강으로부터 해양으로 유입되는 퇴적물은 유역분지의 지질, 지리, 지형, 기후 등의 영향을 반영하며, 육상 유역분 지에서 퇴적물 생성 과정에서 수반되는 화학적 풍화는 대기 중 이산화탄소 농도를 조절하는 데에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 한반도 남해안 낙동강 하구 인근 해저 표층 퇴적물의 지화학 조성을 이용하여 화 학적 풍화의 강도와 퇴적물의 기원지에 분포하는 암석의 조성을 추정하였다. 연구 시료의 화학적 풍화 강도는 중간에 낮은 정도(평균 Chemical Index of Alteration=68)이며 A-CN-K 도표에서 추정한 풍화의 추세는 퇴적물의 기원지 성분 이 평균적인 상부 대륙지각과 매우 유사한 것으로 보인다. 이는 낙동강 유역분지에 분포하는 중생대 화강암류와 경상누 층군 퇴적암이 혼합된 성분을 반영하는 것으로 판단되기 때문에 연구 대상인 퇴적물이 낙동강 하구로부터 유입되는 퇴 적물의 성분을 대표하는 것으로 해석한다. 표층 퇴적물의 희토류원소는 분화된 경희토류-중희토류의 비와 음의 Eu 이상 을 나타내어 상부 대륙지각과 매우 유사하다. 본 연구의 결과를 전 세계 강 하구 퇴적물 자료 및 국내의 큰 강 자료와 비교하였으며, 이를 통하여 지질 및 지형의 잠재적인 영향을 고려할 수 있다.

전라북도 무주군에 분포하는 백악기 무주분지의 퇴적시기 및 퇴적물의 기원지를 파악하기 위해 쇄설성 저어콘 U-Pb 연대측정을 수행하였다. 시료는 설천응회암(SCT), 방이리층(BYR), 길왕리층의 고방층원(GWR-G), 서창층원(GWR-S), 북창층원(GWR-B), 적상산층(JSS)으로 총 6개가 채취되었다. 연대측정 결과 무주분지의 퇴적층은 약 105.6-90.4 Ma에 걸쳐 퇴적되었고, 지질시대로는 알바절에서 투로니아절에 해당한다. 무주분지 서쪽에 분포하는 방이리층과 길왕리층 고 방층원 시료에서 각각 약 94.4 Ma와 89.6 Ma의 단일 저어콘 최소연령이 확인되어, 기존에 길왕리층 역암을 기준(암층 서)으로 설정된 상대연령에 대해 추가연구를 통한 재확인이 필요하다. 그리고 무주분지를 채우고 있는 대부분의 퇴적물 들이 무주분지와 인접한 제한된 지역에서 공급되었을 것으로 판단된다.

백악기 구례분지 구례층군에 대한 쇄설성 저어콘 레이저삭박 다검출기 유도결합플라즈마 질량분석기(LA-MCICP- MS) U-Pb 연대측정을 수행하였다. 구례층군은 하부로부터 수평리층, 금정리층, 토금층, 오봉산층으로 구성되며, 이 번 연구에서는 연대측정을 위해 총 5개의 시료를 채취하였다. 그 결과 구례층군의 최하부 지층인 수평리층과 최상부 지층인 오봉산층에서는 각각 선캄브리아시대와 후기 백악기 저어콘들만이 산출되어 비교적 좁은 연대 분포 범위를 보 였다. 그러나, 금정리층 상하부와 토금층에서는 선캄브리아시대부터 백악기까지의 비교적 넓은 저어콘 연대 분포를 나 타냈다. 백악기 저어콘이 산출되지 않은 수평리층을 제외한 각 퇴적층의 가장 젊은 쇄설성 저어콘 U-Pb 연령은 금정리 층 하부에서 약 107.4 Ma, 금정리층 상부에서 약 104.6 Ma, 토금층에서 약 97.7 Ma, 오봉산층에서 약 88.5 Ma로 계산 되었다. 이는 구례층군의 퇴적시기가 대략 전기 백악기 말의 알바절(Albian)에서 후기 백악기의 코냑절(Coniacian)로 제한될 수 있음을 지시한다. 또한 각 지층별 쇄설성 저어콘 연령 분포에 근거한 구례층군 퇴적물 기원지는 분지의 진화 과정 동안 인근의 영남육괴에서부터 옥천대의 일부까지 확장되어 변화했을 것으로 해석되며, 구례층군을 구성하는 퇴적 층들의 백악기 저어콘 산출 양상은 백악기 동안 고태평양판의 슬랩 퇴각 작용을 잘 반영하는 것으로 보인다.

해양환경과 기상연구 거점으로서의 중요성에도 불구하고, 수중에 잠긴 화산섬, 이어도의 퇴적물과 해양지질학적 연구는 부족하다. 이 연구의 목적은 이어도 해저에 분포하는 퇴적물의 종류와 분포양상, 그리고 그 퇴적물의 기원지를 밝히는 것이다. 이를 위해 이어도와 그 주변에서 박스코어러를 사용하여 25점의 표층퇴적물을 획득하였으며, 퇴적물 입도분석과 XRD 점토광물 분석을 수행하였다. 이어도의 정봉은 북부에 존재하며, 남부는 파식대지가 나타난다. 따라서 화산체의 남부는 파랑에 의한 침식작용으로 사라지고, 북부에 일부만 살아남은 것으로 해석된다. 입도분석결과, 패각과 산호편을 포함하는 자갈과 모래 퇴적물은 이어도 화산체와 파식대지에 주로 분포하며, 니질 퇴적물은 이어도 주변해역의 깊은 곳에 나타난다. 점토광물은 일라이트가 대부분을 차지하며, 녹니석과 카올리나이트 순으로 풍부하다. 삼각도표에 도시한 결과, 세립질 퇴적물은 모두 양쯔강(장강) 기원 영역에 도시되었다. 결과적으로 조립질의 자갈과 모래 퇴적물은 이어도 화산체의 풍화침식의 산물과 서식 생물의 골격, 껍질로서 운반과 퇴적과정에서 파랑이 주요한 역할을 한 것으로 해석되며, 반면에 세립질 퇴적물은 여름철 장강으로부터 이어도 해역으로 유입된 것으로 보인다. 이와 같이, 이어 도의 퇴적작용은 여름철 장강 유입수와 태풍의 영향이 큰 것으로 해석된다.

대부분 니질 퇴적물로 구성된 황해 남동부 흑산니질대 퇴적물의 기원지를 밝히기 위해 퇴적물 시료에 대해 주성분 원소와 희토류 원소(REE)를 분석하였다. 표층 퇴적물 시료는 흑산니질대 내 51지점에서 피스톤식과 박스형 시료 채취기로 획득하였다. 흑산니질대의 표층퇴적물은 니 퇴적물이 우세하게 나타나며, 평균입도는 5-6φ이다. 공간적으로 북쪽지역은 실트함량이 높고, 남쪽지역으로 갈수록 점토함량이 증가한다. 흥미롭게도 주성분 원소와 희토류 원소 함량 특성은 퇴적물 기원 해석에 있어 다른 결과를 가져왔다. Fe/Al과 Mg/Al 함량 비, Al2O3와 MgO 함량 비, Al2O3와 K2O를 각각 도시한 결과, 흑산니질대 퇴적물은 한국 기원의 퇴적물이 우세한 것으로 나타났다. 하지만 희토류 원소의 특성은 중국 기원의 퇴적물이 우세함을 반영한다. 이러한 기원 불일치는 각 원소의 함량 조절요인이 다르기 때문이다. 주성분 원소는 입도와 높은 상관관계를 고려할 때 입도에 따라 그 함량이 영향을 받는 것으로 해석된다. 반면에 희토류 원소는 입도와는 상관관계가 낮으며, 중광물 함량에 의해 조절되는 것으로 사료된다. 이와 같이, 각기 다른 추적자에 따른 기원의 불일치를 해결하기 위해 추가적인 연구가 필요하다.

황해와 북동중국해에는 중국의 황하와 양쯔강 그리고 한국의 강들로부터 많은 양의 부유물질이 공급되어 대륙붕 해역에 여러 개의 니질 퇴적체가 발달하고 있으나, 이들 퇴적체에서 두 기원을 설명할 수 있는 퇴적-지화학적 요인은 아직까지 명확하게 제시되고 있지 않다. 본 논문에서는 한국과 중국 기원 강 퇴적물의 주성분 원소의 함량 특성을 비교 연구하고, 그 결과를 토대로 황해와 북동중국해 퇴적물에 적용 가능한 기원지 추적자를 제시하였다. 본 연구를 위해 총 102개의 강과 연안 퇴적물에 대한 주성분 원소(Al, Fe, Mg, K, Ca, Na, Ti)들의 함량을 유도결합플라즈마 분석기를 이용하여 분석하였으며, 이와 함께 입도효과를 최소화하기위해 원시료를 실트(60∼20μm)와 점토 구간(<20μm)으로 분리하여 주성분 원소 함량과 스트론튬 동위원소 비(87Sr/86Sr)를 분석하였다. 연구결과, 새로운 방법의 입도보정을 통한 Fe/Al과 Mg/Al 함량 비는 매우 유용한 잠재적 추적자로 제시되며, 이러한 결과는 입자 분리된 실트와 점토 퇴적물에서 더욱 뚜렷하다. 또한 실트 구간의 퇴적물에서 한국 기원의 87Sr/86Sr 비는 0.7229∼0.7253(평균 0.7243) 범위로 중국 기원 퇴적물(0.7169∼0.7189, 평균 0.7179)과 뚜렷한 차이를 보여, 황해와 북동중국해에서 한국과 중국 기원의 퇴적물을 구분할 수 있는 중요한 지화학적 성분으로 평가된다. 이러한 잠재적 추적자들에 근거할 때, 한국 서남해에 발달하고 있는 니질 퇴적대의 전퇴적물은 한국과 중국의 혼합 기원으로 해석되나, 실트와 점토 구간의 퇴적물로 나누어 볼 때 그기원이 각각 다르게 나타났다. 즉, 점토 퇴적물은 한국과 중국의 혼합 기원으로, 실트 퇴적물은 한국 기원이 우세한 것으로 해석된다.

기후 변화에 민감하게 반응하는 북극해는 지구 기후 변화의 흔적을 고스란히 간직하고 있으므로, 북 극해 퇴적물 연구는 지구 기후 변화를 연구하는 데 매우 중요하다. 2016년에 수행된 아라온호의 ARA07C 북 극해 탐사를 통하여 동시베리아해 연변부에서 획득한 ARA07C-St02B 중력 코어를 이용하여 퇴적학적, 광물 학적, 지화학적 특성을 연구하고 이를 이용하여 기원지를 추정하였다. 코어 퇴적물은 색, 입도와 빙운쇄설물 의 함량에 의하여 4개의 유닛으로 구분하였는데, 갈색층을 포함하는 유닛 1과 3은 회색층으로 구성된 유닛 2 와 4보다 모래와 빙운쇄설물의 함량이 다소 높다. ARA07C-St02B 코어 주변에서 연구된 ARA03B-27 코어 와 비교를 통하여 이들은 MIS (Marine Isotope Stage) 1부터 4시기에 퇴적된 것으로 여겨진다. 갈색층을 포 함하는 유닛들과 회색층으로 이루어진 유닛 사이에는 벌크 광물 조성, 점토광물 조성, 지화학 조성에서 차이 가 난다. 벌크 광물과 점토광물 특성은 조립질 퇴적물과 세립질 퇴적물 사이에 기원지가 다를 수 있음을 시 사한다. 조립질 퇴적물은 대부분 랍테프해와 동시베리아해로부터 동시베리아 연안류나 추크치해로부터 보퍼트 환류를 따라 운반된 것으로 여겨지지만, 세립질 퇴적물은 대부분 동시베리아해, 추크치해, 보퍼트해로부터 해 류에 의하여 운반된 것으로 추정된다. 유닛 1의 일부 조립질 퇴적물과 유닛 3의 세립질 퇴적물은 보퍼트해와 캐나다 북극 군도로부터 해류, 빙산 또는 해빙에 의하여 연구 지역에 퇴적된 것으로 판단된다. 잠재적인 근 원지의 지화학 조성에 관한 자료를 획득하게 되면, 연구 지역의 코어 퇴적물의 기원지와 공급 방법에 대하여 좀 더 자세하게 규명될 수 있을 것으로 판단된다.

북극해는 기후 변화에 따라 북극의 해빙과 빙상의 분포가 달라지며 쇄설성 퇴적물 내 광물의 특성이 변화한다. 따라서 해빙이나 빙산에 의해 운송된 해양 퇴적물을 연구하는 것은 지구 기후 변화를 이해하는 데에 매우 중요하다. 본 연구에서는 척치해저고원의 아라온 마운드에서 채취한 4개의 중력코어와 아라온 마운드 사이 사면에서 채취한 1개의 중력코어를 사용하여, 벌크광물조성, 점토광물조성, 빙운쇄설물 연구를 통해 쇄설성 퇴적물의 기원지를 알아보고 이를 바탕으로 서북극해의 고환경 변화를 재구성하였다. 코어 퇴적물들은 갈색, 회색, 녹회색을 띠며 서북극해에서 나타나는 간빙기/빙기 순환에 따른 퇴적물색의 특성을 잘 나 타내고 있다. 척치해저고원에서 획득한 코어 퇴적물을 광물 특성과 주변에서 수행된 기존 연구와 비교하여 총 3개의 유닛으로 구분하였다. 최후빙기극대기에 퇴적된 유닛 3 퇴적물은 동시베리아해로 유입되는 콜리마 강과 인디기르카 강 퇴적물들이 동시베리아해 대륙붕에 퇴적된 후, 해빙이나 해류에 의해 유입된 것으로 보인다. 퇴빙기에 해당하는 유닛 2 퇴적물은 동시베리아해로 유입되는 콜리마 강, 인디기르카 강, 보퍼트해로 유 입되는 맥켄지강과 캐나다 군도로부터 함께 공급된 것으로 보이며, 로렌타이드 빙상의 융해에 의하여 다량의 빙운쇄설물들이 유입되었다. 간빙기 퇴적물인 유닛 1의 경우, 세립질 퇴적물들은 캐나다 북부와 동시베리아해로부터 해빙과 해류에 의해 공급되었으며, 조립질 퇴적물들은 캐나다 군도로부터 해빙에 의해 유입된 것으로 여겨진다.

남해 섬진강 하구유역에 발달되어 있는 남해중앙니질대는 흑산머드벨트의 퇴적물들과 섬진강의 퇴적물들을 공급받는 것으로 알려져 있다. 그러나 니질 퇴적체를 형성하기 위해서는 위 지역에서 공급되는 퇴적물보다 더 많은 양의 퇴적물이 공급되어야하기 때문에, 추가적인 퇴적물 공급원에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 남해중앙니질대 퇴적물의 기원지 및 퇴적물 유입경로의 변화를 알아보기 위해, 16PCT-GC01 및 16PCT-GC03 코어에 대해 점토광물 및 주성분원소 분석을 수행하였다. 황하 퇴적물은 스멕타이트의 함량이 높고, 양쯔강 퇴적물은 일라이트의 함량이 높으며, 한국 강 퇴적물들은 카올리나이트와 녹니석의 함량이 높다. 또한 한국 강 퇴적물은 Al, Fe, K가 풍부하고, 중국 강 퇴적물은 Ca, Mg, Na 등이 풍부하다. 따라서 점토광물과 주성분원소를 이용해 퇴적물의 기원지를 추적할 수 있다. 연구 결과, 남해중앙니질대의 코어 퇴적층은 총 3개의 퇴적 단위(sediment unit)로 구분 할 수 있다. 해수면이 가장 낮은 저수위기(lowstand stage)에 해당되는 퇴적 단위 3은 황하로부터 공급된 퇴적물이 연안류 혹은 조석 작용에 의해 연구지역으로 공급된 것으로 해석되고, 해수면이 빠르게 상승하는 해침기(transgressive stage)에 해당되는 퇴적 단위 2는 황하의 영향이 약해지고 양쯔강과 한국 강들의 영향이 강해지는 것으로 해석된다. 현재와 같은 해수면과 해류의 순환이 형성된 고수위기 (highstand stage)에 해당되는 퇴적 단위 1은 양쯔강과 한국 강으로부터 퇴적물이 해류를 통해 연구지역으로 공급된 것으로 해석된다.

2015년 극지연구소의 로스해 지질탐사 동안 로스해와 남빙양이 접하는 대륙대 지역에 위치한 정점에서 롱코어(RS15-LC48)를 시추하였다. 이 코어에서 지난 홀로세와 플라이스토세 동안 퇴적된 해양 퇴적물을 구성하는 점토광물의 특성과 기원지를 규명하고자 퇴적물의 퇴적상, 입도분포, 점토광물의 종류와 함량비, 일라이트의 결정도 지수와 화학지수를 분석하였다. 퇴적학적 특성에 따라 크게 네 개의 퇴적단위들로 구분되며 이들은 플라이스토세부터 홀로세 시기에 걸친 여러 번의 빙하기/간빙기 퇴적작용에 의해 형성된 것으로 해석된다. 퇴적물은 주로 사질 점토와 실트질 점토, 빙하 쇄설물들로 구성되어 있다. 깊이에 따른 퇴적물의 입도 분포와 모래 입자의 함량 변화는 대자율의 변화와 매우 유사하게 나타났다. 또한 점토광물의 상대적 함량비는 전체적으로 일라이트(52.7 %)가 가장 우세하고 스멕타이트(27.7 %), 녹니석(11.0 %), 카올리나이트(8.6 %) 순서로 나타났으며, 석영, 사장석 등의 화산 활동 기원 초생광물도 함께 수반되어 나타났다. 일라이트와 녹니석 함량의 증가와 해당 깊이에서의 일라이트 결정도지수와 화학지수는 퇴적물이 주로 로스해 빙상 하부에 위치한 남극 종단산맥의 기반암으로부터 기인했음을 지시한다. 반면 스멕타이트의 함량은 다른 점토광물의 변화 양상과 반대로 나타나는데, 이는 간빙기 동안 로스해 서안의 빅토리아 랜드 연안에서 북동쪽으로 흐르는 해류에 의해 스멕타이트가 추가적으로 운반되어 퇴적된 것으로 사료된다.

동중국해는 황하(Huanghe), 장강(Changjiang) 및 한국의 여러 강들로부터 많은 양의 퇴적물을 공급받는 것으로 알려져 있으며, 각 강들의 영향 및 퇴적과정을 밝혀내기 위해 많은 연구가 수행되었으나, 의견일치가 이루어지지 못하였다. 본 연구에서는 동중국해 퇴적물의 기원지 및 퇴적 환경 유추를 위해, 99MAP-P63 코어 퇴적물에 대해 입도, 점토광물 및 희토류원소 분석을 수행하였다. 점토광물 분석 결과, 일라이트(illite)의 함량이 가장 높고, 카올리나이트(kaolinite) 및 녹니석(chlorite), 스멕타이트(smectite)의 순으로 풍부하며, 점토광물을 이용한 99MAP-P63 퇴적물의 기원지는 깊이에 관계 이 모두 장강인 것으로 판단된다. 희토류원소 분석 결과, 99MAP-P63 퇴적물들은 중국 강 퇴적물의 희토류원소 함량과 매우 유사하다. 따라서 99MAP-P63 퇴적물들의 기원지는 장강이며, 한국 강의 영향은 미미하거나 없을 것으로 판단된다. 99MAP-P63 퇴적물은 대체로 사질 실트로 구분되지만, 코어의 최상부는 모래의 함량이 85 %인 사질로 구분된다. 주변 코어들과 비교한 결과, 사질 실트는 해수면이 낮았던 저수위기(lowstand stage)에 해당되며, 장강의 고수로를 통해 퇴적물들이 직접 공급되었을 것으로 판단된다. 코어 최상부의 사질 퇴적물은 해침기(transgressive stage)에 해당되며 해수면 상승으로 인해 강 하구와의 거리는 멀어졌지만, 현재보다 높은 해저면의 응력으로 인해 조립질 퇴적물들이 공급될 수 있었으며, 인근에 퇴적되었던 고 장강(paleo-Changjiang) 퇴적물들이 재동된 것으로 해석된다.

황해 남동 이질대에서 채취된 51개의 표층퇴적물 시료와 황해로 유입되는 한국과 중국의 하천퇴적물 시료 33개에 대해서 반정량 X선회절분석법을 통한 점토광물의 상대적인 함량을 토대로 주성분분석을 도입하여 해양표층퇴적물의 기원지를 연구하였다. 전체 자료의 98% 이상을 반영하는 제1주 성분과 제2주성분을 이용하여 R 프로그램을 통해 주성분분석을 수행하였다. 황해 남동 이질대 퇴적물의 점토광물 함량은 남부 지역과 북부 지역에서 거의 차이가 나지 않으며, 성분도표상에서의 해양퇴적물 분포는 중국의 황하, 양쯔강 퇴적물보다 한국의 하천퇴적물과 더욱 근접한 양상을 보였다. 이러한 통계적 분석 결과를 바탕으로 황해 남동 이질대는 거의 모두가 한국 하천퇴적물로부터 유래했다는 것을 추정할 수 있다. 또한, 황해 남동 이질대에 한국 하천에서 유출되는 양보다 더 많은 퇴적물이 축적된 이유로는 퇴적물의 침식과 재동에 의한 것으로 판단된다. 주성분분석은 한반도 주변 해역 퇴적물의 기원지 연구에 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

제주 남서 이질대에서 채취된 138개의 해양표층퇴적물 시료와 황하와 양쯔강 하천퇴적물 시료에 대하여 반정량 X선회절분석법에 의한 점토광물 상대조성을 바탕으로 주성분분석을 이용하여 퇴적물의 기원지를 연구하였다. 제1주성분과 제2주성분이 전체 자료의 90% 이상을 설명하기 때문에 두 주성분만을 가지고 R프로그램을 이용하여 주성분분석을 실시하였다. 제주 남서 이질대 내 각각의 점토광물의 분포양상은 매우 복잡하지만, 전체적인 분포양상을 고려할 때, 스멕타이트와 카올리나이트는 서부지역에서 높은 함량을 보였고 일라이트와 녹니석은 동부지역에서 상대적으로 높은 값을 나타냈다. 제주 남서 이질대의 동부지역에서 보여주는 상대적으로 높은 일라이트와 녹니석 함량은 양쯔강 퇴적물과, 서부지역에서의 높은 스멕타이트와 카올리나이트 함량은 황하 퇴적물과 더 유사한 양상을 나타낸다. 이러한 통계 처리 결과를 바탕으로 제주 남서 이질대의 동부지역은 양쯔강에서 유래하였고 서부지역은 황하로부터 기원했음을 추정할 수 있다. 추후 퇴적물 기원지 연구에 주성분분석이 유용하게 활용될 것으로 기대한다.