유가 선상지의 지형 형성과정
이광률*·조영동**
Geomorphological Processes of Yuga Alluvial Fan in Korea
Gwang-Ryul Lee* · Young Dong Cho**
요약 :본 연구는 대구광역시 달성군에 위치한 유가 선상지를 대상으로, 지형면의 특성과 퇴적물 분석 및 OSL 연대 측정을 실시하여, 유가 선상지의 형성과정을 구체적으로 설명하였다. 유가 선상지는 3개(YG-F1, YG- F2, YG-F3)의 지형면으로 분류되며, 하도의 경사도 감소가 아니라 좁은 하곡에서 넓은 평지로 흘러나온 유수 의 수리기하학적 변화에 의한 퇴적작용으로 형성되었다. 유가 선상지는 지난 최종 간빙기가 시작되면서 침식 기준면의 상승으로 퇴적작용이 우세해지면서, 약 11만 년 전(MIS 5.4) 경에, 용리천이 다량의 암설을 퇴적하여 YG-F3 지형면이 형성되었다. 이후, 하곡과 지형면의 삭박이 꾸준히 발생하다가, 최종 빙기 내 아간빙기(MIS 3)가 시작되고, 국지적 및 계절적으로 강수량 및 하천 유량에 변화가 발생하면서, 암설류, 토석류, 이류, 하천 류 등에 의해 YG-F2 지형면이 형성되었다. 그 이후에도 단기적인 기후 변화 및 일시적인 기후 사건에 의해 매 적과 삭박이 반복적으로 발생하다가, 최종 빙기의 최성기(MIS 2)에 토석류 또는 이류에 의해 YG-F1 지형면이 형성된 것으로 판단된다.
주요어 :선상지, 하천류, 토석류, OSL 연대 측정, 입도 분석, 지형 형성과정 복원
Abstract : This study shows the geomorphological processes of Yuga alluvial fan at Dalseong-gun, Daegu in Korea, based on characteristics of geomorphological surfaces, analysis of geomorphological deposits and OSL age dating. Alluvial fans of this area are classified into three surfaces(YG-F1, YG-F2, YG-F3) and were formed by the depositional processes resulting from the changes in hydraulic geometry of flowing water which was a stream flowing out of mountains debouched on to a plain, not by a sudden decrease in surface gradient of river bed. YG- F3 surface, about 110,000 yr B.P.(MIS 5.4), was formed as Yongri river deposited a lot of debris. This result was due to the process that the deposition took place actively with the upward of baselevel as the last interglacial period began. Later, the denudation of the river valley and geomorphological surface constantly occurred and the local and seasonal changes were found in precipitation and stream discharge with the beginning of the interstadial of the last glacial stages(MIS 3), leading to YG-F2 formed by debris flow, earth flow, mud flow and stream flow. Then, short-term climate changes and temporal climate events repeatedly caused aggradation and denudation over time and going through these processes, YG-F1 is believed to have been made by earth flow or mudflow during the last glacial maximum(MIS 2).
Key Words : alluvial fan, stream flow, earth flow, OSL age dating, grain size statistic analysis, geomorphic reconstruction
이 논문은 2012학년도 경북대학교 학술연구비에 의하여 연구되었음(This research was supported by Kyungpook National University Research Fund, 2012)
* 경북대학교 사범대학 지리교육과 부교수(Associate Professor, Department of Geography Education, Teachers College, Kyungpook National University), [email protected]
** 구미고등학교 교사(Teacher, Gumi High School), [email protected]
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1. 서론
1) 연구 배경 및 목적
선상지(alluvial fan, 충적 선상지)는 산록에 나타나 는 퇴적지형으로(Ritter et al., 2006), 좁은 산지에서 넓은 평지로 하천이 흘러나오는 곳에서 형성된 원추 모양의 지형(Huggett, 2011)이다. 선상지는 건조 및 반건조 지역을 대상으로 주로 연구되었지만, 모든 기 후 지역에서 존재한다(Ritter et al., 2006; Huggett, 2011). 모든 기후 조건에서 발달한 선상지는 유사한 평면 형태를 가지지만, 지형학 및 퇴적학적인 형성 과정은 상당히 다르다(Ritter et al., 2006). Blair and McPherson(1994)은 형성과정의 측면에서 선상지를 암설류(debris flow) 또는 이류(mud flow) 선상지와 하 성(fluvial) 선상지로 구분하였다.
선상지 내부의 종단 경사는 부드러운 지수 곡선의 형태는 아니지만, 대체로 선상지의 선정(apex)에서 선단(toe)으로 갈수록 점차 완만해지는 오목한 형태 를 이루고 있다(Ritter et al., 2006). 그러나 대부분 선 상지의 경사도는 선정과 연결되는 산지 하천의 경사 도와 거의 일치한다(Ritter et al., 2006). 즉, 선상지의 선정에 실제로 경사 급변점이 존재하는 경우는 거의 드물다(Huggett, 2011). 이러한 사실은 선상지의 형 성과정에 대한 새로운 견해를 유도하였다. 즉, 과거 에는 선상지의 퇴적작용을 선정에 존재하는 하천 종 단면의 경사 급변점 때문이라고 생각하였지만, 최근 에는 선상지의 퇴적작용에 대해, 경사도의 급격한 감 소가 아니라, 유로가 제한적인 좁은 하곡으로부터 흘 러나온 하천이 유로 변화가 자유로운 넓은 평지에 도 달하면서 발생하는 수리기하학적 변화에 의한 것으 로 해석하고 있다(Summerfield, 1991; Ritter et al., 2006).
선상지는 기후 변화에 의한 외적 환경, 지구조적 운동, 침식 기준면 변화, 지형 형성작용과 형태 사 이의 내적 피드백(feedback)에 의해 영향을 받는다 (Nicholas et al., 2009). Nicholas and Quine(2007)는 수치 모델링 결과, 외적인 영향이 없더라도, 선상지
의 규모, 매적 속도, 유로의 폭, 퇴적물 운반 능력 사 이의 내적 피드백은 수 천년 규모의 장기간 동안에 선 상지의 굴삭을 일으키고, 수 십~수 백년 규모의 단기 간 동안에 물과 퇴적물 공급의 변동은 굴삭된 선상지 내부에 복잡하고 연속적인 비대칭 하안단구를 형성 한다고 하였다. 이렇게 선상지의 내부에 여러 단의 하 안단구가 나타나는 지형을 우리나라에서는 선상지성 하안단구라고 부르기도 한다.
우리나라에서 선상지에 대한 연구는 박노식(1959, 1975)에 의해 시작되었다. 그러나 1960~1980년대까 지는 김상호(1961, 1966, 1973), 장재훈(1973, 1976, 1980, 1992)에 의해 상당수의 선상지가 페디먼트나 산록완사면과 같은 침식 지형면으로 해석되면서 선 상지에 대한 연구가 오랜 기간 침체되었다. 이후, 윤 순옥(1983), 최성길·신희철(1995) 등에 의해 충적 선 상지가 다시 논의되기 시작하였고, 2000년대부터는 우리나라에서 선상지의 존재를 주장하고 종합적으로 해석(윤순옥 외, 2005; 2010)하거나, 해당 지역에 발 달한 선상지 지형을 분석하는 연구(황상일, 1998; 황 상일·윤순옥, 2001; 윤순옥·황상일, 2004; 황상일, 2004; 이민부 외, 2005; 손명원, 2008; 박지훈 외, 2011)가 활발하게 이루어지고 있다. 특히, 가장 최근 의 연구인 박지훈 외(2011)는 탄소연대 측정과 퇴적 층의 정밀 분석 결과를 토대로, 충남 부여의 금성산 남사면에 분포하는 선상지가 5,900yr B.P.부터 현재 까지 사면의 불안정에 의해 발생한 토석류에 의해 형 성된 충적 선상지라고 설명하고 있다.
그동안 우리나라에서 선상지에 대한 연구는 선상 지의 존재 자체를 입증하는 데에 초점을 두면서, 선상 지의 지형면 분류나 형태적 특성을 분석하는데 중점 을 두거나, 노두에서 나타나는 퇴적물 및 층서 특성을 바탕으로 선상지의 형성과정을 개략적으로 추론하는 정도에 그치고 있다. 다시 말해, 절대연대 측정을 비 롯한 다양한 자연과학적인 분석 기법을 통해, 선상지 의 형성시기를 객관적으로 제시하고 선상지의 형성 과정을 보다 과학적이고 정밀하게 분석함으로서, 우 리나라의 선상지 연구를 한 단계 높일 필요성이 요구 되는데, 이러한 연구는 박지훈 외(2011) 정도에 불과 하다.
본 연구는 대구광역시 달성군에 위치한 유가 선상 지를 대상으로, 선상지의 지형면의 분포와 지형 특 성을 분석하고, 퇴적층의 층서 및 퇴적물 분석 결과 와 각 선상지 지형면을 대상으로 한 OSL(Optically Simulated Luminescence) 절대연대 측정 결과를 종합 하여, 유가 선상지의 형성과정을 보다 객관적이고 구 체적으로 설명하고자 한다.
2) 연구 방법
먼저, 1:5,000 및 1:25,000 지형도, 1:50,000 지질 도를 토대로 유가 선상지 일대의 지형 및 지질 특성을 개략적으로 살펴본 후, 원 지형의 훼손 정도가 덜하다 고 판단되는 가장 과거에 촬영된 1976년도의 항공사 진을 판독하여 선상지 지형면을 분류하고 지형 분류 도를 작성하였다. 그리고 선상지의 지형 특성을 분석 하기 위해, 1:5,000 수치지형도를 토대로 ArcGIS 프 로그램을 이용하여, DEM을 작성하고 하천 및 지형 면의 종단면도를 작성하였다. 또한 국토지반정보 통 합DB센터(http://www.geoinfo.or.kr/)에서 유가 선 상지의 총 19개 지점에 대한 시추공 정보를 수집하고 해당 지점의 지표, 퇴적층, 기반암의 해발고도를 계 산하여, 작성된 종단면도 내에 지형면의 퇴적층 상태 를 표현하였다.
현지 야외조사는 유가 선상지 일대에 대구 테크노 폴리스 단지 조성을 위한 공사가 한창 진행 중이어서, 절개지와 퇴적층이 다수 드러났던 2012년 2월에 실시 하였다. 야외 조사에서는 사진 촬영을 실시하고, 분 류된 지형면을 확인 및 수정하였으며, 선상지의 각 지 형면을 대표할 수 있는 퇴적층 노두를 발견하였다. 퇴 적층 노두에서는 육안으로 층서 관계를 확인하고 퇴 적층을 촬영 및 관찰하였으며, 입도 분석과 OSL 연대 측정을 위해 시료를 수집하였다.
점토(mud) 입자는 침강법으로, 모래와 잔자갈 입 자는 체를 이용한 사별법을 통해 입도 분석을 실시하 고 입도 특성을 통계적으로 계산하였으며, 완전히 건 조된 시료와 수분으로 포화된 시료의 토색을 각각 측 정하여 적색화 지수와 흑색화 지수를 계산하였다. 그 리고 한국기초과학지원연구원에 의뢰하여 OSL 절대
연대 측정을 실시하여, 선상지 각 지형면의 절대 연대 를 획득하였다. 이렇게 분석된 지형 및 퇴적층 특성과 OSL 연대측정 결과를 종합적으로 고려하여, 유가 선 상지의 지형 형성과정을 복원하고 도해하였다.
3) 연구 지역의 지형 및 지질 개관
연구 지역은 대구광역시 달성군의 유가면과 현풍 면에 위치한 선상지이다(그림 1). 선상지 지형면의 총 면적은 약 6.23㎢이며, 이 가운데 약 74%인 4.58㎢가 행정구역 상 유가면에 속해 있어, 연구 지역의 선상지 를 유가 선상지로 부르고자 한다. 유가 선상지의 동쪽 에는 비슬산(1,083.6m)과 조화봉(1,058.0m)이 남북 방향으로 높고 긴 능선을 이루고 있어, 유가 선상지에 유수와 퇴적물을 공급하는 상류 유역을 이루고 있다.
유가 선상지의 북쪽 가장자리를 따라 비슬산과 조화 봉의 서사면에서 발원한 현풍천이 흐르고 있으며, 이 밖에도 3~4개의 소하천이 조화봉 남서쪽의 서사면에 서 발원하여 유가 선상지를 향해 흐르고 있다. 이러한 유가 선상지 상류 유역의 면적은 약 23.9㎢로서 선상 지 면적의 약 3.8배에 해당한다.
유가 선상지 일대의 기반암은 중생 백악기 경상누 층군 내 하양층군의 진동층으로 주로 실트암, 사암 역 암 등을 협재한 셰일로 이루어져 있으며, 진동층의 퇴 적암 상부에 신생대 제4기 충적층이 피복되어 있다.
유가 선상지에 퇴적물을 공급한 상류부의 산지는 중 생대 백악기 화산암류인 안산암 및 안산암질 응회암 과 불국사화강암인 각섬석 화강암이 분포하고 있다.
특히, 이곳의 불국사화강암 지역은 거력의 공급원으 로서 암괴류의 발달이 탁월하다(전영권, 2000). 이로 인해, 비슬산과 조화봉 능선의 남서사면에는 암괴류 가 넓게 분포하고 있으며, 이곳에 분포하는 0.99㎢ 면 적의 암괴류는 2003년 천연기념물 435호로 지정되었 다. 즉, 유가 선상지로 유입되는 하천의 상류부 사면 에 대규모로 발달한 이러한 암괴류 지형은 암설과 자 갈이 하류로 운반 및 퇴적되어 선상지 지형이 형성될 수 있는 요인이자 퇴적물 공급원으로 판단된다.
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2. 유가 선상지의 지형면 분포 및 지형 특성
유가 선상지는 유가면 용리 부근을 곡구로 하여, 서 쪽으로 펼쳐진 부채꼴 모양을 이루고 있다. 선상지 지 형면의 해발고도는 약 20~120m의 범위에서 나타는 데, 선정부인 용리 일대는 100m 내외의 해발고도를, 선앙부인 봉리, 황지 일대는 50m 내외의 해발고도 를, 선단부인 중리, 하리 일대는 20~30m의 해발고 도를 이루고 있다. 현재의 유가 선상지에 존재하는 가 장 규모가 큰 하천은 현풍천이지만, 선상지의 곡구로 부터 선상지의 내부로 흘러와 선상지 퇴적층을 형성 한 가장 중심적인 하천은 용리의 동쪽 산지에서 발원 한 소하천인 용리천이라고 할 수 있다.
유가 선상지의 종단면 특성을 살피기 위해, 그림 2
에 제시한 용리천 상류부의 P 지점부터 현풍천 하류 부의 P′ 지점까지의 하천 종단면도를 작성한 결과는 그림 3과 같다. 유가 선상지 중심 하천의 종단면은 일 반적인 하천 종단면 곡선과 마찬가지로 요형을 이루 고 있다. 하천 종단면 상에서 유가 선상지의 곡구부는 거리 5.0~5.3㎞ 부근에 해당하며, 선정부는 4.0~5.0
㎞ 지점에 위치한다. 선상지의 선정에 실제로 경사 급 변점이 존재하는 경우는 거의 드물다고 제시한 Hug- gett(2011)의 언급과 같이, 유가 선상지의 하천 종단 면도에서도 곡구부나 선정부에 경사 급변점이 나타 나지 않는다. 따라서 유가 선상지의 형성과정은 하도 의 경사도 감소가 아니라 좁은 하곡에서 넓은 평지로 흘러나온 유수의 수리기하학적 변화에 의한 퇴적작 용으로 해석할 수 있다.
항공사진을 토대로 유가 선상지의 지형면을 판독 한 결과, 그림 4와 같이 크게 4개의 지형면이 구분되 그림 1. 연구 지역 일대의 지형 및 지질 개관도
었다. 용리천 하류 양안의 선정과 선앙부에 발달한 선 상지 지형면(YG-F1)과 현풍천 하류 좌안의 선단부에 발달한 선상지 지형면(YG-F2)은 전체적으로 부채꼴 모양을 이루고 있으며, 유가 선상지의 남쪽에는 마치 하안단구 지형면처럼 하도 방향을 따라 길게 발달한 선상지 지형면(YG-F3)이 나타난다. 그리고 이들 선 상지 지형면의 전면과 사이에는 개석곡과 현풍천과 차천에 의해 형성된 범람원이 발달하고 있다.
3개 선상지 지형면 중에서도 YG-F3는 상대적으로 고도가 높아 외관상으로 능선과 같은 형태를 띠고 있 으며, 지형면 내부에 개석곡의 발달이 심하여 지형면 의 형태가 좁고 길며 단절되어 있는 형상을 이루고 있 어, 3개 지형면 중 가장 오래된 지형면일 가능성을 보 여준다. 한편, YG-F1과 YG-F2는 각각 선정부와 선 단부를 중심으로 부채꼴 모양을 이루고 있어, 지형 분 류도 상으로 볼 때, YG-F2 지형면이 형성된 이후에 그림 2. 유가 선상지의 지형도
그림 3. 유가 선상지의 하천 종단면도
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그림 4. 유가 선상지의 지형 분류도
그림 5. 유가 선상지의 전경 사진 1(그림 2의 사진1 지점에서 촬영). 사진 중앙에 위치한 저수지(상룡지)의 정면은 YG-F1 선상 지면이며, 저수지 좌우측에 건물이 위치한 지점 부근은 YG-F3 선상지면이다.
그림 6. 유가 선상지의 전경 사진 2(그림 2의 사진2 지점에서 촬영). 사진 우측에 공단이 입지한 능선처럼 보이는 지표면이 YG-F3 선상지면이고, 나지로 나타나는 대부분의 지표면은 YG-F2 선상지면이다.
선정부를 중심으로 지표면에 새로운 선상지 퇴적물 이 쌓이면서 YG-F1 지형면이 형성된 것 같은 형태를 띠고 있다.
3. 유가 선상지의 퇴적층 특성
2012년 상반기, 유가 선상지의 지형면 대부분은 대 구 테크노폴리스 단지 조성을 위한 공사가 한창 진행 중이어서, 여러 곳에서 선상지 지형면이 절토되어 상 당수의 대규모 퇴적층이 지표에 노출되어 있었다. 그 리고 지반 조사를 위해 2007년과 2009년에 선상지 내 수십 개 지점에서 시추가 이루어졌으며, 현재 이러 한 시추공의 지반 정보가 ‘국토지반정보 통합DB센터’
웹페이지에 공개되어 있다. 본 연구에서는 유가 선상 지의 퇴적층 특성을 파악하기 위해, 그림 4의 단면 A 와 단면 B를 따라 총 19개 지점에서 시추공 정보를 획 득하여, 선상지 퇴적층의 층서 단면도를 작성해 보았 다(그림 7, 8).
단면 A에서는 하천 종단면도와 마찬가지로, 고도 가 낮아지면서 지형면의 경사도가 점차 감소하여 전 체적으로 요형의 단면형을 나타내고 있다. 단면 A에 서는 고도가 낮아지면서 YG-F1, YG-F2, 범람원 지 형면이 차례대로 나타난다. YG-F1 지형면은 대체로 조밀한 모래질 자갈층으로 이루어져 있으며, 퇴적층 두께는 최저 2.2m에서 최고 12.5m까지 평균적으로 6~8m 정도의 두꺼운 층후를 나타내고 있다. YG-F2 지형면도 대체로 조밀한 모래질 자갈층으로 이루어 져 있으며, 2.2~6.0m의 두께를 이루며, 하류로 가면
그림 7. 유가 선상지 단면 A의 층서 단면도
그림 8. 유가 선상지 단면 B의 층서 단면도
- 211 - 서 현풍천 양안에 발달한 범람원 퇴적층의 하부에 매 몰되어 나타난다. 현풍천 하류의 현 하성층인 범람원 퇴적층은 대체로 밀도가 낮은 자갈질 모래층을 이루 며, 두께는 1~4m 정도로 고 하성층인 선상지 퇴적층 에 비해 층후가 얇은 편이다.
단면 B는 YG-F3 지형면과 개석곡이 나타나며, 다른 종단면과 마찬가지로 전체적으로 요형의 단면 형을 이루고 있다. YG-F3 지형면의 퇴적층은 대체 로 매우 조밀한 실트-모래질 자갈층을 이루며, 특 히 선정부의 하부층에서는 지름 30㎝ 이상의 거력 이 다량 퇴적되어 있다. 퇴적층의 두께는 선정부에서 8.4~12.3m의 범위로 매우 두꺼우며, 선앙부에서는 2.8~5.8m 정도로 다소 얇아지다가, 개석곡에 해당하 는 부분에서는 1.8~3.4m로 가장 얇아지며, 선단부에 서는 약 6.3m로 다시 두꺼운 층후를 나타내고 있다.
전체적으로 보면, 선정부의 퇴적층이 상대적으로 두껍게 나타나며, 선앙과 선단부의 사이에서 퇴적층 의 두께가 얇은 편이다. 이러한 퇴적층의 두께 차이는 퇴적물 공급량과 퇴적 양식에 의한 특성으로 볼 수 있 다. 즉, 상대적으로 퇴적물의 공급원인 곡구에 가까 운 선정에서는 퇴적물 공급량이 많은데다가, 지름 30
㎝ 이상의 거력과 1m 이상에 달하는 암설도 다량 퇴 적되어 퇴적물의 체적이 커서, 퇴적층이 두껍게 발달 하여 있다. 반면, 선앙과 선단부의 사이 일대는 퇴적 물의 기원지로부터 거리가 멀어서 퇴적물 공급량이 기본적으로 적은데다가, 선단부는 상류에서 공급된 퇴적체의 말단부이므로 흐름이 정체되면서 상대적으 로 퇴적이 용이하지만, 퇴적체 말단부의 바로 상류 쪽 인 선앙과 선단부의 사이 지역에서는 상대적으로 퇴 적체의 흐름이 활발하여 퇴적작용에 불리하기 때문
그림 9. YG1 노두의 퇴적층 그림 10. YG2-2 노두의 퇴적층
그림 11. YG3-1 노두의 퇴적층 그림 12. YG3-2 노두의 퇴적층
에, 퇴적층의 두께가 상대적으로 얇게 나타나는 것으 로 추정된다.
각 선상지 지형면을 대표하는 노두의 퇴적층 특성 을 살펴보면 다음과 같다. YG-F1 지형면의 노두인 YG1은 쌍계리의 현풍천 우안에 인접하여 위치한다.
구조물의 지반 조성을 위해 지표층이 절토되면서 드 러난 YG1 노두는 약 3.2m의 두께를 이루며 하부에 기반암이 드러나지 않는다(그림 9). 지표의 해발고도 는 51.5m 정도로 추정되고, 최상부의 약 0.3m는 인위 적인 매립토이며, 그 하부는 모두 하성층으로 이루어 져 있다. 한편, YG1 노두와 20~30m 떨어진 절토지 의 깊이 4~5m 이상에서는 지름 30㎝ 이상의 거력과 1m 이상에 달하는 암설이 다량 발견되고 있다. YG1 노두의 최하부인 깊이 약 2.5m 이상에는 풍화가 약간 이루어진 실트-모래질 자갈층이 나타난다. 그 상부 인 깊이 약 2.2~2.5m에는 어두운 갈색의 모래질 실 트층이, 그 상부인 깊이 약 2.0~2.2m에는 밝은 갈색 및 황갈색의 모래층이 수평의 띠를 이루며 나타난다.
OSL 연대 측정 시료는 깊이 2.1m의 모래층에서 수집 되었으며, 연대 측정 결과는 20±1ka로서, 지난 최종 빙기의 최성기인 MIS(Marine Isotope Oxygen Stage) 2.2 시기로 추정된다. 그리고 매립토 바로 아래인 깊
이 약 0.3~2.0m에는 풍화가 거의 이루어지지 않은 모래질 자갈층이 나타난다.
YG1 노두의 퇴적층은 하부의 2개 층, 중간의 모래 층, 상부층이 상당히 다른 퇴적물 특성을 보인다. 하 부의 실트-모래질 자갈층과 모래질 실트층은 풍화 가 약간 이루어졌으며, 점토의 비율이 높고, 흑색화 (melanization) 지수가 높게 나타나고 있어(표 1), 퇴 적층이 형성된 시기가 2만년 이전으로 상대적으로 오 래되었으며, 습지였거나 지하수면 아래에 위치하여 환원작용이 활발하게 발생한 것으로 추정된다. 그러 나 중간의 모래층은 점토의 비율이 매우 적고, 적색화 (rubification) 지수가 상대적으로 높기 때문에, 아래 의 2개 층과 다른 시기에 퇴적되었으며, 대기 중에 오 랜 기간 노출되면서 어느 정도의 산화작용이 발생한 층으로 보인다. 한편 상부의 모래질 자갈층은 모래층 의 상부에 위치한 풍화가 거의 이루어지지 않은 층으 로, 모래층이 형성된 2만 년 전 이후의 최근 어느 시 기에 퇴적된 하성층으로 추정된다.
다음으로, YG-F2 지형면의 노두인 YG2는 하리 의 남쪽에 위치하며, 관로 건설을 위해 깊이 1m 정 도를 길게 굴착한 곳이다. 지표면의 해발고도는 27m 정도로 추정되며, 약 20m 떨어진 2개 지점(YG2-1,
표 1. 유가 선상지 퇴적층의 입도 통계 및 토색 지수
fan outcrop depth (m)
grain size(㎛) soil color index mean sort mode rate of mud(%) rubification melanization
F1 YG1
-2.1 185.7 3.20 2 17.2 0.21 0.21
-2.3 46.6 4.03 2 67.0 0.13 0.41
-2.5 71.9 3.72 3 45.8 0.11 0.35
mean 101.4 ` 3.65 2.3 43.3 0.15 0.32
F2
YG2-1 -0.5 67.7 3.10 2 61.4 0.37 0.06
YG2-2 -0.6 21.4 6.03 3 74.7 0.34 0.06
mean 44.6 4.57 2.5 68.1 0.36 0.06
F3
YG3-1
-0.5 66.6 3.40 1 60.5 0.61 0.06
-1.5 61.3 2.45 2 65.0 0.34 0.06
-4.0 84.9 3.01 1 53.5 0.45 0.06
YG3-2 -0.5 74.0 3.38 1 58.0 0.29 0.06
-1.5 39.2 2.20 1 81.1 0.39 0.00
mean 65.2 2.89 1.2 63.6 0.42 0.05
- 213 - YG2-2)에서 퇴적층을 관찰하고 퇴적물 시료를 수집 하였다. 노두 YG2-1은 0.2~0.3m 두께의 매립토 아 래에 모래-실트질 자갈층이 나타나는데, 이 층은 매 우 높은 정도의 풍화가 이루어져, 자갈의 형태는 남 아있지만 자갈의 내부가 거의 변색되고 거의 토양으 로 변화되어 있다. 노두 YG2-2 또한 0.3~0.5m 두께 의 매립토 하부에서 모래-실트질 자갈층이 나타나 며, 이 자갈층 내에 부분적으로 모래질 실트층이 존재 하는데, 실트를 포함한 점토(mud)의 비율이 74.7%로 유가 선상지의 전체 퇴적층 가운데 가장 높다. 이 모 래질 실트층에서 OSL 연대 측정 시료를 실시하였으 며, 그 결과는 54±2ka로서 지난 최종 빙기 내 아간빙 기의 초기인 MIS 3.31 시기로 추정된다. 한편, 유가 선상지 YG-F2 지형면을 주변 지역의 하안단구 형성 시기와 대비해보면, 인접한 경북 영천시의 고현천 하 안단구 1면의 형성시기(MIS 3)와 같은 시기로 나타나 서(조영동·이광률, 2009), 대구를 포함한 경북 남부 지역에서 MIS 3 시기에 하성 퇴적층의 형성이 매우 활발하였음을 제시하고 있다.
비고가 가장 높은 YG-F3 지형면의 노두인 YG3은 하리의 남쪽에 위치하며, 용리의 상룡지 남서쪽에 위 치하며, 구조물을 건설하기 위해 길이 100m 이상, 깊 이 5m 이상이 완전히 절토되어 퇴적층이 드러난 거대 한 절개지이다. 절개지의 중앙부에 위치한 YG3-1 노 두는 5m 이상의 깊이를 보이며, 기반암은 관찰되지 않는다. 지표에 나타나는 0.2~0.3m 두께의 인위적 인 매립토 아래에는 5m 이상의 두께로 실트-모래질 자갈층이 나타나는데, 이 층의 최상부 약 0.5m는 적 갈색을 띠고 있어, 지형면의 형성시기가 오래되어 대 기 중에 매우 오랜 기간 노출되면서 산화작용을 활발 하게 받았음을 지시한다. 이 실트-모래질 자갈층은 하부로 갈수록 자갈의 입경이 대체로 커지며, 노두의 최하부에는 지름 30㎝ 이상의 거력을 포함하여 원마 도가 매우 높은 지름 1m 이상의 화강암 암설도 관찰 된다. YG3-2 노두는 YG3-1 로부터 수십 m 떨어진 지점으로, OSL 연대 측정을 위한 모래층 또는 실트 층이 나타나는 곳이다. YG3-2 노두 또한 지표의 매 립토 아래에 실트-모래질 자갈층이 나타나며, 이 층 의 내부에 렌즈 상의 소규모 실트층이 발달되어 있다.
이 실트층에서 OSL 연대 측정 시료를 수집하여 연 대 측정을 실시하였고, 결과는 110±6ka로서 지난 최 종 간빙기 내의 초기 기온 하강기인 MIS 5.4 시기에 해당하여, 유가 선상지 내에서도 YG3 노두가 위치한 YG-F3 지형면의 형성시기가 가장 오래된 것으로 나 타났다. 그리고 인접한 경북 영천시의 고현천 하안단 구와 비교할 때(조영동·이광률, 2009), 이 시기는 고 현천 하안단구 2면의 형성시기(MIS 5.4)와 완전히 일 치하고 있다. 따라서 유가 선상지의 F3 지형면은 주 변 지역 하안단구 2면의 형성시기와, F2 지형면은 하 안단구 1면의 형성시기와 일치하며, 결국, 최소한 대 구를 포함한 경북 남부 지역에서는 지난 최종 간빙기 내의 기온 하강기인 MIS 5.4 시기와 지난 최종 빙기 내 아간빙기인 MIS 3 시기에 하성 퇴적층의 형성이 매우 활발하였음을 증명하고 있다.
한편, 3개 지형면 노두의 입도 분석 결과를 보면, 입도 최빈값의 빈도수인 최빈수(mode)가 특징적으 로 나타난다. YG1과 YG2 노두의 퇴적층은 최빈수 가 2(bi)와 3(tri)으로 계산되어, 두세 개의 퇴적 양식 또는 지형 형성 기구에 의해 퇴적이 진행되었을 가 능성을 추정할 수 있다. 이에 비해, YG3은 최빈수가 1(uni)로 나타나서, 한 개의 지형 형성 기구 또는 퇴적 양식을 통해 퇴적층이 형성되었을 가능성을 추정할 수 있다.
YG3 퇴적층은 거대한 자갈 퇴적체로서 기질(ma- trix)이 빈약하고, 다른 지형면 노두에 비해 분급이 덜 불량하며, 고도가 낮은 하류 방향을 향해 자갈이 기울 어진 복와구조(imbrication)가 어느 정도 관찰되고 있 다. 이러한 퇴적물 특징이 나타나는 선상지는 Wells and Harvey(1987)에 의한 선상지 분류에서 유동성이 높은 하천류(stream flow)에 의해 형성된 하성 자갈 퇴 적체(fluvial boulder bar) 또는 하성 종단 퇴적체(flu- vial longitudinal bar)와 거의 유사하다. 따라서 YG3 퇴적층을 이루고 있는 YG-F3 지형면은 홍수 시에 하 천 유수를 통해 운반된 자갈 중심의 퇴적물이 쌓여 형 성된 것으로 판단된다.
반면, YG1과 YG2 퇴적층은 기질이 대체로 풍부 하고 층리가 발달되어 있으며, 분급이 불량하고, 복 와구조가 거의 나타나지 않는다. Wells and Har-
vey(1987)에 따르면, 이러한 퇴적물 특성은 암괴류 (debris flow)와 하천류의 중간에 해당하는 과도적인 유동성 퇴적(transitional-flow deposits) 양식에 가깝 다. 따라서 YG-F1과 YG-F2 지형면은 홍수 시에하 천 유수의 작용과 상류 유역의 대규모 산사태에 의한 암설류, 토석류, 이류 등의 사면 운반 작용이 복합적 으로 나타나면서 형성된 것으로 판단된다.
4. 유가 선상지의 형성 과정
유가 선상지의 지형 및 퇴적층 특성과 OSL 연대측 정 결과를 종합적으로 고려하여, 선상지 지형면의 형 성과정을 도해하면 그림 13과 같다. 지난 최종 간빙 기(MIS 5) 이전에, 유가 선상지 일대의 평지는 현재 보다 좁았을 것이며, 현풍천의 유로는 현재보다 남쪽 으로 흐르면서, 당시 유가 선상지의 남부 지역에는 넓 은 범람원이 존재하였을 것으로 추정된다. 한편, 유 역의 최상류부를 암괴류가 발달한 조화봉의 서사면 으로 하고 있는 현풍천의 지류 하천인 용리천은 상류 로부터 다량의 암설과 자갈을 공급받고 있었을 것이 다. 그리고 지난 최종 간빙기가 시작되고 해수면이 상 승하면서 침식기준면도 상승하여, 낙동강 중류에 인 접한 유가 선상지 일대에서도 하천의 침식작용 보다 는 퇴적작용이 보다 우세해지는 경향을 나타나게 되 고, 최종 간빙기의 전기인 약 11만 년 전 경(MIS 5.4) 에, 다량의 암설을 좁은 하곡을 따라 운반하고 있던 용리천은 현풍천이 형성한 넓은 범람원에 도달하면
서, 하도가 분류되거나 하도의 폭이 넓어져 유속이 느 려지면서, 상류로부터 운반한 다량의 암설과 자갈을 하곡 전면의 범람원에 장기간 꾸준하게 퇴적하면서, 북서쪽과 남서쪽으로 펼쳐진 부채꼴 모양의 선상지 인 YG-F3 지형면을 형성하였을 것으로 추정된다.
그리고 지난 간빙기의 후기(MIS 5.3~5.1)와 지난 빙기의 전기(MIS 4)를 거치면서, 해수면 하강에 따 른 전반적인 침식기준면의 하강과 오랜 기간 동안 간 빙기가 지속되면서 산지 사면으로부터의 퇴적물 공 급량이 감소함에 따라, 현풍천과 용리천에 의해 하곡 및 범람원의 침식작용과 YG-F3 지형면 가장자리의 개석작용이 꾸준히 발생하여 범람원 표면의 해발고 도는 보다 낮아지고, YG-F3 지형면은 그 면적이 축 소되었을 것으로 추정된다. 그리고 약 5만4천 년 전 에 지난 빙기 내 아간빙기(MIS 3)가 시작되어, 기온 이 다소 상승하면서 지역적 및 계절적으로 강수량과 하천 유량에도 변화가 발생하였고, 이전 빙기(MIS 4) 동안 사면에 축척된 풍화 및 사면운반 물질들이 호우 시에 현풍천의 하곡을 따라 암설류, 토석류, 이류, 하 천 유수 등의 다양한 형태로 운반되어 범람원의 표면 에 길고 둥근 주머니(lobe) 모양으로 퇴적되면서 YG- F2 지형면을 형성하였을 것으로 추정된다.
그러나 지난 아간빙기부터 현재까지의 지형 형성 작용은 100ka 주기로 설명되는 빙기-간빙기 간의 장기적인 기후 변동이라기보다는 23ka 주기의 세차 운동이나 41ka 주기의 자전축 기울기 변화(Bradley, 1999; Bell and Walker, 2005)에 의한 단기적이고 국 지적 기후 변화에 의한 영향일 가능성이 크다. 특히, 동아시아의 여름 몬순(monsoon)의 강도는 23ka의
그림 13. 유가 선상지의 지형 형성과정
- 215 - 주기와 상관성이 높다는 연구 결과(Yu et al., 2006;
Tachikawa et al., 2011; Shi et al., 2012)가 최근 제시 되고 있다. 즉, YG-F1과 YG-F2 지형면의 형성시기 가 이러한 주기성과 유사하다는 점을 고려하면, 이 들 두 개의 선상지 지형면은 강력해진 여름 몬순기에 국지적 및 계절적으로 발생하는 일시적인 기후 사건 (event)에 의해 형성되었을 가능성이 높다고 할 수 있 다.
결국, 지난 빙기 내에도 퇴적층의 형성과 하곡의 하 각 및 퇴적층의 개석이 반복적으로 발생하였을 것으 로 추정되며, 이러한 퇴적작용과 침식작용이 반복되 는 과정에서 비고가 높은 YG-F3 지형면은 개석작용 을 계속 받아 그 면적이 많이 축소되었고, YG-F2 지 형면은 표면과 하도 부근에서 삭박과 매적이 반복되 면서 복잡한 퇴적층의 내부 구조를 간직하게 된 것으 로 보인다. 그리고 지난 최종 빙기의 최성기(MIS 2) 인 약 2만 년 전 경에는 현풍천과 용리천으로부터 발 생한 대규모 토석류 또는 이류에 의해 운반된 모래와 점토가 YG-F2 지형면의 선정 및 선앙부에 부채꼴 모 양으로 쌓이면서 YG-F1 지형면이 형성된 것으로 판 단된다. 약 2만 년 전 경 YG-F1 지형면이 형성된 이 후부터 현재까지는 대체로 현풍천과 용리천의 하각 작용이 활발해지면서, 현재 현풍천과 용리천은 YG- F1 지형면 내부에 폭이 좁고 고도가 낮은 하곡을 형성 하고 있다.
5. 결론
대구광역시 달성군 비슬산의 서사면 앞에 위치한 유가 선상지는 유가면 용리 부근을 곡구로 하여 서쪽 으로 펼쳐진 부채꼴 모양을 이루고 있다. 유가 선상지 의 하천 종단면도를 작성한 결과 곡구부나 선정부에 경사 급변점이 나타나지 않기 때문에, 유가 선상지의 형성과정은 하도의 경사도 감소가 아니라 좁은 하곡 에서 넓은 평지로 흘러나온 유수의 수리기하학적 변 화에 의한 퇴적작용으로 해석된다. 유가 선상지에서 는 3개(YG-F1, YG-F2, YG-F3)의 선상지 지형면이
분류되었다.
서쪽으로 길게 뻗은 능선과 같은 평면 형태를 이루 며 해발고도가 가장 높은 YG-F3 지형면은 OSL 연대 측정 결과 형성 시기가 110±6ka로 측정되었고, 입도 통계 분석 결과 하나의 퇴적 양식 또는 지형 형성 기 구에 의해 퇴적층이 형성된 것으로 나타났다. 반면, 유가 선상지의 선단부에 혀 모양으로 분포하는 YG- F2 지형면은 OSL 연대가 54±2ka로 측정되었고, 선 상지의 선정부에서 부채꼴 모양으로 분포하는 YG- F1 지형면은 20±1ka로 나타났으며, 두 지형면 모두 두세 개의 퇴적 양식 또는 지형 형성 기구에 의해 퇴 적층이 형성된 것으로 나타났다. 이러한 결과와 마찬 가지로, 각 선상지 지형면의 퇴적물 특성을 Wells and Harvey(1987)의 선상지 분류 체계와 비교하면, YG- F3 지형면은 하천류에 의해 운반된 자갈 중심의 퇴적 물이 쌓여 형성된 것으로 판단된다. 반면, YG- F1과 YG-F2 지형면은 암괴류와 하천류의 중간에 해당하 는 과도적인 유동성 퇴적 양식에 가까워서, 홍수 시에 하천 유수의 작용과 상류 유역의 대규모 산사태에 의 한 암설류, 토석류, 이류 등의 사면 운반 작용이 복합 적으로 나타나면서 형성된 것으로 판단된다.
유가 선상지의 형성과정을 복원하면, 지난 최종 간 빙기가 시작되면서 해수면 상승에 따른 침식기준면 의 상승으로, 유가 선상지 일대에서는 하천의 침식작 용보다는 퇴적작용이 보다 우세해지는 경향을 띠면 서, 최종 간빙기의 전기인 약 11만 년 전 경(MIS 5.4) 에, 산지 사면으로부터 다량의 암설을 좁은 하곡을 따라 운반하고 있던 용리천은 현풍천이 형성한 넓은 범람원에 도달하여 꾸준하게 퇴적작용을 일으키면 서, YG-F3 지형면을 형성하였을 것이다. 이후에, 지 난 간빙기의 후기(MIS 5.3~5.1)와 지난 빙기의 전기 (MIS 4)를 거치면서, 해수면 하강에 따른 전반적인 침식기준면의 하강과 오랜 기간 동안 간빙기가 지속 되면서 산지 사면으로부터의 퇴적물 공급량이 감소 함에 따라, 현풍천과 용리천에 의해 하곡 및 범람원의 삭박과 YG-F3 지형면의 개석이 꾸준히 발생하였을 것이다.
그리고 지난 빙기 내 아간빙기(MIS 3)가 시작되어, 기온이 다소 상승하면서 지역적 및 계절적으로 강수
량과 하천 유량에도 변화가 발생하였고, 이전 빙기 (MIS 4) 동안 사면에 축척된 풍화 및 사면운반 물질 들이 현풍천의 하곡에서 암설류, 토석류, 이류, 하천 류 등의 다양한 형태로 운반되어 범람원 상에 퇴적되 면서 YG-F2 지형면이 형성되었을 것이다. 그 후로 부터 현재까지 유가 선상지에서는 단기적인 기후 변 화나 국지적 및 계절적으로 발생하는 일시적인 기후 사건에 의해 퇴적층이 형성되거나 하곡이나 지형면 의 굴삭이 장기간 반복적으로 발생하였던 것으로 추 정된다. 그리고 이러한 과정 중에 지난 최종 빙기의 최성기(MIS 2)에 현풍천과 용리천으로부터 발생한 토석류 또는 이류에 의해 YG-F1 지형면이 형성된 것 으로 판단된다.
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Correspondence: Gwang-Ryul Lee, Department of Geog-: Gwang-Ryul Lee, Department of Geog-Gwang-Ryul Lee, Department of Geog--Ryul Lee, Department of Geog-Ryul Lee, Department of Geog-, Department of Geog-Department of Geog- raphy Education, Teachers College, Kyungpook National University, 80 Daehakro, Buk-gu, Daegu, 702-701, Korea (e-mail: [email protected], phone: +82-53-950-5859)
최초투고일 2013. 3. 4 수정일 2013. 4. 11 최종접수일 2013. 4. 16
