출처:
Last glacial sea-level changes and paleogeography of the Korea (Tsushima) Strait
마지막 빙하기, 대한해협의 해수면 변화와 옛 지형
박성진(S.-C. Park) · 유동근(D.-G. Yoo) · 이창원(C.-W. Lee) · 이은일(E.-I. Lee)
[논문요약]
빙하기에 대한해협은 어떤 모습이었을까?
이 논문은 약 2만 년 전, 마지막 빙하기가 절정에 달했을 때 대한해협(Korea Strait)이 어떤 모습이었는지를 과학적으로 탐사한 연구이다. 당시에는 거대한 빙하 때문에 지금보다 해수면이 훨씬 낮았는데, 많은 학자들은 대한해협이 완전히 마른 땅이 되어 동해(East Sea)가 거대한 호수처럼 고립되었을 것이라 생각했다. 이 논문은 그 주장이 맞는지 최신 과학 기술로 확인해 본 것이다.
1. 연구의 시작: 따뜻한 바닷길, 쓰시마 난류
오늘날 대한해협은 ‘쓰시마 난류(Tsushima Current)’라는 따뜻한 바닷물이 동해로 들어오는 중요한 길목이다. 이 난류는 동해의 날씨와 해양 생태계에 큰 영향을 준다. 만약 빙하기 때 대한해협이 육지로 막혔다면, 이 따뜻한 물길도 완전히 끊겼을 것이다. 이 연구는 바로 그 의문에서 출발한다.
그림 1 요약: 현재 쓰시마 난류가 대한해협을 거쳐 동해로 흘러 들어가는 경로를 보여주는 지도이다.
2. 과거를 파헤치는 방법: 옛날 조개껍데기와 바닷속 땅 탐사
연구팀은 과거의 해수면 높이와 지형을 알아내기 위해 두 가지 핵심적인 방법을 사용했다.
① 방사성탄소 연대측정: 바닷속 깊은 곳에서 아주 오래된 조개껍데기나 토탄(식물이 썩어 만들어진 흙)을 채취했다. 이 유기물에 남아있는 방사성탄소(14C) 양을 측정하면, 이것이 얼마나 오래되었는지 나이를 알 수 있다. 조개껍데기가 발견된 깊이와 그 나이를 연결하면, 과거 특정 시점의 해수면 높이를 추정할 수 있다.
② 탄성파 탐사 (바닷속 땅속 탐사): 배에서 바다 밑으로 음파를 쏘아 보낸 뒤, 땅속 지층에 부딪혀 되돌아오는 신호를 분석하는 기술이다. 이를 통해 바다 밑에 묻혀 있는 옛 강줄기나 해안선의 흔적 같은 고대 지형을 마치 CT 촬영을 하듯 들여다볼 수 있다.
표 1 & 그림 3 요약: 바다 여러 깊이에서 채취한 조개껍데기 등의 시료 나이(표 1)를 바탕으로, 지난 4만 년간의 해수면 높이 변화를 그래프(그림 3)로 만들었다. 분석 결과, 마지막 빙하기 때 해수면은 지금보다 약 130m나 낮았다는 사실을 알아냈다.
3. 놀라운 발견: 바다 밑에 숨겨진 옛 해안선과 삼각주
해수면이 130m 낮아졌다면, 지금의 대한해협은 어떤 모습이었을까? 연구팀은 탄성파 탐사를 통해 현재 수심 120~150m 지점에서 놀라운 흔적들을 발견했다.
- 옛 해안선과 삼각주 발견: 현재 바다 밑 깊은 곳에서 과거 빙하기 시절에 만들어진 해안선(BSC)과, 당시 낙동강 같은 강이 흙과 모래를 실어와 쌓아놓은 삼각주(LDW) 지형이 발견되었다. 이는 해수면이 바로 그 지점까지 내려갔다는 강력한 증거이다.
그림 2, 4, 5, 6 요약:
- 그림 2: 대한해협은 깊은 서쪽 수로(Western Channel)와 얕은 동쪽 수로(Eastern Channel)로 나뉘어 있음을 보여준다.
- 그림 4: 바다 밑 어디에서 옛 해안선(BSC)과 삼각주(LDW)가 발견되었는지 위치를 표시한 지도이다.
- 그림 5: 탄성파 탐사로 촬영한 옛 지층의 단면 사진이다. 땅속에 묻힌 삼각주 등의 모습이 보인다.
- 그림 6: 실제로 바다 밑에서 파낸 퇴적물 샘플이다. 옛 해안선 지역은 자갈 섞인 모래, 삼각주 지역은 모래 섞인 진흙으로 이루어져 있었다.
이 발견들을 종합하면, 빙하기 때 해수면이 크게 낮아지면서 대한해협 동쪽 수로는 육지가 되었지만, 가장 깊었던 서쪽 수로는 완전히 마르지 않고 좁은 물길로 남아있었다는 결론에 이르게 된다.
4. 결론: 대한해협은 닫히지 않았다!
이 연구의 최종 결론은 다음과 같다.
마지막 빙하기가 가장 심했던 시기, 해수면이 지금보다 130m 낮아졌을 때 대한해협의 동쪽 수로는 육지로 드러나 막혔지만, 서쪽 수로는 폭 약 20km의 좁은 해협으로 계속 열려 있었다.
따라서 동해는 완전히 고립된 호수가 아니었고, 이 좁은 물길을 통해 약화된 형태의 ‘옛 쓰시마 난류(paleo-Tsushima Current)’가 계속 흘러 들어왔을 것이다. 이는 빙하기 동해의 환경이 기존에 생각했던 것보다 더 따뜻하고 역동적이었을 가능성을 제시하는 중요한 발견이다.
그림 7 요약: 모든 연구 결과를 종합하여 복원한 마지막 빙하기 당시 대한해협의 옛 지도이다. 동쪽은 육지로 연결되고, 서쪽은 좁은 물길로 남아 따뜻한 해류가 흘러 들어오는 모습이 그려져 있다.
[논문번역]
요약 Abstract
The Korea (Tsushima) Strait is an important seaway through which the warm Tsushima Current flows into the East Sea (Japan Sea). A paleogeographic map constrained by a regional sea-level curve developed on the basis of a number of recent 14C radiocarbon dates suggests that the Korea Strait was not closed during the last glacial period. Rather, it was open as a channel-like seaway linking the western North Pacific and the East Sea. Some fraction of the paleo-Tsushima Current inflow presumably continued at that time through the Korea Strait. The activity of the paleo-Tsushima Current is evidenced by the distribution pattern of river-derived lowstand deposits, consisting of a beach/shoreface complex and lowstand deltaic wedges.
대한(쓰시마)해협(Korea (Tsushima) Strait)은 따뜻한 쓰시마난류(Tsushima Current)가 동해(East Sea (Japan Sea))로 흘러 들어가는 중요한 해로이다. 최근 다수의 14C 방사성탄소 연대측정 결과를 바탕으로 개발된 지역 해수면 곡선으로 제한된 고지리 지도는 마지막 빙하기 동안 대한해협이 닫히지 않았음을 시사한다. 오히려, 서북태평양(western North Pacific)과 동해(東海)를 연결하는 수로 형태의 해로로 열려 있었다. 당시 고(古)쓰시마난류(paleo-Tsushima Current) 유입의 일부는 대한해협을 통해 계속되었을 것으로 추정된다. 고(古)쓰시마난류의 활동은 해빈/전빈(beach/shoreface) 복합체와 저해수면기 삼각주 웨지(lowstand deltaic wedges)로 구성된, 강에서 유래한 저해수면기 퇴적층의 분포 패턴으로 입증된다.
목차
방사성탄소 연대측정과 지역 해수면 곡선 Radiocarbon dates and regional sea-level curve
대륙붕단 저해수면기 퇴적층 Lowstand deposits on the shelf margin
대한해협의 고지리 Paleogeography of the Korea Strait
서론 Introduction
The warm Tsushima Current flows into the East Sea (Japan Sea) through the Korea (Tsushima) Strait between the southeastern Korean Peninsula and Japan, and flows out mainly through the Tsugaru and Soya Straits in northern Japan (Fig. 1). The Tsushima Current is reported to be a branch of the regional Kuroshio Current, the western boundary current of the subtropical North Pacific circulation (e.g., Lie and Cho 1994). The warm and saline water of the Tsushima Current is considered to be a major source of the surface water supplied to the southern East Sea (e.g., Moriyasu 1972), and is especially important as a major supplier of heat and salt to the marginal East Sea. The Tsushima Current splits into two or three main branches as it passes through the Korea Strait and enters the East Sea. Each branch shows seasonal variability in path and volume transport (Fig. 1; Yoon 1982).
따뜻한 쓰시마난류(Tsushima Current)는 한반도 남동부와 일본 사이의 대한(쓰시마)해협(Korea (Tsushima) Strait)을 통해 동해(East Sea (Japan Sea))로 흘러 들어가, 주로 일본 북부의 쓰가루(Tsugaru)해협과 소야(Soya)해협을 통해 빠져나간다 (그림 1). 쓰시마난류는 아열대 북태평양(North Pacific) 순환의 서쪽 경계류인 지역 쿠로시오(Kuroshio) 해류의 한 갈래로 보고된다 (예, 리(Lie)와 조(Cho) 1994). 쓰시마난류의 따뜻하고 염분이 높은 물은 남동해(southern East Sea)에 공급되는 표층수의 주요 원천으로 간주되며 (예, 모리야수(Moriyasu) 1972), 특히 주변해인 동해(東海)에 열과 염분을 공급하는 주요 공급원으로서 중요하다. 쓰시마난류는 대한해협을 통과하여 동해(東海)로 들어가면서 두세 개의 주요 갈래로 나뉜다. 각 갈래는 경로와 수송량에서 계절적 변동성을 보인다 (그림 1; 윤(Yoon) 1982).
그림 1 한반도(Korean Peninsula)의 지리적 위치를 보여주는 지도. 한국과 일본 사이의 대한(쓰시마)해협, 그리고 일본 북부 근처의 쓰가루(Tsugaru)해협과 소야(Soya)해협을 나타낸다. 점선 화살표는 현재의 따뜻한 쓰시마난류 경로를 나타낸다. I: 일본 분지; II: 야마토(Yamato) 분지; III: 울릉(쓰시마)(Ulleung (Tsushima)) 분지.
Geographically, the Korea Strait is divided into western and eastern channels (straits) by Tsushima Island. The western channel is as deep as 230 m, whereas the eastern channel is shallower than 120 m (Fig. 2). The western channel has a sill depth of approximately 130–140 m, which is close in magnitude to the eustatic sea-level drop during the last glacial maximum (LGM).
지리적으로 대한해협은 쓰시마섬(Tsushima Island)에 의해 서수도(western channel)와 동수도(eastern channel)로 나뉜다. 서수도의 수심은 230m에 달하는 반면, 동수도는 120m보다 얕다 (그림 2). 서수도의 문턱 수심은 약 130-140m로, 이는 마지막 최대 빙하기(LGM) 동안의 정적 해수면 하강 폭과 비슷한 규모이다.
그림 2 대한(쓰시마)해협의 상세 수심도(m). 수심 230m에 달하는 서수도와 120m보다 얕은 동수도로 나눌 수 있다. 상자는 그림 4에 표시된 탄성파 탐사 지역을 나타낸다.
The deep western channel is occupied by the NE-SW-trending Tsushima Trough formed along the Tsushima Fault, one of the major strike-slip faults associated with the opening of the marginal sea during the Miocene (Yoon and Chough 1995; Yoon et al. 1997). Previous studies suggest that, during the LGM (about 18,000–15,000 years B.P.), the East Sea was a completely isolated, inland basin without any connections to the North Pacific warm water, and was dominated by much colder water masses with anaerobic bottom-water conditions (Ichikura and Ujiie 1976; CLIMAP 1981; Oba et al. 1991). Additionally, close to half of the northern East Sea was covered by ice sheets at that time, when the northern hemisphere ice sheets reached their maximum extent. However, it remains controversial whether the East Sea was completely isolated or not during the LGM.
깊은 서수도는 북동-남서 방향의 쓰시마 해곡(Tsushima Trough)이 차지하고 있으며, 이 해곡은 마이오세(Miocene) 동안 주변해가 열리면서 형성된 주요 주향이동단층 중 하나인 쓰시마 단층(Tsushima Fault)을 따라 형성되었다 (윤(Yoon)과 조(Chough) 1995; 윤(Yoon) 등 1997). 이전 연구들은 마지막 최대 빙하기(LGM, 약 18,000-15,000년 B.P.) 동안 동해(東海)가 북태평양(North Pacific)의 따뜻한 물과 아무런 연결 없이 완전히 고립된 내해 분지였으며, 무산소 저층수 환경을 가진 훨씬 차가운 수괴가 지배적이었다고 제시했다 (이치쿠라(Ichikura)와 우지이에(Ujiie) 1976; 클라이맵(CLIMAP) 1981; 오바(Oba) 등 1991). 추가로, 북반구 빙상이 최대 범위에 도달했던 그 시기에는 북동해(northern East Sea)의 거의 절반이 빙상으로 덮여 있었다. 그러나 마지막 최대 빙하기 동안 동해(東海)가 완전히 고립되었는지 여부는 여전히 논쟁의 여지가 있다.
In this study, we analysed a number of sediment cores and seismic (sparker) profiles from the western channel of the Korea Strait in order to examine changes in the sedimentary record since the last glacial. Based on a regional sea-level curve provided by recent radiocarbon dates and sedimentary records on the shelf, we propose that the western channel of the Korea Strait was not completely closed during the last glaciation. Rather, it was open as a channel-like seaway, connecting the western North Pacific and the East Sea.
이 연구에서는 마지막 빙하기 이후의 퇴적 기록 변화를 조사하기 위해 대한해협 서수도에서 채취한 다수의 퇴적물 코어와 탄성파(스파커) 단면을 분석했다. 최근 방사성탄소 연대측정 결과와 대륙붕의 퇴적 기록을 통해 얻은 지역 해수면 곡선을 바탕으로, 우리는 마지막 빙하기 동안 대한해협 서수도가 완전히 닫히지 않았다고 제안한다. 오히려 그곳은 서북태평양(western North Pacific)과 동해(東海)를 연결하는 수로 형태의 해로로 열려 있었다.
방사성탄소 연대측정과 지역 해수면 곡선 Radiocarbon dates and regional sea-level curve
Figure 3 shows the new regional sea-level curve for the Korea Strait during the last 40,000 years, based on a series of recent radiocarbon dates. Most radiocarbon dates were made on selected, fresh molluscan shells which were sampled from the shelf of the western channel, except for one date made on a peat layer (Table 1). Radiocarbon ages were determined either by accelerator mass spectrometry (AMS) or by conventional scintillation methods. Most shells dated by the radiocarbon method are indicative of intertidal or very shallow water environments, although some species, such as Siphoualia filosa and Acila insignis, show a relatively wide depth range (~10–80 m). The sea-level curve shown in Fig. 3 is based mainly on the radiocarbon dates of intertidal or very shallow water species in order to minimize the errors caused by such wide depth ranges. Because of the lack of dateable material to determine the age and depth during the last interstadial (around 30,000–35,000 years B.P.) and the recent highstand (the last 5000 years), the complete sea-level curve was not fully reconstructed.
그림 3은 최근 일련의 방사성탄소 연대측정 결과에 기초한 지난 40,000년간 대한해협의 새로운 지역 해수면 곡선을 보여준다. 대부분의 방사성탄소 연대는 서수도 대륙붕에서 채취한 신선한 연체동물 패각을 선택하여 측정했으며, 이탄층(泥炭層)에서 얻은 연대 1개를 제외하고는 모두 그러하다 (표 1). 방사성탄소 연령은 가속질량분석기(AMS) 또는 전통적인 신틸레이션 계수법으로 결정되었다. 방사성탄소법으로 연대가 측정된 대부분의 패각은 조간대나 매우 얕은 수심 환경을 나타낸다. 비록 Siphoualia filosa와 Acila insignis 같은 일부 종은 비교적 넓은 수심 범위(약 10-80m)를 보이지만 말이다. 그림 3에 제시된 해수면 곡선은 이렇게 넓은 수심 범위로 인한 오차를 최소화하기 위해 주로 조간대나 매우 얕은 수심에 서식하는 종들의 방사성탄소 연대측정 결과에 기초했다. 마지막 간빙기(interstadial, 약 30,000-35,000년 B.P.)와 최근의 고해수면기(highstand, 지난 5,000년) 동안의 연대와 수심을 결정할 수 있는 연대 측정 가능 물질이 부족하여, 완전한 해수면 곡선을 온전히 복원하지는 못했다.
표 1 한국 남부 대륙붕(대한해협)의 방사성탄소 연대측정 결과. 연대 1-10은 AMS로 측정되었고, 나머지는 전통적인 방사성탄소 연대이다. 연대 11은 유(Yoo)와 박(Park)(1997)에서 발췌했다. CAMS: 로렌스 리버모어 국립 연구소(Lowrence Livermore National Laboratory); R: 뉴질랜드 지질 및 핵과학 연구소(Institute of Geological & Nuclear Sciences of New Zealand); I: 텔레다인 연구소(Teledyne Laboratory); KIGAM: 한국지질자원연구원(Korea Institute of Geology, Mining & Materials) (표의 내용은 본문 번역에 포함되었으므로 생략한다.)
그림 3 대한해협의 지역 해수면 곡선. 번호가 붙은 십자 표시는 표 1의 해당 번호 코어의 방사성탄소 연대와 수심을 보여준다. 실선 막대는 조간대 또는 매우 얕은 수심의 시료를 나타낸다. 해수면 위치는 이 지역의 조차(약 2m)를 고려하여 시료의 수심 범위로부터 추론되었다.
The sea-level position between about 24,000 and 13,000 years B.P. indicates a last lowstand period during the glacial with depths ranging from 90 to 130 m (compared to the present level). A recent study of singlechannel (sparker) seismic profiles reveals that the Korea Strait shelf experienced tectonic tilting and subsidence from the Pliocene to middle Pleistocene, but that it has been tectonically stable since the middle Pleistocene (Yoo 1997). Consequently, a depth of about -130 m is inferred to have been the lowest sea-level position during the LGM. When taking some local isostatic adjustments into consideration (see below), the sea-level curve of the present study results in an estimated LGM sea-level lowstand which is virtually identical to that (121 ± 5 m below present level) proposed by Fairbanks (1989). This lowest position of sea level is also supported by a number of marine-built terraces observed on the shelf margin of the western channel of the Korea Strait (Park and Yoo 1988). It has been reported that the lowest glacial position of sea level on the East China shelf was about -150 m, which is about 20 m lower than that of the Korea Strait (Feng 1983). This difference can be explained by the persistent tectonic uplift of the Chinese continent and resultant subsidence of the shelf, as well as by the accumulation of a thick body of sediments causing the isostatic subsidence of the East China shelf (cf. Wang 1993).
약 24,000년에서 13,000년 B.P. 사이의 해수면 위치는 빙하기 동안 마지막 저해수면기를 나타내며, 그 수심은 (현재 해수면과 비교하여) 90m에서 130m 범위였다. 최근의 단일 채널(스파커) 탄성파 단면 연구에 따르면, 대한해협 대륙붕은 플라이오세(Pliocene)부터 중기 플라이스토세(middle Pleistocene)까지 구조적 경사와 침강을 겪었지만, 중기 플라이스토세 이후로는 구조적으로 안정된 상태를 유지해왔다 (유(Yoo) 1997). 결과적으로, 약 -130m의 수심이 마지막 최대 빙하기 동안 가장 낮은 해수면 위치였을 것으로 추론된다. 일부 지역적인 지각평형 조정을 고려할 때, 본 연구의 해수면 곡선은 페어뱅크스(Fairbanks, 1989)가 제안한 마지막 최대 빙하기 해수면 저위(현재보다 121 ± 5m 낮음)와 거의 동일한 추정치를 산출한다. 이 가장 낮은 해수면 위치는 대한해협 서수도의 대륙붕단에서 관찰된 다수의 해성단구에 의해서도 지지된다 (박(Park)과 유(Yoo) 1988). 동중국해(East China shelf) 대륙붕의 가장 낮은 빙하기 해수면 위치는 약 -150m로 보고되었는데, 이는 대한해협보다 약 20m 더 낮은 수치이다 (펭(Feng) 1983). 이러한 차이는 중국 대륙의 지속적인 구조적 융기와 그에 따른 대륙붕의 침강, 그리고 두꺼운 퇴적체 축적으로 인한 동중국해(East China shelf) 대륙붕의 지각평형적 침강으로 설명될 수 있다 (참조, 왕(Wang) 1993).
대륙붕단 저해수면기 퇴적층 Lowstand deposits on the shelf margin
Continuous shallow seismic profiling (sparker) across the western channel of the Korea Strait reveals that the lowstand deposits consist of relict coastal deposits (beach/shoreface complex; BSC) and thick deltaic deposits (lowstand deltaic wedge; LDW) at the shelf margin and in the trough region (Figs. 4 and 5). The sediment cores from the shelf margin show that the BSC and LDW consist mainly of gravelly sand and sandy mud, respectively (Fig. 6).
대한해협 서수도를 가로지르는 연속적인 천부 탄성파 탐사(스파커)는 저해수면기 퇴적층이 잔류 연안 퇴적층(해빈/전빈 복합체; BSC)과 대륙붕단 및 해곡 지역의 두꺼운 삼각주 퇴적층(저해수면기 삼각주 웨지; LDW)으로 구성되어 있음을 보여준다 (그림 4, 5). 대륙붕단에서 채취한 퇴적물 코어는 BSC와 LDW가 각각 주로 역질 모래와 사질 이암으로 구성되어 있음을 보여준다 (그림 6).
그림 4 마지막 빙하기 동안 주로 고(古)낙동강(洛東江)(paleo-Nakdong River)에서 유래한 저해수면기 퇴적층의 분포 패턴을 보여주는 지도(두께는 m 단위, 퇴적물 음속 1600 m/s 기준, 유(Yoo) 1997). 이 퇴적층은 해빈/전빈 복합체(BSC; 실선)와 저해수면기 삼각주 웨지(LDW; 점선)로 구성된다. 이 퇴적층의 육지 쪽 경계는 약 120m 수심에 해당한다. BSC (A-A’)와 LDW (B-B’)의 대표적인 탄성파 단면은 그림 5에 나타나 있다.
The deposits of the BSC along the present shelf margin (about 120–150 m deep) are about 30 km long and up to 20 m thick (Fig. 4), and are interpreted to have formed either during the last stage of regression or at the beginning of the postglacial transgression around 15,000 years B.P. (Yoo and Park 1997). Acoustically, these deposits are defined by hummocky or chaotic reflection patterns (Fig. 5). They usually overlie the erosional transgressive surface of the pre-existing shelf deposits, regionally comprising the lowstand deltaic wedge. The sediments consist of reworked gravelly sand with some molluscan shells (Fig. 6), the latter from intertidal or very shallow water species such as Megacardita koreanea. The shells in core 84-B-03, collected at a water depth of 132 m, show an age of 15,080 ± 150 years (Table 1). Interestingly, the distribution pattern of the relict coastal deposits parallels the paleoshoreline (Fig. 4), suggesting the longshore transport of sediments by current activity at that time. Similar shelf-parallel remnants of coastal deposits have been reported from many shelf margins including northeastern Spain (Diaz et al. 1990), the eastern coast of Japan (Saito 1991), and the eastern Tyrrhenian Sea of Italy (Field and Trincardi 1991).
현재 대륙붕단(수심 약 120-150m)을 따라 분포하는 BSC 퇴적층은 길이가 약 30km이고 두께가 최대 20m에 이르며(그림 4), 마지막 해퇴기 말기나 약 15,000년 B.P. 경 후빙기 해침 초기 단계에 형성된 것으로 해석된다 (유(Yoo)와 박(Park) 1997). 음향학적으로 이 퇴적층은 험프(hummocky) 또는 불규칙한(chaotic) 반사 패턴으로 정의된다 (그림 5). 이들은 보통 기존 대륙붕 퇴적층의 침식성 해침면 위에 놓이며, 지역적으로는 저해수면기 삼각주 웨지를 구성한다. 퇴적물은 일부 연체동물 패각을 포함하는 재동된 역질 모래로 구성되어 있으며(그림 6), 후자는 Megacardita koreanea와 같은 조간대나 매우 얕은 수심에 서식하는 종들이다. 수심 132m에서 채취한 코어 84-B-03의 패각은 15,080 ± 150년의 연대를 보인다 (표 1). 흥미롭게도, 잔류 연안 퇴적층의 분포 패턴은 고해안선(paleoshoreline)과 평행하게 나타나는데(그림 4), 이는 당시 해류 활동에 의한 퇴적물의 연안 표사를 시사한다. 이와 유사한 대륙붕과 평행한 연안 퇴적층 잔해는 스페인 북동부 (디아즈(Diaz) 등 1990), 일본 동해안 (사이토(Saito) 1991), 이탈리아의 동부 티레니아해(Tyrrhenian Sea) (필드(Field)와 트린카르디(Trincardi) 1991) 등 많은 대륙붕단에서 보고된 바 있다.
그림 5 해빈/전빈 복합체(BSC)와 저해수면기 삼각주 웨지(LDW)의 대표적인 탄성파 단면 (탄성파 단면 A-A’와 B-B’의 위치는 그림 4 참조). AT: 음향 혼탁(Acoustic turbidity); M: 다중 반사파(Multiple).
그림 6 대한해협 대륙붕단에서 채취한 코어의 기술(수심은 표 1 참조). 해빈/전빈 복합체(BSC)의 퇴적물은 주로 역질 모래로 구성되며, 저해수면기 삼각주 웨지(LDW)의 퇴적물은 사질 이암으로 구성된다. LDW에서 유래한 일부 이암 파편이 BSC의 하부층에 존재한다.
The deposits of the LDW are acoustically defined by well-stratified and seaward-dipping reflections, highlighting the regressive wedge which has prograded seawards from the shelf margin (about 110–120 m deep) to the base of the trough (about 150–200 m deep) during the last glacial lowstand period (Fig. 5). The LDWs have a depocenter attaining a thickness of up to 40 m in the southwestern trough region, and show an elongated distribution pattern in a NE-SW direction, decreasing in thickness northeastwards (Fig. 4). This distribution pattern suggests a strong erosional potential of the paleocurrent to transport a substantial amount of sediment downstream. The sediments of the relict deltaic deposits consist mainly of sandy mud (Fig. 6). Core 94-TS-03 (ref. no. 3, Table 1), collected from the landward part of the lowstand deltaic wedge at a water depth of 112 m, shows a radiocarbon age of 21,490 ± 120 years B.P., while core 94-KS-09 (ref. no. 2, Table 1), retrieved from the seaward part of the wedge at a water depth of 161 m, has an age of 15,440 ± 60 years B.P. These two cores contain various diatom species such as Paralia sulcata, Thalassiosira eccentrica, Cyclotella striata, and Cocconeis placentula which indicate a littoral or estuarine environment. Core 94-KS-17 with an age of 42,150 ± 800 years B.P. (ref. no. 1, Table 1), and core 94-TS-07 with an age over 50,000 years B.P. (ref. no. 10, Table 1) presumably represent the lowstand sediments deposited before the last interstadial, which is also evidenced by the seismic profiles (Yoo and Park 1997).
LDW 퇴적층은 음향학적으로 잘 층리화되고 바다 쪽으로 경사진 반사파로 정의되며, 이는 마지막 빙하기 저해수면기 동안 대륙붕단(수심 약 110-120m)에서 해곡저(수심 약 150-200m)까지 바다 쪽으로 전진한 해퇴기 웨지를 잘 보여준다 (그림 5). LDW는 남서쪽 해곡 지역에 최대 40m 두께에 달하는 퇴적중심지를 가지며, 북동-남서 방향으로 길게 늘어진 분포 패턴을 보이고 북동쪽으로 갈수록 두께가 감소한다 (그림 4). 이러한 분포 패턴은 상당한 양의 퇴적물을 하류로 운반할 수 있는 고해류(paleocurrent)의 강력한 침식 잠재력을 시사한다. 잔류 삼각주 퇴적층의 퇴적물은 주로 사질 이암으로 구성된다 (그림 6). 수심 112m의 저해수면기 삼각주 웨지 육지 쪽 부분에서 채취한 코어 94-TS-03(참고번호 3, 표 1)은 21,490 ± 120년 B.P.의 방사성탄소 연대를 보이며, 수심 161m의 웨지 바다 쪽 부분에서 채취한 코어 94-KS-09(참고번호 2, 표 1)는 15,440 ± 60년 B.P.의 연대를 가진다. 이 두 코어는 연안 또는 하구 환경을 나타내는 Paralia sulcata, Thalassiosira eccentrica, Cyclotella striata, Cocconeis placentula와 같은 다양한 규조류 종을 포함하고 있다. 42,150 ± 800년 B.P.의 연대를 가진 코어 94-KS-17(참고번호 1, 표 1)과 50,000년 B.P. 이상의 연대를 가진 코어 94-TS-07(참고번호 10, 표 1)은 아마도 마지막 간빙기 이전에 퇴적된 저해수면기 퇴적물을 대표하며, 이는 탄성파 단면에서도 증명된다 (유(Yoo)와 박(Park) 1997).
According to the sea-level curve of the present study, a depth of between 90 and 130 m below present level is inferred to be the lowstand sea-level position during the last glacial regression (approx. 25,000–15,000 years B.P.). During this lowstand period, subaerial erosion of the pre-existing shelf by rivers (the Nakdong River) produced the paleochannel systems which extend onto the shelf margin across the mid shelf (Park and Yoo 1992). We suspect that these paleochannels played an important role in the transport of sediments across the shelf. The sediments forming the lowstand deltaic deposits on the shelf margin are inferred to have been provided through these paleochannels. The acoustic character of the lowstand deltaic wedge, showing sigmoid-oblique clinoforms (Fig. 5), represents lateral outbuilding or progradation, progressively following the drop in sea level. The same kind of regressive facies associated with relative sea-level fall has also been documented in many other areas. Well-studied examples are the outer shelf of the Gulf of Mexico (Suter and Berryhill 1985), the US Atlantic continental shelf off Cape Fear, North Carolina (Matteucci and Hine 1987), and the Rhône shelf of southern France (Tesson et al. 1990). In the case of the Korea Strait, only the deltaic body fed by the Nakdong River system was identified in the seismic data. Therefore, further research is needed to trace the deltaic body produced by the paleo-Seomjin River system (Fig. 7) which may have reached further south beyond the limit of the present study area.
본 연구의 해수면 곡선에 따르면, 현재 해수면보다 90m에서 130m 낮은 깊이가 마지막 빙기 해퇴기(약 25,000-15,000년 B.P.) 동안의 저해수면 위치로 추론된다. 이 저해수면기 동안, 강(낙동강(洛東江))에 의한 기존 대륙붕의 육상 침식은 중부 대륙붕을 가로질러 대륙붕단까지 확장되는 고하도(paleochannel) 시스템을 형성했다 (박(Park)과 유(Yoo) 1992). 우리는 이 고하도들이 대륙붕을 가로지르는 퇴적물 운반에 중요한 역할을 했다고 생각한다. 대륙붕단에 저해수면기 삼각주 퇴적층을 형성한 퇴적물은 이 고하도들을 통해 공급되었을 것으로 추정된다. S자-경사형 클리노폼(sigmoid-oblique clinoforms)을 보이는 저해수면기 삼각주 웨지의 음향적 특징(그림 5)은 해수면 하강에 따라 점진적으로 진행되는 측면 확장 또는 전진을 나타낸다. 상대적 해수면 하강과 관련된 동일한 종류의 해퇴기 상(facies)은 다른 많은 지역에서도 기록된 바 있다. 잘 연구된 사례로는 멕시코만(Gulf of Mexico)의 외대륙붕 (수터(Suter)와 베리힐(Berryhill) 1985), 노스캐롤라이나(North Carolina)주(州) 케이프 피어(Cape Fear) 앞바다의 미국(US) 대서양 대륙붕 (마테우치(Matteucci)와 하인(Hine) 1987), 그리고 프랑스(France) 남부의 론(Rhône) 대륙붕이 있다 (테송(Tesson) 등 1990). 대한해협의 경우, 탄성파 자료에서는 낙동강(洛東江) 수계에 의해 공급된 삼각주체만이 확인되었다. 따라서 현재 연구 지역의 한계를 넘어 더 남쪽까지 도달했을 수 있는 고(古)섬진강(蟾津江) 수계(그림 7)가 만든 삼각주체를 추적하기 위한 추가 연구가 필요하다.
그림 7 마지막 최대 빙하기에 해수면이 -130m까지 낮았을 때 복원된 대한(쓰시마)해협의 고지리 지도. 서수도는 좁은 해로였으며, 이를 통해 당시 고(古)쓰시마난류로 추정되는 따뜻한 물이 어느 정도 유입(화살표)되었다. 굵은 실선은 고해상도(스파커) 탄성파 단면에서 확인된 고하도 시스템을 나타낸다 (유(Yoo) 1997).
대한해협의 고지리 Paleogeography of the Korea Strait
The sea-level curve delineated in the present study suggests that the Korea Strait had a glacial sill depth of at least 10 m during the LGM. Figure 7 shows a reconstructed paleogeographic map of the Korea Strait when sea level was as low as -130 m. The western channel was a narrow seaway (about 20 km wide) connecting the East China Sea and the East Sea, whereas the eastern channel was completely closed. We suspect that transport of water masses by the paleo-Tsushima Current to the East Sea continued at that time through this western channel, providing warm water to the southern part of the East Sea (north of Japan). The occurrence of marine and brackish-water diatom species in the Korea Strait cores also suggests that, during the last glacial lowstand period, environmental conditions in the western channel were influenced by marine incursion as well as by freshwater discharge from the adjacent land.
본 연구에서 그려진 해수면 곡선은 대한해협이 마지막 최대 빙하기 동안 최소 10m의 빙하기 문턱 수심을 가졌음을 시사한다. 그림 7은 해수면이 -130m까지 낮았을 때 대한해협의 복원된 고지리 지도이다. 서수도는 동중국해(East China Sea)와 동해(東海)를 연결하는 좁은 해로(폭 약 20km)였던 반면, 동수도는 완전히 막혀 있었다. 우리는 당시 고(古)쓰시마난류(paleo-Tsushima Current)에 의한 수괴의 이동이 이 서수도를 통해 계속되어, 동해(東海) 남부(일본 북부)에 따뜻한 물을 공급했을 것으로 생각한다. 대한해협 코어에서 해양 및 기수 규조류 종의 출현은 마지막 빙하기 저해수면기 동안 서수도의 환경 조건이 인접 육지로부터의 담수 유입뿐만 아니라 해수의 침입에 의해서도 영향을 받았음을 시사한다.
A number of cores were collected from the southwestern region of the East Sea (Ulleung or Tsushima Basin) in order to examine the influence of the paleo-Tsushima Current on the sedimentary record during the last glaciation. It is difficult, however, to recognize any signature of the hypothesized glacial warm-water influence in the sediments due to the basin-wide occurrence of mass flow deposits such as turbidites, debris flows, and slumps (Chough et al. 1985, 1997). A previous study (Morley et al. 1986) of radiolarians and pollen, in a core retrieved from the southern section of the East Sea (north of Japan), revealed the continuous presence of warm-water species (similar to present-day ones) during the last glacial period, suggesting some degree of inflow of warm water from the North Pacific. Recent studies (Tada 1995; Matsui et al. 1998) document that the shallow sill depth of the Korea Strait during the LGM would have resulted in a 95% reduction in the crosssectional area of the strait at that time. We propose that the paleo-Tsushima Current influenced at least the southern part of the East Sea (north of Japan) throughout the last glacial period (25,000–15,000 years B.P), although its volume transport through the western channel was much lower than at present.
마지막 빙하기 동안의 퇴적 기록에 대한 고(古)쓰시마난류의 영향을 조사하기 위해 동해(東海) 남서쪽 지역(울릉(Ulleung) 또는 쓰시마(Tsushima) 분지)에서 다수의 코어가 채취되었다. 그러나 분지 전반에 걸쳐 저탁암, 토석류, 슬럼프와 같은 물질류 퇴적층이 발생하여(조(Chough) 등 1985, 1997), 퇴적물에서 가설로 제기된 빙하기 온수 유입의 흔적을 인식하기는 어렵다. 동해(東海) 남부(일본 북부)에서 채취한 코어의 방산충과 화분에 대한 이전 연구(몰리(Morley) 등 1986)는 마지막 빙하기 동안 (현재와 유사한) 온수 종이 지속적으로 존재했음을 밝혀냈으며, 이는 북태평양(North Pacific)으로부터 어느 정도의 온수 유입이 있었음을 시사한다. 최근 연구들(타다(Tada) 1995; 마츠이(Matsui) 등 1998)은 마지막 최대 빙하기 동안 대한해협의 얕은 문턱 수심이 당시 해협 단면적을 95% 감소시켰을 것이라고 기록했다. 우리는 서수도를 통한 수송량은 현재보다 훨씬 적었을지라도, 고(古)쓰시마난류가 마지막 빙하기(25,000-15,000년 B.P.) 내내 적어도 동해(東海) 남부에 영향을 미쳤다고 제안한다.
감사의 말 Acknowledgements
The present study was financially supported by the Basic Science Research Institute Program (BSRI-98-5419) of the Ministry of Education, Korea, through a grant to S.C. Park. We express our appreciation to the Korea Institute of Geology, Mining and Materials for providing some seismic and age data. This work was carried out during a research year (March 1999–February 2000) spent by S.C. Park at the Chungnam National University. W. Wei from the University of California, San Diego made many helpful suggestions to improve the text. The constructive comments of two anonymous reviewers are gratefully acknowledged.
본 연구는 교육부 기초과학연구소 프로그램(BSRI-98-5419)의 재정 지원을 받아 박성진(S.C. Park)에게 부여된 연구비로 수행되었다. 일부 탄성파 및 연대 자료를 제공해준 한국지질자원연구원(Korea Institute of Geology, Mining and Materials)에 감사를 표한다. 이 작업은 박성진(S.C. Park)이 충남대학교(Chungnam National University)에서 보낸 연구년(1999년 3월-2000년 2월) 동안 수행되었다. 캘리포니아 대학교 샌디에이고(University of California, San Diego)의 웨이(W. Wei)는 본문 개선에 많은 도움이 되는 제안을 해주었다. 두 익명의 심사위원의 건설적인 의견에 깊이 감사드린다.
참고문헌 References
Chough SK, Jeong KS, Honza E (1985) Zoned facies of mass-flow deposits in the Ulleung (Tsushima) Basin, East Sea (Sea of Japan). Mar Geol 65: 113-125
Chough SK, Lee SH, Kim JW, Park SC, Yoo DG, Han HS, Yoon SH, Oh SB, Kim YB, Back GG (1997) Chirp echo characters in the Ulleung Basin. Geosci J 1: 143-153
CLIMAP Project Members (1981) Seasonal reconstructions of the Earth’s surface at the last glacial maximum. Geol Soc Am Map Chart Ser 36:1-18
Diaz JI, Nelson CH, Barber JH, Giro S (1990) Late Pleistocene and transgressive and Holocene sedimentary facies on the Ebro continental shelf. Mar Geol 95: 333-352
Fairbanks RG (1989) A 17,000-year glacio-eustatic sea level record: influence of glacial melting rates on the Younger Dryas event and deep-ocean circulation. Nature 342: 637-642
Feng Y (1983) Since 40 Ka sea-level change and lowest sea level. East China Sea 1: 36-42
Field ME, Trincardi F (1991) Regressive coastal deposits on Quaternary continental shelves: preservation and legacy. In: Osborne RH (ed) Soc Econ Paleontol Mineral Spec Publ 46: 107-122
Ichikura M. Ujiie H (1976) Lithology and planktonic foraminifers of the Sea of Japan piston cores. Jpn Natl Sci Mus Bull Ser C2: 151-178
Lie HJ, Cho CH (1994) On the origin of the Tsushima Warm Current. J Geophys Res 99: 25081-25091
Matsui H. Tada R. Oba T (1998) Low-salinity isolation event in the Japan Sea in response to eustatic sea-level drop during LGM: reconstruction based on salinity-balance model. Quater Res 37: 221-233
Matteucci TD, Hine AC (1987) Evolution of the Cape Fear terrace: a complex interaction between the Gulf Stream and a paleoshelf edge delta. Mar Geol 77: 185-204
Moriyasu S (1972) The Tsushima Current. In: Stommel H. Yoshida K (eds) Kuroshio: its physical aspects. University of Tokyo Press, Tokyo, pp 353-369
Morley JJ, Heusser LE, Sarro T (1986) Latest Pleistocene and Holocene palaeoenvironment of Japan and its marginal sea. Palaeogeogr Palaeoclimatol Palaeoecol 53: 349-358
Oba T. Kato M. Kitazato H. Koizumi I. Omura A, Sakai T, Takayama T (1991) Paleoenvironmental changes in the Japan Sea during the last 85,000 years. Paleoceanography 6: 499-518
Park SC, Yoo DG (1988) Depositional history of Quaternary sediments on the continental shelf off the southeastern coast of Korea (Korea Strait). Mar Geol 79: 65-75
Park SC, Yoo DG (1992) Deposition of coarse-grained sediments in the Korea Strait during late Pleistocene low sea level. Geo-Mar Lett 12: 19-23
Saito Y (1991) Sequence stratigraphy on the shelf and slope in response to the latest Pleistocene-Holocene sea-level changes of Sendai, northeast Japan. In: Macdonald DIM (ed) Sedimentation, tectonics and eustasy-sea-level changes at active margins. IAS Spec Publ 12: 133-150
Suter JR, Berryhill HL (1985) Late Quaternary shelf-margin deltas, northwest Gulf of Mexico. AAPG Bull 69: 77-91
Tada R (1995) Land bridge between Japan and the Asian continent during the last glacial period. In: Koizumi I, Tanaka K (eds) Ocean and civilization. Askura, Tokyo, pp 31-48
Tesson M. Gensous B, Allen GP, Ravenne CH (1990) Late Quaternary deltaic lowstand wedges on the Rhone continental shelf, France. Mar Geol 91: 325-332
Wang Q (1993) Since 15 Ka sea-level change and palaeoclimate in the offshore area of China. In: Kim DC, Kim YS (eds) Proc Circum-Pacific Int Symp Earth Environment. National Fisheries University of Pusan, Korea, pp 119-145
Yoo DG (1997) Sequence stratigraphy, depositional history and environment of the Plio-Quaternary deposits on the Korea Strait shelf. PhD Diss, Chungnam National University, Taejon, Korea
Yoo DG, Park SC (1997) Late Quaternary lowstand wedges on the shelf margin and trough region of the Korea Strait. Sediment Geol 109: 121-133
Yoon JH (1982) Numerical experiment on the circulation in the Japan Sea: formation of the nearshore branch of the Tsushima current. J Oceanogr Soc Jpn 38: 119-124
Yoon SH, Chough SK (1995) Regional strike slip in the eastern continental margin of Korea and its tectonic implications for the evolution of Ulleung Basin, East Sea (Sea of Japan). Geol Soc Am Bull 107: 83-97
Yoon SH, Park SJ, Chough SK (1997) Western boundary fault systems of Ulleung Back-arc Basin: further evidence of pull-apart opening. Geosci J 1: 75-88