레이와 6년 노토반도 지진의 평가

[방재청장]

2024년 1월 1일 16시 10분경 발생한 노토반도 지진의 주요 평가

목차
・1. 지진의 규모 
・2. 지진의 발생 메커니즘
・3. 과거 지진의 예
・4. 단층 메커니즘
・5. 해일 메커니즘
・6. 관측한 최대진도
・7. 추후 우려되는 강진
 
 
1. 지진의 규모 
노토반도 지진의 규모 (Mw)는 다음과 같이 산출된다.
Mo = 2.558e+20J * (10^7) / Mo = Fr
2/3log_10(Mo)-K
= Mw7.541 / 7.6  ( σX=0.02)
 
위 식에 따라 레이와 6년 노토반도 지진의 규모는 7.541로 산출되며
이는 동일한 日本海東縁変動帯 (동해동연변동대) 상에서
2018년 발생한 야마가타 지진 (Mw6.47, 최대진도 6강)의 약 35배에 달하는 에너지이다.
 
 
・2. 지진의 발생 메커니즘
레이와 6년 노토반도 지진은 
이시카와현 스즈시 북동쪽 64km 해역을 기점으로 단층 파괴가 시작되어
시카마치 토키지구 남서쪽 17km해역에 이르는 구간이 모두 파괴가 되며 발생한 지진으로,
진원역의 총 연장 (동서)는 약 138km에 달한다.
*추가 서술은 단층 메커니즘에 기재
 
노토반도는 과거 2020년 부터 비정상적인 융기를 동반한 군발지진이 다발하였으며,
이는 관측사상 전례가 없는 지질현상이다.
2020년 3월에는 규모 5.4, 최대진도 5강의 지진이 발생,
또한 2021년 9월에는 규모 4.8,  최대진도 5약의 지진이 발생하였으며 수백회의 유감지진이 1년간 지속되었다.
2022년 6월에 다시금 최대진도 6약을 관측하는 규모 5.2의 강한 지진이 발생하였고,
뒤이어 수분뒤에 규모 5.0, 최대진도 5강의 지진이 발생하였다.
 
이때 기상청은 노토반도에서 발생중인 일련의 지진활동에 충분히 주의할 것을 당부했다.
또한 교토대학에서는 일종의 유체가 노토반도 부근에서 상승중이라 발표하였고, 해당 유체가 무엇인지는 확실하게
밝혀진바는 없다. 다만 물이라고 추정된다.
도쿄공업대학에서는 비정상적인 융기현상이 큰 지진으로 이어질수 있음에 주의를 당부하였다.
도호쿠대학에서는 노토반도 (스즈시 부근)의 일련의 지질적 활동에 대해 조사를 추진하였다.
도쿄대학 지진연구소에서는 교토대학의 주장에 지지하였다.
 
2023년 5월 5일에는 과거 최대규모의 규모 6.3, 최대진도 6강의 강진이 발생하였고, 수백회의 여진이 뒤를 이었다.
2023년 12월 끼지도 최대진도 4 이하의 지진이 다발하였으며, 레이와 6년 (2024년) 1월 1일 역사상 전례가 없는
규모 7.6의 지진이 노토반도에서 발생하였다.
 
 
 
・3. 과거 지진의 예
노토반도를 진원으로 하는 지진은 과거에도 수차례 발생한 기록이 있으며 가장 대표적인 지진은
2007년 노토반도 해역을 진원으로 하는 규모 6.9, 최대진도 6강의 지진이다.

2007년 3월 25일 발생한 노토반도 해역의 지진 (출처: Yahoo)

해당 지진의 진원은 시카마치 부근의 해역으로, 레이와 6년 노토반도 지진의 진원역에 해당한다.
 
 
・4. 단층 메커니즘
레이와 6년 노토반도 지진의 단층 메커니즘은 다음과 같다.
북서 - 남동향에 압력축을 가지는 역단층성 지진이며, 미약한 주향이동성을 포함한다.
(세부: Strike-Slip, Reverse faulting oblique fault)
 
진원지구해 (CMT해)는 다음과 같다.

단층의 파괴역은 위에서 기재되었듯 동서 약138km의 길이를 가지며,
단층의 주향은 약 47˚, 경사향은 약 37˚ , 활각은 약 100 ˚ 이다.
 
파형을 통해 산출된 단층의 미끄러진 양은 약 1.75m이며, 경사향의 폭은 약 25km이다.
 
[파형을 통해 산출되는 경우 잔사를 최소화 하기위해 다음과 같이 부등식 구속을 씌운다.]
일정 전단속도의 절댓값은 다음과 같이 상정한다. [Vftw 2.4 km/s]
||u(t)|| = [ ∫ ||u(t)||^2/_Rr×Dt ]^0.5 / ∑ δ=1 to m (1/g*ξ(Ly,u)^t
여기서 r의 경우 부정관수를 적용한 P함수를 나타낸다.
또한 또한 전단탄성계수를 30Gpa라 상정, 파괴 지속시간은 40.3Sec으로 한다.
변형값은 ξ로 표기한다. (‪‬ξ ×1011dyn/cm^2)
 
단층의 주파괴역은 4개의 주단층으로 추정되며, 다음과 같다.

주단층 1 ~ 4의 세그먼트가 모두 연동되어 파괴됨에 따라 진원역은 1 ~ 4 세그먼트에 해당된다.
주단층 5의 경우 미연동 세그먼트이며, 이는 추후 2주 내외로 강한 지진활동을 유발할수 있는 요주의 세그먼트이다.
(추후 우려되는 강진 목차에 기재)
 
여기서 5세그먼트가 파괴되지 않은 이유는 단층의 경사각이 1 ~ 4 세그먼트와는 다르기에 연동되지 않은것으로 추정된다.
(1 ~ 4의 경우 남서향 경사, 5의 경우 북서향 경사)
 
 
・5. 해일 메커니즘
레이와 6년 노토반도 지진의 해일은 와지마시에서 관측된 1.2m가 최대치로, 이는 관측기의 한계치이기에
정확하지 않다.
실제로 관측된 해일은 약 5.5m에 달하였을 가능성이 있으며, 이는 대해일 경보의 기준에 충족한다.
(국토지리연구원, 방재 과학 지질 조사원 공표)
해일은 지진 발생 후 와지마항에서 수초만에 제 1파가 도달하였으며, 최대파는 지진 발생 후 11분 후에 도달하였다.
또한 도야마항에서 0.8미터의 해일이 지진 발생 후 약 20분만에 관측 되었는데, 
이는 도야마 해역 부근에서 해저 산사태가 유발한 해일이라 추정된다.

 
・6. 관측한 최대진도
레이와 6년 노토반도 지진에서 관측된 최대진도는 7으로, 일본 기상청 진도(JMAi)의 최대진도에 속한다.

레이와 6년 노토반도 해역의 지진 (출처: Yahoo)

관측된 최대 가속도 (PGA)는 2828.23gal이다. (ISK006 시카마치 토키 관측점)
이를 계측진도로 환산 할 경우, 다음의 식을 따른다.
 
JMAi∮ё = log_10(A/T) + 1.5 × log(D/1e-2) + 0.005 × D
• A = 지진파의 최대폭
• T = 진폭의 주파
• D = 지진의 에너지에 기반한 보정계수

우선, 단층이 파괴되어 지진이 발생하였다 가정한다.  
이때 관측된 S파,
(최대파를 이용하여 계산한다.) 최대진폭을 지반가속도(PGA)를 이용하여 나타낸다.

PGA로 산출된 가속도 데이터를
상하, 동서, 남북 모두 1성분씩 산출하여、플리에 변환 (FT)을 이용하여 변환한다.  
동시에 필터를 씌워 공역복소수를 제거한다.  

• Fh(f) = (k)^-0.5
여기서 상수 k 는 High cut (1+0.694X^2 + 0.241X^4 + 0.0557X^6 + 0.009664X^8 + 0.00134X^10  + 0.000155X^12) 이다.  
이어서 High Cut 필터에서 사용되는 기호 X 의 경우 Fc필터라 규정한다.  
• Fc(f) = (1/f)^0.5 

최종적으로 Fl필터를 씌운다.

• Fl(f) = (i-exp(-(f / f_0)³))^0.5
필터를 씌운 총합성성분이 산출되면 벡터필터를 씌운다.
산출된 3성분은 δ 로 표기한 후, 벡터변환계수는 ξ 로 표기한다.

δ = Fh×Fl×Fc
ξ(Nm) = δ×ξ(Nm) 

최종적으로 산출된 최대지반가속도를 구한 후, 주기0.3Sec을 넘는 파형 λ 를 검출한다.  
검출된 λ 를 계측진도 계산식으로 계산한다.  

2log_10( λ )+0.94 = JMAi


이에 의거해 ISK006관측점에서 관측된 계측진도는 6.695로 산출된다. (약 6.7)
 
또한 와지마시의 관측점에서도 계측진도 6.50 (진도 7)이 관측 되었다.
 
 
・7. 추후 우려되는 강진
위에서 기술한 바와 같이, 레이와 6년 노토지진의 진원역에 파괴되지 않은 미파괴역
세그먼트 5가 존재한다.
과거 日本海東縁変動帯 (동해동연변동대)에서 규모 7 이상의 강진이 발생하면, 최대여진은 1개월 정도의 간격을 두고
발생한 기록들이 다수 남아 있으며, 복잡한 지질구조로 인해
이들 모두 미파괴 세그먼트에서 강한 여진이 발생하는것으로 추정된다.
노토반도의 경우, 사도부근 해역 (세그먼트 5)에서 규모 7에 육박하는 여진이 발생할 가능성이 매우 크며,
이는 진앙 부근에 3미터 정도의 해일을 유발할 가능성이 있다. (추정 최대규모 7.1 ~ 7.2)
이에 따라 추후 1개월 간, 최대진도 6약 ~ 7 정도의 여진에는 충분한 주의가 필요하다.
 
 

작성 일자: 2024년 1월 28일
작성자: Nanase
東京工業大学 地球惑星科学科 ・理学院属 地球物理学部

Tokyo Institute Of Technology
 
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[지진성준]

대단하십니다 역시.. ㅎㄷㄷ