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표제지

목차

요약 12

Ⅰ. 서론 14

1. 연구배경 14

2. OSL 연대측정법 18

2.1. OSL 연대측정법의 원리 18

2.2. OSL 연대측정 방법 20

2.3. OSL 연대측정법의 제한점 22

3. ESR 연대측정법 23

3.1. ESR 연대측정법의 원리 23

3.2. 퇴적물 ESR 연대측정 방법 25

3.3. 퇴적물 ESR 연대측정법의 제한점 및 연구 방향 27

Ⅱ. 홍천강 유역의 지질 및 지형 개관 30

1. 지질개요 30

2. 하안단구 지형 33

Ⅲ. 연구결과 38

1. 홍천강 하안단구 퇴적층의 특성 38

1.1. 현생 범람원 퇴적층 38

1.2. 1단구 퇴적층 40

1.3. 2단구 퇴적층 41

1.4. 3단구 퇴적층 42

1.5. 4단구 퇴적층 44

1.6. 5단구 퇴적층 46

1.7. 6단구 퇴적층 48

2. 연대측정 결과 50

2.1. OSL 연대와 ESR 연대 비교 분석 52

2.2. 홍천강 유역 퇴적물에서 ESR 신호의 부분 제거량 분석 66

3. OSL 상한연대를 초과한 퇴적층에 대한 ESR 연대측정 67

3.1. 4단구 퇴적층 68

3.2. 5단구 퇴적층 69

3.3. 6단구 퇴적층 70

Ⅳ. 토의 73

1. 홍천강 하안단구 73

2. 홍천강 하안단구 형성시기 75

3. 하성퇴적물의 ESR Ti-Li 신호 부분 제거량 78

Ⅴ. 결론 79

참고문헌 81

Abstract 85

표목차

Table 1. Result of resetting test of Al and Ti signals. 28

Table 2. Geological stratigraphy of the study area. 31

Table 3. Locations of outcrops obtained from Trimble GPS-R12 for this study. 36

Table 4. Analytical data for OSL and ESR dating of sediments. 51

Table 5. Measuring conditions of OSL dosemeter and calculations of the equivalent dose and OSL age of HC5-2 52

Table 6. Measuring conditions of OSL dosemeter and calculations of the equivalent dose and OSL age of HC63-5. 53

Table 7. Measuring conditions of OSL dosemeter and calculations of the equivalent dose and OSL age of HC62-1. 55

Table 8. Measuring conditions of OSL dosemeter and calculations of the equivalent dose and OSL age of HC62-5. 56

Table 9. Measuring conditions of OSL dosemeter and calculations of the equivalent dose and OSL age of HC34-2. 59

Table 10. Measuring conditions of OSL dosemeter and calculations of the equivalent dose and OSL age of HC30-1. 62

Table 11. Measuring conditions of OSL dosemeter and calculations of the equivalent dose and OSL age of HC18-8. 64

Table 12. Measuring conditions of OSL dosemeter and calculations of the equivalent dose and OSL age of HC9-9. 65

Table 13. Comparison of terrace elevation of Yoon et al., (2000) and this study. 73

그림목차

Figure 1. The time range of ¹⁴C, OSL and ESR dating method. 16

Figure 2. Diversity of terrace formation. (a) fill terrace. (b) cut-fill terrace. (c) strath terrace. 17

Figure 3. Band model of trapping charges process under irradiation in quartz. 19

Figure 4. A history of OSL signals in quartz separated from sediments. 19

Figure 5. Molecular models of the ESR signals in Quartz; Al and Ti-Li centers. 24

Figure 6. ESR signals of Al and Ti centers observed in quartz at 77K. 29

Figure 7. Geological map of the study area. 32

Figure 8. Images of study area. (a) Current satellite map. (b) Aerial map in 1954. (c) Hillshade image with an azimuth of 315˚ and altitude of 45˚. 35

Figure 9. Hillshade image of the study area. Six river terraces are developed along the Hongcheon river. 37

Figure 10. Photographs and graphic log of HC05. (a) Overview of floodplain in the Hongcheon-river. (b) Outcrop photograph of floodplain sediments. (c) A close-up... 39

Figure 11. Photographs and graphic log of HC62 (a) Outcrop photograph of Terrace 1 sediments. (b) A close-up photograph of brown sand layer. (c) A close-up photograph... 40

Figure 12. Photographs and graphic log of HC34. (a) A close-up photograph of erosion surface. (b) A close-up photograph of gravel layer. (c) A close-up photograph of matrix... 41

Figure 13. Photographs and graphic log of HC30. (a) Outcrop photograph of erosion surface. (b) Outcrop photograph of Terrace 3 sediments. (c) A close-up photograph of... 43

Figure 14. Photographs and graphic log of HC54. (a) Trimble GPS-R12 measuring altitude of HC54. (b) Outcrop photograph of HC54. (c) A close-up photograph of the... 45

Figure 15. Photographs and graphic log of HC18. (a) Outcrop photograph of Terrace 5 sediments. (b) A close-up photograph of the erosion surface. (c) A close-up photograph... 47

Figure 16. Photographs and graphic log of Terrace 6 sediments. (a) Overview of HC09, HC11, HC14. (b) Outcrop photograph of HC09 and sampling locations for OSL/ESR... 49

Figure 17. Results of OSL dating for floodplain sediments(HC5-2). (a) Histogram of DE distribution of HC5-2. (b) Weighted histogram of DE distribution of HC5-2. (c) Radial...[이미지참조] 52

Figure 18. Results of OSL dating for floodplain sediments(HC63-5). (a) Histogram of DE distribution of HC63-5. (b) Weighted histogram of DE distribution of HC63-5. (c)...[이미지참조] 53

Figure 19. Growth curve of ESR signals for modern floodplain sediments(HC04) and comparison of DE obtained from OSL dosimetry.[이미지참조] 54

Figure 20. Results of OSL dating for T1 sediments(HC62-1). (a) Histogram of DE distribution of HC62-1. (b) Weighted histogram of DE distribution of HC62-1. (c) Radial...[이미지참조] 55

Figure 21. Results of OSL dating for T1 sediments(HC62-5). (a) Histogram of DE distribution of HC62-5. (b) Weighted histogram of DE distribution of HC62-5. (c) Radial...[이미지참조] 56

Figure 22. Growth curve of ESR signals for T1 sediments(HC62-5) and comparison of DE obtained from OSL dosimetry.[이미지참조] 57

Figure 23. Growth curve of ESR signals for T1 sediments(HC62-6) and comparison of DE obtained from OSL dosimetry.[이미지참조] 58

Figure 24. Results of OSL dating for T2 sediments(HC34-2). (a) Histogram of DE distribution of HC34-2. (b) Weighted histogram of DE distribution of HC34-2. (c) Radial...[이미지참조] 59

Figure 25. Growth curve of ESR signals for T2 sediments(HC34-1) and comparison of DE obtained from OSL dosimetry.[이미지참조] 60

Figure 26. Growth curve of ESR signals for T2 sediments(HC34-2) and comparison of DE obtained from OSL dosimetry.[이미지참조] 61

Figure 27. Results of OSL dating for T3 sediments(HC30-1). (a) Histogram of DE distribution of HC30-1. (b) Weighted histogram of DE distribution of HC30-1. (c) Radial...[이미지참조] 62

Figure 28. Growth curve of ESR signals for T3 sediments(HC30-1) and comparison of DE obtained from OSL dosimetry.[이미지참조] 63

Figure 29. Results of OSL dating for T5 colluvium sediments(HC18-8). (a) Histogram of DE distribution of HC18-8. (b) Weighted histogram of DE distribution of HC18-8. (c)...[이미지참조] 64

Figure 30. Results of OSL dating for T6 colluvium sediments(HC9-9). (a) Histogram of DE distribution of HC9-9. (b) Weighted histogram of DE distribution of HC9-9. (c)...[이미지참조] 65

Figure 31. Results of partial resetting of ESR signals obtained based on OSL equivalent dose. 66

Figure 32. Growth curves of ESR signals for HC54-4. 68

Figure 33. Growth curves of ESR signals for HC18-3. 69

Figure 34. Growth curves of ESR signals for HC11-1. 70

Figure 35. Growth curves of ESR signals for HC11-3. 71

Figure 36. Growth curves of ESR signals for HC11-3. 72

Figure 37. Longitudinal section of fluvial terraces along the Hongcheon-river. 74

Figure 38. Comparison of OSL and ESR ages. 76

Figure 39. Cross-section view and results of OSL/ESR age of the terraces in the Hongcheon river. 77

Figure 40. Results of partial resetting of ESR signals obtained based on OSL equivalent dose. 78

초록보기

 제4기 퇴적물 시료에 대한 연대측정법으로는 OSL 연대측정법이 널리 이용되고 있으나, 측정 가능한 상한 연대는 약 15 ~ 20만 년으로 알려져 있다. 따라서 20만 년보다 오래된 퇴적층의 퇴적연대를 측정하기에는 한계가 있으므로 이를 대체할 수 있는 다른 연대측정법이 필요한 실정이다. 최근에는 측정 가능한 상한 연대가 약 200만 년으로 알려진 ESR 연대측정법을 통해 제4기 퇴적물의 퇴적연대를 알아내고자 하는 연구가 진행되고 있으며, 이를 우리나라 퇴적환경에 잘 적용한다면 약 20만 년 전 이전에 퇴적된 퇴적물의 연대측정도 가능할 것으로 생각된다.

본 연구의 대상은 홍천강 중류 일대로, 연구지역에 대한 지형분석을 통해 총 6단의 하안단구 지형을 분류하였으며, 각 하안단구 퇴적물에 대한 OSL 및 ESR 연대측정을 실시하였다. 현생 범람원 퇴적층은 하상비고 약 0 ~ 5 m, 1단구 퇴적층은 약 5 ~ 10 m, 2단구 퇴적층은 하상비고 약 11 ~ 17 m, 3단구 퇴적층은 하상비고 약 17 ~ 25 m, 4단구 퇴적층은 하상비고 약 29 ~ 32 m, 5단구 퇴적층은 하상비고 약 39 ~ 44 m, 그리고 6단구 퇴적층은 하상비고 약 49 ~ 63 m의 범위에 분포하는 것으로 확인되었다. 각 하안단구 퇴적층에 대해 OSL 연대측정을 진행한 결과, 범람원 퇴적물은 약 0.41 ~ 1.27 ka, 1단구 퇴적물은 약 17 ~ 35 ka, 2단구 퇴적물은 약 46 ka, 3단구 퇴적물은 약 103 ka에 퇴적된 것으로 보이며 4단구 이상의 단구에서는 OSL 신호가 포화되어 퇴적시기를 알아낼 수 없었다. 퇴적물의 ESR 연대측정에는 석영 내의 Ti-Li 신호를 이용하였으며 이 신호의 크기는 퇴적과정 중에 빛에 의해 0이 되어야 한다. 하지만 OSL 연대의 등가선량과 비교하였을 때, Ti-Li 신호가 약 55 ~ 60 % 부분 제거(partial resetting)되었음을 확인하였다.

범람원, 1 ~ 3단구 퇴적층의 연대측정 결과를 통하여 추정한 ESR 신호의 부분제거 비율을 적용하여 4 ~ 6단구 퇴적물의 ESR 연대를 계산하였다. 4단구 퇴적물은 약 10 ~ 15만 년, 5단구 퇴적물은 약 17 ~ 18만 년, 6단구 퇴적물은 약 34 ~ 46만 년의 ESR 연대를 보인다. 이번 연구결과는 OSL 및 기존의 연구결과와 전반적으로 연대범위가 일치함을 확인하였으며, 퇴적물에 대한 ESR 연대측정법의 적용이 높은 신뢰도를 가진 연대측정법으로 활용될 수 있다는 가능성을 보이는 것으로 생각된다.

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