동부 나프·이아프 단층의 상호간결합도 분포와 지진 위험 평가

초록

본 연구는 InSAR와 GPS 데이터를 베이지안 역학에 적용해 동부 북아나톨리아 단층(NAF)과 동아나톨리아 단층(EAF)의 상호간결합도를 정량화하고, 2020년 엘라지 지진이 200~250년간 축적된 모멘트를 방출했음을 밝혀내어 두 단층의 지진 재발 주기를 추정하였다.

상세 분석

이 논문은 동부 터키 지역의 두 주요 변환 단층인 북아나톨리아 단층(NAF)과 동아나톨리아 단층(EAF)의 상호간결합도(coupling coefficient)를 고해상도 InSAR 변위와 GPS 속도 관측을 동시에 이용해 베이지안 프레임워크로 역산하였다. 기존 연구들은 주로 평균 결합도와 고정된 판 회전 파라미터를 가정했으나, 저자들은 판 회전(Euler pole)도 관측에 포함시켜 동시에 추정함으로써 모델의 비선형성을 최소화하고 불확실성을 정량화했다. 110개의 서브페일을 0–20 km 깊이까지 깊이‑의존적으로 분할하고, 각 서브페일에 대한 백슬립(back‑slip) 파라미터를 균등 사전분포로 설정하였다. 알터(AlTar1) MCMC 알고리즘을 이용해 10⁵개의 샘플을 생성했으며, GPS 72개소와 Envisat 기반 3개의 InSAR 트랙(총 144개의 관측값)을 사용해 데이터-모델 적합도를 평가했다. 결과는 NAF 구간에서 0–20 km 깊이까지 결합도가 80 % 이상으로 높은 반면, EAF에서는 0–5 km 얕은 층에만 국부적으로 30–60 % 수준의 결합도가 존재함을 보여준다. 또한, 베이지안 사후분포를 통해 각 서브페일의 결합도 불확실성을 25 % 이상으로 정량화했으며, 서쪽·동쪽 말단에서는 데이터 커버리지가 부족해 불확실성이 더욱 커졌다. 엘라지(Mw 6.8) 지진의 파열 영역을 결합도 지도와 겹쳐 분석한 결과, 지진은 5 × 14 km 규모의 얕은 고결합 패치에서 시작해 상대적으로 결합도가 낮은 영역을 연장했다. 방출된 모멘트를 장기 누적 모멘트와 비교하면 약 221 ± 26년(≈200–250년)의 누적 기간에 해당한다는 추정이 가능해, 두 단층 모두 수백 년 주기의 대형 지진 재발 가능성을 시사한다. 이와 더불어, 베이지안 추정된 Euler pole는 기존 전역 판 회전 모델과 미세하게 차이(≈0.1°)가 있어, 지역적 변형 특성을 반영한 판 회전 파라미터가 필요함을 강조한다. 전반적으로, 베이지안 접근법을 통한 결합도와 판 회전의 동시 추정은 기존 최소제곱 기반 모델이 제공하지 못한 불확실성 정량화와 지역별 변형 특성 파악에 큰 장점을 제공한다.