초록
이 연구는 한반도 동해안과 제주도에서 발견되는 방해석으로 이루어진 가지상과 덮개상 홍조류(articulated and encrusting algae), 성게(echinoid), 따개비(barnac1e) 및 굴(oyster)의 미량원소(부원소)와 안정동위원소 함량의 위도에 따른(즉, 수온에 따른) 변화를 알아보기 위하여 수행되었다. 가지상과 덮개상 홍조류는 7~21 mol% $MgCO_3$, 성게는 7~15 mol% $MgCO_3$의 고마그네슘 방해석으로 이루어져 있으나, 따개비는 1~5 mol% $MgCO_3$의 저마그네슘 방해석으로 이루어져 있다. 가지상 홍조류, 따개비와 굴의 각질 내의 Mg 함량은 해수의 온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보이나 덮개상 홍조류와 성게의 경우 온도변화에 따른 뚜렷한 변화가 없다. 가지상 홍조류, 성게와 따개비에서의 Sr 함량은 수온이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보이나 덮개상 홍조류와 굴에서는 온도변화에 따른 뚜렷한 경향이 없다. Mn 함량의 경우 가지상 홍조류와 덮개상 홍조류에서는 해수의 온도가 증가함에 따라 감소하나, 성게와 따개비에서는 온도변화에 따른 뚜렷한 영향을 보이지 않는다. 가지상 홍조류의 Fe 함량은 해수의 온도가 증가함에 따라 감소하나， 덮개상 홍조류와 굴에서의 Fe 함량은 증가한다. 하지만 성게와 따개비의 경우 Fe 함량은 해수온도 변화에 따른 뚜렷한 경향이 없다. Ba 함량은 성게와 저마그네슘 방해석으로 이루어진 각질 내에서는 온도변화에 따른 뚜렷한 경향을 보이지 않는다. 하지만 가지상 홍조류는 해수의 온도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보이고 덮개상 홍조류에서는 증가하는 경향을 보인다. Cd와 Pb 함량은 조사한 모든 생물들이 해수온도가 증가할수록 증가하는 경향을 보인다. Cu 함량의 경우 덮개상 홍조류에서는 해수의 온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보이나, 가지상 홍조류, 성게, 따개비와 굴에서는 해수온도 변화에 따른 뚜렷한 경향이 나타나지 않는다. 고마그네슘 방해석으로 이루어진 각질과 저마그네슘 방해석으로 이루어진 각질내의 Zn 함량은 해수온도 변화에 따른 뚜렷한 변화가 없다. 따개비를 제외한 각 생물의 각질에서 측정한 산소동위원소 값으로 추정된 생물들의 성장온도는 동해안과 제주도의 해수온도보다 높게 나타난다. 굴과 성게의 각질에서 측정된 산소동위원소 값은 밀집되어 나타나며, 해수의 온도변화에 따른 뚜렷한 경향을 보이지 않는다. 이는 각 생물들이 주변 해수와 산소동위원소적으로 비평형상태에서 각질을 생성하기 때문인 것으로 생각된다. 따라서 따개비의 동위원소 성분은 고환경의 해수온도를 측정하는데 이용할 수 있지만, 나머지 생물들은 고환경의 해수 온도를 추정하는데 적합하지 않은 것으로 사료된다.
The objectives of this study are to investigate the trace (minor) elemental and isotopic compositions of calcitic skeletons, such as barnacle, echinoid, branching and encrusting calcareous algae and oyster, from the eastern coast of Korean peninsula and Cheju Island, and to compare their variations with latitude, that is, the temperature of ambient seawater at which the skeletons grew. Articulated and encrusting red algae are composed of high-Mg calcite (7-21 mol% $MgCO_3$). Echinoids are also composed of high-Mg calcite (7-15 mol% $MgCO_3$). Whereas barnacles are composed of low-Mg calcite (1-5 mol% $MgCO_3$). The Mg compositions of articulated red algae, barnacle and oyster tend to increase with increasing water temperature, whereas those of encrusting red algae and echinoid do not show any trend. Sr compositions of articulated red algae, echinoid and barnacle tend to decrease with increasing water temperature, whereas those of encrusting red algae and oyster do not show any trend. Mn compositions of articulated red algae and encrusting red algae decrease with an increase of water temperature, whereas those of echinoid and barnacle do not show any trend. Fe compositions of articulated red algae tend to decrease with increasing water temperature, whereas those of encrusting red algae and oyster increase. Fe compositions of echinoid and barnacle do not show any trend with water temperature variations. Ba compositions of echinoid and low-magnesium calcitic skeletons do not show any trend with water temperature variations. Ba compositions of articulated red algae tend to decrease with increasing water temperature, whereas those of encrusting red algae increase. Cd and Pb compositions of all the skeletons tend to increase with increasing water temperature. Cu compositions of encrusting red algae increase with increasing water temperature, whereas articulated red algae, echinoid, barnacle and oyster do not show any trend. Zn compositions of high-magnesium calcitic skeletons and low-magnesium calcitic skeletons do not show any trend. Estimated water temperatures from oxygen isotopic data of all the skeletons except for the barnacle arc higher than the range of temperature of the shallow seawater of the East Sea and around Cheju Island. The oxygen isotopic compositions of oyster and echinoid are well clustered, and they do not show any trend with increasing water temperature. Therefore, this could reflect that the organisms have not secreted their shells in oxygen isotopic equilibrium with ambient seawater due to vital effect. Thus, the oxygen isotopic composition of barnacle can potentially be utilized for paleotemperature estimate whereas those of other organisms in this study may not be useful.
(Department of Geology, Kangwon National University)