초록 ▼

한반도 3면의 바다, 즉 동해, 남해 및 서해(황해) 대륙붕의 쇄설사립 퇴적물이 함유하는 중광물의 총량과 분포를 규명하였고, 중광물 총량에 함유된 자성광물 (자철석)의 총량과 그 분포를 밝혀내는 결과를 도출하였다. 또한 중광물 총량에 함유된 모나자이트(monazite)의 총량을 규명하였다. 대륙붕 쇄설 중광물의 총량과 그 분포를 연구의 주요내용으로 밝히는 동시에, 동해안, 남해안 및 서해안의 해빈사 중광물의 함량 결향과 그 내용을 밝히는 것이 연구목적의 또하나의 골격이었다.
연구결과의 중요내용으로는, 동해 대륙붕의

한반도 3면의 바다, 즉 동해, 남해 및 서해(황해) 대륙붕의 쇄설사립 퇴적물이 함유하는 중광물의 총량과 분포를 규명하였고, 중광물 총량에 함유된 자성광물 (자철석)의 총량과 그 분포를 밝혀내는 결과를 도출하였다. 또한 중광물 총량에 함유된 모나자이트(monazite)의 총량을 규명하였다. 대륙붕 쇄설 중광물의 총량과 그 분포를 연구의 주요내용으로 밝히는 동시에, 동해안, 남해안 및 서해안의 해빈사 중광물의 함량 결향과 그 내용을 밝히는 것이 연구목적의 또하나의 골격이었다.
연구결과의 중요내용으로는, 동해 대륙붕의 쇄설 사립퇴적물은 최고 11.7%, 동남해 대륙붕은 최고 7.8%, 남해 대륙붕은 최고 3.8% 및 서해(황해) 대륙붕은 최고 2.0%에 달하며, 이 중 (중광물 총량) 자철석(magnetite)과 모나자이트의 최고함량은 동해 대륙붕의 경우 각각 64.3%와 6.2%, 동남해 대륙붕의 경우 각각 29.4%와 11%인 것으로 밝혀냈다. 그런데, 해빈(beach)의 경우, 동해안의 해빈이 남해와 서해의 해빈보다 비교적 많은 중광물을 함유하는 것으로 밝혀졌으며, 그 중요 내용이 제3장 제2절에서 설명되었다.
북동 적도대에 위치한 한국 심해 연구지역에서 여러 가지 탐사자료를 재 검토한 결과, 이 지역의 망간단괴 특성은 저층해류와 표층해수의 생물 생산성 간 상호 보완적인 퇴적작용에 의해 결정됨이 밝혀졌다. 단괴들은 저층해류에 의한 퇴적물의 재분포 및 침식작용에 형성된 큰 규모의 bedform들과 연관되어 patch나 pavement를 이루어 분포한다. 이러한 퇴적작용은 최소한 마이오세 중기 이후에 활발하여 퇴적층 내에 매몰된 단괴를 노출시켜 해저면에서 단괴의 형성이 용이하게 하였을 것이다.
단괴의 성분이나 구조 등의 특성 역시 해저지형에 의해 영향을 받는 재퇴적작용에 따라 구분된다. 즉 매끈한 표면을 갖는 수성기원(S-type)단괴는 해저평원 지역에서 최상부 퇴적층에 부분적으로, 혹은 매몰되어 산출한다. S-type 다노기는 철과 코발트를 다량 함유하는 δ-MnO?에 의해, R-type 단괴는 망간, 니켈, 구리, 아연을 함유하는 Todorokite에 의해 특징지어진다. 이 두 type의특징을 갖는 중간형(T-type)의 단괴가 두가지 type 중 어느 한자지와 같이 산출한다.
연구지역의 퇴적물은 상당한 깊이까지 산화되어 있지만, 퇴적물의 속성작용에 의해 단괴의 성장이 크게 영향을 받았다. 이 경우에 단괴의 성장은 유기물과 제3기 퇴적물이 생교란에 의해 혼합되는 동안에 미세 망간단괴의 환원에 의해 방출된 금속원소들을 이용하여 최상부 퇴적층에 매몰된 단괴 표면에 Todorokite가 형성됨으로써 촉진된다. 특히 남쪽으로 갈수록 증가하는 표층해수의 생물생산성에 의해, 단괴의 화학 성분은 그 하부퇴적물의 성분과는 위도에 따라 정반대의 변화를 보여준다.
남해 대륙붕(낙동간 및 섬진강 해역)에 분포하는 제4기 퇴적층의 퇴적환경 및 탄성파 층서를 밝히기 위하여 정밀 탄성파 탐사 (3.5 kHz)를 실시하고 퇴적물 시료를 분석하였다.
낙동강 해역의 경우, 내대륙붕은 두꺼운 퇴적층이 분포하고 있으며 외해를 향하면서 그 두께가 감소하고 있다. 이 퇴적층은 탄성파 특성에 따라 sandy mud로 구성된 foreset 층과 clay로 구성된 bottomset 층으로 나뉘며, 홀로세 동안 낙동강 델타가 바다쪽으로 전진해 왔음을 시사해 준다. 반면에, 중간 및 외대륙붕은 주로 dand나 gravelly sand로 구성되어 있으며, 해수면 하강시 대륙붕단까지 연장된 낙동강의 고수로를 따라 운반되어 온 것이다.
섬진강 해역의 경우, 내대륙붕에 분포하는 퇴적층은 탄성파 특성에 따라 몇 개의 층서단위로 구분된다. 이 중 홀로세층은 뚜렷한 탄성파 특징을 부이지 않으나, 플라이스토세층은 여러가지 층리 및 고수로 등의 복잡한 탄성파 구조를 보인다. 판성파상에 나타나는 고수로는 중간 대륙붕까지 연결되어 있으며 섬진강간 대륙붕까지 운반되었으며, 이들 퇴적물은 연안 환경에서 대규모의 사퇴(sandy ridge)를 형성하였다.
전 지구적으로 고갈되어 가는 육상 지하자원을 대신하여 해저 광물자원을 개발할 필요성은 점차 증대되고 있으며, 특히 우리나라의 경우 그러한 필요성은 더욱 절실하다. 해저 광물자원의 부존 가능성을 평가하고 이를 개발하기 위해서는 기본적인 퇴적층서와 각 퇴적단위의 퇴적과정, 광물조성, 지화학적 특성 등에 대한 제반 지식이 요구되며, 따라서 다양한 연구와 그 결과들이 축적되고 또 종합되어지는 작업이 선행되어야 한다. 우리 나라 연근 해저에 분포하는 해저 퇴적물에 대한 연구는 부분적으로는 현재 활발히 수행되고 있으나, 그 양과 연구내용의 범위에서 아직은 매우 제한된 형편이고, 특히 퇴적물의 지화학적 특성에 대한 내용은 어무나 부족한 현실이다. 따라서 이러한 지식의 공백을 메우고 궁극적으로는 해저 광물자원 부존의 평가와 개발에 이용될 수 있는 기초자료를 제공하기 위한 목적으로 본 연구가 수행되었다.
본 연구의 내용은 따라서 한반도 주변의 전체 연근해저와 대륙붕에 분포하는 퇴적물을 분석하여 그 지화학적 특성을 밝혀내고, 아울러 지역적 분포양상과 분포에 영향을 미치는 조절요인들을 추정하는 것으로 구성된다. 본 연구를 통해 분석되어 진 퇴적물 시료는 총 381개로서 293개의 표층퇴적물 시료와 13개 코아 퇴적물에서 채취한 88개의 시료로 구성되었다. 퇴적물의 화학분석은 원자흡광분석기 (Atomic Absorption Spectrometer), 유도결합 플라즈마 방출분광기(ICP-AES), 유도 결합 플라즈마 질량분석기 (ICP-MS) 등을 이용하여 수행되었다. 한편, 본 연구에서 분석된 퇴적물의 지화학 특성은 9개의 주성분 원소 (Al?O?, Fe?O?, MgO, CaO, Na?O, K?O, TiO?, P?O?, MnO), 18개의 미량성분 원소 (Co, Cr, Cu, Ni, V, Zn, Sr, Ba, Li, Nb, Xc, Y, Rb, Mo, Sb, Cs, Pb, Th), 그리고 Corg과 CaCO?를 포함하여 총 29개 항목이었다.
분석된 퇴적물의 지화학적 특성들은 지역이나 퇴적환경, 그리고 퇴적물의 유형에 따라 차이를 나타내고 있으나, 그 전반적인 함량의 범위는 자연상태의 그것을 벗어나지 않았으며, 또 이들의 분포를 조절하는 요인으로서는 퇴적물의 입도가 가장 중요하게 나타났다. 또한, 퇴적물의 근원지에서 운반 및 퇴적지에 이르는 일정한 경향성을 나타낸 지화학 특성은 발견되지 않았으며, 주상시료의 수직적 변화에서도 특정한 경향은 도출되지 않았다. 이러한 결과는 우리 나라 연근해저 현생퇴적물 내에서의 특정한 광화대 분포의 가능성을 배제하는 사실로 해석되며, 해저 광물자원의 부존 가능성이 현생퇴적물보다는 고기의 퇴적층 및 그 재동물질들에서 더 크리라는 사실을 시사한다. 한편, 국내에서는 처음으로 한반도 주변 해저의 거의 전역을 망라한 광범위한 지역에서 채취된 퇴적물 시료를 대상으로 하여 주성분 원소와 미량성분 원소를 포함한 다양한 지화학 성분에 대하여 객관적으로 신뢰할 수 있는 분석값을 산출하여 그 공간적 분포도를 작성할 수 있었던 것은 본 연구의 결과로서 얻어진 가장 중요한 성과라 하겠다.

Abstract ▼

The continental shelves surrounding the Korean Peninsular, namely the contented shelf of the East Sea(Sea of Japan), the continental shelf of the South Sea and the continental shelf of the West Sea(Yellow ea) have been investigated to understand the detrital heavy mineral content, distribution patte

The continental shelves surrounding the Korean Peninsular, namely the contented shelf of the East Sea(Sea of Japan), the continental shelf of the South Sea and the continental shelf of the West Sea(Yellow ea) have been investigated to understand the detrital heavy mineral content, distribution pattern of heavy mineral content and possible sedimentary mechanism. Also, the beach sedimentary deposits along the coastal zones of the East, South and West Sea of Korea have been investigated to understand the clastic heavy mineral content and related sedimentary processes.
The study results show that the average maximum content of the clastic heavy minerals in the continental shelves of the East, Southeast, South and West Sea of the Korean Peninsular are 11.7%, 7.8%, 3.8% and 2.0% respectively. Furthermore, the maximum content of magnetite and monzite in the continental shelf of the East Sea are 64.3% and 6.2%, and those of the South Sea are 57.1% and 6.8%, and those of the South Sea are 27.3% and 6.7% and finally those of the West Sea are 29.4% and 11.0%. It is also significant that the heavy mineral content of the West Sea coastal zone beach deposits seems to be lower that of the East and South Sea.
In the Korea Deep Ocean Study(KODOS) area, manganese nodules are concentrated in patchy pavements associated with large surface bedorms, resulting from sediment redistributional and erosinal processes by bottom currents. These sedimentary processes appear to enhance (re)generation of nodules by excavation of buried nodules and fragmentation of older nodules at least since the middle Miocene.
Most characters of nodules are also related to resedimentation processes. S-type(hydrogenetic) nodules with smooth surface occur exposed on top of intensely bioturbated sediments of hill and seamount areas. On the other hand, R-type (diagenetic)nodules with rough surface are found partially or embedded within the top-most sediment layer in the abyssal plain area. The S-type nodules are rich in Fe and Co in δ-MnO?, whereas the R-types contain abundant Mn, Ni, Cu, and Zn in todorokite. Transitional, T-type, nodules show intermediate characters between the two types.
The growth of nodules appears to have been largely affected by sediment diagenesis, although the underlying sediments are oxygenated to a depth. Accretion of todorokite on nodule surface occurs within the topmost sediment layer, utilizing some metal species regenerated mainly from micronodules during biomixing of organic materials. In this case, the chemical composition of nodules is latitudinally inversed. It is due to southward-increas-ing primary production of surface water.
High-resolution seismic profiles and sediment samples were analysed to delineate the shallow seismic stratigraphy and depositional environments of Late Quaternary sediments on the continental shelf off the southern coast of Korea.
The seismic records on the inner shelf off the Nakdong River reveal a wedge-shaped sediment body, tapering off toward the sea. On the basis of reflection patterns, the sediments can be classified into two units; foreset unit and bottomset unit, consisting of sandy muds and clays, respectively. The lateral transition from foreset to bottomset deposits suggests a prograding delta system of the Nakdong River since the late Holocene. In contrast, the side area of the mid- and outer shelf off the Nakdong River is covered by a thin veneer of gravelly sands and sands. These sediments were derived from the Korean Peninsular through the paleochannel of the Nakdong River, which extended onto the mid-shelf during late pleistcene low sea level.
The sedimentary column overlying the acoustic basement on the inner shelf off the Seomjin River can be divided into 4 depositional sequences on the basis of seismic characteristics. The Holocene sequence shows nearly transparent seismic facies, whereas the Pleistocene sequence shows various seismic facies which include parallel to subparallel bedding, obliquely prograding reflectors, the extension of the Seomjin River-provided abundant sands for the development of large-scale sand ridges on the mid-shelf during lte Pleistocene low sea level.
In the face of near exhaustion of many mineral deposits on land, there is now an increasing interest in the underwater mineral deposits as alternative resources. For development and evaluation of these yet scarcely explored resources, the knowledge of sedimentary processes and depositional sequence as well as of mineral composition and geochemical characteristics are prerequisite. Although some researches have been done on the sedimentary processes in the shallow seas around Korea, the extent and the quantity of research on them are still largely inadequate, particularly where the understanding of geochemical characteristics of the sediments is concerned. The present research has therefore attempted to fill the gap in the knowledge of these and provide some basic material and data necessary for the assessment and development of our mineral resources.
The research concentrated on the analyses of the sedimentary deposits in the shallow seas and continental shelves around Korea and on the identification of their geochemical characteristics as well as on the evaluation of their regional distribution patterns and the factors which affect theses ptterns. In order to do this, a total of 381 samples were collected, 293 surface sediment samples and 88 samples taken from 13 cores. The chemical analyses of the sediments were carried out by Atomic Absorption Spectrometer, ICP-AES and ICP-MS. These analyses covered 29 components, including 9 major elements, 18 trace elements, Corg and CaCO3.
The research showed that the location, sedimentary environment and sediment type all have effect on the geochemical characteristics of the sediments. However, only a small degree of change in the concentration was observed in the sediments analysed compared to those found in their natural and unpolluted state. The grain-size of the sediments emerged as the most important factor influencing the contents of the sediments. And there was no noticeable tendency in the distribution of any chemical components analysed. These results suggest that there is a slim possibility of finding economically viable mineral deposits in the recent sediments in the shallows seas of Korea and that mineral resources are much more likely to be found in the ancient, pre-Holocene deposits.
The main achievement of the present research could be said to lie in the way it has provided objective and reliable analytical data from a number of samples taken from a wide area covering most of the near-shore and shallow was around Korea. With these relatively comprehensive data it was also possible to produce distribution maps of the various chemical components in the surface sediments of the shallow seas surrounding the Korean Peninsular.

목차 Contents

• 1. 서 론...18
• 2. 연구방법...21
• 3. 결 과...22
• 4. 고 찰...26
• 5. 결 론...30
• 6. 참고문헌...37
• 제 1 세부목차...52
• 제 2 세부목차...112
• 제 3 세부목차...168
• 제 4 세부목차...226