뢰스-고토양 층서 (Loess-Paleosol Sequence)

지구과학
한 줄 정의: 빙하기에 바람에 운반되어 쌓인 세립 풍성 퇴적물(뢰스)과 간빙기에 그 위에서 발달한 토양(고토양)이 번갈아 겹쳐진 육상 퇴적층으로, 제4기 대륙 기후 변동을 연속적으로 기록하는 고기후 아카이브이다.

쉽게 풀면

중국 북부의 황토고원에는 두께 수백 m의 누런 흙이 쌓여 있습니다. 빙하기에는 춥고 건조해 사막과 빙하 주변에서 먼지가 대량으로 날아와 쌓였고(뢰스), 간빙기에는 따뜻하고 습해져 먼지 쌓임이 줄고 그 위에 식물이 자라 검붉은 토양이 만들어졌습니다(고토양). 이 두 층이 줄무늬처럼 번갈아 나타나므로 층을 세고 성질을 재면 260만 년 동안 대륙이 어떻게 추워지고 따뜻해졌는지를 읽을 수 있습니다.

왜 중요한가

뢰스-고토양 층서는 심해 퇴적물·빙하 코어와 나란히 놓을 수 있는 가장 긴 육상 연속 기록으로, 해양 기록을 대륙 내부 기후(몬순 강도, 먼지 발생, 건조화)와 연결하는 고리이다. 자화율이 해양 동위원소 단계와 놀랍도록 잘 대응해 육상-해양 층서 대비의 표준이 되었으며, 동아시아 몬순 진화, 중앙아시아 건조화, 티베트고원 융기의 기후 효과 연구에 핵심 자료를 제공한다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"황토고원 뢰스-고토양 층서의 자화율 기록은 MIS와 1:1로 대비되며 지난 2.6 Ma 동안 33개 이상의 뢰스-고토양 쌍을 보인다."

자화율 곡선을 해양 기록과 맞추어 연속 기후 기록을 확립했다는 문장이다.

"뢰스의 입도 중앙값 증가는 빙하기 겨울 몬순(시베리아 고기압) 강화에 따른 운반 풍속의 증가를 반영한다."

먼지 알갱이 크기를 바람 세기의 지표로 해석한 것이다.

"OSL 연대측정으로 마지막 빙하기 뢰스의 퇴적률이 약 0.3 mm/yr로 간빙기보다 5배 이상 높았음을 확인하였다."

광여기루미네선스로 쌓인 속도를 직접 구해 빙하기 먼지 플럭스를 추정한 예이다.

조금 더 깊게 보면

뢰스는 주로 실트(10~50 μm) 크기의 석영·장석·탄산염 입자로 이루어진 풍성 퇴적물로 빙하 분쇄물과 사막 기원 먼지에서 유래한다. 고토양은 습윤한 간빙기에 생물교란·점토 집적·탄산염 용탈·철 산화물 생성으로 발달하며, 토양 생성 중 만들어진 초미세 자철석·마그헤마이트 때문에 자화율이 높아 층서 대비의 기본 지표가 된다. 이 밖에 입도(풍속), 탄산염 함량과 탄산염 결핵의 δ¹³C·δ¹⁸O(식생·강수), 화분, 풍화 지수(CIA), 뢰스 내 달팽이 군집이 고기후 지표로 쓰인다. 연대는 고지자기 역전(브륀-마투야마 경계가 L8 부근)과 OSL·¹⁴C, 궤도 조율로 결정한다. 중국 외에 중앙아시아·동유럽·북미 대평원·아르헨티나 팜파스에도 주요 층서가 분포한다.

주의할 점

뢰스 퇴적이 멈춘 시기가 아니라 퇴적률이 낮아진 시기에도 고토양이 발달하므로 고토양은 '퇴적 중단'이 아닌 '토양화 우세'로 해석해야 한다. 또 자화율-강수 관계는 지역과 배수 조건에 따라 달라 보편 식으로 쓰기 어렵다.

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