A Study on 3D Velocity Structure of the Southern Korean Peninsula from Ray-traveltime Forward Modeling

Abstract

한반도에서 발생하는 지진의 정확한 진원 정보를 얻기 위해서는 적절한 속도구조 모델이 필요하다. 속도구조를 결정하는 데에는 지진파 주시를 이용하는 방법을 많이 사용하며, 파선추적법으로 지진파가 진행한 경로와 주시를 동시에 계산한다. 정확한 속도구조 추정을 위해서는 진원이 명확하고 관측소의 밀도가 높은 지진파탐사를 수행하는 것이 바람직하지만, 지진파탐사는 비용이 많이 든다는 한계점이 있다. 최근 한반도 남부에 많은 지진관측소 설치로 인해 관측망의 밀도가 높아졌고, 지진 관측 자료가 증가하였다. 이에 따라 자연지진 관측기록을 지진파 탐사의 대안으로 사용할 수 있게 되었다. 이 연구에서는 자연지진의 실체파 위상도착시간에 Zelt and Smith (1992)의 파선추적법을 적용하여 정모델링을 수행하였다. 2019년에 발생한 ML 3.9 상주 지진과 ML 3.4 창녕 지진에 대해 각각 12개의 측선을 설정하였고, Pg, PIP, PMP, Pn파 위상도착시간을 수동으로 결정하였다. 초기모델은 3개 층으로 이루어진 지각과 상부맨틀로 구성하였다. 수동 결정된 위상도착시간과 모델로부터 계산된 시간을 비교하여 RMS (Root Mean Square)를 낮추는 방향으로 정모델링을 수행하였다. 최종 결정된 모델은 모호면이 26.0-34.5 km 깊이 범위로 나타났고, 15.5-17.0 km 깊이 범위를 갖는 중간 지각 경계면이 일부 지역에서 발견되었다. 지각 두께는 한반도 중부에서 남부로 가면서 두꺼워지고, 내륙에서 동해와 서해로 가며 얇아지는 경향을 보인다. 자연지진을 이용하여 최종 결정된 모델은 선행연구와 비교가 가능하였고, 잘 일치하는 부분도 존재하였다. 이 방법을 이용하여 양질의 자료를 축적한다면 해상도가 높은 속도 모델을 얻을 수 있을 것이다.