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은수 돈
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1 Jour. Korean Earth Science Society, v. 27, no. 2, p , April 2006 ( 해설 ) 남제주사람발자국화석을포함한지층의층서와지질연대에대한고찰 김경수 1, *Á 김정률 2 1 충북과학고등학교, 충북청원군가덕면상야리 2 한국교원대학교지구과학교육과, 충북청원군강내면다락리 Review on the Stratigraphy and Geological Age of the Hominid Footprints-bearing Strata, Jeju Island, Korea Kyung-Soo Kim 1, * and Jeong Yul Kim 2 1 Chungbuk Science High School, Gadeog, Cheongwon, Chungbuk , Korea 2 Department of Earth Science Education, Korea National University of Education, Cheongwon, Chungbuk , Korea Abstract: On the basis of field observation, geology of the footprints site consists of the Kwanghaeak Basalt, unnamed strata, Songaksan Tuff, Hamori Formation, and Sand Dune, in ascending order at the Hamori-Songaksan area and the Kwanghaeak Basalt, the hominid footprints-bearing strata, and Dune Sand are consisted in ascending order at the Sagaeri area. According to the designation that the Hamori Formation overlies the Songaksan Tuff, age dating results, and geologic sequence observed in the field, the strata containing hominid footprints are not correlated with the Hamori Formation but the unnamed strata, though the strata are shown as the Hamori Formation in the geologic map. It seems to be more reasonable that the geologic age of the footprints-bearing strata is thought to be around ca 15,000 yrs B.P. according to the results of 14 C dating.,fzxpset hominid footprints, age dating, stratigraphy, Hamori Formation, Jeju Island 요약 : 송악산과사람발자국화석지주변에서측정된절대연대측정결과와야외지질조사를근거로할때, 하모리 - 송악산지역의층서는하부로부터광해악현무암, 명명되지않은퇴적층, 송악산응회암, 하모리층및사구층으로구성되어있으며, 발자국화석이산출되는사계리지역은하부로부터광해악현무암, 사람발자국화석산출지층그리고사구층으로구성되어있다. 하모리층은송악산응회암이형성된후퇴적된지층이라는규정과절대연령측정결과및현지에서조사된바에의하면, 사람발자국화석이산출되는지층은하모리 - 송악산지역의송악산응회암층상부에놓이는하모리층이아니라하부에분포하는명명되지않은퇴적층과대비된다. 따라서사람발자국화석의형성시기는 14 C 측정결과인약 15,000 년전으로해석하는것이합리적으로생각된다. 주요어 사람발자국화석, 연대측정, 층서, 하모리층, 제주도 서론 제주도남제주군사계리해안에서발견된사람과각종동물의발자국화석은국제심포지움을통하여외국의전문가들로부터학술적가치와중요성을인정 *Corresponding author: ksmsone@chol.com Tel: Fax: 받은바있으며국제적인관심이집중되고있다 (Kim et al., 2004) 년 2 월문화재청의발표당시사람발자국화석의형성시기를약 50,000 년전으로추정 Á 발표하였다. 이러한이유는저자들이송악산및발자국화석지의지질조사결과, 사람발자국화석을포함하고있는지층은송악산서쪽지역의하모리층보다하부에위치하며, 송악산응회암보다도하부의지층으로판단되었기때문이다. 또한 Sohn et al.(2002) 에의해송악산서쪽의하모리층에서발견된

2 남제주사람발자국화석을포함한지층의층서와지질연대에대한고찰 237 패각에의한 14 C 연대측정값인약 4,000년전의측정값보다는더오래되었을것으로추정하였다. 하지만손영관교수는송악산서쪽의하모리층에서측정한방사성연대측정값을근거로발자국화석지의지층은 4,000년전보다훨씬젊은 3,000년전 ~2,000 년전에형성된것이라고주장하여논란이되었다. 이에따라서문화재청은발자국화석의정확한생성연대를구명하기위하여한국지질자원연구원에연구용역을의뢰하였다. 이에박기화외 (2005) 는사람발자국화석지및주변지역에서 14 C 연대측정법과 OSL(Optically Stimulated Luminescence, 광여기루미네선스 ) 연대측정및 Ar- Ar 연대측정을실시하여보고서를제출하였으며, 이를정리하여다시논문으로발표하였다 ( 조등룡외, 2005). 이보고서와논문에서는사람발자국화석의생성시기를 OSL 분석결과만을채택하여 7,600년전 ~6,800년전으로결론지었다. 그러나이와같은결론은 14 C 연대측정값을배제하고제시된것으로이에대한논의가반드시필요하다. 그리고박기화외 (2005) 의방사성연대측정결과와함께 Cheong et al.(2005) 에의해측정된하모리층과송악산응회암의 OSL 분석결과는근래에보기드물게특정한지역에대해광범위하고비교적다양한방법으로절대연대를측정한것으로발자국화석지를포함한송악산주변지역의층서구명에주요한시사점을제공한다. 따라서본연구에서는연구용역의뢰기관인남제주군의허가를얻어 남제주해안사람발자국화석지질연대측정보고서Ø의연대측정결과와이외황상구 (2002) 및 Cheong et al.(2005) 의연대측정결과를바탕으로발자국화석지의층서적위치에대해새로운시각을제공하고, 사람발자국화석의형성시기를 7,600년전 ~6,800년전으로결정한것이타당한것인지를논의하고자한다. 연구지역의지질 연구지역의지질은하부에서부터단산응회암, 용머리응회암, 산방산조면암, 광해악현무암, 법정동조면현무암, 송악산응회암, 송악산분석구, 하모리층, 해빈사, 풍성사구의순으로이루어져있다 ( 박기화외, 2005; Fig. 1). 발자국화석지를포함한송악산주변지역에는광해악현무암이기반암으로넓게분포하며, 지질도상에서는하부로부터광해악현무암, 송악산응회암, 하모리층그리고사구층으로표시되어있다 ( 박기화외, 2000). 그러나지역에따라서해안가에분포하는지층의순서에는약간의차이가있다. 송악산에서서쪽으로하모리까지의지역 ( 이하하모리 -송악산지역 ) 은하부로부터광해악현무암, 명명되지않은퇴적층, 송악산응회암, 하모리층그리고사구층의순으로이루어져있으며, 발자국화석지인사계리지역에서는광해악현무암, 하모리층 ( 발자국화석산출지층 ) 그리고사구층의순으로이루어져있다 ( 박기화외, 2000). 광해악현무암은한림읍옹포리에서남제주군안덕면사계리해안노두에서관찰되며, 수월봉해안에서는수월봉응회암에의해피복된다 ( 박기화외, 2000). 하모리-송악산지역의광해악현무암과송악산응회암의사이에발달된명명되지않은퇴적층은간조시에관찰할수있는퇴적층으로서지질도에표시되지는않지만, 송악산응회암이분출되기전에퇴적된층으로별도의층명이주어지지않은퇴적층이다. 송악산응회암은송악산에서북쪽으로약 2km 정도까지분포하며, 동Á서Á남쪽으로는바다가위치하고, 해안절벽을따라최대 80 m 두께의응회환단면을잘관찰할수있다. 송악산응회암의표식지는송악산남측절벽이며, 하부로부터응회암 -스코리아층-조면현무암-스코리아의순으로이루어져있다 ( 박기화외, 2000). 송악산의동쪽산이수동선착장에서는층리가잘발달된송악산응회암을볼수가있으며, 탄낭을쉽게관찰할수있고, 동쪽절벽아래에는일제시대때파놓은진지동굴이있다. 송악산응회암은송악산서쪽해안으로는약 2km 정도까지분포하고있다. 하모리층은송악산응회암을중심으로표식지인서쪽의하모리지역에서해안을따라약 1.5 km, 동쪽의상모리지역을중심으로산이수동에서사계리까지해안을따라약 1.8 km, 용머리에서북동쪽해안을따라약 1km 정도노출되어있다 ( 박기화외, 2000). 그리고박기화외 (2000) 와 Sohn et al.(2002) 은퇴적구조와암상의변화를근거로하모리층을송악산응회암이분출한후퇴적된층으로간주하였다. 사구층은해빈사와풍성사구를포함하며, 서쪽의모슬포항이있는하모리지역과안덕면사계리해안을따라대상으로잘발달되어있다.

238 김경수 Á 김정률 Fig. 1. The geologic map, the sample sites, and results of age dating (numbers in the box) around the Mt. Songak (after Park et al., 2005; Cheong et al., 2005).

3 238 김경수 Á 김정률 Fig. 1. The geologic map, the sample sites, and results of age dating (numbers in the box) around the Mt. Songak (after Park et al., 2005; Cheong et al., 2005). The yellow boxes are the Ar-Ar dating results of the Kwanghaeak Basalt. The black lined violet boxes are the Ar-Ar dating results of the trachybasalt from the Songaksan Tuff. The black lined green boxes are the radiocarbon dating results of the Hamori Formation. The unlined green boxes are the OSL dating results of the Hamori Formation. The unlined violet boxes are the OSL dating results of the Songaksan Tuff. 연대측정결과 박기화외 (2005) 가국내외의연구기관에의뢰하여지질연대를측정한결과를정리하여작성한보고서와지금까지송악산주변지역에서실시된연대측정결과를모두정리하여 Fig. 1 과 2 에표시하였다. Fig. 2 의가로축은해안을따라나타나는지층의분포를의미하며, 세로축은지층의수직분포를나타낸다. Ar-Ar 법에의한연대측정은하모리층의형성시기의하한을결정하기위한목적으로실시한것으로모두 5 개의지점에서이루어졌으며, 광해악현무암에서는 24,500 ± 112,600 년전, 47,300 ± 103,200 년전그리고 148,100 ± 144,600 년전으로측정되었고, 송악산조면현무암에서는 10,600 ± 19,900 년전과 11,700 ± 26,300 년전으로측정되었다 ( 박기화외, 2005; 조등룡외, 2005). K-Ar 방법에의한절대연령은송악산 용암연지역의조면현무암에서 50,000 ± 23,000년전으로측정되었다 ( 황상구, 2002). 14 C 방법에의한연대측정은모두 20개의시료에대해이루어졌다 (Fig. 2). 하모리-송악산지역의하모리층에서는 Sohn et al.(2002) 에의한 3,900 ± 100년전과 4,090 ± 90년전의측정값과함께박기화외 (2005) 에의해 2,995 ± 35년전 ~3,862 ± 35년전사이로측정되었다. 발자국화석산지가있는사계리지역의고토양층에서는 2,570 ± 70년전과 3,860 ± 40년전으로측정되었으며, 하모리층에서는 9개의시료에서방사성연대가 6,930 ± 70년전 ~15,161 ± 70년전사이로측정되었다. 산방산동쪽지역의하모리층에서는 3,044 ± 35년전이다. 그리고고토양층에서측정된 2,330 ± 50년전의측정값은보고서에서측정장소가서로다르게기재되어정확한위치를알수없다 ( 박기화외, 2005; Fig. 2).

4 남제주사람발자국화석을포함한지층의층서와지질연대에대한고찰 239 Fig. 2. The stratigraphy and correlation of the study area and the results of the radiometric age dating by many authors. The vertical thickness are not represented the relative thickness of the strata. 14 C-humic and -humin are the radiocarbon AMS ages of humic and humin fractions, respectively. 14 C are the AMS or conventional method of the radiocarbon dating. A, B, and D layers are the upper and lower layers of the hominid footprints bearing layer (C layer; See the Fig. 3). OSL법에의한연대는하모리-송악산지역에서하모리층과송악산응회암에대해서이루어졌다. 이지역의하모리층에서측정된 OSL 연대는 5,100 ± 300 년전이며, 송악산응회암에서는두개의시료를측정한결과모두 7,000 ± 300년전이다 (Cheong et al., 2005). 사계리지역의발자국화석지에서발자국화석이산출되는상부의층준과하부의층준에서측정된값은상부층이 6,800 ± 300년전이고, 하부층이 7,600 ± 500년전이다 ( 박기화외, 2005; Fig. 2). 연구지역의층서 현재까지수행된사람발자국화석지를포함한주변암석들에대한연구결과와야외관찰및각암석에서측정된연대를중심으로사람발자국화석지의층서를논의하고자한다. 광해악현무암광해악현무암의형성시기는이전까지는정확한 연대측정자료없이약 20만년전에형성된것으로추정되었다 ( 손영관, 2004). 그러나박기화외 (2005) 는 3개의시료를대상으로 Ar-Ar법으로분석한결과, 24,500 ± 112,600년전, 47,300 ± 103,200년전그리고 148,100 ± 144,600년전으로측정되었다. 이결과는 2개의측정값에서유효숫자가오차보다크기때문에의미가없다. 나머지 1개의측정자료는오차가유효숫자의값보다크지는않지만거의같고, 다른 2개의측정값과비교할때연대차이가크기때문에신뢰하기어렵다. 따라서현재까지광해악현무암의정확한형성시기를지시하는신뢰할만한자료는없다. 다만현재까지야외에서조사된바에의하면, 송악산과화석지일대에서광해악현무암이기저를이루고있는것은분명하다. 명명되지않은퇴적층이퇴적층은송악산응회암직하부퇴적층으로만조시물에잠기며간조시에관찰이가능하다. 이지역의지질도상에도표시되거나언급되지않아지

5 240 김경수 Á 김정률 금까지그존재가잘알려지지않았으며, 한국지질자원연구원의절대연령측정조사에서도이지층에대한절대연령측정은이루어지지않았다. 이논문의저자들은야외지질조사에서이퇴적층의존재를확인하였고, 이지역에서오랫동안연구를수행한손영관교수도송악산응회암하부에퇴적층이존재한다는것을확인하였다 ( 개인서신교환 ). 이퇴적층은송악산서쪽해안을따라하모리지역사이에분포하며, 층서적으로는송악산서쪽절벽하부에서부터발달되고광해악현무암을부정합으로피복하고있는것으로판단된다. 송악산응회암송악산응회암 / 조면현무암에대해서는지금까지 OSL 법, K-Ar 법그리고 Ar-Ar 법에의해절대연령이측정되었다 ( 황상구, 2002; 박기화외, 2005; Cheong et al., 2005). 송악산조면현무암에대한 K-Ar 분석결과는 50,000 ± 23,000 년전이며, Ar-Ar 분석결과는 10,600 ± 19,900 년전과 11,700 ± 26,300 년전이다. 그리고송악산응회암에대한 OSL 분석법에서는두개의시료에서동일하게 7,000 ± 300 년전으로측정되었다. 이중에서 K-Ar 분석결과는이방법에서사용되는반감기가길기때문에비교적오래되지않은암석의연령측정에는신뢰성이떨어진다. Ar-Ar 분석법에의한두개의절대연령측정값은모두오차범위가유효숫자보다크기때문에신뢰할수없다. 따라서 OSL 분석결과만을근거로할때, 송악산의분출시기는약 7,000 년전으로생각할수있다 (Cheong et al., 2005). 하모리층과발자국화석산출지층하모리층의분포지는 Fig. 1에의하면하모리 -송악산지역, 사계리지역 ( 발자국화석지 ) 그리고용머리동쪽지역으로크게 3개의구역으로구분할수있다. 14 하모리 -송악산지역에서는 C- 법과 OSL 분석법에의해연령측정이이루어졌다 ( 박기화외, 2005; Sohn et al., 2002; Cheong et al., 2005). 14 C-법에의한결과, 이지역은 2,995 ± 35년전 ~4,090 ± 90년전사이의연령값을보이며, OSL 분석결과는 5,100 ± 300 년전의연령값을나타낸다. 이들의값을근거로하모리-송악산지역의하모리층은대략 5,100년전 ~ 2,995 년전사이에퇴적되었다고할수있다 (Fig. 2). 용머리동쪽지역하모리층의 1 개의지점에서패각을이용한 14 C- 법측정결과는 3,044 ± 35 년전이다 (Fig. 1 과 2). 이결과는이곳이송악산응회암보다젊은지층이며, 하모리 - 송악산지역하모리층의퇴적시기인 5,100 ± 300 년전 ~2,995 ± 35 년전사이의값에포함된다. 사람발자국화석이발견된사계리지역은박기화외 (2000, 2005) 의지질도에의하면하모리층으로표시되어있다. 이지역지층의 OSL 분석결과는 6,800 ±300 년전과 7,600 ± 500 년전이며, 14 C- 법에의한측정결과는 6,930 ± 70 년전 ~15,161 ± 70 년전사이의값을나타낸다 ( 박기화외, 2005; Fig. 2). 이와같은결과는전체적으로사람발자국화석이산출되는층이하모리 - 송악산지역과용머리동쪽지역의하모리층보다는오래되었다는것을나타낸다. 그리고이지역의하모리층은적어도송악산응회암과같은시기에형성되었거나더오래된지층임을나타낸다. 하모리층상부고토양층하모리층상부에는부분적으로수평층리를보이는고토양층이분포하고있다 ( 박기화외, 2005). 이고토양층에서 3개의시료를채취하여절대연령을측정하였다. 사계리지역의고토양층에서는상부가 2,570 ±70년전, 하부가 3,860 ± 40년전으로측정되었다. 그리고나머지 1개의시료 (JJ-14) 는 2,330 ± 50년전으로측정되었는데, 연대측정보고서에서는이시료의위치가송악산남서부고토양층상부와발자국산출지점고토양층상부로각각기록되어있어정확한위치를알수없으나고토양층상부의측정자료임은분명한것으로판단된다. 따라서사계리지역의고토양층상부는약 2,500년전에형성되었으며, 고토양층하부는약 3,800년전에형성된것으로하모리-송악산지역의하모리층과대비된다. 사구층송악산남서부사구층의패각편 (JJ6-4) 을이용한연대측정결과는 2,370 ± 100 년전이다. 따라서하모리 - 송악산지역의사구층은약 2,300 년전이후에형성된것으로판단된다.

6 남제주사람발자국화석을포함한지층의층서와지질연대에대한고찰 241 논의 하모리층의정의와발자국화석지지층의대비사람발자국화석지주변에대한정밀지질조사는국토기본지질도작성사업의일환으로한국자원연구소 ( 현한국지질자원연구원 ) 에서수행되었다 ( 박기화외, 2000). 그결과모슬포 Á 한림도폭지질보고서가작성되었고, 처음으로하모리층이기재되고, 명명되었다 ( 박기화외, 2000). 이도폭지질보고서에서하모리층의표식지는대정읍하모리남측해안으로정하고, 이지역에노출된퇴적암을대표암석으로하였다. 상하관계는표식지와산이수동해안에서하모리층이광해악현무암을피복하며, 표식지에서응회질로구성된이암석은송악산응회암과부분적으로점이적인관계를보여주거나부정합으로피복한다고하였다 ( 박기화외, 2000). 그리고 Sohn et al. (2002) 는앞서언급한바와같이송악산서쪽의하모리층에대한연구결과, 하모리층을송악산응회암이분출된후퇴적된지층으로정의하였다. 그러나현재까지의연대측정결과, 사계리지역의하모리층상부고토양층을제외한나머지 OSL 과 14 C 연대측정값들은최소 6,800 년전보다더오래된값을보이므로적어도하모리층보다는더오래된것이며, 14 C 연대측정값만으로보면송악산응회암보다더오래된것이다. 저자들은초기사람발자국화석의생성연대를추정하여발표할당시발자국화석지의층이송악산하부의명명되지않은퇴적층과대비되는것으로판단하였다. 그이유는첫번째로이퇴적층의상부를구성하는암석의색과입자의크기등의암상이발자국화석지지층의상부퇴적층과유사하며, 두번째는이퇴적층의상부에서우제류의발자국화석이산출되고있음을확인하였기때문이다. 물론우제류발자국화석의산출이대비의확실한증거라고할수는없지만현재까지는두층이대비될가능성이매우높다. 그리고세번째는송악산서쪽의하모리층과발자국화석을포함한층의암상은차이점이있다. 송악산서쪽하모리층을구성하는퇴적물이발자국화석지의퇴적물보다전반적으로더세립의물질로구성되어있으며, 발자국화석지에서건열의산출이더빈번한것으로보아송악산서쪽의하모리층보다수심이얕고, 대기중의노출이더빈번하였던환경이었을것으로판단된다. 이와같이연대측정값, 우제류발자국화석의산출, 암상의유사성및층서관계를근거로할때, 하모리 - 송악산지역에분포하는송악산응회암하부의명명되지않은퇴적층은사계리지역의사람발자국화석을포함하는층은송악산응회암이형성된후퇴적된지층 ( 박기화외, 2000; Sohn et al., 2002) 이아니며, 하모리 - 송악산지역에분포하는송악산응회암하부의명명되지않은퇴적층과대비되는것으로판단된다. 사람발자국화석의형성시기와해수면변동박기화외 (2005) 와조등룡외 (2005) 의연구에서사람발자국화석의형성시기를 OSL 연대측정결과인약 7,000 년전이라고한이유는송악산응회암의분출과퇴적이해수면가까이에서일어난수성분출이며, 사람발자국화석이 14 C 연대측정결과인 15,161 년전에형성되었다고한다면 Waelbroeck et al.(2002) 의해수면변동자료와일치하지않기때문이다. Waelbroeck et al.(2002) 의해수면변동자료에서약 15,000 년전의해수면은현재보다약 78 m 아래에위치해있었으며, 대략 10,000 년전이후에는현재의해수면과비슷한위치로상승하여큰변동없이유지되었다. 이들의해수면변동자료는북대서양과태평양적도지역에서저서성유공충의산소동위원소비를이용한것으로서전지구적규모의해수면변동에관한것이다. 그러나국지적인해수면변동은비록그변동폭이제한적일수있지만, 전지구적규모의해수면변동과다르게나타날수있다는것이일반적인해석이다 ( 박용안외, 2001; 최성자외, 2004; Burroughs, 2005). 따라서 Waelbroeck et al. (2002) 의해수면변동자료는제주도주변의해수면변화와일치하지않을수도있다. 예를들면, 최근이연규 (2005) 는남해해역의패류군집에대한 14 C 의연대를측정하여최종빙하기이후해수면변동을구명하였다. 이연구에서는 Feng (1983), Suk(1989) 그리고 Park et al.(2000) 의해수면변동곡선과비교하여나타내고있으며 ( 이연규, 2005 의 Fig. 4), 이자료에서박기화외 (2005) 가발표한사람발자국형성시기인약 7,000 년전의해수면은 Feng(1983) 의연구결과를제외하고 3 개의연구결과가지금보다약 55~70 m 아래에있었음을보여주고있다. 그리고약 15,000 년전의해수면은약 130 ~155 m 아래에위치한다.

7 242 김경수 Á 김정률 결국, 이연규 (2005), Suk(1989) 그리고 Park et al. (2000) 의연구결과에의하면남해해역의해수면변동은전지구적인해수면변동양상과다르게진행되었다는것을나타낸다. 그리고이자료에의하면, 사람발자국화석이약 15,000 년전에형성된것이아니라약 7,000 년전에형성되었다고하더라도해수면부근에서형성된것이아니라적어도고도 55 m 이상인육상의담수환경에서형성되었다는결론에도달한다. 그러나하모리층에서산출되는연체동물의패각화석, 다양하고풍부한생흔화석의존재, 이질물질이없는사암의존재, 그리고사층리와연흔및건열등을근거로할때, 바닷가환경에서퇴적되었음이분명하다. 따라서과거의해수면변동자료에근거하여사람발자국화석의형성시기를 10,000 년이내로제한한것은논의가필요하다. 저자들은사람발자국화석의형성시기와해수면변동자료의불일치에대해서다음과같은가능성을제안하고자한다. 발자국화석지의지층이약 15,000 년전에는현재보다약 130~155 m 아래의해안가에서퇴적되었고, 그후해수면이상승함에따라서이지역이마그마의상승과관련된화산활동의영향으로융기되었을가능성이다. 이러한융기가송악산을형성시킨마그마의상승에의해국지적으로일어난것인지아니면제주도전역에걸친융기작용의일부였는지는현재정확히알수없다. 그러나최근한라산이융기에의해형성된융기산체라는연구가수행된바있으며 ( 윤선외, 2001, 2002, 2003, 2005; Yoon et al., 2002), 이러한연구결과는해수면변동과관련된문제점을해결할수있는가능성을지니고있다. 14 C- 법과 OSL 측정법에의한연대측정값의불일치사람발자국화석생성시기를결정하는데가장중요한문제점은 14 C- 법과 OSL 측정법에의한연대측정값이서로다르다는것이다. 따라서이러한결과가나타나는이유에대해검토해보아야한다. 그가능성으로첫번째는두연대측정법중에하나는잘못측정되었을가능성이다. 그러나이러한가능성은두값중어느값이어떤이유로잘못측정되었는지현재정확히알수없다. 두번째는이지역의지층이송악산응회암이분출할당시 200~300 o C 이상고온의영향을받았을가능성이다. OSL 측정법에서중요한것은석영입자가지닌 OSL 신호이다. 석영입 자의 OSL 신호는햇빛에노출되면순간적으로기존의신호를모두잃게된다 (Godfrey-Smith et al., 1988). 하지만이외에도석영입자가자연상태에서신호를모두잃어버리는경우가있는데, Duller(2004) 는 1) 마그마나생물의작용에의한결정화작용에의해광물이형성되는경우, 2) 매우높은압력이광물에가해지는경우, 그리고 3) 200~300 o C 이상으로석영입자가가열되는경우에도기존의 OSL 신호를잃어버린다고하였다. 사람발자국화석지는송악산과가까운곳에위치하고있기때문에송악산응회암이분출할당시화산활동과관련된온도 ( 특히열수의작용 ) 가사람발자국화석지의 OSL 신호에영향을주었을가능성이매우높다. 그이유는연구지역의기저를이루고있는광해악현무암은기공과절리가잘발달되어있고, 광해악현무암위에덮여있는퇴적층은당시미고결상태로열수의통과가매우용이했을것이다. 또한수성화산활동에의해송악산응회암이형성될 (Chough and Sohn, 1990; Sohn et al., 2002; 손영관, 2003) 당시공급된해수나지하수는마그마에의해가열되어열수가되었을가능성이높다. 따라서사람발자국화석을포함한퇴적층의 OSL 연대와 14 C 연대가일치되지않는것을다음과같이설명할수있다. 이지역의퇴적층은이미약 15,000 년전이전에퇴적되었고, 그후약 7,000 년전에송악산응회암이분출하는동안화산활동의영향으로 200~300æ 이상의고온열수의영향을받아 OSL 신호가초기화되었을것이다. 이러한경우에이지역에서 OSL 연대측정값은약 7,000 년전으로측정되고, 14 C 연대측정결과는약 15,000 년전이될수있다. 이러한가능성을강하게뒷받침하는것중하나가바로송악산응회암에서두시료의 OSL 연대가모두 7,000 년전으로측정된것이다. 발자국화석지와송악산응회암에서측정된 4 개의 OSL 연대측정값이모두오차범위내에서약 7,000 년전후의값을나타내는것은약 7,000 년전후에모두열또는열수에의한영향을받아 OSL 신호가초기화되었음을의미하는것이다. 지사요약이상의여러연구자들의연구결과를종합하면, 사람발자국화석지주변지역의지질층서를다음과같이설명할수있다. 1) 남제주군안덕면서광서리

8 남제주사람발자국화석을포함한지층의층서와지질연대에대한고찰 243 의광해악에서주로분출한용암이모슬포지역을넓게피복하여광해악현무암을형성하였다 ( 조등룡외, 2005). 2) 그후광해악현무암은일정기간동안풍화와침식작용을받았으며, 3) 15,000 년전이전의어느시기부터현재보다약 150 m 아래에위치한해안가에서하모리 - 송악산지역의송악산응회암하부의명명되지않은퇴적층과사계리지역의사람발자국화석을포함한층이퇴적되기시작하였고, 조류와우제류등의각종동물들이이곳에발자국을남겼다. 그리고약 15,000 년전경에사계리지역의하모리층에사람발자국이남겨지게되었다. 4) 그후해수면상승과더불어송악산주변지역이융기하였으며, 약 7,000 년전경에송악산지역에서수성화산활동이일어나송악산응회암이형성됨과동시에화산활동에의한열또는열수에의해서송악산과송악산주변지역퇴적층의 OSL 신호가초기화되었다. 5) 하모리 - 송악산지역에서는약 5,000 년전을전후하여송악산응회암을구성하는퇴적물이재동되어약 3,000 년전전후까지퇴적되어하모리층이형성되었다. 사계리지역에서는송악산응회암의형성이후에지속적인퇴적이있었는지아니면일시적으로퇴적이중단되었는지는현재알수없다. 하지만사계리지역의고토양층하부 (JJ3-1) 의방사성연대가 3,860 ± 40 년전인것으로보아송악산응회암이분출한후하모리 - 송악산지역에서하모리층이퇴적되는동안, 사계리지역에서는고토양층이형성되고있었다. 6) 약 2,500 년전이후에전반적으로해수면이낮아지면서하모리 - 송악산지역의하모리층과사계리지역의하모리층상부가대기에완전노출되어토양화과정을거친후그위에사구층이형성되었다. 사람발자국화석의형성시기박기화외 (2005) 의연구에서사람발자국화석의생성시기를약 7,000 년전으로해석한근거는다음과같다. 1) 하모리층은퇴적구조와암상의변화로보아송악산응회암이분출한후에퇴적된퇴적층이다. 2) 송악산응회암의분출시기는 Ar-Ar 연대측정결과와과거해수면변동자료와결부시켜해석하면약 10,000 년전이내로추정된다. 3) 휴민유기물에의한 14 C- 연대측정결과는휴민유기물이재순환되어젊은퇴적물에유입된것일수있기때문에휴민의특성상지층의퇴적시기보다는최대시기를 의미함으로신뢰할수없다. 4) OSL 연대측정결과는지층이연대측정에필요한석영을충분히포함하고, 퇴적기간중석영이햇빛에충분히노출되었으며, 퇴적후이차적인교란의증거를보이지않아연대측정의조건을충족하기때문에신뢰할수있다 ( 박기화외, 2005; 조등룡외, 2005). 하지만이와같은근거는모두문제점을지니고있다. 첫번째와두번째근거는부적절하게사람발자국화석의형성시기를 10,000 년전이내로제한하고있다. 하모리층은송악산응회암이분출한후퇴적된지층이고, 송악산응회암은약 10,000 년이내에분출한것으로추정하였기때문에결국사계리지역의사람발자국화석이산출되는층이하모리층이라면그생성시기가 10,000 년전보다오래될수없다는결론이저절로도출되는것이다. 이러한근거제시는방사성연대측정결과를우선하여해석하는것이아니라일정한틀을먼저만든후에그틀에맞는연대측정결과만을취사선택하는것이다. 부연하여설명하면, 우선사람발자국화석을포함한층이박기화외 (2000) 에의해하모리층으로기재되었지만, 앞서언급한바와같이연대측정결과, 최소 6,800 년전보다오래된것으로적어도송악산응회암과형성시기가같거나더오래된퇴적층이다. 따라서사계리지역의사람발자국화석을포함한층은하모리층에해당되지않는다. 오히려암상과산출되는화석등으로볼때, 송악산응회암하부의명명되지않은퇴적층과대비될가능성이있다. 그리고송악산의분출시기를추정할수있는근거로제시한것이송악산조면현무암의 Ar-Ar 연대측정결과와과거해수면변동자료이다. 그러나 Ar- Ar 연대측정결과는모두유효숫자보다오차가더크기때문에의미가없는것이다. 해수면변동자료는송악산응회암이수성화산활동에의해형성되었다는것을고려한것이다. 하지만이는앞서언급한바와같이 Waelbroeck et al.(2002) 의해수면변동자료를인용한것이적절한것인지의문이며, 해수면변동자료는송악산응회암의분출시기를알아내는데참고자료로만활용될수있을뿐이지분출시기를정확히알려주는직접적인근거자료가될수없다. 세번째로휴민유기물의 14 C 측정결과는퇴적시기를반영하는것이아니라최대시기를반영하는것이라고하였으나, 어떤경우에이렇게해석할수있는지아니면휴민유기물의 14 C- 법에의해측정한

244 김경수 Á 김정률 Fig. 3. Sampling sites and horizons, and age dating results in the hominid footprints site (after Park et al., 2005). 모든결과를퇴적시기가아니라최대시기로간주하는것인지근거를제시하고있지않다.

9 244 김경수 Á 김정률 Fig. 3. Sampling sites and horizons, and age dating results in the hominid footprints site (after Park et al., 2005). 모든결과를퇴적시기가아니라최대시기로간주하는것인지근거를제시하고있지않다. 그리고휴민유기물이재순환되어퇴적층내에포함될가능성을언급하였으나이에대한증거가제시되어있지않다. 오히려연구시료의분석을의뢰한뉴질랜드지질핵과학연구소 (Institute of Geological and Nuclear Sciences) 의 Prior 박사는 많은학자들은산과알칼리에녹지않는휴민성분이휴믹 (humic) 성분에비하여지층형성당시의유기물을잘나타내는것으로생각하고있다 고하였으며 ( 개인서신교환 ), 미국크뤼거지질연대측정실험실 (Geochron laboratories of Krueger Enterprise) 의 Cherkinsky 박사는자신의실험실에서측정한 JJ번호시료의측정결과와뉴질랜드에서측정한휴민및휴믹분석결과, 그리고 OSL 분석결과중휴민분석결과를지질연대로해석할것을권고하였다 ( 개인서신교환 ). 네번째로 OSL 분석결과는신뢰할수있다고하였다. 하지만 OSL 연대측정법은비교적오래되지않은퇴적층의연대측정에유용하게활용될수있는장점이있는반면, 연대를결정하기위해고려되는여러요소들에수반되는불확실한요소 ( 예를들면, 수분함량문제, OSL 감쇄곡선의문제, 그리고 partial bleaching의문제등 ) 들로인해방사성연대측정법에비해정밀도와정확도가낮다 (Cherkinsky, 2005; 개인서신교환 ). 특히화산기원석영의경우, 정확한등가선량측정이어렵기때문에연대측정결과에오류가발생할수있음이잘알려져있다 ( 최정헌외, 2004). 그리고이측정법은특별히민감한 것은아니며다른측정법을이용할수없는곳에서대안적인방법으로수십만년이내의연령측정에사용될수있다. 또한이방법으로얻어진연대측정결과는종종각각의시료채취장소의환경과시료측정방법에따라상당히달라질수있다 (Burroughs, 2005). 그리고앞서언급한바와같이송악산응회암과발자국화석지에서측정된 4 개의 OSL 연대값이 14 C 연대값과일치하지않고모두오차범위내에서약 7,000 년전의값을나타내는것은 OSL 신호가퇴적되기전햇빛에의해초기화된것이아니라송악산분출당시의열또는열수에의해초기화되었을가능성을배제할수없다. 이와같이발자국화석지에서측정된연대중에서사람발자국화석의형성시기를알려줄수있는신뢰할만한측정값은발자국화석이보존된상부지층의휴민유기물분석결과이며, 그중에서도발자국화석이형성된직후그위를피복한퇴적물인 Fig. 3 과 Table 1 C 층의 AS-5 시료에서측정된 15,161Û 70 년전이사람발자국화석의형성시기로해석하는것이더욱합리적으로판단된다. 결론 현재까지측정된절대연령측정결과와야외지질조사에의하면, 사계리지역의사람발자국화석포함지층은하모리층이아니며, 송악산서쪽의송악산응회암하부에위치하는명명되지않는퇴적층과대비되는것으로판단된다. 그리고연대측정결과에

10 남제주사람발자국화석을포함한지층의층서와지질연대에대한고찰 245 Table 1. Summary of age dating results of the footprint locality (Park et al., 2005) Layer Method OSL (Korea Basic Science Institute) Radiocarbon (Institute of Geological and Nuclear Sciences, New Zealand) Humic Humin A: Fine sand or silt, 4~5 cm thick 6,800 ± 300 yr B.P. 9,289 ± 90 yr B.P. 10,901 ± 60 yr B.P. B: Clay, 1 cm thick 8,622 ± 90 yr B.P. 13,513 ± 65 yr B.P. C: Clay, 0.7~1.0 cm thick 8,098 ± 50 yr B.P. 15,161 ± 70 yr B.P. D: Clay or silty clay, 5~7 cm thick 7,600 ± 500 yr B.P. 의하면, 사계리지역의발자국화석포함지층의상부에위치하는하부고토양층이송악산서쪽의하모리층과대비된다. 사람발자국화석의형성시기는현재까지가장정확하고신뢰성이높은 14 C 연대측정결과에따라서약 15,000 년전으로해석하는것이합리적이라고생각된다. 감사의글 본연구를위해남제주해안사람발자국화석지질연대측정자료를사용하도록허락하여주신남제주군관계자님께감사드립니다. 또한원고를읽어주시고꼼꼼하게검토하여훌륭한조언을주신충북대학교이창진교수님, 공주대학교김종헌교수님그리고익명의심사위원님께감사드리며, 편집위원님들의조언에도깊은감사를드립니다. 참고문헌 박기화, 조등룡, 김정찬, 2000, 모슬포 Á 한림도폭지질보고서. 한국자원연구소, 56 p. 박기화, 진재화, 조등룡, 홍완, 김주용, 남욱현, 2005, 남제주해안사람발자국화석지질연대측정. 남제주군, 136 p. 박용안, 공우석, 강영복, 김연옥, 김주용, 김태호, 박경, 박선주, 박승필, 박원규, 박희두, 배기동, 오건환, 우한준, 윤순옥, 이연규, 임동일, 장순근, 장진호, 장호, 정영화, 제종길, 조화룡, 최성길, 한영희, 황상일, 2001, 한국의제 4 기환경 - 제 4 기환경과인간. 서울대학교출판부, 서울, 564 p. 손영관, 2003, 제주도수성화산체의형성과정. 제주화산연구소개소기념제 1 회학술심포지엄논문집, 제주화산연구소, 손영관, 2004, 제주도의수성화산활동과제 4 기퇴적작용. 대한지질학회춘계학술답사안내서 : 제주도의화산암과화산활동, 대한지질학회, 윤선, 정차연, 송시태, 양경희, 2001, 제주도백록담분화구 벽의구성암석. 한국고생물학회제17차학술발표회논문초록집, p. 18. 윤선, 정차연, 송시태, 현원학, 2002, 제주도형성사에있어서탐라층의의의. 한국고생물학회제18차학술발표회논문초록집 윤선, 정차연, 송시태, 현원학, 2003, 제주도한라산 : 융기산체. 제주화산연구소제1회학술심포지엄논문집, 윤선, 현원학, 정차연, 2005, 제주도한라산의지질. 대한지질학회지, 41, 이연규, 2005, 한국남해해역패류군집에서나타나는시간평균화현상과최종빙하기이후해수면변동. 한국지구과학회지, 26, 조등룡, 박기화, 진재화, 홍완, 2005, 제주도하모리층에발달하는사람발자국의형성시기. 한국암석학회지, 14, 최성자, 최위찬, Walter, C. R., 2004, 제주도홀로세해안단구의 Reconnaissance와제주발자국화석의소고. 대한자원환경지질학회 2004년도춘계학술발표회초록집, 최정헌, 정창식, 장호완, 2004, 석영을이용한 OSL (Optically Stimulated Luminescence) 연대측정의원리와지질학적적용. 대한지질학회지, 40, 황상구, 2002, 남제주송악산및응회환화산체. 원종관, 손인석, 지질Á광물문화재정밀조사보고서. 문화재청, 대전, Burroughs, W.G J., 2005, Climate change in prehistory: The end of the reign of chaos. Cambridge University Press, Cambridge, 356 p. Cheong, C.G S., Choi, J.G H., Shon, Y.G K. and Jeong, G.G Y., 2005, Optical dating of Holocene volcanism in Jeju Island, Korea. LED 2005 abstract volume, p. 41. Chough, S.G K. and Sohn, Y.G K., 1990, Depositional mechanics and sequences of base surges, Songaksan tuff ring, Jeju Island, Korea. Sedimentology, 37, Duller, G.G A.G T., 2004, Luminescence dating of Quaternary sediments: recent advances. Journal of Quaternary Science, 19, Feng, Y., 1983, Since 40 Ka sea-level change and lowest sea level. East China Sea, 1, Godfrey-Smith, D.G I., Huntley, D.G J. and Chen, W.G H.,

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02À±¼ø¿Á

02À±¼ø¿Á Geomorphic Development of Marine Terraces at Jeongdongjin-Daejin area on the East Coast, Central Part of Korean Peninsula Soon-Ock Yoon*, Sang-Ill Hwang** and Hak-Kyun Ban*** Abstract : In this paper we