퇴적물 혹은 토양의 방사성탄소 연대측정

퇴적물 시료의 연대측정에는 서로 다른 3가지 방법이 있습니다.

“유기 토양”의 연대측정 – < 180 마이크론 체로 뿌리나 다른 화석을 제거한 다음, 혹시 있을지 모를 탄산염 제거를 위해 산 처리한 유기 토양을 연대측정합니다.

“가용성 알칼리 덩어리 또는 부식 산 덩어리의 연대측정 – 뿌리나 대형 화석을 없애기 위해 180 마크론 이하의 체로 거른 다음, 탄산염 제거를 위한 산 세척 후, 연대 측정을 하기 위해 가라 앉아있는 부식 산을 용해하기 위한 알칼리 처리. 로 사전 처리합니다.

“불 가용성 알칼리 덩어리” 또는 휴민 덩어리의 연대측정 – 뿌리나 대형 화석을 없애기 위해 180미크론 이하의 체로 거른 다음, 탄산염 제거를 위한 산 세척 후 씻겨져 나간 부식 산의 용해를 위해 알칼리 처리 후, 남아있는 불 가용성 알칼리 덩어리로 연대 측정합니다. 탄산염 제거를 위해 산 처리한 다음, 휴믹산 제거 및 “알카리 용해 조각” 보존을 위해 알카리로 휴믹산을 녹입니다.

퇴적물 시료들은 물에서 부유 선광을 하고, 225 미크론, 180 미크론, 125 미크론의 체로 추출할 대형 화석이 있는지 거릅니다. 이런 대형 화석의 예로는 숯, 나무, 식물, 뼈, 껍질, 씨앗 등입니다.

참고 사항: 본 연구소에서는 퇴적물에서 찾아낸 이런 화석들의 종류를 파악하는 서비스를 제공하지 않습니다. 화석의 종류를 파악하는 일은 고도의 훈련이 된 과학자, 예를 들자면 식물에 대해서는 고 식물학자, 뼈 종류에 대해서는 감식 고고학자, 조개 껍질에 대해서는 고생물학자, 만이 할 수 있습니다.

일반적으로 퇴적물의 연대측정 보다는 찾아낸 대형 화석의 연대측정이 더 좋습니다. 왜냐면 퇴적물에는 추후에 오염이 되었을 가능성이 더 많기 때문입니다. 대부분 대형 화석은 (1) 탄산염 제거를 위한 산 처리 후, (2) 퇴적물에 있을지 모르는 부식 산 제거를 위한 알칼리로 처리합니다. 식물이 썩으면서 부식 산이 생기는데, 빗물이나 지하수가 퇴적물과 퇴적물의 표면을 통해 부식 산을 여기 저기로 옮겨 놓아 퇴적물 표피에 새로운 탄소를 가져오며, 이 탄소로 인해 연대 측정 결과가 부정확하게 나옵니다.

대부분 경우, 부식 산은 아래로 내려가 밑에 깔려있는 퇴적물의 연대측정 결과가 더 어리게 나오게 합니다. (편차가 크거나 작을 수 있음.). 퇴적물에는 유기물이 풍부하며, (짙은 검정색이나 고동색) 배수가 잘되지 않은 곳 혹은 물이 고여있는 곳 (늪, 토탄 지 등등)에 주로 있습니다. 비가 많이 내리지 않는 지역이나 배수가 잘되는 곳에 있는 퇴적물, 또는 탄소가 적은 곳에 있는 퇴적물 (조금 햇빛에 탄 것처럼 검거나 회색 퇴적물)이 있는 지역에서는 부식 산이 크게 문제가 되지 않습니다. 이런데서 나오는 퇴적물 시료들은, 퇴적물과 퇴적물에서 나오는 일부 식물로 연대 측정을 하면, 연대가 비슷하게 나오므로 부식 산에 대해 걱정할 필요가 없습니다.

퇴적물의 연대 측정 결과가 식물 (화석)보다 오래된 것으로 나올 경우, 두 가지 이유 때문일 것입니다.

(1)식물 잔해물이 어떤 이유든 외부에서 침투한 것인 경우 (침식 작용이나 혹은 오랜 기간 동안 토양의 발달이 전혀 없었거나 아주 적었기 때문에 오래된 퇴적물에서 자랐을 경우 혹은 (2)퇴적물이 오랜 형성 기간 동안 그 오래된 탄소의 일부나 전부를 받았을 경우, (홍수, 대량 이동, 그 외 다른 물리적 과정으로 인해 윗면으로부터 이미 쌓인 퇴적물이 다시 쌓인 경우.)

일반적으로 식물의 연대 측정은 그 시절의 사건을 더 잘 보여주기 때문에 상당히 믿을 만 합니다. 퇴적물이 만들어지기 위해 걸리는 시간에 비교하면 훨씬 식물의 수명은 훨씬 짧습니다.

퇴적물의 탄산염으로 연대 측정을 하기도 합니다만, 이 탄산염의 기원을 알지 못한다면 연대 측정 결과에 문제가 있을 수 있습니다. 퇴적물 안의 탄산염 식물혹이 자연적으로 자란 것일 수도 있고, (이를 Pedogenic Carbonates라고 함) 퇴적물에 다시 쌓인 지질 형성 과정(석회석, 이회토, 그 외 탄산염을 가진 광물들)에 녹지 않은 형태의 탄산염이 이동하여 생긴 것일 수 있습니다.

퇴적물을 연구하는 지구 화학 분야는 매우 복잡하며, 가까운 거리라도 지역마다 차이가 납니다. 만약에 연구원들의 입장에서 대형 화석이 “원래 있던 자리”에 있고, 위에 쌓인 층 (뿌리 같이) 에서 자라지 않았다고 생각된다면, 그곳에서 발견한 대형 화석으로 연대 측정할 것을 권장합니다.

대형 화석을 발견하면, 본 연구소는 고객들에게 그 사실을 알려줘 대형 화석으로 연대 측정할 것인지, 퇴적물로 연대 측정할 것인지 결정하게 합니다. 몇몇 경우, 가장 좋은 (가장 믿을 만한) 연대 산출을 위해 대형 화석과 퇴적물을 별도로 두 개 모두 연대 측정해 보시기 바랍니다. 이 방법은 대형 핵심부나 연속적인 핵심부들로 연대 측정할 경우 유용한 정보가 될 수 있습니다.

부식산 추출을 위해 알카리 처리한 퇴적물은 (그리고 부식산이나 부식 덩어리의 연대 측정) 채집 지역의 지구 화학적 성질에따라 연대측정 결과에 종종 문제를 야기합니다. 퇴적물의 알카리 추출물은 알칼리에 녹는 자유롭게 존재하는 탄소를 없앱니다. 이런 탄소는 최근 생긴 부식 산과 풀빅 산에서 온 것일 수도 있고, 혹은 용해성 알카리와 화학 반응을 일으키는 오래된 탄소로부터 왔을 수 있습니다.

많은 경우, 진흙 농도에 따라, 그리고 최근에 생겼거나 오래된 부식/풀빅 산이 진흙 조각에 붙어 있느냐에 따라 알카리 추출물은 우선 원래 있었거나, 화학 반응을 잘 일으키는 오래된 탄소를 없애고, 진흙에 붙어있는 최근에 생긴 부식/풀빅 산을 남겨 놓거나, 그 반대일 경우가 생깁니다.

연구원들은 때로 알카리 추출로 퇴적물의 연대가 항상 오래 되었다는 결과가 나와 더 정확하다고 종종 가정합니다만, 대부분의 경우 반대 결과도 일어납니다; 즉 알카리 추출한 퇴적물은 위에서 말한 이유로 더 어리게 나오기도 합니다.

Beta Analytic의 권장 사항:

부식 산이나 부식 덩어리, 혹은 퇴적물 중 하나에 알카리 추출과 연대측정할 때, 본 연구실은 만약에 제출한 시료의 퇴적 장소와 지구화학적 특성이 동일하다면, 여러개의 시료 연대측정 의뢰전 적어도 한 시료로 3번 연대측정해 보기를 권장합니다.

3가지 추천 연대측정 방법 – 1 산 처리 및 체로 걸른 유기 토양의 연대측정, 1 알카리 녹은 휴믹 산의 연대측정 그리고 1 알카리에 안녹은 휴믹산의 연대측정. 이렇게 연대측정을 3번해 봄으로써 연대측정 결과를 서로 비교할 수 있고, 어떤 덩어리들이 더 신뢰성이 있으며, 동일 지역 내의 다른 퇴적물 시료로 연대측정 여부를 이 결과를 가지고 결정할 수 있습니다.

비용 문제로 연대측정을 3번하기 힘들거나, 전에 연대측정을 한 적이 있다면, 구태여 연대측정을 3번 하지 않아도 됩니다. 단지 연구를 위해 어떤 방법이 최상인지는 연구자 본인이 결정할 문제입니다.

본 Beta Analytic 연구소는 매년 수천 건의 퇴적물을 분석합니다. 대부분의 작업이 ‘산 세척과 ‘다량의 유기물 덩어리’ 방식입니다. 아주 일부 (최대 1-2%)만 요청이 있을 때 가용성/ 불 가용성 알칼리 조각 분석 방식으로 연대측정합니다. 전형적으로 가장 정확한 연대측정 방식은 산 세척과 ‘다량의 유기물 조각’ 방식이며, 역동적으로 생긴 가장 최근의 부식 산이 존재한다면 최근의 나이를 보여줍니다. 만약 오류가 생긴다면 오류는 항상 한 방향으로만 생기는데 다음 분석 시 아주 오래된 나이와 아주 최근 나이는 나오지 않습니다.