지형 지질에 대한 자기주도적 학습 능력 신장과 지구과학에 대한 흥미와 이해를 증진시키는 장을 마련해 줄 수 있을 것이다. 또한 과학적 가치와 더불어 사회적, 문화적 가치를 부여하여 보전함으로써 지질유산(지형 지질)에 대한 새로운 시각이 생길 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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