홍천강 중류 일대에 발달한 하안단구 퇴적층의 연대측정 = Age dating of the fluvial terrace sediments at midstream of the Hongcheon River

국문 초록 (Abstract)

제4기 퇴적물 시료에 대한 연대측정법으로는 OSL 연대측정법이 널리 이용되고 있으나, 측정 가능한 상한 연대는 약 15 ∼ 20만 년으로 알려져 있다. 따라서 20만 년보다 오래된 퇴적층의 퇴적연대를 측정하기에는 한계가 있기 때문에 이를 대체할 수 있는 다른 연대측정법이 필요한 실정이다. 최근에는 측정 가능한 상한 연대는 약 200만 년으로 알려져 있는 ESR 연대측정법을 통해 제4기 퇴적물의 퇴적연대를 알아내고자 하는 연구가 진행되고 있으며, 이를 우리나라 퇴적환경에 잘 적용한다면 약 20만 년 전 이전에 퇴적된 퇴적물의 연대측정도 가능할 것으로 생각된다.
본 연구의 대상은 홍천강 중류 일대로, 연구지역에 대한 지형분석을 통해 총 6단의 하안단구 지형을 분류하였으며, 각 하안단구 퇴적물에 대한 OSL 및 ESR 연대측정을 실시하였다.
현생 범람원 퇴적층은 하상비고 약 0 ∼ 5 m, 1단구 퇴적층은 약 5 ∼ 10 m, 2단구 퇴적층은 하상비고 약 11 ∼ 17 m, 3단구 퇴적층은 하상비고 약 17 ∼ 25 m, 4단구 퇴적층은 하상비고 약 29 ∼ 32 m, 5단구 퇴적층은 하상비고 약 39 ∼ 44 m, 그리고 6단구 퇴적층은 하상비고 약 49 ∼ 63 m의 범위에 분포하는 것으로 확인되었다. 각 하안단구 퇴적층에 대해 OSL 연대측정을 진행한 결과, 범람원 퇴적물은 약 0.4 ∼ 1.27 ka, 1단구 퇴적물은 약 17 ∼ 35 ka, 2단구 퇴적물은 약 46 ka, 3단구 퇴적물은 약 103 ka에 퇴적된 것으로 보이며 4단구 3단구 이상의 단구에서는 OSL 신호가 포화되어 퇴적시기를 알아낼 수 없었다. 퇴적물의 ESR 연대측정에는 석영 내의 Ti-Li 신호를 이용하였으며 이 신호의 크기는 퇴적과정 중에 빛에 의해 0이 되어야 한다. 하지만 OSL 연대의 등가선량과 비교하였을 때, Ti-Li 신호가 약 55 ∼ 60 % 부분 제거(partial resetting)되었음을 확인하였다.
범람원, 1 ∼ 3단구 퇴적층의 연대측정 결과를 통하여 추정한 ESR 신호의 부분제거 비율을 적용하여 4 ∼ 6단구 퇴적물의 ESR 연대를 계산하였다. 4단구 퇴적물은 약 10 ∼ 15만 년, 5단구 퇴적물은 약 16 ∼ 18만 년, 6단구 퇴적물은 약 34 ∼ 45만 년의 ESR 연대를 보인다. 이번 연구결과는 기존의 연구결과와 전반적으로 연대범위가 일치함을 확인하였으며, 퇴적물에 대한 ESR 연대측정법의 적용이 높은 신뢰도를 가진 연대측정법으로 활용될 수 있다는 가능성을 보이는 것으로 생각된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

OSL dating method has been used to date Quaternary sediments, and the upper limit is known to be about 150 to 200 ka. Recently, there have been several papers that test the possibility of dating Quaternary sediments using the ESR dating method which has longer upper limit. In this study, a chronostratigraphic record of the midstream of the Hongcheon River terraces is constructed using OSL/ESR dating of sediments and GPS surveys of terrace form. A correlative suite of fluvial sediments are preserved along the midstream of the Hongcheon River. The floodplain and terraces 1 to 6 sediments are located at about 0 ∼ 5 m, 5 ∼ 10 m, 11 ∼ 17 m, 17 ∼ 25 m, 29 ∼ 32 m, 39 ∼ 44 m, and 49 ∼ 63 m above the riverbeds. OSL dates indicate sedimentation at floodplain and terraces 1 to 3 during 0.4 ∼ 1.27 ka, 17 ∼ 35 ka, 46 ka, and 103 ka, respectively. The OSL ages of terraces 4 to 6 sediments could not be obtained since the OSL signals were saturated. The Ti-Li signal in quartz has been used for ESR dating of sediments. Equivalent doses of terrace sediments obtained from OSL were compared with those from ESR. The equivalent doses from OSL turned out to be much low, indicating that the Ti-Li signal was partially reset during transportation and deposition of sediments in the fluvial environments. ESR ages of terrace sediments were calculated by applying the partial resetting method of the Ti-Li signal. ESR ages obtained from partial resetting method are relatively consistent with OSL ages of sediments at floodplain and terraces 1 to 3. The ESR ages of the terraces 4 to 6 sediments obtained using partial resetting method are 100 ∼ 150 ka, 160 ∼ 180 ka, and 340 ∼ 450 ka, respectively. The results of this study are generally consistent with the existing dating results, and it is believed that the application of the ESR partial resetting method of Quaternary sediments in the fluvial environments can be used as a reliable dating method.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구배경 1
• 2. OSL 연대측정법 5
• 2.1 OSL 연대측정법의 원리 5
• 2.2 OSL 연대측정 방법 7
• 2.3 OSL 연대측정법의 제한점 9
• 3. ESR 연대측정법 10
• 3.1 ESR 연대측정법의 원리 10
• 3.2 퇴적물 ESR 연대측정 방법 12
• 3.3 퇴적물 ESR 연대측정법의 제한점 및 연구 방향 14
• Ⅱ. 홍천강 유역의 지질 및 지형 개관 17
• 1. 지질개요 17
• 2. 하안단구 지형 20
• Ⅲ. 연구결과 25
• 1. 홍천강 하안단구 퇴적층 25
• 1.1 현생 범람원 퇴적층 25
• 1.2 1단구 퇴적층 27
• 1.3 2단구 퇴적층 28
• 1.4 3단구 퇴적층 29
• 1.5 4단구 퇴적층 31
• 1.6 5단구 퇴적층 33
• 1.7 6단구 퇴적층 35
• 2. 연대측정 결과 37
• 2.1 OSL 연대와 ESR 연대 비교 분석 39
• 2.1.1 현생 범람원 퇴적층 39
• 2.1.2 1단구 퇴적층 42
• 2.1.3 2단구 퇴적층 46
• 2.1.4 3단구 퇴적층 49
• 2.1.5 붕적층 퇴적층 51
• 2.2 홍천강 유역 퇴적물에서 ESR 신호의 부분 제거량 분석 53
• 3. OSL 상한연대를 초과한 퇴적층에 대한 ESR 연대측정 54
• 3.1 4단구 퇴적층 55
• 3.2 5단구 퇴적층 56
• 3.3 6단구 퇴적층 57
• Ⅳ. 토의 60
• 1. 홍천강 하안단구 60
• 2. 홍천강 하안단구의 형성시기 62
• 3. 하성퇴적물의 ESR Ti-Li 신호 부분 제거량 65
• Ⅴ. 결론 66
• □ 참고문헌 68
• □ Abstract 72
• □ 감사의 말 74