Biogenic and terrigenous components from the East Sea core sediment and its perspective to paleoceanographic research

This study examined several piston cores from the East Sea (Japan Sea) and reviewed previous works in terms of biogenic and terrigenous sediment components and the implications for paleoceanographic and paleoclimatic variations in glacial–interglacial periods. Carbonate, biogenic opal, and a minor component of organic matter comprised biogenic components of the East Sea core sediment. Biogenic carbonate and opal, in particular, showed drastic changes in glacial and interglacial periods with inverse correlation: a glacial-period increase in carbonate and interglacial-period increase in biogenic opal. The inverse correlation of the two components implies exclusive productivity changes, if the effects of dissolution and dilution were not significant. This phenomenon may also explain the succession of biogenic productivity (interglacial diatom productivity to glacial coccolith productivity) due to paleoceanographic environmental changes. Furthermore, long-term variations of biogenic components show a close relationship to orbital-scale variation in opal and suborbital variation in biogenic carbonate (Hyun et al., 2007; Kido et al., 2007). The terrigenous component of the core sediment was composed of neighboring aluminosilicate materials with minor components of aeolian dust and volcanic materials. The spatial variations of the detrital components of slope core sediments suggest, primarily, control by hemipelagic fluxes of riverine sediments. Aeolian dust fluxes, combined with Quaternary climate variation, also affected the composition of detrital components. In hemipaleagic sediment, the silt size fraction of detrital materials was mostly composed of aeolian dust, implying orbital- and millennial-scale variation (Bahk et al., 2004; Nakashima et al., 2007).1

Holocene evolution of the Nakdong River delta, Busan, Korea

This study presents the Holocene evolution of the Nakdong River delta in the southeastern coast of the Korean Peninsula. Two borehole sediments (KND-1 and KND-3) were taken from mid- and down-stream areas of the Nakdong River delta respectively. Sedimentary facies of the borehole sediments were classified based on grain-size compositions, sedimentary structures, geochemical compositions such as total organic and inorganic carbons and nitrogen contents. AMS 14C datings of 6 samples were accomplished for age controls. Based on the sedimentary facies distribution, the borehole sediments are interpreted to represent six depositional environments: fluvial, estuarine, shallow marine, prodetla, delta front, and delta plain. The fluvial environment was characterized by coarse sandy sediments containing a large amount of gravels and relatively low contents of total carbon and nitrogen. Sediments of the estuarine environment were dominated by sand including a lot of shell fragments and charcoals and showing sand-mud couplets. The shallow marine environment was characterized by a finning upward trend from medium silt to clay with aboundant shell-rich layer. The total carbon and nitrogen contents increased upward. The prodelta environment was characterized by a coarsening upward trend from clay to very fine silt. Charcoal fragments is generally present and no shell fragments were found within this environment. The total carbon and nitrogen contents decreased upward. Sediments of the delta front environment mainly consisted of silt with sand-mud couplets containing a few charcoal fragments. The delta plain environment, which occurs in the upper part of the borehole, was characterized by fine sand sediments containing charcoal, and aboundant mica fragments. The total carbon and nitrogen contents of the delta plain environment were relatively low. The sequencial changes of the sediment environments indicate that the Holocene evolution of Nakdong River delta can be divided into three stages by sea-level changes: 1) lowstand fluvial-dominated stage when sea-level was 120-130 m below its present level at the LGM, 2) transgressive fluvial-to-marine stage during 15 ka-7 ka BP when the sea-level rose rapidly, 3) highstand delta progradation stage since 7 ka.1

동해 남서 대륙붕의 퇴적물과 유공충 특성

동해 남서대륙붕의 서로 다른 수괴가 영향을 미치는 울산과 감포 해역에서 퇴적물과 현생 유공충 특성에 의하여 각 해역의 니질대 퇴적환경을 이해하고 비교하였다. 멀티 코어 퇴적물의 퇴적상에 의하면, 감포 해역은 주로 반원양성 부유 퇴적 작용이 지배적이며, 울산 해역은 니질대 바깥 외대륙붕에는 홀로세 해침 모래층이 해저면에 노출되어 있고, 니질대 내에는 폭풍시의 파랑에너지에 의한 니질 퇴적물의 재동과 재퇴적 과정이 감포 해역에 비해 보다 자주 일어나고 있는 것으로 보인다. 울산과 감포 해역에서 살아있는 유공충 38종과 부유성 유공충 9종을 포함하여 총 94종의 유공충이 확인되었다. 전체군집의 20㎖당 개체수는 울산 해역이 상대적으로 많으나, 살아있는 유공충의 비율과 살아있는 유공충의 종수는 감포 해역에서 상대적으로 높게 나타났다. 종다양도, 균등도 그리고 사질유공충의 비율은 감포 해역에서 상대적으로 높은 수치를 보였다. 부유성 유공충과 저서성 유공충의 비율(P/B ratio)은 울산 해역이 감포 해역 보다 높은 비율을 보여 감포 해역에서 상대적으로 저서성 유공충이 많이 나타났다. 연구 해역에서 나타나는 부유성 유공충의 종들 중 따뜻한 수온에서 분포하는 Globigerinella aequilateralis, Globigerinoides ruber, Neogloboquadrina dutertrei는 감포 해역 보다는 울산 해역에서 상대적으로 높은 비율로 분포하였다. 저서성 유공충 종들 중 중층수나 차가운 물에서 많이 나타나는 종으로 알려진 Islandiella norvangi와 Stainforthia exilis tenuata는 울산 해역 보다는 감포 해역에서 상대적으로 높은 비율로 분포하였다. 유공충의 일반적인 특성, 부유성 및 저서성 유공충 종들의 분포 등을 고려하면, 감포 해역이 울산 해역에 비하여 환경 안정성과 저서환경의 표층-해양 생산성이 상대적으로 높으며, 울산 해역은 대마난류, 감포 해역은 북한 한류의 영향을 받는 것으로 보인다.2

Late Quaternary Depositional Processes in the southeastern Korea Plateau and Ulleung Interplain Gap,East Sea

High-resolution( Chirp,3-11kHz) echo faciesand sedimentary facies of piston-core sediments were analized to reveal the late Quaternary depositional processes in the Korea Plateau,East Sea1

Late Quaternary Depositional Processes in the Korea Plateau and Ulleung Interplain Gap, East Sea

한국대지와 인근 울릉 분지간통로에 분포하는 플라이스토세 후기 퇴적층에 대한 Chirp 방식 고해상 지층탐사 자료의 탄성파상과 피스톤 코아 시료의 퇴적상 분석을 통하여 해저 퇴적작용을 규명하였다. 한국대지는 한반도와 분리된 해저고지대로서 육성 퇴적물 유입이 매우 제한되어 있으며, 한국대지 사면에는 불규칙한 돌출지형과 함께 다양한 규모의 해저협곡이나 해저계곡이 형성되어 있다 완경사의 한국대지 대부분 지역에는 화산기원 퇴적물이 협재 하는 (반)원양성 퇴적물이 우세하게 집적되어 있으며, 한국대지 사면과 해릉 및 해산의 급경사 부분에서는 이들 퇴적물이 슬럼프, 슬라이드, 암설류 등 해저사태에 기인한 질량류로 재동되어 함몰흔적과 함께 나타난다. 재동된 퇴적물은 점토가 우세한 조직 특성과 사면의 급경사 때문에 저탁류보다는 부유입자가 우세한 고농도 수층의 형태로 전이되어 해저협곡을 통해 울릉분지평원으로 이동된 것으로 보인다. 울릉분지간통로 지역은 통상적인 (반)원양성 침전과 주로 오키뱅크와 독도 사면에서 해저수로를 통해 유입되는 간헐적인 저탁류와 암설류가 주된 퇴적작용의 역할을 하였으며, 이와 함께 일본분지로부터 유입되는 심층수의 영향으로 분지간수로와 그 주변 해저에 분포하는 퇴적물이 활발히 침식되어 재동된 것으로 보인다. High-resolution (Chirp, 3-11 kHz) echo facies and sedimentary facies of piston-core sediments were analyzed to reveal the late Quaternary depositional processes in the Korea Plateau and Ulleung Interplain Gap. The Korea Plateau is an Isolated topographic high with a very restricted input of terrigenous sediments, and its slope is characterized by a thin sediment cover and various-scale submarine canyons and valleys. Echo and sedimentary facies suggest that the plateau has been moulded mainly by persistent (hemi) pelagic sedimentation and intermittent settling of volcanic ashes. Sediments on the plateau slope and steep margins of ridges and seamounts were reworked by earthquake-induced, large-scale slope failures accompanied by slides, slumps and debris flows. As major fraction of the reworked sediments consists of (hemi) pelagic clay particles, large amounts of sediments released from mass flows were easily suspended to form turbid nepheloid layers rather than bottom-hugging turbidity currents, which flowed further downslope through the submarine canyons and spreaded over the Ulleung Basin plain. In the Ulleung Interplain Gap, sediments were introduced mainly by (hemi) pelagic settling and subordinate episodic mass flows (turbidity currents and debris flows) along the submarine channels from the slopes of the Oki Bank and Dok Island. The sediments in the Ulleung Interplain Channel and its margin were actively eroded and reworked by the deep water flow from the Japan Basin.33Nkciothe

Late Quaternary chronology of long piston core sediment from the Korea Plateau in the East Sea (Sea of Japan)

The East Sea (Sea of Japan) is connected with the neighboring seas through the four straits characterized by shallow water depth, causing the distinct environmental variation contrasted between interglacial and glacial conditions. During the glacial period, the topographic restriction by eustatic sea-level lowering results in a lake-type oceanographic setting where the dark laminated mud (DLM) layer formed and the negative shift of planktonic foraminiferal 18O values occurred. These paleoceanographic features widely obtained as the inter-basinal scale also indicate the usefulness of chronological criteria. The great thickness of the late Quaternary sediments in the Ulleung Basin, characterized by dominant mass-flow deposits and lack of hemipelagic deposition, limits the temporal span of paleoceanographic reconstruction. A 11-m long piston-core sediments collected from the topographic-high Korea Plateau (about 1400 m deep) have been analyzed through a variety of approaches for the reconstruction of late Quaternary chronology. Normal 14C age dates, identification of tephra layer, oxygen isotope stratigraphy, and the correlation of DLM were applied to obtain the precise chronostratigraphy. Four distinct DLM layers were well preserved to show the consistent geochemical characteristics. Two 14C age dates and AT tephra layer signify the clear identification of first DLM during the last glacial period. In addition, the other DLM layers reflect the same condition for the formation, corresponding to the glacial stages. The planktonic foraminiferal 18O values also confirm the negative excursion during the stage 6. Thus, these core sediments are likely preserve more-than 250-ky paleoclimatic history in the East Sea (Sea of Japan).1

Methane-related authigenic carbonates from the East Sea, Korea:Mineralogical and geochemical characterization

Authigenic carbonates related to gas hydrates were discovered from the cores in the Ulleung Basin, East Sea. Carbonateconcretions range from 3 to 6 cm in diameter, and display irregular shapes. The inside of concretions issometimes porous and shows internal layering. Concretions are composed of aragonite or high Mg-calcite, or thecombination of both. Calcite crystals are micritic and include planktonic foraminifers, diatoms, silt-sized, detritalquartz grains, and authigenic framboidal pyrites. Ultra-textural examination reveals that acicular aragonites grewas cements between micritic calcite crystals, and this suggests that micritic calcite precipitated prior to aciculararagonite. Oxygen and carbon isotopic compositions of carbonate concretions range from +2 to +5 per mil (PDB)and from -44 to -39 per mil (PDB), respectively. These depleted carbon isotopic compositions indicate that thecarbon source for the formation of authigenic carbonates were gas hydrates below, and the carbonates were formedby the oxidation of methane. Relatively narrow range of carbon isotope values, compared to those of other authigeniccarbonates reported elsewhere, indicates similar diagenetic environments of formation for these concretions.Distinctive clusters of stable isotope values regardless of mineralogy imply that carbonate concretions formed in aclosed-diagenetic system.1

동해에서 발견되는 가스하이드레이트와 관련된 탄산염결핵체의 광물학적, 조직적 및 지화학적 특성

가스하이드레이트와 관련된 자생 탄산염결핵체가 동해 울릉분지 코아에서 발견되었다. 탄산염결핵체의 직경은 3~6cm 정도이며 대체적으로 일정하지 않은 불규칙한 형태를 띠고 있으나, 일부는 엽리가 발달한 평평한 형태도 나타난다. 결핵체의 표면에는 여러 구멍과 같은 구조가 형성되어 있으며, 내부에서는 성장선이 발견되기도 한다. 결핵체는 광물조성에 따라 세 종류로 구분되며, 이들은 (1) 아라고나이트로만 이루어진 결핵체, (2) 방해석으로만 이루어진 결핵체, 그리고 (3) 아라고나이트와 방해석 모두로 이루어진 결핵체이다. 방해석 결정은 미크라이트로 이루어져 있으며, 결핵체 내에 부유성 유공충, 규조류, 미사크기의 쇄설성 석영입자, 그리고 자생의 미결정으로 이루어진 황철석(framboidal pyrite)이 포함되기도 한다. 아라고나이트와 방해석 모두로 이루어진 결핵체의 조직을 관찰하면, 침상의 아라고나이트 결정은 방해석이 침전한 이후에 성장하였음을 알 수 있다. 결핵체의 산소와 탄소동위원소 성분은 각각 2~5‰과 -44~-39‰ (PDB)이며, 고갈된 탄소동위원소 성분은 탄산염결핵체를 이루는 탄소의 기원이 하부의 가스하이드레이트임을 지시하며, 이는 탄산염결핵체가 메탄가스의 산화작용에 의해 형성되었음을 나타낸다. 이 조사에서 분석한 탄산염결핵체의 지화학적 조성이 외국의 다른 지역에서 보고된 것에 비해 좁은 범위를 보이고, 서로 비슷한 조성을 보이는 것이 이들 결핵체가 생성된 속성환경이 서로 유사하였음을 나타낸다. 하지만 각각의 결핵체의 조성이 서로 독립적으로 나타나는 것은 이들 결핵체가 반닫힌계의 속성환경에서 생성되었음을 지시한다. 아라고나이트와 방해석이 침전된 원인은 공극수의 Mg/Ca비와 pH의 영향을 모두 받았기 때문인 것으로 생각된다.2

독도 정상부 해저 사구의 기원

2