지진파는 지진이 발생하면 탄성 에너지를 지구 내부(실체파)로 혹은 지구 표면(표면파)으로 방출합니다. P파( P wave), S파(S wave), 러브파(Love wave), 레일리 파(Ra-yleigh wave)의 입자 운동과 진행방향, P파에서 압축(compression)과 팽창(dilatation)의 입자 운동이 파의 진행방향과 일치합니다. 고대 팔레스타인 사람들은 지구의 흔들림에 거의 낯선 자가 아녔습니다. 지진은 맹렬하게 자주 일어났습니다. 지진에 대한 하나의 공포에 대한 표시는 모세가 십계명을 받기 위해서 시나이산 정산까지 험악한 등반을 하게 됩니다. 지진은 또한 예리코 성의 붕괴를 초래했다고 합니다. 과학자들은 실제로 그 당시(기원전 1100년)에 그지역에 지진이 있었다는 증거를 찾게 됩니다 일본에서는 지진 기록은 서기 416년까지 올라갑니다. 중국에서는 Chang Heng라는 학자가 간이 지진계를 발명했습니다. 지름이 2.4m 되는 청동 그릇에 8개의 용머리가 달려있고 그 밑에 벌리고 있는 개구리 입이 있고, 내부는 추와 레버로 구성되어 있습니다. 그래서 멀리서 지진동이 있으면 실제로 증명해 주는 최초의 지진계였습니다. 중국은 기원전 1831년 파괴적인 무서운 지진 피해 기록이 남아 있어 , 거의 3000년간의 지진 기록이 남아 있습니다. 1556년 중국 중부 산시성에서 대지진이 발생해서 82만 명이 사망하게 되었습니다. P파와 S파는 지구 내부를 통과하기 때문에 실체파(Body Waves)라고 부릅니다. 반면에 지구 표면을 달리는 표면파(SurfaceWaves)가 있습니다. 표면파는 입자의 타원 운동이며 진행 방향과 역행하며 깊이에 따라 감소하는 레일리파(Rayleigh Waves)가 있고, 입자의 운동이 뱀이 기어다는 것처럼 입자의 운동이 진행방향에 대해서 수평과 횡방향으로 움직이는 러브파가 있습니다. 러브파는 레일리파 보다 빨리 도착하며 수평 성분에 잘 나타납니다. S파와 Lg파의 도착은 북한산 관측소에서 남-북 성분에 탁월하게 나타나는 것을 알 수 있었습니다. < 진앙 거리의 결정>*진앙 거리 : 진앙에서 관측소 사이 거리를 말합니다.
지진 기록에서의 P파와 S파의 도착시간을 측정하면 진앙 거리는 계산할 수 있습니다. P파의 도착시간 P(sec) S파의 도착시간 S(sec) 진앙 거리 D(km) S - P = D/Vs - D/Vp = D(Vp - Vs) / VpvS ∴ D = [VpVs / (Vp - Vs)] (S - P) 보통 K = VpVs / (Vp - Vs)라고 하고 폐 = 7.8KM/sec , Vs=3.4km /sec라 가정하면 6.03 km/sec 이 됩니다. k는 지역에 따라 변합니다. 그러나 한반도에서는 k는 8.23km/sec입니다. 따라서 진앙 거리 D=k( S - P)이므로 S파와 P파의 도착 시간을 관측하면 진앙 거리는 쉽게 결정할 수 있습니다. 예컨대 S-P 가 15초라면 진앙 거리는 123.45 km가 됩니다.
지진 기록과 위상의 식별 지진 기록지(seismogram)의 특성은 진원 깊이, 진원의 메커니즘 그리고 근접 지진 혹은 원격 지진 등에 위상(phase)으로 결정됩니다. 일반적으로 심발 지진은 비교적 표면파가 적고 지구 표면에서 반사파(예컨대 pP, sP, sS 등)가 많이 관측됩니다. 지진 기록지에서 탐지되는 위상 전문어 (nomenclature)들을 가지고 지층 구조를 설명할 수 있습니다.
천발 근접 국지 지진(Local Earthquakes)
천발 근접 지진이란 진앙으로부터 1000km 이내에 떨어져서 관측되는 천발 지진을 말합니다.
지진 기록지의 나타난 특징 ①기록지는 원격지 진보다 훨씬 작습니다. ②단주기 기록지에 P파 S파가 1.5분 이내에서 잘 구별되어 나타납니다. ③P파 및 S파의 주기는 모두 단주기 (0.2~3초)이며 표면파의 주기는 약 10초 범위입니다. 만약 지진이 상부 지각에 있을 때 관측소에서 잡히는 위상은 다음과 같이 기술됩니다. 현무암층 밑으로는 모호 불연속에 의하여 P파의 속도가 7.5 ~8.2km/sec 되는 상부 맨틀이 존재합니다. 이 모호 불연속의 깊이는 내륙 지역이 25~60 km이며 해양 지역에서는 5~15 km입니다. 이 모호 불연속면에서 굴절파 Pn과 Sn이 있습니다. 보통 140km 진앙 거리 이상에서 모호에서 굴절파가 탐지됩니다. P파의 속도가 5.5~6.4 km/sec이고 두께가 보통 10~30km로 되어 있으며, 산악지대는 더욱 두껍고 해양에서는 발견되지 않는 상부 지각 혹은 화강암층(grani-tic layer) 이 있습니다. 120~170km 범위 이내에서 직접 오는 Pg와 Sg 혹은 P파 S파의 위상을 읽을 수 있습니다. 파의 속도가 6.3 ~7.3 km/sec가 되는 중간층, 현무암층(basaltic layer) 이 콘라드 불연속 (Conrad Discontinuity)에 의해서 화강암층과 구별되며, 진원이 화강암층에 있을 경우 콘라드 불연속면에서 굴절파 P* , S* 혹은 Pb(P), Sb(S)의 위상이 관측됩니다. P파의 속도가 5km/sec 내에 있는 퇴적암(sediment) 원격 지진(Teleseismic Earthquakes) 보통 진앙 거리 1000km 이내 지진을 국지 지진이라 부르고, 그 이상 일어난 1000~3000km 범위에 속하는 지진을 광역 지진이라 부르며 지각 구조력을 이해하는데 매우 중요합니다. 그리고 3000km 이상에서 발생하는 지진을 원격 지진이라고 부르며, 지진의 내부를 연구하는데 많이 활용됩니다.
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