Research Article

Journal of the Korean Geographical Society. 31 December 2023. 657-671
https://doi.org/10.22776/kgs.2023.58.6.657

ABSTRACT


MAIN

  • 1. 서론

  • 2. 연구 지역 개관

  • 3. 해안단구의 분포 및 퇴적상

  •   1) 고성군 토성면 아야진리 일대

  •   2) 속초시 대포동 일대

  • 4. 연대 분석

  • 5. 토론

  •   1) 해안단구의 형성 과정과 형성 시기

  •   2) 동해안의 해안단구 층서

  •   3) 제4기 후기 해안단구의 지역간 대비

  • 6. 결론

1. 서론

한국의 동해안을 따라서는 비교적 연속적이고 체계적인 해안단구의 발달상이 쉽게 관찰된다. 이러한 연유에 기인하여 동해안의 해안단구는 일찍이 많은 지형학자의 관심을 받아왔으며, 그 성과 역시 지난 50여 년간 꾸준히 축적되어 오고 있다(김서운, 1973; 김종욱 등, 2005; 이동영, 1998; 최성길, 1995, 2019; 최성자, 2019; 황상일・윤순옥, 1996; Oh, 1981). 이에 비하자면 남해안과 서해안의 해안단구는 직관적으로 그 실체를 파악하기에 불연속적이며, 조수 간만의 차가 큰 연안 퇴적 환경 및 제4기 후기 해수면 승강에 따른 해안선 변화에 따라 선택적으로만 형성되었거나 현재 잔존하고 있어 지금까지 그 관심의 정도가 적었던 동시에 연구의 어려움으로도 작용하여 왔다. 그럼에도 불구하고 남해안과 서해안을 따라서도 해안단구 및 과거 해성 기원 퇴적물(층)의 보고가 지속적으로 제시되어 오고 있으며(류희경 등, 2022; 박희두, 2001; 양동윤 등, 2016), 동해안의 해안단구가 다른 해안에 비해 모식적이라고 하여도 동해로 유입하는 많은 대소 규모 하구역의 존재 및 암상과 지질 구조의 영향과 간섭에 따라 지역간 불연속적이거나 상이한 모습의 발달상을 보여주는 것도 사실이다(신재열・박경근, 2016; 이선복 등, 2009; 이호일 등, 2013).

동해안 지역 해안단구 연구의 사례와 성과가 축적될수록 지역을 불문하고 전체를 관통하는 보편적 사실과 이에 포함되지 않는 지역적 사실들에 대해 구분하여 알게 되고 추론되는 바가 조금씩 명확해지는 것으로 생각된다. 동해안 지역 해안단구에 관한 기존 수십 건 이상의 연구 결과들을 종합하면 적어도 해안단구의 분포상과 분포 고도, 형성 시기에 대한 일견 공통되는 사실들이 추출되기도 하며, 그 가운데에서도 비교의 틀에서 벗어나는 예외적인 사실들이 섬처럼 남아 있기도 하다. 다만, 본 연구는 이와 같은 연구 성과의 종합을 위한 것은 아니며, 여전히 보고되지 않은 지역적 사례들을 수집하고 분석하여 또 하나의 단초를 추가하는 것에 목적을 두고 있다.

동해안을 따라서는 강릉 일대가 기존의 해안단구 발달이 보고된 사실상 최북단 지역이다(윤순옥 등, 2003; 홍성찬 등, 2016: 최성길, 1995). 강릉 안인(진) 지역으로부터 북쪽으로는 강릉 주문진, 양양군, 속초시, 고성군이 연속되지만, 고성군 아야진 지역에서 보고된 사력질 퇴적층의 퇴적 연대 자료(Lee et al., 2015)를 제외하고는 아직 이들 지역에서 체계적인 해안단구의 발달상이 보고된 바 없다. 연구 지역으로 삼은 속초시와 고성군 일대에서는 해안을 따라 사빈이 넓게 발달하고 있으며, 현재는 많은 경우에 있어 매립되어 사라졌으나 과거 석호가 분포하던 지역들로 사질 퇴적 환경 우세의 저평한 해안 지역으로 해안단구의 발달이 없는 것으로 일견 보이기도 한다.

본 연구는 강원도 고성군 아야진리 일대와 속초시 대포동 일대를 중심으로 해안단구의 분포와 발달 특성을 밝히고 각 단구면의 형성 시기를 근거로 형성 과정을 규명하고자 하며 이를 바탕으로 지역의 해안단구 지층서(geochronology of marine terraces)를 수립하고자 하는데 목적을 두고 있다. 본 연구진의 최근 연구들은 남해안과 서해안 지역의 해안단구 및 고해안 퇴적물(paleo-coastal deposits)의 발달상에 집중되어 왔다. 이들 지역에서의 해안단구 발달상 및 융기율 산출, 해수면 변동 상황에 관한 종합적 고찰은 여전히 불충분한 상태임에도 불구하고 소기의 연구 성과 축적에 따라 시론적 추론이 가능할 것으로 생각되는데, 본 연구는 이에 앞서 동해안 지역의 해안단구 지층서와 일차적으로 비교・검토하고자 하는 연구 의도도 포함되어 있다.

2. 연구 지역 개관

연구 지역은 강원도 고성군 토성면 아야진리 일대와 속초시 대포동 일대이다. 야외 조사는 해발고도 60m 이하의 해안단구만을 대상으로 하였으며, 따라서 이 고도 이상에서 분포하는 단구면에 대해서는 본고에서 논의하지 않는다. 또한 십여 킬로미터 이상 떨어진 두 지역을 동시에 연구 지역으로 삼게 된 것은 두 지역에서 해발고도 10m 이하에 분포하는 단구면들은 현재 대부분 도로와 시가지로 개발되어 단구면의 존재는 인지되지만 단구면의 분류와 시료 채취를 비롯한 야외조사가 사실상 어려워 상위 단구면들의 발달 및 분포적 특징들을 종합하여 상호 대비하고자 의도한 바이다(그림 1).

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그림 1.

연구 지역 개관
(①화진포호 ②송지호 ③천진호와 봉호 ④광포호 ⑤영랑호 ⑥청초호 ⑦쌍호 ⑧궁개호 ⑨매호 ⑩향호 ⑪경포호 ⑫풍호)

두 지역의 육상 및 해안 환경은 매우 유사하다. 고성군 아야진리에서 속초시 대포동에 이르는 지역에서 설악산을 중심으로 한 산악지의 동사면은 해안에까지 완만한 구배를 보이며 직접 닿고 있다. 연구 지역 일대의 암상은 중생대 트라이아스기(양양화강암) 내지 백악기(속초화강암) 동안 관입한 화강암류가 주를 이루고 있다(송교영 등, 2011). 특히 남북 방향으로 이어지는 1,000m 이상의 산릉으로부터 동사면측은 대부분 15㎞ 이내의 짧은 거리만을 달려 동해안에 닿는데, 해안에 가까워지며 해발고도 100m 이하의 저기복을 이루는 구릉지들은 모두 이들 화강암류의 분포 지역과 일치한다.

한편 고성군 아야진리에서부터 속초 대포동 사이에는 천진천, 용촌천, 청초천과 그 외 무명의 지류들이 설악산지 여러 동사면 상의 계곡에서 각각 발원하여 동해로 유입하는데, 유수의 개석 작용으로 인해 각각의 하천 유로 지역과 유로 사이의 화강암 구릉지들은 마치 손가락을 벌린 모습과 같이 그 형태가 파랑상으로 뚜렷이 대별되어 나타난다. 연구 지역 일대에서 해안단구의 분포는 이들 하천의 하구역을 비켜 구릉지가 해안에 직접 닿는 곳에서만 나타나며, 각 하천의 하구역 일대에서는 현재(광포호, 영랑호) 또는 과거(천진호, 봉호) 석호가 다수 형성되어 있(었)다(윤순옥 등, 2008). 이와 같이 연구 지역 일대의 지질 분포 및 암상적 특성은 지세와 지형, 하천의 발달을 주도한 일차적 요인으로 판단되며 현재의 넓고 연속되는 사빈과 저경사의 넓은 연안(offshore) 지형의 발달에도 영향을 미친 한편 후술하게 될 해안단구 퇴적상에서도 그 영향을 나타내고 있다.

3. 해안단구의 분포 및 퇴적상

1) 고성군 토성면 아야진리 일대

고성군 아야진리 일대에서는 현 해안으로부터 60m 이하의 고도에 한해 오름차순으로 명명된 세 단의 단구면(MT1, MT2, MT3)이 나타나며, 그 분포 고도는 각각 ~10m, 25~35 m, 40~60m이다(그림 2).

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그림 2.

고성군 아야진리 일대의 해안단구 분류도*
(*수치표고모델에 위성영상을 얹혀 3차원으로 표현한 것으로 축척은 지도의 북쪽으로 갈수록 축소된 왜곡을 가짐. 그림 6에서도 동일.)

현재 해안으로부터 가장 낮은 고도에 분포하는 MT1은 마을과 도로, 농경지 등으로 사용되며 개변되어 원지형을 거의 찾아보기 힘들다. 단구면의 폭은 비교적 개변이 적었던 과거 항공사진으로 판독하더라도 100m를 넘지 않을 것으로 판단되며 대부분의 지점에서는 이보다도 좁게 나타난다. 아야진 해변을 기점으로 남쪽으로 현재 주택과 상가가 밀집해 있는 아야진항과 청간리 일대에서 MT1의 분포가 비교적 넓은 편이며, 아야진 해변에서는 그 폭이 매우 좁아 20~30m 내외에 불과하다.

MT1과 MT2 사이 단구애의 관찰은 야외에서는 비교적 쉽게 가능하나 개변이 심하여 원지형을 나타내는 것인지 인위적 변화가 포함된 것인지 구분하기는 사실상 매우 어렵다. 다만 자연적으로 형성된 경사지로서 단구애는 주택과 도로의 경계 등으로 흔히 활용되며 상당 부분 변화가 있었을 것으로 추측된다. MT1과 비교해 MT2,는 단구면의 폭이 상당히 넓으며 아야진 해안을 따라서 분포하는 MT2 단구면은 해안에 맞닿은 가장 높은 고도의 지점들이다. 이러한 MT2 단구면들 역시 현재는 대부분 농경지와 각종 부지로 활용되고 있는데, 유사한 고도에서 연속적으로 출현하는 분포적 특징과 유사한 수준을 보이는 단구면의 폭, 공통적으로 해안으로 가며 점차 낮아지는 지표 경사 등의 특징은 이들 지형면이 과거 해안가 파랑 작용의 영향을 받았을 것으로 우선 짐작하게 한다.

아야진리 일대에서 MT2,의 분포는 수지(手指)상으로 길게 뻗은 구릉지의 정상부를 따라 발달하는 특징을 보이는 바 MT3,의 분포는 내륙으로 훨씬 더 들어가 나타난다. 토성면 용암리(용암교차로) 일대가 대표적인 분포지로서 현재 도로와 농경지로 대부분 활용되고 있다.

각 단구면은 공통적으로 사질 우세의 퇴적상을 보이고 있다. 아야진 해변에서 도로와 맞닿은 MT1의 주택 건축 과정에서 만들어진 절개지에서 확인되는 바로는 전체적으로 사질이 우세한 가운데 점토와 실트가 혼재한 퇴적상을 보여주고 있다. 특히 약 4m의 층후를 보이는 퇴적층에서는 아래로부터 흑색 니질층-갈색 니사질층-회색 니질층-흑갈색 니사질층이 교호하며 나타나는 특징을 보인다. GNSS RTK 측량 결과 지점의 지표 고도는 해발고도 11m이며, 화강암 기반암의 경계는 해발고도 6.7m이다(그림 3). 이 지점 하부(흑색 니질층, 해발고도 약 7m)에서 연대 측정을 위한 시료(2003AYJ-2)를 채취하였으며, 이 시료의 일부는 규조 분석을 위한 시료로도 사용되었다.

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그림 3.

고성군 아야진리 일대의 MT1의 전경(a)과 토탄을 협재하는 니사질 우세의 퇴적상(b)

MT2의 퇴적상 역시 조립질 사질 우세의 퇴적상을 보이며 실트질이 일부 혼재해 있는 상태이다. 토색은 전체적으로 붉은색을 띈다. 앞서 시료(2003AYJ-2) 채취가 이루어진 MT1의 직상위에 분포하는 MT2에서 연대 측정을 위한 시료(2003AYJ-1)를 채취하였다(그림 4). 이 지점의 지표 고도는 해발고도 22m이며, 퇴적층 아래에 있을 기반암과의 경계는 확인할 수가 없었다.

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그림 4.

고성군 아야진리 일대의 MT2 퇴적상

아야진 일대 MT1을 비롯한 MT2의 퇴적상에서는 원력을 포함한 역층이 거의 관찰되지 않는다. 화강암질 기반암이 지역 일대에 넓게 분포한다는 점에서 이들 사질 퇴적물의 기원이 기반암 풍화 산물일 가능성이 우선 의심된다. 현재 아야진 해변은 넓고 저평한 사빈을 이루고 있으며 해변의 양측 곶에서도 화강암 노출면이 넓은 파식대를 이루고 있다(그림 5). 해안으로 유입하는 하천들 역시 화강암 지역을 거쳐 오며 많은 양의 모래질 퇴적물을 공급하고 있다. 더욱이 현재 거의 모든 크고 작은 하구에서는 사주와 석호가 발달하고 있다는 사실을 고려할 때 제4기 후기 해수면 변동 상황에 맞물려 사질 우세의 퇴적 환경은 현재뿐 아니라 제4기 후기 동안에도 이 지역 일대의 주요한 연안 특성이었을 가능성이 높다.

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그림 5.

고성군 아야진 해안의 파식대와 해빈 전경

그럼에도 불구하고 모든 MT2 상에서 사질층이 관찰되는 것은 아니며, 사질층이 부재하거나 사질층 아래 역층이 일부 관찰되는 경우도 있다(Lee et al., 2015). 이러한 사실들은 지역 일대에서 퇴적층 이루거나 지표를 피복하고 있는 사질의 기원은 화강암질 기반암이되 해안을 따라서는 현재 그리고 과거에 넓게 재퇴적되어 해빈과 사주 등의 해안 지형을 만들었을 것으로 생각된다. 그리고 이들 중 일부는 육화되어 현재에도 잔존하는 것으로 추정된다. 또한 과거 해빈 사질층의 많은 부분은 육화 이후 침식 제거되었을 가능성도 존재하며, 이런 지점에서는 노출된 기반암 상으로부터 지표 내지는 지중 풍화 과정을 다시 거치며 풍화층이 재생성되었을 가능성도 존재할 것이다.

이와 같은 상황을 반영하듯 사질층의 층후와 토색은 지점에 따라 다양한 편이다. 기반암 유래 풍화 산물로 판단되는 일부 지점의 사질층은 회백색 내지 일부 토양화 작용을 받으며 밝은 오렌지색을 띄는 한편 기반암에 가까워지며 풍화 전선에 인접하여서는 핵석을 비롯한 모암의 형태와 성질을 두드러지게 나타내는 특징을 보인다. 이에 반해 MT1과 MT2의 사질 퇴적층은 흑색, 회색, 흑갈색, 붉은색 등 다양한 토색을 보이는 한편 실트 및 점토질의 교질 물질의 구성 비율이 상대적으로 높게 나타난다. 더불어 기반암 상위로 표층에 이르기까지 풍화 전선대의 발달에 따른 심충 풍화의 변화상 등을 관찰할 수 없는 점 등을 함께 감안하면 이들은 과거 해빈 기원의 사질층일 것으로 판단된다. 이러한 추론과 관련하여서 아야진 일대 화강암 구릉지 토양 특성에 관한 김종연(2015)의 연구는 같이 참조할 만하다.

아야진 일대 해안단구 퇴적상에 있어서 원력 또는 해성력의 관찰이 드문 편이긴 하지만, 전혀 관찰되지 않는 것은 아니다. 토성면 용암리 일대의 MT3 상에서는 잔자갈(pebble)과 왕자갈(cobble) 크기의 원력들이 지표상에 흩어져 있는 형태로 관찰되기도 한다. 이러한 점에서 MT2와 MT1 상에도 드물지만 원력의 분포가 있을 것으로 생각되나 퇴적상의 관찰이 가능한 노두를 발견하지는 못하였다.

2) 속초시 대포동 일대

속초시 대포항 인근 대포동 일대에서는 해발고도 ~10m의 MT1, 15~30m의 MT2, 30~50m의 MT3가 발달하고 있다(그림 6). 이러한 분포 고도 특징은 고성군 아야진리의 분포상과 비교하였을 때, MT1을 제외하고 MT2와 MT3에 있어 약 십여 m 낮은 것이 특징이다.

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그림 6.

속초시 대포동 일대의 해안단구 분류도

대포항 일대는 내만 양측으로는 산지(곶)가 발달하는 지형적 특성상 내만 양측 지역에서 MT1과 MT2는 좁은 폭으로 발달하고 있으며, 내만의 배후 지역에서는 해안으로부터 점이적으로 고도가 높아지는 가운데 현재 도로와 상점 등으로 활용되고 있어 단구면의 분류가 용이하지 못한 편이다. 그러나 대포초등학교와 대포항 남쪽으로 7번 국도변 호텔(베니키아) 부지 등은 MT1 단구면으로 구분이 가능하며, 더 남쪽으로 내려와 쌍천의 하구역 일대에서도 MT1이 넓게 발달하고 있는 것이 확인된다.

호텔(베니키아) 부지의 MT1 배후로는 가파른 경사지를 두고서 MT2가 나타난다. 이 지점은 현재 또 다른 호텔(마레몬스) 부지로 사용되고 있는 곳으로, MT1과는 단구애를 두고서 분명한 경계로 구분되나 상위의 MT3와는 단구애의 경계가 명확하지 못하다. 이 지점에서 MT2 단구면의 폭은 백여 m 내외이다. 과거 항공 사진(1955년) 상에서는 현재 속초대포농공단지로 조성된 지역에 MT2와 MT3가 비교적 넓게 발달하는 것으로 확인되지만, 현재는 개변이 심하여 그 원형을 찾아보기 어려우며 지표상에 흩어져 있는 원력을 발견하는 일은 비교적 쉬운 것에 반해 유의미한 퇴적상을 관찰할 수 있는 노두를 발견하는 것은 쉽지 않다.

MT1과 MT2가 비교적 좁은 폭으로 나타나는 것에 비해 MT3 단구면은 그 폭이 400m에 이르러 지역 일대에서 가장 넓은 단구면으로 발달하고 있다. 특히 대포초등학교로부터 남쪽으로 300여 m 떨어진 곳에는 MT3 상에서부터 형성된 동서 방향의 개석곡이 비교적 큰 규모로 발달하고 있는데, 이 개석곡의 남측 사면에서는 MT3의 퇴적상이 잘 관찰되는 노두가 나타난다. 이 노두는 역층과 역질 사질층, 사질 실트층으로 이루어져 있으며, 연대 측정을 위한 시료 채취가 역층(2003DP-1G)과 사질 실트층(2003DP-1)에서 각각 이루어졌다(그림 7).

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그림 7.

속초시 대포동 일대의 MT3 전경 및 퇴적상

이 지점의 지표 고도는 해발고도 40m 내외이며, 해발고도 50m 내외에까지 매우 완만한 경사를 보이며 넓게 분포하고 있다. 노두에서 관찰되는 바로 화강암질 기반암 상위로 약 12m 층후의 퇴적층이 나타난다. 퇴적층 하부로부터 왕자갈 중심의 사력층이 분포하며 사력층 상위로부터 지표까지는 적갈색의 사질 실트층이 두텁게 발달하고 있는데, 두 퇴적층의 관계는 점이적으로 변화하여 그 경계가 명확하지 못하다. 사질층의 층후는 최소 6m 이상이며, 사질 실트층의 층후도 사력층으로부터 점이적으로 변화하는 구간을 포함하여 넓게 잡으면 약 6m에 이른다. 기반암의 모습은 해안(동쪽)으로 고도가 낮아지는 단구면의 지표 경사에 반해 가로 세워져 있는 모습이다. 기반암과 사력층의 경계는 부정합면으로 분명히 인지되는데, 사력층 하부의 역들은 지표 경사 방향과 달리 기울어진 기반암면을 따라 배열된 상태로 나타난다.

연대 측정을 위한 시료의 채취는 기반암 직상위 사력층 최하부 지점(해발고도 28m, 2003DP-1G)과 사질 실트층(해발고도 35m, 2003DP-1)에서 채취하였다. 역의 밀도가 매우 높은 사력층의 시료(DP-1G)는 암석 표면 연대 측정(rock surface luminescence dating)을 시도하였다.

4. 연대 분석

본 연구에서는 단구 퇴적물의 퇴적 시기를 규명할 방법으로 석영을 대상으로 한 OSL 연대 측정과 장석을 대상으로 한 Post IR-IRSL 연대 측정을 이용하였다. Post IR-IRSL 연대 측정법은 측정 가능 상한 시간이 석영 OSL의 단점으로 지적되는 10만 년 내외의 기간 보다도 길며 한편으로는 장석 IRSL의 단점인 비정상적 감쇠로 인한 측정값의 과소 평가 문제를 보완할 수 있는 장점을 가지고 있다(Buylaert et al., 2009; Thomsen et al., 2008).

등가 선량 측정은 단일 시료 재현법(Single-Aliquot Regenerated-Dose protocol; Murray and Wintle, 2000, 2003)에 따라 진행하였으며 구체적인 시료 준비 및 연간 선량 계산 과정은 최정헌 등(2004), 홍성찬 등(2013), 홍성찬(2016)에 기술된 내용으로 대체하고자 한다. 그리고 OSL 연대 측정의 측정 가능 상한은 일반적으로 OSL 성장 곡선에서 포화 수준(I0)의 약 86%에 해당하는 2D0까지로 간주한다(식 1, Wintle and Murray, 2006).

(식 1)
I=I0(1-exp(-DD0))

측정 결과, 2003AYJ-1은 석영 OSL 신호는 63.47ka(2D0= 217.07 Gy, Dose rate=3.42 Gy/ka)까지 측정 가능한 것으로 확인되는데, 16개의 부시료 중 대부분은 등가 선량이 연대 측정 가능 상한을 넘는 것으로 나타났다(그림 8.A). 반면 같은 시료의 장석 post IR-IRSL225 신호는 295.97 ka(2D0= 1204.61 Gy, Dose rate=4.07 Gy/ka)까지 측정 가능한 것으로 나타나며, 그 연대 결과는 측정 가능 상한의 40% 정도인 119.85±5.15 ka로 측정되었다(그림 8.B).

https://static.apub.kr/journalsite/sites/geo/2023-058-06/N013580607/images/geoa_58_06_07_F8.jpg
그림 8.

시료별 OSL 성장곡선(A: 2003AYJ-1 석영 OSL, B: 2003AYJ-1 장석 pIR-IRSL225, C: 2003DP-1 석영 OSL, D: 2003DP-1 장석 pIR-IRSL225, E: 2003AYJ-2 석영 OSL, F: 2003DP-1G 장석 pIR-IRSL225)

2003DP-1와 2003DP-1G 시료 역시 2003AYJ-1과 마찬가지로 석영 OSL 신호는 등가 선량이 연대 측정 가능 상한을 넘어 측정이 불가하였으며, 두 시료의 post IR-IRSL 신호로는 연대 측정 가능 상한이 각각 235ka(2D0=1300Gy)와 284ka(2D0=975Gy) 정도로 나타나 측정된 연대 결과는 이들의 80~90% 수준인 211.63 ka와 227.32ka 이다(표 1).

표 1.

OSL 및 IRSL 연대 분석 결과

Sample Order of surface Method Equivalent dose (Gy) Dose rate(Gy/ka) Age(ka)
2003AYJ-1 MT2 pIR-IRSL225 488.01±14.63 4.07±0.13 119.85±5.15
2003AYJ-2 post-LGM peat OSL 85.41±4.20 5.65±0.14 15.12±0.84
2003DP-1 MT3 pIR-IRSL225 1181.00±95.67 5.58±0.12 211.63±17.69
2003DP-1G MT3 pIR-IRSL225 780.58±88.15 3.43±0.16 227.32±27.79

5. 토론

1) 해안단구의 형성 과정과 형성 시기

고성군 아야진 일대와 속초시 대포동 일대의 해안단구 발달상은 그 분포적 형태에 있어서 유사한 측면이 많다(표 2). 현재 해안에 가장 인접하여 발달하는 MT1의 경우 단구면의 폭이 100m 이내로 비교적 좁은 반면 MT2와 MT3는 이보다 폭이 넓고 크게 발달하는데, 이는 두 지역의 공통점인 동시에 앞선 연구들에서도 지속적으로 제시된 동해안 지역 최저위 해안단구의 발달상과도 동일한 것이다(김종욱 등, 2007; 신재열・박경근, 2016; 최성길, 1995). 다만 고성 아야진 해안의 단구 퇴적층은 사질 우세 경향이 뚜렷이 나타나는데, 이는 지역에 분포하는 주요 암상적 특성과 해안 환경의 차이에서 기인한 것으로 판단되며, 낮고 저평한 하구 또는 해안 환경에서 유래한 사주와 석호, 해빈 지형들이 육화 이후 단구화되는 과정에서 그 흔적들로서 남은 것으로 생각된다.

표 2.

연구 지역 일대 해안단구의 분포 고도 및 형성 시기

Order of
surface
Elevation(m) Method Samples Formative ages(ka) Comparison to MIS
Ayajin Daepo
MT1 10 10 - - - (5a or 5c)
MT2 25~35 15~30 IRSL 2003AYJ-1 119.85±5.15 5e
MT3 40~60 30~50 IRSL 2003DP-1
2003DP-1G
211.63±17.69
227.32±27.79
7

특히 아야진 해안의 MT1 상에는 층후 4m 내외의 흑색, 회색, 흑갈색을 띄는 니사질층이 발견되는데(2003AYJ-2, 15.12±0.84 ka), 절개지 단면상에서 관찰되는 바 이 층은 해안과 아평행하게 분포할 것으로 추정되는 한편 MT1 상에 발달한 개석곡을 따라 분포하고 있다는 점에서 육화 과정 중 해빈 배후 지역의 어느 지점에서 지표수의 유입과 정체 또는 지하수면의 고도 변화에 따라 형성된 유기물의 유입이 많았던 정수 환경에서 형성된 것으로 추정된다. 이 니사질층을 대상으로 수행한 규조 분석은 시료의 불량한 보존 상태로 인해 온전한 형태의 피각을 관찰할 수는 없었다. 다만 현미경 관찰에서 규조 둘레띠(girdle)만 다수가 확인되는데, 둘레띠의 형태와 지역 일대 현생 규조의 종 구성을 바탕으로 판단할 경우 대부분 담수 환경의 습지나 하구 환경에서 서식하는 Pinnualria sp.의 것으로 추정된다. 이와 같은 사실들을 종합하여 볼 때 MT1 상에 렌즈 형태로 협재한 니사질층은 MT1의 육화 이후 해안에 가까운 지점에서 해안과 연결되거나 또는 가로막힌 육상의 정수 환경에서 퇴적된 것으로 생각된다.

두 지역에서 공통적으로 MT2와 MT3는 MT1에 비하여 넓은 규모로 발달하는데, 다만 분포 고도에 있어서는 고성 아야진 해안에서 보다 속초 대포항 일대에서 10m 내외로 낮게 분포하는 특징을 보인다. 그리고 이는 속초 대포항 인근의 MT3에서는 기반암과 사력층의 퇴적 관계로 짐작하건데 인근에서 발생하였을 단층 운동과 관련이 있을 것으로도 의심되며, 따라서 단구 형성 이후 단층 운동에 의한 고도 조정에 기인한 결과일 수 있을 것으로 추측된다. 지역 일대에서는 선캄브리아기 편마암류가 분포하는 가운데, 양양화강암과 섬장암 등이 곳곳에서 관입하며 단층 접촉 관계를 보이고 있다. 특히 대포동 일대에서 관입 화강암체가 분포하고 있는 모습은 관입 이후 단층 운동에 의해 변위된 흔적까지 보이고 있어 일찍이 단층의 존재가 추정된 바 있다(송교영 등, 2011)(그림 9).

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그림 9.

속초시 대포동 일대의 단층과 선구조 (a: 1955년 항공사진, b: 2022년 정사영상)

단층 활동에 관한 이와 같은 의구심은 암상 경계적 형태뿐 아니라 앞서 언급한 바와 같이 기반암 및 단구 퇴적층과의 퇴적 관계에서도 일어난다. 지표 침식의 이력을 보이는 파랑 상의 기반암 경계면에서는 화강암 내 관입한 소규모 세맥의 연장이 단절된 모습으로 나타나는 등 사력층 퇴적 이전의 부정합면으로서 특징이 분명히 관찰되는 한편 사력층 하부 기저 역층에서는 기반암 경계면의 경사 방향을 따른 층리 구조가 나타난다(그림 10). 기저 역층의 층리 구조뿐 아니라 역의 배열 형태, 부정합면의 경사가 30°를 넘는 점 등을 종합적으로 감안하면 이 사력층은 퇴적 이후 경동(傾動)된 것으로 추정된다. 다만 경계면과 경계면 주변에서 단층 관련 변위 이동의 직접적 흔적이나 파쇄대의 발달 등 전단 운동의 흔적을 보이지는 않아 이 기반암 경계면이 직접적인 단층면으로 인정되지는 않으며 대신 인근의 가까운 곳에서 발생한 단층 운동의 결과가 아닌지 의심된다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/geo/2023-058-06/N013580607/images/geoa_58_06_07_F10.jpg
그림 10.

속초시 대포동 해안단구(MT3)의 기반암과 사력층의 부정합적 퇴적상
(기반암 경계면과 기반암 내 세맥의 단절 형태 등으로 기반암과 사력질의 단구 퇴적층 간에는 부정합적 관계가 명확히 나타난다. 해안 방향으로 완만하게 낮아지는 단구면의 지표 경사를 고려할 경우, 부정합면으로서 기반암 직상위의 층리 구조, 역의 배열 방향, 부정합면의 경사 등을 감안하면 이 사력층은 퇴적 이후 경동(傾動)된 것으로 생각된다.)

한편, 두 지역에서 얻은 연대 측정 결과는 층서적 관계와 단구 발달사적 측면에서 합리적인 것으로 해석된다. 고성 아야진 해안에서 MT2(2003AYJ-1)의 형성 시기는 119.85± 5.15 ka, 속초 대포항 인근에서 MT3의 형성 시기는 211.63 ±17.69 ka (2003DP-1)와 227.32±27.79 ka(2003DP-1G)로 확인되어 각각 최종 간빙기 극성기(MIS 5e)와 최종 간빙기 직전 간빙기(MIS 7)에 형성된 것으로 확인된다1). MT1의 형성 시기에 관한 직접적인 연대는 얻지 못하였으나, MT1 상에 나타나는 니사질 유기물층(2003AYJ-2)의 퇴적 연대가 15.12±0.84 ka로 확인되어 MT1의 형성은 이보다는 오래된 것으로 한정할 수 있으며, 인근의 강릉 안인에서 동일한 분포 고도(해발고도 10m)의 저위 단구 형성 시기가 10만 년 전후의 MIS 5c로 보고된 바가 있는(최성길, 1995) 한편 동해안 지역의 울진, 포항, 경주 일대에서도 해발고도 10m 내외의 해안단구 퇴적 시기가 MIS 5c 내지 MIS 5a로 다수 보고된 바 있어(신재열・박경근, 2016; 이호일 등, 2013; 홍성찬, 2018; 허서영 등, 2014; Choi et al., 2003, 2009), 이를 인용하여 본 연구 지역의 MT1의 형성 시기를 층서적으로 최종 간빙기 중 아간빙기 시기(MIS 5c 또는 MIS 5a)에 두는 것에는 큰 무리는 없어 보인다.

2) 동해안의 해안단구 층서

지금까지 보고된 동해안 일대의 해안단구 층서는 구정선 내지 분포 고도에 있어 다소간의 이견은 존재하지만, 적어도 해발고도 50~60m 이내에 있어서는 세 단의 단구가 발달하는 있는 것이 공통적으로 확인되며 연대 측정 결과와도 비교적 잘 부합한다. 다만, 일부 연구에서는 해발고도 0.5~10m 이내에 분포하는 지형면을 하나의 단구면(홀로세 단구)으로 분류하고 있는데, 해안단구는 육화된 과거 해성 평탄면과 그 해성 퇴적층을 의미한다는 점에서 이들 중 많은 경우는 해안단구로 분류되기 어려울 것으로 생각된다. 이와 관련한 의견은 신재열・박경근(2016)에서 언급된 바 있으나, 본고를 통해 다시 한번 언급하자고 한다.

동해안 일대에서 해발고도 10m 이내에 나타나는 지형면은 일찍이 김서운(1973)에 의해 주전리면, Oh(1981)에 의해 홀로세 단구면으로 분류된 바 있으며 이후에도 일부 연구자들에 있어서 최저위 해안단구면으로 분류되고 있다(김종욱 등, 2007; 이동영, 1987; 김주용, 1990; 최성자, 2016, 2019). 그러나 이 지형면은 대부분 해발고도를 기준으로 분포 고도만 알려져 있을 뿐 구정선 고도를 직접 확인할 수 있는 지역은 드물다. 이 지형면의 퇴적상은 주로 사질 퇴적층이며 곳에 따라 토탄층과 역층이 협재하는 상태로 관찰되는 한편 사질층 내에서는 사층리 구조가 확인되는 경우가 종종 있다. 퇴적 시기에 대한 절대 연대 측정 결과는 1,000년 BP 이내로 보고된 것에서부터 수 1,000년 BP 내외 또는 일부 30,000년 BP까지 보고되고 있다(김종욱 등, 2007, Choi et al., 2009). 이와 같은 퇴적상 특징과 퇴적 시기에 관한 절대 연대 결과들을 종합할 때, 이 지형면은 풍성 기원의 퇴적층일 가능성이 높은 것으로 판단된다. 만일 이 지형면이 30,000년 BP 내외에 형성된 해성 기원의 퇴적층이 육화된 것이라 가정할 경우에라도 당시 고해수면 기록과 비교하여 상위 단구면들로부터 산출되는 지각의 융기율과 매우 상이한 결과를 보이게 되어 오히려 비합리적인 추론이 된다. 이러한 이유들로 해발고도 10m 이내의 다양한 해발고도에서 발달하는 지형면은 최대 MIS 3 시기 이후 형성된 고사구층이거나 지역에 따라서는 후빈(backshore) 지역의 저습지 퇴적층 또는 홀로세 충적층일 가능성이 높으며 지역에 따라서는 현생 해빈 지형일 것으로도 생각된다. 그리고 이 지형면의 해발고도가 지역에 따라 상이한 것은 형성된 장소의 원지형 차이를 비롯하여 지역마다 상이한 퇴적층의 층후에 기인한 것으로 생각된다.

3) 제4기 후기 해안단구의 지역간 대비

동해안 지역에 반해 남해안과 서해안 지역에 있어서는 지역간 층서와 형성 시기 대비를 위한 자료의 구축이 아직 충분하다고 단언하기 어려운 실정이다. 그럼에도 불구하고 남해안 지역에 있어서는 부산 다대포, 사천 대포동, 광양만, 완도 청산도 일대에서 해안단구 및 과거 해성 퇴적물(층)의 존재와 형성 과정, 형성 시기에 관한 보고가 있었으며(신재열・홍성찬, 2018; 신재열 등, 2019, 2021a; 이광률・박충선, 2006), 서해안 지역에 있어서도 해남 구림리, 고창 하전리, 서천 당정리, 보령시 남포, 보령시 웅천천 그리고 고군산도 일대의 자료가 보고된 바 있다(류희경 등, 2022; 박희두, 2001; 신재열 등, 2020, 2021b, 2022; 양동윤 등, 2016; 윤순옥 등, 2015; 최성길, 1996).

한반도 각 해안의 층서 대비에 앞서, 남해안과 서해안 지역의 해안단구 발달상을 논의하기 위해서 우선 언급되어야 할 사항들이 있다. 첫째, 남해안과 서해안의 경우 조석 환경이 우세한 해안 특성상 해안단구 또는 육화된 과거 해안 기록의 분포 고도는 해발고도 기준이 아닌 지역의 고조위 기준이 되어야 한다는 점이다. 이들 지역에 있어 해안 지형의 형성에 영향을 끼친 과거 해안선 수준은 고조위와 저조위 고도 간의 중간값으로 설정된 평균 해수면이 아니라 지역의 고조위 수준이었을 것이기 때문이다. 둘째, 남해안과 서해안 일대의 해안은 만입이 크고 복잡하다는 점과 많은 경우에 있어 크고 작은 규모의 하구가 이들 내만 지역에 자리 잡고 있다는 점에서 제4기 후기 반복되는 해수면의 승강 운동 과정 중 해안선의 형태는 각 시기마다 다양한 모습으로 변화했을 가능성이 높으며, 따라서 동해안 지역과 달리 남해안 및 서해안 지역의 해안단구 또는 과거 해안선의 육상 기록은 각 시기 선택적인 장소에서만 형성되었거나, 현재 잔존하고 있을 것으로 생각해야 한다는 점이다.

이러한 전제를 바탕으로 대비할 경우, 남해안 및 서해안의 해안단구 분포 고도는 동해안의 그것에 대비해 0.4 내지 0.5 내외로 낮은 수준을 보이고 있다. MT1의 경우 4.5~5m/ 10m, MT2의 경우 8~13m/20~30m, MT3의 경우 12~23m/ 35~50m 수준이다(표 3). 남해안과 서해안 지역 간의 대비에 있어서는 아직까지 유의미한 차이를 확인하기 어려우며 무엇보다 대비되는 수 자체가 적어 보다 확정적인 진술을 하기에 불충분한 실정이다. 이는 앞으로 지속적인 자료의 보완이 필요한 부분이라 하겠다.

표 3.

한반도 각 해안별 제4기 후기 해안단구 층서 대비

Eastern Coast Southern Coast Western Coast Formative age
(MIS)
Goseong-
Sokcho
Pohang1) Busan2) Sacheon3) Wando4) Haenam5) Haenam6) Gochang7) Seocheon8)
MT1 ±10i ±10i ±5i ±5i ±5i ±4.5i 5a/5c
MT2 15~35ii 20~30ii 8.5~13ii 3.3~5.3 3~5.5ii 8~13ii 5e
MT3 30~60ii 35~50ii 6~15ii 17~23ii 12~22ii 7

*남해안과 서해안 지역의 고도값은 지역의 평균 고조위 값으로부터의 고도임(m)

i 구정선 고도 기준

ii 단구면 지표 고도 기준

위와 같이 동해안과 남・서해안의 해안단구 층서를 비교함에 있어서 이들 자료를 바탕으로 지역의 융기율을 산출하는 것에는 다시 조심스러운 부분이 있다. 해안단구 연구 결과를 바탕으로 지역의 지각 융기율을 산출하고자 할 경우, 단구면의 분포 고도(구정선 고도), 형성 시기, 형성 당시의 해수면 고도 정보를 모두 확보하여야 하는데, 현재 형성 당시의 해수면 정보가 부재하거나 불충분한 상황에서 과도한 융기율 산출은 오히려 혼란을 야기할 가능성이 나타날 수 있기 때문이다. 특히 최저위 해안단구(MT1)의 형성 시기로 확인되는 최종 간빙기 아간빙기(MIS 5c 또는 5a) 시기에 대한 한반도 주변 고해수면 정보가 부정확한 상황에서 융기율 산출값은 사실상 무의미할 수 있다. 특히 최근 들어 최종 간빙기 아간빙기 시기의 한반도 주변 해수준은 현재 해수면 대비 -10~-15m 내외였을 것으로 주장되는 바가 있어(Hong et al., in press; Ota and Omura, 1992; Ryang et al., 2022), 당시 세계적 수준의 해수면 변동 상황과 다소 이질적이기도 하다. 이와 같은 불확실성에 기인해 현재로서는 융기율 계산에 있어서 각 해안 간의 대비 수준으로만 고려될 수 있다.

여기에 더해 해안단구 발달상과 분포 고도에 있어 지역간 보편적 사실에서 벗어나 이질적 특성을 보이는 장소들이 종종 눈에 띈다. 예를 들어, 속초 대포항 일대에서 MT3와 MT2의 분포 고도가 인근의 고성 아야진 해안과 비교해 10여m 낮은 점을 비롯하여 지역의 해안 환경에 다소 이질적이게도 대규모의 단구면으로 발달하고 있는 정동진 해안단구(해발고도 55~75m), 형성 시기에 관한 절대 연대값의 특이성이 두드러지는 경주 양남면 수렴리 일대의 해안단구(해발고도 20~50m)들이 이에 해당한다. 지역간 분포 고도의 이질성은 일찍이 지역간 지각 운동의 비등질성에 기인한 결과일 것으로 추측된 바 있으나(이선복 등, 2009; Oh, 1981), 현재로서 사례와 자료의 부족으로 확정적이기에는 무리가 크지만 유사한 의구심이 드는 것은 사실이다. 속초 대포동 일대의 해안단구 발달상 역시 단층 활동과 같은 지역적 특수성을 반영한 결과는 아닌지 의심된다.

6. 결론

본 연구는 강원도 고성군 아야진 해안과 속초시 대포동 일대를 중심으로 해안단구의 분포와 발달 특성을 밝히고 각 단구면의 형성 시기를 근거로 형성 과정을 규명하고자 하였다. 연구 결과, 제1면(MT1)은 해발고도 ~10m, 제2면(MT2)은 15~35m, 제3면(MT3)은 30~60m 사이에 분포하고 있으며, 각 단구면의 형성 시기는 MT3의 경우 227.32±27.79년 BP와 211.63±17.69년 BP, MT2의 경우 119.85±5.15년 BP로 확인되어, 각각 최종 간빙기 전 간빙기(MIS 7)과 최종 간빙기 극성기(MIS 5e) 시기에 형성된 것으로 확인된다. MT1의 형성 시기에 관해서는 MT1 상에 발달하는 유기물층의 퇴적 시기가 15.12±0.84년 BP로 확인되는 한편 인근의 강릉 안인 지역 및 동해안 일대에서 보고된 동일 단구층의 형성 시기와 대비할 경우 최종 간빙기 중 아긴빙기(MIS 5c 또는 5a)일 것으로 추정된다. 두 지역 간의 분포적 특징은 대체로 유사하지만. 속초 대포동 일대의 MT2와 MT3의 분포 고도가 고성 아야진 해안의 동일 단구층에 비해 각각 십여 m 낮게 나타나는 이질성이 확인되는데, 현재로서 그 요인을 명확히 구분하는 것은 어렵지만 MT3 상에 나타나는 기반암 및 단구 퇴적층의 퇴적 특이성에 근거하여 단층 운동에 의한 지표 고도의 변화가 의심된다.

해안단구 연구에 있어 제4기 지각 운동의 양식과 융기율 산출과 같은 속성 자료의 생산은 궁극적인 목표가 될 수 있다. 그리고 이를 위해서는 지역의 해안단구 층서가 수립됨과 동시에 제4기 후기 해수면 변동에 관한 정보가 반드시 필요하다. 앞으로 더 많은 지역 사례의 보고를 통해 각 지역, 그리고 한반도 각 해안의 해안단구 층서를 보다 명확히 수립하고, 이들 층서 또는 층서 간의 종합적 고찰을 통해 제4기 후기 그리고 현생 지각 운동의 실체에 보다 가까이 다가설 수 있기를 희망한다.

Acknowledgements

이 논문은 2022년 대한민국 교육부와 한국연구재단의 인문사회분야 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행된 연구임(NRF-2022S1A5A2A01043474).

[6] 1) 아야진항 인근의 해발고도 20~25m 지점에서 채취한 실트-사질 퇴적층의 OSL 연대를 보고한 Lee et al.(2015)의 결과는 본 연구의 MT2와 비교하여 분포 고도 및 퇴적상에서 유사한 내용을 제시하고 있으나, 측정 연대값에 있어서는 ca. 66~70 ka를 제시하고 있어 본 연구(ca. 119ka, pIR- IRSL225)와는 다소간의 차이를 보이고 있다. 다만, 같은 장소의 동일한 시료가 아니라는 점에서 단순 비교는 어려우나, Lee et al.(2015)의 연대값은 본 연구에서 측정 상한을 넘기는 것으로 나타나는 2003AYJ-1의 석영 OSL 연대 측정 상한값과는 유사한 수준을 보인다.

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