시추공 물리검층 자료를 통한 결정질 암반 투수성 단열 판별에 대한 고찰: 석모도 사례 (Distinguishing permeable fractures in crystalline rock using well log data: case study in Seokmo Island)

서지정보

· 발행기관 : 대한지질학회
· 수록지 정보 : 지질학회지 / 46권 / 6호 / 595 ~ 607페이지
· 저자명 : 오양균, 장찬동, 이태종

초록

본 논문에서는 시추공 물리검층 자료를 통하여 석모도 지열수 이동통로로서의 단열의 투수성과 분포특성을 분석하고 그 메커니즘에 대한 역학적 해석을 시도하였다. 석모도의 세 시추공(YG-1, KG-1, YG-2)에서 실시한 초음파주사검층으로 단열 분포 양상, 방향성을 측정하였으며 간극 크기와 연장성에 따라 개구성 단열을 분류하였다. 전기비저항검층 결과는 국부적인 저비저항 영역에 대체로 10 mm 이상의 간극과 연장성이 좋은 개구성 단열들이 분포함을 보였다. 이 단열들을 투수성 단열로 분류하고 그 외 단열들을 잠정적 불투수성 단열로 분류하였다. 그 결과 암맥의 관입이 추정되는 YG-2 공 630 m 하부 구간 단열을 제외한 세 시추공의 투수성 단열 방향성은 대체로 일관되어 주향 WNW-ESE 내지 NW-SE의 중정도 경사(48±16°)의 경향을 보였다. 반면 잠정적 불투수성 단열은 투수성 단열에 비해 다양한 방향성을 보였다. 석모도의 암반 초기응력 방향 지시자인 시추공벽 압축파쇄대와 경기도 지역 수압파쇄 응력측정 자료를 수집하여 역학적 분석을 실시한 결과 투수성 단열들은 단열면에 작용하는 전단응력/수직응력 비가 비교적 높은 방향으로 발달되는 경향성을 보였다. 이는 주어진 응력장 하에서 단열의 전단변위를 유발시키는 임계전단응력 상태에 가까울수록 단열투수에 유리하다는 기존의 연구결과와 부합하며 석모도 지열수 유동이 일정정도 응력에 의해 조절되고 있다는 점을 시사한다.

영어초록

We analyzed directional characteristics of permeable fractures as conduit of hydrothermal water using borehole geophysical logging data in Seokmo Island and attempted to interpret their mechanism in terms of in-situ stress field. In three boreholes (YG-1, KG-1 and YG-2), we determined orientations and apertures of all fractures and classified them into open and likely closed fractures based on apertures and sinusoidal continuity shown in the televiewer images. Open fractures (with apertures larger than 10 mm and a continuous sinusoidal shape) predominantly accompany with low resistivity zone, suggesting that these fractures are hydraulically permeable. These open and permeable fractures have well constrained attitudes (striking subparallel to WNW-ESE or NW-SE, and dipping 48±16°). The rest of fractures, classified as potentially impermeable, exhibit a wide variable range in their attitudes. As a way to interpret the constrained orientations of permeable fractures, we calculate shear to normal stress ratios acting on all fracture planes using in-situ stress orientations evidenced from borehole breakouts detected in a deeper section of YG-2 and average stress magnitudes estimated from hydraulic fracturing stress measurements in Gyeonggi-do. Most of the permeable fractures are oriented in the direction where the shear to normal stress ratio is high. This result corroborates previous studies that demonstrate shear-enhanced fracture permeability, and suggests that hydrothermal flow in Seokmo Island is possibly controlled by in-situ stress condition

참고자료

· 없음