본 연구에서는 한반도 남동부의 의성분지 내에 위치하는 화산칼데라 지역을 대상으로 지구물리학적 연구를 수행하였다. 기존 연구들의 한계를 극복하기 위해 원격탐사를 통한 전체적인 구조 특성을 분석한 후에 정밀한 3차원 포텐셜 해석을 수행하는 기법을 적용하였다. 첫 번째 단계로, 수치지질도 및 DEM 자료와 인공위성 영상을 이용하여 대상 지역의 선구조를 분석하였다. 선구조 분석 결과는 선행 연구결과와 상당히 잘 부합되었고, 남-북 방향과 남동-북서방향이 가장 우세함을 보여주었다. 두 번째 단계로, 선구조 분석 결과를 고려하여 의성분지 전체 지역에서 조밀한 중력탐사 자료를 획득하였고 항공자력탐사 자료와의 복합 해석을 통해 광역적인 칼데라의 구조를 조사하였다. 파워 스펙트럼 기법을 이용한 분석 결과, 의성 분지 하부는 개략적으로 2개의 밀도 불연속면 이 존재하는 것으로 해석되었다. 첫 번째 불연속면의 심도는 약 1 km로 칼데라 지역 내에 존재하는 화산쇄설성 퇴적암의 심도나 화산칼데라의 ring vent 위치에서 관입하고 있는 관입암의 심도로 판단되며, 두 번째 심도는 약 3-5 km로 분지기반암의 심도와 관련 있는 것으로 추정된다. 또한 3차원 중력역산을 실시한 결과 남서쪽의 백악기 팔공산 화강암과 북동쪽의 불국사 관입암류에 의한 저밀도체가 나타나고, 화산칼데라 중앙부 부근에는 화산쇄설성 퇴적암류 또는 칼데라 형성 과정에서 침강된 상부의 퇴적층으로 해석된 퇴적층이 주변보다 낮은 밀도를 가지며 하부로 약 1.5 km까지 연장되어 있는 것으로 분석되었다. 그러나 포텐셜 자료는 그 특성상 수직 분해능이 양호하지 못하므로, 수직적인 발달 특성을 갖는 칼데라의 구조를 정확히 파악하기는 어렵다. 본 연구에서는 이런 한계점을 극복하기 위해서 동일 지역에서 이루어졌던 자기지전류 탐사 결과와 비교 분석하여 효과적인 해석을 수행하였다.
A geophysical mapping was performed for Hwasan caldera which is located in Euisung Sub-basin of the southeastern part of the Korean Peninsula. In order to overcome the limitation of the previous studies, remote sensing technic was used and dense potential data were obtained and analyzed. First, we analyzed geological lineament for target area using geological map, digital elevation model (DEM) data and satellite imagery. The results were greatly consistent with the previous studies, and showed that N-S and NW-SE direction are the most dominant one in target area. Second, based on the lineament analysis, highly dense gravity data were acquired in Euisung Sub-basin and an integrated interpretation considering air-born magnetic data was made to investigate the regional structure of the target area. The results of power spectrum analysis for the acquired potential data revealed that the subsurface of Euisung Sub-basin have two density discontinuities at about 1 km and 3-5 km depth. A 1 km depth discontinuity is thought as the depth of pyroclastic sedimentary rocks or igneous rocks which were intruded at the ring vent of Hwasan caldera, while a 3-5 km depth discontinuity seems to be associated with the depth of the basin basement. In addition, three-dimensional gravity inversion for the total area of Euisung Sub-basin was carried out, and the inversion results indicated two followings; 1) Cretaceous Palgongsan granite and Bulguksa intrusion rocks, which are located in southeastern part and northeastern part of Euisung Sub-basin, show two major low density anomalies, 2) pyroclastic rocks around Hwasan caldera also have lower density when compared with those of neighborhood regions and are extended to 1.5 km depth. However, a poor vertical resolution of potential survey makes it difficult to accurately delineate the detailed structure caldera which has a vertically developed characteristic in general. To overcome this limitation, integrated analysis was carried out using the magnetotelluric data on the corresponding area with potential data and we could obtain more reasonable geologic structure.
