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ISSN : 1225-6692(Print)
ISSN : 2287-4518(Online)
Journal of the Korean earth science society Vol.40 No.1 pp.24-36
DOI : https://doi.org/10.5467/JKESS.2018.40.1.24

Geoacoustic Model at the YSDP-105 Long-core Site in the Mid-eastern Yellow Sea

Woo-Hun Ryang1*, Jae-Hwa Jin2, Jooyoung Hahn3
1Division of Science Education and Institute of Science Education, Chonbuk National University, Jeonju 54896, Korea
2Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM), Daejeon 34132, Korea
3Agency for Defense Development, Jinhae 51678, Korea
Corresponding author: ryang@jbnu.ac.kr Tel: +82-63-270-2790
December 3, 2018 January 24, 2018 February 7, 2019

Abstract


In the mid-eastern Yellow Sea, glacio-eustatic sea-level fluctuations and a regional tectonic subsidence have combined to represent an aggradational stacking pattern of sedimentary units during late Pleistocene-Holocene. The accumulated sediments are divisible into two-type units of Type-A and Type-B in high-resolution air-gun seismic profiles and the deep-drilled core of YSDP-105. Type-A unit largely comprises clast-rich coarse-grained sediments of non-marine to paralic origin, whereas Type-B unit consists mostly of tidal fine-grained sediments. Based on a bottom model of the sedimentary units, this study suggested a geoacoustic model of long-coring bottom layers at the YSDP-105 drilling site of the mid-eastern Yellow Sea. The geoacoustic model of 64-m depth below the seafloor with four-layer geoacoustic units was reconstructed in continental shelf strata at 45 m in water depth. For actual modeling, the geoacoustic property values of the models were compensated to in situ depth values below the seafloor using the Hamilton modeling method. We suggest that the geoacoustic model will be used for geoacoustic and underwater acoustic experiments of mid- and lowfrequency reflecting on the deep bottom layers in the mid-eastern Yellow Sea.



황해 중동부 해역 YSDP-105 심부코어 지점의 지음향 모델

양 우헌1*, 진 재화2, 한 주영3
1전북대학교 과학교육학부/과학교육연구소, 54896, 전라북도 전주시 덕진구 백제대로 567
2한국지질자원연구원, 34132, 대전광역시 유성구 과학로 124
3국방과학연구소, 51678, 경상남도 창원시 진해구 진해우체국 사서함 18

초록


황해 중동부에서 후기 플라이스토세-홀로세 동안 빙하기원 전 지구적 해수면 변동과 지역적인 지구조 침강은 퇴 적 단위층의 중첩된 매적 양상으로 나타났다. 중첩 퇴적층은 고해상 에어건 탄성파 단면과 YSDP-105 시추코어에서 A형 과 B형의 두가지 유형의 단위층으로 구분된다. A형 단위층은 주로 역이 풍부한 조립질 육성 및 인접 천해성 퇴적물인 반면, B형 단위층은 조석의 영향을 받은 세립질 퇴적물로 대부분 구성된다. 퇴적 단위층의 지층 모델에 근거하여, 이 연 구는 황해 중동부 해역에 위치한 YSDP-105 시추 지점에서 심부 지층의 지음향 모델을 제시하였다. 수심 45 m의 대륙붕 지층에서 4개 지음향 단위층으로 구성된 64-m 심도의 지음향 모델을 구성하였다. 실제 모델링을 위해, 모델의 지음향 특 성값은 Hamilton 모델링 방법을 이용하여 해저면 하부 현장 심도의 특성값으로 보정하였다. 이 지음향 모델은 황해 중동 부 해역에서 심부 지층의 지음향 특성을 반영하는 중-저주파수 지음향 및 수중음향 실험을 위해 활용될 것이다



    Agency for Defense Development
    UD170014DD

    서 론

    지음향 모델(geoacoustic model)의 수직적 특성은 지층 모델(bottom model)에 의해 영향을 받는다. 지 층 모델의 구성은 지층을 형성하는 퇴적층의 쌓임에 의해 결정된다. 해저 지층의 층서는 해수면 변동(sealevel change), 지구조 침강 또는 융기, 퇴적물 공급 등의 요인에 의해 형성된다(Posamentier et al., 1988;Mitchum and Van Wagoner, 1991;Nummedal et al., 1993;Carey et al., 1998;Catuneanu and Zecchin, 2013). 최근 제4기 대륙붕 퇴적층에 대한 연구는 빙 하기-간빙기에 따른 전 지구적 해수면 변동(glacioeustatic sea-level fluctuation)에 따른 퇴적작용에 중 심을 두고 있다(Pinter and Gardner, 1989;Hernandez-Molina et al., 1994;Christie-Blick and Driscoll, 1995;Lee et al., 2014;Li et al., 2016;Yoo et al., 2016a;2016b;Zhao et al., 2018). 황해는 평균 수심이 약 55 m인 준대륙붕 바다(epicontinental sea)로서 해수면 변동의 영향을 받으며, 해저에는 제4 기 대륙붕 퇴적층이 두껍게 형성되어 있다(Chough et al., 2000).

    황해는 얕은 평균 수심으로 인해 제4기 동안 수심 100 m 내외로 변동한 해수면의 영향을 크게 받았다 (Jin and Chough, 1998;Chough et al, 2000;Lee et al., 2014;Yoo et al., 2016a;2016b). 이 해수면 변동 은 완만한 분지 침강과 함께 황해의 해저에서 침식 과 퇴적이 중첩되어 나타나는 퇴적층 형성의 주요 원인으로 작용하였다(Lee and Yoon, 1997;Jin et al., 2002). 결과적으로 황해 해저 지층의 지층 모델 과 지음향 모델은 전 지구적 해수면 변동과 완만한 분지 침강에 따른 상대 해수면 변동(relative sea-level change)의 영향을 받아 독특한 수직적 지층을 구성하 고 있다.

    이 연구는 황해 중동부 지층의 수직적 지음향 특성 을 파악하기 위해, 한국지질자원연구원(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources: KIGAM)이 해양지질 연구를 목적으로 황해 중동부의 수심 45 m 해역에서 해저면 하부 64 m 심도까지 시추하여 분석 한 YSDP-105 심부 코어 자료를 이용하였다(Fig. 1;KIGAM, 1991;1996). 이 코어 퇴적물에서 측정된 평균입도값과 최근 서해에서 측정된 지음향 특성값을 이용하여(KIGAM, 2014;2017), 시추 지점에서 Hamilton 모델링을 수행하였다(Hamilton, 1980, 1987;Jackson and Richardson, 2007). 이는 황해 중동부 해 역에서 중-저주파수 수중음향 및 지음향 모델링 실험 을 위한 현장 지음향 자료로 활용될 수 있을 것이다.

    연구 자료 및 방법

    해저지층 자료는 한국지질자원연구원(KIGAM)이 획득한 고해상도 에어건(air-gun) 탐사단면 자료와 YSDP-105 심부시추코어 자료를 이용하였다(KIGAM, 1991;1996)(Fig. 1). 탄성파 자료 취득 시스템은 수 중에서 방사된 음파가 해저면과 해저 지층에서 반사 되어 오는 반사파를 수진기로 수신하여 자료를 취득 하는 탐사 방법이다. 탄성파 자료를 취득할 때 연구 선의 평균 속도는 5 노트였으며, 매 2초마다 음파를 발생시켜 해저 지층에 대한 반사파 신호를 약 5 m 간격으로 수신하였다. 수신된 탄성파 자료는 지층 경 계면, 지층 내부 반사형상, 지층의 기하학적 외형 등 을 기준으로 탄성파 층서단위를 구분하고 분류하였다 (Fig. 2).

    YSDP-105 심부시추 코어링은 4개의 앵커를 이용하 여 시추 해역에서 고정하여 시추하는 시추선(KAN407 호)을 이용하였다(KIGAM, 1996; Fig. 1). 시추기는 모델 YL-6을 사용하였고, 시추기 코어는 내부직경 158 mm의 케이싱과 내부직경 80 mm의 코어바렐, 내 부직경 78 mm, 외부직경 130 mm의 비트를 사용하였 다(KIGAM, 1996). 수분 함량이 높은 해저면 하부 3~4 m 심도 퇴적층은 진동식 시추를 하였으며, 그 하 부는 고화 정도에 따라 타력식 또는 회전식의 방법 을 사용하였다(KIGAM, 1996). 시추지점의 정밀한 위치 결정을 위한 DGPS 장비(Sercell NR103)와 정 확한 시추심도제어를 위한 ATLAS 정밀음향측심기 (PDR)가 사용되었다(KIGAM, 1996).

    현장에서 획득한 코어를 실험실에서 수직 방향의 2개 하프 코어로 절개하여 퇴적학적 분석을 수행하였 다. 시추코어 퇴적물의 입도 분석은 0.5~90 cm 간격 으로 채취된 121개 시료에 대해 수행되었다(KIGAM, 1996). 입도분포 분석은 모래 직경(>63 μm, 4φ)를 위 한 표준건식체질법과 머드 크기(<63 μm, 4φ)를 위한 피펫법이 이용되었다. 입도 조직의 퇴적물 유형은 Folk and Ward (1957)Folk (1968)의 기준에 의해 분류되었다. 탄소동위원소를 이용한 퇴적물의 연대측 정을 실시하였다. 이러한 코어 분석값에 근거하여 코 어 퇴적층의 퇴적상을 분류하고 구분된 퇴적상들로 구 성된 암층서 및 시층서 단위를 구분하였다(KIGAM, 1996; Fig. 3). 탄성파 암·시 층서 단위들을 비교 분 석하여 각 지층단위의 음향학적 특성, 퇴적과정, 생 성시기를 규명하고 순차층으로 재구성된 층서모델을 구성한 후, 해수면 변동과 관련된 단위층 형성 과정 을 복원하였다(Jin et al., 2002; Fig. 4). 지음향 모델 의 현장 온도 보정과 음속비(sound speed ratio)를 구 하기 위해 Mackenzie (1981)의 해수 현장 음파속도 계산식을 사용하였다. 현장 저층수의 평균 온도와 염 분은 한국해양자료센터(Korea Oceanographic Data Center, KODC)가 서해 정선 정점 308-05에서 20년 동안(1995~2014년) 측정한 수층 자료를 이용하여 구 하였다(Fig. 1).

    연구 지역과 해양 지질

    황해는 한반도와 중국 대륙에 의해 둘러 싸여진 천해성 준대륙붕 바다(평균수심 ~55 m)이다. 제4기 동안 빙하기원 전 지구적 해수면 변동은 황해와 주 변해의 퇴적작용에 큰 영향을 미쳤다(Lee et al., 2014;Li et al., 2016;Yoo et al., 2016a;2016b;Zhao et al., 2018). 중국 연안 심부시추 자료는 플라 이스토세동안 반복된 해침과 해퇴 환경에서 쌓인 육 성층과 천해성 퇴적층이 중첩된 양상을 보여준다 (Yang and Lin, 1991;Marsset et al., 1996;Li et al., 2016;Liu et al., 2016;Zhao et al., 2018). 마지 막 최대 빙하기 동안, 해수면은 대륙붕단 근처에 위 치한 제주도 부근까지 하강하였다(Fig. 1), 이어지는 해침 시기에는 대부분의 저해수면 침식곡은 초기 해 침 염하구 퇴적물로 완전히 충전되고, 해침 후기 동 안 형성된 해침기원의 얇은 모래층으로 피복되었다 (Lee and Yoon, 1997;Jin and Chough, 1998;Chough et al., 2000).

    연구 지역은 수심 범위가 40~80 m이며, 동쪽으로 우리나라 서해안에 접하며, 서쪽으로는 황해 중심부 에 접해 있다(Fig. 1). 해저면 상태는 근해 지역에서 상대적으로 편평한 반면, 외해에서는 북쪽 방향으로 소멸되는 북동-남서 방향의 ridge-and-swale 지형 특 징을 보인다(Jin et al., 2002). 연구 지역의 퇴적물은 매년 5.6×106 ton의 육성 퇴적물을 배출하는 금강으 로부터 기인하는 것으로 알려져 있다(Lee and Chough, 1989). 외해 지역에 넓게 분포하는 모래 박층은 홀로 세 해침 동안 재동된 잔류 퇴적물로 해석된다(Lee et al., 1988). 외해 바깥 지역의 니질 퇴적물은 황하-기 원 뻘의 일부이며, 황해 중심축을 따라 분포한다 (Milliman et al., 1985).

    결 과

    탄성파 자료

    YSDP-105 시추 코어의 탄성파 자료 해석과 퇴적 학적 해석은 한국지질자원연구원의 선행 연구 결과와 해석을 따랐다(Figs. 2, 3, 4;KIGAM, 1996;Jin et al., 2002). 탄성파 반사법 탐사단면에 나타난 층서단 위들은 판상 또는 쐐기상 외형을 갖는 준평행 또는 경사 음향상(subparallel or clinoformal facies)을 보이 거나 침식곡 충전상(fill facies)을 보인다(Fig. 2). 특히 침식곡 충전상은 투명(transparent), 복합(complex), 중 첩저지(hollow-in-hollow), 부분 무질서(partly chaotic) 등 다양한 반사형상을 보인다.

    이러한 지층 경계면, 지층 내부 음향 반사형상, 지 층의 기하학적 외형 등을 기준으로, 황해 중부 해역 의 퇴적층은 크게 A형 및 B형의 두 종류 단위층으 로 나눌 수 있다(Jin et al., 2002). A형 단위층은 불 연속적이고 저주파(low frequency)의 음향반사면들이 무질서하게 내재된 무질서 음향상(chaotic seismic facies)으로 분류할 수 있다(Fig. 2). B형 단위층은 준 지층 경계면(minor bounding discontinuities)들로 둘 러싸인 상태로 다양한 기하학적 외형과 음향 반사형 상을 보이는 층서단위(subunit)들로 구성되는 것이 특 징이다(Fig. 2). A형과 B형의 층서단위를 구분하는 주 지층경계면(major bounding discontinuities)은 A형 층서단위에서 보이는 무질서 음향상과 B형 층서단위 의 기타 음향상이 큰 차이점을 보이므로 비교적 쉽 게 인식된다(Ryang et al., 2001;Jin et al., 2002).

    코어 퇴적층

    YSDP-105 시추 코어의 퇴적층은 A형과 B형 층서 단위층의 반복된 중첩으로 해석된다(Figs. 3, 4;KIGAM, 1996;Jin et al., 2002). 퇴적층은 대기에 노출된 육성 하천, 조간대 하천, 하구만(estuary), 천 해성 환경 등이 교호하는 퇴적환경에서 형성된 것으 로 해석된다(Fig. 3;KIGAM, 1996;Jin et al., 2002). YSDP-105 코어의 A형 퇴적층은 역질 입자가 많은 조립한 특성을 보인다. A형 퇴적층은 주로 육 성 또는 조간대 하천이 영향을 미치는 퇴적환경에서 형성된 것으로 해석되며, 연안의 매우 얕은 수심에서 퇴적된 저해수면 퇴적계 다발(lowstand systems tract) 로서 그 하부 경계면의 대부분이 순차층의 하부 경 계면을 나타내고 있는 것으로 해석된다(Fig. 3;Ryang et al., 2001;Jin et al., 2002). B형 퇴적층은 A형 퇴 적층에 비해 세립한 퇴적물로 구성되며, 염하구 또는 조류의 영향을 받은 천해 환경에서 퇴적된 것으로 해석된다. B형 퇴적층의 세립질 퇴적물은 A형 퇴적 층에 비해 상대적으로 높은 해수면 환경에서 조류의 영향을 받은 해침/고해수면 퇴적계 다발(transgressive/ highstand systems tract)로 해석된다(Fig. 3;Ryang et al., 2001;Jin et al., 2002).

    지음향 자료

    지음향 자료는 P파 속도와 감쇠, 음속비(sound speed ratio), S파 속도로 구성된다(Tables 1, 2). YSDP-105 코어의 지음향 자료는 코어 퇴적물의 평 균입도(Mz)를 기준으로 Hamilton 지음향 모델링을 통해 산출하였다(Hamilton, 1980, 1987;Jackson and Richardson, 2007). 지음향 P파 속도는 평균입도와 상관된 다음 회귀식을 이용하였다: P파 속도(m/s)= 8.199Mz2 −130.73Mz+2042.9. 이 회귀식은 한국지질자 원연구원(KIGAM, 2014;2017)이 최근 서해 해역에 서 시추한 천부 및 심부 코어에서 1 MHz 주파수 기 준 P파 속도 측정 실험을 통해 실측한 868개 P파 속 도값과 평균입도값 자료를 이용하여 경험식으로 산출 한 것이다. Table 1은 코어의 P파 속도를 23°C 1기 압의 Hamilton 기준 속도로 보정하여 나타내었다 (Table 1;Hamilton, 1971). 계산된 P파 속도를 Hamilton 조건(23 °C, 1기압)으로 보정했을 때, A형 퇴적층은 1540~1860 m/s의 P파 속도 범위를 보인 반면, B형 퇴적층은 1522~1825 m/s의 P파 속도 범위를 보였다 (Table 1).

    P파 속도의 감쇠값 k (dB/kHz-m)는 평균입도 Mz (Φ )를 Jackson and Richardson (2007)의 회귀식 k = 0.697e−0.183Mz에 넣어 계산하였다(Table 1). 시추코어 퇴적층 중 입도 분석된 121개 심도 지점에서 평균입 도값을 이용하여 121개 P파 속도값과 감쇠값을 계산 하였다. A형 퇴적층과 B형 퇴적층의 P파 속도 음감 쇠는 각각 0.21~0.52, 0.15~0.49 dB/kHz-m의 범위를 보였다(Table 1). S파 속도값은 P파 속도값을 Jackson and Richardson (2007)의 회귀식(Vs= −481+0.348Vp) 에 넣어 계산하였다(Table 1). 퇴적물 물성값인 평균 입도(Mz)와 퇴적물 유형은 실측값인 반면(Table 1;KIGAM, 1996), 공극률(porosity)과 습윤밀도(wet density) 값은 서해 해역의 시추 코어에서 각각 실측한 1304 개 평균입도, 공극률, 습윤밀도 자료를 이용하여 경험 식으로 산출한 것이다(Table 1;KIGAM, 2014;2017).

    지층 모델

    YSDP-105 시추코어 인근의 지층은 A형 퇴적층과 B형 퇴적층이 수평적으로 각 층준에서 연속성을 유 지하면서 수직적으로 중첩 매적된 형태를 보인다 (Figs. 3, 4). YSDP-105 지층모델 구성을 위해, 최상 부 B형 퇴적층은 지음향 단위층(Geoacoustic Unit: GU) 1로, 상부 A형 퇴적층은 지음향 단위층 2로, 하 부 B형 퇴적층은 지음향 단위층 3으로, 최하부 A형 단위층은 지음향 단위층 4로 구성하였다(Fig. 3; Table 2). 심도 증가에 따른 P파 속도 상승률은 각 단위층의 퇴적층에서 머드층이 모두 교호하므로 Hamilton (1980)의 육성기원 퇴적물의 선형 P파 속 도 상승률을 따랐다. 표층 50 cm 심도까지는 1.3 s−1, 표층 50 cm부터 하부 64 m 심도까지는 1.23 s−1의 P 파 속도 상승률을 적용하였다(Hamilton, 1979).

    지음향 모델

    지음향 모델 구성을 위해, P파 속도, 관측 평균 수 온과 염분 자료, Mackenzie (1981) 수식 등을 이용하 여 음속비를 구하였다(Hamilton, 1980). 음속비는 코 어에서 구한 P파 속도를, KODC 수층 온도 자료를 입력하여 Mackenzie (1981) 음속식으로 구한 저층수 P파 속도로 나누어 계산하였다(Table 1;Hamilton, 1980). 지음향 모델의 P파 속도는 음속비를 곱한 후, 현장 P파 속도로 보정하였다(Table 2;Hamilton, 1980). 현장 S파 속도값은 현장 P파 속도값을 회귀식 (Vs=−481+0.348Vp)에 넣어 계산하였다(Table 2;Jackson and Richardson, 2007). 지음향 단위층 1, 2, 3, 4의 음속비는 지음향 단위층의 평균 음속비값인 1.047, 1.128, 1.060, 1.137로 각각 구하였고, 저층수 P파 속 도값은 현장 수심 45 m 지점에서 Mackenzie (1981) 음속식으로 구한 1483 m/s를 적용하였다. P파 속도 감쇠값, S파 속도값, 습윤밀도값은 각 지음향 단위층 의 평균값을 적용하였고, 퇴적물 유형은 지음향 모델 의 각 심도를 대표하는 퇴적물 유형으로 표기하였다 (Table 2).

    결과적으로 YSDP-105 지점에서 Hamilton 모델링 을 통해 지층 심도 64 m까지 4개 지음향 단위층으로 구분된 지음향 모델을 구성하였다(Table 2; Fig. 5). 연구 해역의 해저 지층은 주파수 1MHz 기준으로 현장 P파 속도가 1553~1765 m/s를 보이는 4개의 지 음향 단위층으로 구분할 수 있었다. YSDP-105 시추 지점의 시추코어와 탄성파 자료에 근거한 Hamilton 지음향 모델식은 다음과 같다(Table 2; Fig. 5; D=퇴 적층심도).

    • 지음향 단위층 1: Vp (m/s)=1.047*1483 (m/s)+1.23 (s−1)*D (m)

    • 지음향 단위층 2: Vp (m/s)=1.128*1483 (m/s)+1.23 (s−1)*D (m)

    • 지음향 단위층 3: Vp (m/s)=1.060*1483 (m/s)+1.23 (s−1)*D (m)

    • 지음향 단위층 4: Vp (m/s)=1.137*1483 (m/s)+1.23 (s−1)*D (m)

    토 의

    황해의 지음향 모델 연구는 우리나라 동해, 남해의 경우에 비해 지음향 자료와 연구가 적은 편이다(예, Ryang et al, 2001, 2007, 2014, 2016, 2018;Narantsetseg et al., 2014;Kim et al., 2018). YSDP- 105 심부 코어도 해양지질 연구 목적으로 시추되었기 때문에 실측된 지음향 자료가 없다(KIGAM, 1996). 이 코어는 해저면 아래 심도 64 m까지 시추되어 황 해 중동부 지층의 지음향 특성을 파악할 수 있는 매 우 귀중한 심부 코어이지만, 지음향 자료가 없어 지 음향 모델링을 위해 활용되기 어려웠다. 최근 한국지 질자원연구원이 인근 해역에서 해양 지질 연구를 수 행하면서 천부 및 심부 코어 퇴적층에서 지음향 특 성값을 실측하였기 때문에 지음향 자료를 본 연구에서 경험식으로 활용할 수 있었다(KIGAM, 2014;2017).

    황해 중동부 대륙붕 해역에서 에어건 탄성파 자료, 심부 코어 자료, 기 연구된 층서 모델(Jin et al., 2002) 을 종합하여, 주파수 1 MHz, 해저면 하부 심도 64 m의 지음향 모델을 구성하였다(Table 2; Fig. 5). 지 음향 모델은 해저와 수중 음파의 전파 과정에서 중 요한 영향을 주는 해저 지층의 물성과 음향 특성 파 악을 위해 구성한다(Hamilton, 1980, 1987;Stoll, 1989;Jackson and Richardson, 2007;Chotiros, 2017). 연구 해역의 지음향 특성값을 포함하는 지층 환경매개변수값을 가능한 넓은 지역에 걸쳐, 많이, 직접, 정확히 측정할 수 있다면, 지음향 모델의 신뢰 도가 높아지고 음파의 전파 과정에 대한 보다 정밀 한 예측이 가능하다(Hamilton, 1980;Ainslie, 2010). 특히 천해 환경은 심해 환경에 비해 수심이 얕으므 로 해저 경계면과 해저 지층에 의한 음파 간섭현상 이 음전달 과정에 상대적으로 큰 영향을 미친다 (Zhou et al., 1987;Carey et al., 1995;Katsnelson et al., 2012). 또한 대륙붕 환경에서 중-저주파수 음파 전파 모델링을 수행하기 위해서는 해저면 하부 50 m 이상 100 m까지 해저 지층의 지음향 특성과 물성을 파악하는 것이 중요하다(ADD, 2000;Ryang et al, 2001).

    이러한 상황에서 수십 m 심도 해저 지층의 영향을 받는 중-저주파수 음파전달을 현장실험 또는 모의실 험으로 수행하는 경우, 심부 코어 자료의 부족은 실 험 결과의 해석과 적용에 어려움을 준다. 이에 본 연 구는 황해 중동부 지층의 수직적 지음향 특성을 파 악할 수 있는 심부 지음향 모델을 제시한 것이다. 코 어 퇴적물의 물성과 지음향 특성값의 상관 회귀식을 이용하여 지음향 특성값을 구하고, 시추 지점에서 Hamilton 모델링을 수행하였다(예, Hamilton, 1980;Jackson and Richardson, 2007). 이는 황해 중동부 대 륙붕 해역에서 중-저주파수 수중음향 및 지음향 모델 링 실험을 위한 현장 지음향 자료로 활용될 수 있다.

    결 론

    황해 중동부 대륙붕에 위치한 수심 45 m 해역의 YSDP-105 심부 시추 지점에서 4개 지음향 단위층으 로 구성된 심도 64 m의 심부 지음향 모델을 제시하 였다(Table 2; Fig. 5). 이 모델 구성을 위해 연구 해 역의 고해상도 에어건 탄성파 단면 자료, YSDP-105 코어 자료, 인근 해역에서 연구된 지층 및 지음향 자 료를 이용하였다. 고해상도 에어건 탄성파 단면에서 나타난 중첩 퇴적층은 YSDP-105 시추코어 자료에 근거하여 A형과 B형의 두가지 단위층으로 구분할 수 있었다. A형 단위층은 주로 역이 풍부한 조립질 육성 및 인접 천해성 퇴적층인 반면, B형 단위층은 조석의 영향을 받은 세립질 퇴적층이었다. 실제 수중 음향 또는 지음향 모델링을 위해, 산출된 지음향 특 성값을 Hamilton 모델링하여 해저면 하부 현장 심도 의 특성값으로 제시하였다. 이 지음향 모델은 황해 중동부 대륙붕 해역에서 심부 지층의 지음향 특성을 반영하는 중-저주파수 지음향/수중음향 실험을 위해 활용될 것이다.

    사 사

    논문을 심사해 주신 심사위원들께 감사드립니다. 논문의 자료와 내용을 토의해 주신 한국지질자원연구 원 김성필, 이광수, 김경오 박사님께 감사드립니다. 논문의 그림 작업을 함께 해 준 강솔잎양에게 감사 드립니다. 이 논문은 국방과학연구소의 연구과제(UD 170014DD) 지원에 의해 수행된 연구 결과입니다.

    Figure

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    Geographic location of the study area showing the long-core site (●) of YSDP-105 (KIGAM, 1996). Thick solid line represents the high-resolution air-gun profile in Fig. 2. Note the location of water-mass measuring station of the Korea Oceanographic Data Center (KODC). The bathymetry is in meters.

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    (A) Seismic profiles and interpretation with the long core of YSDP-105 (modified after KIGAM, 1996;Jin et al., 2002). For location, see Fig. 1. Note the marked contrast between chaotic seismic facies of Type-A unit (with solid lines at base and ‘A’ letter in C) and non-chaotic seismic facies of Type-B unit (with dot lines at base and ‘B’ letter in C). Parallel-to-subparallel and clinoformal facies are characterized by a sheet- or wedge-like geometry, whereas fill facies within erosional hollows display more variable reflection configuration. Type-A units and the overlying Type-B units are interpreted as lowstand systems tract (LST) and transgressive-highstand systems tract (TST-HST), respectively (Jin et al., 2002). Air-gun profile (B) and interpretation (C) around the deep-drill hole of YSDP 105. Airgun-sound source highlights the contrast between acoustic characters of Type-A and -B units.

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    Analysis results of the YSDP 105 long core (modified after KIGAM, 1996;Jin et al., 2002). Based on comparison of seismic- and litho-facies, Type-A unit consists largely of clast-rich non-marine to paralic sediments, whereas Type-B unit mostly comprises tidal fine-grained sediments. Radiocarbon ages of the sediments are less than 35000 years B.P. HST: highstand systems tract; TST: transgressive systems tract; LST: lowstand systems tract; TSE (WR): transgressive surface of erosion (wave ravinement); TSE (TR): transgressive surface of erosion (tidal ravinement).

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    A schematic diagram showing aggradational stacking sets of high-resolution sedimentary units with well-partitioned portions of clast-rich non-marine to paralic lowstand systems tract and fine-grained tidal-influenced transgressive-highstand systems tract (modified after Jin et al., 2002). Each sedimentary unit is numbered in Arabic numerals with Roman numerals of unconformity at base.

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    Geoacoustic model of YSDP-105 at the coring site of continental shelf environment of the mid-eastern Yellow Sea (Fig. 1 for location). Equations confer with the text and geoacoustic values in Table 2.

    Table

    Location, water depth, and temperature, salinity, and p-wave speed of bottom water of the YSDP-105 core site (Fig. 1 for location). Geoacoustic and physical properties of the core sediments comprise P-wave speed and attenuation, wet density, mean grain size, porosity, and sediment type. Note that the P-wave speed and attenuation of Hamilton modeling were compensated to the condition of 23 °C and 1 atm using the sound speed ratio (Hamilton, 1971;1980)

    Geoacoustic model of the YSDP-105 core site (Fig. 1 for location). Note in situ P-wave speeds (Vp) of bottom water and sedimentary strata below the seafloor, modeled using the Hamilton method

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