Quantitative X-ray Diffraction Analysis of the Gyeonggi Bay Surface Sediments

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경기만 표층퇴적물의 X선 광물정량분석

Quantitative X-ray Diffraction Analysis of the Gyeonggi Bay Surface Sediments

문 동 혁(Dong Hyeok Moon)¹⋅조 현 구(Hyen Goo Cho)¹*⋅김 순 오(Soon-Oh Kim)¹⋅ 이 희 일(Hi-Il Yi)²⋅도 진 영(Jin Young Do)³

1경상대학교 지구환경과학과 및 기초과학연구소

(Department of Earth and Environmental Sciences and Research Institute of Natural Science, Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea)

2 한국해양연구원 해양환경 특성연구 사업단

(Marine Geoenvironment Research Division, Korea Ocean Research and Development Institute)

3경주대학교 문화재학부

(School of Cultural Assets, Gyeongju University, Gyeongju 780-712, Korea)

요약 :경기만 표층퇴적물 시료 96정점에 대하여 고분해능 X선 회절분석기와 Siroquant v3.0 프로그램 을 이용하여 광물조성을 구하였다. 연구해역 표층퇴적물은 조암광물이 대부분을 차지하며(석영 63.8%, 사장석 12.9%, 알카리장석 11.7%, 백운모 4.3%, 각섬석 1.2%, 흑운모 0.5%), 점토광물(일라이트 2.4%, 녹니석 1.4%, 카올리나이트 0.4%) 및 소량의 탄산염광물(방해석 0.1%, 아라고나이트 0.3%)로 구성되 어 있다. 조립질 퇴적물은 연구해역 북쪽, 남쪽과 중앙부에서 많이 분포하며, 세립질 퇴적물은 연구해 역 중앙부 북쪽과 남쪽에 동서 방향으로 긴 형태의 분포를 보인다. 연구해역의 남쪽에는 석영의 함량 이 상대적으로 높은 조립질 퇴적물이 퇴적되고, 연구해역 북쪽에서는 사장석, 백운모, 각섬석 등의 함 량이 높은 조립질 퇴적물이 퇴적되는 것으로 나타난다. 연구해역 중앙부의 남쪽에는 일라이트의 함량 이 상대적으로 높은 세립질 퇴적물이 퇴적되고, 연구해역 중앙부의 북쪽에서는 녹니석과 카올리나이 트의 함량이 상대적으로 높은 세립질 퇴적물이 퇴적되는 것으로 나타난다.

주요어 :경기만, 표층퇴적물, 정량X선회절분석법, 일라이트, 점토광물, Siroquant v3.0 프로그램 ABSTRACT : Mineral compositions of the Gyeonggi Bay surface sediments were determined using the high resolution X-ray diffractometer and Siroquant v. 3.0 program. Surface sediments are composed of rock forming minerals (quartz 63.8%, plagioclase 12.9%, alkali feldspar 11.7%, muscovite 4.3%, amphibole 1.2%, biotite 0.5% on average), clay minerals (illite 2.4%, chlorite 1.4%, kaolinite 0.4%) and carbonate minerals (calcite 0.1%, aragonite 0.3%). Coarse sediments are high in the northern, southern and central parts of the study area, whereas fine sediments are high in the northern and southern parts of the central area. Coarse sediments have relatively a high quartz content in the northern part, and relatively high plagioclase and muscovite contents in the southern part of the study area. In the southern part and the northern part of central area, fine sediments have relatively a high illite content, and chlorite and kaolinite contents, respectively.

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*교신저자: [email protected]

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Key words : Gyeonggi Bay, surface sediment, quantitative X-ray diffraction analysis, illite, clay mineral, Siroquant v3.0 program

서 론

세립질의 해양퇴적물 내에 많이 분포하는 점토 광물은 육상의 근원지 모암과 풍화환경에 따라 그 특성이 달라지는 특징을 가지고 있기 때문에 현생 의 해양퇴적물 근원지 연구에 유용한 물질로 여겨 진다. 해양표층퇴적물 내에 점토광물의 분포에 대 한 연구가 세계각지에서 이루어져 왔다(Biscaye, 1965; Griffin et al., 1968; Windom, 1976; Petschick et al., 1996). 한반도를 둘러싼 해역에도 점토광물 을 많이 포함한 세립질 퇴적물이 퇴적되어 형성된 니질대(mudbelt deposit)들이 분포하는데, 이들 니 질대를 이루고 있는 세립질 퇴적물의 근원에 대해 퇴적학적, 광물학적, 지화학적 측면의 다양한 연구 들이 이루어져왔다. 그러나 아직 일치된 결론은 보 이지 못하고 있다(Yang et al., 2003).

한반도 주변해역의 세립질 퇴적물 근원지에 대 한 광물학적 연구는 주로 한반도 주변 해양표층퇴 적물 내 점토광물의 조성을 연구하는 방법으로 이 루어졌다(최진용과 김석윤, 1998; Khim, 1988; Park and Khim, 1992). 그리고 담수와 해수가 만나는 하 구퇴적환경의 퇴적물 내 광물조성에 대한 연구 역 시 한반도 서쪽의 경기만(박정기와 오재경, 1991), 영종도(문지원 등, 1997), 가로림만(Han, 1982), 해 남만(Park et al., 1997), 남쪽의 진주만(김대철 등, 1988), 가막만(이연규 등, 1995), 광양만 및 여수해 만(이연규 등, 1996), 그리고 동해안 남부(Khim et al., 1997)에서 이루어졌다. 이들 선행연구들은 모 두 정방위시료(preferred oriented specimen)를 제작 하여 X선 회절 분석한 결과에서 점토광물의 고유 한 한 피크 면적비를 이용해 점토광물의 함량을 결 정하는 방법을 이용하고 있다(Biscaye, 1965). 하지 만 이러한 방법은 그다지 정확한 결과를 제공하지 못하는 것으로 보고되었다(Srodon, 2002). 최근 개 발된 고분해능 X선 회절분석기와 컴퓨터 프로그램 을 이용할 경우, 정방위시료 대신 무방위시료(ran- domly oriented specimen)를 사용할 수 있고, 각 광 물의 특징적인 하나의 피크 대신 모든 X선 회절선 을 계산에 참여시킬 수 있기 때문에 Biscaye (1965) 의 방법에 비하여 훨씬 정확한 광물함량을 구할 수 있는 것으로 보고되고 있다(Srodon, 2002). 최근 이

러한 고분해능 X선 회절분석기와 Siroquant Ver.

3.0프로그램을 이용하여 해양표층퇴적물 내의 전체 광물조성과 함량을 연구한 사례가 보고되고 있다 (문동혁 등, 2007, 2008, 2009; 손병국 등, 2009).

하지만 이러한 방법을 이용하여 한반도 주변 연 안의 표층퇴적물을 구성하는 광물 전체의 조성과 함량에 대한 연구는 부족한 실정이다. 담수와 해수 가 만나는 전이적 환경인 하구퇴적환경의 표층퇴적 물 내 광물조성과 함량에 대한 연구는 해양에 퇴적 물을 유출하는 하천에 대한 정보를 제공할 수 있기 때문에, 퇴적물 근원지 연구에 매우 중요한 부분이다.

본 연구에서는 Siroquant Ver. 3.0 프로그램을 이 용하여 한강 하구에 위치한 경기만의 표층퇴적물을 구성하고 있는 전체광물조성과 함량을 구하였다.

그리고 이를 이용하여 연구해역 내, 각 광물의 분 포를 알아보았다.

연구해역

본 연구가 수행된 해역은 북위 36° 83'~ 37° 44', 동경 125° 88'~ 126° 55' 내에 위치하는 경기만 남 부의 해역이다(그림 1).

경기만은 인천과 경기 서쪽 한강의 강구를 중심 으로 북쪽의 장산곶과 남쪽의 태안반도와의 사이에 있는 해안선 길이 528 km에 달하는 반원형의 만으 로, 한강, 임진강, 예성강에서 막대한 양의 부유퇴 적물이 유입되어 세계적 규모의 갯벌이 조성되어 있다. 경기만 내의 주요항구인 인천은 조석간만의 차가 최대 8 m에 이르는 대조차만(Macrotidal bay) 이며, 해안선에서 수 십 km 앞바다까지 50 m 미만 으로 수심이 얕아, 1970년대 이후부터 각종 개발과 간척사업이 시행되어 현재 많은 갯벌이 상실되고 있다. 그리고 서울과 인천 등의 인접한 대도시에서 배출된 오염물의 영향을 받고 있다.

재료 및 방법

이번 연구에 사용된 시료는 한국해양연구원에서 2007년 3월 12일부터 2007년 3월 20일까지 실시한

‘동북아해 퇴적물 조사’시 대양 5호와 2000 대성호 에서 그랩 샘플러(grab sampler)로 채취한 96정점

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Fig. 1. Location map of grab samples.

의 경기만 표층퇴적물 시료이다(그림 1). 정량분석 에 이용된 시료는 입도 분리 또는 화학적 처리를 거치지 않은 원시료 자체를 분말 상태로 분쇄하여, 가능한 방향성을 가지지 않도록 X선 회절분석기 홀더(holder)에 장착한 후, 고분해능 X선 회절분석 기를 이용하여 획득한 X선 회절 자료를 Siroquant v. 3.0 프로그램을 이용하여 정량분석하였다.

퇴적물 내 점토광물의 정확한 동정을 위해서 2 µm 이하의 입자를 가진 점토부분만을 분리하기 위 해 40 g의 건조시료와 400 ml의 증류수를 혼합하 여 5분간 초음파 세척한 후, 5% Na-meta phosphate 용액을 4 ml 투여한 후 하루 동안 보관하였다. 그 런 다음 1시간 동안 마그네틱 바(magnetic stir bar) 로 교반하여 3시간 30분 동안 침전시킨 후, 상부 5 cm의 혼탁액을 채취하여 7,000 rpm에서 15분간 원 심분리하여 점토입자의 시료를 채취하였다. 이렇게 채취한 점토입자 시료를 슬라이드글라스 위에 방향 성시료를 제작하였다. 이를 상온에서 건조한 시료, 70℃에서 24시간 동안 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol) 로 포화시킨 시료, 그리고 550℃에서 1시간 가열시 킨 시료에 대하여 X선 회절분석을 실시하였으며, 그 결과를 비교하여 점토광물의 종류를 결정하였다.

X선 회절분석은 경상대학교 지구환경과학과에서 보유하고 있는 Siemens/Brucker D5005 고분해능 X 선 회절분석기를 이용하였으며, 흑연 단색화된 파 장(CuKα = 1.5406Å)을 사용하였다. 정량분석을 위한 원 시료의 분석조건은 40 kv/35 mA, 3∼90°

2-theta 구간에서 주사 간격 0.02°, 주사 시간 5초로

설정하여 스텝-스캔 방식으로 회절값을 기록하였으 며, 슬릿은 1.0－1.0－0.1°를 이용하였다. 점토광물 의 분석조건은 3∼30° 2-theta 구간에서 주사간격 0.04°, 주사 시간 1초로 설정하여 연속스캔(con- tinuous scan) 방식으로 회절값을 기록하였으며 나 머지는 위와 같다.

X선 회절분석결과 만으로 정확한 동정이 힘든 광물의 관찰을 위하여 진주산업대학교 공동실험실 습관에서 운영하는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM/JSM-5600LV)과, 주사전자현미경 에 부착된 에너지 분산형 X-선측정기(Energy Dis- persive X-ray Spectreoscopy, EDS)를 이용하였다.

결과 및 토론 광물조성

한강 하구의 경기만 남쪽에 해당하는 이번 연구 해역의 표층퇴적물 시료를 건조시킨 후 X선회절분 석법에 의하여 광물조성을 구하였다. 그 결과 연구 해역의 표층퇴적물은 석영, 사장석, 알카리장석, 백 운모, 각섬석 및 흑운모와 같은 조암광물로 주로 구성되어 있으며, 일라이트, 녹니석, 그리고 카올리 나이트 등의 점토광물과 방해석과 아라고나이트 등 의 탄산염광물이 검출되었다. 거의 모든 시료에서 소금이 나타나는데, 이것은 해수의 증발에 따라 염 분 결정이 침전된 것으로 생각된다.

연구해역 표층퇴적물 내 점토광물의 종류를 자 세하게 알아보기 위하여 대표적인 시료를 선정하여 2 µm 이하의 점토입자만을 분리한 후, 슬라이드 글라스 위에 방향성시료를 제작하여 상온에서 건조 하여 X선회절분석을 실시하였다. 방향성시료는 에 틸렌글리콜 처리한 후 상온 건조 시료와 비교하여 녹니석과 스멕타이트를 구별하였으며, 550℃로 1시 간 동안 열처리한 후 건조 시료와 비교하여 녹니석 과 카올리나이트를 구별하였다(그림 2). 에틸렌글 리콜 처리 후 14 Å의 피크(peak)의 저각도 부분의 백그라운드가 상승하였지만 17 Å 영역에서 명확 한 형태의 피크가 나타나지 않으므로 연구지역에 존재하는 점토광물 중에는 팽창성을 가지는 스멕타 이트군의 광물이 존재하지 않거나 그 양이 매우 적 거나 일라이트층 내에 혼합층의 형태로 존재하는 것으로 판단된다. 7.16 Å의 피크와 3.56 Å의 피크 는 녹니석과 카올리나이트의 피크가 중첩되는 영역 인데, 에틸렌글리콜로 처리하였을 때 각각 7.34 Å

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Fig. 2. X-ray diffraction patterns of < 2 um fraction sample from 07-YS74. AD; air-dried, EG; ethylene- glycolated, 550℃; heated at 550℃; C; chlorite, I;

illite, K; kaolinite, Q; quartz, S; smectite.

(A) (B)

Fig. 3. The stereomicroscope and SEM image of micas and its EDS patterns in the study area. (A) muscovite, (B) biotite.

과 3.64 Å의 피크가 분리되어 나타나는 것으로 카 올리나이트와 녹니석의 구별이 가능하다. 550℃로 처리한 시료에서 녹니석의 피크인 14 Å과 4.75 Å 의 피크, 그리고 카올리나이트와 녹니석이 공유하 는 7 Å과 3.6 Å의 피크가 모두 소멸하였다. 녹니 석과 카올리나이트의 구분을 위해서는 이들 피크가 녹니석의 존재로 인해 완전히 소멸하지 않고 조금

남아 있어야 하지만, 녹니석의 함량이 매우 적어 확인이 가능한 정도의 피크가 남지 못한 것으로 판 단된다.

해양의 표층퇴적물을 이용하여 이루어진 선행연 구해역의 퇴적물과는 달리(문동혁 등, 2007, 2009), 육지와 인접한 경기만의 퇴적물시료에서는 점토광 물로 풍화되지 않은 백운모와 흑운모 등의 광물들 이 발견되는데, 이들은 X선회절분석의 결과만으로 점토광물 중 일라이트와의 정확한 구분이 힘들다.

이들의 정확한 동정을 위해 실체현미경(stereomicroscope)과 SEM/EDS를 이용하여 관찰한 결과를 그 림 3에 나타내었다. SEM/EDS 분석결과, 백운모는 K, Fe, Al, Si, O 등의 원소로 구성되어 있으며, 흑 운모는 K, Mg, Fe, Ti, Al, Si, O 등의 원고로 구성 되어 있는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 운모 의 기본 화학식 [K(Mg, Fe)(Fe, Al, Ti)(Si, Al) O₂₀(OH, F)₂]와도 잘 부합하며, 이를 통해 연구해역 내에 백운모와 흑운모의 존재를 확인할 수 있었다.

광물함량

연구해역 퇴적물에 대하여 Siroquant ver. 3.0 프 로그램을 이용하여 광물정량분석을 실시한 결과를 표 1에 나타내었다. 여기에 이용된 시료는 입도별 로 분리된 것이 아니라 원시료(bulk sample)이다.

표 1의 결과를 종합해 보면 연구지역의 표층퇴적물 에는 석영, 사장석, 그리고 알칼리장석이 주로 많이 존재함을 알 수 있다.

분석된 시료에서 석영이 가장 많은 양을 차지하 며 최소 41.7%에서부터 최대 79.9%를 나타내며 평 균함량은 63.8%인데, 주로 55%에서 60%, 70%에 서 75% 함량을 가지는 정점이 많다(그림 4A). 사 장석은 최소 3.2%에서부터 최대 22.3%를 나타내 며, 평균 함량은 12.9%이고, 알카리장석은 최소 6.2%에서부터 최대 16.1%를 나타내며, 평균 함량 은 11.7%이다. 백운모는 최소 0%에서부터 최대 14.6%를 나타내며, 평균함량은 4.3%이다. 각섬석과 흑운모는 각각 평균 1.2% (최소 0%에서부터 최대 6%)와 0.5% (최소 0%에서 최대 3.4%)의 함량을 나 타낸다. 석영, 사장석, 알칼리장석, 백운모, 각섬석 및 흑운모 등 조암광물의 평균함량을 합한 양은 총 94.4%로 연구해역 표층퇴적물의 대부분을 차지한다.

이번에 연구된 경기만 표층퇴적물 시료에서 점 토광물은 일라이트, 녹니석 및 카올리나이트 등 모 두 3가지 종류가 검출되었다. 일라이트는 점토광물

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Table 1. Mineral compositions of surface sediments in the study area, using Siroquant v. 3.0

S/N qtz pl ksp mus amp bt ill chl kao cal arg hal 07-YS01 58.9 17.3 14.4 2.8 1.7 1.6 0.0 1.1 0.8 0.2 0.0 1.2 07-YS02 70.0 10.0 12.0 3.4 0.0 0.1 3.7 0.2 0.0 0.0 0.1 0.6 07-YS03 49.3 21.0 8.9 9.9 6.0 0.6 0.0 2.0 1.5 0.0 0.0 0.9 07-YS04 54.8 20.3 13.0 6.8 1.0 0.0 0.0 1.8 0.9 0.1 0.2 1.2 07-YS05 49.1 22.1 13.9 6.8 2.5 0.5 0.0 2.5 1.3 0.0 0.3 0.9 07-YS06 50.8 20.6 15.0 6.7 1.7 1.7 0.0 1.5 0.7 0.3 0.2 0.9 07-YS07 55.5 18.5 10.5 9.0 1.5 0.9 0.0 2.0 0.9 0.1 0.0 1.0 07-YS08 62.9 14.7 12.7 5.2 0.6 1.2 0.5 1.0 0.3 0.0 0.0 0.8 07-YS09 66.3 12.7 11.3 5.9 1.0 0.0 0.7 1.0 0.5 0.0 0.1 0.5 07-YS10 65.4 14.0 12.9 3.9 0.3 0.8 0.4 1.1 0.4 0.0 0.0 0.8 07-YS11 71.3 8.1 7.9 8.8 1.3 0.9 0.1 0.3 0.5 0.0 0.0 0.9 07-YS12 54.5 18.5 12.8 6.8 1.8 0.0 0.6 3.4 0.5 0.0 0.0 1.0 07-YS13 51.2 19.8 10.6 6.7 2.1 0.0 2.2 5.6 0.3 0.0 0.5 1.1 07-YS14 57.3 17.7 11.9 4.1 3.0 1.4 1.0 1.9 0.4 0.0 0.0 1.1 07-YS15 44.8 18.5 10.1 9.0 5.1 2.6 2.5 3.8 2.1 0.0 0.2 1.4 07-YS16 51.1 17.7 11.7 11.7 1.5 0.8 0.8 1.8 0.6 0.0 1.1 1.2 07-YS17 50.2 20.3 11.4 7.3 4.0 1.5 0.1 2.5 0.7 0.0 0.8 1.0 07-YS18 48.5 22.6 9.9 12.4 1.0 0.0 0.8 2.0 0.4 0.0 0.9 1.4 07-YS19 49.1 19.0 9.2 6.5 5.6 1.2 1.9 4.0 1.5 0.1 0.0 1.9 07-YS20 70.5 11.9 10.7 3.4 0.1 0.2 1.2 1.0 0.1 0.0 0.0 0.8 07-YS21 64.5 14.0 11.8 5.8 0.8 0.8 0.0 0.7 0.5 0.0 0.0 1.1 07-YS22 49.4 19.5 10.0 7.5 2.7 0.6 4.1 3.8 0.4 0.1 0.4 1.6 07-YS23 56.6 15.2 12.0 6.2 2.4 1.2 1.3 2.2 1.0 0.0 0.5 1.3 07-YS24 65.0 12.5 13.9 0.6 3.5 1.4 0.7 0.9 0.5 0.0 0.1 1.0 07-YS25 63.4 15.2 8.6 6.2 1.4 0.0 1.1 1.8 0.8 0.0 0.0 1.3 07-YS26 70.8 10.2 12.6 0.0 0.4 0.1 4.2 0.6 0.0 0.0 0.4 0.8 07-YS27 50.0 17.8 7.0 14.6 4.5 0.2 0.8 2.0 1.3 0.2 0.0 1.6 07-YS28 55.9 16.9 11.4 6.5 1.9 1.0 1.5 2.3 0.8 0.0 0.5 1.2 07-YS29 41.7 18.5 7.1 7.4 3.7 0.0 11.8 2.9 4.5 0.0 0.3 2.1 07-YS30 52.0 18.9 10.3 7.8 4.2 1.0 0.8 2.6 1.1 0.0 0.0 1.2 07-YS31 62.0 10.8 14.2 4.7 0.5 0.0 4.8 1.5 0.1 0.0 0.1 1.2 07-YS32 72.7 8.8 11.4 0.0 0.0 0.0 4.7 0.6 0.0 0.0 0.9 0.9 07-YS33 75.0 8.4 13.7 0.2 0.0 0.0 1.5 0.4 0.0 0.0 0.2 0.6 07-YS34 56.0 15.9 9.5 5.8 0.4 0.0 7.6 2.6 0.5 0.0 0.2 1.5 07-YS35 67.8 10.0 15.6 0.0 0.3 0.7 3.1 0.4 0.2 0.3 1.1 0.6 07-YS36 65.9 12.9 14.7 3.8 0.1 0.0 0.9 0.5 0.1 0.5 0.0 0.7 07-YS37 74.2 7.4 12.9 0.0 0.0 0.0 4.2 0.0 0.0 0.0 0.6 0.7 07-YS38 47.2 22.3 9.2 9.3 1.9 0.0 1.2 4.9 1.7 0.1 0.7 1.5 07-YS39 59.5 15.9 12.3 9.0 1.0 0.4 0.0 0.4 0.4 0.3 0.0 0.7 07-YS40 74.1 6.0 11.5 4.7 0.0 0.5 1.4 0.5 0.0 0.0 0.6 0.6 07-YS41 68.6 11.5 13.8 0.2 0.0 0.0 3.7 1.0 0.0 0.0 0.3 0.9 07-YS42 66.7 12.4 9.3 9.9 0.4 0.0 0.2 0.0 0.3 0.0 0.3 0.6 07-YS43 70.8 11.2 14.2 1.4 0.0 0.5 0.3 0.6 0.1 0.0 0.0 0.9 07-YS44 70.6 11.5 13.1 0.0 1.0 0.5 2.2 0.0 0.2 0.0 0.3 0.6 07-YS45 58.1 13.2 13.0 10.4 0.6 0.1 1.1 1.0 0.7 0.0 0.1 1.6 07-YS46 67.3 10.3 11.5 4.4 1.7 1.1 1.3 0.9 0.3 0.4 0.2 0.8 07-YS47 57.0 15.5 9.3 6.9 2.2 0.6 2.0 3.1 1.1 0.7 0.2 1.4 07-YS48 59.9 15.6 14.8 3.6 1.3 1.2 1.2 1.0 0.1 0.0 0.8 0.6 07-YS49 72.4 8.4 11.3 0.0 1.2 1.2 4.4 0.0 0.0 0.0 0.3 0.6 07-YS50 59.4 18.7 8.5 6.4 2.1 0.0 2.0 1.8 0.1 0.0 0.0 1.0 qtz; quartz, pl; plagioclase, ksp; alkali feldspar, mus; muscovite, amp; amphibole,

bt; biotite, ill; illite, chl; chlorite; kao; kaolinite, cal; calcite, arg; aragonite, hal; halite

(6)

Table 1. Continued

S/N qtz pl ksp mus amp bt ill chl kao cal arg hal 07-YS51 73.5 10.9 10.1 0.0 0.0 0.0 4.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.6 07-YS52 64.9 12.5 12.0 2.1 0.0 0.0 5.1 1.6 0.0 0.1 0.7 1.1 07-YS53 58.1 15.4 11.8 6.5 0.0 1.5 1.5 2.0 0.1 0.5 1.0 1.6 07-YS54 63.4 14.7 13.1 5.5 0.1 0.0 0.6 1.0 0.0 0.0 0.5 1.0 07-YS55 67.6 11.2 12.7 3.7 0.1 0.0 2.2 1.2 0.0 0.2 0.0 1.0 07-YS56 66.5 9.4 14.0 4.4 0.0 0.0 2.8 1.3 0.0 0.9 0.0 0.6 07-YS57 59.9 12.5 11.7 11.3 1.0 0.0 0.8 1.0 0.0 0.2 0.3 1.2 07-YS58 48.6 17.7 10.9 4.8 1.2 0.0 11.8 2.0 0.4 0.9 0.3 1.4 07-YS59 46.8 17.2 10.8 6.3 3.1 0.0 9.0 1.5 0.6 2.0 0.8 1.8 07-YS60 70.6 9.0 14.7 3.3 0.0 0.0 1.3 0.4 0.0 0.0 0.0 0.6 07-YS61 46.7 20.3 9.8 10.1 1.8 0.7 1.9 5.5 0.7 0.3 0.4 1.9 07-YS62 57.5 17.2 14.7 4.6 2.0 0.2 0.7 1.3 0.1 0.3 0.7 0.8 07-YS63 77.8 5.9 11.1 0.1 0.0 0.0 4.5 0.0 0.0 0.1 0.0 0.6 07-YS64 72.5 10.2 12.8 0.0 0.0 0.0 1.9 1.0 0.0 0.0 0.4 1.2 07-YS65 51.5 17.0 6.2 11.9 1.7 0.0 6.6 3.8 0.0 0.3 0.0 1.1 07-YS66 59.1 14.3 11.2 6.8 0.0 0.0 6.8 0.9 0.0 0.0 0.1 0.8 07-YS67 70.4 10.2 14.0 2.9 0.0 0.0 1.0 0.4 0.0 0.0 0.0 0.9 07-YS68 72.2 8.4 14.3 0.0 0.0 0.0 4.3 0.1 0.0 0.0 0.0 0.7 07-YS69 72.7 8.4 13.2 0.0 0.0 0.0 4.5 0.2 0.0 0.3 0.0 0.6 07-YS70 72.5 9.2 11.4 0.0 1.0 0.5 4.2 0.0 0.2 0.0 0.0 1.0 07-YS71 63.6 13.0 12.9 5.0 0.3 0.0 2.0 1.5 0.0 0.2 0.6 1.1 07-YS72 67.4 11.4 13.4 3.8 0.0 0.7 1.4 0.8 0.0 0.4 0.0 0.8 07-YS73 56.3 14.9 7.9 10.6 1.9 0.8 1.8 4.4 0.3 0.3 0.0 0.7 07-YS74 47.6 19.4 7.7 5.4 3.9 0.1 11.3 2.0 0.7 0.0 0.0 1.8 07-YS75 72.5 7.1 12.6 0.0 0.0 0.0 4.5 0.7 0.0 0.2 1.6 0.6 07-YS76 72.2 11.2 10.3 0.0 0.0 0.0 4.3 0.4 0.0 0.3 0.2 1.0 07-YS77 75.7 8.9 11.0 0.0 0.3 0.6 2.5 0.0 0.2 0.1 0.0 0.7 07-YS78 79.1 6.7 11.4 0.0 0.0 0.0 1.5 0.2 0.0 0.0 0.5 0.6 07-YS79 69.3 8.4 16.1 3.8 0.1 1.4 0.0 0.0 0.5 0.0 0.0 0.3 07-YS80 79.1 5.9 11.9 0.0 0.0 0.2 2.1 0.1 0.0 0.0 0.0 0.7 07-YS81 77.7 8.5 11.0 0.3 0.0 0.0 1.7 0.0 0.1 0.0 0.0 0.6 07-YS82 79.4 3.2 10.9 0.0 0.6 0.4 5.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.4 07-YS83 79.9 6.3 9.5 0.0 0.0 0.4 2.4 0.5 0.0 0.0 0.2 0.7 07-YS84 76.0 5.8 12.2 0.0 0.0 1.2 2.8 0.3 0.0 0.0 1.0 0.6 07-YS85 79.5 6.2 9.4 0.9 0.0 0.2 1.6 0.5 0.0 0.0 0.6 1.0 07-YS86 76.3 4.1 15.8 1.1 0.5 1.1 0.0 0.0 0.2 0.0 0.0 0.8 07-YS87 73.6 8.3 13.3 0.0 0.2 0.0 2.8 0.3 0.0 0.0 0.9 0.5 07-YS88 74.8 5.4 14.5 0.0 0.9 1.1 1.3 0.1 0.2 0.0 1.1 0.6 07-YS89 60.0 13.4 12.7 2.7 0.0 0.0 3.9 4.5 0.6 0.1 1.3 0.8 07-YS90 73.5 11.8 11.2 0.0 0.0 0.0 1.9 1.0 0.0 0.0 0.0 0.6 07-YS91 56.2 16.0 10.3 5.0 5.2 0.7 2.0 2.8 0.4 0.1 0.0 1.1 07-YS92 75.7 5.2 15.1 1.9 0.0 0.0 0.8 0.5 0.0 0.0 0.0 0.7 07-YS93 77.9 6.5 10.0 0.0 0.0 0.0 4.2 0.3 0.0 0.1 0.0 1.0 07-YS94 65.9 13.7 15.8 1.1 0.0 0.1 1.5 0.9 0.0 0.0 0.2 0.8 07-YS95 79.3 3.9 12.2 0.0 0.0 0.1 3.3 0.0 0.0 0.0 0.7 0.4 07-YS96 56.0 12.8 8.2 6.7 4.5 3.4 0.7 2.5 1.5 2.7 0.0 1.0 AVG. 63.8 12.9 11.7 4.3 1.2 0.5 2.4 1.4 0.4 0.1 0.3 1.0

중 그 함량이 가장 많은 것으로써 평균 2.4% (최소 0%에서부터 최대 11.8%)를 이루고 있는데, 주로 0%에서 2%의 함량을 가지는 정점이 많다(그림

4B). 녹니석은 일라이트 다음으로 많은 양을 이루 는 점토광물로 평균 1.4% (최소 0%에서부터 최대 3.4%)를 구성하고 있다. 카올리나이트는 점토광물

(7)

(A) (B)

Fig. 4. Histogram of the major mineral contents. (A) quartz, (B) illite.

Fig. 5. Mineral distribution map in the study area. (A) quartz, (B) plagioclase, (C) alkali feldspar, (D) muscovite, (E) amphibole, (F) biotite, (G) illite, (H) chlorite, (I) kaolinite.

중 그 양이 가장 적은 광물인데 평균 0.4% (최소 0%에서부터 최대 4.5%) 포함되어 있다.

연구해역 내의 탄산염광물은 방해석과 아라고나 이트로 동정되는데, 이들은 주로 해양생물의 골격

을 이루고 있다. 방해석은 평균 0.1% (최소 0%에 서부터 최대 2.7%), 아라고나이트는 평균 0.3% (최 소 0%에서부터 최대 1.6%)의 함량을 보인다.

(8)

Fig. 6. Sediment distribution map in the study area. (A) gravel ＋ sand, (B) silt ＋ clay.

광물분포

석영은 일반적으로 연구해역 남쪽에서 많은 분 포를 보인다(그림 5A). 사장석은 석영과 달리 연구 해역 북쪽에 많은 분포를 보이며(그림 5B), 알칼리 장석의 경우는 연구해역 북쪽과 남쪽, 그리고 중앙 에 고른 분포를 보인다(그림 5C). 백운모와 각섬석 의 분포는 사장석의 그것과 흡사하게 연구해역 북 쪽에서 높다(그림 5D, E). 흑운모의 분포는 연구해 역 외각에서 높은 경향을 나타낸다(그림 5F).

일라이트는 연구해역 중앙의 동쪽과 서쪽에 많 은 분포를 가지며(그림 5G), 녹니석은 연구해역 중 앙의 북쪽과 서쪽, 그리고 연구해역 남쪽에서 많이 분포한다(그림 5H). 카올리나이트는 연구해역 북쪽 에 주로 분포하며 북동쪽에서 가장 많은 분포를 보 인다(그림 5I).

역(gravel)에서 모래(sand) 입자의 조립질 퇴적물 분포는 연구해역 북쪽과 남쪽에서 모두 높으며(그 림 6A, 7A), 실트(silt)에서 점토(clay) 입자의 세립 질 퇴적물은 연구해역의 중앙과 그 북쪽에서 동쪽 과 서쪽에 많은 분포를 보인다(그림 6B, 7E). 이러 한 결과를 각 광물의 분포와 비교하면, 경기만의 남쪽에는 북쪽에 비하여 석영의 양이 상대적으로 많은 조립질 퇴적물이 퇴적되며(그림 7B), 북쪽에 는 사장석과 백운모의 양이 상대적으로 많은 조립 질 퇴적물이 퇴적되는 것으로 나타난다(그림 7C, D). 그리고 연구해역 중앙의 남쪽에는 일라이트의 함량이 상대적으로 많은 세립질 퇴적물이 퇴적되며 (그림 7F), 중앙의 북쪽에는 녹니석과 카올리나이 트의 함량이 상대적으로 많은 세립질 퇴적물이 퇴

적되는 것으로 나타난다(그림 7G, H).

이상의 결과를 통해 한강하구에 위치한 경기만 내에는 주로 조립질 퇴적물이 퇴적되었으며, 점토 광물을 포함하는 세립질 퇴적물도 일부 퇴적되고 있는 것으로 판단된다.

결 론

해양의 퇴적물은 대부분 육상에서 기원한 퇴적 물로부터 유래한 것이므로, 한반도 주변해역에 분 포하는 퇴적물의 근원지를 연구하기 위해서는 본 연구와 같이 연안의 퇴적물 내 광물조성과 분포에 대한 연구가 필요하다. 추후 경기만 뿐만 아니라 한반도를 둘러싼 연안과 해역에 대해 본 연구와 같 은 일괄적인 연구가 필요하다. 그리고 추후 연안과 해양의 퇴적물을 대상으로 각 점토광물의 광물학적 특성에 대한 연구가 수행된다면, 한반도 주변해역 에 분포하는 퇴적물의 근원지에 대한 보다 진일보 된 자료를 획득할 수 있을 것으로 사료된다.

연구해역의 남쪽에는 석영의 함량이 상대적으로 높은 조립질 퇴적물이 퇴적되고, 연구해역 북쪽에 서는 사장석, 백운모, 각섬석 등의 함량이 높은 조 립질 퇴적물이 퇴적되는 것으로 나타난다.

연구해역 중앙부의 남쪽에는 일라이트의 함량이 상대적으로 높은 세립질 퇴적물이 퇴적되고, 연구 해역 중앙부의 북쪽에서는 녹니석과 카올리나이트 의 함량이 상대적으로 높은 세립질 퇴적물이 퇴적 되는 것으로 나타난다.

(9)

(A) (B) (C) (D)

(E) (F) (G) (H)

Fig. 7. The variations of mineral contents with latitude in the study area. (A) coarse sediment, (B) quartz, (C) plagioclase, (D) muscovite, (E) fine sediment, (F) illite, (G) chlorite, (H) kaolinite.

사 사

본 논문은 국토해양부 국가연구개발사업인 “동북아해 퇴적물 기원연구 및 모니터링(PM554-51)” 연구과제로 수행되었다. 부족한 원고를 자세하고 읽어주시고 꼼꼼하 게 심사해 주신 지질자원연구원 손병국 박사님과 안동대 학교 추창오 박사님께 감사드립니다.

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접수일(2009년 11월 24일), 수정일(1차 : 2009년 12월 2일), 게재확정일(2009년 12월 4일)