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ISSN : 1225-6692(Print)
ISSN : 2287-4518(Online)
Journal of the Korean earth science society Vol.41 No.6 pp.588-598
DOI : https://doi.org/10.5467/JKESS.2020.41.6.588

Distribution Patterns and Provenance of Surficial Sediments from Ieodo and Adjacent Sea

Tae Soo Chang1, Jong Ok Jeong2*, Eunil Lee3, Do-Seong Byun3, HwaYoung Lee3, Chang Soo Son1
1Faculty of Earth and Environmental Sciences, Chonnam National University, Gwangju 61186, Korea
2Center for Research Facilities, Gyeongsang National University, Jinju 52828, Korea
3Ocean Research Division, Korea Hydrographic and Oceanographic Agency, Busan 49111, Korea
*Corresponding author: jojeong@gnu.ac.kr
December 16, 2020 December 28, 2020 December 29, 2020

Abstract


The seafloor geology of Ieodo, a submerged volcanic island, has been poorly understood, although this place has gained considerable attention for ocean and climate studies. The main purpose of the study is to understand and elucidate types, distribution patterns and provenance of the surficial sediments in and around the Ieodo area. For this purpose, 25 seafloor sediments were collected using a box-corer, these having been analyzed for grain sizes. XRD (X-ray Diffraction) analysis of fine-grained sediments was conducted for characterizing clay minerals. The peak of Ieodo exists in the northern region, while in the southern area, shore platforms occur. The extensive platform in the south results from severe erosion by strong waves. However, the northern peak still survived from differential weathering. Grain size analyses indicated that gravels and gravelly sands with skeletons and shells were distributed predominantly on the volcanic apron and shore platform. Muddy sediments were found along the Ieodo and the adjacent deeper seafloor. Based on the analysis of clay mineral composition, illites were the most abundant in fine muds, followed by chlorites and kaolinites. The ratio plots of clay minerals for the provenance discrimination suggested that the Ieodo muds were likely to be derived from the Yangtze River (Changjiang River). As a consequence, gravels and gravelly sands with bioclastics may be supplied from the Ieodo volcanic apron by erosion processes. Wave activities might play a major role in transportation and sedimentation. In contrast, fine muds were assumed to be derived from the inflow of the Yangtze River, particularly in summer. Deposition in the Ieodo area is, therefore, probably controlled by the inflow from the Changjiang Dilute Water and summer typhoons from the south.



이어도와 주변 해역의 표층퇴적물 분포와 퇴적물 기원지

장 태수1, 정 종옥2*, 이 은일3, 변 도성3, 이 화영3, 손 창수1
1전남대학교 지구환경과학부, 61186, 광주광역시 북구 용봉로 77
2경상대학교 공동실험실습관, 52828, 경상남도 진주시 진주대로 501
3국립해양조사원 해양과학조사연구실, 49111, 부산광역시 영도구 해양로 351

초록


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 입 도분석과 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 주변해역 의 깊은 곳에 나타난다. 점토광물은 일라이트가 대부분을 차지하며, 녹니석과 카올리나이트 순으로 풍부하다. 삼각도표 에 도시한 결과, 세립질 퇴적물은 모두 양쯔강(장강) 기원 영역에 도시되었다. 결과적으로 조립질의 자갈과 모래 퇴적물 은 이어도 화산체의 풍화침식의 산물과 서식 생물의 골격, 껍질로서 운반과 퇴적과정에서 파랑이 주요한 역할을 한 것 으로 해석되며, 반면에 세립질 퇴적물은 여름철 장강으로부터 이어도 해역으로 유입된 것으로 보인다. 이와 같이, 이어 도의 퇴적작용은 여름철 장강 유입수와 태풍의 영향이 큰 것으로 해석된다.



    Korea Hydrographic and Oceanographic Agency

    서 론

    이어도는 지리적으로 한반도의 최남단 마라도로부 터 남서쪽으로 149 km 거리에 위치하며, 정상부 (peak)인 정봉은 해수면으로부터 약 4.6 m 아래에 잠 겨 있는 수중암초이다(Youn, 1986;Cheong and Shim, 2001;Song, 2010). 해양환경의 관점에서 이곳 은 황해 남부 아래인 동중국해(East China Sea) 북부 에 위치하며, 대마난류의 한반도 유입의 입구이자, 여름철 장강(Changjiang)으로부터 담수 유입과 한반 도를 통과하는 태풍의 길목에 위치하고 있다(Fig. 1). 이러한 지정학적, 과학적 중요성으로 인해 2003년 이 어도의 남부 수심 약 40m의 파식대지 위에 이어도 종합해양과학기지가 세워져 현재까지 운영되고 있다.

    이어도 해양과학기지에는 해양, 기상, 환경 등 다 양한 관측 장비들이 설치되어 운용되고 있다. 파랑, 수온, 염분과 해수면높이 등 해양학적 자료뿐만 아니 라 바람, 기온, 기압, pH, 황사, 방사능 등 기상과 환 경 자료들을 실시간으로 관측하여 제공하고 있으며, 이렇게 생산된 자료를 바탕으로 다양한 해양학적, 기 상학적 연구들이 진행되고 있다(Oh et al., 2006;Moon et al., 2010b;Woo et al., 2018;Ha et al., 2019). Oh et al. (2006)은 이어도 주변해역에서 뚜렷 한 여름철 저염분화 현상을 관측하였는데, 이를 장강 연안수 유입의 영향으로 해석하였다. 이어도 해양과 학기지를 활용한 태풍 연구에 따르면, 태풍 직후 상 층과 하층 수온의 연직혼합이 뚜렷하게 관측되며 이 와 더불어 용존산소와 산성도의 상승이 관찰되었다 (Moon et al., 2010b). 이처럼 이어도는 해양환경변화 를 모니터링 하는 최적의 장소로 활용되고 있다.

    한편, 이어도 해양과학기지 건설 과정에서 획득된 이어도 파식대지의 암시추자료 분석을 수행한 Cheong and Shim (2001)은 이어도가 신생대 제4기 플라이스 토세(~160만년 전 이후) 시기에 퇴적된 하부의 쇄설 성 퇴적층과 이를 얇게 덮는 상부의 화산쇄설성 퇴 적층으로 구성되어 있음을 보고하였다. 이후 이어도 는 신생대 제4기 동안의 몇 차례 반복된 빙기와 간 빙기 기간 중 차별적인 침식작용을 겪으면서 현재의 북고남저 해저지형을 형성한 것으로 해석되었다 (Cheong and Shim, 2001;Song, 2010). 제주 남서부 에서 이어도에 이르는 해역의 해저 표층퇴적물은 주 로 사질 니(sandy mud)와 니(mud)가 분포하며, 이어 도의 서부해역과 서쪽(중국방향)으로 갈수록 퇴적물 은 모래와 실트의 함량이 증가하며 니질 모래(muddy sand)가 우세한 것으로 밝혀졌다(Youn, 1986).

    이어도는 한반도로 이동하는 태풍의 길목에 위치하 며 양쯔강(장강)에서 대규모의 홍수가 발생하는 경우 에는 담수의 확산범위에 놓여 있는 매우 다양한 환 경변화가 나타나는 지역이다. 그럼에도 불구하고 이 어도의 해저지형, 이어도와 이를 둘러싼 해저 퇴적물 종류와 분포양상, 그리고 그 퇴적물의 기원지에 대한 연구는 여전히 부족하다. 이러한 관점에서 이 연구는 이어도와 그 주변 해저에서 채취한 표층퇴적물을 분 석하여 이어도의 해저퇴적물 특성과 그 기원지를 밝 히고자 한다.

    연구 지역

    이어도는 황해 남부 아래의 북 동중국해(Northern East China Sea)에 위치한다(Fig. 1). 주변 해역의 평 균수심은 약 50m로서 얕은 대륙붕 환경이다. 중국의 장강(Changjiang River)과 황하(Huanghe)로부터 대량 의 세립질 퇴적물이 유입되는 길목에 있으며, 이렇게 유입된 세립질 퇴적물이 제주도 남서쪽 대륙붕에 퇴 적되어 니질대(muddy patch)를 형성하고 있다. 지난 100년간의 연간 퇴적율은 평균 1-5 mm에 달한다 (Lim et al., 2007;Dou et al., 2015).

    장강에서 가까운 중국의 서산다오(Sheshandao)는 이어도로부터 약 287km 서쪽에 위치한다. 그곳으로 부터 이어도 방향으로 수심은 깊어지며, 완만한 해저 지형을 이루고 있다. 서고동저의 중국 대륙의 지형적 특징으로 인해, 큰 강은 서쪽에서 동쪽으로 흘러 황 해와 동중국해로 유입된다. 이처럼 강에서 흘러나오 는 담수의 영향으로 이어도 주변해역의 해수는 비교 적 염분이 낮다(Oh et al., 2006). 이어도 주변해역의 해류는 계절적 특성을 지닌다. 여름철에는 장강 유출 수(Changjiang Dilute Water)와 제주난류의 영향을 받 고 반면에 겨울철에는 중국연안류와 제주난류가 영향 을 미친다. 장강 유출수는 여름에는 제주 방향으로 북동진하고, 겨울에는 북서계절풍으로 인하여 남하하 는 표층해류 양상을 보인다.

    이어도 해역은 반일주조가 우세한 혼합조 해역(조 석 형태수 F=0.38)으로서, 일조부등이 뚜렷하다(Byun et al., 2018). 평균조차는 약 1.4 m로서 중조차 환경 에 속한다(Flemming, 2005). 극고조위는 305 cm를 기록하였고, 극저조위는 −44 cm로서 2009년 1월에 발생하였다. 표층 조류의 최대유속은 98-140 cm/s로 기록되어 매우 높다. 이어도 해역의 파랑은 겨울에는 북향의 파랑이 매우 우세하게 나타나며, 여름에는 주 로 남향-남동향의 파랑이 우세한 가운데 일부 동향의 파랑이 존재한다. 여름철 태풍의 영향으로 겨울철보 다 파고가 더 높게 나타나며, 이때는 주로 강한 남동 향의 파랑이 발생한다. 2018년 8월에 발생한 태풍 솔릭의 경우 약 7 m의 유의파고가 관측되었다.

    이어도의 2019년 연평균 표층수온은 약 18 °C이며 겨울철에는 표층수온이 하강하여 10 °C로 최저치를 기록하였고, 반면에 여름철에는 수온이 상승하여 8월 에 32 °C로 최대치를 기록하였다. 이곳의 연평균 염분 은 30 psu인데, 염분변화 또한 계절적 특성을 보인 다. 여름철 7월에 15.3 psu로서 최저 염분값이 관측 되었다.

    연구 재료 및 방법

    이어도와 주변해역의 해저지형분석은 국립해양조사 원의 1m×1m 해상도의 정밀수심자료를 사용하여 Arc-GIS 프로그램에서 수행하였다. 해저지형분석을 바탕으로 2019년 5월에 탐사선 나라호를 사용하여 이어도와 그 주변에서 총 25점의 박스코어(Box-core) 를 획득하였다. 박스코어 시료는 500 m×500 m의 격 자망을 설정하여 등간격을 유지하며 획득하였다(Fig. 1b). 획득된 박스코어의 표층(1-2 cm 깊이)에서 점토 광물과 퇴적물 입도분석을 위한 시료를 스패츌라를 이용하여 각각 채취하였다. 이어도 정봉과 몇몇 정점 에서는 박스코어 시료 채취가 이루어지지 않아 암반 (bed rock)으로 추정하고 야장에 그 위치를 기재하 였다.

    총 25개 정점 중에서 퇴적물 시료가 획득된 20개 의 표층퇴적물에 대해 침전법 원리의 체질-피펫 (sieve-pipette) 방법으로 입도분석을 실시하였다. 입도 분석은 Carver (1971)가 제안한 표준 방식을 따랐다. 체질-피펫 분석전에 퇴적물 시료의 전처리를 수행하 였다. 유기물은 퇴적물 시료에 10% 과산화수소(H2O2) 시약을 보충하면서 잘 저어주어 반응이 끝날 때까지 이 과정을 진행하였다. 반응이 끝나면 시약을 제거하 기 위해 증류수로 따라 붓기를 반복하였다. 탄산염은 염산(HCl) 시약을 가하여 24시간 동안 반응시켜 제 거하였다. 시료의 전처리가 끝난 후 4 phi 체(sieve) 를 사용하여 모래퇴적물(sand fraction)과 니퇴적물 (mud fraction)을 분리하는 체질(sieving)을 수행하였 다. 체질 이후 모래 시료는 오븐에서 60 °C로 건조하 여 0.5 phi 간격으로 진동기(ro-tap shaker)를 이용하 여 건식체질하였다. 니 퇴적물은 1,000 mL 메스실린 더에서 칼곤(Calgon) 분산제를 투여한 후 피펫팅으로 분석하였다. 입도분석 자료의 조직 변수값은 Folk (1968)이 제안한 방법을 적용하여 평균입도, 분급, 왜 도를 계산하였다(Table 1).

    이어도 표층퇴적물의 광물조성을 파악하기 위해 니 질 퇴적물 시료 13개를 대상으로 X-선 회절(XRD)분 석을 실시하였다(Fig. 2). 채취된 시료는 10% 과산화 수소(H2O2)를 이용하여 유기물을 제거한 후 약 24시 간 동안 40 °C의 오븐에서 건조시켰으며, 5 g 이상의 시료를 10분 동안 마이크로나이징 밀(micronizing mill; McCrone microscopes & accessories)을 사용하여 <5 μm 크기의 입자로 분쇄시켰다. 분쇄된 분말시료를 대상으로 점토광물의 정방위시료 제작을 위해 10 g의 건조시료와 100 mL의 증류수를 혼합하여 10분간 초 음파 세척하고, 30분 동안 마그네틱으로 교반하여 약 1시간 침전시킨 후 상부 2 cm의 혼탁액을 채취하여 7,000 rpm에서 15분간 원심분리하였다. 분리된 점토 입자들은 슬라이드글라스 위에 도포하여 상온에서 24시간 건조한 후 점토광물 정방위 XRD분석을 실시 하였다.

    XRD분석은 경상대학교 공동실험실습관의 고해상 도 X-선 회절분석기(Bruker사의 D8 Advance A25)를 이용하였다. 1.5418 의 입사각을 가지는 Cu Kα1 특 성 X-선을 사용하였으며, 고니오미터는 수직형의 theta/theta 구동방식이며, 검출기는 다중채널 복합 실 리콘검출기(multi-channel compound silicon strip detector; Bruker사의 LYNXEYE XE)를 사용하였다. 분석조건은 40 kv/40 mA, 4-15° 2-theta 구간에서 주 사간격 0.01° , 주사시간은 1초로 설정하였으며 0.6 mm 발산슬릿(divergent slit)을 이용하였다. XRD분석 자료의 정성분석은 EVA V3.1 프로그램을, 정량분석과 피크 프로파일링은 TOPAS 프로그램을 이용하였다.

    점토광물 정량분석을 위해 일라이트, 녹니석, 카올 리나이트 3가지 점토광물에 대한 상대적인 함량을 각 점토광물의 주 피크(001)의 면적비를 이용하여 계 산하였다. 각 광물의 주 피크 강도차를 보정하기 위 해 계산된 면적에 가중치를 곱하였다(Biscaye, 1965). 녹니석과 카올리나이트의 상대적인 함량은 녹니석 (004) 피크와 카올리나이트(002) 피크 면적비를 이용 하여 계산하였다(Cho et al., 2012).

    연구 결과

    이어도의 해저지형

    정밀수심자료 분석결과, 조사지역의 북부에 수심 약 40 m까지 급경사지형이 관찰되며 그 주위로 수심 40-50 m 구간과 수심 50 m 이상 구간이 분포한다. 최저 수심은 이어도의 정봉(peak)으로 4.6 m, 최저 수심은 57 m로 측정되었다(Fig. 3). 수심 약 50 m 주 변의 평평한 해저면에 드러난 곳까지 화산체로 정의 하면 동서방향으로 약 1.4 km, 남북방향으로 1.8 km 규모이며 퇴적층 위로 드러난 이어도 화산체의 높이 는 약 45 m 정도이다. Fig. 3b의 단면도에 나타난 것 처럼, 정상부는 북쪽에 위치하며, 정상부로부터 남쪽 으로 약 600 m 지점에서 급경사를 이룬 후 곧 평탄 한 지형이 약 1.2 km 뻗어 있다. 이와 같이 이어도는 북고남저의 지형을 이룬다.

    남부의 비교적 평탄한 지형은 약 40 m 수심에 위 치하며, 파식대지(shore platform)로 보인다. 정봉으로 부터 남측 사면의 경사도(slope)는 약 15.6°로서 가파 르며, 반면 북측 사면은 6.1°로서 상대적으로 완만하 다. 동-서 단면의 경우, 동측 사면은 약 8.9°이며, 서 측 사면은 0.9°도로서 매우 완만한 지형을 보인다. 중 앙부는 남-북 단면과 마찬가지로 파식대지로서 평평 하다. 정밀수심자료에 근거한 지형분석결과로만 판단 할 때, 이어도 정봉으로부터 북측과 서측 사면은 비 교적 온전한 화산체를 보이는 반면에 남측과 남동측 사면은 침식·삭박되어 파식대지의 형태를 띤다.

    이어도 표층퇴적물의 종류와 분포양상

    Table 1의 표층퇴적물에 대한 입도분석결과를 바탕 으로, 어떠한 종류의 퇴적물이 분포하는지를 파악하 기 위해, Folk (1968)가 제안한 입도별 함량에 기초 한 삼각다이아그램 분류법을 적용하였다(Fig. 4). Fig. 4에서 나타난 것처럼, 이어도의 해저표층에는 자갈, 모래, 니(mud)에 이르는 매우 다양한 퇴적물이 존재 한다.

    공간적으로 자갈과 사질 자갈 퇴적물은 이어도의 화산체에 주로 분포한다(Fig. 5). 몇 차례의 시도에도 불구하고 일부 정점에서는 퇴적물 시료가 회수되지 못하여 암반(bed rock)으로 표시하였다(Fig. 5). 자갈 의 주성분은 대부분 화산암 암편이며, 자갈의 원마도 는 양호한 것에서 각이진 자갈까지 다양하다. 사질 자갈의 경우, 모래의 주성분은 생물쇄설성 패각과 산 호의 부스러기들이 절반 이상을 차지한다. 위와 같은 퇴적물 특성들로부터 이 퇴적물은 해빈(beach) 퇴적 물로 해석된다. 니질 모래 퇴적물은 이어도로부터 벗 어난 가장자리 지역에 주로 분포한다. 모래의 함량이 50% 이상을 차지하며, 니질 퇴적물이 포함되어 있다. 패각이 간헐적으로 산출된다. 모래와 니의 혼합된 퇴 적물은 태풍 등 강력한 파랑에 의한 재동작용의 결 과로 보인다. 가장 세립한 니질 퇴적물은 이어도의 화산체의 주변부를 따라서 산출되는데 현재의 대륙붕 환경을 고려할 때 세립질 퇴적물의 부유낙하로 퇴적 된 것으로 해석된다.

    점토광물 분포양상

    세립질 퇴적물의 기원지를 추적하기 위해서 정량 X선 회절분석법으로 이어도 해역에서 총 13점에 대 해 점토광물 분석을 수행하였다. 검출된 점토광물에 대해 Biscaye (1965) 방법에 의해 점토광물의 상대적 인 함량(relative clay mineral content)을 계산하고 각 점토광물에 대해 백분율을 구하여 Table 2에 나타내 었다. Figure 6는 이러한 상대 함량을 이용하여 각 점토광물의 비율을 지도상에 나타낸 것이다.

    이어도 해역의 표층퇴적물의 점토광물은 일라이트 (illite), 녹니석(chlorite)과 카올리나이트(kaolinite)로 구성되어 있으며, 스멕타이트(smectite)는 검출되지 않았다. 일라이트는 점토광물 중 가장 풍부하게 산출 되며, 그 함량은 전체의 75-84%에 달하고, 평균 약 80% 정도 포함되어있다. 두 번째로 많이 나타나는 녹니석은 8-15% 범위의 함량을 보이며, 평균 함량은 11.7%이다. 가장 낮은 함량의 점토광물은 카올리나이 트로서 6-9%( 평균 7.3%) 범위의 함량을 나타낸다.

    공간적으로 일라이트는 이어도 해역 전역에 걸쳐 70-80%의 높은 함량의 고른 분포를 보이지만, 상대 적으로 이어도의 남동쪽 해역에서 다른 점토광물에 비해 많이 분포한다(Fig. 6a). 녹니석은 일라이트와 달리 이어도의 남서쪽 해역에서 상대적으로 많은 함 량 분포를 보인다(Fig. 6b). 카올리나이트는 녹니석과 유사하게 이어도의 남서쪽 해역에서 상대적으로 많이 분포한다(Fig. 6c).

    토 의

    이어도 수중 화산체

    Cheong and Shim (2001)Song (2010)이 보고한 바와 같이, 이어도는 응회암으로 덮여 있으며 해수에 잠긴 화산이다. 그들에 따르면, 이어도 화산체는 제4 기 동안 빙기와 간빙기의 반복으로 풍화, 침식과 삭 박과정을 겪어 왔으며 현재 북부만 정상부가 살아남 아 있으며, 남부는 침식되어 사라지고 그 흔적이 파 식대지로 나타났다고 보았다. 태풍의 63%가 이어도 를 통과하고 태풍의 진행방향이 일치한다는 사실에 기초하여 이어도 남부의 침식과 파식대지는 여름철 태풍의 영향으로 해석하였다(Song, 2010). 또한 Song (2010)은 현재 정봉과 화산체 사면의 경사도를 바탕 으로 생성 당시의 온전한 이어도는 현재보다 더 높 이 솟아 있었을 것으로 추정하였다. 여름철 강력한 태풍으로 정상부가 삭박되어 현재에 이르렀으며, 향 후 정상부는 더 낮아질 것으로 예측하였다.

    제주의 표선에서 4 km 남부에 위치한 탐라 해저분 화구는 이어도의 규모를 어느 정도 파악할 수 있는 데 도움을 준다. 이어도와는 달리 탐라 해저분화구는 함몰지형을 이루고 있다. 분화구 주변의 수심은 약 10-85 m, 분화구 내의 수심은 약 65 m이며, 함몰지형 의 규모는 가로 400 m ×세로 600 m로 알려져 있다 (KHOA, 2014;Choi et al., 2017). 이어도의 경우, 현재 드러난 곳의 높이는 45m로 추정되는데, 이를 기준으로 탐라 해저분화구가 대략 20m 더 높다고 할 수 있다. 하지만 이어도의 경우, 분화구의 존재를 알 수 없으며, 북부와 서부의 일부 화산체만 남아 있어 서 그 규모를 단정하기 어렵다. 뚜렷한 사실은 이어 도의 경우 오랜 시간에 걸친 침식과 삭박의 과정을 겪었다는 점이다. 이것으로부터 탐라 해저분화구는 젊은 시절의 이어도라고 할 수 있다.

    세립질 퇴적물의 기원지

    점토광물의 함량 및 상대적인 비(ratio)는 모암에 따라 다른 특성을 갖기 때문에 잠재적인 기원지인 중국(장강과 황하), 한국의 강 기원 퇴적물들을 구분 하는데 오래전부터 적용되어오고 있다(Park and Khim, 1992; Lim et al., 2007;Youn and Kim, 2008;Choi et al., 2010;Cho et al., 2012;Lim et al., 2015;Choi et al., 2018). 선행 연구결과에 따르 면, 황하(Huanghe)에서 유래한 퇴적물들은 다른 곳보 다 스멕타이트 함량이 높은 반면에 장강(Changjiang) 기원의 퇴적물은 일라이트 함량이 높다. 한국의 강에 서 기원하는 퇴적물에는 상대적으로 높은 카올리나이 트와 녹니석 함량 특징을 보인다(Park and Khim, 1992;Choi et al., 2010;Cho et al., 2015;Lim et al., 2015). 따라서 일라이트-스멕타이트-(카올리나이트 +녹니석) 삼각다이아그램은 이어도 해역의 세립질 퇴 적물이 중국의 황하 및 장강, 한국의 강 기원인지를 구분하는데 매우 유용한 지시자로 사용될 수 있다. Fig. 7a에 나타난 것처럼, 이어도의 점토광물을 삼각 다이아그램에 도시한 결과, 세립질 퇴적물은 대부분 장강(Changjiang) 영역에 도시되었다.

    또 다른 기원지 연구의 지시자는 일라이트에 대한 스멕타이트의 함량 비(S/I ratio (×100))와 카올리니아 트와 녹니석 함량(K+C)의 상대적인 비이다(Fig. 7b). 일반적으로 황하 기원의 퇴적물은 높은 스멕타이트 함량 때문에 평균 14 이상의 높은 S/I ratio (×100)를 갖는다. 장강과 한국 강 기원의 퇴적물은 모두 유사 한 S/I ratio를 보이지만, K+C 함량에서 차이가 있어 이를 통해 구분할 수 있다. 하지만 이 연구에서 이어 도의 퇴적물에서는 스멕타이트 함량이 산출되지 않았 다. 이러한 스멕타이트의 미검출은 제주 남서부의 세 립질 퇴적물에서도 보고된 바 있다(Moon et al, 2009, 2010a). 왜 제주 남서부에서 이어도에 이르는 해역의 퇴적물에서 스멕타이트의 함량이 극소량이거 나 미검출 되는지에 대한 추가적인 연구가 필요하다. 한편, 이어도 점토광물 자료를 도시하면, Fig. 7a와 마찬가지로 장강의 영역에 도시된다(Fig. 7b). 이와 같이 이어도의 표층퇴적물에 포함된 점토광물은 모두 장강으로부터 공급된 것으로 판단된다. 따라서 자갈 과 모래 퇴적물을 제외한 이어도의 니질 퇴적물은 여름철 장강 유출수를 통해 이어도 해역에 유입되며, 이들 세립질 퇴적물이 북동진하여 제주 남서부와 황 해 남부에 어떠한 영향을 미치는지는 추가적인 연구 가 필요해 보인다.

    결 론

    이어도와 그 주변해역에서 25개 정점의 해저 표층 퇴적물을 획득하였다. 표층퇴적물의 분포를 파악하고 그 기원지를 밝히기 위해, 퇴적물 입도분석과 점토광 물에 대한 XRD 분석을 실시하였다. 연구결과 다음 과 같은 결론에 이르렀다.

    • 1) 해수에 잠긴 이어도의 해저지형은 크게 북부-북 서부의 화산체와 남부-남동부의 파식대지로 구성된다. 이어도의 정봉(peak)은 북부 화산체의 일부가 남아있 는 것이며, 남부의 파식대지는 여름철 태풍에 의한 침식의 결과로 해석된다.

    • 2) 이어도 화산체와 파식대지에는 주로 패각과 산 호편을 포함하는 자갈과 사질 자갈 퇴적물이 분포하 는데, 이들은 이어도의 풍화침식의 산물과 암반에 서 식하는 생물의 골격, 껍질로서 운반과 퇴적과정에 파 랑이 주요한 역할을 한 것으로 해석된다. 이어도 화 산체의 주변부는 니질사, 사질니 그리고 니 퇴적물이 나타나며, 대륙붕환경에서 퇴적된 것으로 보인다.

    • 3) 점토광물 분석 결과 이어도의 세립질 퇴적물에 는 일라이트의 함량이 대부분을 차지하며, 녹니석과 카올리나이트 순으로 풍부하다. 스멕타이트는 검출되 지 않았다.

    • 4) 일라이트-스멕타이트-(녹니석+카올리나이트) 삼 각도표와 스멕타이트/일라이트와 녹니석+카올리나이 트 관계 도표에 도시한 결과, 이어도의 세립질 퇴적 물은 양쯔강(장강)으로부터 유입된 것으로 판단된다. 양쯔강으로부터 이어도해역으로 유입되어 부유낙하 퇴적된 것으로 보이는 세립질 퇴적물들이 북동진하여 제주 남서부와 황해 남부 해저환경에 어떠한 영향을 미치는지는 추가적인 연구가 필요하다.

    사 사

    이 연구는 국립해양조사원의 “이어도 해양과학기지 주변해역의 해저지질 특성 연구”의 지원을 받아 수행 되었습니다. 이어도 탐사와 시료채취에 도움을 준 ‘나 라호’ 선장님과 승조원들께 특별히 감사드립니다. 또 한 현장조사와 입도분석을 기꺼이 도와준 연안지질/ 퇴적학 실험실 학생들에게 고마움을 전하며, 특히 논 문에 사용된 그림 작업을 도와주고 데이터 표를 정리 해준 임세린 학생에게 특별히 감사드립니다. 마지막으 로 논문 심사과정에서 유익한 조언을 해주신 익명의 심사위원들께 깊은 감사를 드립니다.

    Figure

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    Location map with the Ieodo study area and sampling points of surface sediments. (A) Ieodo and Ieodo Ocean Research Station are located about 149km southwest off the Mara-do island, Jeju. (B) 25 sampling points around the Ieodo submerged volcano.

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    X-ray diffraction pattern of <2 μm fraction sediments.

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    Bathymetric map (A) and two cross-sections (B) with E-W and N-S profiles showing topography of the Ieodo submerged volcano.

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    Ternary diagrams for the textural classification of Ieodo sediments proposed by Folk (1968). (A) the textural classification on the basis of gravel/sand/mud ratios and (B) the classification for gravel-free sediments on the basis of sand/silt/clay ratios.

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    Distribution pattern of surface sediments around the Ieodo area. Note that the coarsest gravels and sandy gravels are dominantly distributed on the Ieodo, whereas fine muds and muddy sands occur around the Ieodo.

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    Distribution map of clay minerals in the Ieodo area. (A) Illite, (B) Chlorite, and (C) Kaolinite.

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    (A) The illite-smectite-(C+K) ternary diagram for Ieodo, Changjiang, Huanghe and Korean river sediments. C, chlorite; K, kaolinite. (B) Discrimination plot between S/I ratio (×100) and C+K of Ieodo sediments. Data points from Yang et al. (2003) and He et al. (2013).

    Table

    Composition and textural parameters of surface sediments on the Ieodo and adjacent sea

    Relative clay mineral composition (weight%) of mud sediments in the Ieodo area

    Reference

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