강원도 평창군 섭동굴에서 최근 5년간 성장한 종유관의 지화학적 연구: 고기후 지시자로서의 의미와 유효성

Abstract

한반도에 분포하는 석회동굴은 건기와 우기의 차이가 뚜렷한 동아시아 몬순기후의 영향 하에 놓여 있다. 따라서 석회동굴 내부에서 성장하는 동굴생성물은 이러한 기후를 잘 반영하고 있을 것으로 추정된다. 이 연구는 강원도 일원에 분포하고 있는 석회동굴의 동굴생성물이 계절적인 몬순기후 변화를 어떻게 반영하고 있는 지에 대해 알아보기 위해 수행되었다 이를 위해 강원도 평창군에 위치한 섭동굴로부터 최근 5년 동안(1999.7.-2004.7.) 성장한 종유관을 분석하였다. 종유관이 5년간 성장한 길이는 20 ㎝이며, 이는 평균 약 4 ㎝/yr의 매우 높은 성장률을 지시한다. 종유관으로부터 1 ㎝ 간격으로 미시료를 채취하여 분석한 excess ²¹⁰Pb(²¹⁰Pb ex ) 방사능 농도는 우기인 여름철에는 현저하게 높은 값을, 건기인 겨울철에는 낮은 값을 나타낸다. 이러한 ²¹⁰Pbex의 변화는 종유관이 성장하던 시기 동안 연구 지역에서 측정된 강수량의 변화와 일치하며, 이는 대기 중에서 생성된 ²¹⁰Pb ex 이 주로 우기동안 강수와 함께 동굴 내부로 유입되었기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 이러한 결과는 우기동안 집중적인 강수에 의해 대기로부터 유입된 물질이 동굴생성물에 포함될 수 있음을 의미한다. 이 종유관의 산소 및 탄소안정동위원소를 분석한 결과, δ¹⁸O은 -8.6~-7.6‰(PDB)의 범위를, δ¹³C은 -7.8~-5.6‰(PDB)의 범위를 나타낸다. 탄소동위원소의 조성은 2000년과 2001년 사이에 상대적으로 고갈된 값을, 1999년, 2002년, 2003년, 그리고 2004년에는 부화된 값을 나타내는데, 이는 2000년과 2001년이 다른 기간에 비해 상대적으로 건조한 기간이었음을 잘 반영하고 있다. 이와 같은 결과는 석회동굴 내에서 성장한 종유관의 지화학적 성분을 통해 과거의 강수량 변화를 추정할 수 있는 가능성을 제시한다.

Limestone caves in Korea have been under the influence of monsoonal climate (humid in summer and dry in winter), thus the speleothems growing in these caves may reflect the similar climatic variations. Monsoonal climatic variations can be detected from the soda straw in the Seopdong Cave, which grew for five years (July, 1999 ~ July, 2004). This soda straw is about 20 ㎝ long, implying that the mean growth rate is 4 ㎝/yr. Excess ²¹⁰Pb(²¹⁰Pb ex ) variation coincides well with the amount of precipitation during its growth, and the values are high during the wet summers and low during the dry winters. This indicates that radioactive-decayed ²¹⁰Pb incorporated into rainwater reached the cave very rapidly, because the transit time of rainwater into the cave was very short. Therefore, wet fallout containing ²¹⁰Pb may enter the cave directly from atmosphere through soil, and become incorporated in speleothems. Oxygen and carbon compositions of the soda straw are -8.6~-7.6 and -7.8~-5.6‰ (PDB), respectively. Carbon isotope contents are relatively more depleted from 2000 to 2001, and this was probably due to the lower amount of precipitation during this interval. On the contrary, the periods of higher precipitation (1999, 2002~2004) show more enriched δ¹³C values. This result shows that the geochemical compositions of soda straws may be used as a potential paleoclimate proxy for monsoonal variations.