중력이상을 이용한 한반도 모호면 추출에 관한 연구

Abstract

중력이상 및 수치고도모델을 이용하여 한반도 모호면 심도를 추출하였다. 중력이상값은 인공위성고도레이더 관측값을 주로 이용한 전지구 모델을 이용하여 데이터영역 뿐 만 아니라 주파수영역에서도 자료의 균질성을 확보하였다. 모호면 추출은 파동수대비법 및 후리에급수를 이용한 파워스펙트럼분석법을 이용하였다. 전자는 지각균형을 전제로, 지형에 의한 중력효과와 후리에어 중력이상을 파동수영역에서 대비하여 모호면의 심도를 계산하는 방법이고, 후자는 완전부우게 중력이상으로부터 후리에변환을 이용하여 지하 밀도 변화층의 심도를 계산하는 방법이다. 이 두 모호면은 서로 0.53의 비교적 낮은 상관관계를 갖고 있으며, 이는 모호면 산출의 방법론적인 차이 및 계산상의 오차인 것으로 사료된다. 이렇게 두 가지 독립적인 방법으로 추출된 모호면을 하나로 통합하기 위한 한 방법으로, 두 모호면의 차이를 계산한 후, 이를 최소자승법을 이용, 두 모호면을 보정하였다. 추출된 한반도의 최종 모호면의 평균심도는 32.0km, 표준편차는 2.5km이며, 최소 및 최대 심도는 각 각 20.3, 36.6km로 나타났다. 이 경우 지형에 의한 중력효과는 파동수대비법에 의해 제거된 결과이나, 한반도의 지각이 완전한 지각판 내에 놓여 있어서 지각균형설의 가정이 얼마나 타당성이 있는가, 혹은 국부적인 응력장에 의해 한반도의 지각이 과연 얼마나 지지되고 있는가 하는 것에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

We estimated the Moho depth of Korean Peninsula from gravity anomalies and digital elevation model. The satellite radar altimetry-derived global free-air gravity model was used to ensure the homogeneity in both data and frequency domains of the original data. Two different methods were implemented to calculate the Moho depth; the wavenumber correlation analysis (Kim et al., 2000a) and the power spectrum analysis. The former method calculates depth-to-the-Moho by correlating topographic gravity effect with free-air gravity anomaly in the wavenumber domain under the assumption that the study area is not isostatically compensated. The latter one, on the other hand, considers the different density layers (i.e., Conrad and Moho), using complete Bouguer gravity anomaly in the Frequency domain of the Fourier transform. The correlation coefficient of the two Moho model is 0.53, and methodology and numerical error are mainly responsible for any mismatch between the two models. In order to integrate the two independentely-estimated models, we applied least-squares adjustment using the differenced depth. The resultant model has mean and standard deviation Moho depths of 32.0 km and 2.5 km with (min, max) depths of (20.3, 36.6) kms. Although this result does not include any topographic gravity effect, however, the validity of isostasy and the role of local stress field in the study area should be further studied.