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문제 정의
- 본 연구는 플라이스토세말 영산강 하류 해안 평야에 분포하는 제4기 퇴적체의 형성환경과 발달사 해석과 특히 영산강 하류에 분포하는 구석기 유적 분포와 관련하여 제4기 퇴적층 분포, 형성환경을 해석하여 구석기 시대의 자연환경 복원에 관한 기초자료를 제공하는데 있다. 영산강 동강면 장동리 일대에 대하여 구석기 유물이 많이 출토되며, 상기 지역의 지형발달을 해석하고 지층시기를 추정하였다.
- 이 연구의 목적은 영산강 하류 일대에 분포하는 제4기 퇴적층의 분포특성과 형성시기를 규명하는 것이다. 이를 위해서 영산강 하류와 삼포강 합류부 일대 기존 시추코아 자료 분석, 동강면 장동리 용동부락 일대의 제4기 퇴적층의 계단 트랜치 조사를 실시하였으며 (그림 1), 대표 토층단면에 대한 지층단면 조사, 입도분석 및 대자율 측정을 실시하여 플라이스토세말 영산강 하류 해안지형 발달과 제4기 퇴적층준 형성시기와 환경변화를 해석하였다.
제안 방법
- 함평군 동강면 장동리 용동부락 종합 대표단면은 최하부의 STEP 1부터 최상부의 STEP 5까지 5개의 계단으로 이루어진 토층단면이다 (그림 3). STEP 1 토층단면은 최하부 단면으로부터 약 550㎝ 정도의 두께를 가지며, 이 중에서 하부로부터 상부의 520㎝ 층준까지의 시료를 이용하여 분석하였다. 단면의 최하부는 미약한 경사를 가지며, 황갈색 니사질층이 우세한 구간이다.
- 나주 공산-동강면 구석기 유적지는 영산강의 하류에 있는 지류인 삼포천 주변의 약 15~25m 높이의 구릉지에 위치하고 있고, 저구릉지 아래로는 범람원이 연결되고 있다. 구석기 유적들의 분포지인 저구릉지의 지형형성 과정을 파악하기 위해 지형, 노두 분석을 실시하였다(그림 20~23).
- 연구에 이용된 기존 시추자료는 영산강 하구와 하류 일대에서 시추한 MW-①, IL-②, IL-① 시추공 자료 등이며 (그림 1), 이들을 이용하여 플라이스토세말과 홀로세의 해안 퇴적층서를 구분하였다. 기존 시추자료에 나타나는 대표단면 해석을 위하여 나주와 함평 일대의 삼포강 주변의 제4기 퇴적층의 분포단면과 결부하여 형성환경을 종합적으로 해석하였다. 또한 지층분석을 위하여 현장에 계단 트랜치를 이용하여 단면을 관찰하였으며, 주요 토층단면을 구성하는 퇴적물에 대하여 입도분석 및 대자율 측정을 실시하였다.
- 기존 시추자료에 나타나는 대표단면 해석을 위하여 나주와 함평 일대의 삼포강 주변의 제4기 퇴적층의 분포단면과 결부하여 형성환경을 종합적으로 해석하였다. 또한 지층분석을 위하여 현장에 계단 트랜치를 이용하여 단면을 관찰하였으며, 주요 토층단면을 구성하는 퇴적물에 대하여 입도분석 및 대자율 측정을 실시하였다.
- 이 연구를 위해서 영산강 하류 무안, 일로, 동강 지역일대 (영산강 하류와 삼포강 합류부 일대)에 대한 지형분석과 함께 기존 시추코아 자료를 분석하였다 (그림 1). 또한, 동강면 장동리 용동부락 일대에 분포하는 제4기 퇴적층 대표단면을 조사하고 입도분석 및 대자율 측정을 실시하였다.
- 본 연구는 플라이스토세말 영산강 하류 해안 평야에 분포하는 제4기 퇴적체의 형성환경과 발달사 해석과 특히 영산강 하류에 분포하는 구석기 유적 분포와 관련하여 제4기 퇴적층 분포, 형성환경을 해석하여 구석기 시대의 자연환경 복원에 관한 기초자료를 제공하는데 있다. 영산강 동강면 장동리 일대에 대하여 구석기 유물이 많이 출토되며, 상기 지역의 지형발달을 해석하고 지층시기를 추정하였다.
- 이 연구를 위해서 영산강 하류 무안, 일로, 동강 지역일대 (영산강 하류와 삼포강 합류부 일대)에 대한 지형분석과 함께 기존 시추코아 자료를 분석하였다 (그림 1). 또한, 동강면 장동리 용동부락 일대에 분포하는 제4기 퇴적층 대표단면을 조사하고 입도분석 및 대자율 측정을 실시하였다.
- 이 연구의 목적은 영산강 하류 일대에 분포하는 제4기 퇴적층의 분포특성과 형성시기를 규명하는 것이다. 이를 위해서 영산강 하류와 삼포강 합류부 일대 기존 시추코아 자료 분석, 동강면 장동리 용동부락 일대의 제4기 퇴적층의 계단 트랜치 조사를 실시하였으며 (그림 1), 대표 토층단면에 대한 지층단면 조사, 입도분석 및 대자율 측정을 실시하여 플라이스토세말 영산강 하류 해안지형 발달과 제4기 퇴적층준 형성시기와 환경변화를 해석하였다.
- 입도분석에 따른 자갈, 모래, 실트, 점토의 함유 비율을 산정하여 이를 토대로 삼각분류도에 gravel-sand-mud와 sand-silt-clay를 각각 도시하여 토성을 구분하였다 (그림4~13). gravel-sand-mud 분류에 의하면 함평군 동강면 장동리 토층단면 시료는 STEP 5 토층단면 시료 중 역니질 모래(gravelly muddy sand)로 분류되는 #12 지점을 제외한 모든 시료가 모래와 점토에 의해서 토성이 결정되는 점토질 모래 (muddy sand)의 영역에 분포한다 (그림 4~13).
- 지형분석은 3D지형분석을 실시하였으며, 영산강 하류 해안평야 부근에 나타나는 구석기 유적 주변의 제4기 퇴적층의 분포상태를 파악하였다. 연구에 이용된 기존 시추자료는 영산강 하구와 하류 일대에서 시추한 MW-①, IL-②, IL-① 시추공 자료 등이며 (그림 1), 이들을 이용하여 플라이스토세말과 홀로세의 해안 퇴적층서를 구분하였다.
- 대자율 측정을 위하여 동강면 장동리에서 약 12m 높이의 대표단면 중에서 약 7m 단면을 대상으로 3cm 간격으로 112개의 정향 cube 시료를 채취하였다. 토층단면은 전체로 5개 단면으로 구성되며, 편의상 하부에서부터 ST1, ST2, ST3, ST4, ST5로 구분하였다. 대자율 측정용 시료채취는 ST1을 제외한 4개 단면에서 수행되었다.
대상 데이터
- STEP 5 토층단면은 최하부로부터 약 230㎝정도의 두께를 가지는데, 이 중에서 최하부로부터 상부의 약 200㎝까지의 시료를 대상으로 분석을 실시하였다. 제3A층으로 분류되는 단면의 최하부(#1~#3)는 두께가 약 30㎝로 균열조직을 거의 볼 수 없는 농적갈색 찰흙층으로 구성되는데, 이 층은 최종간빙기 고토양층으로 판단된다.
- 토층단면은 전체로 5개 단면으로 구성되며, 편의상 하부에서부터 ST1, ST2, ST3, ST4, ST5로 구분하였다. 대자율 측정용 시료채취는 ST1을 제외한 4개 단면에서 수행되었다. 시료용기인 cube는 일본 Natsuhara 회사의 제품으로, 한 변의 길이가 1.
- 각각의 토층단면에서 채취된 모든 cube 시료는 고지자기 전용 삼각 클리노미터를 이용하여 정향으로 채취되었다. 대자율 측정은 영국 Bartington사에서 제작된 MS2 susceptibility meter와 MS-2B sensor를 이용하였다.
- 대자율 측정을 위하여 동강면 장동리에서 약 12m 높이의 대표단면 중에서 약 7m 단면을 대상으로 3cm 간격으로 112개의 정향 cube 시료를 채취하였다. 토층단면은 전체로 5개 단면으로 구성되며, 편의상 하부에서부터 ST1, ST2, ST3, ST4, ST5로 구분하였다.
- 대자율 측정용 시료채취는 ST1을 제외한 4개 단면에서 수행되었다. 시료용기인 cube는 일본 Natsuhara 회사의 제품으로, 한 변의 길이가 1.96cm이며 비자성체의 아크릴 재질로 형태 이방성을 최소화하고 미고결 퇴적물 시료를 채취할 때 경계부의 변형을 최소화하기 위하여 네 모서리가 둥글게 특수하게 고안 제작되었다. cube의 부피는 7 cc이다.
- 지형분석은 3D지형분석을 실시하였으며, 영산강 하류 해안평야 부근에 나타나는 구석기 유적 주변의 제4기 퇴적층의 분포상태를 파악하였다. 연구에 이용된 기존 시추자료는 영산강 하구와 하류 일대에서 시추한 MW-①, IL-②, IL-① 시추공 자료 등이며 (그림 1), 이들을 이용하여 플라이스토세말과 홀로세의 해안 퇴적층서를 구분하였다. 기존 시추자료에 나타나는 대표단면 해석을 위하여 나주와 함평 일대의 삼포강 주변의 제4기 퇴적층의 분포단면과 결부하여 형성환경을 종합적으로 해석하였다.
- 한반도에서 하안단구는 지반운동, 기후변동, 해수면변동, 감입곡류의 절단, 그리고 하천쟁탈 등에 의해서 발달하는데, 특히 단구애의 형성과정은 하방침식을 발생시키는 과정으로 지반융기, 유량증가, 해수면 저하, 유로단축, 그리고 퇴적물의 공급 감소 등에 의해서 일어난다. 연구지역은 영산강 하류지역으로 영산강 하구둑을 설치하기 이전에 조류의 유입이 있었으며, 따라서 해수면 변동의 영향을 쉽게 받는 곳이었다. 따라서 이 지역의 단구는 기후변동에 따른 해수면변화의 영향을 받아 형성된 지형으로 사료된다.
- 연구지역인 영산강 하류와 삼포천 유역의 동강면과 공산면 지역 일대의 지질은 크게 선캠브리아기의 화강편마암과 쥬라기의 흑운모화강암으로 구성된다(KIGAM, 2000, 1:250,000지질도). 화강편마암은 주로 영산강 서쪽에 분포하며 나머지 지역은 대부분 흑운모화강암으로 구성된다.
성능/효과
- 퇴적층위는 최하부로부터 제4층, 제3E층, 제3D층, 제3C층, 제3B층, 제3A층, 제2C층, 제2B층, 제2A층, 제1층(표토층)으로 분류되는데, 대자율 분포특성도 이러한 토양조직 특성에 따라 어느 정도 좌우되는 것으로 보인다. 대자율이 측정된 제3D층 보다 상부에는 대자율이 감소하다가, 제3C층의 하부 경계부 근처에서 상부로 가면서 대자율이 1,000 × 10-6SI 이하의 값에서 1,500 × 10-6SI 값까지 점차 증가하는 경향을 보이며, 이에 따라 F ratio도 8에서 10 정도로 완만하게 증가하는 경향을 보인다. 대자율은 제3C층과 제3B층의 경계부 근처에서 급격하게 감소하며, 제3B층 상부까지 미약하게 계속 감소하지만, 제3B층과 제3A 층의 경계부에서는 다시 증가하는 양상을 보인다.
- 상기 고찰내용을 종합해 보면, 현재 영산강하류의 해안평야는 LGM이후 해수면이 상승하면서 형성되었다. 해안평야와 절대고도 약 7-10m 사이의 해면변동성 단구면 사이에 분포하는 단구애는 LGM 시기에 형성된 것으로 추정된다.
- 영산강 하구의 8개 시추코아중 MW-①, IL-②, IL-① 등 3개 시추공을 대상으로 퇴적층서를 분석한 결과, 홀로세(현세) 이전의 퇴적층은 주로 고토양층으로 구성되어 있으며 (그림 2), 홀로세 퇴적층과 명확한 경계를 보이는 부정합 관계를 이루고 있는 것이 관찰된다. 고토양층 연대는 SOM (soil organic matter)의 AMS 14C 측정을 통하여 27000~21000년 전으로MIS 2의 이른 시기에 해당하는 것으로 밝혀졌다.
- 대자율 변화에 따른 토양과 퇴적층의 형성환경을 고찰해 보면 다음과 같다. 우선 전체적으로 대자율이 1,000 × 10-6SI ± 500 내외의 비교적 균질한 분포를 보이고 있지만, 각각의 층준을 기준으로 볼 때, 서로 다른 자기적 특성에 따른 퇴적과 토양화 작용의 차이가 있는 것으로 판단된다. 즉, 비교적 일정한 값의 대자율을 갖는 제 3C층이 형성될 당시의 토양형성 환경과 퇴적환경은 정적이었으며, 이 층이 형성될 당시에는 급격한 환경변화가 일어나지 않았음을 추정할 수 있다.
- 입도분석에 이용하여 자갈, 모래, 실트, 점토의 함유 비율을 산정한 결과, 모래의 함량은 단면의 상부로 가면서 다소 증가하지만, 수차례의 증감을 되풀이하는 주기성을 보여준다. 반면, 실트와 점토의 비율은 상부로 가면서 다소 감소하는 경향을 보여준다.
- 우선 전체적으로 대자율이 1,000 × 10-6SI ± 500 내외의 비교적 균질한 분포를 보이고 있지만, 각각의 층준을 기준으로 볼 때, 서로 다른 자기적 특성에 따른 퇴적과 토양화 작용의 차이가 있는 것으로 판단된다. 즉, 비교적 일정한 값의 대자율을 갖는 제 3C층이 형성될 당시의 토양형성 환경과 퇴적환경은 정적이었으며, 이 층이 형성될 당시에는 급격한 환경변화가 일어나지 않았음을 추정할 수 있다. 제3B층과 제3A층은 제3C층에 비해 약간은 대자율의 변동을 보이는데, 이는 이들 퇴적층의 형성 당시 퇴적물 공급이 균질하지 않았던지 혹은 토양형성 환경이 다양하였음을 지시한다.
- 550phi로 조립질 모래 (coarse sand)에서 잔자갈(pebble)의 영역에 해당한다. 평균값, 중앙값, 조립질 1% 입도에 대하여 전체적으로 본 수직단면에서는 STEP 1단면의 상부와 STEP 2단면의 상부, 그리고 최상부층인 STEP 5단면의 최상층 구간에서 외부요인에 의한 퇴적물 입경의 심한 교란의 흔적이 있으며, 불규칙하지만 하부에 비하여 상부 단면에서 조립화경향이 있음을 알 수 있다. 이로부터 최근에까지 지속적으로 퇴적물의 공급이 이루어져 현제의 토층단면을 형성한 것으로 판단된다.
- 한편, 입도 통계변수의 분포특성을 보면, 입도 평균값은 모든 시료가 극세립질 모래(very fine sand)에서 중립질 모래(medium sand)의 영역에 분포하는 특성을 보여주며, 전체적으로 3.879~1.631phi의 비교적 일정한 범위분포를 가진다 (그림 14~18). 중앙값은 입도평균값에 비하여 조금 더 조립질인 극세립질 모래(very fine sand)에서 중립질 모래(medium sand)의 범위인 3.
- 85m로, 내륙으로 가면서 심도가 얕아지는 경향을 보인다 (그림 2). 홀로세 이전의 퇴적층서를 종합적으로 고찰해 보면, 영산강 하구 일대에 분포하는 홀로세 이전 퇴적층내 고토양층은 MIS 2 이른 시기에 자연제방, 범람원, 하안단구 등 하천 주변 환경에서 퇴적되었으며, 소나무 화분 산출과 고토양의 양상으로 보아, 대개 한랭하고 연강수량이 700~800㎜ 이상 되는 기후조건에서 토양화작용을 받은 것으로 해석할 수 있다. 한편, IL-③과 JD-①에서는 홀로세 이전 퇴적층이 굵은 모래 또는 잔자갈로 구성되어 있으며 (그림 2), 이들은 하성퇴적층으로 해석된다.
후속연구
- 따라서 장동리 일대의 구석기유적은 한반도 한탄강 유역의 전곡리 구석기 유 적이나, 금강유역의 석장리 구석기 유적에 못지 않는 중요한 중기 구석기 유적에 속할 것으로 해석된다. 따라서 동강면 장동리 일대는 영산강 하류와 삼포천 유역 및 저구릉지 일대에 대한 보다 철저한 유물분포지 확정과 문화유적의 지정이 필요하며, 제한적인 발굴조사도 지속적으로 실시되어 구석기 문화유산 보존과 복원에 기여해야 할 것으로 판단된다.
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