 ▲ 양산단층 조사에 참여한 연구자 단체사진 (C) 한국지질자원연구원 제공 |
한반도 남동부를 가로지르는 약 200km 길이의 양산단층에서 지진 활동과 기후 변화가 결합해 대규모 지형 변화를 초래했다는 연구 결과가 나왔다.
한국지질자원연구원(KIGAM) 지질재해연구본부 이태호 박사 연구팀은 양산단층 인보구간에서 채취한 퇴적층 시료를 정밀 분석한 결과, 약 7만 년 전부터 지진 활동과 기후 변화가 복합적으로 작용해 하천의 흐름과 지형을 변화시켰음을 규명했다.
이번 연구에서는 광여기루미네선스(OSL) 연대측정법*과 저어콘(zircon) 우라늄-납 연대측정법**을 활용해 지질 변화를 시간순으로 재구성했다. 이를 통해 퇴적물 공급원의 급격한 변화와 지진 활동의 불규칙한 주기성을 밝혀내, 한반도의 지형 변화가 단순한 지진 작용이 아닌 장기적인 기후 변화와의 상호작용 결과임을 과학적으로 입증했다.
연구팀은 양산단층 인보구간의 퇴적층을 분석한 결과, 약 7만 년 전을 기점으로 퇴적물 공급원과 퇴적 속도가 급격히 변화했음을 확인했다. 특히, 퇴적물의 기원이 기존 서쪽(유천층군)에서 동쪽(하양층군)으로 전환되었는데, 이는 단순한 지진 활동뿐만 아니라 MIS 4 빙하기(약 7만 년 전부터 시작)의 강수량 감소가 원인으로 작용했음을 보여준다.
강수량 감소로 인해 하천의 침식력이 약화되면서 기존의 유로가 유지되지 못했고, 결국 퇴적물 공급원과 퇴적 속도에 급격한 변화가 일어났다. 이와 같은 연구 결과는 한반도의 지형 형성이 단층 활동뿐만 아니라 기후 변화와의 복잡한 상호작용 속에서 이루어졌음을 증명하는 중요한 과학적 근거로 평가된다.
또한 연구팀은 양산단층 인보구간에서 최소 두 차례 이상의 큰 지진이 발생했음을 확인했다. 가장 최근의 고지진 활동은 약 2만 9천 년 전 이후에 있었으며, 그 이전에는 7만 년~5만 년 사이에 대규모 지진이 일어났을 가능성이 크다고 분석했다.
 ▲ 연구조사 지역의 지질지도(붉은색 별표-트렌치 지점) (C) 한국지질자원연구원 제공 |
특히, 양산단층에서 지진이 일정한 간격이 아닌 불규칙하게 발생하는 경향을 보인다는 점을 밝혀냈다. 이는 판 내부 단층에서 발생하는 지진의 주기와 특성을 이해하는 데 중요한 단서가 될 것으로 기대된다.
이번 연구에서는 OSL 연대측정법과 저어콘 분석 기법을 결합하여 한반도의 지질 변화를 정밀하게 재구성했다. 연구 결과, 퇴적층의 연대가 네 시기로 구분되었으며(7만 년 이전, 약 7만 년, 6만 8천~2만 9천 년), 각 시기별로 양산단층 주변의 지형이 어떻게 변화했는지 밝혀냈다.
이태호 박사는 "이번 연구를 통해 판 경계에서 멀리 떨어진 지역에서도 느린 단층이 지진을 일으킬 수 있는 메커니즘을 규명했다"며, "향후 한반도의 지진 위험성을 더욱 정밀하게 평가하고, 재난 대비 정책 수립에 기여할 수 있도록 연구를 지속하겠다"고 밝혔다.
이번 연구는 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)’에 발표되어 세계 지질학계에서도 주목을 받았다. 연구팀은 앞으로도 한반도 내 단층 활동과 기후 변화의 상관관계를 지속적으로 연구하여 지진 안전성 평가와 재난 대응 전략 마련에 기여할 계획이다.
*광여기루미네선스(OSL, Optically Stimulated Luminescence) 연대측정법: 석영이나 장석 같은 광물이 마지막으로 태양광에 노출된 이후 지층에 묻혀있는 동안 축적된 방사선 에너지를 측정하여 퇴적물의 연대를 결정하는 현대적 연대측정 기술
**저어콘 우라늄-납 연대측정법: 저어콘은 물리적·화학적으로 매우 안정적인 규산염 광물로, 장기간 변형이나 화학적 변화 없이 보존될 수 있어 연대측정에 널리 활용된다. 특히, 저어콘 결정에는 상당한 양의 우라늄이 포함되어 있으며, 시간이 지나면서 우라늄이 납으로 붕괴하는 속도를 이용해 암석의 형성 연대를 정밀하게 측정할 수 있다. 이러한 특성 때문에 저어콘은 오래된 지질학적 시료의 연대측정뿐만 아니라, 지구의 지질학적 역사를 해석하는 중요한 연구 도구로 사용된다.
*아래는 위 기사를 '구글 번역'으로 번역한 영문 기사의 [전문]입니다. '구글번역'은 이해도를 높이기를 위해 노력하고 있습니다. 영문 번역에 오류가 있을 수 있음을 전제로 합니다.<*The following is [the full text] of the English article translated by 'Google Translate'. 'Google Translate' is working hard to improve understanding. It is assumed that there may be errors in the English translation.>
A study has found that seismic activity and climate change have combined to cause large-scale topographical changes in the Yangsan Fault, which is approximately 200 km long and runs across the southeastern part of the Korean Peninsula.
A research team led by Dr. Tae-ho Lee of the Geological Hazard Research Center of the Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM) precisely analyzed sediment samples collected from the Inbo section of the Yangsan Fault and found that seismic activity and climate change have combined to change river flow and topography since approximately 70,000 years ago.
This study reconstructed geological changes in chronological order using optically stimulated luminescence (OSL) dating and zircon uranium-lead dating. Through this, they revealed rapid changes in sediment supply sources and irregular periodicity of seismic activity, scientifically proving that the topographical changes in the Korean Peninsula are not simply the result of seismic activity but rather the result of long-term interactions with climate change.
The research team analyzed the sedimentary layers of the Yangsan Fault Inbo section and confirmed that the source of sediment and the rate of sedimentation changed drastically starting about 70,000 years ago. In particular, the source of sediment shifted from the existing west (Yucheon Group) to the east (Hayang Group), which shows that not only simple seismic activity but also the decrease in precipitation during the MIS 4 Ice Age (starting about 70,000 years ago) was the cause.
As the erosive power of the river weakened due to the decrease in precipitation, the existing flow path was not maintained, and eventually, the source of sediment and the rate of sedimentation changed drastically. These research results are evaluated as important scientific evidence proving that the formation of the Korean Peninsula's topography was formed not only through fault activity but also through complex interactions with climate change.
In addition, the research team confirmed that at least two large earthquakes occurred in the Yangsan Fault Inbo section. The most recent paleoseismic activity occurred about 29,000 years ago, and it is highly likely that a large-scale earthquake occurred between 70,000 and 50,000 years before that.
In particular, it was revealed that earthquakes tend to occur irregularly rather than at regular intervals on the Yangsan Fault. This is expected to be an important clue for understanding the cycle and characteristics of earthquakes occurring on intraplate faults.
In this study, the OSL dating method and zircon analysis technique were combined to precisely reconstruct the geological changes on the Korean Peninsula. As a result of the study, the sedimentary layer ages were divided into four periods (before 70,000 years, approximately 70,000 years, and 68,000 to 29,000 years), and it was revealed how the topography around the Yangsan Fault changed during each period.
Dr. Lee Tae-ho said, “Through this study, we have identified the mechanism by which slow faults can cause earthquakes even in areas far from the plate boundary,” and added, “We will continue our research so that we can more precisely evaluate the earthquake risk on the Korean Peninsula in the future and contribute to the establishment of disaster preparedness policies.”
This study was published in the international academic journal ‘Scientific Reports’ and attracted attention from the global geological community. The research team plans to continue to study the correlation between fault activity and climate change on the Korean Peninsula and contribute to earthquake safety assessments and disaster response strategies.
*Optical Stimulated Luminescence (OSL) dating: A modern dating technique that determines the age of sediments by measuring the radiation energy accumulated while minerals such as quartz or feldspar are buried in the strata since their last exposure to sunlight. **Zircon uranium-lead dating: Zircon is a silicate mineral that is physically and chemically very stable, and can be preserved for a long time without deformation or chemical change, so it is widely used for dating. In particular, zircon crystals contain a significant amount of uranium, and the rate at which uranium decays into lead over time can be used to precisely measure the formation age of rocks. Because of these characteristics, zircon is used not only to date old geological samples, but also as an important research tool for interpreting the geological history of the Earth.
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