초록 ▼

동해 울릉분지의 과거 3만5천년 동안의 고환경/고기후 변화를 해석하기 위해 울릉분지 코어퇴적물에 대한 환경자기학 연구를 수행하였다. 획득한 코어퇴적물 시료에 들어있는 자성광물의 함량, 입자크기 및 종류 변화를 관찰하기 위한 자기특성시험과 특성잔류자화 방향측정을 수행하였다. 기존 테프라층서(tephrastratigraphy) 연대와 본 연구에서 실시한 AMS 14C 연대측정결과를 기반으로 코어퇴적물의 형성시기를 결정하였다. 특성잔류자화방향, 암석자기변수 (χ, NRM, ARM, SIRM), 암석자기변수의 비 (χARM/χ, ARM/S

동해 울릉분지의 과거 3만5천년 동안의 고환경/고기후 변화를 해석하기 위해 울릉분지 코어퇴적물에 대한 환경자기학 연구를 수행하였다. 획득한 코어퇴적물 시료에 들어있는 자성광물의 함량, 입자크기 및 종류 변화를 관찰하기 위한 자기특성시험과 특성잔류자화 방향측정을 수행하였다. 기존 테프라층서(tephrastratigraphy) 연대와 본 연구에서 실시한 AMS 14C 연대측정결과를 기반으로 코어퇴적물의 형성시기를 결정하였다. 특성잔류자화방향, 암석자기변수 (χ, NRM, ARM, SIRM), 암석자기변수의 비 (χARM/χ, ARM/SIRM, SIRM/χ), 그리고 등온잔류자화(IRM), 무자기이력잔류자화(ARM) 획득 실험, 잔류항자기력(S-ratio)의 결과들을 바탕으로 코어시료에 기록된 간빙기(Interglacial), 빙하기(LGM), 해빙기(Deglacial), 홀로세(Holocene) 동안의 고기후 및 퇴적환경의 변화를 해석하였다. 그 결과 본 연구의 울릉분지 코어퇴적물은 3만5천 년 전 간빙기의 중-후반시기부터 홀로세 퇴적물로 이루어져 있으며 퇴적시기에 따라 자성광물의 함량, 입자크기 맟 종류에 있어서 뚜렷한 변화를 보임이 드러났다. 해수면이 증가하고 온도가 높은 간빙기 동안에는 자성광물 함량이 감소하고 자성광물의 입자크기가 큰 특징을 보였으며, 빙하기 동안에는 자성광물 함량이 증가하고 입자크기가 매우 작으며 순수한 자철석 계열의 자성광물이 지배적인 것으로 관찰되었다. 전자현미경 관찰을 통해 발견된 빙하기 동안의 세립질 자철석은 박테리아에 의한 생물적 작용에 기인한 것으로 판단되며, 당시 동아시아 겨울몬순이 강화되어 대기를 통한 유입물질이 많아진 과정 속에서 동해의 고환경적 특징에 의해 야기된 수괴내의 성층화가 환원성 환경을 유도해 박테리아의 활동을 증대시켰던 것으로 해석된다. 한편, 위치에 상관없이 동해내의 모든 코어의 표층에서 자성광물의 함량이 급격히 증가하고 입자의 크기가 작아지며, 전자현미경 관찰결과 퇴적물 내에 자철석이 지배적으로 존재하는 것으로 나타난 특징은 빙하기와 유사하게 동해 표층 퇴적물 내에 쇄설성/자생성을 비롯한 생물기원 자성기록 매체의 가능성이 있음을 시사한다. 간빙기-빙하기-간빙기로의 기간 동안 뚜렷한 변화를 보이는 본 연구의 자기특성 결과는 기타 동해 연구에서의 산소동위원소 및 지화학적 지시자들과 높은 상관성을 보이며 동해의 입체적인 고해양/고기후 해석을 함에 있어 유용함을 드러내었다.
표층퇴적물에서의 자성 박테리아에 의해 형성된 자철석의 존재가능성은 NRM-ARM-SIRM intensity의 증가와 χARM/χ, ARM/SIRM, SIRM/χ과 S-ratio가 나타내는 세립질 자성광물의 특징으로서 증폭되었고, 수행기간 중 측정된 거의 모든 코어 퇴적물의 최상부 표층에서 유사한 특징이 관찰됨으로써 그 가능성은 한층 높아졌다. 또한 LGM 구간에서 관찰되는 유사한 자기특성의 변화 양상은 고해양 퇴적물에서 박테리아에 의한 자철석이 과거 자기장의 기록매체로서 존재할 가능성을 지시하였다. 이에 따라 표층 퇴적물에서 배양된 박테리아에 의한 자철석과 퇴적물로부터 추출된 자성광물의 비교를 위하여 표층과 LGM 구간에서 추출한 자성광물에 대한 TEM 관찰이 집중적으로 이루어졌다. 표층 퇴적물에서는 수십~수백 nm의 크기에 해당하는 다양한 모양의 순수한 Fe로만 이루어진 bacterial magnetite가 관찰된 반면, LGM 구간에서는 유사한 모양과 크기의 bacterial magnetite 입자의 산출 빈도가 현저히 낮고, 일부 입자들은 Fe 이외에 Cr, Mn 등의 성분을 포함하고 있었다. 따라서 표층에서는 박테리아에 의해 형성된 자철석이 지구자기장의 기록매체로 중요한 역할을 할 수 있지만 고해양 퇴적물인 LGM 구간에서 박테리아에 의해 현성된 자철석의 중요성은 현재로서는 확정할 수 없다고 사료된다. 또한 각 구간을 대표하는 자성광물에 대한 자기이력곡선 측정으로부터 얻은 결과는 고기후 변화 구간에 상관없이 모두 위단자기구역(PSD)에 해당함을 지시하고 있다.