본 연구과제의 가장 주요한 연구 목적은 동해 해저 퇴적물에서 과거 백두산 분출에 의해 쌓인 화산재(주로 테프라)을 검출하고, 검출 시료의 지구화학적 분석을 통하여 이들의 특성을 밝히는 것에 있다. 또한 동해 해저 퇴적물들 간의 특성 및 층서 비교를 통하여 백두산 화산의 분출시기를 구하고, 화산 층서의 복원연구와 함께 전 지구적 기후 변동에 따른 고기후의 정밀한 연대 확립을 목표로 한다. 이를 위하여 가장 중요하면서도 선행되어야 할 작업은 동해의 해저 퇴적물 시료를 확보하는 것이었다. 일본의 산업기술 종합 연구소(National
본 연구과제의 가장 주요한 연구 목적은 동해 해저 퇴적물에서 과거 백두산 분출에 의해 쌓인 화산재(주로 테프라)을 검출하고, 검출 시료의 지구화학적 분석을 통하여 이들의 특성을 밝히는 것에 있다. 또한 동해 해저 퇴적물들 간의 특성 및 층서 비교를 통하여 백두산 화산의 분출시기를 구하고, 화산 층서의 복원연구와 함께 전 지구적 기후 변동에 따른 고기후의 정밀한 연대 확립을 목표로 한다. 이를 위하여 가장 중요하면서도 선행되어야 할 작업은 동해의 해저 퇴적물 시료를 확보하는 것이었다. 일본의 산업기술 종합 연구소(National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)의 지질·해양 연구팀으로부터 동해의 해저 퇴적물 코어 시료를 획득하였다. 이 시료는 총 4개의 동해 해저 퇴적물 코어와 1개의 태평양 해저 퇴적물 코어로 구성되어 있으며, 전체 약 11m 길이의 코어에서 총 500여개의 시료를 획득하였다. 또한 한국의 지질자원연구원에서 이미 탐사가 완료된 국제공동해양시추작업(IODP:05-9102)을 통해 시추된 해저코어 시료 중 일부를 획득하였다. 백두산 화산재 및 화산암 시료는 2차년도 연구 기간인 2012년 7월에 본 연구과제의 참여연구원인 임충완 박사의 주도 하에 김규한 이화여대 명예교수(자문)와 연변대학 김백련 교수(가이드)가 야외 답사 및 시료 채집을 실시하였다. 울릉도 화산재 및 화산암 시료는 2012년 및 2013년도에 연구책임자인 이인성 교수와 참여연구원인 임충완 박사, 그리고 학생 연구원인 강지숙, 김영민 등이 울릉도 기반 현무암과 울릉도 나리 분지의 화산재 및 암석 시료의 확보 작업을 수행하여, 암석 및 화산재 시료를 확보하였다. 코어 시료에서 얻은 샘플을 먼저 서울대학교 기초과학공동기기원에 있는 XRF, ICP-AES 및 ICP-MS을 통하여 bulk sample에 대한 주 원소(Si, Ti, Al, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K, P) 및 미량 원소 분석(Rb, Sr, Ba, Ce, Co,Cr, Cu, Ga, La, Nb, Ni, Sc,Rh, U, V, Y, Zr, Zn)을 실시하였다. 이러한 지구화학 분석을 통하여 얻은 미량원소들의 비가 이상값(anomaly)을 보이는 알칼리 화산인 울릉도의 화산재를 비롯하여 백두산 화산재 시료를 확인한 후에, 실체 현미경을 통하여 테프라를 핸드피킹(hand-picking) 방식으로 분리하여 냈다. 분리된 테프라 시료는 EPMA 및 SEM-EDS 분석을 추가로 실시하여 테프라 시료 하나하나에 대한 주 원소 및 미량원소 분석을 실시하여, 분석 자료를 얻었다. 본 연구에서는 우선적으로 야외조사, 육안관찰 및 박편관찰을 이용하여 최후기 화산활동에 해당하는 울릉도 부석에 대한 암석학 및 광물학에 대한 전반적인 연구를 수행하였다. 울릉도 전역에 분포하고 있는 울릉도 부석은 프리니언 분출(Plinian eruption)에 의한 Plinian pyroclastic fall deposit의 형태로 지형을 피복하여 분포하고 있는 것으로 추정되며 주로 칼데라 내부와 울릉도 서쪽에서 많이 발견된다. 울릉도 부석은 SiO2를 기준으로 한 TAS diagram 상에서 대부분 조면암 영역에 도시된다. 검은 부석은 회색 부석에 비해 K2O, Fe2O3, MgO, P2O5, TiO2 함량이 높은 편인데 이는 검은 부석 내에 함유된 다량의 흑운모 및 불투명광물의 영향을 받았기 때문일 것으로 생각된다. 박편관찰 시, 주반정은 알칼리 장석, 흑운모이며 휘석, 각섬석은 일부 함유된다. 초기에는 알칼리 장석이 주를 이루지만 후기로 갈수록 흑운모의 양이 증가하며 특히, 검은 부석 내에서 흑운모는 자형 또는 반자형으로 다량 관찰된다. 또한 프리니언 분출의 후기 단계에서 갈색과 검은 띠를 이루는 부석이 함께 발견되기도 한다. 이번 연구 결과를 이용하여 백두산 화산 개념의 이해 증진의 측면에서 Volcanic Concept Survey (VCS)연구의 효과적인 활용을 위해 체계적이고 종합적인 연구를 실시할 계획이다. 이는 화산과 지진의 안전지대가 아닌 우리나라에서 예기치 못한 일들 즉, 백두산 화산이라는 큰 자연적 이슈에 대비한 올바른 화산에 대한 인식변화와 개념형성에 대한 또 다른 패러다임의 연구라 할 수 있다.
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