단층(정단층, 역단층, 주향 이동 단층)

단층은 지각 또는 암석권 내부에서 암석이 응력에 의해 파괴되어, 파열면을 따라 양쪽 암석 블록이 상대적으로 이동한 구조를 말한다. 이 파열면을 단층면이라고 하며, 단층면과 지표면이 만나는 선은 단층선으로 부른다. 단층 운동의 결과로 생성된 지질 구조를 총칭하여 단층대라고도 한다.

단층은 암석이 견딜 수 있는 한계 이상의 응력이 가해질 때 형성된다. 암석은 초기에는 탄성 변형을 보이다가 응력이 파괴 강도를 초과하면 균열이 생기고, 이 균열을 따라 블록들이 미끄러지며 영구 변형이 일어난다. 이 과정에서 단층면 주변의 암석은 단층각력암이나 단층점토와 같은 단층암으로 변질되기도 한다.

단층의 존재는 지층의 불연속, 단층비지의 발견, 지형적 특징(예: 절벽, 선형 계곡) 등을 통해 확인할 수 있다. 단층의 규모는 수 센티미터에 불과한 것부터 수백 킬로미터에 이르는 거대한 단층대까지 다양하다.

암석에 외부 힘이 가해지면 그 내부에 응력이 발생한다. 이 응력은 암석을 변형시키려는 힘으로, 암석의 강도를 초과하면 암석은 파괴되어 단층이 생성된다. 암석의 변형은 응력의 종류와 암석의 물성에 따라 탄성 변형, 소성 변형, 취성 변형의 세 단계를 거친다.

응력은 그 작용 방향에 따라 크게 세 가지로 구분된다. 압축 응력은 암석을 수평 또는 수직으로 압축하는 힘이며, 역단층과 습곡을 형성하는 주요 원인이다. 인장 응력은 암석을 잡아당겨 늘리려는 힘으로, 정단층이 발생하는 환경을 만든다. 전단 응력은 암석의 한 부분을 다른 부분에 대해 미끄러지게 하는 힘으로, 주향 이동 단층을 생성한다.

지각의 깊이와 온도, 압력 조건은 암석의 변형 행동을 결정한다. 얕은 지각의 저온·저압 환경에서는 암석이 취성 거동을 보여 응력에 쉽게 부서지며 단층이 발달한다. 반면, 깊은 지각의 고온·고압 환경에서는 암석이 소성 거동을 보여 점성 흐름을 일으키며 습곡을 형성한다. 단층 운동은 이러한 취성 변형의 최종 결과물이다.

단층면은 암반이 파열되어 상대적인 이동이 일어나는 파절면 또는 파절대를 가리킨다. 이 면은 일반적으로 평면에 가깝지만, 복잡한 지질 환경에서는 곡면을 이루기도 한다. 단층면의 방향은 주향과 경사라는 두 가지 각도로 정의된다. 주향은 단층면과 수평면이 만나는 선의 방위각을, 경사는 단층면이 수평면과 이루는 각도를 의미한다.

단층면과 지표면이 만나는 선을 단층선이라고 한다. 이 선은 지형도나 지질도상에서 단층의 지표 노출 위치를 나타내는 중요한 지표가 된다. 단층선의 형태는 단층면의 경사와 지형의 기복에 따라 직선, 곡선, 또는 불규칙한 모양을 보일 수 있다.

단층면을 기준으로 상대적으로 위에 위치한 블록을 상반, 아래에 위치한 블록을 하반이라고 부른다. 정단층의 경우 상반이 하반에 대해 상대적으로 하강하고, 역단층의 경우 상반이 상승한다. 주향 이동 단층에서는 상반과 하반의 구분이 모호할 수 있으며, 대신 이동 방향(좌수향 또는 우수향)으로 구분한다.

단층면 주변에는 단층 운동에 의해 생성된 다양한 지질 구조가 관찰된다. 단층면 자체에 생기는 긁힌 자국을 단층조선이라고 하며, 이는 상대 운동 방향을 판단하는 단서가 된다. 또한, 단층 운동에 의해 암석이 분쇄되어 생성된 미세한 입자의 물질은 단층비지라고 불린다.

이동 방향에 따른 분류는 단층을 구분하는 가장 기본적이고 중요한 기준 중 하나이다. 이는 단층면을 기준으로 한 상대적인 블록의 움직임에 따라 세 가지 주요 유형으로 나뉜다.

정단층과 역단층은 단층면에 수직한 성분의 이동이 우세한 수직 단층 운동에 해당한다. 정단층은 지각이 늘어나는 인장력 환경에서 형성된다. 반면, 역단층은 지각이 줄어드는 압축력 환경, 즉 판이 충돌하는 지역에서 흔히 발견된다. 단층면의 경사각이 매우 낮은 역단층은 특히 충상단층이라고 부른다.

주향 이동 단층은 블록의 이동이 단층선과 나란한 수평 방향으로 이루어진다. 이는 전단력에 의해 발생하며, 블록의 상대적 수평 이동 방향에 따라 우수향 단층과 좌수향 단층으로 다시 세분화된다[3]. 판의 경계를 따라 나타나는 대규모 주향 이동 단층은 변환 단층으로 불린다. 많은 단층들은 순수한 형태보다는 수직 운동과 수평 운동이 복합적으로 발생하는 경우가 많다.

각도에 따른 분류는 단층면의 경사각과 상대적인 암반 블록의 이동 방향을 기준으로 한다. 주로 경사 단층과 주향 이동 단층으로 대별되며, 경사 단층은 다시 정단층과 역단층으로 세분된다.

경사 단층은 단층면이 수평면에 대해 경사를 이루고, 블록들이 주로 수직 방향으로 상대 운동을 하는 단층이다. 이때, 단층면을 기준으로 상부에 위치한 블록을 상반, 하부에 위치한 블록을 하반이라고 부른다. 정단층은 상반이 하반에 대해 상대적으로 아래로 미끄러져 내려가는 운동을 보인다. 이는 지각이 인장력을 받아 수평 방향으로 늘어나면서 형성된다. 반대로 역단층은 상반이 하반을 밀어올리며 올라가는 운동을 특징으로 한다. 이는 지각이 수평 방향으로 압축력을 받아 짧아지려는 과정에서 발생한다. 역단층 중에서 단층면의 경사각이 매우 낮아 거의 수평에 가까운 것을 충상 단층이라고 한다.

주향 이동 단층은 두 암반 블록이 단층면을 따라 주로 수평 방향으로 미끄러지는 운동을 한다. 단층면은 일반적으로 수직에 가깝다. 블록의 수평 이동 방향에 따라 우수향 단층과 좌수향 단층으로 구분된다. 관찰자가 단층을 마주보고 서 있을 때, 맞은편 블록이 오른쪽으로 움직인 것처럼 보이면 우수향 단층, 왼쪽으로 움직인 것처럼 보이면 좌수향 단층으로 판단한다. 이 분류는 단층의 운동 감각을 결정하는 기본적인 기준이 된다.

지각에 작용하는 응력의 종류와 그 크기, 그리고 암석의 물성과 깊이에 따라 단층의 특성이 달라진다. 지질학적 환경은 이러한 조건들을 결정하는 주요 요인으로, 크게 인장 환경, 압축 환경, 전단 환경으로 나눌 수 있다.

인장 환경에서는 지각이 수평으로 늘어나면서 정단층이 발달한다. 이는 보통 발산형 판 경계나 지각이 얇아지는 지역에서 나타난다. 정단층들이 연속적으로 발달하면 중앙부가 가라않는 지구나 지구계곡과 같은 특징적인 지형을 만든다.

압축 환경에서는 지각이 수평으로 압축되며, 이 힘에 저항하여 역단층이 형성된다. 특히 판이 충돌하는 수렴형 판 경계에서 두드러지게 나타나며, 암석이 수평 방향으로 짧아지고 수직 방향으로 두꺼워지는 결과를 낳는다. 강한 압축력 하에서는 광범위한 습곡 구조와 함께 대규모의 충상 단층이 발달하여 산맥을 만드는 주요 원인이 된다.

전단 환경에서는 암반이 서로 수평 방향으로 미끄러지는 주향 이동 단층이 우세하다. 이는 판이 서로 어긋나며 미끄러지는 변환 단층 경계에서 가장 전형적으로 관찰된다. 이러한 단층은 지표에 긴 직선형의 단층선을 형성하며, 대규모 지진을 빈번히 발생시킨다.

정단층은 상반이 상대적으로 아래로, 하반이 상대적으로 위로 이동하는 단층이다. 이는 지각이 수평 방향으로 인장 응력을 받아 늘어나거나 확장되는 환경에서 형성된다. 상반이 중력 방향으로 미끄러져 내려가기 때문에 '내려미끄럼 단층'이라고도 불린다.

정단층의 단층면은 일반적으로 45도에서 60도 사이의 비교적 가파른 경사를 보인다. 단층 운동의 결과, 지층이 수평 방향으로 늘어나 두꺼워지는 효과가 나타난다. 단층면을 따라 형성되는 단층각력암은 상대적으로 각진 모양을 보이는 경우가 많다.

정단층은 일반적으로 인장력이 작용하는 발산 경계나 지각이 늘어나는 지역에서 형성된다. 지각이 양쪽으로 잡아당겨지면 수직 응력이 감소하여 암석이 취약해지고, 결국 암반이 끊어지면서 상반이 상대적으로 아래로 미끄러지는 운동이 발생한다.

이러한 환경의 대표적인 예는 대륙 분지나 리프트 계곡이다. 동아프리카 지구대는 대륙 지각이 발산하여 형성된 거대한 정단층 시스템이다. 또한 해령에서는 해양 지각이 생성되며 정단층이 발달한다. 한국에서는 경상 분지와 같은 중생대 퇴적 분지 내에서 정단층 구조가 확인된다[4].

정단층 운동은 뚜렷한 지형적 특징을 만들어낸다. 가장 대표적인 지형은 단층애이다. 이는 상반이 하반에 대해 상대적으로 내려앉으면서 형성되는 급경사 절벽 지형이다. 단층애는 종종 산지와 평야의 경계를 이루며, 단층선을 따라 계곡이나 절개된 지형이 발달한다.

정단층이 연속적으로 발달하는 지역에서는 지구가 수직으로 함몰되어 형성된 긴 골짜기인 지구대가 나타난다. 대표적인 예로 동아프리카 지구대나 라인 지구대가 있다. 이러한 지역은 지각이 신장되는 발산 경계 환경에서 흔히 관찰된다.

지질 구조적으로, 정단층은 지층의 연속성을 파괴하고 지층의 반복이나 결손을 초래한다. 상반이 하강함에 따라 하반의 지층이 노출되며, 단층선을 따라 지층의 경계가 수직으로 절단된 모습을 보인다. 여러 개의 평행한 정단층이 조합되면 계단 모양의 지형과 지질 구조가 형성된다.

정단층 지역의 지형은 풍화와 침식에 민감하다. 단층애의 기슭에는 붕괴된 암석 파편이 쌓여 단층각력암을 형성하거나, 풍화물이 퇴적하여 완만한 경사의 지형을 만들기도 한다. 하천은 단층선을 따라 흐르는 경우가 많아, 선형적인 계곡 지형이 발달한다.

정단층은 상반이 하반에 대해 상대적으로 아래로 이동하는 단층이다. 이는 지각이 수평 방향으로 인장 응력을 받아 늘어나거나 확장되는 환경에서 형성된다. 상반의 하강 운동으로 인해 지층이 수직적으로 분리되거나, 지표에서는 낮은 지형인 지구나 단층애가 발달할 수 있다.

정단층의 기하학적 구조는 단층면이 일반적으로 45도에서 60도 사이의 비교적 가파른 각도를 가지며, 단층면을 따라 수직 변위가 발생한다. 이 변위량은 수 센티미터에서 수백 미터에 이르기까지 다양하다. 정단층은 단독으로 발생하기보다는 서로 평행하거나 약간의 각도를 이루며 배열된 군집을 이루는 경우가 많다.

정단층은 발산형 판 경계나 지각이 확장되는 내륙 분지와 같은 지역에서 흔히 관찰된다. 대표적인 예로는 동아프리카 열곡대나 미국 서부의 베이스앤드 레인지 지형이 있다. 이러한 지역에서는 정단층들이 복합적으로 작용하여 블록 산지와 함몰 분지가 교차하는 특징적인 지형을 만든다.

정단층은 주로 인장 응력이 작용하는 환경에서 형성된다. 이는 지각이 수평 방향으로 잡아당겨져 늘어나거나, 지각 블록이 수직 방향으로 늘어나 얇아지는 지역에서 흔히 관찰된다. 대표적인 형성 환경은 발산 경계와 대륙 분지이다. 발산 경계에서는 해령을 따라 지각이 양쪽으로 벌어지며 인장 응력이 우세하게 작용한다. 대륙 내부의 분지 지역에서는 지각이 늘어나면서 함몰부가 형성되고, 그 경계부에 정단층이 발달한다.

정단층의 대표적인 예시로는 동아프리카 열곡대와 라인 지구대를 들 수 있다. 동아프리카 열곡대는 아프리카 판이 서서히 분열되며 형성되고 있는 지역으로, 열곡을 따라 수많은 정단층이 발달한다. 유럽의 라인 지구대 역시 대륙 지각이 인장력을 받아 함몰되면서 양쪽 경사에 정단층계를 형성한 사례이다. 이러한 단층은 지구대나 호상 열도와 같은 특유의 지형을 만드는 주요 요인이 된다.

역단층은 지각 내 수평 압축 응력이 우세한 환경에서 형성된다. 이러한 압축력은 지층을 수평 방향으로 짧게 만들려는 힘을 가하며, 이 과정에서 지층이 파괴되어 한 블록이 다른 블록 위로 올라타는 단층 운동이 일어난다. 동일한 응력장 하에서 지층의 연성(ductility)이 높거나 변형 속도가 느린 경우, 지층은 파괴되기보다 구부러져 습곡이 형성되는 경향이 있다. 따라서 역단층과 습곡은 종종 같은 지질학적 힘에 의해 생성되는 밀접한 관련 구조로 간주된다.

역단층과 습곡은 공간적으로 인접해 나타나거나 서로 전이되는 관계를 보인다. 예를 들어, 깊은 곳에서 시작된 습곡이 지표 근처로 올라오면서 지층의 취약점을 따라 파괴되어 역단층으로 발전할 수 있다. 반대로, 단층 운동이 얕은 깊이에서 점진적으로 발생하거나 암석이 더 연성일 경우, 단층선을 따라 명확한 파열면보다는 비대칭적인 습곡 구조가 형성되기도 한다. 이러한 구조를 성장 습곡 또는 단층 관련 습곡이라고 부른다.

이들의 관계는 지하 구조 해석과 탄성파 탐사 자료 해석에서 중요한 단서를 제공한다. 지하에서 관찰되는 습곡 구조의 한쪽 날개가 급격히 짧아지는 부분은 그 아래에 역단층이 존재할 가능성이 높다. 이는 석유나 천연가스가 모일 수 있는 구조 트랩을 형성하는 주요 메커니즘이 되기도 한다. 또한, 산맥 형성 과정인 조산 운동에서는 대규모의 역단층과 습곡이 함께 발달하여 복잡한 산지 구조를 만든다[6].

정단층은 상반이 상대적으로 아래로 움직이고 하반이 위로 움직이는 단층이다. 이는 지각이 수평 방향으로 잡아당겨지는 인장 응력이 작용하는 환경에서 형성된다. 인장력이 작용하면 암석이 늘어나고 약한 부분을 따라 파열이 일어나며, 중력에 의해 상반이 하강하게 된다.

정단층의 주요 특성은 다음과 같다.

* 단층 각도: 일반적으로 단층면의 경사각이 45도에서 60도 사이로 비교적 가파르다.

* 지형적 특징: 상반이 하강하여 지표면에 단층애를 형성하는 경우가 많다. 또한, 일련의 평행한 정단층들이 연속적으로 발달하면 지구나 지구대와 같은 특유의 지형을 만들 수 있다.

* 지질 구조: 단층을 따라 암석이 빠져나간 공간이 생기기 때문에, 단층선을 따라 단층각력암이 발달하는 것이 일반적이다.

정단층은 발산형 경계나 지구대와 같이 지각이 확장되는 지역에서 주로 발견된다. 대표적인 예로는 동아프리카 지구대나 미국 서부의 베이스앤드레인지 지역이 있다.

주향 이동 단층에서, 단층을 가로지르는 상대적 수평 운동의 방향을 구분하는 것이 중요하다. 이 방향에 따라 우수향 단층과 좌수향 단층으로 나뉜다. 관찰자는 단층면을 마주보고 서서, 반대편 블록(벽)의 움직임을 기준으로 판단한다.

반대편 블록이 오른쪽으로 움직였다면 우수향 단층이다. 반대로 반대편 블록이 왼쪽으로 움직였다면 좌수향 단층이다. 이 구분은 단층의 운동 감각을 결정하는 기본적인 기준으로, 지질도 상에서 단층선을 따라 분포하는 지형이나 지층의 오프셋을 분석하여 판별한다.

이러한 운동 방향은 해당 지역에 작용하는 응력장과 깊은 연관이 있다. 예를 들어, 우수향 단층은 대체로 최대 수평 응력 방향이 북동-남서 방향인 지역에서 발달하는 경향이 있다. 반면 좌수향 단층은 최대 수평 응력 방향이 북서-남동 방향인 지역에서 주로 나타난다. 단일한 단층대에서도 부분에 따라 우수향과 좌수향 운동이 복합적으로 나타나는 경우도 있다.

변환 단층은 주향 이동 단층의 특수한 형태로, 주로 해령과 같은 판의 경계에서 발생하며, 판의 수평 이동을 조절하는 역할을 한다. 이 단층은 암석권 판의 생성 경계를 연결하거나, 서로 다른 형태의 판 경계를 이어주는 경우가 많다.

가장 대표적인 예는 대서양 중앙 해령을 따라 발달한 변환 단층들이다. 해령에서 생성된 새로운 해양 지각이 양쪽으로 확장되면서, 이 확장을 보상하기 위해 해령을 수직으로 가로지르는 단층들이 형성된다. 이 단층들을 따라 좌우 수평 운동이 일어나며, 단층의 양쪽에서는 지각의 생성이나 소멸이 일어나지 않는 순수한 주향 이동이 발생한다. 전 세계적으로는 샌앤드레이어스 단층이 대륙 내 변환 단층의 대표적인 사례이다[7].

변환 단층의 운동은 지진을 유발한다. 이 지진은 주로 천발 지진이며, 단층선을 따라 집중되어 발생하는 특징을 보인다. 또한, 변환 단층이 지나는 지역은 지형적으로도 특징을 나타내는데, 단층선을 따라 계곡, 절벽, 혹은 수로 등이 선형적으로 발달할 수 있다.

지질 조사는 지표면에서 직접 관찰하고 측정하여 단층의 존재와 특성을 규명하는 가장 기본적인 방법이다. 현장 조사는 단층의 위치, 방향, 운동 감각, 그리고 관련된 지질 구조를 파악하는 데 필수적이다.

조사 과정은 먼저 단층선이나 단층대가 노출된 지역을 찾는 것으로 시작한다. 노두에서 조사원은 단층면의 주향과 경사를 측정하고, 단층면 상의 스트라이크라인이나 디프라인을 관찰하여 상대적 운동 방향을 판단한다. 또한, 단층 양측의 암석 대비, 단층 각력암의 발달 정도, 단층 점토의 존재, 그리고 습곡이나 연성 전단대와 같은 2차 변형 구조를 상세히 기록한다. 이러한 직접적인 증거들은 단층의 운동 감각(예: 정단층, 역단층, 주향 이동 단층)을 결정하는 데 결정적인 역할을 한다.

지형 분석도 중요한 부분을 차지한다. 단층애, 선형 계곡, 절개된 삼각면, 돌출 능선, 또는 수계의 급격한 굴절과 같은 지형적 특징은 단층의 지표 연장을 추적하고 그 활동성을 평가하는 단서를 제공한다. 이러한 지질 및 지형 증거들을 종합하여 지질도에 표시함으로써, 단층의 분포 범위와 지역 지질 구조에서의 역할을 해석할 수 있다.

지구물리 탐사는 지표면에서 물리적 특성을 측정하여 지하 구조를 간접적으로 파악하는 방법으로, 단층의 존재, 깊이, 규모 및 특성을 탐지하는 데 널리 사용된다. 이 방법은 지표 조사만으로 확인하기 어려운 심부의 단층 정보를 제공하며, 특히 퇴적층 아래에 매몰된 맹목 단층을 찾는 데 효과적이다.

주요 지구물리 탐사 방법으로는 중력 탐사, 자기 탐사, 전기 비저항 탐사, 탄성파 탐사 등이 있다. 탄성파 탐사는 인공적으로 생성한 탄성파가 지하의 각 층계 및 단층에서 반사되거나 굴절되어 돌아오는 신호를 기록하여 지하 구조 영상을 얻는다. 이는 석유 탐사나 지반 조사에서 단층의 위치와 경사를 정밀하게 파악하는 핵심 수단이다. 전기 비저항 탐사는 지층의 전기 전도도 차이를 이용하며, 단층대의 단층 점토나 단층비지는 일반 암반과 다른 비저항 값을 보여 탐지 가능성을 제공한다.

각 탐사 방법은 서로 다른 물리적 원리에 기반하며, 단일 방법보다는 복합적으로 활용하여 해석의 정확도를 높인다. 탐사 자료는 지질 조사 결과와 통합 해석되어 단층의 3차원적 모델을 구성하는 데 사용된다.

인공위성을 활용한 원격탐사 기술은 광범위한 지역의 단층을 식별하고 그 활동성을 평가하는 데 필수적인 도구가 되었다. 특히 합성개구레이다와 광학영상을 이용한 분석이 널리 사용된다.

합성개구레이다 기술은 지표의 미세한 변위를 정밀하게 측정할 수 있다. 위성이 동일 지점을 반복 촬영한 영상을 비교하여, 단층을 따라 발생한 수 cm 수준의 지표 이동을 감지한다. 이 방법은 활성단층의 최근 운동을 정량화하고, 지진 발생 후의 지표 변형을 분석하는 데 매우 효과적이다. 예를 들어, 대규모 지진이 발생하면 여진 분포와 함께 InSAR 자료로 도출된 변형 영역을 분석하여 관련 단층의 정확한 위치와 파열 범위를 규명할 수 있다.

고해상도 항공사진이나 위성영상을 통해 선형적으로 배열된 지형, 절벽, 계곡 등의 특징을 식별함으로써 지표에 노출된 단층선을 추적할 수 있다. 또한 디지털고도모델을 생성하여 단층에 의해 절단된 하천 계곡이나 지형의 수평 오프셋을 정량적으로 분석함으로써, 단층의 장기적인 운동 역사와 평균 변위율을 추정하는 데 활용한다. 이러한 위성 자료 분석은 현장 조사가 어려운 접근 불량 지역이나 광역적인 지질구조 연구에 있어 핵심적인 정보를 제공한다.

단층을 따라 암석이 갑자기 미끄러지는 현상을 단층 운동 또는 단층 파열이라고 한다. 이 과정에서 축적된 탄성 에너지가 지진파의 형태로 급격히 방출되며, 이 현상이 바로 지진이다. 단층 운동이 지진을 일으키는 가장 일반적인 원리이다.

단층의 종류에 따라 발생하는 지진의 특성이 달라진다. 정단층이나 역단층이 주로 활동하는 지역에서는 수직 방향의 지반 변위가 두드러지며, 주향 이동 단층이 활동할 경우 지표에 수평 방향의 변위가 선형으로 나타난다. 단층의 크기, 즉 파열된 면적과 변위량이 클수록 방출되는 에너지가 커져 더 큰 규모의 지진이 발생한다[8].

단층이 지진을 일으키기 위해서는 먼저 응력이 축적되어야 한다. 지각 내 판의 운동이나 지역적인 지각 변동으로 인해 단층면에 전단 응력이 점차 쌓인다. 이 응력이 단층면의 마찰력과 암석의 강도를 넘어서는 순간, 암석이 파괴되며 단층이 미끄러지고 지진이 발생한다. 지진 발생 후, 해당 단층 부근의 응력은 일시적으로 해소되지만, 주변 지역에는 새로운 응력이 재분배되기도 한다.

지진은 단층의 특정 지점에서 시작되어 단층면을 따라 전파된다. 이 시작점을 진원이라고 하며, 그 정상의 지표상 지점을 진앙이라고 한다. 지진파는 진원으로부터 사방으로 퍼져 나가며, 단층면의 파열 방향과 속도에 따라 지진파의 분포와 지상에서 느껴지는 진동의 세기가 영향을 받는다.

활성 단층은 지질 시대 중 신생대 제4기(약 180만 년 전부터 현재까지) 동안 활동한 기록이 있으며, 미래에도 활동할 가능성이 있는 단층을 의미한다. 이는 단순히 과거에 움직인 단층이 아니라, 현재 지질학적 환경 하에서 변형이 계속되고 있어 지진을 일으킬 수 있는 단층을 지칭한다. 활성 단층의 연구는 지진 위험도 평가와 지진 예측의 기초 자료로 매우 중요하다.

활성 단층의 판별은 지표 지형, 단층 절벽, 지층의 변위, 단층비지의 연대 측정 등을 통해 이루어진다. 특히, 제4기 퇴적층을 절단하거나 변위시킨 증거가 명확한 단층은 활성 단층으로 분류된다. 지형학적 분석은 위성 사진이나 항공 사진을 통해 선형 구조를 확인하고, 현장 조사를 통해 단층에 의한 지형(예: 단층애, 오프셋된 하천)을 직접 관찰하는 방식으로 진행된다.

활성 단층은 그 활동 주기와 최근 활동 시기에 따라 분류될 수 있다. 일반적으로 최후의 활동 시기가 1만 년 이내인 단층은 활동성이 매우 높은 것으로 간주한다. 이러한 정보는 단층의 재발 간격을 추정하는 데 활용되며, 특정 지역의 지진 발생 확률을 계산하는 데 핵심적인 입력값이 된다.

따라서 활성 단층의 연구는 과거의 활동 역사를 규명하여 미래의 지진 발생 가능성을 정량적으로 평가하는 것을 목표로 한다. 이는 내진 설계 기준 수립, 지진 재해 지도 작성, 도시 계획 등에 직접적으로 반영된다.

지진 위험 평가는 특정 지역에서 미래에 발생할 가능성이 있는 지진의 규모와 빈도, 그리고 그로 인한 피해를 정량적으로 추정하는 과정이다. 이 평가는 활성 단층에 대한 연구와 역사적 지진 기록, 지반 조건 등을 종합적으로 분석하여 수행된다.

평가의 핵심 요소는 지진 재현 기간과 최대 예상 지진 규모이다. 지진 재현 기간은 특정 규모의 지진이 한 지역에서 반복되어 발생하는 평균 시간 간격을 의미한다. 이를 바탕으로 확률론적 지진 위험도 분석이 이루어지며, 특정 기간(예: 50년, 100년) 내에 다양한 진동 강도가 발생할 확률을 지도로 나타낸다. 최대 예상 지진은 해당 단층대가 지질학적으로 방출할 수 있는 최대 에너지를 고려하여 추정한다.

평가 결과는 내진 설계 기준과 같은 건설 규범의 기초 자료로 직접 활용된다. 또한, 지진에 따른 지반 액상화 가능성, 산사태 위험, 쓰나미 발생 가능성 등의 2차 피해 평가와 연계된다. 이를 통해 도시 계획, 중요 시설의 입지 선정, 비상 대응 계획 수립에 과학적 근거를 제공한다.

이러한 평가는 불확실성을 내포하므로, 새로운 지질학적 증거나 관측 데이터가 축적될 때마다 지속적으로 갱신되어야 한다.

한반도는 지질학적으로 안정된 괴에 속하지만, 장기적인 지질 시대를 거치며 복잡한 지질 구조를 형성했다. 이는 주로 중생대에 일어난 대규모 조산 운동의 결과이다. 특히 대보 조산 운동은 한반도의 지체 구조의 기본 골격을 만들었으며, 이 과정에서 수많은 단층과 습곡이 생성되었다.

한반도의 지질 구조는 크게 경기 지괴, 영남 지괴, 평남 분지 등으로 구분된다. 경기 지괴는 한반도 북서부를 차지하는 비교적 오래되고 안정된 지괴이다. 영남 지괴는 한반도 동남부에 위치하며, 중생대 화강암이 넓게 분포하는 것이 특징이다. 두 지괴 사이에는 옥천 습곡대가 북동-남서 방향으로 길게 발달해 있다. 평남 분지는 한반도 중서부에 위치한 퇴적 분지이다.

이러한 지괴와 구조대의 경계부, 그리고 내부에는 주요 단층대가 발달해 있다. 대표적인 단층계의 주향은 한반도의 지체 구조를 반영하여 대체로 북동-남서 방향 또는 북북동-남남서 방향을 따른다. 이는 한반도에 작용한 역사적인 지구조 응력장의 방향과 깊은 연관이 있다. 주요 단층대를 따라 연성 전단대나 단층 점토 등이 관찰되며, 이는 지질 시대 동안 반복적인 단층 운동이 있었음을 시사한다.

한반도는 지질학적으로 안정된 지역으로 분류되지만, 수많은 단층이 분포하며 그 중 일부는 제4기에 활동한 것으로 확인된 활성 단층이 존재한다. 이들 단층대는 한반도의 지형 형성과 지진 활동에 중요한 역할을 한다.

주요 활성 단층대는 크게 영남 지괴와 경기 지괴를 경계하는 중부 지역과 옥천 습곡대를 따라 발달한다. 대표적인 단층으로는 양산 단층대가 있다. 양산 단층대는 울산광역시에서 부산광역시, 경상남도 양산시를 지나 밀양시까지 북동-남서 방향으로 약 200km에 걸쳐 발달하는 우수향 주향 이동 단층이다. 이 단층대를 따라 제4기 동안 단층 운동이 발생한 지형 증거가 다수 발견된다[11].

이외에도 단양-제천 지역의 단층군, 북한의 개마 단층대 등이 활성 단층으로 연구된다. 이들 단층대의 존재는 한반도가 완전한 지괴가 아니며, 내부에 지속적인 지구조 운동의 영향이 미치고 있음을 보여준다. 따라서 이들 단층대를 대상으로 하는 지진 위험 평가와 지속적인 모니터링이 이루어지고 있다.