지난 3만년 동안 북서태평양 아열대-아한대 순환류 경계역 퇴적양상 변화

샤츠키 해저고원(Shatsky Rise)은 북서태평양 아열대-아한대 순환류 경계부에 해당하는 쿠로시오 확장역 (Kuroshio Extension) 영향권에 위치하여 기후변화에 따른 해양환경 복원에 적합한 지역이다. 고원지대는 북위 30도~40도에 걸쳐 남북방향으로 연결되어 있으며, 이에 북위 32도, 36도, 38도에 위치한 고원의 정상 부에서 주상시료를 각각 획득하여 과거 해양환경 변화에 따른 퇴적양상의 변화를 추적하고자 하였다. 각각 정 상부의 지난 3만 년 간 평균 퇴적률은 2.5, 6.9, 1.2 cm/kyr 로, 북위 36도에서가장 높고 북위 38도에서 가장 낮게 나타났다. 이는 표층생산성이 북위 38도에서 가장 높은 것과 대조되는 결과로, 남쪽고원 및 중앙고원에 서 원양성 퇴적기작 이외의 추가적인 퇴적물 공급 기작을 필요로 한다. 유공충의 방사성탄소연대측정 결과 퇴 적연대의 역전이나 결층은 존재하지 않고, 시료 획득 지점이 고원의 정상부인 점을 볼 때 저탁류, 드리프트 등 저층해류에 의한 직접적 퇴적작용보다는 네펠로이드에 의한 부유퇴적의 결과로 보인다. 마지막 빙하 최성기 (Last Glacial Maximum LGM)에는 선형퇴적률이 북위 32도, 36도, 38도에서 8.0, 11.2, 1.6 cm/kyr 로 각 각 증가하였고, 이는 빙하기 대기순환 강화로 인한 풍성퇴적물의 공급 증가, 표층생산성 상승에 따른 생물 기 원 퇴적물의 공급, 그리고 수층의 난류 운동 에너지(eddy kinetic energy)의 상승에 따른 네펠로이드의 형성 등 복합적 해양환경 변화의 결과로 해석될 수 있다.2

Latitudinal comparison of Sedimentation rates at the Shatsky Rise for the last 30 kyrs

북서태평양 아열대-아한대 순환류의 경계부를 구성하는 쿠로시오 확장역의 위치와 구조는 과거 기후변화에 따라 변화해 왔을 것이라 여겨져 왔다. 샤츠키 해저고원은 현재 쿠로시오 확장역의 주 경로상에 위치하고 주변의 심해저 평원보다 약 2,000 m 이상 낮은 수심을 나타내 탄산염 퇴적물의 보존이 양호하고 고해양학적 복원이 용이하다. 이에 과거 쿠로시오 확장역의 위치 변화를 복원하기 위해 샤츠키 해저고원의 정상부에서 남남서-북북동 방향으로 놓인 세 개의 퇴적물 주상시료(NPGP1302-1B, 32°16’N, 158°13’E, 2513 m HI1715-GPC1, 36°08’N, 158°13’E, 3350 m HI1818-GPC1, 37°47’N, 162°47’E, 3060 m)를 획득하였다. 각 코어 최상부 퇴적층 내 부유성 유공충을 추출하여 방사성탄소동위원소 연대를 측정한 결과, 홀로세 이후 평균 선형퇴적률은 남쪽부터 1.6, 2.9, 1.2 cm/kyr 순으로 나타난다. 빙하기의 퇴적률은 남쪽(NPGP1302-1B) 및 중앙 고원(HI1715-GPC1)에서 약 8.0 cm/kyr 이상으로 크게 증가하나, 북쪽 고원(HI1818-GPC1)에서는 1.6 cm/kry로 두드러지지 않았다. 최고 퇴적률이 나타난 시기는 남쪽 고원(NPGP1302-1B)에서 18.9-19.2 kyrs BP, 중앙 고원에서 21.7-22.7 kyrs BP로 차이를 보였다. 연구 지역에 퇴적물을 공급하는 주된 기작이 원양성 생물 기원 퇴적물과 풍성기원입자임을 고려할 때 동일 시기 최고 퇴적률이 나타나는 지역이 쿠로시오확장역과 편서풍의 주 경로와 유사할 것으로 여겨진다. 따라서 이러한 위도간 퇴적률 차이는 쿠로시오확장역의 과거 위치를 대변한다고 여겨진다.2

북동태평양 빈영양 해역에서 육상기원 쇄설물이 침강입자 플럭스에 미치는 영향

대기를 통해 해양으로 유입되는 육상기원 쇄설물이 해양 생산성과 침강입자 플럭스에 미치는 영향을 평가하기 위하여 2011년 8월부터 2012년 6월까지 약 1년간 북태평양 아열대 해역에 위치한 정점에서 시계열 퇴적물 포집장치를 계류하였다. 수심 4,500 m에서 관측된 총질량 플럭스는 1.63 - 58.7 mg m-2 day-1의 변화 범위를 보였으며, 다른 시기에 비해 봄철(3월-5월)에 높은 뚜렷한 계절 변화를 보였다. 봄철에 생물기원 및 육상기원 쇄설물 플럭스는 약 2-3배 가까이 증가하였고 연구해역의 대기층에서 관측된 미세 먼지의 농도 변화와 시기적으로 일치하였다. 이는 봄철 아시아에서 기원한 황사가 북동태평양 아열대 해역의 해양 생산성과 침강입자 플럭스를 증가시킨 결과로 판단된다. 따라서 북동태평양 아열대 해역에서 해양 생산성과 침강입자 플럭스는 주로 육상기원 쇄설물의 유입에 영향을 받는 것으로 해석된다.서 관측된 총질량 플럭스는 1.63 - 58.7 mg m-2 day-1의 변화 범위를 보였으며, 다른 시기에 비해 봄철(3월-5월)에 높은 뚜렷한 계절 변화를 보였다. 봄철에 생물기원 및 육상기원 쇄설물 플럭스는 약 2-3배 가까이 증가하였고 연구해역의 대기층에서 관측된 미세 먼지의 농도 변화와 시기적으로 일치하였다. 이는 봄철 아시아에서 기원한 황사가 북동태평양 아열대 해역의 해양 생산성과 침강입자 플럭스를 증가시킨 결과로 판단된다. 따라서 북동태평양 아열대 해역에서 해양 생산성과 침강입자 플럭스는 주로 육상기원 쇄설물의 유입에 영향을 받는 것으로 해석된다.2

Characterization of deep seabed mine tailings and development of environmentally-friendly reduction/processing technologies

한국해양과학기술