[논문]REE 분석과 GIS를 이용한 퇴적물 이동 연구

곽재호; 이현구; 이승구; 양동윤; 김주용

문제 정의

본 연구에서는 다양한 지질현상을 해석하는데 유용하게 사용되고 있는 희토류원소를 이용하여 퇴적물의 기원지를 밝혀보고자 하였다. 또한 GIS를 이용하여 침식에 의한 토양유실등 급을 산정하여 희토류원소의 분석에 의한 결과와 비교하여 퇴적물의 기원지를 밝히는데 이용하고자 하였다. 침식재해를 유발하는 여러가지 인자에 대한 지금까지의 연구결과 다양한 토양침식 모델이 개발되어 있으며, 그 중 가장 보편적으로 적용가능하다고 알려진 USLE(Universal Soil Loss Equation)공식을 적용하였다.
, 1996, 1997). 본 연구에서는 다양한 지질현상을 해석하는데 유용하게 사용되고 있는 희토류원소를 이용하여 퇴적물의 기원지를 밝혀보고자 하였다. 또한 GIS를 이용하여 침식에 의한 토양유실등 급을 산정하여 희토류원소의 분석에 의한 결과와 비교하여 퇴적물의 기원지를 밝히는데 이용하고자 하였다.

제안 방법

각 지점마다 약 1kg정도 채취된 시료는 비닐백으로 밀봉하여 실험실로 옮겼으며, 자연상태에서 수분을 어느 정도 제거한 후 100 mesh 체를 이용하여 시료를 선별하였다. 선별된 시료는 증류수에서 교반 시킨 후 부유되는 입자들을 따라내는 과정을 여러번 반복하여 점토광물 및 유기물을 제거하였으며, 오븐에서 건조(<40C)하여 분석시료로 선택 하였다.
시료 채취지역 주변에 분포하는 대표적인 암상(순창 엽리상화강암, 삼오리 엽리상화강암, 대강 엽리상화강암, 설옥리층)들과 하상퇴적물과의' 관계를 파악하기 위해 동일하게 화학분석을 실시하였다. 이들 시료들의 희토류 원소는 기초과학지원연구원 (Thermo Elemental PQ m) 및 한국지질자원연구원 (VG Plasma PQU)의 ICP-MS를 이용하여 분석하였다.
시료 채취지역 주변에 분포하는 대표적인 암상(순창 엽리상화강암, 삼오리 엽리상화강암, 대강 엽리상화강암, 설옥리층)들과 하상퇴적물과의' 관계를 파악하기 위해 동일하게 화학분석을 실시하였다. 이들 시료들의 희토류 원소는 기초과학지원연구원 (Thermo Elemental PQ m) 및 한국지질자원연구원 (VG Plasma PQU)의 ICP-MS를 이용하여 분석하였다.
지리 정보시스템을 이용하여 소유역별 토양유실등급을 산정하기위해 연구지역 내의 수계에 영향을 줄 수 있는 지역까지 범위를 넓혀 7개 권역으로 분할하였다. 범용토양유실공식을 이용하여 토양유실등급을 나눈 결과 옥과천 상류 권역에서 토양유실이 우세하게 일어나고, 옥과천의 중류와 합류하는 삼기천 권역에서도 토양유실이 우세하게 일어나는 것으로 나타났다.
퇴적물 시료는 삽을 이용하여 퇴적층 표면의 유기물층을 제거한 후 약 30cm 내외의 깊이 까지 2~3 곳 이상의 인접시료 지점을 선정하여 혼합 채취시료를 만들어 시료의 대표성이 유지되도록 하였다. 각 지점마다 약 1kg정도 채취된 시료는 비닐백으로 밀봉하여 실험실로 옮겼으며, 자연상태에서 수분을 어느 정도 제거한 후 100 mesh 체를 이용하여 시료를 선별하였다.

대상 데이터

퇴적물 시료는 삽을 이용하여 퇴적층 표면의 유기물층을 제거한 후 약 30cm 내외의 깊이 까지 2~3 곳 이상의 인접시료 지점을 선정하여 혼합 채취시료를 만들어 시료의 대표성이 유지되도록 하였다. 각 지점마다 약 1kg정도 채취된 시료는 비닐백으로 밀봉하여 실험실로 옮겼으며, 자연상태에서 수분을 어느 정도 제거한 후 100 mesh 체를 이용하여 시료를 선별하였다. 선별된 시료는 증류수에서 교반 시킨 후 부유되는 입자들을 따라내는 과정을 여러번 반복하여 점토광물 및 유기물을 제거하였으며, 오븐에서 건조(<40C)하여 분석시료로 선택 하였다.
연구 지역은 고생대로 추정되는 변성퇴적암류가 북북동-남남서 방향으로 대상분포하며 기저를 이루고 있다. (이병주 외, 1997).
연구대상지역의 시료채취는 섬진강 본류를 포함한 5개 하천과 주변 모암 및 토양에서 총 46개 시료를 채취하였다. 하상시료는 섬진강 본류에서 6개, 경천에서 5개, 옥과천에서 7개, 입천에서 5개, 장청천에서 3개 시료 등 총 26개 시료를 채취하였다.
(이병주 외, 1997). 연구지역의 중앙부에는 삼오리 엽리상화강암, 동쪽으로는 대강 엽리상화 강암, 서쪽으로는 순창 엽리상화강암이 넓게 분포하고 있다.
연구지역인 전라북도 곡성군 일대는 북쪽으로 전라북도 순창군 .남원시, 동쪽으로 구례군, 남쪽으로 순천시, 서쪽으로 화순군 .
연구대상지역의 시료채취는 섬진강 본류를 포함한 5개 하천과 주변 모암 및 토양에서 총 46개 시료를 채취하였다. 하상시료는 섬진강 본류에서 6개, 경천에서 5개, 옥과천에서 7개, 입천에서 5개, 장청천에서 3개 시료 등 총 26개 시료를 채취하였다. 하천 주변의 모암에서는 9개 시료, 토양에서는 11개의 시료를 채취하였다.
하상시료는 섬진강 본류에서 6개, 경천에서 5개, 옥과천에서 7개, 입천에서 5개, 장청천에서 3개 시료 등 총 26개 시료를 채취하였다. 하천 주변의 모암에서는 9개 시료, 토양에서는 11개의 시료를 채취하였다.

이론/모형

토양침식의 주요변수는 사면의 경사, 토지이용 및 토지피복분류, 토양보전능력 등이며 침시재해 유발 가능성은 이들 변수를 곱한 값으로 나타내는데, 이 값이 높을수록 침식재해 유발 가능성이 높아지게 된다(Wischmeier and Smith, 1978). 본 연구에서는 지리정보시스템 (GIS: Geographic Information System)을 활용하기 위해 1:25,000 지형도를 이용하여 TIN( T riangulated Irregular Network) 을 작성하였고, 토양유실등급 산정을 위해 USLE(Universal Soil Loss Equation)을 이용하였다.
또한 GIS를 이용하여 침식에 의한 토양유실등 급을 산정하여 희토류원소의 분석에 의한 결과와 비교하여 퇴적물의 기원지를 밝히는데 이용하고자 하였다. 침식재해를 유발하는 여러가지 인자에 대한 지금까지의 연구결과 다양한 토양침식 모델이 개발되어 있으며, 그 중 가장 보편적으로 적용가능하다고 알려진 USLE(Universal Soil Loss Equation)공식을 적용하였다.

성능/효과

지리 정보시스템을 이용하여 소유역별 토양유실등급을 산정하기위해 연구지역 내의 수계에 영향을 줄 수 있는 지역까지 범위를 넓혀 7개 권역으로 분할하였다. 범용토양유실공식을 이용하여 토양유실등급을 나눈 결과 옥과천 상류 권역에서 토양유실이 우세하게 일어나고, 옥과천의 중류와 합류하는 삼기천 권역에서도 토양유실이 우세하게 일어나는 것으로 나타났다. 경천 권역에서는 중 .
전라남북도의 경계에 위치한 섬진강 본류와 4개 지류에서 채취한 하상시료들의 희토류원 소 조성과 7개 권역으로 분할하여 권역별 토양유실등급을 산정해본 결과, 경천은 일대를 둘 러싸고 있는 순창 엽리상 화강암과 하상시료의 희토류원소 분포양상, (La/Yb)과 EwEu*의 값에서 밀접한 상관관계를 보여주었다. 옥과천은 인접한 설옥리층 또는 삼오리 엽리상 화강 암보다 옥과천 중류에서 합류하는 원거리의 삼기천 상류 대강 엽리상 화강암에 기인한 것으로 보이며, 입천 .

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