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지진 동반 현상

여기서 말하는 지진은 일반적으로 지구내부에 작용하는 응력에 의해 지구외곽의 일부가 변형되다가 순간적으로 파쇄되며 탄성에너지를 방출할 때 발생하는 구조 지진을 말한다.

지진현상 또는 지진효과로는 크게 나누어서 단층이나 화산활동 등 지진의 원인이 되는 과정과 연관되는 1차적 현상과 지진파의 전파에 의한 지면진동에 기인하는 2차적 현상을 들 수 있다. 1차적 현상은 구조 지진과 폭발지진, 함몰지진 등 다른 지진들 사이에 전혀 다르게 나타나지만 2차적 현상은 이들 사이에 본질적인 차이가 없다.

지각변동은 지진의 원인인 단층의 움직임에 동반하는 것이다. 단층에 의한 지반의 교차가 수십km에 걸쳐 나타나기도 하고, 해안이 수m나 융기 또는 침강을 일으키면 쉽게 목격되지만, 즉시는 알 수 없다 해도, 지진 전후의 측량을 비교하면 수십cm, 때로는 수 m에 이르는 토지의 수평이동이나 융기가 출현되는 것도 있다.

지진에 동반하는 자연현상으로는 이외에 땅울림(지진굉음), 발광현상, 지하수 온천의 변화 등 인간의 오감으로 알 수 있는 것과 지자기나 중력의 변화 등 측정결과로 발견되는 것도 있다. 또한, 진원역 부근의 화산 상태가 측정결과로 발견되는 것도 있으며, 진원역 부근의 화산의 상태가 변화하고 드물게 분화를 시작하는 것도 있다.

해저의 융기는 해수에 요란을 주어 지진해일(Tsunami)을 발생시켜 때로는 지진동에 의한 재난를 상회하는 대재난를 가져온다. 지진에 동반되는 지표의 현상으로서는 땅 갈라짐, 산 붕괴, 해안 붕괴, 땅 미끌어짐, 토석류(산사태) 등이 있다. 이것들은 강한 지진동에 의해 나타나지만 단층의 변위가 원인이 되는 것도 있다. 또한 지하수를 많이 포함한 모래지반에서는 지반의 액상화가 일어나기도 하고 분수, 분사를 동반한다.

1차적 현상

  • 01.광역변형 및 해안의 융기 또는 침강
    많은 큰 지진들이 광범위한 지역에 지각변형을 가져온다. 예로서 1811-1812년에 미국 Missouri주 New Madrid에서 발생한 지진들은 이 지역의 일부는 융기시키고 일부는 침강시켜 심지어는 호두나무와 참나무가 자라던 10여 ㎢되는 지역이 3-6m씩 침강하여 영구 호수를 만들었다. 1960년 5월에 Chile 남부 해안에서 발생한 규모 8.5의 지진으로 해안선의 일부가 2m까지 융기했으나 전반적으로 광범한 지역이 침강하였다(Hodgson, 1964). 또 1964년 3월 Alaska 남해안에서 발생한 규모 8.6의 지진으로 해안선의 남부지역은 수 m씩 상승했고 내륙지역은 수 m씩 하강했다(Plafker, 1965).
  • 02.오프셋(Offsets), 스카프(Scarps), 균열(Fissures) 및 두더지 자취(Mole track)
    지진이 지표에서 발생하지 않고 지각내의 일정한 깊이에서 발생하므로 대부분의 경우 지표에서 지진과 연관된 단층을 발견할 수 없다. 그러나 매우 큰 규모의 지진이 발생하면 단층의 offset이나 scarp를 뚜렷하게 관찰할 수 있다. 1906년 San Fransicso 지진의 경우 San Andreas Fault의 약 400km의 깊이가 파쇄되었으며 지표에서 관찰된 최대의 수평방향의 offset은 거의 9m에 달했다(Hodgson, 1965). 1891년 일본 미노(濃尾)지진의 경우 단층에 의한 최대 수평 및 수직 offset는 8m와 2-3m에 달했다. 단층운동에 의한 지표면의 수직변위를 scarp라 한다. 지진에 의한 뚜렷한 오프셋(offset)이나 스카프(scarp)를 관찰할 수 없는 경우에도 지표면에서 일정한 방향으로 이어지는 균열(fissure)이나 두더지 자취(mole track)를 관찰할 수 있는 경우가 많다. 두더지 자취(mole track)는 충적층에서 strike-slip 단층과 연관되어 발생하는데 마치 두더지가 지나간 자취처럼 흙무더기가 이어지는 것을 말한다. 기반암에서의 단층운동과 토양층에서의 균열이 일치하지 않은 경우가 많으므로 지표에 나타나는 직선형의 균열을 그대로 단층으로 보아서는 안된다.
  • 03.제방(Damming), 새그 폰드(Sag ponds) 및 하천의 유로 변화
    주향이동 단층 지역에서 shearing distortion에 의하여 지각이 압력을 받은 때 국지적으로 융기 또는 하강하여 소규모의 지루(horst)나 지구(graben)들이 발생한다. 이 중 지구 구역에 물이 모여들어 새그 폰드(sag pond)를 형성한다. 큰 규모의 새그 폰드는 저수지로도 이용된다. 큰 규모의 지진이 발생하여 광범위한 지역에 지각변형이 일어날 때 하천의 일부가 융기하여 저수지가 형성되기도 하며 fault scarp에 의하여 폭포로 만들어진다. 주향이동 단층에서 지진들이 발생하면 하천같은 배수로(排水路)의 진로가 바뀌게 된다. San Andreas Fault를 따라서 수백개의 이러한 예를 발견할 수 있다.

2차적 효과

  • 01.사태(Landslides)

    지진이 산악지방이나 언덕이 많은 지역에서 발생하면 광범위한 사태가 발생한다. 사태는 중요한 2차적 효과로서 종종 1차적 현상인 단층을 닮거나 또는 덮어 감춘다.
    땅 슬럼프(Earth slump)는 경사면에 있는 unconsolidated material이 하강하는 현상이 지진에 의하여 촉진된 것을 말한다. 땅 흐름(Earth flow)은 지하수와 연관되어 있으며 보통 우물이 있는 곳에서 지진이 발생한 후 모래와 진흙을 포함하는 물이 분출하여 경사면을 따라 흘러가는 현상을 말한다. 이에 반하여 땅 에버란쉬(Earth avalanch)는 비교적 건조한 암석이나 토양의 흐름을 말한다. 지진에 의하여 벼랑이나 개울 둑에 평행하게 균열들이 발생하여 지면이 무너져 내려 마치 단층에 의한 것처럼 보이는 것을 땅 러취(Earth lurch)라 한다.

  • 02.2차적 지면 균열(fissures)

    기반암에서 나타나는 균열은 단층과 연관된 1차적 현상이라고 볼 수 있으나 충적층에서 보이는 균열은 지진파의 전파에 의한 지반진동과 이에 수반된 차등침강(differential settling) 또 간혹 지하수의 분출에 의하여 발생한다.

  • 03.지진 분수(Earthquake Fountain) 및 모래구멍(Sand Crater)

    지하수가 많은 지역에서 지진이 발생할 때 지면진동과 이로 인한 함수층의 공극율 감소로 지하수가 분출하는 것을 지진분수(Earthquake Fountain)이라 한다. 때로는 지진과 동시에 때로는 지진이 발생한 후에 지진분수가 생긴다. Earthquake Fountain은 보통 모래를 끌어올려 주위에 화산의 분화구와 같은 흙무덤을 만드는데 이를 모래구멍(Sand Crater)이라 한다. 지진이 발생하면 때로는 샘이 마르기도 하나 전반적으로는 지하수 방출량이 증가한다.

  • 04.셰이쉬(Seiche)

    호수나 저수지, 항구 또는 수로 등 완전히 또는 부분적으로 밀폐된 물의 표면이 먼거리에서 발생한 큰 규모의 지진이나 또는 강풍(强風)에 의하여 긴 주기를 갖고 진동하는 현상을 셰이쉬(Seiche)라 한다. 1755년 11월 1일 리스본에서 발생한 지진으로 서부 유럽의 거의 전역과 스칸디나비아 및 핀란드에서도 셰이쉬가 관찰되었다. 스위스의 제네바 호(Lake of Geneva)에서 보통 관측되는 셰이쉬의 주기는 72분이며 진폭은 수 cm정도이다. 셰이쉬는 표면파의 전파에 의하며 발생된다고 여겨지고 있다.

  • 05.쯔나미(Tsunami)

    해저지각에서 발생하는 지진에 의한 해저면의 단층운동으로 바다의 표면에 생기는 매우 긴 파장의 해면파를 쓰나미(Tsunami) 또는 지진해면파(seimic sea wave)라고 부른다. 쯔나미는 해수의 깊이가 H라 할 때 속도 (g : 중력가속도)로 전파하며 해안선에 접근하면 H가 감소하므로 속도가 감소하게 된다. 따라서 운동에너지가 보존되기 위하여 진폭이 증대하며 커다란 피해를 주게 된다. 1896년 일본 동해에서 발생한 지진에 의한 쯔나미의 파고는 Sanriku에서 25-35m에 달했으며 10,000이 넘는 가옥이 떠내려 갔고 26,000명이 사망했다. 이 쓰나미는 태평양을 건너 하와이의 Hilo에 파고 3m를 기록했다. 해저에 산사태가 발생하여 생기는 해면파도 쯔나미라 부른다. 대규모의 화산폭발에 의하여도 쯔나미가 발생하는데 대표적인 예가 1883년의 Krakatoa Island이다. 2 km높이의 이 섬에 대규모의 폭발이 일어났으며 중앙 분화구가 붕괴할 때 생긴 쯔나미가 쟈바(Jaba)와 수마트라(Sumatra) 사이에 위치한 Sunda Strait 연안의 165마을을 휩쓸어 갔으며 36,000명이 사망했다. 현재 이 섬의 높이는 해저 250m이다.

  • 06.바다지진(Seaquake)

    지진파에 의하여 선박이 흔들리는 현상을 바다지진(seaquake)이라 한다. 대체로 항해하던 배가 마치 암초에 걸리는 듯한 충격을 느끼게 된다. 해저 또는 대륙 지각에서 발생한 지진파가 해수로 전파될 때 해수에서의 탄성파의 속도가 낮으므로 거의 수직으로 향하여 배의 밑에 도달하여 좌초되는 듯한 충격을 주게 되는 것이다.

  • 07.지면파(Earth waves)

    큰 규모의 지진이 발생하였을 때 마치 해면의 파도와 같은 지면파(earth waves)가 관찰되는 경우가 있다. 1886년 8월 31일에 South Carolina의 Charleston에서 발생한 MM진도 10의 지진의 경우 진폭이 2 feet가 넘는 지면파에 대한 보도가 있다. 지면파가 실제로 존재하느냐 하는 문제 및 지면파에 관한 보도의 정확성에 관한 논란이 있지만 Richter(1958)는 큰 규모의 지진이 발생할 때 지면파가 아마 진앙지의 땅 러취(earth lurch)와 연관된 현상으로 거의 틀림없이 존재하며 작은 진도의 경우에는 관찰자의 심리적 충격 등으로 과장되는 경향이 있으나 급격히 이동하는 정상파가 지면파로 관찰될 것이라고 결론지었다.

  • 08.소리(Sound)

    지진이 발생할 때 마치 천둥이나 포격 또는 먼거리의 격심한 교통량처럼 낮은 음의 큰 소리가 들리게 된다. 이 소리는 지진파가 지면으로부터 대기로 전파할 때 생기는 대기의 진동에 기인한다. 실내에서는 건물이나 느슨하게 매달린 물건들이 흔들려 내는 덜거덕거리는 소리와 겹쳐 잡다한 소음을 내게 된다.
    때로는 지면진동이 느껴지기 전에 소리가 들리는 경우가 있는데 이는 소리는 P파에 의하여 발생하고 지면진동은 P파보다 보통 진폭이 더 큰 S파의 도달에 의하여 지각되는 것으로 여겨지고 있다.

  • 09.불빛(Light)

    대규모의 지진이 발생할 때 하늘에 빛이 섬광과 같이 번쩍이거나 또는 얼마간 지속하여 나타나는 경우가 있다. 이 현상에 관하여 아직까지 만족스러운 설명이 없으며 지표면에서 발생하는 큰 규모의 방전(放電)에 의한 대기의 급격한 진동현상 또는 지진에 의한 응력방출에 연관되어 석영을 포함하는 암석에 압전현상(Piezoelectric effect)에 의하여 생성된 전위에 의한 방전에 기인한다고 설명하는 이론들이 제시되었다(Derr, 1973). Noszticzius(1979)는 지진이 발생할 때 지면으로부터 방출되는 미지의 기체가 대기 중의 산소 또는 오존과 화학적 발광반응(Chemiluminescent reaction)을 일으켜 지진광(Earthquake light)을 발생한다고 설명했다.

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최근 업데이트
2018-03-09

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