단층

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단층의 종류. A: 역단층, B: 정단층, C: 수평단층
한반도의 단층

단층(斷層, 영어: fault)은 지진 등의 지질 활동으로 인해 지층이 어긋나 있는 것을 말한다. 단층의 움직임을 단층운동이라고 부르며, 어긋난 면을 단층면라고 부른다. 또한, 다수의 단층면이 밀집하는 띠 모양의 지역을 단층대(帶)라고 부른다.

용어[편집]

지층이 힘을 받아 끊어지고, 절단된 면의 양쪽 암석이 움직인 구조를 단층(Fault)이라 한다. 단층은 생성 당시의 힘이 가해지는 방향에 따라 크게 세 종류로 분류된다.[1]

단층의 종류[편집]

  • 정단층 : 상반이 아래에 있고 하반이 위에 있는 단층을 말하며, 양쪽에서 잡아당기는 장력에 의해서 발생한다.
  • 역단층 : 상반이 위에 있고 하반이 아래에 있는 단층을 말하며, 양쪽에서 미는 힘인 횡압력에 의해 발생한다.
  • 수평단층 : 주향이동단층이라고도 하며, 상반과 하반이 단층면에 대해 위아래가 아닌 수평으로 이동한 단층이다.
  • 수직단층 : 단층면이 수직인 단층으로, 위아래로 이동해 상반, 하반을 구분할 수 없다.
  • 오버트러스트 : 횡와습곡이 힘을 더 받으면 발생하는 단층으로, 단층면 경사가 45°이하인 역단층 모양이다.
  • 힌지단층 : 단층의 어긋나는 정도가 달라, 한쪽 지층이 회전한 것처럼 엇갈린 지층이다.

정단층 (양단층)[편집]

양쪽으로 잡아당기는 힘인 장력(張力)이 작용하여 형성된 단층을 정단층(正斷層, normal fault)이라 한다. 한반도 육지에 정단층은 흔하지 않으며 육상에는 십자가 단층이 거의 유일하다. 해상에는 후포 단층을 비롯해, 그 동쪽의 울릉 분지에는 다수의 정단층이 발달한다.[2]

역단층[편집]

양쪽에서 밀어붙이는 힘인 횡압력(橫壓力)이 작용하면 역단층(逆斷層, reverse fault)이 생긴다. 판의 충돌 지대나 침강 지대에서 흔히 나타나는 단층이다. 역단층 중에서 단층면의 경사가 45°이하인 경우를 충상(衝上)단층이라 한다. 한반도에는 읍천 단층이 대표적이다.

주향 이동 단층[편집]

주향이동 단층(strike-slip fault)은 단층 이동이 단층면의 주향(走向:단층선이 향하는 방향)에 대체로 평행한 단층으로 정의된다. 좌수향 주향이동 단층(sinistral fault)은 단층면을 중심으로 왼쪽의 지괴가 움직인 단층이며 우수향 주향이동 단층(dextral fault)은 단층면을 기준으로 오른쪽의 지괴가 이동한 단층이다.[3]주향 이동 단층은 한반도의 가장 주된 단층의 형태이며,[4] 대표적인 예로 양산 단층대, 공주-금왕 단층대, 가음 단층대, 인제 단층, 광주 단층, 전주 단층, 신갈 단층, 왕숙천 단층 등이 있다.

선상구조[편집]

단층은 암석을 파쇄(破碎)시키기 때문에 단층과 지표가 교차하는 부분은 쉽게 풍화작용을 받아 선형(線形)의 저지대나 계곡을 형성한다. 이와 같은 구조를 선상구조(lineament)라 한다.[5]

주향과 경사[편집]

주향(strike;走向)은 진북을 기준으로 단층의 방향이 향하는 곳의 방위, 경사(dip)는 수평면을 기준으로 단층면이 기울어진 각도를 말한다.[6]

면선각[편집]

면선각(rake)은 단층의 하반에 대한 상반의 미끄러진 방향이 주향과 이루는 각도를 말하는데, 면선각이 (+)이면 역단층을, (-)이면 정단층을 의미하며, 면선각이 0° 이면 좌수향 주향이동단층이고 ±180°이면 우수향 주향이동 단층이 된다.[7]

분절[편집]

대규모 단층을 따라 지진이 발생하는 경우 보통 단층 전체의 일정한 부분이 한 번의 시기에 파열되는 것으로 알려져 있다. 이렇게 단층이 여러 조각으로 나누어져 있는 것을 분절현상(segmentation)이라고 하며 각각의 조각을 분절(segment)이라 한다.[8]

기타[편집]

최대의 힘이 수평으로 작용하는 경우에도 수직 방향의 힘의 크기에 의해 단층면이 수직이 되는 경우가 있다. 이러한 경우에는 단층의 양쪽 블록이 수평 방향으로 빗나간다. 이것을 회전단층이라고 한다. 회전단층은 판의 약간 빗나간 경계 등에서 발달하기 쉽다. 미국의 샌안드레아스 단층처럼 규모가 큰 것이 많다. 여기에서는 이상적인 상태에서 단층을 분류했으나 자연계에는 이들의 중간적인 것이 대부분이다.

단층 파쇄대[편집]

길거리를 지나다 보면 단층면과 단층 활동에 의해 암석이 갈라져 생긴 각력암(角礫岩)과 점토를 볼 수 있다. 단층면은 오랜 세월 동안 풍파에 깎여 맨들맨들해진 것이 많으며, 단층면 위에 직선으로 된 줄이 그려져 있다. 이 줄은 단층면을 사이에 두고 양쪽 블록의 상대적인 운동 방향과 평행하다. 각력암은 단층이 형성될 당시에 암석이 파쇄되어 생긴 것이다. 각력암의 표면도 맨들맨들하고 줄이 쳐져 있는 것이 많다. 각력암이 더욱 많이 파쇄되어 미세해지면 단층 점토가 된다. 규모가 큰 단층에서는 어떤 범위에 단층면이 밀접하게 발달하거나 단층 각력암이나 점토가 폭넓게 분포한다. 이와 같은 장소를 단층 파쇄대(單層破碎帶)라고 한다.

단층 면해[편집]

한국지질자원연구원이 제출한 2017년 포항 지진 단층면해의 분석 결과

단층면해는 단층의 움직임을 2차원 원형으로 투영하여 기하학적인 형태로 구현한 그림이다. 단층면해 분석은 지진이 단층의 운동의 결과로 발생한다는 것을 가정하고, 지진을 유발시킨 단층의 이동방향 등을 알아내는 방법이다.[9] 한반도에서 발생하는 지진의 단층 면해에 대해서는 한국의 지진 문서를 참고하라.

단층 지형[편집]

지구와 지루 그리고 단층

단층 지형(斷層地形)은 단층의 활동으로 만들어진 지형이다.

지루지구[편집]

정단층 여러 개가 평행하게 발달했을 때 층이 생기는데, 그 중 지괴가 올라간 부분을 지루라고 하며, 내려간 부분을 지구라 한다. 또, 한쪽은 올라가고, 한쪽은 내려간 부분을 경동지괴(傾動地塊)라고 한다.

주향 이동 분지[편집]

주향이동 분지(strike-slip basin) 또는 인리형 분지(pull-apart basin;당겨-열림형 분지)는 주향이동 단층 또는 단층계에 의해 형성된 분지로, 한반도에는 중생대 백악기에 형성된 공주 분지, 음성 분지, 부여 분지, 진안 분지 등이 존재한다.[10] 공주 분지음성 분지는 주변 단층인 공주 단층금왕 단층 등의 이동에 의해 형성되었다.[11][12][13]

변위, 굴절 하도[편집]

변위 하도(變位河道, offset channel)는 하천의 유로(流路)가 심하게 꺾이거나 휘어진 부분으로, 대체로 주향 이동 단층에서 잘 형성된다.[14]굴절 하도는 일부 구간이 주향이동 단층을 따라 형성된 하도로서, 두 지형 모두 주향 이동 단층과 만나는 부분에서 하도가 꺾이거나 휘어진 부분을 갖는다.[15]

삼각말단면[편집]

삼각말단면(三角末端面, triangular facet)은 산지 능선의 말단부가 삼각형의 면을 이루는 지형으로, 수직으로 변위를 갖는 단층에 의해 잘 발달한다.[14]

벤치[편집]

벤치(bench)는 산사면 또는 능선이 계단 모양으로 변화되어 경사급변대 전면에 완경사를 이루는 지형이다. 주로 단층의 양측에 나타난다.[14]

한반도 단층[편집]

오래전에 형성된 한반도 수많은 단층들이 분포하며 그 수는 약 450개로 추정된다.[16]이들 중 일부는 중생대에 발생한 격렬한 지구조운동으로 생성되었다.[17] 한반도 단층의 대표적인 예로 양산 단층대와 추가령 단층대, 공주-금왕 단층대, 광주/전주 단층 등이 있으며 이외에도 전국 곳곳에 길이 100km 내외의 단층들이 흩어져 있다. 한국어 위키백과에 제시된 단층들의 이름은 대한지리학회, 대한지질학회 등의 학술지에 수록된 논문 또는 한국지질자원연구원이 사용하는 명칭을 그대로 사용하였다.[18][19]

해외 단층[편집]

일본의 단층[편집]

같이 보기[편집]

각주[편집]

  1. 오필석 외. 《고등학교 지구과학 I (교과서)》. 천재교육. 
  2. “동해 지진 발생 해역 내 단층 분포 해석 시스템 구축”. 한국해양과학기술원. 2018년 2월. 대륙 열개는 동해안에서 떨어진 울릉분지 내에서는 정단층을 발달시켰고, 분지 주변부에서는 판경계로부터 유도되는 압축응력에 의해 주향 이동 단층이나 역단층을 생성했다...울릉분지 내부는 분지의 축에 거의 평행한 다양한 정단층들을 보여주며(북-남 또는 북동-남서 방향), 퇴적층 내 단층 방향은 지구조적인 이벤트들에 의해 형성된 기반암 구조를 반영한다. 가장 큰 규모의 정단층은 비대칭 신장에 의해 형성된 불규칙한 분지 경계를 따라 발달하고 울릉분지 북동부에서는 해저화산이 화산기원 퇴적물의 중요한 기원이며, 화산 활동으로 퇴적층 내에 정단층을 생성한다. 
  3. “좌수향 단층(sinistral fault)”. 사이언스올. 
  4. “한반도 지진 특성 및 연관 현상 분석”. 연세대학교. 2015년 2월. 주향 이동 단층이 동부 중국과 한반도의 가장 주된 단층 형태라는 것은 잘 알려져 있다. 
  5. 한국지구과학회 (2001). 《지구과학개론》. 서울: 교학연구사. 
  6. “도움말 <주요 용어 해설>”. 대한민국 기상청. 
  7. 허서윤 (2007년). “최근 한반도 중부 지방에서 발생한 지진의 단층면해 분석”. 
  8. “활성단층의 이해”. 대한지질학회. 2011년 12월. 
  9. https://www.weather.go.kr/HELP/html/help_eqk004.jsp 기상청, 도움말 <단층운동>
  10. “Characteristics of strike-slip basin formation and sedimentary fills and the Cretaceous small basins of the Korean Peninsula>”. 대한지질학회. 
  11. “주향이동 분지 형성, 퇴적층 충전의 특징과 한반도 백악기 소분지”. 대한지질학회. 2013년 2월. 
  12. “백악기 공주분지의 지질 및 지질구조 특성 연구”. 대한지질학회. 2003년 6월. 
  13. “활성단층지도 및 지진위험지도 제작”. 한국지질자원연구원. 공주분지는 좌수향 주향이동단층인 공주단층에 의하여 형성된 인리형분지(pull-apart basin)로 충청남도 공주시와 청양군의 일부 지역에 걸쳐 분포하며, 경기육괴와 옥천대의 경계부를 따라 소규모로 형성되어 있는 백악기 육성 퇴적분지 중의 하나이다. 
  14. “국토 대단층계(양산단층 중부지역) 위험요소 평가연구>”. 한국지질자원연구원. 2020년, 20페이지 인용. 
  15. “울산단층대 주변의 단층 지형 및 선구조 분포”. 한국지형학회. 2018년. 
  16. “국내 활성단층 450개 넘어…한반도는 '단층의 나라'. News1. 2016년 9월 23일. 
  17. 이기화 (2010년). “한반도의 지진활동과 지각구조”. 중생대에 한반도에 격렬한 지구조운동(송림변동, 대보 조산운동, 불국사변동)이 발생하여 반도의 지각을 교란하여 주로 NNE-SSW 방향의 다수의 단층들을 생성하였다. 
  18. “활성단층지도 및 지진위험지도 제작 (#1)”. 한국지질자원연구원. 
  19. “활성단층지도 및 지진위험지도 제작 (#2)”. 한국지질자원연구원. 
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