Geological and electrical resistivity surveys were carried out to investigate subsurface geology and geologic structure of the Bonghwajae area in the Okchon zone. Pseudosections of the apparent electrical resistivity distribution along the three survey lines were obtained by using dipole-dipole electrode array method, and models of subsurface geology and geologic structure by using two dimensional finite difference method. The Bonghwajae fault zone exists around Bonghwajae area in the north-south direction, and is a boundary between Okchon Group and Choson Supper Group. Metabasite and hornblende gabbro intruded along the Bonghwajae fault zone remaining two fracture zones with low resistivity value of 20 ohm-m and widths of about 100m and 70-300m. They strike nearly N-S and dip westward with a high angle of $60-70^{\circ}$. Sochangri fault with a width of about 160m exists between Jisogori and Bonghwajae, by which Bonghwajae fault zone is displaced about 1km in the east-west direction. Hornblende gabbro whose electrical resistivity value is in the range of 5000-8000 ohm-m intruded the metabasite of 2000-4500 ohm-m after the Sochangri fault had formed. Great Limestone Group is widely distributed in the east of Bonghwajae fault zone, and interbeds so called Yongam formation of graphitic black slate with an extremely low electrical resistivity value of 2 ohm-m.
In tunnel construction, the information on the rock quality and the location of fault or fracture are crucial for economical design of support pattern and for safe construction of the tunnel. The grade of rock is commonly estimated through the observation with the naked eye of recovered cores in drilling or from physical parameters obtained by their laboratory test. Since drilling cost is quite expensive and terrains of planned sites for tunnel construction are rough in many cases, however, only limited information could be provided by core drilling Electrical resistivity and EM surveys may be a clue to get over this difficulty. Thus we have investigated electrical resistivity and EM field data providing regional Information of the rock Quality and delineating fault and fracture over a rough terrain. In this paper, we present some case histories using electrical resistivity and EM survey for the site investigation of tunnel construction. Through electrical resistivity and EM survey, the range and depth of coal seam was clearly estimated, cavities were detected in limestone area, and weak zones such as joint, fault and fracture have been delineated.
본 논문에서는 축소 모형실험을 이용한 파쇄대의 공간적 분포 특성이 터널의 거동에 미치는 영향에 대한 내용을 다루었다. 모형실험 조건으로 터널과 파쇄대의 이격 거리 및 지표면과 이루는 경사에 대해서 실험을 수행하였다. 터널 시공 과정을 압축공기기법으로 모사하였으며 실험 중에 터널의 내부 압력을 제거 하는 동시에 터널 및 지반에 발생하는 변형을 모니터링 하였다. 실험 결과 파쇄대 이격 거리에 따라서 터널 거동에 영향을 미치며 파쇄대가 수직일 경우 터널에 가장 큰 영향이 발생하며 파쇄대 경사 45도에서 가장 작은 영향이 발생하는 것으로 나타났다.
단층활동 과정에서 암석 내 화학조성과 광물 조성 간의 연관성을 이해하기 위한 목적으로 경주시 양북면 용당리에 발달하는 단층암에 대하여 XRF, ICP, XRD, EPMA/BSE 분석을 시행하여 단층암 내의 광물 조성 및 원소의 거동 경향성을 파악하였다. 단층암의 대표적인 주성분으로서 $SiO_2$는 61.6~71.0%의 범위로 가장 높은 함량을 나타내며, $Al_2O_3$는 10.8~15.8%이다. $Na_2O$는 0.22~4.63%, $K_2O$는 2.02~4.89%이고, $Fe_2O_3$는 3.80~12.5% 범위로 나타나 단층암 내에서 특히 이들 원소의 편차가 크다. 각력대에서 비지대로 갈수록 감소하는 경향을 나타내는 원소에는 $Na_2O$, $Al_2O_3$, $K_2O$, $SiO_2$, CaO, Ba, Sr 등이 있고, 증가하는 경향을 나타내는 원소에는 $Fe_2O_3$, MgO, MnO, Zr, Hf, Rb 등이 있다. 이러한 화학적 거동은 각력대가 대부분 석영, 장석류와 같은 주요 조암광물로 구성되는 반면, 비지대는 일라이트와 같은 점토광물이 다량 함유되는 것과 밀접한 관련성이 있다. 본 단층대에서는 기존 광물의 변질과 동시에 점토광물이 생성되는 데 있어 단층 활동에 수반된 유체활동이 큰 영향을 끼쳤다. 단층활동 초기에는 파쇄대가 열수의 통로로 작용하는 과정에서, 주원소 및 미량원소, 희토류원소는 기존 광물로부터 용탈되어 높은 원소 유동성을 나타내었으나, 파쇄대 중심부가 비지대로 점차 변화하는 과정에서는 이차적으로 형성된 점토광물로 인해 단층대의 투수성이 감소하고, 점토광물이 풍부해진 비지대 내에 농집되므로 낮은 원소 유동성을 가진 것으로 해석된다.
Faults are fractures along which there is visible offset by shear displacement parallel to the fracture surface. Faults can occur as single discrete breaks, but where the rock has been repeatedly faulted, or where the rock is especially weak, no discrete break may be evident. What forms instead is a fault zone composed of countless subparallel and interconnecting closely spaced fault surfaces. Faulting is fundamentally a brittle mechanism for achieving shear displacement. At deep crustal levels where rocks tend to deform plastically under conditions of elevated temperature and confining pressure, shear displacement is achieved by and development of shear zones. In this paper authors propose the fault grade in Korea.
본 연구는 강원도 평창군의 진부 단층선을 대상으로, 단층 및 하천 지형의 분포 특성과 단층 파쇄 점토의 광물 조성을 분석하여, 활단층의 존재 가능성을 살펴보았다. 진부 단층선을 따라 오대천의 상류와 연곡천 상류는 뚜렷한 단층선곡을 형성하고 있다. 진부 단층선의 남단인 간평리의 오대천 우안의 사면에서는 삼각말단면, 단층잔구, 단층와지, 선상지 등 단층 작용과 관계된 지형들이 선상으로 분포하고 있다. 단층와지에 위치한 5개의 노두($jbf1{\sim}5$)에서는 단층 파쇄 점토대가 형성되어 있다. 특히, 화강암 풍화층에 발달한 단층 노두인 jbf1은 뚜렷한 단층면을 가지며, 일라이트와 로몬타이트를 함유한 단층점토가 확인되고 있다. jbf4-2-3-5를 잇는 진부 단층선은 매우 오래전부터 작용했던 광역적 인 압축 응력에 의한 것일 가능성이 크고, jbf1 단층은 신생대 제4기 플라이스토세 후기 이전의 시기에 발생한 진부 단층선의 지류 단층일 것으로 판단된다. 진부 단층선 동 서측 지괴의 수직적 변위 속도는 $0.024{\sim}0.027m/ka$로 계산되었다.
추가령 단층대가 발달하는 서울-경기 지역에서 단층의 3차원적인 규모를 확인하기 위해서, 곡률 분석(Curvature analysis)과 오일러 디콘볼루션(Euler deconvolution) 등의 중력장 해석 방법을 이용하여 잔여 중력이상을 해석하였다. 또한 2000년 이후 발생한 진앙과 비교하여 단열 특성을 비교하였다. 부게이상에서 포천단층은 경기 북부에서 서울의 중심부를 지나서 서해안 지역까지 연결된 약 100 km 단층으로 진앙이 빈도가 높아 활성 단층의 가능성이 있고, 단층을 경계로 동서 방향으로 7 km 정도의 변위가 관찰된다. 왕숙천단층은 서울을 중심으로 북동부와 서남부로 분절되어 있으나 지하에서 연결을 암시하는 단층 분절로 추정되는 중력이상대가 관찰된다. 특히 2010년 시흥에서 발생한 규모 3.0의 지진은 남북 방향으로 발달하는 20 km 길이의 단층에 의한 것으로 판단된다. 동두천단층의 서쪽 지역(≒5,500 m)은 중력경계면이 동쪽 지역(≒4,000 m)보다 깊게 나타나며 이는 동두천단층을 중심으로 서쪽 지역과 동쪽 지역의 지구조적인 운동이 다르다는 것을 시사한다. 동두천단층에서 발달한 파쇄대의 최대 깊이는 약 6,500 m이며 연구 지역에서는 가장 깊다. 포천 단층은 약 6,000 m, 왕숙천 단층은 약 5,000 m, 경강 단층은 약 6,000 m 깊이까지 파쇄대가 연장되는 것으로 판단된다.
During the core drilling for the design of a railway bridge crossing over the inferred fault system along the river, fracture zone, extends vertically more than the bottom of borehole, filled with fault gouge was found. The safety of bridge could be threatened by the excessive subsidence or the reduced bearing capacity of bedrock, if a fault would be developed under or around the pier foundation. Thus, a close examination of the fault was required to rearrange pier locations away from the fault or to select a reinforcement method if necessary. Geophysical methods, seismic reflection method and electrical resistivity survey over the water covered area, were applied to delineate the weak zone associated with the fault system. The results of geophysical survey clearly showed a number of faults extending vertically more than 50m. Reinforcement was not desirable because of the high cost and the water contamination, etc. The pier locations were thus rearranged based on the results of geophysical surveys to avoid the undesirable situations, and additional core drillings on the rearranged pier locations were carried out. The bedrock conditions at the additional drilling sites turned out to be acceptable for the construction of piers.
This study selected the promising area of submarine groundwater discharge(SGD) that flows into the sea following unconfined physical aquifer through the electrical resistivity survey of the land and sea. The submarine groundwater discharge(SGD) mostly flows into the sea following fracture zones, and the detection of the fault zone becomes the important guideline of groundwater discharge. Electrical sounding of the land assessed the groundwater flow and integration possibility according to the location of a fault that is a water path between underground reservoir and surface water as well as a rock fracture. In addition, the study conducted sea electrical resistivity to expand the area with high potential and selected the expected water potential groundwater area. The areas of the study were Busan and coastal areas, and for the terrain analysis, the candidates of the ground exploration were selected after analyzing lineaments that is expanded to coast direction.
경북 포항시 남구 동해면 금광리 일대의 전기 마이오세 현무암층 내에 단층파쇄대의 중심에 약 5-10 cm의 폭을 가진 흑색의 단층점토가 길게 연장되어 나타났다. 이 단층점토에 대해 XRD, FTIR, DTA/TGA, SEM, TEM, XRF, EPMA 등으로 자세히 분석한 결과, Fe 성분을 다량 함유하는 Fe-세피올라이트인 것으로 확인되었다. 이 외에 단층파쇄대의 변질광물은 주로 스멕타이트인 것으로 나타났으며, 신선한 모암인 현무암에도 스멕타이트가 상당량 포함되어 나타났다. 이러한 구성광물의 산상으로 보아, Fe-세피올라이트는 현무암의 고화 형성 후에 다소 깊은 곳에서 단층작용과 함께 열수변질작용이 관여하여 형성된 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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