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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 동중국해 외대륙붕의 니질퇴적상 분포지역에서 채취된 표층퇴적물 시료에 대한입도분석과 주성분 및 미량원소를 분석하여 이들 원소들의 공간적 분포특성과 이미 연구 보고된 황하와양자강 퇴적물의 지화학적 값과 비교 고찰하여 동중국해 외대륙붕지역에 분포하는 니질퇴적상의 근원지 파악에 접근하고자 한다.
- 가능하다(Ergin et al, 1996). 본 연구에서는 잔류퇴적물에 높은 함량을 보이며 퇴적물의 운반과정에서 비교적 보존적 거동을 보이는 Sc/Al, Zr/Ti, Cr/ Th, Nb/Co 및 Th/Sc 비를 이용하여 동중국해 외대륙붕해역 니질퇴적상의 기원지를 추정해 보았다.
제안 방법
- 동죽국해 외대륙붕해역의 니질퇴적물에서 채취한 12개의 시료에서 분석된 화학조성과 기존이 황하와양자강퇴적물의 지화학적 자료를 비교하여 연구지역퇴적물의 기원지를 파악하였다.
- 퇴적물의 총 탄소 함량과 무기탄소 함량은 한국기초과학연구원의 CHN-분석기 (CE Instrument; Flash-1120)를이용하여 측정하였다. 유기탄소 함량은 총 탄소의 함량에서 무기탄소 함량을 뺀 값으로 하였으며, 탄산염 함량은 총 탄소와 유기탄소의 함량차이를 이용하여 계산하였다.
대상 데이터
- 본 연구를 위해 제주도 남쪽 동중국해 외대륙붕해역(동경 125°30'~126°30', 북위 31°00, 〜32°30)의 12 개 정점에서 표층퇴적물 시료를 채취하였다(Fig. 1).
- 본 조사지역은 북위 31°00, 〜32°30, 동경 125°30' 〜126°30에 위치한 동중국해역의 외대륙붕 지역으로써 주변 육상으로부터 다양하게 퇴적물을 공급받고 있는 지역이다. 동중국해는 중국의 양자강과 제주도- 일본구주 및 류쿠열도-대만을 연결하는 선 안쪽의 광범위한 해역으로, 대륙붕, 오끼나와곡분, 류쿠해구 등 독특한 해저지형을 이루고 있다(Saito, 1998).
이론/모형
- 조립질 퇴적물은 건식채질 방법으로, 그리고 세립질 퇴적물은 피펫방법으로 입도별 중량 백분율을 18 간격으로 구분하여 Folk and Ward(1957)가 제시한 도표 계산법에 따라 입도조직 상수를 계산하였다. 퇴적물의 총 탄소 함량과 무기탄소 함량은 한국기초과학연구원의 CHN-분석기 (CE Instrument; Flash-1120)를이용하여 측정하였다.
- 퇴적물의 입도분석은 Ingram(1971)과 Galehouse(1971) 의 방법에 따라 유기물과 탄산염을 제거한 후 40 (63 呻)체를 사용하여 조립질과 세립질로 분리하였다.
- 계산법에 따라 입도조직 상수를 계산하였다. 퇴적물의 총 탄소 함량과 무기탄소 함량은 한국기초과학연구원의 CHN-분석기 (CE Instrument; Flash-1120)를이용하여 측정하였다. 유기탄소 함량은 총 탄소의 함량에서 무기탄소 함량을 뺀 값으로 하였으며, 탄산염 함량은 총 탄소와 유기탄소의 함량차이를 이용하여 계산하였다.
성능/효과
- 1. 연구지역 표층퇴적물의 유형은 사질니토, 니토, 실트질모래가 분포하나 주로 니토 퇴적상이 분포하는 중앙부 지역과 사질니토퇴적상이 전역에 넓은 분포를 보인다. 사질니토 퇴적상의 평균 조성은 모래 28.
- 2. 퇴적물내 금속원소 함량은 전반적으로 A1 원소와 밀접한 정이 상관관계를 보여 퇴적물내 점토광물 함량에 영향을 받으나, Ca, Sr 및 Na원소는 Al과 관련성이 미약하였다. 금속원소들의 공간분포에서 Fe, Ti 및 N血원소는 연구지역의 중앙부 서쪽지역에서 높은 함량을 보이는데 이는 양자기원 물질이 유입되고 있음을 의미하며, Ca와 Sr원소는 북동쪽에서 높은 함량 치를 보여 근원지 외에 해양생물의 영향도 많이 받는 것으로 사료된다.
- 3. 니질퇴적물의 화학조성 중 Th/Sc 대 Ti/Nb, Nb/ Co 대 Th/Sc, Cr/Th 대 Sc/Al 3개의 지화학적 구분지수에서 동중국해 외대륙붕지역의 니토대 분포 지역은 양자 강기원 물질도 유입되고 있는 것으로 해석된다.
- 알려져 있다(Bowen, 1979). Ti원소의 지역적 분포는 Fig. 3-F에서 보는 바와 같이 양자강하구역과 가까운 서쪽과 중앙부지역이 0.4% 이상의 높은 함량 치를 보이고 북동쪽으로 향함에 따라 0.3% 이하로 감소하는 경향을 보이는데, 이 또한 양자기원 물질이 연구지역까지 유입되고 있음을 추론케 한다. 퇴적물 유형에 따른 Ti원소의 함량은 니토 퇴적상에서 0.
- 따라서 본 연구지역 퇴적물중의 상기원소 함량 치를 상부 대륙지각 셰일 (UCC: Taylor and McLeman, 1985)과 시생대 후기 호주퇴적암(Post-Archaean average Auatralian Sedimentary Rock: PAAS: Mclennan, 1989)과 비교할 때 Ca, Mg, Zn, Pb, Cs 및 Li 원소를 제외한 나머지 원소들은 본 연구지역이 낮은 값을 보였다. 또한 퇴적물에 포함된 A1 원소 함량변화에 따른 주성분원소의 변화 경향을 Table 3에 나타내었다.
- 이는 퇴적물내 주성분원소의 함량은 환경변화에 민감한 미량원소와는 달리 퇴적물의 광물조성에 따라 큰 영향을 받으며, 광물조성 또한 퇴적물의 입도에 따라 크게 변화한다는 기존이 연구결과와도 일치하고 있다 (Calvert, 1976). 또한 Zr, Cr, Co, Cu, V, Th, Cs, U, La 및 Sc 등 미량원소들도 Al과 높은 상관관계 (r = 0.70-0.98)를 보이며, V(r = 0.98)과 Cr(r = 0.94) 은매우 높은 상관성을 보여 이들 원소들의 함량도 퇴적물의 입도와 점토광물에 의해 조절되고 있음을 시사한다. 한편 Sr, Ca의 함량은 A1 과 부(-昭 상관관계(r = -0.
- 56桿 불량한 편이다. 사질니토 퇴적상은 중앙부 지역을 제외한 연구지역 전지역에 걸처 넓은 분포를 보이며, 평균조성은 모래 28.0%, 실트 29.9%, 점토 42.1%이며, 평균입도는 5.68(|)로 중립실트에 해당하며 분급도는 3.3(|로 역시 분량한 편이다. 니토퇴적상은 연구지역 중앙부에 분포하며 평균조성은 모래 3.
- 연구지역 표층퇴적물의 유형은 사질니토, 니토, 실트질모래가 분포하나 주로 니토 퇴적상이 분포하는 중앙부 지역과 사질니토퇴적상이 전역에 넓은 분포를 보인다. 사질니토 퇴적상의 평균 조성은 모래 28.0%, 실트 29.9%, 점토 42.1%이고, 평균입도는 5.68<|)로중립질 실트이며, 니토 퇴적상은 모래 3.2%, 실트 39.1%, 점토 57.7%이고, 평균입도는 7.9<|)로 세립질 실트에 해당한다.
- 연구지역 12개 퇴적물시료에서 측정된 금속 원소들의 평균값은 A1: 7.2%, Fe: 3.5%, Ti: 0.35%, Ca: 5.9%, Mg: 1.5%, K: 2.3%, Na: 1.9%, Mn: 570 ppm, Sr: 246 ppm, Ba: 402 ppm, Zr: 136 ppm 등으로 나타났다(Table 2).
- 연구지역 퇴적물의 Th/U에 대한 Th의 상관관계에서는 Fig. 5에서 보는바와 같이 UCC의 평균치(3.82; Taylor and McLennan, 1985) 보다 높은 값을 보여 기원지에서 강한 화학적 풍화작용을 받았음울 의미하며, 또한 본 역의 퇴적물시료들은 황하기원 퇴적물로 사료되는 시료(St. 1, 3)를 제외하면 양자강퇴적물시료주위에 밀집 분포하는 경향을 보이는데 이는 양자기원 부유퇴적물이 동중국해 외대륙붕 지역으로 공급되고 있음을 의미한다. 이는 윤 등(2005)이 언급한 동중국해 외대륙붕의 니토대에서 Sr동위원소 비 값이 황하 보다는 양자강과 더 유사하여 양자기원 부유 퇴적물의 동중국해 외대륙붕의 니토대 분포지역까지 공급될 가능성을 지적한 연구결과와도 잘 일치하고 있다.
- 3% 이하로 감소하는 경향을 보이는데, 이 또한 양자기원 물질이 연구지역까지 유입되고 있음을 추론케 한다. 퇴적물 유형에 따른 Ti원소의 함량은 니토 퇴적상에서 0.39%, 사질니토 퇴적상에서 0.33%, 실트질모래 에서 0.37% 의 함량분포를 보이고 있다. Ca원소 함량은 육상기원 쇄설성 퇴적물(석회암, 백운암)의 공급 외에 유공충, 산호, 연체동물과 같은 해양생물체와 깊은 연관성을갖으며 (Turekian and Wedepohl, 1961), 점토광물에는 그 함량이 매우 낮은 것으로 알려져 있다(Goldberg and Airhenius, 1985).
- 9%의 분포를 보이나, 니토대가 분포하는 중앙부 지역에서 8% 이상으로 최대치를 보이고 북쪽으로 향함에 따라 7% 이하로 감소하는 경향을 보이고 있어 퇴적물내 점토광물 함량과 일치하거나 석영과 탄산염물질에 의한 희석 작용이 미미함을 의미한다. 퇴적물 유형에 따른, 이원소의 함량은 평균입도가 7° 이상인 니토대(mud patch)에서 8.5%, 사질니토 퇴적상에서 7.0%, 실트질모래 퇴적상에서 5.3% 함량을 보여 퇴적물의 평균입도와 관련성이 있음을 보여주고 있다.
- 또한 퇴적물에 포함된 A1 원소 함량변화에 따른 주성분원소의 변화 경향을 Table 3에 나타내었다. 표에서 보면 K, Mg, Fe 및 Mn 원소들은 Al과 매우 밀접한 정(+)의 직선관계(r = 0.70-0.96)를 나타내며, Ba, Ti 및 Na 원소도 상관계수 r = 0.45-0.53으로 A1 과 비교적 양호한 관련성을 보여 퇴적물내 점토광물 함량이 이들 원소의 농도를 조절하는 주요 요인 중 하나로 작용하고 있음을 의미한다. 이는 퇴적물내 주성분원소의 함량은 환경변화에 민감한 미량원소와는 달리 퇴적물의 광물조성에 따라 큰 영향을 받으며, 광물조성 또한 퇴적물의 입도에 따라 크게 변화한다는 기존이 연구결과와도 일치하고 있다 (Calvert, 1976).
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