이번 글에서는 동해안에서 대규모 지진이 발생할 가능성에 대해서 알아보고자 한다.

1. 동해 초기 섭입대

기존까지 동해는 북동쪽 지역에 아무르판(유라시아판)과 오호츠크판(북미판)의 경계가 있고 그 이외 지역은 안정적인 것으로 알려져 있었다.

기존에 알려져 있던 동해 북동쪽 지역에 위치한 아무르판과 오호츠크판 초기 섭입대를 동해 동연 변동대라고 부른다.

이 지역에서는 규모 7.5 이상의 비교적 강한 지진들이 주기적으로 발생해왔고, 지난 100년 동안 계기관측도 다수 되었기 때문에 연구도 많이 진행되었고 판경계도 과거에 보고되었다.

그러나 2018년 김기범 교수 논문을 통해 새로운 사실이 보고되었다. 바로 이 동해 동연 변동대 뿐만 아니라 한반도 동해안에도 동일한 초기 섭입대가 존재한다는 것이다.

아래 그림이 이 사실을 기반으로 판경계부로 추정되는 지역을 나타낸 것이다. 하늘색은 기존에 보고되었던 아무르판과 오호츠크판 경계를, 빨간색은 추가적으로 판경계부로 추정한 지역을 나타낸 것이다.

초기 섭입대에 대해서 김기범 교수는 다음과 같이 설명했다.

"섭입개시(Subduction Initiation)라는 개념은 과거 판 경계가 아니었던 지역이 수렴형 판경계(Convergent Margin)로 변하는 전이적 단계 또는 태아기적 단계를 의미합니다. 섭입개시 단계에 놓인 지역에서는 다양한 형태의 지진 및 지각의 압축 변형작용이 관측되지만, 해구, 호화산작용, 베니오프존 형성 등과 같은 성숙한 섭입대의 특징은 아직 나타나지 않습니다. 이러한 전이적 단계에 놓인 지역은 경우에 따라 판경계로 분류되기도 합니다.

일례로 동해 맞은편인 일본 서해안 지역은 섭입개시단계에 놓여 있으며 동시에 판경계로 분류됩니다. 반면 우리 동해안은 일본 서해안과 유사한 지각변형을 겪고 있음에도 여태껏 안정적 판 내부 환경으로 받아들여져 왔습니다.

일본 서해안에서는 "일본해중부지진"으로 알려진 규모 7.5에 달하는 지진이 발생하는 등 해당 지역이 먼 미래에 성숙한 섭입대로 발달할 가능성이 높이 점쳐집니다. 반면 우리 동해안은 "일본해중부지진"과 같은 결정적 증거가 보고된 바 없고, 무엇보다 이 지역에 대한 본격적 연구가 시작된 지 불과 수년에 지나지 않아 아직 그 담론은 판경계 여부를 따지는 데 까지 도달하지 못하고 있습니다. 그럼에도 불구하고 최근의 경주지진 및 해저 단층/습곡구조에 대한 새로운 발견을 통해 과거 의심 없이 받아들여지던 "안정적 판 내부환경"이라는 명제는 도전에 직면하고 있습니다."

-https://www.kigam.re.kr/board.es?mid=a10702000000&bid=0027&act=view&list_no=46740&tag=&nPage=3

즉, 동해가 하나의 판이고 현재 한반도 동해안과 일본 서해안을 중심으로 초기 섭입대가 발생하고 있는 것으로 볼 수 있다는 뜻이다. 현재 이러한 현상이 발생하기 시작한 것은 500만년 정도 되었고, 여기서 추가로 수백만년이 흐르면 초기 섭입대가 수렴형 판경계로 완전히 변화할 것으로 추측했다.

1번 구역 – 북한 함경남도 해역

역사적으로 지진 기록 자체가 없는 지역이다. 따라서 이 지역에서 지진이 발생할 경계가 형성되어 있다면 발생 가능성은 높다.

2번 구역 – 원산~속초 구간

1번과 비슷하게 지진 기록이 없는 지역이다. 따라서 이 지역에서 지진이 발생할 경계가 형성되어 있다면 발생 가능성은 높다.

3번 구역 – 경북 해역 구간

최소 500년 이상 대규모 지진 기록이 없는 지역이다. 1681년 양양 지진으로 움직이지 않은 남쪽 지역에 해당하며, 메이저 트러스트 역시 발견되어 수렴형 경계로 거의 확실한 지역이다. 즉, 지진 발생 가능성이 전체 구간에서는 가장 높은 지역으로 추정된다.

울진에서 포항에 이르는 전체 150km 길이의 해역 전체가 움직일 경우 규모 7.5 수준의 지진과 쓰나미가 발생할 것으로 추정된다.

이 지역은 규모 5.0 수준의 지진 활동도 활발하기 때문에 가장 경계해야 할 것으로 보인다.

6. 아무르판

여기에서 부터는 완전히 추측으로만 진행된다. 아무르판의 서쪽경계는 아직 확정되지 않았기 때문이다.

아무르판의 서쪽 경계가 지금까지의 연구처럼 서해 중부에 있다고 가정해보자. 현재 아무르판의 서쪽 경계는 열개(Rift) 즉, 판이 벌어지는 지역으로 추정된다.

이 내용을 토대로 주요 단층대로 포함하여 다음과 같이 나타내 볼 수 있다.

이 경우 한반도에 동해와 서해 방향에서 양방향 압축력이 가해지는 것으로 표현할 수 있고, 북동-남서 방향의 주요 주향이동 단층의 활동성도 설명할 수 있다. 역사지진 시기 다수 발생했던 중규모 지진도 설명할 수 있다.

이렇게 되면 한반도는 일본 인근 대규모 판에 비하면 활동성은 현저히 작지만 서쪽과 동쪽 판경계부 사이에 끼어 있게 된다.

현재까지는 한반도의 지진을 일으키는 원인이 되는 압축력을 인도판과 태평양판의 충돌로만 설명하고 있다.

https://m.khan.co.kr/science/science-general/article/201906232133005#c2b

참고로 수루 충돌대는 과거 북중국 강괴와 남중국 강괴의 충돌로 형성된 것으로 정단층 지진이 다수 발생하고 있으며, 1952년에 발생한 규모 6.4의 평양 지진과 다수의 군발지진 발생을 설명해준다.