금강의 지류인 유구천과 정안천은 공주시 일대에서 금강 본류에 합류하는데 금강 중류는 현하상과 구하상에 모래를 많이 포함하는 하천 퇴적물이 널리 분포하고 있다. 금강 중류유역에서는 풍화에 상대적으로 약한 중생대의 화강암이 주요한 기반암이지만 금강 상류로 갈수록 풍화에 강한 선캠브리아기의 편마암이 기반암을 형성한다. 하천퇴적물의 주요 기원암은 연구지역 일대의 유구천과 정안천 하류를 포함하는 금강 중류수계 주변에 분포하는 선캠브리아기의 편마암과 중생대의 화강암이며, 석영과 장석이 우세한 특징을 보인다. 금강중류에 분포하는 조립질 퇴적물은 기후가 온난 다습해지는 기후조건하에서 강우량 증가에 따라 하상을 따라 운반된 퇴적물과 금강 본류와 지류들의 합류부 주변에서 조성된 범람환경하에서 형성되었다. $^{14}C$ 연대분석을 통하여 금강중류 유역의 가장 오래된 니질퇴적층의 연대가 약 9,430 yr BP임을 확인하였으며, 이에 따라 더 하부에 분포하는 사질퇴적층은 플라이스토세말에서 홀로세 초기에 퇴적된 것으로 판단된다. 그러나 대부분 현하상에 분포하는 퇴적층은 3,000-6,000 yr BP로 나타나며, 이는 그 형성시기가 홀로세 중기와 그 이후로서 기후변화로 인해 여름몬순(summer monsoon) 이 강하게 작용했던 시기이다. 금강중류의 하상과 범람원 퇴적층의 퇴적율을 보면, 하상사질층은 KJ-29 시추공에서 0.12 cm/yr-0.16 cm/yr, KJ-28 시추공의 범람원 퇴적층은 0.02 cm/yr-0.09 cm/yr로 각각 산정되었으며, 범람원보다 현하상에 가까울수록 퇴적율이 높게 나타났다.
금강의 지류인 유구천과 정안천은 공주시 일대에서 금강 본류에 합류하는데 금강 중류는 현하상과 구하상에 모래를 많이 포함하는 하천 퇴적물이 널리 분포하고 있다. 금강 중류유역에서는 풍화에 상대적으로 약한 중생대의 화강암이 주요한 기반암이지만 금강 상류로 갈수록 풍화에 강한 선캠브리아기의 편마암이 기반암을 형성한다. 하천퇴적물의 주요 기원암은 연구지역 일대의 유구천과 정안천 하류를 포함하는 금강 중류수계 주변에 분포하는 선캠브리아기의 편마암과 중생대의 화강암이며, 석영과 장석이 우세한 특징을 보인다. 금강중류에 분포하는 조립질 퇴적물은 기후가 온난 다습해지는 기후조건하에서 강우량 증가에 따라 하상을 따라 운반된 퇴적물과 금강 본류와 지류들의 합류부 주변에서 조성된 범람환경하에서 형성되었다. $^{14}C$ 연대분석을 통하여 금강중류 유역의 가장 오래된 니질퇴적층의 연대가 약 9,430 yr BP임을 확인하였으며, 이에 따라 더 하부에 분포하는 사질퇴적층은 플라이스토세말에서 홀로세 초기에 퇴적된 것으로 판단된다. 그러나 대부분 현하상에 분포하는 퇴적층은 3,000-6,000 yr BP로 나타나며, 이는 그 형성시기가 홀로세 중기와 그 이후로서 기후변화로 인해 여름몬순(summer monsoon) 이 강하게 작용했던 시기이다. 금강중류의 하상과 범람원 퇴적층의 퇴적율을 보면, 하상사질층은 KJ-29 시추공에서 0.12 cm/yr-0.16 cm/yr, KJ-28 시추공의 범람원 퇴적층은 0.02 cm/yr-0.09 cm/yr로 각각 산정되었으며, 범람원보다 현하상에 가까울수록 퇴적율이 높게 나타났다.
Fluvial sediments are widely distributed in present and old river-beds of the mid-Keum River, the tributaries of which are the Yugu and Jeongan Rivers. The basement of the mid-Keum River area consists of Mesozoic granites which are easily eroded compared to Precambrian gneisses, which are exposed in...
Fluvial sediments are widely distributed in present and old river-beds of the mid-Keum River, the tributaries of which are the Yugu and Jeongan Rivers. The basement of the mid-Keum River area consists of Mesozoic granites which are easily eroded compared to Precambrian gneisses, which are exposed in the upper-Keum River area. The provenance of the fluvial sediments includes both the Precambrian gneisses and Mesozoic granites, which occur in the catchment of the mid-Keum River. The coarse-grained sediments were probably transported from the river-beds and the overbank floodings of the main Keum River and its tributaries when the climate was warm and wet. The oldest mud deposits were dated at ca. 9,400 yr BP by the radiocarbon method. It has been estimated that the sand deposits below the dated muds were formed in a period from the Late Pleistocene to the Early Holocene. However we have revealed that the major part of the present river-bed sediments was formed at ca. 3,000-6,000 yr BP, i.e., in the mid- to late Holocene, when summer monsoon was very strong due to climatic changes. We have calculated fluvial sedimentation rates of 0.12-0.16 cm/yr and 0.02-0.09 cm/yr for borehole KJ-29 river-bed sediments and borehole KJ-28 floodplain deposits, respectively. We conclude that the sedimentation rate is higher near the present stream channel than near the floodplain.
Fluvial sediments are widely distributed in present and old river-beds of the mid-Keum River, the tributaries of which are the Yugu and Jeongan Rivers. The basement of the mid-Keum River area consists of Mesozoic granites which are easily eroded compared to Precambrian gneisses, which are exposed in the upper-Keum River area. The provenance of the fluvial sediments includes both the Precambrian gneisses and Mesozoic granites, which occur in the catchment of the mid-Keum River. The coarse-grained sediments were probably transported from the river-beds and the overbank floodings of the main Keum River and its tributaries when the climate was warm and wet. The oldest mud deposits were dated at ca. 9,400 yr BP by the radiocarbon method. It has been estimated that the sand deposits below the dated muds were formed in a period from the Late Pleistocene to the Early Holocene. However we have revealed that the major part of the present river-bed sediments was formed at ca. 3,000-6,000 yr BP, i.e., in the mid- to late Holocene, when summer monsoon was very strong due to climatic changes. We have calculated fluvial sedimentation rates of 0.12-0.16 cm/yr and 0.02-0.09 cm/yr for borehole KJ-29 river-bed sediments and borehole KJ-28 floodplain deposits, respectively. We conclude that the sedimentation rate is higher near the present stream channel than near the floodplain.
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문제 정의
본 연구는 공주 일원의 금강 중류 수계 중, 유구천과 정안천이 합류하는 구간의 혀재 하상과 구하상에 대한 시추코아자료를 근거로 하여 하상퇴적물의 기원과 형성시기 및 퇴적율을 산정하는데 목적이 있다. 본연구를 위하여 현하상과 구하상 시추공 코아를 기재하고, 지화학분석 및 탄소연대측정을 실시하였다.
, 2008). 본 연구는 모래 자원의 조사를 포함하는 하천 퇴적물의 형성시기 확인하기 위하여 추가로 수행된 연구이다. 전 세계적으로 하천퇴적층, 특히 신생대와 제4기 하성퇴적층에 대한 연구는 IGCP 449 와 IGCP 518 연구결과로 널리 발표되어 있다.
가설 설정
G: Holocene andesitic sands, Atlantic Zone rivers, Costa Rica. H: Placers, Costa Rica Atlantic beach and Caqueta river, Colombian Amazones (almost purely ferromagnesian sands).
선정하였다(한국지질자원연구원, 2007). 7개의 시추 코어에 포함된 모래크기의 퇴적물에 대한 입도분석 및 XRF분석을 통하여 퇴적물의 동질성 및 기원을 확인하였으며, 이들 7개의 코어에 포함된 17개의 유기물질에 대하여 AMS 14C 연대분석을 실시하여 보정된 2s-range로부터 더욱 안정된 퇴적연대를 계산하였다.
KJ-28 및 KJ-29 시추공의 구간시료의 Me연대를 이용하여 퇴적률을 산정하였다. 하천제방에 인접한 KJ- 29 시추공에서의 퇴적율은 0.
구하상과 현재하천을 대상으로 하는 사력층과 사질층 및 니질층을 대상으로 하는 시추를 위하여 시료 회수율이 양호한 방법으로 시추하였다. 실제 시추를 위하여 NX 직경의 시료회수가 가능한 케이싱을 삽입한 후, 무수유압식 방식으로 기반암 풍화대에 이르기 까지 굴진하였다.
모래를 많이 포함하는 하천퇴적물의 입도분포를 백분율로 계산하여 누적분포그래프를 작성하였다. 누적분포 그래프에 의하면 이들의 입도특성은 하상에 퇴적된 모래 퇴적물과 범람원에 퇴적된 모래퇴적물의 입도 특성이 거의 유사한 입도특성을 갖는 결과를 보여준다(Fig.
본연구를 위하여 현하상과 구하상 시추공 코아를 기재하고, 지화학분석 및 탄소연대측정을 실시하였다.
양호한 방법으로 시추하였다. 실제 시추를 위하여 NX 직경의 시료회수가 가능한 케이싱을 삽입한 후, 무수유압식 방식으로 기반암 풍화대에 이르기 까지 굴진하였다. 시추위치는 유구천과 정안천 합수부의 하상에 대하여 총 T공을 시추하였다(Able 1).
이들 시추공의 기반암풍화대 상부에 분포하는 Charcoal 의 탄소연대 측정을 통하여 금강중류에 합류하는 유구천의 형성시기를 확인하였다. 시추코어 중에서 현재는 범람원에 해당하지만 퇴적의 초기단계에는 하상에 위치하였던 KJL-24 corEI서는 주변의 금강 본류 및 지류 하천에 비하여 상대적으로 두꺼운 13.
성분이다. 주성분 분석을 위하여 X선 형광분석기 (XRE X-ray fluorescence spectrometer, Shimadzu MXF-2100) 를이용하였다. 도가니는 25 ml의 백금도가니(5:95 Au-Pt 합금)를 이용하였으며, 유리구슬 시편(잉ass bead)은 직경이 30 mm, 두께가 3 mm이다.
퇴적물내의 유기물질과 목재 연대를 알기 위하여 가속 질량분석기 (Accelerator Mass Spectrometei; AMS) 를 이용한 14C 연대측정을 실시하였다. AMS 14C 연대측정 방법은 Cs 이온빔으로 graphite로 바꾸어진 탄소 시료를 조사하여 탄소를 음이온 상태로 만들고, 이를 가속하여 14c, eC, 12c 원자의 수를 직접 측정하는 방법이다.
대상 데이터
8 g과 혼합융제 3.6 g을 혼합하여 만들었으며, 혼합융제는 lithium terabarateaizBQ?)와 lithium metabrate (LiBO2)를 4:1의 비율로 섞어 제작하였다.
주성분 분석을 위하여 X선 형광분석기 (XRE X-ray fluorescence spectrometer, Shimadzu MXF-2100) 를이용하였다. 도가니는 25 ml의 백금도가니(5:95 Au-Pt 합금)를 이용하였으며, 유리구슬 시편(잉ass bead)은 직경이 30 mm, 두께가 3 mm이다. 유리구슬 시편은 표준시료, 분석시료, 융제를 dry oven에서 105℃로 24시간 건조하고, 데시케이터에서 30분 정도 냉각한 후, 시료 1.
시추위치는 유구천과 정안천 합수부의 하상에 대하여 총 T공을 시추하였다(Able 1). 시추는 현 하상에 대하여 2개공(KJR-01, KJR-02), 구하상이나범람원에 5개공(KJL-01, KJL-24, KfL-28, KJL-29, KJL-30X 각각 시추하였으며, 하천 합류부의 배후습지가 조성되는 위치를 유의하여 시주하였다.
실제 시추를 위하여 NX 직경의 시료회수가 가능한 케이싱을 삽입한 후, 무수유압식 방식으로 기반암 풍화대에 이르기 까지 굴진하였다. 시추위치는 유구천과 정안천 합수부의 하상에 대하여 총 T공을 시추하였다(Able 1). 시추는 현 하상에 대하여 2개공(KJR-01, KJR-02), 구하상이나범람원에 5개공(KJL-01, KJL-24, KfL-28, KJL-29, KJL-30X 각각 시추하였으며, 하천 합류부의 배후습지가 조성되는 위치를 유의하여 시주하였다.
금강유역의 상류수계는 곡류하천이 발달하지만 중류 및 하류 수계에는 넓은 범람원과 낮은 하천 바닥을 이루며 황해로 흘러든다. 연구지역은 행정구역상으로는 공주시에 속하며, 유구천과 정안천이 합류하는 금강의 중류 수계에 위치한다(Fig. 1). 유구천과 정안천을 포함하는 금강 중류유역의 지표에는 주변 산지의 침식에 의하여 운반된 산사면의 퇴적물과 더불어 하천의 범람에 의하여 홀로세 동안에 퇴적된 중적증이 우세하게 분포한다.
AMS 14C 연대측정 방법은 Cs 이온빔으로 graphite로 바꾸어진 탄소 시료를 조사하여 탄소를 음이온 상태로 만들고, 이를 가속하여 14c, eC, 12c 원자의 수를 직접 측정하는 방법이다. 연대측정을 위한 시료는 주로 식물 파편과 유기질 퇴적물 등이며, 연대 측정 장비는 한국지질자원연구원에서 보유하는 HVEE 4110Be-AMS-3(Tandem, TV=1MV Netherlands)를 이용하였다.
유구천과 정안천을 포함하는 금강유역 중류 수계에 분포하는 모래가 많이 포함된 퇴적물의 퇴적환경 및 연대를 연구하기 위하여 2007년에 시추한 7개 시추 코어를 선정하였다(한국지질자원연구원, 2007). 7개의 시추 코어에 포함된 모래크기의 퇴적물에 대한 입도분석 및 XRF분석을 통하여 퇴적물의 동질성 및 기원을 확인하였으며, 이들 7개의 코어에 포함된 17개의 유기물질에 대하여 AMS 14C 연대분석을 실시하여 보정된 2s-range로부터 더욱 안정된 퇴적연대를 계산하였다.
따라서 선캠브리아기의 편마암과 중생대 화강암은 연구지역에서 가장 우세한 기반암을 형성하며, 하천 퇴적물의 중요한 공급원이 된다. 유구천과 정안천을 포함하는 금강중류의 범람원 및 하상퇴적물을 무수유압식 로터리시추방식으로 채취하였으며, 시추 위치, 깊이, 그리고 다른 시추 정보들은 Table 1에 제시되었다.
지화학 분석으로서 주성분원소를 분석하였으며, 이들은 SiC)2, Al2o3, Fe2O3(t), CaO, MgO, K20, Na2O, TiO2, MnO, P2O5와 LC)I를 포함한 총 11개 성분이다. 주성분 분석을 위하여 X선 형광분석기 (XRE X-ray fluorescence spectrometer, Shimadzu MXF-2100) 를이용하였다.
성능/효과
1) Grain size distribution curve는 범람원과 하상 시료가 거의 유사한 입도특성을 나타냈으며, SAM (silica-alkali-mafic) diagram에서도 범람원과 하상 시료가 거의 유사한 D & E-type에 해당하는 결과를 나타냈다. 금강중류수계의 범람원과 하상에 분포하는 모래의 입도 및 화학성분 특성이 거의 일치하는 결과는 이일대에 분포하는 Jurassic Biotite Granite와 하천의 상류 수계주변에 분포하는 Pre-Cambrian Gneiss 등의암상이 비교적 단순하기 때문으로 판단된다.
dates는 최근(Modem) - 9, 430 yr BP의 범위를 나타낸다. 14C 연대분석을 통하여 금강중류유역의 KJL- 28 core의 실트/점토층이 가장 오래된 시기, 즉 약 9, 430 yr BP에 형성된 것으로 확인되었다. 따라서 이보다 먼저 퇴적된 하부의 모래/자갈층은 late(후기) PleistoceneY 터 early(초기) Holocene에 이르는 기간 동안에 퇴적되었을 것으로 판단된다.
2) 유구천과 정안천이 합류하는 금강중류수계의 시추 코어 시료에 대한 MC연대결과에 의하면, KJL-28 core의 모래, 자갈층은 late Pleistocene부터 early Holocene의 시기에 퇴적된 것으로 판단된다. 그러나 KJL-28 core site를 제외한 나머지 대부분의 core site의 퇴적물은 Mid-Holocene Maximum의 시기 이후에 퇴적된 결과를 나타낸다.
3) 유구천과 정안천이 합류하는 금강 중류 유역에서는 최근(Modem)에 가까울수록 퇴적률이 증가하는 반면, late Pleistocene과 early Holocene의 시기에 가까울수록 퇴적률이 감소하는 결과를 나타낸다.
4) 유구천과 정안천이 합류하는 금강중류유역의 퇴적율은 KL28 호공과 W29 호공을 종합 고려하면 0.02 cm/Vr- 0.16 cm/Vr로 Han River의 지류하천인 청계천에서 계산된 0.02cm/yr-0.12cm/yre- 거의 일치하는 결과를 나타낸다.
KJR-01, KJR-O2, 그리고 KIL24 coie는 세립질의 퇴적물과 조립질의 퇴적물이 호층을 이루며, 해발고도가 높아질수록 점차 세립질의 비율이 높은 퇴적상을 보여준다. 이들 시추공의 기반암풍화대 상부에 분포하는 Charcoal 의 탄소연대 측정을 통하여 금강중류에 합류하는 유구천의 형성시기를 확인하였다.
쥬라기의 흑운모화강암과 백악기의 퇴적암류는 연구지역을 중심으로 비교적 가까운 지역에서 분포하는 반면 선캠브리아기의 편마암은 상대적으로 먼 거리에 분포흐]는 지질적인 특징으로 구분된다. SAM(silica- alkali-mafic) diagram을 통하여 금강중류수계유역에 분포하는 모래퇴적물의 동질성을 조사한 결과, 이들 퇴적물의 대부분은 비교적 유사하고 단순한 퇴적환경을 나타내는 결과를 확인하였다. 분석에 의하면 이들 하천퇴적물은 D & E-type에 분포하며, 이러한 결과는 이 일대에 분포하는 쥬라기의 흑운모화강암과 비교적 먼 거리에 분포하는 선캠브리아기의 편마암 등의 단순한 기반암의 종류에 기인하는 결과이다.
46 ka BP부터 L05 ka BP까지의 기간에는 Q09cm/yr로 퇴적율이 급하게 증가하는 결과를 보여준다. 금강중류유역에서의 최고의 퇴적율은 0.16 cm/ yr로서 KJL-29 core에서 2.52 ka BP부터 3.46 ka BP까지의 기간에 퇴적된 결과이며, 최저의 퇴적율은 0.02cm/W로 KJL-28 core에서 5.60 ka BP부터 9.43 ka BI끼지의 기간에 퇴적된 결과이다(Fig. 5).
범람이 증가하는 시기였음을 입증한다. 또한, 강의 유량이 증가하는 두 번째의 시기가 11,000 cal yr BP부터 6, 000 cal yr BP시이에 발생하였으며, 7, 000 cal yr BP부터 6, 000 cal yr BP사이에는 Holocene climatic optimum과 상응하는 최고의 습도를 나타내는 것으로 분석되었다. 그리고 현재의 기후조건은 약 5, 000 cal yr BP에 도달한 것으로 보고흐}고 있다.
본 연구결과 KJL-28 core의 심도 428 cm부근의 실트/점토 퇴적물에서 9430 yr BP의 연대가 분석된 결과를 고려한다면, KJL-28 core의 심도 500 cm-950cm 구간의 모래/자갈층은 9430 yr BP보다 훨씬 더 오래 전에 퇴적된 것으로 판단된다. 앞서의 많은 논문에서 하천퇴적물이 주로 late Pleistocene부터 mid-Holocene까지의 기간에 퇴적된 결과를 나타내므로, K|L-28 core 의 심도 500 cm-950 cm 구간의 모래/자갈층은 9, 430 yr BP보다 이른 late Pleistocene부터 early Holocene 까지의 기간에 퇴적되었던 것으로 해석된다.
SAM(silica- alkali-mafic) diagram을 통하여 금강중류수계유역에 분포하는 모래퇴적물의 동질성을 조사한 결과, 이들 퇴적물의 대부분은 비교적 유사하고 단순한 퇴적환경을 나타내는 결과를 확인하였다. 분석에 의하면 이들 하천퇴적물은 D & E-type에 분포하며, 이러한 결과는 이 일대에 분포하는 쥬라기의 흑운모화강암과 비교적 먼 거리에 분포하는 선캠브리아기의 편마암 등의 단순한 기반암의 종류에 기인하는 결과이다.
유구천과 정안천이 합류하는 금강중류수계에서 수습된 17개의 목탄 및 유기물 포함 점토시료를 이용하여 AMS 14C 연대를 측정한 결과, 최근(Modem)부터 9, 430 yr BP까지의 기간 동안에 퇴적이 이루어진 것으로 분석되었다. 따라서 금강중류유역의 퇴적층의 형성 시기는 강의 유량이 증가하고 흘로세 최적의 기후 (Holocene Climatic Optimum)를 거쳐서 현재의 시기에 이르는 기간을 포함하며(Colls et al.
퇴적률을 산정하였다. 하천제방에 인접한 KJ- 29 시추공에서의 퇴적율은 0.12 cm/yr-0.16 cm/yr인 반면 상대적으로 제방에서 먼 거리에 위치한 KJ -28 시추공에서의 퇴적율은 0.03 cm/yr-0.09 cm/yr로 나타나 하천에서 가까울수록 상대적으로 퇴적율이 높은 결과를 보여준다. 하천에 인접한 KJ-29 시추공은 퇴적의 초기 단계 (2.
한강수계와 금강수계의 퇴적율은 퇴적시기별로 서로퇴적율이 비슷하거나 또는 상이한 결과를 나타내지만 전체적으로는 서로 다른 수계에서 형성된 하천퇴적층의 퇴적율이 거의 일치하는 결과를 나타낸다. 이러한 결과는 이들 수계주변의 퇴적층이 서로 동일하거나 또는 유사한 퇴적환경에서 퇴적되었기 때문으로 해석된다.
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