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백룡동굴 입구부 튜파(tufa)의 미생물 구조와 그 분포 특성

Microbial structures and their distributions in cave tufa formations from a twilight zone of the Baeg-nyong Cave
지질학회지 제53권 제5호, 2017.10, 743-758 (16 pages)
DOI :10.14770/jgsk.2017.53.5.743
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초록
다양한 환경조건에서 형성되는 미생물 매트(microbial mat)는 크리티컬존(critical zone) 내에서 발생되는 미생물 활동과 광물형성(또는 분해) 사이의 관계를 밝히는데 매우 중요한 요소로 알려져 있다. 국내 석회동굴 입구부에서 형성되는 튜파(tufa)의 표면에는 미생물 매트가 발달되어 있으나, 아직까지 동굴환경의 튜파를 대상으로 지질학적 연구가 진행된 바는 없다. 이 연구에서는 국내에서 처음으로 강원도 평창군 소재 천연기념물 제260호 백룡동굴 입구부에서 관찰되는 튜파의 미생물 구조 및 그 분포를 보고하고자 하였다. 동굴 입구로부터 내부로 순차적으로 채취한 시료들을 대상으로 퇴적암석학적 관찰을 실시한 결과, 각 시료 별로 큰 차이를 보이고 있지만 대부분 클랏 조직(clotted texture)을 보이며, 다양한 형태 및 구성성분으로 이루어진 필라멘트 조직(filamentous texture)을 포함하고 있다. 일부 시료들에서는 이러한 두 조직적 특성이 극히 우세하며 때때로 서로 반복적인 특성을 보이기도 한다. 이와 같은 두 조직은 일반적인 기상수(meteoric water) 환경에서 성장하는 동굴생성물의 결정질 조직과는 매우 다른 특징으로서, 시료의 표면부분 위에 형성되었던 과거의 미생물 매트로 판단된다. 주사전자현미경 관찰을 통해 각 시료로부터 규조류, 필라멘트 사상체, 구형 박테리아 등 매우 다양한 미생물 구조가 확인되었고 관찰된 클랏 및 필라멘트 조직이 미생물 매트에 해당됨을 검증하였다. 미생물 구조의 형태, 크기, 배열상태를 기준으로 미생물 구조의 다양성을 파악한 후 그 분포 특성을 상호비교한 결과, 동굴입구에서 내부로 진행하면서 점진적으로 미생물 구조의 다양성이 감소할 것이라는 일반적인 예상과는 달리 동굴 입구부에서 점진적으로 다양성이 증가하다가 특정 지점을 기점으로 다양성이 급격히 감소하는 특징적인 변화경향이 관찰되었다. 이러한 변화경향은 현재까지 알려져 있는 동굴환경의 생물다양성 분포 측면에서 볼 때 이례적인 연구결과로서 백룡동굴 입구부의 지질학적, 지형학적, 미기후학적 특성을 반영하고 있는 것으로 해석된다. 이 연구의 결과는 각 동굴 별 특성에 따라 매우 독특한 미생물 매트가 형성될 수 있고 이에 따라 광물의 상호작용이 매우 다양하게 발생될 수 있음을 암시하며, 향후 여러 동굴환경에서의 검증과 함께 이러한 경향성의 요인을 파악하는 추가 연구가 필요하다.

Microbial mats which formed at various terrestrial environments including the Earth’s critical zone have a significant implication on the relationship between microbial activities and formations (and/or degradations) of minerals. Up to date, however, there is no geological survey for the microbial mats of tufa deposits in a twilight zone of Korean limestone caves. In this study, we aimed to report a variety of microbial structures and their distributions on tufa deposits in the Baeg-nyong Cave (Natural monument no. 260), Pyeongchang, South Korea. The sedimentary petrographic results for 7 tufa specimens collected near the cave entrance show that both of clotted and filamentous textures are largely dominant and their detailed types are different from each other. These characteristics of the tufa deposits are clearly different from those of the typical meteoric speleothems composed mainly of clean carbonate crystals and may indicate the past presence of microbial mats on the surface. Through the scanning electron microscopy, we have identified the various shapes of microbial structures including diatoms, hyphal filaments and coccoids. The microbial structures observed in this study have been classified to 2 and 7 types of coccoids and filaments, respectively, based on shape, size and arrangements between individual structures. Interestingly, our results show that the diversity of microbial structures in the Baeg-nyong Cave is gradually increasing to the inner cave with a distinct threshold area which is abruptly decreased in the microbial structural diversity. This may imply that an entrance area of the limestone cave is one of the microbe growth stimulating environments and has been affected by complex factors on geological, geographical and micro-meteorological conditions.

목차
요약
ABSTRACT
1. 서론
2. 연구배경
3. 연구방법
4. 연구결과
5. 토의
6. 결론
REFERENCES
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