동해의 MIS 4 빙하기에 일어난 저염분화의 고해양학적 의미: 부유성 유공충의 δ18O 및 δ13C 분석

Abstract

제4기 후기의 고해양 변화를 밝히기 위하여 동해 한국대지(Korea Plateau)에서 채취된 코어퇴적물(M04-PC1A; 131° 27.937′E, 38° 00.043′N, 수심 758.7m, 총길이 587cm)로부터 부유성 유공충(Globigerina bulloides, Neogloboquadrina pachyderma)의 산소·탄소동위원소(δ18O, δ13C)를 고정밀(high-resolution) 간격으로 측정하였다. 산소·탄소동위원소 곡선과 알케논 변동곡선을 대비한 결과, 이 코어퇴적물의 지질시대는산소동위원소층서(MIS; Marine Isotope Stage) 1-8(300 ka)에 해당되며, 제4기 후기의 빙하기인 MIS 2(12-24ka), MIS 4(59-74 ka), MIS 6(130-190 ka) 및 MIS 8(251-297 ka)에 δ18O값이 급격히 낮아지는(lighter) 주기적인 저염분화(low-salinity) 현상이 뚜렷하게 기록되어 있음을 확인하였다. 또한 δ13C값은 MIS 2와 MIS 4에서는 높아지고(heavier) MIS 6과 MIS 8에서는 낮아지는 특징을 나타낸다. MIS 2와 MIS 4에는 하천수가 유입하여 표층수에 담수층막(freshwater lid)이 형성되고 성층화되어 저층수가 무산소환경(anaerobic)으로 변하였기때문에 δ13C값이 높게 나타나며, MIS 6과 MIS 8에는 해수의 수직순환운동(vertical circulation)이 비교적 원활해지면서 저층수로부터 12C가 포함된 유기물 영양분(nutrients)이 유입되어 표층수의 δ13C값이 낮게 나타나는것이라고 추정된다. 동해는 제4기 후기 간빙기에 일어난 전지구적인 해수면 상승으로 인하여 태평양과 연결되면서 주로 해수온도의 영향을 받는다. 그러나 LGM을 포함한 빙하기에는 태평양으로부터 격리되면서 반고립화(semi-isolated)되었으며 해수온도보다는 주로 염분의 영향을 받아 지역적인 저염분화 현상을 주기적으로 나타내고 있다고 추정된다.

To reconstruct the late Quaternary paleoceanographic changes in the East Sea, we have conducted high-resolution measurement of oxygen and carbon isotope values (δ18O, δ13C) of planktonic foraminifera (Globigerina bulloides, Neogloboquadrina pachyderma) collected from marine sediments of Korea Plateau (M04-PC1A; 131° 27.937′E, 38° 00.043′N, water depth: 758.7m, core length: 587cm). Through the comparison between oxygen and carbon isotope curves and alkenone SST curve, it was revealed that the core sediments were deposited during the last 300 thousand years (MIS 1-8). δ18O value of planktonic foraminifera shows sharp decreases, which correspond to low-salinity event, in the intervals of MIS 2 (12-24 ka), 4 (59-74 ka), 6 (130-190ka), and 8 (251-297 ka). δ13C value significantly increases in MIS 2 and MIS 4, while it decreases in MIS 6 and MIS 8. Such changes in δ18O and δ13C values imply two different paleoceanographic conditions of the East Sea:1. During MIS 2 and MIS 4, the sea was strongly stratified, with the freshwater lid and anaerobic bottom-water condition. 2. During MIS 6 and MIS 8, relatively active vertical circulation promoted the upwelling of 12C-rich organic nutrients, consequently decreasing δ13C value of the planktonic foraminifera. We conclude that the paleoceanographic conditions of the East Sea in the glacial periods of the late Quaternary are characterized by the salinity,rather than the sea surface temperature.