A study on the grain size change, sedimentary facies and age indicator of volcanic tephra was analysis through four cores (P1 ~ P4) at the Ulleung Basin in the East Sea of Korea. The two cores (P1 and P2) were collected in the northeastern side of the Ulleung Basin (about 2,000 m in water depth), wh...
A study on the grain size change, sedimentary facies and age indicator of volcanic tephra was analysis through four cores (P1 ~ P4) at the Ulleung Basin in the East Sea of Korea. The two cores (P1 and P2) were collected in the northeastern side of the Ulleung Basin (about 2,000 m in water depth), while the other two cores (P3 and P4) with the water depth of about 1,500 m and 1,700 m, respectively, were collected from the continental slope of the southwestern and western side of the Ulleung Basin. Four sedimentary facies and eight sedimentary subfacies were identified. The four facies were massive sand, bioturbated mud, homogeneous mud, and laminated mud. The eight subfacies were further divided as pumiceous ash massive sand, scorieaous massive sand, plain bioturbated mud, pyrite filamented bioturbated mud, distinctly laminated mud, indistinctly laminated mud, thinly laminated mud and homogeneous mud. The homogeneous mud was not found in the core of P3 which is located in the western side of Ulleung Basin (close to the Korean coast). In the case of laminated mud facies, the thinly laminated mud facies was dominated in the lower part of core sequences of the Ulleung Basin (P1 and P2), while the indistinctly laminated mud were overally distributed in the core sequences from the continental slope of Ulleung Basin. The Tephra layers from the core sequences of central Ulleung Basin were more dominated and distinctive than those from the core sequences of continental slope. This is related to the distance from the volcanic source and the amount of sediment supply. The core locations of Ulleung-Oki Tephra layers in the central Ulleung Basin were in the upper part of core sequences, while those in the continental slope were in the lower part of core sequences. This is indicated that the amounts of sediment supply in the continental slope after the Ulleung-Oki eruption were very high and different sedimentary environment between upper and lower of Tephra layer.
A study on the grain size change, sedimentary facies and age indicator of volcanic tephra was analysis through four cores (P1 ~ P4) at the Ulleung Basin in the East Sea of Korea. The two cores (P1 and P2) were collected in the northeastern side of the Ulleung Basin (about 2,000 m in water depth), while the other two cores (P3 and P4) with the water depth of about 1,500 m and 1,700 m, respectively, were collected from the continental slope of the southwestern and western side of the Ulleung Basin. Four sedimentary facies and eight sedimentary subfacies were identified. The four facies were massive sand, bioturbated mud, homogeneous mud, and laminated mud. The eight subfacies were further divided as pumiceous ash massive sand, scorieaous massive sand, plain bioturbated mud, pyrite filamented bioturbated mud, distinctly laminated mud, indistinctly laminated mud, thinly laminated mud and homogeneous mud. The homogeneous mud was not found in the core of P3 which is located in the western side of Ulleung Basin (close to the Korean coast). In the case of laminated mud facies, the thinly laminated mud facies was dominated in the lower part of core sequences of the Ulleung Basin (P1 and P2), while the indistinctly laminated mud were overally distributed in the core sequences from the continental slope of Ulleung Basin. The Tephra layers from the core sequences of central Ulleung Basin were more dominated and distinctive than those from the core sequences of continental slope. This is related to the distance from the volcanic source and the amount of sediment supply. The core locations of Ulleung-Oki Tephra layers in the central Ulleung Basin were in the upper part of core sequences, while those in the continental slope were in the lower part of core sequences. This is indicated that the amounts of sediment supply in the continental slope after the Ulleung-Oki eruption were very high and different sedimentary environment between upper and lower of Tephra layer.
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문제 정의
본 연구는 한국의 동해 해역에 인접한 울릉분지 사면지역으로 구분되는 울릉도-독도 지점에서 동쪽과 남쪽의 4개 코아시료에 대해서 퇴적상 및 입도를 분석하여 울릉분지로 공급되는 사면지역에서 퇴적층의 퇴적상과 퇴적환경 변화를 유추·해석하기 위하여 본 연구를 시도하였다.
제안 방법
퇴적물의 입도와 퇴적물의 퇴적구조를 기준으로 크게 4개의 퇴적상으로 나타난다. 4개의 퇴적상은 다시 8개의 세부 퇴적상(sub facies)으로 나누었다. 4개의 퇴적상은 세립한 니질 성분으로 구성되어 있고, 생물의 교란에 의한 생물교란, 조립한 사질 성분으로 화산쇄설물질이 주로 퇴적되어 나타나는 괴상모래와 층리면의 간격이 다른 층리니퇴적상(laminated mud facies)과 층리면의 경계 없이 세립질 퇴적물이 균일한 균질니퇴적상(homogeneous mud facies)이 구분되었다.
8개의 세부 퇴적상은 육안 또는 Soft X-ray의 퇴적상에서 볼 때, 생물교란정도에 따라 생물교란니퇴적상을 2개의 세부 퇴적상으로 일반적인 교란을 보이는 plain bioturbated mud facies와 pyrite 성분에 의한 섬유질(filament) 형태의 교란된 bioturbated mud facies로 세분하였다(Fig. 2와 3). pyrite 성분에 의한 섬유질(filament)의 생물교란니는 울릉분지와 남쪽 사면 코어에서도 관찰되었다.
층리니퇴적상은 퇴적물의 입도조성에 따라 사질인 laminated sand 와 니질인 laminated mud 로 구분되나, laminated sand 퇴적상은 관찰되지 않았다. laminated mud facies 는 3개의 세부 퇴적상으로 구분하며 층리 간의 경계가 수 mm의 얇은 층리를 보이는 박층리니(thinly laminated mud)퇴적상과 경계가 뚜렷한 층리니 (distinctly laminated mud)와 경계가 다소 불분명한 희미한 층리니 (indistinctly laminated mud)퇴적상으로 구분하였다. 상·하부 층 사이에 뚜렷한 차이 없이 전 층이 비슷한 입도조성을 갖고 퇴적상에서도 균일한 형태를 보이는 균질니 (homogeneous mud)퇴적상으로 구분하였다(Fig.
pyrite 성분에 의한 섬유질(filament)의 생물교란니는 울릉분지와 남쪽 사면 코어에서도 관찰되었다. 괴상모래퇴적상은 2개의 세부퇴적상으로 구분하여 흑색의 scoria type인 scoriaeous massive sand facies와 유백색의 부석 입자들로 구성된 pumiceous massive sand facies로 세분하였다. 이두 화산쇄설물질을 현미경 사진에서 확인한 결과, 형태와 색깔이 뚜렷하게 다른 화산재로 퇴적상 분석과 마찬가지로 구분되었다(Fig.
조립질은 4 Ø보다 큰 입자로서 표준체를 siever shaker에서 15분～20분 정도 시료에 따라 건식체질을 하여 전자 저울에서 입자별로 무게를 구하고, 피펫법은 표준체에서 4 Ø보다 가는 입자로서 10% 확산제를 시료량에 따라 첨가한 뒤 확산 정도를 확인한 다음 온도·시간표에 따라 피펫팅을 하였다.
1). 코어는 실내에 보관한 뒤 퇴적상분석은 채취된 주상 시료를 반으로 절개한 후, soft X-ray 를 통하여 퇴적물의 퇴적 구조와 퇴적 환경 해석에 이용하였다. 퇴적물 슬랩제작은 길이 20 cm, 두께 1 cm의 투명 아크릴 슬랩에 퇴적물을 담아 실험실에 보관하였다.
슬랩은 코어의 점토질 부분에 대해서 채취되었고, 모래의 함량이 높고 암석 파편이 많은 부분에 대해서는 슬랩을 만들지 않았다. 퇴적물 슬랩은 Softex M-1005형 X-선 촬영기를 이용하여 촬영한 후에 인화하여 퇴적구조를 조사하였다.
퇴적물 입도분석은 주상 시료로부터 10～20 cm간격으로 10 g정도를 취해 염분을 제거하고 6%의 H2O2와 0.1N의 염산으로 유기물과 탄산염 성분을 제거하였다. 조립질은 4 Ø보다 큰 입자로서 표준체를 siever shaker에서 15분～20분 정도 시료에 따라 건식체질을 하여 전자 저울에서 입자별로 무게를 구하고, 피펫법은 표준체에서 4 Ø보다 가는 입자로서 10% 확산제를 시료량에 따라 첨가한 뒤 확산 정도를 확인한 다음 온도·시간표에 따라 피펫팅을 하였다.
한국 동해 울릉분지 해역에서 채취한 4개의 코어 (P1～P4)를 분석하여 입도변화와 퇴적상 그리고 화산재 연대지시자를 연구하였다. 그 중 2개의 코어 (P1과 P2)는 울릉분지 북동쪽 분지 수심 깊은 곳 (약 2,000 m 수심 및 2,000 m 이상)에서 채취되었고, 나머지 2개의 코어 (P3와 P4)는 수심 약 1,700 m인 한국측 대륙사면(P3)과 수심 약 1,500 m인 울릉분지 남쪽 대륙사면 (P4)에서 채취된 것이다.
한국 동해 울릉분지 해역에서 획득한 코어시료에서 괴상모래, 생물교란니, 균질니, 층리니의 4개 facies로 나누어지고 다시 이 facies는 8개의 sub facies로 나뉘어졌다. 괴상모래 퇴적상은 2개의 세부 퇴적상으로 나누어지고, 유백색의 부석 퇴적상 (pumice ash massive sand facies), 흑색의 scorieaous 퇴적상 (scorieaous massive sand facies)으로 구분된다.
대상 데이터
한국 동해 울릉분지 해역에서 채취한 4개의 코어 (P1～P4)를 분석하여 입도변화와 퇴적상 그리고 화산재 연대지시자를 연구하였다. 그 중 2개의 코어 (P1과 P2)는 울릉분지 북동쪽 분지 수심 깊은 곳 (약 2,000 m 수심 및 2,000 m 이상)에서 채취되었고, 나머지 2개의 코어 (P3와 P4)는 수심 약 1,700 m인 한국측 대륙사면(P3)과 수심 약 1,500 m인 울릉분지 남쪽 대륙사면 (P4)에서 채취된 것이다.
주상시료 채취는 울릉분지 중앙부 수심 2000 m 이상의 2개 지점에서, 수심 1500 m와 2000 m 사이의 2개 지점에서 피스톤 시추기 (piston corer)를 이용하여 코어퇴적물을 채취하였다(Fig. 1). 코어는 실내에 보관한 뒤 퇴적상분석은 채취된 주상 시료를 반으로 절개한 후, soft X-ray 를 통하여 퇴적물의 퇴적 구조와 퇴적 환경 해석에 이용하였다.
이론/모형
조립질은 4 Ø보다 큰 입자로서 표준체를 siever shaker에서 15분～20분 정도 시료에 따라 건식체질을 하여 전자 저울에서 입자별로 무게를 구하고, 피펫법은 표준체에서 4 Ø보다 가는 입자로서 10% 확산제를 시료량에 따라 첨가한 뒤 확산 정도를 확인한 다음 온도·시간표에 따라 피펫팅을 하였다. 퇴적물의 조직 매개 변수(평균 입도, 분산, 왜도)들은 모멘트방법으로 산출하였고 퇴적물의 모래, 실트, 점토의 함량을 Folk와 Ward(1954)의 삼각법에 따라 퇴적물을 구분 하였다.
성능/효과
4개의 퇴적상은 다시 8개의 세부 퇴적상(sub facies)으로 나누었다. 4개의 퇴적상은 세립한 니질 성분으로 구성되어 있고, 생물의 교란에 의한 생물교란, 조립한 사질 성분으로 화산쇄설물질이 주로 퇴적되어 나타나는 괴상모래와 층리면의 간격이 다른 층리니퇴적상(laminated mud facies)과 층리면의 경계 없이 세립질 퇴적물이 균일한 균질니퇴적상(homogeneous mud facies)이 구분되었다.
4개의 퇴적상은 한국측 대륙사면에서 채취된 P3코어를 제외하면 모두 관찰되었다. P3 코어는 균질니(homogeneous mud) 이외 괴상모래, 생물교란니와 층리니 3개의 퇴적상만이 관찰되었다.
그러나, 박층리퇴적상이 관찰된 층의 두께는 P1 코어가 P2 코어보다 더 두꺼웠다. P1 코어의 박층리퇴적상이 P2 코어보다 더 두꺼운 퇴적층을 형성하지만, P2 코어는 대신에 생물교란니와 희미한층리니 퇴적상이 P1 코어보다 더 우세하였다.
P3 코어의 희미한 층리니는 80～100 cm, 120～150 cm, 180～255 cm에서 생물교란니와 반복적으로 관찰되며, 뚜렷한 층리를 보이지는 않지만 약한 층리면이 교호하며 관찰되었다(Fig. 3). 화산쇄설물질은 울릉분지 동쪽 P1과 P2 코어에서 나타난 유백색의 부석 입자들이 240～250 cm에서 mud와 혼합되어 육안으로 쉽게 구분하기 어려웠으며, soft X-ray와 입도 분석 과정에서 관찰되었다.
모든 주상시료에서 뚜렷한 생물교란의 흔적을 보이고 있으며, 전반적으로 수직적인 입도조성의 변화가 심하지 않았다. 생물교란니 퇴적상은 연구지역에서 가장 우세한 퇴적상으로서 코어 하부로 갈수록 sand와 silt의 함량이 감소하였다. 일반적으로 수층이나 대기 중을 통해 운반되거나 부유되어 있던 육상기 원퇴적물이나 자생적퇴적물이 수층을 통해 수직적으로 침전되어 쌓일 때 퇴적물의 집적율이 낮기 때문에 생물의 활동에 의해 쉽게 교란되어 나타나는 퇴적구조로서 입도가 조립해지는 것은 육상기원 퇴적물공급이 증가된 것을 지시한다.
울릉분지 남동쪽의 P2 코어는 P1 코어와 같이 전층에 걸쳐서 생물교란니퇴적상이 관찰되며, 균질니퇴적상은 50-60 cm, 160-180 cm에서 관찰되며, P1코어 하부에서 관찰된 균질니 퇴적상 대신에 희미한 층리니와 생물교란니가 반복적으로 관찰되었다(Fig. 2). 괴상모래 퇴적상은 P1 코어와 비슷한 깊이인 60 cm와 120 cm 깊이에서 뚜렷하게 관찰되었고, 60 cm에서 100 cm 사이에 socrieaous 쇄설물이 두껍게 협재되어 나타나며, 110 cm 에서 120 cm 사이에 유백색의 부석이 뚜렷한 층을 보인다.
화산쇄설물질은 이전에 나타낸 유백색의 부석 입자물질들로 250 cm와 265 cm 사이에서 P3 코어와 마찬가지로 관찰되며, 화산쇄설물 하부 퇴적층에는 박층리퇴적상이 뚜렷하게 관찰되었고, 층리니의 깊이가 P3 코어와 같이 270 cm 까지 관찰된다. 이 박층리퇴적상 하부 퇴적상도 P3 코어와 같이 생물교란니와 희미한 층리니 퇴적상이 반복적으로 나타났다.
괴상모래퇴적상은 2개의 세부퇴적상으로 구분하여 흑색의 scoria type인 scoriaeous massive sand facies와 유백색의 부석 입자들로 구성된 pumiceous massive sand facies로 세분하였다. 이두 화산쇄설물질을 현미경 사진에서 확인한 결과, 형태와 색깔이 뚜렷하게 다른 화산재로 퇴적상 분석과 마찬가지로 구분되었다(Fig. 4).
79)가 더 불량한 경향을 나타냈다. 층리니 퇴적상은 210 cm 하부에서 박층리(thinly laminated mud) 퇴적상이 육안으로 관찰된 층리면과 잘 일치하며 270 cm까지 나타났고, 230 cm 깊이에 희미한 층리니가 관찰되었다. 균질니퇴적상은 270 cm부터 320 cm 까지 나타나며 280 cm에 흑색의 scorieaous 쇄설물이 관찰되고, 295 cm에서 315 cm 사이에 희미한 층리니와 균질니 퇴적상이 반복적으로 나타난다.
층리니 퇴적상은 생물교란니 퇴적상 다음으로 우세한 퇴적상으로서 생물교란니 퇴적상보다 색은 더 어둡다. 평균입도가 very fine sand로 점이층리를 보이거나 또는 사층리와 변형된 층리를 보였다. 각각의 퇴적층을 구분하기는 다소 어려움이 있으나, 육안과 soft X-ray 상으로 볼 때, 박층리 퇴적상과 희미한 층리니 퇴적상으로 뚜렷이 구분된다.
화산재층에 대한 층서대비를 실시한 결과, 화산재가 나타난 층은 울릉분지 남서부사면 지역의 주상시료에서는 약 250 cm (240∼265 cm), 울릉분지 중앙부 지역의 주상시료에서는 약 110 cm (110∼130 cm) 깊이에서 화산재를 다량 함유하는 조립한 층들이 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
동해와 관련하여 과거와 현재에 진행되는 연구엔 무엇이 있는가?
최근 국가간 배타적 경제수역 (EEZ) 선포에 따라 동해는 영토문제, 해양환경보전 및 자원개발관리를 위한 연구가 요구되는 해역이다. 과거의 연구에는 관측선과 관측 장비의 부족으로 인하여 주로 연안에서 연구가 이루어져 왔으나, 최근에는 다양한 관측선과 지구물리장비가 개발되면서 연안환경 뿐 아니라, 심해환경까지 활발한 연구가 진행되고 있다. 동해는 중생대 후기(백악기)에서 신생대 제3기 동안에 한반도와 일본열도 사이의 해저가 확장되어 생성된 배호분지 (Back-arc Basin) 로 알려져 있다(Uyeda와 Miyashiro, 1974).
국가간 배타적 경제수역 선포가 동해에 미치는 영향은?
동해는 한반도, 일본열도, 시베리아에 의해 둘러싸여 있고, 해양학 및 지질해양학적인 관점에서 전형적인 연해 (Marginal sea) 의 성격을 띤다. 최근 국가간 배타적 경제수역 (EEZ) 선포에 따라 동해는 영토문제, 해양환경보전 및 자원개발관리를 위한 연구가 요구되는 해역이다. 과거의 연구에는 관측선과 관측 장비의 부족으로 인하여 주로 연안에서 연구가 이루어져 왔으나, 최근에는 다양한 관측선과 지구물리장비가 개발되면서 연안환경 뿐 아니라, 심해환경까지 활발한 연구가 진행되고 있다.
동해로 퇴적물 공급이 이루어지는 과정은?
동해는 중생대 후기(백악기)에서 신생대 제3기 동안에 한반도와 일본열도 사이의 해저가 확장되어 생성된 배호분지 (Back-arc Basin) 로 알려져 있다(Uyeda와 Miyashiro, 1974). 동해로 퇴적물 공급은 일차적으로 한반도 연안에서 침식작용으로 공급되며, 이차적으로 해류를 따라 재동 및 재분포작용을 받는다. 사면에서는 사태나 함몰 및 저탁류에 의한 퇴적작용과 분지에서 반원양성 기원의 퇴적작용에 의해 퇴적되는 것으로 연구되었다(Chough 등, 1991; Lee 등, 1996; Yoon 등, 1996).
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