| 초록 |
□ 연구개요 스멕타이트, 일라이트는 쇄설성 심해저 퇴적물에서 흔히 분포하는 점토광물이다. 온도와 압력 증가에 따른 스멕타이트-일라이트 상전이는 셰일 및 머드 스톤의 속성 작용 시 일어나는 중요한 광물반응으로 여겨지는데 이는 전반적인 퇴적물 물성에 많은 영향을 주기 때문이다. 본 연구에는 기존 다수 선행 연구들과 달리 심해퇴적물 속 미생물 반응에 의해 유도된 스멕타이트-일라이트 상전이 과정을 규명하고자 하였다. 이 외에도 망간단괴 등과 같은 망간산화물 침전물에도 생지화학적 과정이 영향을 미친다. 본 연구에서는 일본 난카이 해구를 비롯한 동해, 태평양, 대서양과 같은 다양한 해역에서 심해퇴적물, 광물을 획득하여 미생물-광물 간 상호작용 및 퇴적물 환경 특성 규명 연구를 진행하고자 하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 기존에는 난카이 해구 심해 퇴적물에 대해 진행하고자 하였으나 코로나로 인해 일본 연구소와 협동 연구가 어렵게 되었다. 그 대신 동해, 서태평양, 남대서양 시료들을 이용해 미생물-광물 상호작용 및 퇴적환경 특성을 확인하고자 하였다. ‘21년 동해 울릉분지 해역에 대해 총 10개의 정점의 퇴적물 시료를 획득하였다. X-선 회절분석기를 이용하여 퇴적물 속 점토광물 수직적 구성 및 함량 변화를 확인하였다. 또한 투과전자현미경을 통해 스멕타이트를 구성하는 주요 원소 (Al-Mg-Fe) 함량을 계산하였고 이를 통해 자연 지질 시료에 대한 투과전자현미경 사용 확대 및 스멕타이트 지화학적 특성을 새로운 고환경 프록시로서의 가능성을 확인하였다. ’22년 서태평양 마젤란해산 정상부에서 획득된 망간단괴와 사면에서 획득된 해면 피복 철망간침전물이 피복된 해면을 이용하여 생지화학적 환경 및 고환경을 규명하고자 하였다. 시기에 따라 생산성에 따른 호기성 미생물 활동 변화가 정상부 망간단괴 성장에 영향을 주는 것을 확인하였으며 해면에 피복된 철망간 산화물 침전 시 미생물 영향이 작용하였음을 관측하였다. ‘22년 남대서양 횡단을 따라 획득된 중앙해령부터 심해저 분지까지의 퇴적물을 X-선 회절분석기를 이용하여 구성하고 있는 광물을 규명하였다. PCR anaysis는 현재 진행 중이라 서식 미생물 종을 확인하지 못하였으나 퇴적물 공극수 원소 중 유기물 분해에 사용되는 황산염, 망간 경향성을 통해 미생물 활동일 발생하였음을 알 수 있었고 이를 통해 광물-미생물 상호작용이 일어날 수 있음을 추정할 수 있다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ● 학술적 측면 - 점토광물 함량과 투과전자현미경을 이용한 점토광물의 지화학적 특성을 프록시로서 활용한 고해양 및 고환경 복원 연구 수행 - 기존에 사용된 고환경 복원 연구의 망간단괴 시료들과 달리 해저산 정상부에 존재하는 망간단괴 연구를 진행. 단순 고환경 복원을 넘어 생지화학적 변동성인 산화- 환원 전선 (OSF)와 산소최소층 (OMZ) 두 가지 변동을 같이 연관지어 미생물 활동에 대한 연관성까지 복합적으로 복원함. 기존보다 발전된 고환경 복원 연구를 제시 - 심해 해면에 침전된 철망간 산화물을 이용하여 기존 망간단괴 연구보다 더 짧은 기간에 대해 고해상도 복원을 시도함으로써 고환경 복원의 새로운 지시자로서 심해 해면 철망간 침전물의 가능성을 살펴봄. 또한, 침전물 형성에 대한 미생물 활동의 영향을 확인. - 자연발생 미생물 유도 스멕타이트-일라이트 상전이 반응 규명과 이를 통한 해수 환경-퇴적물-미생물 간의 상호작용 규명 가능 ● 사회적 측면 - 본 연구 성과로 나오는 국제 논문 등으로 대한민국 자연과학 성과 및 발전 가능성에 대한 세계적인 관심을 불러일으킬 수 있을 것으로 보임 - 현장조사하기 힘든 희소성 있는 시료를 이용하여 국제공동연구와 높은 성과 달성으로 과학기술 분야에서 대한민국 위상을 높일 수 있을 것으로 기대 됨 (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
