동굴생성물에 기록된 최근 5년간의 동아시아 몬순기후 변화

Abstract

한반도에 분포하는 석회동굴은 건기와 우기의 차이가 뚜렷한 동아시아 몬순기후의 영향 하에 놓여 있으며, 동굴 내부에 성장하는 동굴생성물(speleothem)은 이러한 기후를 잘 반영하고 있다. 이 연구를 위해 강원도 평창군에 위치한 섭동굴로부터 최근 5년(1999. 7. - 2004. 7.) 동안 성장한 종유관을 채취하였다. 이 종유관의 길이는 20cm이며, 종유관의 성장속도는 약 4cm/yr이다. 종유관의 지화학 분석 결과, excess 210Pb은 우기인 여름철에 현저하게 높은 값을, 건기인 겨울철에는 낮은 값을 나타낸다. 이러한 excess 210Pb의 변화는 종유관이 성장하던 시기 동안 연구 지역에서 측정된 강수량의 변화와 일치한다. Excess 210Pb이 강수량 변화를 반영하는 이유는 대기 중에서 방사성 붕괴로 형성된 210Pb이 우기에 빗물과 함께 동굴 내부로 유입되어 종유관을 이루는 방해석 내에 포함되었기 때문인 것으로 생각되며, 이는 여름철에 내린 강수가 동굴 속으로 빠르게 유입됨을 지시한다. 섭동굴 종유관의 미량원소 분석결과는 크게 세 가지 유형으로 분류된다. 1) La, Zr, Y의 함량은 이 지역 우기 동안의 강수량과 비례하는 경향을 보인다. 2) Ba, Sr, U, Mn의 함량은 강수량과 반비례하는 경향을 보인다. 3) P의 함량은 월별 강수의 변화와 유사한 변화를 보여주지만 강수량을 반영하고 있지는 않다. 이들 중 특히 Ba, Sr, U, Mn은 강수량이 낮았던 2000년과 2001년에 현저하게 부화된 값을 보였으나, 나머지 1999년과 2002년부터 2004년까지는 강수량에 관계없이 거의 일정하게 낮은 값을 나타낸다. 이는 강수량의 증가가 이들 원소 분포에 영향을 미치지 못했다는 것을 암시한다. 산소 및 탄소동위원소를 분석한 결과, δ18O = -8.57 ~ -7.65‰ (PDB), δ13C = -7.79 ~ -5.82‰(PDB)의 값을 나타낸다. 탄소동위원소는 2000년과 2001년에 상대적으로 고갈된 값을, 1999년과 2002년부터 2004년까지는 부화된 값을 나타낸다. 또한 excess 210Pb의 성분과 비교할 때, 탄소동위원소가 가장 부화된 값을 나타내는 부분은 지난 2002년 기록적인 강우를 일으킨 태풍 \\\\'루사\\\\'와 일치하는 것으로 나타난다. 따라서 최근 5년간 성장한 종유관 내 방해석의 지화학적 성분의 변화는 동굴이 위치한 지역의 강수량, 지하수가 동굴까지 도달하는 시간, 주변 석회암과의 반응시간, 종유관이 침전될 때의 이산화탄소 유리작용 등에 영향을 받는