[논문]해안단구 연구를 위한 10Be 연대측정법의 적용과 한계점

신재열

doi:10.5467/jkess.2015.36.6.512

해안단구 연구를 위한 10Be 연대측정법의 적용과 한계점
Application of 10Be Dating Technique for Marine Terrace Studies and Its Limitations 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.36 no.6, 2015년, pp.512 - 519

초록
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해안단구와 육상에 남아있는 고해수준에 관한 기록들은 한반도 지반운동의 형태와 속성을 구분해 낼 가장 직접적인 증거로 사용될 수 있음에도 불구하고 아직 고위 해안단구들의 형성시기에 관한 절대연대 측정이 현실적으로 어렵다는 점과 과거 해수면 변동과 지반운동 간의 상대적 변화에 관한 부족한 정보로 인해 명확한 해석과 과학적 논의는 불완전한 상태이다. 본 연구는 한반도 고위 해안단구 연구에서 $^{10}Be$을 대상으로 한 우주선 기원핵종 절대연대 측정법의 실험결과를 보고하고 있다. 실험 결과, 동해안의 강릉시 정동진 일대와 서해안 지역 서천군 비인면 일대에서 채취한 해발고도 80 m 내외의 고위 해안단구 상의 기반암과 거력 퇴적물의 $^9Be/^{10}Be$ 집적량비와 노출 연대는 상대적으로 매우 낮고 젊은 연대를 보이고 있다. 이러한 결과는 실험과정에서의 오류 가능성을 포함하여 고위 해안단구의 복잡한 노출역사를 반영하는 것으로 판단된다. 특히 한반도의 기후환경과 해안단구가 육화된 뒤 겪을 것으로 추정되는 복잡한 노출 환경을 고려할 경우 앞으로 $^{10}Be$ 연대측정기술의 성공적인 적용을 위해서는 적합한 연구지역의 발굴과 시료채취가 가장 중요한 요인이 될 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Although Quaternary marine terraces and onshore paleo-shoreline records provide clues to our understanding for the mode and nature of neotectonics in the Korean peninsula, it cannot be accomplished without knowledge on both independent information of the past sea level records and tectonic deformation field together with precise results of numerical dating for higher terraces. This study reported cosmogenic radionuclides ($^{10}Be$) dating results conducted in higher terraces in the eastern and western coasts of the Korean peninsula. As a result, the measured concentration ratio of $^9Be/^{10}Be$ and the exposure ages were much younger than expected. It implies that either there is possibility of error in experimental processes or the samples experienced a complex exposure history probably included a burial at some stage. Considering the past climatic conditions around the Korean peninsula and a possible complex exposure history after the emergence of marine terrace, the discovery of a suitable study area and a sampling site are an essential part of successful $^{10}Be$ dating technique.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

특히 한반도 동해안 지역에는 해발고도 160 m 내외에까지 다수의 해안단구가 연속적으로 잘 발달하고 있으며 지반운동 및 고해수준 상태를 보다 장기적 관점에서 복원하기 위해서는 반드시 고위 해안단구들의 형성 시기에 관한 절대연대가 제시되어야 한다. 본 연구는 우주선 기원핵종을 이용한 절대연대 측정기술(cosmogenic radionuclides dating, ¹⁰Be)을 한반도 동해안과 서해안의 해발고도 80 m 내외의 해안단구를 대상으로 적용한 측정 결과를 보고하는 한편 ¹⁰Be 연대측정기술의 적용에 있어 한반도 기후환경 조건 하에서의 한계점과 제언을 담고 있다.

대상 데이터

본 연구는 강릉시 강동면의 정동진 지역과 충남 서천군 비인면 일대에서 각각 채취한 노출 기반암과 거력 퇴적물 시료를 대상으로 ¹⁰Be 집적량 측정하고 그에 따른 노출 연대를 추정하고 있다. 그러나 ¹⁰Be 연대측정 결과는 상대연대 추정으로 제시된 해안단구의 형성 시기보다 훨씬 젊은 노출 역사를 지시하고 있으며 이러한 결과는 실험과정에서의 오류 가능성과 함께 해안단구의 육화 이후 겪었을 복잡한 노출 역사를 반영하는 결과물인 것으로 해석된다.
본 연구에서는 해안단구 상에 노출된 거력과 노출 기반암을 대상으로 하여 대상 시료의 노출 연대를 추정하는데 목표를 두고 있다. 이는 해안단구 상에 노출된 거력은 육화 이후 이동이 없었을 것이라는 전제 하에 암석의 노출 연대는 곧 해안단구의 육화 시기(형성 시기)에 근접한 시간일 것이라는 간접 추정에 근거를 두고 있다.
이는 해안단구 상에 노출된 거력은 육화 이후 이동이 없었을 것이라는 전제 하에 암석의 노출 연대는 곧 해안단구의 육화 시기(형성 시기)에 근접한 시간일 것이라는 간접 추정에 근거를 두고 있다. 시료 채취 지역은 강릉시 강동면의 정동진 지역과 충남 서천군 비인면 일대이며, 두 지역의 네 지점에서 총 6개의 시료를 채취하였다(Fig. 1).
(2003)에 의해 해안단구 분류 및 상대연대 추정에 근거한 형성시기가 보고된 지역이다(Table 2)¹⁾. 정동진 지역의 해안단구와 대비할 목적으로 서해안 지역의 서천군 비인면 일대에서 동일한 해발고도상의 지형면을 대상으로 노출 거력의 시료를 채취하였다(Table 3). 그러나 서해안 지역의 해안단구는 동해안 지역의 해안단구에 비해 발달 특징이 뚜렷하지 않으며 이는 두 지역 간의 해안환경 차이에 기인하는 특징인 것으로 판단된다(Choi, 1996; Chung et al.

이론/모형

이렇게 분리된 석영으로부터 Be의 추출은 양이온 교환반응법에 따라 ⁹Be carrier를 더하는 방식으로 이루어졌다(Ditchburn and Whitehead, 1994; Stone, 2001). Be 안정동위원소에 대한 방사성동위원소의 존재비(¹⁰Be/⁹Be) 측정은 호주국립대학(Australian National University)의 질량가속분석실에서 수행되었으며 측정 결과는 Balco (2001)에 따라 단위시료당(석영 1 g) ¹⁰Be의 원자수로 표시하였다. 지역의 ¹⁰Be의 생성률은 시료 채취시 기록한 야외현장의 조건(위도, 해발고도, 노출의 정도, 시료 채취의 심도)과 암석 밀도(2.

성능/효과

Be 집적량 측정하고 그에 따른 노출 연대를 추정하고 있다. 그러나 ¹⁰Be 연대측정 결과는 상대연대 추정으로 제시된 해안단구의 형성 시기보다 훨씬 젊은 노출 역사를 지시하고 있으며 이러한 결과는 실험과정에서의 오류 가능성과 함께 해안단구의 육화 이후 겪었을 복잡한 노출 역사를 반영하는 결과물인 것으로 해석된다. 특히 고위해안단구들은 형성 이후 지난 수 십 만년 동안 반복적인 기후 변화를 겪으며 퇴적층의 교란, 삭박, 재매적되었을 가능성이 높으며 한편으로 해안단구 기반암과 이동이 제한적이었을 것으로 추정되는 거력 퇴적물 역시 산지 퇴적물의 피복 등으로 인해 지속적인 노출을 가정할 만한 노출 환경에 놓여있지 못했을 가능성이 높다.
Be 연대측정 결과는 해안단구의 직접적 형성 시기가 아닌 육화 이후 시간을 의미한다, 이러한 점에서 본 연구의 결과는 해안단구의 형성 시기에 대한 최소 연대로서 의미는 가진다. 그러나 해발고도 20 m 내외의 해안단구 퇴적물에서 얻은 절대연대자료가 소수이기는 하지만 12만 년 내외(Choi, 1993; Choi et al., 2009)로 검증되고 있는 상황을 감안하면, 본 연구를 통해 동해안 정동진 일대의 해발고도 80 m 내외의 해안단구에서 얻은 13만 년과 15만 년 내외의 ¹⁰Be 연대는 ¹⁰Be 측정법의 특성상 환경적 요인과 시료의 복잡한 퇴적과정을 반영하는 것으로 판단된다.
암석시료를 대상으로 노출 시기를 추정한 ¹⁰Be 연대측정 결과는 해안단구의 직접적 형성 시기가 아닌 육화 이후 시간을 의미한다, 이러한 점에서 본 연구의 결과는 해안단구의 형성 시기에 대한 최소 연대로서 의미는 가진다. 그러나 해발고도 20 m 내외의 해안단구 퇴적물에서 얻은 절대연대자료가 소수이기는 하지만 12만 년 내외(Choi, 1993; Choi et al.
그러나 ¹⁰Be 연대측정 결과는 상대연대 추정으로 제시된 해안단구의 형성 시기보다 훨씬 젊은 노출 역사를 지시하고 있으며 이러한 결과는 실험과정에서의 오류 가능성과 함께 해안단구의 육화 이후 겪었을 복잡한 노출 역사를 반영하는 결과물인 것으로 해석된다. 특히 고위해안단구들은 형성 이후 지난 수 십 만년 동안 반복적인 기후 변화를 겪으며 퇴적층의 교란, 삭박, 재매적되었을 가능성이 높으며 한편으로 해안단구 기반암과 이동이 제한적이었을 것으로 추정되는 거력 퇴적물 역시 산지 퇴적물의 피복 등으로 인해 지속적인 노출을 가정할 만한 노출 환경에 놓여있지 못했을 가능성이 높다. 한반도의 온난습윤한 기후환경적 조건에서 높은 식생 피복률과 그에 따른 그늘막 효과 역시 ¹⁰Be의 지속적 생성과 집적을 저해하여 실제 대기 노출 시간에 비해 매우 적은 집적량과 젊은 노출 연대를 보이는 것으로 추정해 볼 수 있다.
특히 고위해안단구들은 형성 이후 지난 수 십 만년 동안 반복적인 기후 변화를 겪으며 퇴적층의 교란, 삭박, 재매적되었을 가능성이 높으며 한편으로 해안단구 기반암과 이동이 제한적이었을 것으로 추정되는 거력 퇴적물 역시 산지 퇴적물의 피복 등으로 인해 지속적인 노출을 가정할 만한 노출 환경에 놓여있지 못했을 가능성이 높다. 한반도의 온난습윤한 기후환경적 조건에서 높은 식생 피복률과 그에 따른 그늘막 효과 역시 ¹⁰Be의 지속적 생성과 집적을 저해하여 실제 대기 노출 시간에 비해 매우 적은 집적량과 젊은 노출 연대를 보이는 것으로 추정해 볼 수 있다. 이러한 점에서 한반도 고위 해안단구를 대상으로 한 ¹⁰Be 연대 측정기술의 성공적인 적용을 위해서는 적합한 연구지역의 발굴과 시료 확보가 본질적인 문제인 것으로 판단되며 측정 결과의 신뢰도를 높이기 위해서는 다양한 연대측정기술을 통한 교차검증이 이루어져야 할 것이다.

후속연구

한반도의 온난습윤한 기후환경적 조건에서 높은 식생 피복률과 그에 따른 그늘막 효과 역시 ¹⁰Be의 지속적 생성과 집적을 저해하여 실제 대기 노출 시간에 비해 매우 적은 집적량과 젊은 노출 연대를 보이는 것으로 추정해 볼 수 있다. 이러한 점에서 한반도 고위 해안단구를 대상으로 한 ¹⁰Be 연대 측정기술의 성공적인 적용을 위해서는 적합한 연구지역의 발굴과 시료 확보가 본질적인 문제인 것으로 판단되며 측정 결과의 신뢰도를 높이기 위해서는 다양한 연대측정기술을 통한 교차검증이 이루어져야 할 것이다.
육상에서 확인되는 해안단구의 존재는 과거 해수면 변동 사실에 대비해 현생 지각운동의 명확한 속성을 반영하는 한편 각 해안단구의 구정선고도와 형성시기에 관한 사실로부터는 가장 직접적인 지각 변형률을 산출할 수 있는 지형학과 제4기 지질학에 있어 중요한 연구 대상이 된다. 특히 한반도에는 해발고도 160 m 내외에까지 해발고도를 달리하는 다수의 해안단구가 연속적으로 잘 발달하고 있으며 지반운동 및 고해수준 상태를 보다 장기적 관점에서 복원하기 위해서는 반드시 고위 해안단구의 형성 시기에 관한 절대연대가 제시되어야 한다. 그러나 고위 해안단구일수록 퇴적물의 침식·삭박 가능성이 높아지는 문제와수 십 만년에서 수 백 만년의 시간대에서 적용가능한 절대연대 측정기술의 부재에 따라 지금까지의 연구 성과는 매우 미비한 실정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	B의 반감기는?	10Be은 대기 중의 질소와 산소가 우주선과 충돌하여 일어나는 파쇄반응으로 생성되거나 지표에 노출된 암석 표면에서 암석 중의 규소나 산소가 조사되는 우주선과 반응하여 생성된다. 이렇게 생성된 10Be은 베타 방사성 붕괴로 B가 되며, 이 때 반감기는 1.51±0.06×106년이다(Hofmann et al., 1987).
	해안단구 상에 노출된 거력과 노출 기반암을 대상으로 하여 대상 시료의 노출 연대를 추정하는 근거는?	본 연구에서는 해안단구 상에 노출된 거력과 노출 기반암을 대상으로 하여 대상 시료의 노출 연대를 추정하는데 목표를 두고 있다. 이는 해안단구 상에 노출된 거력은 육화 이후 이동이 없었을 것이라는 전제 하에 암석의 노출 연대는 곧 해안단구의 육화 시기(형성 시기)에 근접한 시간일 것이라는 간접 추정에 근거를 두고 있다. 시료 채취 지역은 강릉시 강동면의 정동진 지역과 충남 서천군 비인면 일대이며, 두 지역의 네 지점에서 총 6개의 시료를 채취하였다(Fig.
	10Be은 어떻게 생성되는가?	10Be은 대기 중의 질소와 산소가 우주선과 충돌하여 일어나는 파쇄반응으로 생성되거나 지표에 노출된 암석 표면에서 암석 중의 규소나 산소가 조사되는 우주선과 반응하여 생성된다. 이렇게 생성된 10Be은 베타 방사성 붕괴로 B가 되며, 이 때 반감기는 1.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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