강릉 옥계굴 석순에서 발현되는 발광 특성과 향후 고기후 연구로의 적용가능성 = Luminescence property in a stalagmite from Okgye Cave and applicability for paleoclimate research

국문 초록 (Abstract)

동굴생성물 내의 발광 특성은 안정동위원소비 및 미량원소 성분과 함께 연계하여 고해상도 고기후 연구에 광범위하게 활용되고 있다. 그럼에도 불구하고 국내 동굴생성물에 대한 발광 특성 연구사례는 공식적으로 보고된 바 없으며, 이를 활용한 연구는전무한 실정이다. 이 연구에서는 공초점 레이저 주사현미 분석기법(confocal laser scanning microscopy; CLSM)을 활용하여 옥계굴 석순(OG1)의 발광 특성을 보고하고, 이를 이용한 고기후 연구로의 적용가능성을 검토하였다. 석순 OG1은 내부 단면에서 관찰되는 암석학적 특징 및 결정 성장 형태에 따라 서로 다른 발광 특성을 보이며, 발광띠와 비발광띠가 쌍을 이루는 발광 엽층리 구조를 뚜렷하게 보존하고 있다. 동굴생성물이 발광 특성을 띠기 위해서는 토양기원 유기물이 동굴 내부로 이동될 만큼의 충분한 침출수가 필요하기 때문에, OG1에서 관찰되는 발광띠는 한반도의 강수량 및 침출수가 크게 집중되는 여름철 우기 동안 형성된 것으로해석된다. 이번 연구결과는 국내 석순의 발광 특성을 통해 성장 당시의 계절 및 주변 환경 변화에 대한 정보를 획득할 수 있음을 제시하고, 아울러 발광띠 쌍을 활용한 누적집계 연대측정기법이 적용될 수 있음을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Luminescence properties in speleothems have been widely used for high-resolution paleoclimate studies combined with stable isotope and trace element records. However, luminescence in Korean speleothems has not been reported before, and there is no research on it. Here, we describe luminescence properties of a stalagmite (OG1) from Okgye Cave, South Korea, using confocal laser scanning microscopy (CLSM) and discuss its applicability for the paleoclimate research. The stalagmite exhibits lithology-dependent luminescence properties, including crystal habit, and preserves luminescence lamination consisting of couplets of bright and non-luminescent bands. Based on previous reports, luminescence in speleothems is mostly caused by sufficient water infiltration to transport soil-derived organic matter into the cave.
Therefore, the bright luminescent band in OG1 would have formed during summer rainy season, when extreme rainfall events occur over the Korean Peninsula. This study suggests that luminescence properties of Korean speleothems may provide information on seasonal paleoclimatic changes during the growth, and can also be used to improve geochronological uncertainty with an incremental age dating method.