Paleoclimatic reconstructions using textural data of the stalagmite from the Dangcheomul Cave, Jeju Island for the past 2,000 years.

홍석우; 우경식; 이상헌; 조경남

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자료유형: 학술저널

저자정보: 홍석우 (강원대학교) 우경식 (강원대학교) 이상헌 (한국지질자원연구원) 조경남 (한국지질자원연구원)

저널정보: 대한지질학회 지질학회지 지질학회지 제48권 제6호

발행연도: 2012.12

수록면: 445 - 458 (14page)

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제주도 북동부에 위치한 당처물동굴은 용암동굴이지만 지표에 발달한 탄산염 사구퇴적물에 의하여 용암동 굴임에도 내부에 탄산염 동굴생성물이 존재한다. 이러한 동굴에서 형성된 석순은 외부환경을 잘 반영하고 속성환경의 영향을 덜 받기 때문에 고기후 연구에 좋은 지시자(proxy)로서 장점을 가진다. 이번 연구는 길이 225mm의 석순 DC-1을 이용하여 이루어졌으며, 우라늄 계열을 이용한 연대측정 결과를 토대로 조직적 특징과 태양활동의 변화량에 따른 북반구 대기 중의 Δ14C 복원기록을 상호 비교하여 제주도에 영향을 주었던 과거 2,000년 동안의 고기후를 연구하였다. 연대측정 결과, 석순의 기저로부터 57.2 mm 지점에서 2,741±200 yr BP, 147.5mm 지점에서 1,950±117 yr BP, 184 mm 지점에서 1,332±57 yr BP, 215.1 mm 지점에서 589±107 yr BP로 나타났다. 동굴 위쪽의 지표에 발달하는 고토양층의 방사성탄소연대측정을 실시하였으며, 그 결과 4,450±30 yr BP로 측정되었다. 고토양층은 탄산염사구가 퇴적된 이후에 식생이 발달하면서 생성되었고, 석순 또한 탄산염사구가 퇴적된 이후부터 성장하기 때문에 당처물동굴 석순은 고토양층의 생성시기인 4,450±30 yr BP 이후에 성장하기 시작한 것으로 판단된다. 조직을 관찰한 결과 석순 DC-1는 주상의 방해석 결정으로 이루어졌으며, 많은성장선을 보인다. 성장선의 밀집 정도는 과거 연구지역의 강수량에 따른 석순의 성장속도와 밀접한 관련이 있다. 따라서 성장선의 성장속도, 성장선사이의 간격 그리고 석순 조직 내에 유체포유물이 포함된 정도를 바탕으로 Type Ⅰ에서 Type Ⅴ까지 다섯 개의 형태로 석순의 조직을 구분 하였다. Type Ⅰ 조직은 석순의 성장이 가장 느렸던 구간이고, 성장선과 성장선 사이의 간격은 0.025 mm이다. Type Ⅴ 조직은 성장이 가장 빨랐던 구간이며, 성장선사이의 평균값은 0.42 mm이다. 이러한 결과는 석순이 성장하는 동안 유입되는 외부 강수량과 관련이 깊으며, 석순의 조직적 변화가 태양활동의 변화에 따른 대기중의 Δ14C 농도 변화와 비교적 잘 일치하고 있음을 지시하며, 따라서 동굴생성물의 조직적 분석이 고기후 변화 연구에 유용하게 사용될 수 있음을 나타낸다.

Dangcheomul Cave is a lava tube cave located in the northeastern part of Jeju Island, Korea but contains numerous carbonate speleothems due to overlying carbonate dune sands. Because this cave is located very close to the surface and intimately affected by climate changes outside, the stalagmite in this cave can be used as a good paleoclimate proxy. In this study, late Holocene paleoclimate changes were inferred based on uranium?series dating and textural characteristics of the 225 mm?long DC-1 stalagmite by comparing with coeval Northern Hemispheric Δ14C record by solar activity. Based on 230Th/234U dating, four dated ages were obtained from the bottom of the stalagmite (2,741±200 yr BP from 57.2 mm, 1,950±117 yr BP from 184 mm, 1,332±57 yr BP from 215.1 mm and 589±107 yr BP from 215.1 mm). The radiocarbon age of the paleosol layer within overlying carbonate sand dune is dated to be 4,450±30 yr BP. Because this paleosol was developed after the deposition of carbonate sands in this area, the growth of stalagmite should have started to be growing after 4,450±30 yr BP. The stalagmite DC-1 is composed of columnar calcite, and shows numerous growth laminae are present. The density of the growth laminae is indicative of the rainfall amount in this region. Therefore, five types of calcite texture can be divided based on growth rate, spacing between laminae and fluid inclusion density. Type Ⅰ has the average spacing of growth laminae of 0.025 mm and the narrowest spacing indicates the slowest growth rate whereas Type V has the widest spacing of 0.42 mm indicating the fastest growth rate. It appears that the spacing of growth laminae is intimately related to the amount of rainfall together with atmospheric Δ14C compositions (hence solar activities). Thus, coordinated textural and geochemical data can be used as an excellent proxy for paleoclimatic reconstruction.

#당처물동굴 #용암동굴 #석순 #조직 #고기후 #Dangcheomul Cave #lava tube cave #stalagmite #texture #paleoclimate

참고문헌 (48)

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1. [학술지(정기간행물)] - Baker, A. / 2002 / Stalagmite lamina doublets: a 1000 year record of extreme winters in NW Scotland / international Journal of Climatology 22 : 1339 ~ 1345

2. [학술지(정기간행물)] - Baker, A. / 1993 / Annual growth banding in a cave stalagmite / Nature 364 : 518 ~ 520

3. [학술지(정기간행물)] - Broecker, W.S. / 1960 / Radiocarbon measurement and annual rings in cave formations / Nature 185 : 93 ~ 94

4. [학술지(정기간행물)] - Cheng, H. / 2000 / The half-lives of uranium-234 and thorium-230 / Chemical Geology 169 : 17 ~ 33

5. [학술지(정기간행물)] - Cruz, F.W.Jr. / 2005 / Insolation-driven changes in atmospheric circulation over the past 116,000 years in subtropical Brazil / Nature 434 : 63 ~ 66

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홍석우

소속기관 강원대학교

주요연구분야 자연과학 > 지구과학 > 지질학

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소속기관 강원대학교

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논문수 115 이용수 15,792

이상헌

소속기관 한국지질자원연구원

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조경남

소속기관 강원대학교

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