북서 태평양에 분포하는 반 원양성 점토의 심해저 시추 코어를 이용한 공극율, 음파전달속도, 속도 비등방성, 전기비저항, 비저항 비등방성에 대한 성질이 측정 되었다. 음파속도와 비저항은 퇴적물 깊이에 따라 증가하고 반대로 공극율은 감소한다. 깊이에 따른 속도와 비저항의 비등방성의 변화양상은 거의 비슷하다. 수평방향으로 발달된 얇고 긴 공극과 일정한 방향성을 가지고 배열하는 점토광물이 속도의 비등방성의 원인이 될 수 있음이 제시되었다.
동해 울릉분지 미고결퇴적물에 대한 속도비등방성을 연구하기 위하여 분지평원 및 사면지역에 대한 총 22개 코어의 물성자료와 속도비등방성 자료를 이용하였다. 분지평원 퇴적물의 속도비등방성값은 약 0.4%, 사면지역은 약 1.2%로 0.8%의 차이를 보였다. 속도비등방성값이 양의 값을 보여주는 것은 수직속도보다는 수평속도가 더 크다는 것을 의미하며, 평원 및 사면지역퇴적물의 대부분이 수평속도가 수직속도보다 높게 나타났다. 이는 퇴적작용이 일어날 때 형성되는 층리면이 속도비등방성의 주 요인임을 암시한다. 평원지역의 경우 수평속도가 수직속도보다 약 5 m/s 차이를 보였으나 사면지역은 약 18m/s로 속도값의 차이가 크게 나타났다. 각 물성값과 비등방성값의 상관관계를 도시해보면 평원지역과 사면지역의 값이 뚜렷하게 다른 관계를 보여주었다. 이러한 속도비등방성의 차이는 두 지역 퇴적물의 특성이 다름을 의미한다. 특히 사면지역에서 속도비등방성의 값이 더 크게 나타나는 것은 퇴적 후 속성작용에 의해 퇴적물의 물성이 변화되었음을 지시한다.
다방위 역수직 탄성파 기록을 사용하여 매질의 속도 이방성을 분석하고자 한 개의 시추공 내의 120개 진원으로부터 발생한 탄성파를 지표상의 5개의 측점에서 동시에 기록하였다. 본 실험에서 방위가 다른 측점에서 기록의 초동을 비교하여 속도 이방성을 산출하고자 하였다. 그러한 목적을 달성하기 위해서는 초동을 피킹하기 전에 수진점 정보정이 필요한데, 수진점의 수가 제한적인 역수직 탄성파인 경우는 신뢰할만한 정보정 값을 얻기가 어렵다. 따라서 본 실험에서는 초동을 측정하는 대신에 각 기록의 무브아웃 속도를 산출하고자 하였다. 본 실험에서 각 방위에서, 측정할만한 속도 차이를 발견했으며, 이 속도 이방성은 본 지역에서 과거에 실시된 이방성 연구 결과와 일치함을 확인하였다.
In Korean geology that crystalline rock is dominant, the properties of subsurface including the anisotropy are distributed complexly and changed abruptly. Because of such geological environments, cross-hole seismic traveltime tomography is widely used to obtain the high resolution image of the subsurface for the engineering purposes in the geotechnical sites. However, because the cross-hole tomography has a wide propagation angle coverage relatively, its data tend to include the seismic velocity anisotropy comparing with the surface seismic methods. It can cause the misinterpretation that the cross-hole seismic data including the anisotropic effects are analyzed and treated with the general processing techniques assuming the isotropy. Therefore, we need to consider the seismic anisotropy in cross-hole seismic traveltime tomography. The seismic anisotropic tomography algorithm, which is developed for evaluation of the velocity anisotropy, includes several inversion schemes in order to make the inversion process stable and robust. First of all, the set of the inversion parameters is limited to one slowness, two ratios of slowness and one direction of the anisotropy symmetric axis. The ranges of the inversion parameters are localized by the pseudo-beta transform to obtain the reasonable inversion results and the inversion constraints are controlled efficiently by ACB(Active Constraint Balancing) method. Especially, the inversion using the Fresnel volume is applied to the anisotropic tomography and it can make the anisotropic tomography more stable than ray tomography as it widens the propagation angle coverage.
Shear wave velocity of uncemented soil can be expressed as the function of effective stresses when capillary phenomenons are negligible. However, the terms of effective stresses are divided to the direction of wave propagation and polarization because stress states are generally anisotropy. The shear wave velocities are affected by parameters and exponents that are experimentally determined. The exponents are controlled contact effects of particulate materials(sizes, shapes, and structures of particles) and the parameters are changed contact behaviors between particles, material properties of particles, and type of packing(i.e., void ratio and coordination number). In this study, consolidation tests are performed by using clay, mica and sand specimens. Shear wave velocities are measured during consolidation tests to investigate the stress-induced and inherent anisotropies through bender elements. Results show the shear wave velocities depends on the stress-induced anisotropy for round particles. Furthermore the shear wave velocity is dependent on particle alignment under the constant effective stress. This study suggests that the shear wave velocity and the shear modulus should be carefully calculated and used for the design and construction of geotechnical structures.
이 연구는 한국, 중국, 일본을 포함하는 동아시아 지역의 지각과 최상부맨틀의 SV파 및 SH파 속도구조와 지진파의 속도 방사 이방성(radial anisotropy)을 알아보기 위해 수행하였다. IRIS (Incorporate Research Institutions for Seismology)에서 동아시아에 설치한 광대역 지진관측소에 기록된 지진자료를 사용하여 레일리파와 러브파를 추출하였으며, MFT (Multiple Filter Technique)을 사용하여 각 성분에 기록된 주기 3 ~ 200초 범위의 레일리파와 러브파의 군속도 분산자료를 획득하였다. 수직성분에서 62466개의 레일리파의 분산곡선 측정값을, 접선(transverse)성분에서 54141개의 러브파의 분산곡선 측정값을 얻을 수 있었다. 얻어진 분산자료를 역산하여 속도모델을 구하였고, 역산된 모델을 통해 깊이 100 km 까지의 SV파 및 SH파 속도 구조를 구하였다. SV파와 SH파 속도구조의 경우, 동일하게 깊이 30 km 까지 동해에서 강한 고속도 이상이 나타나며, 30 km 이상의 깊이에서는 중국 남서쪽의 티벳 고원에서 강한 저속도 이상이 나타난다. SH파 속도구조의 경우, 30 km 이상의 깊이에서 동해에서 상대적으로 더 강한 저속도 이상이 나타난다. 그 결과, 지진파 이방성은 평균적으로 동해지역에서 음의 이방성을, 중국 내륙지역에서 양의 이방성이 관측된다.
울산단층의 단층분절 연구의 일환으로, 울산단층의 파쇄대로 추정되는 경주-울산간 7번국도와 인접한 지역 17개 측점에서 워커웨이 자료를 획득하였으며, 1-48 m의 옵셋구간에서 기록된 굴절파의 속도이방성을 측정하였다. 기록된 굴절 P파 속도는 평균 1787 m/s로 기반암의 풍화층 상부에서 굴절된 파로 해석되며, 속도이방성은 평균 0.056으로 구조선이 예상주향방향과 일치함을 간접적으로 시사한다. 경상북도와 경상남도의 도경계선를 기준으로 남쪽에서는 예상주향방향의 속도가 예상 경사방향보다 빠른 정상적인 이방성을 보이나, 북쪽으로는 단층의 주향이 여러 방향으로 갈라져있거나, 예상경사방향으로 발달된 구조선이 많이 발달해 있을 가능성이 높은 것으로 분석되었다. 이는 단층이 도경계선 부근을 경계로 울산단층이 분절되어 있을 가능성을 시사한다.
한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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pp.198-205
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2003
We considered the variation of elastic wave velocity due to the anisotropy of rock materials and stress level for acoustic emission (AE) source location in cylindrical rock specimens. Elastic wave velocity and AE were measured for Keochang granite and Yeosan marble under various axial stresses and confining pressures. Partition approximation method was suggested and it was compared with the difference approximation method and the least square method.
이 연구에서는 사우디 아라비아 지역의 S파 속도구조와 이방성을 알아보기 위해 표면파 분산 곡선을 사용하여 3차원 토모그래피를 수행하였다. 아라비아 반도는 지질학적 및 지형적으로 순상지(shield)와 플랫폼(platform)의 지형으로 나뉜다. 본 연구에서는 사우디 지질조사소(Saudi Geological Survey)에서 받은 2008 ~ 2014년 기간의 규모 5.5 이상, 진앙거리 $40^{\circ}$ 이내인 지진 자료들을 사용하였다. 획득한 자료들은 전처리를 거쳐 다중 필터 기법(multiple filter technique)을 적용하여 분산 곡선을 구하였다. 주기 5 ~ 140초에 해당하는 러브파와 레일리파의 군속도 분산 곡선을 역산하여 10 ~ 60 km에서의 SH파와 SV파 속도모델 그리고 이방성을 계산하였다. 그 결과 SV파의 속도모델에서는 순상지 하부 10 ~ 30 km 깊이에서 고속도 이상대를 보이며, 플랫폼 하부에서는 10 km 깊이에서 저속도 이상대를 보인다. 이는 순상지가 원생누대 기원의 오래되고 차가운 육괴로 되어있으며, 플랫폼이 고생대, 중생대, 신생대의 퇴적물로 덮여 있기 때문에 이와 같은 결과가 나왔다고 판단된다. SV파와 SH파의 속도 차이를 이용하여 구한 이방성의 결과는 전반적으로 양의 이방성이 나타나며, 이는 자그로스 조산대에서의 섭입으로 인한 아라비아 판의 당김에 의해 인장력이 수평 방향으로 발생하여 SH파의 속도가 빠르게 나타난다고 판단된다.
이 연구는 동아시아 지역의 지각과 상부맨틀의 3차원 SH파 속도구조 및 지진파 속도 방사 이방성을 알아보기 위하여 수행되었다. SH파 속도모델은 한국과 일본, 중국에 설치되어 있는 광대역 지진관측소에 기록된 지진자료로부터 러브파 군속도 분산 자료를 획득한 후 이를 역산하여 구하였다. 군속도 분산곡선은 총 3,369개의 파선경로에 대하여 다중필터기법을 사용하여, 접선 성분에 기록된 주기 3 ~ 150 초 범위의 러브파 군속도를 획득하였다. 획득한 군속도자료를 역산하여 깊이 100 km까지의 SH파 속도구조를 계산하였다. 10 ~ 40 km 깊이에서 동해지역은 일본지역보다 SH파 속도가 빠르게 나타난다. 고속도 이상이 나타나는 깊이로 판단할 때, 모호면의 깊이는 동해의 경우 10 ~ 20 km 사이, 한반도의 경우에는 35 km 부근에서 모호면이 존재한다고 생각된다. 50 km 깊이에서 동해지역은 강한 저속도 이상이 관측이 되고, 저속도 이상이 나타나는 깊이로 판단할 때, 50 km 부근에 암석권과 연약권의 경계가 존재한다고 생각된다. 연구지역 아래 50 ~ 100 km 깊이에서는 저속도 이상이 광범위하게 관측된다. 지진파 속도 이방성은 35 km 깊이 까지는 평균적으로 SH파의 속도가 빠른 양의 이방성을 보이며, 그보다 더 깊은 깊이에서는 평균적으로 SV파의 속도가 빠른 음의 이방성이 관측된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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