Special Research Paper on “Research on Aggregate Resources in Korea (II)”

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Econ. Environ. Geol. 2024; 57(2): 243-251

Published online April 30, 2024

https://doi.org/10.9719/EEG.2024.57.2.243

© THE KOREAN SOCIETY OF ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL GEOLOGY

Distribution Characteristics of Land and River Aggregate Resources in Yeongam Area by Deposition Period

Jin Cheul Kim, Sei Sun Hong*, Jin-Young Lee, Ju Yong Kim

Quaternary Environment Research Center, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, Daejeon 34132, Korea

Correspondence to : *hss@kigam.re.kr

Received: March 7, 2024; Revised: April 17, 2024; Accepted: April 18, 2024

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided original work is properly cited.

Abstract

In this study, a surface geological survey was first conducted to investigate aggregate resources in the Yeongam area of Jeollanam-do, and a drilling survey was conducted in the lower part of the surface, which was difficult to identify through a surface geological survey, to determine the spatial distribution of aggregates. Drilling sites were selected considering the topographical development and Quaternary alluvium characteristics of the study area, and river aggregate drilling surveys were conducted at a total of 5 points and land aggregate drilling surveys were conducted at a total of 28 points. Borehole core sediments were classified into seven sedimentary units to determine whether they could be used as aggregates, and optically stimulated luminescence dating was performed on representative boreholes to measure the depositional period for each sedimentary unit. As a result of the study, most of the Yeongam area had a very wide river basin, so it was estimated that there would be a large amount of aggregate, but the amount of aggregate was evaluated to be very small compared to other cities and counties. Most of the unconsolidated sedimentary layers in the Yeongam area are composed of blue-grey marine clay with a vertical thickness of more than 10 m. The sand-gravel layer corresponding to the aggregate section is distributed in the lower part of the marine clay, thinly covering the bedrock weathering zone. This is because the amount of aggregates themselves is small and most of the aggregates are distributed at a depth of 10 m below the surface, which is currently difficult to develop, so the possibility of developing aggregates is evaluated to be very low. As a result of dating, it can be seen that the blue-grey marine clay layer is an intertidal sedimentary layer formed as the sea level rose rapidly about 10,000 years ago. The deposition process continued from 10,000 years ago to the present, and as a result, a very thick clay layer was deposited. This clay layer was formed very dominantly for about 6,000 to 8,000 years, and the sand-gravel layer in the section where aggregates deposited in the Pleistocene period can exist was measured to have been deposited at about 13.0 to 19.0 ka, and about 50 ka, showing that it was deposited as paleo-fluvial deposits before the marine transgression process.

Keywords aggregate, Yeongam, OSL, sedimentary unit, Quaternary

영암지역 육상 및 하천 골재의 퇴적 시기별 분포 특성

김진철 · 홍세선* · 이진영 · 김주용

한국지질자원연구원 제4기환경연구센터

요 약

이번 연구에서는 전라남도 영암지역의 골재 자원조사를 위하여 먼저 지표지질조사를 실시하였고 지표지질조사로는 파악이 어려운 지표 하부에 대하여 시추조사를 실시하여 골재의 공간적인 분포를 파악하였다. 조사 지역의 지형 발달 및 제 4기 충적작용 특성들을 고려하여 시추지점을 선정하였고, 총 5 지점에서 하천 골재 시추조사와 총 28 지점에서 육상 골재 시추조사가 수행되었다. 시추코어 퇴적물은 골재로써의 활용 가능 여부를 파악하기 위하여 7개의 퇴적 단위로 분류하였으며, 대표 시추공을 대상으로 광여기루미네선스(OSL) 연대측정을 실시하여 퇴적 단위별 퇴적 시기를 측정하였다. 연구 결과, 영암지역 대부분은 하천 유역이 매우 넓어서 골재가 다량 부존될 것으로 추정되었지만 골재 부존량은 다른 시군에 비하여 매우 적은 편으로 평가되었다. 영암 지역 대부분의 미고화 퇴적층은 10 m 이상의 수직적 두께를 보이는 청회색 해성 점토로 구성되는데, 골재 부존구간에 해당하는 모래질 자갈층은 해성 점토 하부의 기반암 풍화대 위를 얇게 덮으며 분포한다. 이는 골재 부존 구간의 부존량 자체가 적고 대부분의 골재 부존 구간이 현재 개발이 어려운 지표하부 10 m 아래 심도에 위치하기 때문에 골재 개발 가능성도 매우 낮은 것으로 평가된다. 연대측정 결과, 청회색 해성 점토층은 약 10 ka 전부터 해수면이 급상승하면서 형성된 조간대성 퇴적층으로 퇴적 작용은 현재까지 지속되었고 그 결과로 매우 두꺼운 점토층이 형성되었음을 알 수 있다. 이러한 점토층은 약 6~8 ka동안 매우 우세하게 퇴적되었다. 골재 부존 가능 구간의 모래질 자갈층은 약 13.0~19.0 ka, 그리고 약 50 ka에 퇴적된 것으로 추정되어 해침과정 이전의 플라이스토세 고기 하성 퇴적층으로 해석된다.

주요어 골재자원, 시추, 미고화 퇴적층, 연대측정, 조간대

  • The amount of aggregate recources in the Yeongam area is small and most of the aggregates are distributed 10m blow the surface. Most of sediments are composed of thick blue-grey intertidal sediments formed during 6,000 to 8,000 years.

연구지역은 전라남도 영암군 일대로 대불국가산업단지가 위치하고 있어 일부지역은 개발이 활성화되어 있는지역이다. 영암지역은 한반도 서해안에 위치한 지역으로신생대 제4기 동안 여러번에 걸친 빙기와 간빙기의 반복에 의한 육상과 해양이 반복되는 환경에 민감하게 노출되는 지역이다. 해수면 변동에 따른 해안 환경 변화는 시기별 퇴적물의 특성을 변화시키며 이는 골재 부존 및 개발가능성과 연관된다. 이번 연구에서는 영암지역의 골재부존 및 개발 가능성을 파악하기 위하여 영암군 관내 국가하천, 지방하천을 대상으로 각 하천별 골재 부존가능성에 대한 조사를 실시하였으며 육상골재는 영암군의 영산강을 비롯한 주요 수계 주변의 충적층을 대상으로 지질, 지형, 지표이용현황 등을 조사하고 이를 근거로 시추조사지점을 선정하여 충적층 내의 모래와 자갈의 분포특성을 파악하였다. 시추조사는 지표지질조사로는 파악하기 어려운 지표 하부에 대해서 골재의 공간적인 분포를 보다 정확히 파악하고자 수행되었다. 하천 및 육상 시추조사를 통하여 골재자원 부존량 및 분포 특성 평가를 실시하였고 각 퇴적층의 단위별 절대연대측정을 통하여퇴적시점을 유추하였다. 이를 바탕으로 골재 분포의 시기별 특성과 골재 자원개발과의 연관성을 평가하였다. 이번 논문의 시추 및 골재자원 정보 등은 한국지질자원연구원에서 수행한 전남 영암지역 골재자원조사 과제의 보고서를 바탕으로 집필되었다(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 2010).

영암군은 동경 126°21`~126°52`, 북위 34°39`~34°56`에위치하며 면적은 약 591 km2로 임야가 약 40%를 차지하며 주로 육상골재로 활용 가능한 논과 밭이 약 37%를점한다(Fig. 1). 지형 고도의 분포비로 보면 해발고도 50 m이하가 영암군 전체 면적의 64%를 차지하며, 경사도 5°이하 지역은 영암군 전체 면적의 약 60% 이상을 차지한다. 이는 영암지역 대부분이 평야지대를 형성하는 특성과 잘 일치한다. 영암지역의 동남부는 월출산(809 m)을최고봉으로 백룡산(418 m), 흑석산(650 m), 도갑산(376 m)등의 산지를 이룬다. 반면, 서남-서북부는 영암천과 학산천이 영산강 본류로 연결되는 지점으로 영암군 시종면,도포면, 미안면 등 영산강 하구둑 개설 이후 간척되어 넓은 농경지로 사용되고 있는 비교적 낮고 평평한 지형이주를 이룬다. 따라서 영암지역은 전체적으로 동쪽이 높고 서쪽이 낮은 동고서저형 지형을 이룬다. 영암군 관내는 국가하천인 영산강을 비롯하여 18개의 지방하천이 분포한다. 그 중 영암천은 영암읍 남쪽 월출산과 북쪽의 백룡산 계곡에서 발원해 서쪽의 도포만으로 유입된다. 영산강의 지류인 영암천, 학산천을 중심으로 아래 평야, 용산 평야, 지남 평야, 금계들 등의 평야 지대가 넓게 분포한다. 1980년대 영산강 하구둑 건설과 1990년대 영암 금호 방조제가 건설되면서부터 조간대 지역이 농경지로 간척되어 삼호읍, 시종면, 도포면, 서호면 일대에 간척 평야가 형성되었다. 기반암은 선캠브리아기의 편마암과 중생대 백악기에 형성된 화강암 및 화산암으로 되어 있다.선캠브리아기 암류에는 옥천대에 해당하는 화강편마암(PCEgrgn)과 갈두층(PCEgd)으로 구분된다. 화강암은 쥬라기 흑운모화강암(Jbgr)이 우세하며 화산암은 백악기 안산암 및 안산암질 응회암(Kiv)과 유문암 및 유문암질 응회암(Kav)으로 구분된다(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 2001; Choi et al., 2002).

Fig. 1. The topographic distribution map of the Yeongam area, the full-sized map of the Korean Peninsula was modified by Kim et al.(2012).

3.1. 지질 및 골재 분포 특성

영암지역의 골재 자원조사를 위하여 먼저 지표지질조사를 실시하였고 지표지질조사로는 파악이 어려운 지표하부에 대하여 시추조사를 실시하여 골재의 공간적인 분포를 파악하였다. 이번 연구에서는 하천 및 육상 골재 부존 가능성이 있는 지역을 중심으로 암반층 최상부까지만굴착하여 제4기 미고화 퇴적층을 회수하였다. 회수된 시추코어 퇴적물은 골재로써의 활용 가능 여부를 파악하기위하여 단순 분류 방식에 따라 표토 매립층, 점토층, 모래층, 모래질 자갈층, 역층, 토석층, 기반암풍화대의 7개로 분류하였다(Table 1). 골재 부존 구간에 해당하는 모래층은 모래가 약 80% 이상으로 우세한 경우이며 모래질 자갈층은 자갈의 비율이 20~80% 분포를 보이는 경우로 모래가 우세한 경우 역사층, 자갈이 우세한 경우 모래질 자갈층으로 구분하였다.

Table 1 Classification criteria for sedimentary layers applied to drill core logs

Classification of sedimentary layersDescription
Topsoil landfill layerSurface soil as artificial cultivation or reclamation
Clay layerLayer composed of sand grain size or less
Sand layerLayer with a sand ratio of more than 80%
Sand gravel layerLayer containing between 20 and 80% sand or gravel
Gravel layerLayer containing more than 80% gravel
Rock soilLayer composed of soil and gravel, without artificial activity, and with poor classification.
Weathered bedrockBedrock


영암지역의 하천골재는 관내를 흐르는 지방하천과 국가하천인 영산강, 영암천, 삼포천에 대하여 부존가능성조사를 수행하였다. 현재 하상과 주변 구하상에 대한 시추 자료를 활용하여 하천골재 부존 구간별로 부존 심도와 충적층 분포 특성을 파악하였다. 하천골재 시추조사는 총 5개 지점에서 실시되었으며 영산강에서 4지점, 영암천에서 1지점을 대상으로 하였다(Fig. 2에 YAR로 표시함). 영암지역의 육상골재는 영산강, 삼포천, 영암천 등의 유입 수계 주변에 발달한 고기 하성 퇴적층을 대상으로 시추조사를 통하여 육상골재 부존 구간별 부존 심도와 충적층 분포 특성을 파악하였다. 육상골재 부존 지역은 대부분 경작지에 해당하여 현재는 논이나 밭으로 사용 중이지만 기존 수계와 관련 없는 사면이나 구릉지를개간하여 이용하는 지역들은 퇴적작용에 영향을 받은 충적층에 해당하지 않기 때문에 조사에서 제외하였다. 조사지역의 지형발달 및 제4기 충적작용 특성들을 고려하여 시추지점을 선정하였고, 과거 구하상이 위치하였을 것으로 생각되는 하천의 합류부, 곡류부, 저습지, 하안평야,배후습지 등을 대상으로 총 28지점에서 시추조사가 수행되었다(Fig. 2에 YAL로 표시함).

Fig. 2. Location map of drilling survey of river(YAR) and land(YAL) aggregates in the Yeongam area.

3.2. 골재자원 평가

골재의 품질은 밀도, 흡수율, 강도, 구성광물조직 등과같은 암석 고유의 성질로부터 기인한 암질에 따라 달라지며, 여러 항목의 품질 기준에 따라 골재로써의 사용이적합한지 여부를 판단한다. 이번 연구에서는 시추조사 결과를 바탕으로 부존량 및 분포 특성 평가에 중점을 두어품질에 대한 평가는 논외로 하였다. 주요 하천 및 육상 골재 부존구간은 기반암 상부의 충적층 구간에서 골재로서의 활용이 가능하다고 판단되는 구간으로 시추코어 검층 시 모래층, 자갈층, 사력층(모래와 자갈 혼합층) 등으로 구분되는 구간을 의미한다. 개발가능 구간은 지표에서 하부 4 m 심도 이내에 해당되는 골재 활용 가능 충적층 두께로 정의된다(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 2010). 하천 골재의 경우 개발 가능량산정 시 현재의 수면 위로 드러난 하상의 평균 고도인수상 평균 하상고를 기준으로 약 4 m 하부 구간까지를골재자원 개발가능 구간으로 산정한다.

4.1. 하천골재 시추조사

영암지역 하천골재 시추공의 충적층 두께는 2.0~19.7 m 범위이며 대부분의 퇴적층은 청회색 점토층으로 최상부표토 매립층을 제외한 심도 약 2.0~17.0 m 구간이 이에해당한다(Fig. 3). 청회색 점토층은 조간대 환경에서 형성된 퇴적층으로 해석되며 점토층 하부에 일부 하성 기원의 모래층 및 사력층이 분포하고 최하부에는 1 m 이내로 기반암 풍화대가 분포한다. 이중에서 골재자원으로활용 가능한 모래층 및 사력층의 두께는 0~2.6 m의 범위를 갖는다. 하천골재 시추공 중에서 YAR01, YAR02,그리고 YAR03 시추공에서는 골재 부존 구간이 확인되지 않으며 YAR04, YAR05 시추공에서는 골재자원으로활용 가능한 모래층과 사력층이 분포하지만 부존율은10% 이내로 매우 낮다. 또한 모래층과 사력층의 분포 심도가 각각 17.1 m와 10.5 m로 골재 개발 가능 구간인 평균하상으로부터 약 4 m 하부 구간 이내에서는 실제 개발가능한 골재 부존 구간이 존재하지 않는다(Fig. 4, Table 2).

Table 2 Results of drilling survey of river aggregates in Yeongam area(unit: m)

Core numberTop soilClaySandSand gravelGravelRock soilWeathered bedrockTotal drilling depthMajor aggregate thicknessDevelopable sand gravel thickness
YAR010.02.00.00.00.00.01.03.00.00.0
YAR020.014.30.00.00.00.00.715.00.00.0
YAR031.015.60.00.00.00.00.417.00.00.0
YAR040.316.81.01.60.00.00.320.02.60.0
YAR050.69.90.80.00.00.00.712.00.80.0


Fig. 3. Photo of blue-gray intertidal clay sediments in core(YAL 10).

Fig. 4. The columnar section of the borehole from river aggregate drilling in the Yeongam area.

4.2. 육상골재 시추조사

영암지역 육상골재 시추공의 충적층 두께는 3.0~21.0 m 범위이며 골재자원으로 활용 가능한 모래층, 사력층, 자갈층의 두께는 최대 3.6 m로 분포하나 대부분의 시추공은 모래나 자갈층이 분포하지 않거나 개발가능 심도인4m보다 깊은 곳에만 분포하여 개발 가능성이 매우 낮은편이다. 육상골재 시추공 중에서 YAL05, YAL08, YAL09, YAL27, YAL28 시추공에서는 모래나 자갈이 분포하지않으며 그 외의 시추공들에서는 일부 모래층과 사력층이분포하지만 분포 심도가 매우 깊다. 대부분의 시추공에서는 일관된 퇴적 양상이 관찰되는데 최상부 1~2 m의표토 매립층을 제외하면 청회색 점토가 약 15 m 이내 두께로 분포하며 퇴적층 하부로 가면서 청회색 점토에서청회색 모래질 점토, 그리고 암회색 점토질 모래층으로바뀐다. 심도 15~20 m 구간은 왕모래와 잔자갈로 구성된 사력층이 협재되며, 최하부에는 기반암 풍화에 의한토석층도 일부 관찰된다(Fig. 5, Table 3).

Table 3 Results of drilling survey of land aggregates in Yeongam area(unit: m)

Core numberTop soilClaySandSand gravelGravelRock soilWeathered bedrockTotal drilling depthThicknessMajor aggregate thicknessDevelopable sand gravel thickness
YAL010.41.950.450.00.00.00.23.02.80.450.45
YAL020.63.11.550.00.00.00.756.05.251.550.6
YAL031.014.00.00.10.00.80.116.015.90.000.0
YAL040.32.00.00.80.01.30.65.04.40.800.8
YAL050.218.80.00.00.00.00.019.019.00.000.0
YAL062.75.00.50.00.01.10.710.09.30.500.0
YAL073.21.40.00.00.00.03.48.04.60.000.0
YAL081.719.30.00.00.00.00.021.021.00.000.0
YAL092.011.50.00.00.00.00.514.013.50.000.0
YAL101.013.50.80.50.00.00.216.015.81.300.0
YAL111.08.03.20.40.00.00.413.012.63.600.0
YAL121.05.21.70.00.10.50.59.08.51.300.0
YAL130.21.43.00.50.00.00.96.05.13.502.4
YAL140.54.40.40.40.00.00.36.05.70.800.0
YAL151.06.12.50.30.00.00.110.09.92.700.0
YAL161.08.351.450.40.00.00.812.011.21.850.0
YAL171.45.40.40.00.00.00.88.07.20.400.0
YAL181.26.30.80.00.00.00.79.08.30.800.0
YAL191.412.71.90.00.00.00.016.016.01.701.1
YAL200.76.32.90.00.00.00.110.09.92.900.0
YAL212.210.12.40.00.00.00.315.014.72.400.0
YAL220.710.51.40.00.00.00.413.012.61.400.8
YAL230.318.40.80.00.00.00.520.019.50.800.0
YAL241.516.21.10.00.00.20.019.019.01.100.0
YAL250.211.80.50.00.00.00.513.012.50.500.0
YAL262.011.60.40.20.00.00.815.014.20.600.0
YAL270.50.00.00.00.02.50.03.03.00.000.0
YAL281.01.00.00.00.01.20.84.03.20.000.0

*Major aggregates: section with an aggregate layer of 0.3m or more.



Fig. 5. The columnar section of the borehole from land aggregate drilling in the Yeongam area.

4.3. 퇴적 연대

이번 연구에서는 시추 퇴적물의 퇴적 시점을 알아보기위하여 광여기루미네선스(OSL: optically stimulated lumi-nescence) 연대측정법을 적용하였다. 석영을 이용한 OSL연대측정법은 조립질 석영(90-250 μm)을 이용한 조립입자 연대측정법과 세립질 석영(4-11 μm)을 이용한 세립입자 연대측정법으로 나눌 수 있는데 이번 연구에서는 세립질 석영을 이용한 세립입자 연대측정법을 적용하였다(Kim et al., 2015). 이번 연구에서는 육상골재 시추공인YAL21 코어에서 OSL 연대측정을 실시하였고 YAL10의연대결과는 Kim et al. (2012)을 인용하였다(Fig. 6, Table 4). YAL10 시추공은 시추심도 총 16.0 m 이며 심도 0.0~1.0 m 구간에 1.0 m 두께의 표토 매립층, 심도 1.0~14.3 m 구간에 13.3 m 두께의 청회색 점토층, 심도 14.3~15.1 m구간에 0.8 m 두께의 모래층, 심도 15.1~15.3 m 구간에0.2 m 두께의 점토층, 그리고 심도 15.3~15.8 m 구간에0.5 m 두께의 사력층이 분포한다. 퇴적 시기별로 구분해보면 심도 2.5~4.5 m 구간은 연대범위 1.3~6.4 ka, 심도4.5~10.5 m 구간은 연대범위 6.4~7.6 ka, 심도 10.5~14.3 m구간은 연대범위 7.6~13.9 ka에 해당하며 심도 14.3~15.3 m는 13.9~19.0 ka에 퇴적된 것으로 평가된다. YAL10 시추코어의 충적층 구간에서 주요 골재 부존 구간(모래층+사력층+자갈층)의 두께는 1.3 m이지만, 분포심도를 고려할때 개발 가능한 골재 부존 구간의 두께는 0.0m인 것으로 조사되었다. YAL21 시추공은 시추심도 총 15.0 m 이며0.0~2.2 m 구간에 2.2 m 두께의 표토 매립층, 심도 2.2~12.2 m구간에는 10.0 m 두께의 점토층, 12.2~12.4 m 구간에0.2 m 두께의 모래층, 심도 12.4~12.5 m 구간에 0.1 m 두께의 점토층, 심도 12.5~14.7 m 구간에 2.2 m 두께의 모래층이 분포한다. 퇴적 시기별로 구분해 보면 심도 2.5~4.5 m구간은 연대범위 0.2~6.1 ka, 심도 4.5~10.5 m 구간은 연대범위 6.1~8.8 ka, 심도 10.5~12.2 m 구간은 연대범위8.8~49.6 ka에 퇴적된 것으로 평가된다. YAL21 시추코어의 주요 골재 부존 구간의 두께는 2.4 m이지만 분포심도를 고려할 때 실제로 개발가능한 골재 부존 구간의 두께는 0.0 m인 것으로 조사되었다.

Table 4 Dose rate information, De values and OSL ages of YAL 10(Kim et al., 2012), YAL 21 core sediments, aThe water content is expressed as the weight of water divided by the weight of dry sediments, bAlpha dose rate was calculated using an a-value of 0.04±0.02(Ree-Jones, 1995).

Lab. NoWater Content (%)aDepth (cm)Alpha dose (Gy/ka)bBeta dose (Gy/ka)Gamma dose (Gy/ka)Cosmic dose (Gy/ka)Dose rate (Gy/ka)De (Gy)Age (ka)
YAL10-146.8 ±52500.34 ± 0.171.94 ± 0.101.13 ± 0.060.15 ± 0.013.55 ± 0.214.6 ± 0.061.3 ± 0.1
10-242.4 ±54500.34 ± 0.172.03 ± 0.111.14 ± 0.060.12 ± 0.013.62 ± 0.2123.3 ± 0.306.4 ± 0.4
10-342.0 ±56500.34 ± 0.172.02 ± 0.111.13 ± 0.060.09 ± 0.03.59 ± 0.2125.9 ± 0.657.2 ± 0.5
10-438.9 ±58500.36 ± 0.182.01 ± 0.111.15 ± 0.060.08 ± 0.03.60 ± 0.2225.8 ± 0.327.2 ± 0.5
10-537.7 ±510500.40 ± 0.202.06 ± 0.121.20 ± 0.060.06 ± 0.03.73 ± 0.2428.4 ± 0.717.6 ± 0.5
10-630.2 ±512500.42 ± 0.211.91 ± 0.111.19 ± 0.070.05 ± 0.03.57 ± 0.2538.2 ± 0.2610.7 ± 0.8
10-712.7 ±514300.50 ± 0.252.59 ± 0.171.46 ± 0.090.04 ± 0.04.60 ± 0.3263.8 ± 0.4013.9 ± 1.0
10-810.0 ±515300.73 ± 0.373.61 ± 0.242.02 ± 0.130.04 ± 0.06.42 ± 0.46121.9 ± 10.1819.0 ± 2.1
YAL21-141.7 ±52500.37 ± 0.182.11 ± 0.121.22 ± 0.060.15 ± 0.013.84 ± 0.230.8 ± 0.020.2 ± 0.0
21-256.3 ±54500.30 ± 0.151.83 ± 0.091.03 ± 0.050.12 ± 0.013.27 ± 0.1919.9 ± 0.596.1 ± 0.4
21-346.8 ±56500.34 ± 0.171.96 ± 0.111.12 ± 0.060.09 ± 0.003.51 ± 0.2121.1 ± 0.156.0 ± 0.4
21-443.6 ±58500.36 ± 0.182.02 ± 0.111.17 ± 0.060.08 ± 0.003.63 ± 0.2225.7 ± 0.177.1 ± 0.4
21-528.0 ±510500.43 ± 0.221.93 ± 0.121.21 ± 0.070.06 ± 0.003.64 ± 0.2632.0 ± 0.298.8 ± 0.6
21-69.0 ±512200.65 ± 0.333.07 ± 0.201.79 ± 0.110.05 ± 0.005.57 ± 0.40276.0 ± 5.6649.6 ± 3.7


Fig. 6. The OSL ages of YAL10, YAL21 core sediments(Age results of YAL10 were derived from Kim et al., 2012).

하천 및 육상골재는 현 하상 및 과거 구하상의 퇴적층에서 주로 형성되는데 야외조사 만으로는 골재 유무의확인이 어렵기 때문에 시추조사를 통한 골재 부존 확인이 필수적이다. 영암지역 대부분의 지형적 특성을 보면영산강, 영암천, 삼포천 등 하천 유역이 매우 넓어서 골재가 다량 부존될 것으로 추정되었지만 영암지역 골재부존량은 다른 시군에 비하여 매우 적은 편이다. 대부분의 골재 부존은 현재 개발이 어려운 지표하부 10 m 내외의 심도에 집중되어 있고 국부적으로 평야지대를 제외한 일부 구릉성 산지에 고기 하성기원의 골재 부존이 확인된다. 이는 개발가능 사력층 구간인 하부 심도 4 m 내에 골재 부존 구간이 존재하지 못함을 뜻한다. 시추 조사 결과, 대부분의 미고화 퇴적층은 청회색 점토가 우세하며 10 m 이상 수직적으로 매우 두껍게 분포하고 있다.모래와 자갈은 지표로부터 10 m 이상 심도와 기반암 풍화대 바로 위 1~2 m 내외의 두께로 매우 깊고 얇게 분포하고 있다. 이는 영암지역 대부분이 과거 기반암 풍화대 위에 하성기원 퇴적층이 퇴적된 이후 홀로세 초기부터 시작된 해침의 영향으로 조간대성 퇴적층이 기존 하성층 위를 두껍게 덮고 있음을 알 수 있다. 실제, 영암군미암면과 삼호읍의 평야지대는 수십 년 전까지도 조간대이었지만 영산강 하류의 농경지 조성을 위한 간척사업의일환으로 생겨난 매립 간척지이다. 골재 개발 가능 지역은 영암읍, 군서면, 학산면, 금정면이며 이들 지역은 과거 해침의 영향을 받지 않은 지역으로 추정되는 선상지성 퇴적층이 분포하는 지역이다.

시추공 퇴적층의 OSL 연대측정 결과, 영암천의 바깥쪽에 위치한 YAL10 시추공과 내륙쪽에 위치한 YAL21시추공 모두에서 공통적으로 약 6~8 ka 사이 매우 빠른퇴적 작용이 있었고 두 지점 모두에서 동시기에 해수의유입이 시작되었음을 알 수 있다. 시추공 퇴적층 중 청회색 점토 부분은 퇴적층의 대부분을 차지하며 해침에의한 조간대성 퇴적층으로 해석된다. 이는 현세라고도 불리우는 약 10 ka 전부터 현재까지의 지질 시대인 홀로세(Holocene) 간빙기 동안 빙하가 녹으면서 해수면이 급격히 상승한 시기에 영암 지역과 같은 해수면과 가까운 낮은 해발고도에 위치한 연안지역에 해침(transgression)의영향으로 하천 환경이 조간대 환경으로 바뀌며 저지대를메우는 퇴적작용이 지속되었음을 알 수 있다. 퇴적층의상부 구간은 홀로세 해수면 최고위 시기(Holocene sea level high stand) 이후로 해수면 상승이 더 이상 진행되지 않았기 때문에 퇴적 공간(accommodation space)의 감소와 더불어 해수 유입량의 감소에 따라 해양으로부터유입되는 퇴적물이 급격히 감소한 것으로 해석된다. YAL10시추공의 심도 14 m 이상에서 형성되어 있는 골재 부존가능 구간의 사력층은 13.9~19.0 ka에 퇴적되었고 YAL21시추공의 심도 12 m 이상에서 분포하는 사력층은 약 50 ka에 퇴적된 것으로 해석된다. 해침에 의한 두꺼운 조간대성 퇴적작용은 하부의 골재 부존 구간 일부를 침식시키고 그 위를 두껍게 덮어서 골재 구간이 존재하더라도 부존 심도가 개발 가능 구간보다 깊게 분포하도록 하는 결과를 야기하였다. 따라서 현 하천을 중심으로 한 하천 골재 조사에서도 하천의 일반적 특성인 사력층 분포 보다는 조간대 내의 수로와 유사한 점토질 퇴적층이 우세한환경으로 제한된다.

전라남도 영암군을 대상으로 하천 및 육상 골재 조사를 진행하여 골재 부존 구간 및 개발 가능성을 평가하였다. 또한 시추공 퇴적층의 퇴적시기를 측정하여 골재 구간의 시기별 퇴적 특성을 확인하였다. 하천 골재 조사 지역인 영산강, 영암천, 삼포천에서는 골재 부존량은 확인되었으나 개발가능 사력층 구간인 하부 심도 4 m 보다부존 심도가 매우 깊어 골재 개발 가능성은 낮은 것으로평가된다. 이는 영암 지역 대부분의 미고화 퇴적층이 청회색 점토로 구성된 해성층이 10 m 이상 수직적으로 분포하며 그 하부에 골재 구간인 사력층이 기반암 풍화대위를 얇게 덮고 있기 때문으로 해석된다. 청회색 점토층은 약 10 ka 전부터 해수면이 급상승하면서 형성된 조간대성 퇴적층으로 그 퇴적 과정은 현재까지 지속되었고그 결과 매우 두꺼운 점토층을 퇴적시켰음을 알 수 있다.약 6~8 ka 동안이 점토 퇴적층이 우세하게 형성된 시기이며 골재 부존 가능 구간의 사력층 퇴적 시기는 약 13~19 ka,그리고 약 50 ka 에 형성된 해침과정 이전의 고기 하성퇴적층으로 해석된다.

이 논문은 한국지질자원연구원에서 수행하고 있는 국토교통부 “2024년 골재자원자사 및 관리(IP2024-008-2024)”의 연구를 통해 작성되었습니다. 또한 논문에 대한세심한 검토를 해주신 심사위원분들께 감사드립니다.

  1. Choi, B.-y., Choi, H.-i., Hwang, J.-h., Gi, W.-s., Ko, H.-j., Kim, Y.-b., Lee, B.-j., Song, K.-y., Kim, J.-c. and Choi, Y.-s. (2002) 1:250,000 Mokpo-Yeosu geological map and manual, 45p.
  2. Kim, J.C., Eum, C.H., Yi, S., Kim, J.Y., Hong, S.S. and Lee, J.-Y. (2012) Optically stimulated luminescence dating of coastal sediments from southwestern Korea. Quaternary Geochronology, v.10, p.218-223. doi:10.1016/j.quageo.2012.03.008.
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  6. Rees-Jones, J. (1995) Optical dating of young sediments using finegrain quartz. Ancient TL, v.13, p.9-14.

Article

Special Research Paper on “Research on Aggregate Resources in Korea (II)”

Econ. Environ. Geol. 2024; 57(2): 243-251

Published online April 30, 2024 https://doi.org/10.9719/EEG.2024.57.2.243

Copyright © THE KOREAN SOCIETY OF ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL GEOLOGY.

Distribution Characteristics of Land and River Aggregate Resources in Yeongam Area by Deposition Period

Jin Cheul Kim, Sei Sun Hong*, Jin-Young Lee, Ju Yong Kim

Quaternary Environment Research Center, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, Daejeon 34132, Korea

Correspondence to:*hss@kigam.re.kr

Received: March 7, 2024; Revised: April 17, 2024; Accepted: April 18, 2024

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided original work is properly cited.

Abstract

In this study, a surface geological survey was first conducted to investigate aggregate resources in the Yeongam area of Jeollanam-do, and a drilling survey was conducted in the lower part of the surface, which was difficult to identify through a surface geological survey, to determine the spatial distribution of aggregates. Drilling sites were selected considering the topographical development and Quaternary alluvium characteristics of the study area, and river aggregate drilling surveys were conducted at a total of 5 points and land aggregate drilling surveys were conducted at a total of 28 points. Borehole core sediments were classified into seven sedimentary units to determine whether they could be used as aggregates, and optically stimulated luminescence dating was performed on representative boreholes to measure the depositional period for each sedimentary unit. As a result of the study, most of the Yeongam area had a very wide river basin, so it was estimated that there would be a large amount of aggregate, but the amount of aggregate was evaluated to be very small compared to other cities and counties. Most of the unconsolidated sedimentary layers in the Yeongam area are composed of blue-grey marine clay with a vertical thickness of more than 10 m. The sand-gravel layer corresponding to the aggregate section is distributed in the lower part of the marine clay, thinly covering the bedrock weathering zone. This is because the amount of aggregates themselves is small and most of the aggregates are distributed at a depth of 10 m below the surface, which is currently difficult to develop, so the possibility of developing aggregates is evaluated to be very low. As a result of dating, it can be seen that the blue-grey marine clay layer is an intertidal sedimentary layer formed as the sea level rose rapidly about 10,000 years ago. The deposition process continued from 10,000 years ago to the present, and as a result, a very thick clay layer was deposited. This clay layer was formed very dominantly for about 6,000 to 8,000 years, and the sand-gravel layer in the section where aggregates deposited in the Pleistocene period can exist was measured to have been deposited at about 13.0 to 19.0 ka, and about 50 ka, showing that it was deposited as paleo-fluvial deposits before the marine transgression process.

Keywords aggregate, Yeongam, OSL, sedimentary unit, Quaternary

영암지역 육상 및 하천 골재의 퇴적 시기별 분포 특성

김진철 · 홍세선* · 이진영 · 김주용

한국지질자원연구원 제4기환경연구센터

Received: March 7, 2024; Revised: April 17, 2024; Accepted: April 18, 2024

요 약

이번 연구에서는 전라남도 영암지역의 골재 자원조사를 위하여 먼저 지표지질조사를 실시하였고 지표지질조사로는 파악이 어려운 지표 하부에 대하여 시추조사를 실시하여 골재의 공간적인 분포를 파악하였다. 조사 지역의 지형 발달 및 제 4기 충적작용 특성들을 고려하여 시추지점을 선정하였고, 총 5 지점에서 하천 골재 시추조사와 총 28 지점에서 육상 골재 시추조사가 수행되었다. 시추코어 퇴적물은 골재로써의 활용 가능 여부를 파악하기 위하여 7개의 퇴적 단위로 분류하였으며, 대표 시추공을 대상으로 광여기루미네선스(OSL) 연대측정을 실시하여 퇴적 단위별 퇴적 시기를 측정하였다. 연구 결과, 영암지역 대부분은 하천 유역이 매우 넓어서 골재가 다량 부존될 것으로 추정되었지만 골재 부존량은 다른 시군에 비하여 매우 적은 편으로 평가되었다. 영암 지역 대부분의 미고화 퇴적층은 10 m 이상의 수직적 두께를 보이는 청회색 해성 점토로 구성되는데, 골재 부존구간에 해당하는 모래질 자갈층은 해성 점토 하부의 기반암 풍화대 위를 얇게 덮으며 분포한다. 이는 골재 부존 구간의 부존량 자체가 적고 대부분의 골재 부존 구간이 현재 개발이 어려운 지표하부 10 m 아래 심도에 위치하기 때문에 골재 개발 가능성도 매우 낮은 것으로 평가된다. 연대측정 결과, 청회색 해성 점토층은 약 10 ka 전부터 해수면이 급상승하면서 형성된 조간대성 퇴적층으로 퇴적 작용은 현재까지 지속되었고 그 결과로 매우 두꺼운 점토층이 형성되었음을 알 수 있다. 이러한 점토층은 약 6~8 ka동안 매우 우세하게 퇴적되었다. 골재 부존 가능 구간의 모래질 자갈층은 약 13.0~19.0 ka, 그리고 약 50 ka에 퇴적된 것으로 추정되어 해침과정 이전의 플라이스토세 고기 하성 퇴적층으로 해석된다.

주요어 골재자원, 시추, 미고화 퇴적층, 연대측정, 조간대

Research Highlights

  • The amount of aggregate recources in the Yeongam area is small and most of the aggregates are distributed 10m blow the surface. Most of sediments are composed of thick blue-grey intertidal sediments formed during 6,000 to 8,000 years.

1. 서론

연구지역은 전라남도 영암군 일대로 대불국가산업단지가 위치하고 있어 일부지역은 개발이 활성화되어 있는지역이다. 영암지역은 한반도 서해안에 위치한 지역으로신생대 제4기 동안 여러번에 걸친 빙기와 간빙기의 반복에 의한 육상과 해양이 반복되는 환경에 민감하게 노출되는 지역이다. 해수면 변동에 따른 해안 환경 변화는 시기별 퇴적물의 특성을 변화시키며 이는 골재 부존 및 개발가능성과 연관된다. 이번 연구에서는 영암지역의 골재부존 및 개발 가능성을 파악하기 위하여 영암군 관내 국가하천, 지방하천을 대상으로 각 하천별 골재 부존가능성에 대한 조사를 실시하였으며 육상골재는 영암군의 영산강을 비롯한 주요 수계 주변의 충적층을 대상으로 지질, 지형, 지표이용현황 등을 조사하고 이를 근거로 시추조사지점을 선정하여 충적층 내의 모래와 자갈의 분포특성을 파악하였다. 시추조사는 지표지질조사로는 파악하기 어려운 지표 하부에 대해서 골재의 공간적인 분포를 보다 정확히 파악하고자 수행되었다. 하천 및 육상 시추조사를 통하여 골재자원 부존량 및 분포 특성 평가를 실시하였고 각 퇴적층의 단위별 절대연대측정을 통하여퇴적시점을 유추하였다. 이를 바탕으로 골재 분포의 시기별 특성과 골재 자원개발과의 연관성을 평가하였다. 이번 논문의 시추 및 골재자원 정보 등은 한국지질자원연구원에서 수행한 전남 영암지역 골재자원조사 과제의 보고서를 바탕으로 집필되었다(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 2010).

2. 지형 및 지질 개요

영암군은 동경 126°21`~126°52`, 북위 34°39`~34°56`에위치하며 면적은 약 591 km2로 임야가 약 40%를 차지하며 주로 육상골재로 활용 가능한 논과 밭이 약 37%를점한다(Fig. 1). 지형 고도의 분포비로 보면 해발고도 50 m이하가 영암군 전체 면적의 64%를 차지하며, 경사도 5°이하 지역은 영암군 전체 면적의 약 60% 이상을 차지한다. 이는 영암지역 대부분이 평야지대를 형성하는 특성과 잘 일치한다. 영암지역의 동남부는 월출산(809 m)을최고봉으로 백룡산(418 m), 흑석산(650 m), 도갑산(376 m)등의 산지를 이룬다. 반면, 서남-서북부는 영암천과 학산천이 영산강 본류로 연결되는 지점으로 영암군 시종면,도포면, 미안면 등 영산강 하구둑 개설 이후 간척되어 넓은 농경지로 사용되고 있는 비교적 낮고 평평한 지형이주를 이룬다. 따라서 영암지역은 전체적으로 동쪽이 높고 서쪽이 낮은 동고서저형 지형을 이룬다. 영암군 관내는 국가하천인 영산강을 비롯하여 18개의 지방하천이 분포한다. 그 중 영암천은 영암읍 남쪽 월출산과 북쪽의 백룡산 계곡에서 발원해 서쪽의 도포만으로 유입된다. 영산강의 지류인 영암천, 학산천을 중심으로 아래 평야, 용산 평야, 지남 평야, 금계들 등의 평야 지대가 넓게 분포한다. 1980년대 영산강 하구둑 건설과 1990년대 영암 금호 방조제가 건설되면서부터 조간대 지역이 농경지로 간척되어 삼호읍, 시종면, 도포면, 서호면 일대에 간척 평야가 형성되었다. 기반암은 선캠브리아기의 편마암과 중생대 백악기에 형성된 화강암 및 화산암으로 되어 있다.선캠브리아기 암류에는 옥천대에 해당하는 화강편마암(PCEgrgn)과 갈두층(PCEgd)으로 구분된다. 화강암은 쥬라기 흑운모화강암(Jbgr)이 우세하며 화산암은 백악기 안산암 및 안산암질 응회암(Kiv)과 유문암 및 유문암질 응회암(Kav)으로 구분된다(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 2001; Choi et al., 2002).

Figure 1. The topographic distribution map of the Yeongam area, the full-sized map of the Korean Peninsula was modified by Kim et al.(2012).

3. 골재자원 조사 및 평가

3.1. 지질 및 골재 분포 특성

영암지역의 골재 자원조사를 위하여 먼저 지표지질조사를 실시하였고 지표지질조사로는 파악이 어려운 지표하부에 대하여 시추조사를 실시하여 골재의 공간적인 분포를 파악하였다. 이번 연구에서는 하천 및 육상 골재 부존 가능성이 있는 지역을 중심으로 암반층 최상부까지만굴착하여 제4기 미고화 퇴적층을 회수하였다. 회수된 시추코어 퇴적물은 골재로써의 활용 가능 여부를 파악하기위하여 단순 분류 방식에 따라 표토 매립층, 점토층, 모래층, 모래질 자갈층, 역층, 토석층, 기반암풍화대의 7개로 분류하였다(Table 1). 골재 부존 구간에 해당하는 모래층은 모래가 약 80% 이상으로 우세한 경우이며 모래질 자갈층은 자갈의 비율이 20~80% 분포를 보이는 경우로 모래가 우세한 경우 역사층, 자갈이 우세한 경우 모래질 자갈층으로 구분하였다.

Table 1 . Classification criteria for sedimentary layers applied to drill core logs.

Classification of sedimentary layersDescription
Topsoil landfill layerSurface soil as artificial cultivation or reclamation
Clay layerLayer composed of sand grain size or less
Sand layerLayer with a sand ratio of more than 80%
Sand gravel layerLayer containing between 20 and 80% sand or gravel
Gravel layerLayer containing more than 80% gravel
Rock soilLayer composed of soil and gravel, without artificial activity, and with poor classification.
Weathered bedrockBedrock


영암지역의 하천골재는 관내를 흐르는 지방하천과 국가하천인 영산강, 영암천, 삼포천에 대하여 부존가능성조사를 수행하였다. 현재 하상과 주변 구하상에 대한 시추 자료를 활용하여 하천골재 부존 구간별로 부존 심도와 충적층 분포 특성을 파악하였다. 하천골재 시추조사는 총 5개 지점에서 실시되었으며 영산강에서 4지점, 영암천에서 1지점을 대상으로 하였다(Fig. 2에 YAR로 표시함). 영암지역의 육상골재는 영산강, 삼포천, 영암천 등의 유입 수계 주변에 발달한 고기 하성 퇴적층을 대상으로 시추조사를 통하여 육상골재 부존 구간별 부존 심도와 충적층 분포 특성을 파악하였다. 육상골재 부존 지역은 대부분 경작지에 해당하여 현재는 논이나 밭으로 사용 중이지만 기존 수계와 관련 없는 사면이나 구릉지를개간하여 이용하는 지역들은 퇴적작용에 영향을 받은 충적층에 해당하지 않기 때문에 조사에서 제외하였다. 조사지역의 지형발달 및 제4기 충적작용 특성들을 고려하여 시추지점을 선정하였고, 과거 구하상이 위치하였을 것으로 생각되는 하천의 합류부, 곡류부, 저습지, 하안평야,배후습지 등을 대상으로 총 28지점에서 시추조사가 수행되었다(Fig. 2에 YAL로 표시함).

Figure 2. Location map of drilling survey of river(YAR) and land(YAL) aggregates in the Yeongam area.

3.2. 골재자원 평가

골재의 품질은 밀도, 흡수율, 강도, 구성광물조직 등과같은 암석 고유의 성질로부터 기인한 암질에 따라 달라지며, 여러 항목의 품질 기준에 따라 골재로써의 사용이적합한지 여부를 판단한다. 이번 연구에서는 시추조사 결과를 바탕으로 부존량 및 분포 특성 평가에 중점을 두어품질에 대한 평가는 논외로 하였다. 주요 하천 및 육상 골재 부존구간은 기반암 상부의 충적층 구간에서 골재로서의 활용이 가능하다고 판단되는 구간으로 시추코어 검층 시 모래층, 자갈층, 사력층(모래와 자갈 혼합층) 등으로 구분되는 구간을 의미한다. 개발가능 구간은 지표에서 하부 4 m 심도 이내에 해당되는 골재 활용 가능 충적층 두께로 정의된다(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 2010). 하천 골재의 경우 개발 가능량산정 시 현재의 수면 위로 드러난 하상의 평균 고도인수상 평균 하상고를 기준으로 약 4 m 하부 구간까지를골재자원 개발가능 구간으로 산정한다.

4. 연구 결과

4.1. 하천골재 시추조사

영암지역 하천골재 시추공의 충적층 두께는 2.0~19.7 m 범위이며 대부분의 퇴적층은 청회색 점토층으로 최상부표토 매립층을 제외한 심도 약 2.0~17.0 m 구간이 이에해당한다(Fig. 3). 청회색 점토층은 조간대 환경에서 형성된 퇴적층으로 해석되며 점토층 하부에 일부 하성 기원의 모래층 및 사력층이 분포하고 최하부에는 1 m 이내로 기반암 풍화대가 분포한다. 이중에서 골재자원으로활용 가능한 모래층 및 사력층의 두께는 0~2.6 m의 범위를 갖는다. 하천골재 시추공 중에서 YAR01, YAR02,그리고 YAR03 시추공에서는 골재 부존 구간이 확인되지 않으며 YAR04, YAR05 시추공에서는 골재자원으로활용 가능한 모래층과 사력층이 분포하지만 부존율은10% 이내로 매우 낮다. 또한 모래층과 사력층의 분포 심도가 각각 17.1 m와 10.5 m로 골재 개발 가능 구간인 평균하상으로부터 약 4 m 하부 구간 이내에서는 실제 개발가능한 골재 부존 구간이 존재하지 않는다(Fig. 4, Table 2).

Table 2 . Results of drilling survey of river aggregates in Yeongam area(unit: m).

Core numberTop soilClaySandSand gravelGravelRock soilWeathered bedrockTotal drilling depthMajor aggregate thicknessDevelopable sand gravel thickness
YAR010.02.00.00.00.00.01.03.00.00.0
YAR020.014.30.00.00.00.00.715.00.00.0
YAR031.015.60.00.00.00.00.417.00.00.0
YAR040.316.81.01.60.00.00.320.02.60.0
YAR050.69.90.80.00.00.00.712.00.80.0


Figure 3. Photo of blue-gray intertidal clay sediments in core(YAL 10).

Figure 4. The columnar section of the borehole from river aggregate drilling in the Yeongam area.

4.2. 육상골재 시추조사

영암지역 육상골재 시추공의 충적층 두께는 3.0~21.0 m 범위이며 골재자원으로 활용 가능한 모래층, 사력층, 자갈층의 두께는 최대 3.6 m로 분포하나 대부분의 시추공은 모래나 자갈층이 분포하지 않거나 개발가능 심도인4m보다 깊은 곳에만 분포하여 개발 가능성이 매우 낮은편이다. 육상골재 시추공 중에서 YAL05, YAL08, YAL09, YAL27, YAL28 시추공에서는 모래나 자갈이 분포하지않으며 그 외의 시추공들에서는 일부 모래층과 사력층이분포하지만 분포 심도가 매우 깊다. 대부분의 시추공에서는 일관된 퇴적 양상이 관찰되는데 최상부 1~2 m의표토 매립층을 제외하면 청회색 점토가 약 15 m 이내 두께로 분포하며 퇴적층 하부로 가면서 청회색 점토에서청회색 모래질 점토, 그리고 암회색 점토질 모래층으로바뀐다. 심도 15~20 m 구간은 왕모래와 잔자갈로 구성된 사력층이 협재되며, 최하부에는 기반암 풍화에 의한토석층도 일부 관찰된다(Fig. 5, Table 3).

Table 3 . Results of drilling survey of land aggregates in Yeongam area(unit: m).

Core numberTop soilClaySandSand gravelGravelRock soilWeathered bedrockTotal drilling depthThicknessMajor aggregate thicknessDevelopable sand gravel thickness
YAL010.41.950.450.00.00.00.23.02.80.450.45
YAL020.63.11.550.00.00.00.756.05.251.550.6
YAL031.014.00.00.10.00.80.116.015.90.000.0
YAL040.32.00.00.80.01.30.65.04.40.800.8
YAL050.218.80.00.00.00.00.019.019.00.000.0
YAL062.75.00.50.00.01.10.710.09.30.500.0
YAL073.21.40.00.00.00.03.48.04.60.000.0
YAL081.719.30.00.00.00.00.021.021.00.000.0
YAL092.011.50.00.00.00.00.514.013.50.000.0
YAL101.013.50.80.50.00.00.216.015.81.300.0
YAL111.08.03.20.40.00.00.413.012.63.600.0
YAL121.05.21.70.00.10.50.59.08.51.300.0
YAL130.21.43.00.50.00.00.96.05.13.502.4
YAL140.54.40.40.40.00.00.36.05.70.800.0
YAL151.06.12.50.30.00.00.110.09.92.700.0
YAL161.08.351.450.40.00.00.812.011.21.850.0
YAL171.45.40.40.00.00.00.88.07.20.400.0
YAL181.26.30.80.00.00.00.79.08.30.800.0
YAL191.412.71.90.00.00.00.016.016.01.701.1
YAL200.76.32.90.00.00.00.110.09.92.900.0
YAL212.210.12.40.00.00.00.315.014.72.400.0
YAL220.710.51.40.00.00.00.413.012.61.400.8
YAL230.318.40.80.00.00.00.520.019.50.800.0
YAL241.516.21.10.00.00.20.019.019.01.100.0
YAL250.211.80.50.00.00.00.513.012.50.500.0
YAL262.011.60.40.20.00.00.815.014.20.600.0
YAL270.50.00.00.00.02.50.03.03.00.000.0
YAL281.01.00.00.00.01.20.84.03.20.000.0

*Major aggregates: section with an aggregate layer of 0.3m or more..



Figure 5. The columnar section of the borehole from land aggregate drilling in the Yeongam area.

4.3. 퇴적 연대

이번 연구에서는 시추 퇴적물의 퇴적 시점을 알아보기위하여 광여기루미네선스(OSL: optically stimulated lumi-nescence) 연대측정법을 적용하였다. 석영을 이용한 OSL연대측정법은 조립질 석영(90-250 μm)을 이용한 조립입자 연대측정법과 세립질 석영(4-11 μm)을 이용한 세립입자 연대측정법으로 나눌 수 있는데 이번 연구에서는 세립질 석영을 이용한 세립입자 연대측정법을 적용하였다(Kim et al., 2015). 이번 연구에서는 육상골재 시추공인YAL21 코어에서 OSL 연대측정을 실시하였고 YAL10의연대결과는 Kim et al. (2012)을 인용하였다(Fig. 6, Table 4). YAL10 시추공은 시추심도 총 16.0 m 이며 심도 0.0~1.0 m 구간에 1.0 m 두께의 표토 매립층, 심도 1.0~14.3 m 구간에 13.3 m 두께의 청회색 점토층, 심도 14.3~15.1 m구간에 0.8 m 두께의 모래층, 심도 15.1~15.3 m 구간에0.2 m 두께의 점토층, 그리고 심도 15.3~15.8 m 구간에0.5 m 두께의 사력층이 분포한다. 퇴적 시기별로 구분해보면 심도 2.5~4.5 m 구간은 연대범위 1.3~6.4 ka, 심도4.5~10.5 m 구간은 연대범위 6.4~7.6 ka, 심도 10.5~14.3 m구간은 연대범위 7.6~13.9 ka에 해당하며 심도 14.3~15.3 m는 13.9~19.0 ka에 퇴적된 것으로 평가된다. YAL10 시추코어의 충적층 구간에서 주요 골재 부존 구간(모래층+사력층+자갈층)의 두께는 1.3 m이지만, 분포심도를 고려할때 개발 가능한 골재 부존 구간의 두께는 0.0m인 것으로 조사되었다. YAL21 시추공은 시추심도 총 15.0 m 이며0.0~2.2 m 구간에 2.2 m 두께의 표토 매립층, 심도 2.2~12.2 m구간에는 10.0 m 두께의 점토층, 12.2~12.4 m 구간에0.2 m 두께의 모래층, 심도 12.4~12.5 m 구간에 0.1 m 두께의 점토층, 심도 12.5~14.7 m 구간에 2.2 m 두께의 모래층이 분포한다. 퇴적 시기별로 구분해 보면 심도 2.5~4.5 m구간은 연대범위 0.2~6.1 ka, 심도 4.5~10.5 m 구간은 연대범위 6.1~8.8 ka, 심도 10.5~12.2 m 구간은 연대범위8.8~49.6 ka에 퇴적된 것으로 평가된다. YAL21 시추코어의 주요 골재 부존 구간의 두께는 2.4 m이지만 분포심도를 고려할 때 실제로 개발가능한 골재 부존 구간의 두께는 0.0 m인 것으로 조사되었다.

Table 4 . Dose rate information, De values and OSL ages of YAL 10(Kim et al., 2012), YAL 21 core sediments, aThe water content is expressed as the weight of water divided by the weight of dry sediments, bAlpha dose rate was calculated using an a-value of 0.04±0.02(Ree-Jones, 1995)..

Lab. NoWater Content (%)aDepth (cm)Alpha dose (Gy/ka)bBeta dose (Gy/ka)Gamma dose (Gy/ka)Cosmic dose (Gy/ka)Dose rate (Gy/ka)De (Gy)Age (ka)
YAL10-146.8 ±52500.34 ± 0.171.94 ± 0.101.13 ± 0.060.15 ± 0.013.55 ± 0.214.6 ± 0.061.3 ± 0.1
10-242.4 ±54500.34 ± 0.172.03 ± 0.111.14 ± 0.060.12 ± 0.013.62 ± 0.2123.3 ± 0.306.4 ± 0.4
10-342.0 ±56500.34 ± 0.172.02 ± 0.111.13 ± 0.060.09 ± 0.03.59 ± 0.2125.9 ± 0.657.2 ± 0.5
10-438.9 ±58500.36 ± 0.182.01 ± 0.111.15 ± 0.060.08 ± 0.03.60 ± 0.2225.8 ± 0.327.2 ± 0.5
10-537.7 ±510500.40 ± 0.202.06 ± 0.121.20 ± 0.060.06 ± 0.03.73 ± 0.2428.4 ± 0.717.6 ± 0.5
10-630.2 ±512500.42 ± 0.211.91 ± 0.111.19 ± 0.070.05 ± 0.03.57 ± 0.2538.2 ± 0.2610.7 ± 0.8
10-712.7 ±514300.50 ± 0.252.59 ± 0.171.46 ± 0.090.04 ± 0.04.60 ± 0.3263.8 ± 0.4013.9 ± 1.0
10-810.0 ±515300.73 ± 0.373.61 ± 0.242.02 ± 0.130.04 ± 0.06.42 ± 0.46121.9 ± 10.1819.0 ± 2.1
YAL21-141.7 ±52500.37 ± 0.182.11 ± 0.121.22 ± 0.060.15 ± 0.013.84 ± 0.230.8 ± 0.020.2 ± 0.0
21-256.3 ±54500.30 ± 0.151.83 ± 0.091.03 ± 0.050.12 ± 0.013.27 ± 0.1919.9 ± 0.596.1 ± 0.4
21-346.8 ±56500.34 ± 0.171.96 ± 0.111.12 ± 0.060.09 ± 0.003.51 ± 0.2121.1 ± 0.156.0 ± 0.4
21-443.6 ±58500.36 ± 0.182.02 ± 0.111.17 ± 0.060.08 ± 0.003.63 ± 0.2225.7 ± 0.177.1 ± 0.4
21-528.0 ±510500.43 ± 0.221.93 ± 0.121.21 ± 0.070.06 ± 0.003.64 ± 0.2632.0 ± 0.298.8 ± 0.6
21-69.0 ±512200.65 ± 0.333.07 ± 0.201.79 ± 0.110.05 ± 0.005.57 ± 0.40276.0 ± 5.6649.6 ± 3.7


Figure 6. The OSL ages of YAL10, YAL21 core sediments(Age results of YAL10 were derived from Kim et al., 2012).

5. 토의

하천 및 육상골재는 현 하상 및 과거 구하상의 퇴적층에서 주로 형성되는데 야외조사 만으로는 골재 유무의확인이 어렵기 때문에 시추조사를 통한 골재 부존 확인이 필수적이다. 영암지역 대부분의 지형적 특성을 보면영산강, 영암천, 삼포천 등 하천 유역이 매우 넓어서 골재가 다량 부존될 것으로 추정되었지만 영암지역 골재부존량은 다른 시군에 비하여 매우 적은 편이다. 대부분의 골재 부존은 현재 개발이 어려운 지표하부 10 m 내외의 심도에 집중되어 있고 국부적으로 평야지대를 제외한 일부 구릉성 산지에 고기 하성기원의 골재 부존이 확인된다. 이는 개발가능 사력층 구간인 하부 심도 4 m 내에 골재 부존 구간이 존재하지 못함을 뜻한다. 시추 조사 결과, 대부분의 미고화 퇴적층은 청회색 점토가 우세하며 10 m 이상 수직적으로 매우 두껍게 분포하고 있다.모래와 자갈은 지표로부터 10 m 이상 심도와 기반암 풍화대 바로 위 1~2 m 내외의 두께로 매우 깊고 얇게 분포하고 있다. 이는 영암지역 대부분이 과거 기반암 풍화대 위에 하성기원 퇴적층이 퇴적된 이후 홀로세 초기부터 시작된 해침의 영향으로 조간대성 퇴적층이 기존 하성층 위를 두껍게 덮고 있음을 알 수 있다. 실제, 영암군미암면과 삼호읍의 평야지대는 수십 년 전까지도 조간대이었지만 영산강 하류의 농경지 조성을 위한 간척사업의일환으로 생겨난 매립 간척지이다. 골재 개발 가능 지역은 영암읍, 군서면, 학산면, 금정면이며 이들 지역은 과거 해침의 영향을 받지 않은 지역으로 추정되는 선상지성 퇴적층이 분포하는 지역이다.

시추공 퇴적층의 OSL 연대측정 결과, 영암천의 바깥쪽에 위치한 YAL10 시추공과 내륙쪽에 위치한 YAL21시추공 모두에서 공통적으로 약 6~8 ka 사이 매우 빠른퇴적 작용이 있었고 두 지점 모두에서 동시기에 해수의유입이 시작되었음을 알 수 있다. 시추공 퇴적층 중 청회색 점토 부분은 퇴적층의 대부분을 차지하며 해침에의한 조간대성 퇴적층으로 해석된다. 이는 현세라고도 불리우는 약 10 ka 전부터 현재까지의 지질 시대인 홀로세(Holocene) 간빙기 동안 빙하가 녹으면서 해수면이 급격히 상승한 시기에 영암 지역과 같은 해수면과 가까운 낮은 해발고도에 위치한 연안지역에 해침(transgression)의영향으로 하천 환경이 조간대 환경으로 바뀌며 저지대를메우는 퇴적작용이 지속되었음을 알 수 있다. 퇴적층의상부 구간은 홀로세 해수면 최고위 시기(Holocene sea level high stand) 이후로 해수면 상승이 더 이상 진행되지 않았기 때문에 퇴적 공간(accommodation space)의 감소와 더불어 해수 유입량의 감소에 따라 해양으로부터유입되는 퇴적물이 급격히 감소한 것으로 해석된다. YAL10시추공의 심도 14 m 이상에서 형성되어 있는 골재 부존가능 구간의 사력층은 13.9~19.0 ka에 퇴적되었고 YAL21시추공의 심도 12 m 이상에서 분포하는 사력층은 약 50 ka에 퇴적된 것으로 해석된다. 해침에 의한 두꺼운 조간대성 퇴적작용은 하부의 골재 부존 구간 일부를 침식시키고 그 위를 두껍게 덮어서 골재 구간이 존재하더라도 부존 심도가 개발 가능 구간보다 깊게 분포하도록 하는 결과를 야기하였다. 따라서 현 하천을 중심으로 한 하천 골재 조사에서도 하천의 일반적 특성인 사력층 분포 보다는 조간대 내의 수로와 유사한 점토질 퇴적층이 우세한환경으로 제한된다.

6. 결론

전라남도 영암군을 대상으로 하천 및 육상 골재 조사를 진행하여 골재 부존 구간 및 개발 가능성을 평가하였다. 또한 시추공 퇴적층의 퇴적시기를 측정하여 골재 구간의 시기별 퇴적 특성을 확인하였다. 하천 골재 조사 지역인 영산강, 영암천, 삼포천에서는 골재 부존량은 확인되었으나 개발가능 사력층 구간인 하부 심도 4 m 보다부존 심도가 매우 깊어 골재 개발 가능성은 낮은 것으로평가된다. 이는 영암 지역 대부분의 미고화 퇴적층이 청회색 점토로 구성된 해성층이 10 m 이상 수직적으로 분포하며 그 하부에 골재 구간인 사력층이 기반암 풍화대위를 얇게 덮고 있기 때문으로 해석된다. 청회색 점토층은 약 10 ka 전부터 해수면이 급상승하면서 형성된 조간대성 퇴적층으로 그 퇴적 과정은 현재까지 지속되었고그 결과 매우 두꺼운 점토층을 퇴적시켰음을 알 수 있다.약 6~8 ka 동안이 점토 퇴적층이 우세하게 형성된 시기이며 골재 부존 가능 구간의 사력층 퇴적 시기는 약 13~19 ka,그리고 약 50 ka 에 형성된 해침과정 이전의 고기 하성퇴적층으로 해석된다.

사사

이 논문은 한국지질자원연구원에서 수행하고 있는 국토교통부 “2024년 골재자원자사 및 관리(IP2024-008-2024)”의 연구를 통해 작성되었습니다. 또한 논문에 대한세심한 검토를 해주신 심사위원분들께 감사드립니다.

Fig 1.

Figure 1.The topographic distribution map of the Yeongam area, the full-sized map of the Korean Peninsula was modified by Kim et al.(2012).
Economic and Environmental Geology 2024; 57: 243-251https://doi.org/10.9719/EEG.2024.57.2.243

Fig 2.

Figure 2.Location map of drilling survey of river(YAR) and land(YAL) aggregates in the Yeongam area.
Economic and Environmental Geology 2024; 57: 243-251https://doi.org/10.9719/EEG.2024.57.2.243

Fig 3.

Figure 3.Photo of blue-gray intertidal clay sediments in core(YAL 10).
Economic and Environmental Geology 2024; 57: 243-251https://doi.org/10.9719/EEG.2024.57.2.243

Fig 4.

Figure 4.The columnar section of the borehole from river aggregate drilling in the Yeongam area.
Economic and Environmental Geology 2024; 57: 243-251https://doi.org/10.9719/EEG.2024.57.2.243

Fig 5.

Figure 5.The columnar section of the borehole from land aggregate drilling in the Yeongam area.
Economic and Environmental Geology 2024; 57: 243-251https://doi.org/10.9719/EEG.2024.57.2.243

Fig 6.

Figure 6.The OSL ages of YAL10, YAL21 core sediments(Age results of YAL10 were derived from Kim et al., 2012).
Economic and Environmental Geology 2024; 57: 243-251https://doi.org/10.9719/EEG.2024.57.2.243

Table 1 . Classification criteria for sedimentary layers applied to drill core logs.

Classification of sedimentary layersDescription
Topsoil landfill layerSurface soil as artificial cultivation or reclamation
Clay layerLayer composed of sand grain size or less
Sand layerLayer with a sand ratio of more than 80%
Sand gravel layerLayer containing between 20 and 80% sand or gravel
Gravel layerLayer containing more than 80% gravel
Rock soilLayer composed of soil and gravel, without artificial activity, and with poor classification.
Weathered bedrockBedrock

Table 2 . Results of drilling survey of river aggregates in Yeongam area(unit: m).

Core numberTop soilClaySandSand gravelGravelRock soilWeathered bedrockTotal drilling depthMajor aggregate thicknessDevelopable sand gravel thickness
YAR010.02.00.00.00.00.01.03.00.00.0
YAR020.014.30.00.00.00.00.715.00.00.0
YAR031.015.60.00.00.00.00.417.00.00.0
YAR040.316.81.01.60.00.00.320.02.60.0
YAR050.69.90.80.00.00.00.712.00.80.0

Table 3 . Results of drilling survey of land aggregates in Yeongam area(unit: m).

Core numberTop soilClaySandSand gravelGravelRock soilWeathered bedrockTotal drilling depthThicknessMajor aggregate thicknessDevelopable sand gravel thickness
YAL010.41.950.450.00.00.00.23.02.80.450.45
YAL020.63.11.550.00.00.00.756.05.251.550.6
YAL031.014.00.00.10.00.80.116.015.90.000.0
YAL040.32.00.00.80.01.30.65.04.40.800.8
YAL050.218.80.00.00.00.00.019.019.00.000.0
YAL062.75.00.50.00.01.10.710.09.30.500.0
YAL073.21.40.00.00.00.03.48.04.60.000.0
YAL081.719.30.00.00.00.00.021.021.00.000.0
YAL092.011.50.00.00.00.00.514.013.50.000.0
YAL101.013.50.80.50.00.00.216.015.81.300.0
YAL111.08.03.20.40.00.00.413.012.63.600.0
YAL121.05.21.70.00.10.50.59.08.51.300.0
YAL130.21.43.00.50.00.00.96.05.13.502.4
YAL140.54.40.40.40.00.00.36.05.70.800.0
YAL151.06.12.50.30.00.00.110.09.92.700.0
YAL161.08.351.450.40.00.00.812.011.21.850.0
YAL171.45.40.40.00.00.00.88.07.20.400.0
YAL181.26.30.80.00.00.00.79.08.30.800.0
YAL191.412.71.90.00.00.00.016.016.01.701.1
YAL200.76.32.90.00.00.00.110.09.92.900.0
YAL212.210.12.40.00.00.00.315.014.72.400.0
YAL220.710.51.40.00.00.00.413.012.61.400.8
YAL230.318.40.80.00.00.00.520.019.50.800.0
YAL241.516.21.10.00.00.20.019.019.01.100.0
YAL250.211.80.50.00.00.00.513.012.50.500.0
YAL262.011.60.40.20.00.00.815.014.20.600.0
YAL270.50.00.00.00.02.50.03.03.00.000.0
YAL281.01.00.00.00.01.20.84.03.20.000.0

*Major aggregates: section with an aggregate layer of 0.3m or more..


Table 4 . Dose rate information, De values and OSL ages of YAL 10(Kim et al., 2012), YAL 21 core sediments, aThe water content is expressed as the weight of water divided by the weight of dry sediments, bAlpha dose rate was calculated using an a-value of 0.04±0.02(Ree-Jones, 1995)..

Lab. NoWater Content (%)aDepth (cm)Alpha dose (Gy/ka)bBeta dose (Gy/ka)Gamma dose (Gy/ka)Cosmic dose (Gy/ka)Dose rate (Gy/ka)De (Gy)Age (ka)
YAL10-146.8 ±52500.34 ± 0.171.94 ± 0.101.13 ± 0.060.15 ± 0.013.55 ± 0.214.6 ± 0.061.3 ± 0.1
10-242.4 ±54500.34 ± 0.172.03 ± 0.111.14 ± 0.060.12 ± 0.013.62 ± 0.2123.3 ± 0.306.4 ± 0.4
10-342.0 ±56500.34 ± 0.172.02 ± 0.111.13 ± 0.060.09 ± 0.03.59 ± 0.2125.9 ± 0.657.2 ± 0.5
10-438.9 ±58500.36 ± 0.182.01 ± 0.111.15 ± 0.060.08 ± 0.03.60 ± 0.2225.8 ± 0.327.2 ± 0.5
10-537.7 ±510500.40 ± 0.202.06 ± 0.121.20 ± 0.060.06 ± 0.03.73 ± 0.2428.4 ± 0.717.6 ± 0.5
10-630.2 ±512500.42 ± 0.211.91 ± 0.111.19 ± 0.070.05 ± 0.03.57 ± 0.2538.2 ± 0.2610.7 ± 0.8
10-712.7 ±514300.50 ± 0.252.59 ± 0.171.46 ± 0.090.04 ± 0.04.60 ± 0.3263.8 ± 0.4013.9 ± 1.0
10-810.0 ±515300.73 ± 0.373.61 ± 0.242.02 ± 0.130.04 ± 0.06.42 ± 0.46121.9 ± 10.1819.0 ± 2.1
YAL21-141.7 ±52500.37 ± 0.182.11 ± 0.121.22 ± 0.060.15 ± 0.013.84 ± 0.230.8 ± 0.020.2 ± 0.0
21-256.3 ±54500.30 ± 0.151.83 ± 0.091.03 ± 0.050.12 ± 0.013.27 ± 0.1919.9 ± 0.596.1 ± 0.4
21-346.8 ±56500.34 ± 0.171.96 ± 0.111.12 ± 0.060.09 ± 0.003.51 ± 0.2121.1 ± 0.156.0 ± 0.4
21-443.6 ±58500.36 ± 0.182.02 ± 0.111.17 ± 0.060.08 ± 0.003.63 ± 0.2225.7 ± 0.177.1 ± 0.4
21-528.0 ±510500.43 ± 0.221.93 ± 0.121.21 ± 0.070.06 ± 0.003.64 ± 0.2632.0 ± 0.298.8 ± 0.6
21-69.0 ±512200.65 ± 0.333.07 ± 0.201.79 ± 0.110.05 ± 0.005.57 ± 0.40276.0 ± 5.6649.6 ± 3.7

References

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Apr 30, 2024 Vol.57 No.2, pp. 107~280

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Economic and Environmental Geology

pISSN 1225-7281
eISSN 2288-7962
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