양산 단층

양산 단층(梁山斷層)은 대한민국 경상북도 영덕군에서 경상남도 양산시를 거쳐 부산광역시에 이르는, 영남 지방 및 경상 분지의 최대 단층대이다. 이 단층은 너비 1km, 길이 약 170km 이상의 규모인 대단층에 속하며, 우수향으로 21~35 km의 변위를 보이는 것으로 추정된다.
양산단층은 한반도 경상 분지 내 북북동-남남서 방향의 대표적인 주향 이동 단층 중 하나이다. 전문가들은 양산단층 아래에 퇴적분지의 존재를 밝힘으로써 예부터 동해에서의 석유 시추 가능성을 논의해왔다.
양산단층대.
한반도 경상 분지 남동부에는 양산단층 외에도 서쪽에서 동쪽으로 자인, 밀양, 모량, 양산, 동래, 일광단층 등 남남서-북북동 방향의 단층들이 존재하며, 이들을 묶어 '양산단층계(양산단층대)'라 일컫는다. 이들은 경상 분지의 퇴적암과 불국사 화강암류를 절단하며, 양산 주 단층과 평행하다. 이들 자인·밀양·모양·양산·동래·일광 단층은 서로 다른 단층처럼 보이지만, 땅속으로 들어가면 하나로 모이는 꽃 스트럭쳐(flower structure)라는 설명도 있다.
일광 단층.
경상 분지 남동쪽 말단부인 부산 해운대구 송정해수욕장에서 울산 울주군 서생면까지 북북동 방향으로 약 25~40 km의 연장을 가지는 주향 이동 단층으로 추정된다. 주 단층은 국도 제14호선과 거의 평행하게 달린다. 선형 구조로 인지되는 일광 단층을 따라 지형 변위 및 제4기 퇴적층을 절단하는 직접적인 제4기 단층운동의 증거를 찾기는 어려우나, 단층대 내 소규모 단층들이 노출되는 일부 지점에서 실시한 ESR 연대측정 결과 일광 단층과 그 주변 단층들의 최후기 운동시기는 약 2-3백만년 전 이후이며, 이 시기 이후에도 수회 단층운동을 하였다. 즉, 약 50-60만년 주기로 제4기 단층활동을 한 것으로 보고된 바 있다.
일광 단층 노두의 위치는 다음과 같다.
동래 단층.
양산 단층 다음으로 선형성이 뚜렷한 동래 단층은 경북 경주시 외동읍에서 울산광역시 범서읍, 웅촌면과 서창동 지역을 지나 부산광역시 금정구, 동래구 및 영도로 이어지는 북북동-남남서 주향의 단층곡을 형성하고 있다. 북부의 외동읍에서 울산 단층과 교차하는 것으로 추정된다. 신생대 제3기에 운동한 것으로 해석되나 제4기 지층을 절단하는 단층과 연대는 보고된 바 없다.
동래 단층 노두의 위치는 다음과 같다.
모량 단층.
양산 단층 서쪽, 경주시 건천읍 모량리의 이름을 따온 이 단층은 모량리에서 가지산 동부 상북면를 지나 김해시까지 이어진다.총 연장이 60km에 달하며 우수향 이동성 단층으로 알려져 있다. K-Ar 연대측정 결과 모량 단층의 운동 시기는 신생대 고제3기인 5700만 년 전과 신제3기 마이오세에 해당하는 1900만년 전으로 보고되었다.
관련 기사.
경향신문 수도권은 지진 안전지대?…20만년 전 활동한 ‘활성단층’ 발견 &lt;경주 강진, 모량단층에서 유발?&gt; 문단 참조
통과 지역.
양산 단층은 부산의 낙동강 삼각주 지역에서 시작해 양산시, 언양읍을 지나, 경주시에서 울산 단층과 교차하고, 포항 북서부의 유계리 등을 거쳐 영덕 또는 울진 평해에 이른다. 남부의 양산천과 중부의 형산강이 양산 단층을 따라 정도 흐르며, 경부고속도로 및 국도 제35호선이 경주~양산 간 단층곡을 따라 지나간다.
제4기 단층 노두.
양산단층을 따라서 제4기 단층들의 노두가 수십 곳 노출되어 있으며 이들 모두 양산 단층의 주 단층과 관련되어 있거나 부수 단층에 해당한다. 경주시로부터 북쪽으로 나타나는 제4기 단층들은 구산단층을 비롯하여 평해읍의 평해단층, 영덕군의 자부터단층, 덕곡단층, 포항시 인근의 보경사단층, 유계단층, 반곡단층, 벽계단층 등이 있다. 경주 이남의 언양-통도사 주변에는 신화, 월평, 연봉, 조일, 가천, 상천 단층 등의 활성단층 노두들이 군집하고 있다.
구산 단층.
구산 단층은 울진 원자력 발전소 부지 조사과정에서 처음 발견되었다. 단층 부근은 선캄브리아기의 편마암류가 기반암을 이루고 있으며, 이를 제3기 관입체로 추정되는 중성암맥이 관입하고 있다. 이 층들을 제4기 하안단구층이 부정합으로 덮고 있다. 구산단층은 중성암맥을 따라서 발달하며 상부의 제4기 하안단구층을 절단하고 있다. 단층의 주향은 약 N28°E이며 60°각도로 남동방향으로 경사하고 있다. 단층은 우수향-역단층의 운동특성을 보여준다. 즉, 상반인 동측의 제4기층이 서측 하반에 비해 상대적으로 상승한 형태이다. 수직변위는 20여 cm 정도로 추산된다. 단층대에는 단층비지, 단층점토, 단층각력 등의 다양한 단층작용에 의한 부산물이 발달한다. 구산 단층의 단층비지에 대한 ESR 연대측정 결과 369±39 ka 가 얻어져 약 37만 년 전에 단층 운동이 있었음을 지시한다.
평해 단층.
평해 단층은 영덕군 평해읍 오곡리 절개사면에서 발견된 단층으로, 양산 단층 주 단층대의 북북동 연장부로 판단된다. 평해 단층은 남-북 방향의 주향에 거의 수직의 경사를 가진다. 단층대 단층비지의 ESR 연대는 50만 년 전 및 42만 년 전의 측정값을 보여준다.
자부터 단층.
자부터 단층은 자부터고개 인근 국도 제7호선 확장공사에서 만들어진 절개사면에서 확인되었다. 현재는 공사가 완료되어 노두가 보존되지 못하고 소멸되었다. 자부터 단층도 양산 단층의 주 연장선상에서 발견된 단층이며, ESR 연대측정에 의하여 활성단층으로 규명되었다. 단층을 경계로 하여 백악기 경상 누층군 가송동층 사암과 백악기 화강암이 접한다. 단층대 내의 4개 지점에서 측정된 단층비지의 ESR 연령은 각각 920±90 ka, 850±80 ka, 890±120 ka, 920±90 ka이다.
덕곡 단층.
덕곡 단층은 영덕군 강구면 하저리 산 117-5 도로 절개사면에서 처음 확인된 단층이다. 덕곡 단층 노두 지점은 남북으로 달리는 양산 단층대의 연장선상에 놓인다. 단층의 하부에는 신생대 제3기 유문암질 화산암이, 단층의 상부에는 중생대 백악기 퇴적암이 분포하고 있어 역단층운동이 있었음을 지시한다. 덕곡 단층은 남북방향의 주향과 남동쪽으로 경사하며(평균 N6°W/40-72°NE), 주향이동단층의 특성을
보인다. 이 단층에서는 제4기층은 없으나, 단층각력대에 발달하는 방해석맥의 14C 연령은 약 11,450 yr BP 내지 9,900 yr BP이며, 단층비지의 ESR 수치연대는 660 ka - 650 ka이다.
보경사 단층.
보경사 단층은 보경사 사찰 입구 서측 하천에서 노출되어 있으며 양산단층대의 주 발달 예상선과 일치한다. 백악기 경상 누층군의 가송동층 응회암류와 이를 관입한 중성 내지 산성의 암맥에 단층대가 발달하고 있다. 양산단층대의 주단층대에 위치하는 이 단층의 주향은 북동 10°이며 경사는 북서 80°이다. 단층점토의 Rb-Sr 연대는 약 1600만 년 전(16.5±0.1 Ma)를 보이고 있으며, 단층파쇄대를 충진하는 방해석의 14C 연대는 57,280년보다 오래된 것으로 측정되었다.
유계 단층.
유계 단층은 포항시 북구 청하면 유계리 저수지 건설현장 절개사면에서 발견된 단층으로, 현재는 저수지 공사가 완료되어 노두를 확인할 수 없다. 유계단층의 주향은 남-북 방향 내지 N10°~13°E의 방향을 보이며, 약 45°로동쪽으로 경사한다. ESR 연령은 460±20 ka, 800±30 ka, 850±110 ka, 520±50 ka, 590±50 ka로 보고되었다. 트렌치에서 얻어진 단면의 부식질 실트층에 대한 14C 연대측정 결과에 의하면, 이 단층의 최후 단층 운동은 약 1314년 BP(AD 536)이후에 있었던 것으로 판단되고 있다.
반곡 단층.
포항시 북구 신광면 반곡리 925번 도로 동측에 위치하는 비학산 원천테마랜드 건설 현장의 절개사면에서 발견·보고된 단층이다. 위성 영상에서 반곡 단층은 양산 단층 선상에 놓이나 단층의 규모로 판단할 때 주 단층이 아니라 양산 단층에 수반된 2차 단층으로 해석된다. 단층면의 주향과 경사는 북동 42°및 북서 85°이며, 상반의 단층 각력암 내에 포함되어 있는 단층 비지대의 ESR 연대측정 결과는 약 64만 년 전인 640±60 ka로 보고되었다.
벽계 단층.
경주시 강동면 단구리 사면에서 발견된 벽계 단층은 양산 단층대의 주 단층대로부터 다소 벗어난 지역에서 주 단층대와 거의 평행한 방향으로 나타나는 선구조(lineament) 상의 사면에서 발견되었다. 단층을 경계로 하여, 단층의 동측에는 백악기 안산암과 서측에는 제4기 퇴적층이 분포한다. 제4기 퇴적층은 모래층, 실트층, 역층으로 구성된다. 단층면의 주향은 북동 11°이며 경사는 남동 80° 내지는 수직을 이룬다. 기반암 내의 단층각력암에서 측정된 ESR 연대가 1,890 ±320 ka이므로, 기반암 내의 단층은 약 190만 년 전에 재활동한 것으로 판단되며, 단층비지의 ESR 연령은 42만 년 전부터 87만 년 전까지의 범위에 해당하는 420±20 ka, 400±20 ka, 870±70 ka로 보고되었다. 제4기 퇴적층 하부의 모래층에 대하여 측정된 OSL 연령은 최소연령이 &gt;88±5 ka, 75±3 ka임을 지시하고 있다. 따라서 벽계 단층의 최후 단층운동 시기는 OSL 연대가 지시하는 7만 5천년 이후일 것으로 판단된다.
조일 단층.
울산시 삼남면 조일리에 존재하는 조일 단층은 양산 단층에 인접한 단층으로 남동측의 백악기 화산암과 북서측의 제3기 퇴적암 위에 부정합으로 놓인 제4기 미고결 퇴적층이 접한다. 단층면의 주향과 경사는 북동 10° 및 남동 76°로 고각의 단층이고 단층 접촉하는 단층을 중심으로 동쪽이 융기한 양상을 보이고 있으므로, 수평이동 후 수직 운동이 있었던 것으로 추정된다. 이 단층의 수직 변위량은 최소 4m 이상이며, 단층비지에 대한 ESR 연대측정 결과는 80만 년 전인 800±100 ka 및 830±190ka로 측정되었다.
지진.
기상청은 지진대응 보고서에서, 2016년 경주 지진이 양산 단층 또는 주변 단층의 수평 이동으로 인해 지진이 발생했다고 추정했다.
경주의 경우, 신라 시대 동안 다수의 지진 기록이 존재한다. 서기 100년 경주 지진, 123년 경주 지진, 304년 경주 지진, 510년 경주 지진, 779년 경주 지진 등의 진도 VIII 이상 대규모 지진이 삼국사기에 기록되어 있으며, 이들 지진은 경주시를 지나는 양산 단층에서 발생한 것으로 보인다.
활성단층 여부.
양산 단층 부근 지역은 옛 조선시대에도 큰 지진이 발생했었다는 기록이 남아 있다. 한반도에서 발생한 역사 지진 중 최고 진도(MMI=VIII) 중 절반이 양산단층 지역에 집중되어 있으며, 경주시 지역은 역사기록에서 지진으로 인한 피해가 잦았던 지역에 속한다. &lt;조선왕조실록&gt;에는 1643년 인조 때, 울산에서 땅이 갈라지고, 물이 솟구쳐 나왔으며 지진해일이 발생했다는 기록이 남아 있다. 1681년 숙종 때에도 큰 지진이 발생했다는 내용이 기록되어 있는데, 이 당시의 지진 규모는 6.5 이상의 강진으로 추정되고 있다.
그러나 양산 단층의 활성화 여부를 두고 30년 넘게 논쟁이 끊이지 않았는데, 논쟁이 계속된 데는 인근에 대규모 지진이 발생하지 않았고, 정확한 지질 조사가 이뤄지지 못했던 것이 꼽힌다. 첫 제기는 일제 시대 일본인 학자에 의해 거론된 적이 있었지만, 본격적인 논의는 1983년 이기화 서울대 명예교수로부터 촉발됐다. 이 교수는 양산단층 주변의 소규모 지진 발생을 근거로 양산단층이 활성단층일 수 있다고 주장했다. 당시 국책연구소가 즉각 반론을 제기했고, 원자력발전업계 내에서도 큰 논란이 있었는데 양산단층 인근에 위치한 원자력 발전소들의 안전성 문제가 우려되었기 때문이었다.
1990년대에는 한국과 일본의 공동 연구로 ‘포세이돈 프로젝트’가 진행되면서 항공촬영을 통한 지형분석으로 양산단층의 선형구조가 확인됐다. 이후 1997년 한일 양국의 교수 3인으로 구성된 '양산 단층의 활성관계' 한일 공동연구팀이 울산광역시 부근에서 현지 굴착 조사를 통해, 양산단층이 20만~30만 년 전에 활동한 제4기 단층임을 확인하면서 활성 여부 논쟁이 다시 가열됐지만 결론을 도출하지 못했다.
2009년부터 2012년까지 당시 소방방재청 (현 국민안전처)의 의뢰로 한국지질자원연구원이 3년간 수행한 연구에서도 양산단층과 울산단층은 활성단층으로 추정된다는 결론이 났지만 공개되지 않은 채 묻혔다. 당시 전문가 그룹은 조사기간이 짧고 조사방식 역시 단일해 신뢰성을 얻기 힘들다고 판단했다.