북동태평양 원양성 적점토의 지질공학적 특성에 관한 연구

지상범,이현복,형기성,주세종,이근창,함동진,Chi, Sang-Bum,Lee, Hyun-Bok,Hyeong, Ki-Seong,Ju, Se-Jong,Lee, Gun-Chang,Ham, Dong-Jin 한국해양학회 2008 바다 Vol.13 No.3

In order to understand the physical properties of deep-sea sediments, which mainly consist of pelagic red clays, sediment samples were collected at 24 stations using a multiple corer in the Clarion-Clipperton fracture zone of the northeast equatorial Pacific. The sampled sediment cores were examined for the mass physical properties(i.e. grain size distribution, mean grain size, water content, specific grain density, wet bulk density, void ratio, and porosity) and the geotechnical properties(i.e. shear strength and consistency limits) with the content of biogenic opal and mineral composition. Although KR1 and KR2 areas on the same latitude are logitudinally far from each other, the mass physical properties of these areas are not distinctly different except for shear strengths. The maximum shear strength of surface sediments in KR2 area is higher than that in KR1 due to the appearance of a consolidated lower layer(Unit 3) in the sediment core from KR2. 북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대(Clarion-Clipperton Fracture Zone, C-C지역) 사이의 북쪽지역에 위치한 연구지역 원양성 적점토 표층퇴적물의 특성파악을 위해 기계적 교란이 적은 다중주상시료채취기로 24개 정점에서 시료를 채취하였다. 채집된 퇴적물 시료의 입도, 함수율, 밀도, 공극률 등 지표 특성과 전단강도, 컨시스턴시 한계 등의 지질공학적 특성 그리고 생물기원 오팔함량 및 광물조성을 분석하였다. 원양성 적점토가 분포하는 광범위한 연구지역($15^{\circ}45'{\sim}16^{\circ}55'N,\;125^{\circ}20'{\sim}134^{\circ}10'W$) 퇴적물의 지표 특성 및 광물학적 특성은 동일 경도 상에서 동측지역과 서측지역 사이의 큰 거리차이에도 불구하고 매우 균일한 특성을 보인다. 단지 표층퇴적물의 전단강도는 KR1 지역에 비해 KR2지역이 고화된 특성을 보이는데, 이것은 KR2 지역에서 나타나는 하부 Unit 3의 영향에 의한 것으로 판단된다.

북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대 심해저 퇴적물의 물리적 특성에 관한 연구

지상범,이현복,김종욱,형기성,고영탁,이경용,Chi, Sang-Bum,Lee, Hyun-Bok,Kim, Jong-Uk,Hyeong, Ki-Seong,Ko, Young-Tak,Lee, Kyeong-Yang 대한자원환경지질학회 2006 자원환경지질 Vol.39 No.6

북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대(Clarion-Clipperton Fracture Zone) 사이에 위치한 연구지역 퇴적물의 입도, 함수율, 입자 밀도, 전밀도, 공극비, 그리고 공극률 등 물리적 특성과 퇴적학적 변화요인을 파악하기 위하여 1999년부터 2002년까지 7회의 조사작업을 통해 연구지역 각 지점에서 다중주상시료채취기로 채취된 69개 표층퇴적물을 분석하였다. 연구지역 퇴적물은 원양성 적점토가 분포하는 북부지역(북위 16-17도), 생물기원의 규질 퇴적물이 분포하는 중부지역(북위 10-11도), 탄산질 퇴적물이 분포하는 남부지역(북위 5-6도)으로 구분되며, 퇴적물의 물리적 특성은 이들 퇴적물의 유형에 따라 뚜렷이 다른 특성을 보인다. 북부지역은 수층의 기초생산성이 낮고 육성기원 입자의 유입이 많으므로 입도는 세립질이며, 함수율이 낮은 특성을 보인다. 반면에 중부지역은 수층의 생산성이 높고 수심이 탄산염보 상심도보다 깊으므로 다공질이며 입자크기가 큰 생물기원 규질 입자의 유입이 높아 평균입도는 가장 조립질이며, 함수율이 매우 높다. 한편, 남부지역은 수심이 탄산염보상심도보다 얕으므로 수층으로부터 유입되는 탄산질 퇴적물이 용해되지 않고 지속적으로 퇴적되어 가장 낮은 함수율과 높은 밀도를 보인다. C-C지역 퇴적물의 물리적 특성과 연관된 주요 요인들은 적도부근 해역의 높은 생산성에 따른 생물기원 입자의 유입, 탄산염보상심도를 고려한 수심 수층 생산성에 비례하는 퇴적률, 대륙으로부터 바람에 의해 유입되는 육성기원 입자의 공급, 그리고 생물기원 퇴적입자의 용해 및 자생광물의 형성과 연관된 저층해수의 화학적 특성 등으로 판단할 수 있다. Deep-sea surface sediments acquired by multiple corer from 69 stations in the Clarion-Clipperton fracture zone of the northeast equatorial Pacific, were examined to understand the correlation of mass physical properties and sedimen-tological processes. The seabed of the middle part ($8-12^{\circ}N$) of the study area is mainly covered by biogenic siliceous sediment compared with pelagic red clays in the northern part ($16-17^{\circ}N$). In the southern part ($5-6^{\circ}N$), water depth is shallower than carbonate compensation depth (CCD). The mass physical properties such as grain size distribution, mean grain size, water content, specific grain density, wet bulk density, void ratio, and porosity of sediments are distinctly different among the three parts of the study area. Surface sediments in northern part are characterized by fine grain size and low water contents possibly due to low primary productivity and high detrital input. Conversely, sediments in the middle part are characterized by coarse grain size and high water contents, which might be caused by high surface productivity and deeper depth than CCD. The sediments show low water contents and high density in the southern part, which can be explained by shallower depth than CCD. Our results suggest that the variations in mass physical properties of sediments are influenced by combined effects including biogenic primary productivity of surface water, water depth, especially with respect to CCD, sedimentation rate, detrital input, and the geochemistry of the bottom water (for example, formation of authigenic clay minerals and dissolution of biogenic grains).

북동태평양 KODOS지역 심해 퇴적물의 베인 전단강도 측정 방법에 따른 결과 비교

지상범,정회수,김현섭,문재운,Chi, Sang-Bum,Jung, Hoi-Soo,Kim, Hyun-Sub,Moon, Jai-Woon 한국해양학회 1999 바다 Vol.4 No.4

북동태평양 심해저 생물자원 퇴적물에서 서로 다른 두 종류의 측정기 그리고 선상 및 육상 실험실에서 획득한 베인전단강도(vane shear strength) 자료의 비교 연구를 위하여 다중주상시료 채취기(multiple corer)로 규질 및 탄산질 퇴적물 시료를 채취하였다. 전단강도는 $2.0{\times}2.0$ cm의 베인($90^{\circ}$ four blade vane)이 장착된 수동베인측정기(hand-held vane apparatus, 수동베인) 그리고 회전식 점도계 (rotational viscometer)에 $1.0{\times}0.88$ cm의 베인을 장착하여 구성한 전동베인 측정기(motorized shear vane system, 전동베인)로 측정되었다. 수동베인과 전동베인으로 측정된 전단강도 값들은 코어 깊이에 따라 증가하는 동일한 변화 양상을 보이며, 절대 값도 유의한 차이를 보이지 않는다. 그리고 선상에서 측정된 전단강도 값에 비하여 3개훨월후 실험실에서 동일 장비에 의해 측정한 값들 또한 큰 차를 나타내지 않는다. 한편, 실험실에서 전동베인으로 동일한 코어를 2~4회 반복 측정한 결과 동일한 깊이에서도 측정 지점(hole)에 따라 차이가 나타난다. 또한 한 정점 내에서 서로 다른 코어 시료중 전단강도 값은 상당한 차이를 보이는 경우도 있다. 이는 심해저 주상 퇴적물의 물리적 특성이 생물 교란 작용 등의 영향으로 국부적으로 다르기 때문에 나타난 결과로 판단된다. 즉 심해저 퇴적물의 전단강도는 선상에서 또는 3개월이 지난 후 실험실에서, 그리고 두 종류의 기기를 사용하여도 깊이에 따른 유의한 차이를 보이지 않고, 오히려 한 코어시료 내의 국부적 물성차이 또는 한 정점 내 지점별 물성차이에 의한 변화 폭이 더 크게 나타낸다. Siliceous and calcareous deep-sea core sediments were collected by a multiple corer from the KODOS (Korea Deep Ocean Study) area, northeast equatorial Pacific, to compare vane shear strengths measured by two different apparatuses and in different places of on-board and on-land laboratories. The apparatuses were 1) a hand-held vane with four blades of $2.0{\times}2.0$ cm, and 2) a motorized shear vane system with four blades of $1.0{\times}0.88$ attached on a rotational viscometer. Depth profiles of shear strengths of core samples determined by the apparatuses do not show any consistent difference. Also, there is no consistent difference between shear strength values measured on-board and on-land laboratories after storing the core samples for three months in a cold room by a motorized shear vane system. However, there are considerable differences between depth profiles of shear strengths measured at four different points (holes) of a core sample. Moreover, significant differences among the profiles of different tube samples from a multiple corer within a sampling station were observed. Heterogeneity in physical properties of each depth and sediment column, possibly due to bioturbation and bottom current flows, is likely responsible for the differences in the geotechnical properties.

북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대 KODOS 지역 심해저 퇴적물의 지질공학적 특성에 따른 유형분류

지상범,형기성,김종욱,김현섭,이근창,손승규,Chi, Sang-Bum,Hyeong, Ki-Seong,Kim, Jong-Uk,Kim, Hyun-Sub,Lee, Gun-Chang,Son, Seung-Kyu 한국해양과학기술원 2003 Ocean and Polar Research Vol.25 No.4

Deep-sea surface sediments, acquired from 1997 to 2002 in the Clarion-Clipperton fracture zone of the northeast equatorial Pacific, were analyzed for index and geotechnical properties to provide background information for the design of manganese nodule minor. The sediments were classified into 16 types based on the measured properties and evaluated in terms of miner maneuverabillity and potential environmental impacts arising from mining activities. It was found that the middle part of the study area covered with coarse siliceous sediments is more favorable to the commercial production than the northern part of pelagic red clay. In particular, Area B2 in the middle part is considered the best mining site since it shows the highest abundance as well as it consists mostly of normally to over consolidated (types B, C, D) coarse siliceous sediments that are appropriate for effective minor movement and accompany weak environmental impacts. Taking account of all the analyzed core logs, the average shear-strength values are proposed as a practical guideline fur movements of a manganese nodule miner: 6.0 kPa at 10cm and 7.0kPa at 40cm below the seabed.

북동태평양 대한민국 광구 KR1, 2, 5 지역 표층 퇴적물의 물리적 특성 비교

이현복,지상범,박정기,김기현,주세종,오재경,Lee, Hyun-Bok,Chi, Sang-Bum,Park, Cheong-Kee,Kim, Ki-Hyune,Ju, Se-Jong,Oh, Jae-Kyung 한국해양학회 2008 바다 Vol.13 No.3

망간단괴를 상업적으로 개발하기 위해 고려할 사항은 망간단괴의 부존량과 금속함량 외에 채광기의 주행성과 채광시 발생하는 환경충격의 최소화를 들 수 있다. 특히 환경충격의 최소화를 위해 우선 채광지역의 해저면 특성을 이해하는 것은 필수적이다. 해저면의 특성 중 해저퇴적물의 물리적 특성과 전단강도는 주행성과 환경변화를 예측하는 중요한 기준이 된다. 이들 특성을 파악하기 위하여 2004년부터 2006년 사이에 북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대의 대한민국 광구에서 채취한 주상시료 퇴적물의 함수율, 입도, 밀도, 공극률 및 전단강도를 분석하였다. 분석결과, 퇴적물의 물리적인 특성은 경도 변화에 따른 동서간의 차이(KR1과 KR2 차이)보다 위도 변화에 따른 남북간의 차이(KR1 또는 KR2와 KR5 차이)가 뚜렷한 것으로 나타났다. 남쪽 지역의 함수율, 공극비, 공극률은 북쪽 지역보다 높게 나타난 반면에 입자밀도는 남쪽 지역이 북쪽 지역에 비해서 상대적으로 낮게 나타났다. 퇴적물 주상시료의 전단강도는 $0{\sim}10$ cm에서 북쪽 지역이 조금 높지만 10 cm 하부의 깊이에서는 남쪽지역이 뚜렷이 높게 나타났다. 또한 채광기의 정상주행에 필요한 전단강도를 5 kPa라고 가정하면 KR1, KR2, KR5 지역에서 평균적으로 5 kPa에 도달하는 깊이는 각각 18, 13, 10 cm로 나타났다. 채광기가 정상 주행하는 동안 같은 부피의 퇴적물이 교란된다면 함수율이 높은 퇴적물에서 교란되는 퇴적물의 양이 적을 것이다. 또한 채광기의 정상주행에 필요한 전단강도에 도달하는 퇴적층의 깊이가 얕을수록 교란되는 퇴적물의 부피가 작을 것으로 예상된다. 따라서 채광작업은 연구지역 중에서 함수율이 높고 10 cm 하부의 전단강도가 큰 남쪽 지역이 북쪽지역에 비해 유리할 것으로 판단된다. Trafficablility of a miner and potential environmental impacts due to mining activities should be considered in the selection of a commercial manganese nodule mining site. These two factors can be evaluated comparatively with physical properties and shear strength of sea-bed sediments. For the qualitative comparison of potential minig sites in terms of these two factors, physical properties such as water contents, void ratios, porosities, and grain densities, and shear strengths of surface sediments were determined for the three potential manganese nodule mining sites(KR1, KR2, and KR5) in the Korean manganese nodule contract area, northeast Pacific. For the study, sediment samples were collected from 107 stations from 2004 to 2006. The physical properties of surface sediments showed more significant differences between northern(KR1, KR2) and southern(KR5) blocks than between northern blocks(KR1 vs. KR2). Water content, void ratio, and porosity of sediments from KR5 were relatively higher than those from KR1 and KR2. Grain density of sediments from KR5 was relatively lower than those from KR1 and KR2. Shear strengths of the top 10cm sediments were higher in KR1 and KR2, whereas those of the deeper part were highest in KR5 block. Generally, sediments of high water contents are less suspendible than those of the low water contents by benthic disturbances, thus less disturbance is expected in the sediments of high water content by mining activities. In terms of trafficability, the shear strength of sediment below 10 cm deep is more important than shallower part because miner will disturb at least top 10 cm interval of the surface sediments. Base on these results, we conclude that KR5 area will be the best site for commercial mining among three investigated sites in this study.

남서태평양 심해분지 주상퇴적물의 지자기 층서 연구

문재운,김기현,지상범,이근창,도성재,박정기,Moon, Jai-Woon,Kim, Ki-Hyune,Chi, Sang-Bum,Lee, Gun-Chang,Doh, Seong-Jae,Park, Cheong-Kee 한국해양학회 2001 바다 Vol.6 No.3

남서태평양 심해분지에서 채취한 피스톤 코어퇴적물을 대상으로 퇴적시기 및 고환경 변화양상을 알아내기 위하여 고지자기 연구를 수행하였다. 퇴적물의 자화성분은 안정적인 잔류자화로 정자화와 역자화의 극성을 기록하고 있다. 퇴적물의 퇴적시기는 플라이스토세에서 플라이오세 후기에 해당하며 , 퇴적율은 0.63${\sim}$1.85 mm/천년으로 매우 낮은 퇴적율을 기록하고 있다. 퇴적깊이에 따른 대자율의 변화양상은 플라이오세 후기 이후로 자성광물의 유입변화가 있었음을 지시한다. A paleomagnetic investigation was carried out to analyze magnetostratigraphic information and to evaluate the relationship between paleoenvironment and magnetic properties in sedimentary sequences of piston cores recovered from the abyssal basin of the southwestern Pacific. Pateomagnetic results revealed that the sediments had a stable remanent magnetization and recorded both normal and reversal polarities. The age of sediments was from late Pliocene and Pleistocene determined by matching the polarities with the geomagnetic time scale. The sedimentation rates were in the range of 0.63-1.85 mm/$10^3$ year which were extremely low rates. The results of the paleomagnetic analyses indicated that intervals of the magnetically stable layers as well as high value of susceptibility were significantly affected by the input changes which resulted input of large-quantity materials of relatively stable magnetic carriers.

태평양 한국심해환경연구(KODES) 지역 해저변 지형과 망간단괴 분포특성

정회수,고영탁,지상범,김현섭,문재운,Jung, Hoi-Soo,Ko, Young-Tak,Chi, Sang-Bum,Kim, Hyun-Sub,Moon, Jai-Woon 한국해양학회 1999 바다 Vol.4 No.4

북동 태평양 한국심해환경연구(Korea Deep-sea Environmental Study, KODES) 지역에서 해저지형과 망간단괴 분포 특성간 관계를 파악하기 위해 예인식 심해저카메라(Deep-Sea Camera)와 광역수심탐사기(multi-beam side scan sonar, SeaBeam2000) 등을 이용해 정밀 지형 및 망간단괴 부존 특성을 연구하였다. 심해 평원으로 알려진 KODES지역 해저면은 북북서-남남동 방향으로 연장된 3개의 능선 및 계곡으로 구성되고, 전반적으로 편평하지만 국부적으로(특히 능선지역에서) 매우 심한 지형변화를 나타낸다. 이러한 지형변화는 100미터에 이르는 절벽, 수(십)미터 깊이의 함몰지 등으로 나타나며, 태평양 지판의 지구조 운동에 따른 능선의 형성, 저충해류에 의한 능선 규질 퇴적물의 침식, 그리고 이에 따른 탄산염 퇴적물의 노출과 용해에 따른 결과로 판단된다. 이러한 지형 변화는 망간단괴 분포 특성에도 영향을 미쳐 연구지역 망간단괴 분포가 해저 지형과 밀접한 관계를 지닌다. 즉, 편평한 계곡지역에는 균일한 망간단괴가 밀집 분포하는 반면 지형 변화가 심한 구릉지대에는 대형 망간단괴(또는 망간각)가 나타나는 등 분포 특성이 복잡하다. 이러한 결과는 망간단괴의 분포가 수심, 표층 퇴적물의 퇴적상, 퇴적층후 또는 음파 투명층의 두께 등 다양한 요인에 따라 달라진다는 기존 보고를 뒷받침하며, 이러한 다양한 요인이 상호 연관되어 망간단괴 형성에 작용하고, 궁극적으로는 태평양 지판의 지구조적 운동이 망간단괴의 분포 특성에 영향을 미칠것으로 생각된다. 한편, 연구지역 중 채광에 유리한 지역은 약 3~4 km 폭을 가지는 편평한 계곡이고, 이러한 적정 채광지역은 북북서-남남동 방향으로 연장된 해저 계곡과 일치할 것으로 예측된다. Seafloor morphology and manganese nodule occurrence were studied in the Korea Deep-sea Environmental Study (KODES) area, northeast equatorial Pacific, to understand their relationship. Study area is composed of three elongated valleys and hills with about 100~200 m height along NNE-SSW direction. Valley region is generally flat. However, hill region is very rugged with big cliffs of about 100m height and small depressions of several tens of meters depth. Tectonic movement along the Clarion-Clipperton fracture zone, consequent formation of elongated abyssal hills and Valleys, erosion of siliceous bottom sediments by bottom currents, and dissolution of carbonate sediments on the abyssal hills below CCD result in the rugged morphology. Manganese nodule occurrence is closely related to the morphology of the study area; mostly rounded-shaped manganese nodules with about 5 cm diameter are abundant on the flat valley region, whereas irregular shaped nodules (or manganese crust) with less than 5 cm to about 1 m diameter occur on the hill. These results supports the previous reports that nodule abundance, composition, and morphology are variable both on regional and local small scales on the seafloor even within some abundant nodule provinces depending on oceanographic characteristics such as bathymetric features, surface sediment type, sediment thickness, and so on. We suggest that such oceanographic characteristics affect interrelatedly on the formation of manganese nodules, and tectonic movement of the Pacific plate ultimately constrain the nodule occurrence. A potential mining place in the KODES area seems to be the valley region, which is elongated to the NNW-SSE direction with 3-4 km width.

북동적도 태평양 KODOS 97-2 해역 심해저 퇴적물 내의 ATP 분포양상

현정호,김경홍,지상범,문재운,Hyun, Jung-Ho,Kim, Kyeong-Hong,Chi, Sang-Bum,Moon, Jai-Woon 한국해양학회 1998 바다 Vol.3 No.3

심해저 망간단괴 채광에 따른 저층생태환경의 변화를 평가하기 위한 기초환경연구의 일환으로 북동적도 태평양 심해저 퇴적물 내의 총 ATP(T-ATP), 용존 ATP(D-ATP) 그리고 입자성 ATP(P-ATP)의 농도 및 수직분포양상을 연구하였다. T-ATP는 퇴적물 6 cm 깊이 내에서 4.4~40.6, D-ATP는 0.6~16.1, 그리고 P-ATP는 3.0~29.2 ng/g dry sediment의 범위로 변했다. T-ATP의 약 84%, D-ATP의 약 81% 그리고 P-ATP의 약 74%가 표층 퇴적물 2 cm 이내에 분포하는 것으로 나타났으며, 분포양상이 퇴적물 내의 함수율과 높은 상관관계를 나타냈다. 이러한 결과는 심해저 퇴적물 내의 미생물(P-ATP) 분포가 수층으로부터 전달되는 유기탄소에 의해 결정됨을 의미한다. 다중주상 시료채집기를 사용해 획득한 퇴적물에서 P-ATP 최대층이 0~0.5 cm 깊이 내에 존재하는 것으로 나타나, 표층이 교란되는 상자형 퇴적물 채집기보다는 다중주상 시료채집기가 심해저 퇴적물내 ATP의 미세수직구조의 연구를 위해서 더욱 효과적인 것으로 판명되었다. 결론적으로 ATP 농도가 퇴적물 깊이 6cm 이내에서 뚜렷한 수직분포양상을 보이는 것으로 미루어, ATP 분포양상이 향후 심해저 광업에 따른 미생물 생체량 변화를 평가하기 위한 유용한 환경기초자료로 사용될 수 있는 것으로 나타났다. Environmental baseline information is necessary in order to assess the potential environmental impact of future manganese-nodule mining on the deep-seabed ecosystem. Total ATP (T-ATP), dissolved ATP (D-ATP) and particulate ATP (P-ATP) were measured to estimate total microbial biomass and to elucidate their vertical distribution patterns in the seabed of KODOS (Korea Deep Ocean Study) area, northeast equatorial Pacific Ocean. Within the upper 6 cm depth of sediment, the concentrations of T-ATP, D-ATP and P-ATP ranged from 4.4 to 40.6, from 0.6 to 16.1, and from 3.0 to 29.2 ng/g dry sediment, respectively. Approximately 84% of T-ATP, 81% of D-ATP, and 74% of P-ATP were present within the topmost 2 cm depth of sediment, and the distributions of ATP were well correlated with water content in the sediment. These results indicate that the distribution of total microbial biomass was largely determined by the supply of organic matter from surface water column. Fine-scale vertical variations of ATP were detected within 1-cm thick veneer of the sediment samples collected by multiple corer, while no apparent vertical changes were observed in the box-cored samples. It is evident that the box-core samples were disturbed extensively during sampling, which suggests that the multiple corer is a more appropriate sampling gear for measuring fine-scale vertical distribution pattern of ATP within thin sediment veneer. Overall results suggest that the concentrations of ATP, given their clear changes in vertical distribution pattern within 6 cm depth of sediment, are a suitable environmental baseline parameter in evaluating the variations of benthic microbial biomass that are likely to be caused by deep-seabed mining operation.

자유낙하식 시료채취기(Free Fall Grab)와 상자형 퇴적물시료 채취기(Box Corer)를 이용한 망간단괴 부존밀도 보정상수에 관한 고찰

이근창,김종욱,지상범,고영탁,함동진,Lee, Gun-Chang,Kim, Jong-Uk,Chi, Sang-Bum,Ko, Young-Tak,Ham, Dong-Jin 한국해양학회 2008 바다 Vol.13 No.3

자유낙하식 시료채취기(Free Fall Grab, FFG)를 이용하여 산출한 망간단괴의 부존밀도는 보정이 필요하다. 그 이유는 FFG로 망간단괴를 채취할 때 해저면에 부존되어 있는 망간단괴의 실제 양 보다 적은 양만이 채취되는 것으로 알려져 있기 때문이다. 지난 1994년과 2002년에 각각 1.29와 1.13의 망간단괴 부존밀도 보정상수가 제시된 바 있으며, 이는 주로 해저면 영상자료의 분석을 통해 이루어 졌다. 이 연구에서는 동일한 정점에서 FFG와 상자형 시료채취기(Box Corer, BC)를 이용하여 회수한 망간단괴의 부존밀도를 비교하여 기존에 제시된 망간단괴 부존밀도 보정상수와 비교하였다. 그 결과 FFG를 이용한 망간단괴의 회수율이 BC에 비하여 낮으며, 그 차이는 약 1.4배로 기존의 보정상수에 비해 훨씬 더 크게 나타났다. 따라서 향후 추가 시료 획득과 해저면 영상분석의 개선을 통해 기존의 망간단괴 부존밀도 보정식을 재산정할 필요성이 제기된다. Manganese nodule abundance estimated based on operation of a Free Fall Grab(FFG) needs to be corrected to make up for its incomplete recovery of nodule, because FFGs can not recover all the nodules distributed on seabed. The correction factor for nodule abundance was proposed as 1.29 and 1.13 in 1994 and 2002, respectively, mainly based on the analyses of seabed images. In this study we collected manganese nodules using both FFG and Box Corer(BC) at same stations to examine the accuracy of the previous correction factors. It was found that the nodule recovery of the BC was 1.4 times greater than that of the FFG at the same sampling station, suggesting the necessity of re-evaluation of the previously proposed correction factor for FFG. More extensive sampling and improvement of image analysis method are required to improve the precision of nodule abundance correction factor for FFG.

북동태평양 한국 KODOS 연구지역 중 KR1 지역 망간단괴의 지역적인 특성 변화

이현복,김원년,고영탁,김종욱,지상범,박정기,Lee, Hyun-Bok,Kim, Wonnyon,Ko, Young-Tak,Kim, Jonguk,Chi, Sang-Bum,Park, Cheong-Kee 대한자원환경지질학회 2012 자원환경지질 Vol.45 No.5

북동태평양 대한민국 망간단괴 광구중 하나인 KR1 지역에서 망간단괴의 분포특성을 파악하기 위하여 정밀수심 측량과 망간단괴의 특성(외형, 조직, 크기, 금속함량) 분석을 수행하였다. 작고(<2 cm), 매끄럽고(s-형), 불규칙하고(I-형), Fe의 함량이 높은 망간단괴가 KR1의 북동부(KR1-2) 지역에 우세하게 분포하는 것에 비하여, KR1의 남서부(KR1-1) 지역에서는 상대적으로 Mn, Cu, Ni의 함량이 높고, 크고(2~4 cm), 거칠고(t-형, d-형), 원반형(D-형)의 망간단괴가 우세하게 분포하는 것으로 나타났다. 정밀수심 자료에 의하면 상대적으로 KR1-1 지역은 수심이 깊고(3,838~4,799 m; 평균 4,599 m), KR1-2 지역은 3,940~4,664 m (평균: 4,451 m)의 수심을 보이며 소규모의 해저산이 발달해 있다. KR1 지역에서 나타나는 이러한 수심과 망간단괴에 포함된 Mn, Cu, Ni의 함량과의 상관성은 태평양 전역에 걸쳐 나타나는 일반적인 특성과도 일치한다. 또한 망간단괴의 크기와 형태와 관련하여, KR1-2 지역에 분포하고 있는 소규모 해저산에서부터 망간단괴의 핵으로 사용되는 암편의 공급이 원활하기 때문에 작고 매끄럽고 불규칙한 초기 형태의 망간단괴가 주로 분포하고 있는 것으로 판단된다. 이러한 연구결과는 망간단괴의 분포특성에 있어서, 수심과 더불어 해저지형의 특성이 중요한 변수로 작용할 수 있음을 보여준다. High-resolution bathymetry and physico-chemical properties of manganese nodules were explored to identify the relationship between morphological features and nodule occurrences in the KR1, one of the Korean contract nodule fields located in the NE Pacific. The high-resolution seabed mapping showed that the southwestern sector of the KR1 (KR1-1) was relatively deeper than the northeastern sector (KR1-2) which is occupied by small-scale seamounts. In terms of nodule occurrence, manganese nodules in the KR1-1 were comparatively larger (2-4 cm) with rough surface (t-type) and discoidal shapes (D-type), while those in the KR1-2 were generally small (<2 cm) with smooth surface (s-type) and irregular shapes (I-type). In addition, the nodules in the KR1-1 had higher contents of Cu, Mn and Ni. Such connections of water depths to nodule appearances and metal contents are commonly observed in the Pacific nodule fields. On the other hand, the nodules in the KR1-2 tend to be controled by morphological features. The seamounts in the KR1-2 might continuously provide rock fragments as new nuclei of manganese nodules. As a result, the nodules could not grow over than 2 cm and showed the shapes of a newbie (i.e., smooth surface and irregular shapes). As a result, our observations indicate that occurrence features of manganese nodules could be subjected to water depths and seabed morphology simultaneously.