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문제 정의
- 특히 이러한 점토-실트질 퇴적층들의 두께가 매우 두꺼운 서해안 지역을 대상으로 광물학적 및 지구화학적 자료를 확보하여 기존 연구에서 보고된 타지역 연구자료와 비교해볼 필요가 있다. 이 연구에서는 서남해안 나주시 장동리 지역에 노출되어 있는 적갈색 점토-실트질 퇴적물 노두를 대상으로 입도분석, 광물학적 및 지구화학적 분석을 실시하였으며, 이를 바탕으로 퇴적물의 기원에 대하여 토의하였다. 이 지역의 점토-실트질 퇴적물에 대하여는 구석기 유적 발굴지를 중심으로 제4기 지질환경연구(Lee et al.
제안 방법
- XRD 분석은 40 kV의 가속전압과 30 mA의 전류에서 발생한 CuKα선을 사용하여 슬릿(slit) 조건 2/3°-0.3 mm-2/3°, 각도범위 3-65° (2θ), 계수간격 0.03°, 계수시간 2초의 조건에서 시행되었다.
- 03°, 계수시간 2초의 조건에서 시행되었다. 광물 조성의 정량분석은 Siroquant (2012, Sietronics Ltd.)를 이용하여 실시하였으며, 분석구간, 기저값, 단위포 값들을 변화시키며 최적화하였다. 정량분석은 프로그램 내에 구비된 광물구조자료를 이용하여 수행하였는데, 실제 분석시료에 존재하는 광물들의 결정학적 및 화학적 특성과 차이가 있다.
- 정치 3시간 50분 후에 상부 5 cm 현탁액을 피펫으로 분리하고 원심분리하여 2 µm 이하의 점토 시료 슬러리를 준비하였다. 슬러리는 스포이드로 유리 슬라이드 위에 고르게 도포한 후, 자연건조시켜 정방위시료를 제작하였다. 정방위 시료는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 처리, 300℃ 가열, 500℃ 가열을 순차적으로 처리하고 각 단계별로 XRD분석을 실시하였다.
- 슬릿, 전류, 전압, 계수간격, 계수시간은 전시료 XRD 분석조건과 동일하나 측정범위는 2-30° (2θ)하였다.
- 시료는 토양 단면을 플라스틱 박스 모양으로 성형하여 그대로 박스에 떼어내어 상하 방향과 깊이를 표시하는 방법으로 채취하였다. 시료는 적갈색 부분을 대상으로 5 cm 간격으로 분취하여 분석을 위한 시료를 채취하였다.
- 원시료를 건조한 후, 3 g의 시료를 10 µm 이하 입도로 파쇄하고 100 mesh 체를 통과한 응집입자들을 측면 채움(side-packing)법으로 Al-홀더(holder)에 충전하여 부정방위시료를 제작하였다.
- 이상의 분석으로부터 퇴적물의 주요 구성광물인 점토광물은 전반적으로 일라이트, 일라이트-스멕타이트 혼합측 광물, 녹니석, 질석, 수산화-Al 질석, 캐올리나이트, 할로이사이트 등으로 구성된 것으로 보인다. 이들 점토 광물들과 함께 석영, K-장석, 사장석, 침철석, 적철석의 광물정량분석을 실시하였다(Table 1). 퇴적물 시료들의 광물조성 수직 변화는 뚜렷하지 않다.
- 전시료의 주원소 화학분석은 Activation Laboratories에서 유도결합플라즈마방출분광분석으로 실시하였다.
- 점토광물의 XRD분석을 의한 점토분리시료를 준비하기 위하여 원시료 2 g을 250 mL 비커에 담고 초순수 250 mL와 혼합하여 초음파 진동기로 분산시켰다. 정치 3시간 50분 후에 상부 5 cm 현탁액을 피펫으로 분리하고 원심분리하여 2 µm 이하의 점토 시료 슬러리를 준비하였다.
- 점토광물의 광물종을 좀 더 명확히 감정하기 위하여 정방위 시편의 에틸렌 글리콜 및 열처리 결과를 비교 검토하였다. 에틸렌 글리콜 처리 결과, 17 Å 부근의 회절선이 관찰되지 않아서 스멕타이트는 없는 것으로 판단된다(Fig.
- 슬러리는 스포이드로 유리 슬라이드 위에 고르게 도포한 후, 자연건조시켜 정방위시료를 제작하였다. 정방위 시료는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 처리, 300℃ 가열, 500℃ 가열을 순차적으로 처리하고 각 단계별로 XRD분석을 실시하였다. 슬릿, 전류, 전압, 계수간격, 계수시간은 전시료 XRD 분석조건과 동일하나 측정범위는 2-30° (2θ)하였다.
대상 데이터
- 시료는 토양 단면을 플라스틱 박스 모양으로 성형하여 그대로 박스에 떼어내어 상하 방향과 깊이를 표시하는 방법으로 채취하였다. 시료는 적갈색 부분을 대상으로 5 cm 간격으로 분취하여 분석을 위한 시료를 채취하였다.
- 2). 시료를 채취한 단면 깊이는 215 cm인데, 최상부 30 cm 구간(Unit 1)은 어두운 황갈색을 띠는데, 유기물의 영향으로 보인다, 30-170 cm구간(Unit 2)은 적갈색을 보이며 수직 균열들이 발달되어 있고, 균열 주변으로 너비 1-2 cm 정도가 백색으로 탈색되어 있다. 수직 균열 사이의 간격은 평균 13 cm 정도이다.
- 연구지역은 나주시 동강면 장동리 일대로서 서남쪽에는 영산강이 흐르고 남동쪽에는 영산강 지류인 삼포강이 흐른다(Fig. 1). 이 지역은 50,000 : 1 지질도가 발간되어 있지 않아서 자세한 지질을 추정하기는 어려우나, 250,000 : 1 지질도에 의하면 중생대 쥐라기 흑운모 화강암으로 주로 구성되어있다(KIGAM, 2016).
- 이 연구의 조사 대상인 점토-실트 퇴적층 단면은 나주시 동강면 장동리의 한 농로변 절토지에 노출되어 있다(N34° 53’ 50.56”, E126° 33’ 11.71”)(Fig. 1).
이론/모형
- 원시료를 건조한 후, 3 g의 시료를 10 µm 이하 입도로 파쇄하고 100 mesh 체를 통과한 응집입자들을 측면 채움(side-packing)법으로 Al-홀더(holder)에 충전하여 부정방위시료를 제작하였다. XRD 분석은 회절빔 단색화장치가 부착된 Rigaku사의 Ultima IV 모델의 XRD 기기를 이용하여 분석하였다. XRD 분석은 40 kV의 가속전압과 30 mA의 전류에서 발생한 CuKα선을 사용하여 슬릿(slit) 조건 2/3°-0.
성능/효과
- 하부에는 함유되어 있지 않은 녹니석이 소량 함유되어있다. 30~170 cm 구간에서는 고령토 광물과 팽윤성 점토광물의 함량이 높으며, 미량이지만 깁사이트(gibbsite)도 함유되어 있는 반면에, 석영과 K-장석의 함량이 낮으며, 사장석은 거의 검출되지 않았다. 170~215 cm 구간은 석영의 함량이 약간 높고, 고령토 광물과 팽윤성 광물의 함량이 낮아서 등, 0~30 cm 구간과 비슷한 특성을 보이지만, K-장석의 함량이 낮으며, 사장석은 검출되지 않는다.
- 에틸렌 글리콜 처리 결과, 17 Å 부근의 회절선이 관찰되지 않아서 스멕타이트는 없는 것으로 판단된다(Fig. 4).
- 이상의 분석으로부터 퇴적물의 주요 구성광물인 점토광물은 전반적으로 일라이트, 일라이트-스멕타이트 혼합측 광물, 녹니석, 질석, 수산화-Al 질석, 캐올리나이트, 할로이사이트 등으로 구성된 것으로 보인다. 이들 점토 광물들과 함께 석영, K-장석, 사장석, 침철석, 적철석의 광물정량분석을 실시하였다(Table 1).
- , 2011). 이상의 연구들에서 각종 고기후 지시자들의 수직 변화가 인지되었으며, 이는 곧 제4기 빙기-간빙기의 주기적 기후변화와 관련되는 것으로 해석되었다. 그러나 이러한 연구에도 불구하고 점토-실트질 퇴적물의 원물질이 무엇인가에 대한 논란은 오랜 동안 계속되었다.
- 그러나 이 지역의 점토-실트 퇴적물을 황사 등의 풍성기원으로 가정하면 광물조성의 정합적 해석이 가능하다. 즉, 사장석과 K-장석이 풍화되어 고령토 광물이 생성되었으며, 일부는 깁사이트나 질석 층간의 수산화 Al으로 침전되었다. 녹니석은 풍화되어 질석으로 변질되었으며, 일라이트는 부분적으로 일라이트-스멕타이트 호층구조로 변환되었을 것으로 판단된다.
후속연구
- 사장석과 녹니석은 각각 고령토 광물과 질석으로 변질되었으며, 함철 유색광물의 풍화과정에서 생성된 침철석과 적철석으로 인하여 퇴적물이 적갈색을 띠게 되었다. 이 지역의 적갈색 점토-실트 퇴적물은 한반도 타지역 풍성퇴적물과 매우 유사한 광물학적 및 지화학적 특성을 갖고 있어서 풍성퇴적물로 추정되지만, 향후 퇴적물 연대측정이나 동위원소 분석 등의 추가 분석을 실시하여 검증해야 한다.
- 한반도 점토-실트질 적갈색 고토양 원퇴적물의 기원을 보다 분명히 하기 위해서는 더 많은 고토양 단면들을 대상으로 연구자료가 확보되어야 한다. 특히 이러한 점토-실트질 퇴적층들의 두께가 매우 두꺼운 서해안 지역을 대상으로 광물학적 및 지구화학적 자료를 확보하여 기존 연구에서 보고된 타지역 연구자료와 비교해볼 필요가 있다.
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