《발굴자료에 대한 정리와 분석종합은 력사유적발굴사업을 결속하는 중요한 공정이며 유적유물의 진가를 밝혀내는 진지한 탐구과정입니다.》 (
이 글에서는 조선민주주의인민공화국 황해북도 상원군 룡곡리에서 발굴된 룡곡제1호동굴유적의 뼈화석에 대한 첫 우라니움계렬(U-series)년대를 소개한다.
룡곡제1호동굴유적에서는 불자리 12개, 인류화석 30점(10명분), 석기 61점, 골기 7점, 조각품 1점과 동물화석 8 200여점을 비롯하여 많은 유물들이 발굴되였다.
룡곡제1호동굴유적은 우리 나라의 중요한 원시유적들중의 하나이며 옛 인류의 생활과 자연환경을 연구하는데서 의의가 있는 유적이다.
1981년에 룡곡제1호동굴유적이 발굴된 후 이 유적에 대한 고고학적 및 고동물학적연구가 많이 진행되였지만 년대학적연구는 열형광년대측정법으로 석순의 년대를 결정한데 불과하였다. 게다가 그 년대값은 유적에서 나온 유물들의 여러 특징들과 일치하지 않았다. 이런것으로 하여 룡곡제1호동굴유적에 대한 고고학적 및 고동물학적연구결과들은 절대년대와 결부되지 못하였으며 따라서 이 유적에서 사람들의 점유시기와 해당 동물상의 형성시기를 비롯한 여러가지 문제들이 과학적으로 해결되지 못하였다. 이로부터 유적의 년대학적연구에서는 새로운 년대측정자료가 필요하였다.
우리는 동굴퇴적물에서 나온 이발화석의 년대를 우라니움계렬년대측정법으로 결정하였다.
우라니움계렬년대측정법은 자연계에서 일어나는 자연방사성붕괴계렬핵들의 방사비평형현상을 리용하여 년대를 결정하는 방법이다.
동물이 살아있을 때에는 체내조직에 우라니움이 없지만 일단 죽어서 땅에 묻히면 지하수와의 접촉과정에 일정한 량의 우라니움이 흡착된다. 그러므로 뼈화석에 방사비평형상태에 있는 새로운 우라니움붕괴계렬이 형성되며 그 계렬에서 230Th/234U의 방사능비는 시간에 따라 증가한다. 결국 뼈화석에서 230Th/234U의 방사능비를 측정하면 그 년대를 계산할수 있다.
년대측정을 위하여 룡곡제1호동굴유적 퇴적층에서 시료들을 채취하였다.
유적에서 퇴적층의 두께는 21.5m에 달하는데 그것은 4개의 층으로 나누어진다.
1층은 하성퇴적층이며 주로 아래부분이 모래자갈층과 감탕층으로 되여있고 웃부분은 자갈과 모래, 분사암들이 섞인 붉은갈색점토층으로 되여있으며 그 두께는 6.55m이다. 여기에서는 유물들이 나오지 않았다.
2층은 석회암모자갈과 락반석들이 섞인 회흑색점토 및 회백색점토층으로 되여있으며 그 두께는 6.55m이다. 이 층에서는 많은 포유동물화석들과 함께 인류화석, 석기, 불자리, 골기들이 발견되였다.
3층은 석회암모자갈과 락반석이 섞인 회흑색점토층으로 되여있으며 그 두께는 4.35m이다. 이 층에서는 신석기시대의 석기와 질그릇, 동물뼈, 사람뼈가 나왔다.
4층은 암회색석회암으로 된 표토층이며 그 두께는 4.1m이다.
석기를 비롯하여 구석기시대의 특징을 갖춘 유물들은 주로 2층에서 발견되였으며 고고학적으로 2층을 구석기문화층으로 설정하고 거기에서 시료를 채취하였다.
구석기문화층의 두께가 6.55m에 달하기때문에 그것을 상부와 하부로 나누고 상부에서 3점(곰이발 2개, 말이발 1개), 하부에서 3점(말이발)의 시료들을 선택하였다.
측정을 위하여서는 시료들을 α선측정의 요구에 맞게 화학적으로 처리하여 우라니움과 토리움을 분리하고 칼시움, 린, 철과 같은 불순물들을 제거하여야 한다.
이를 위하여 실험공정을 이온교환법에 의한 우라니움 및 토리움의 화학분리, 용매추출과 수산화물침전 등에 의한 철, 칼시움 및 린의 제거, 증발법에 의한 방사성시편제작, α선분석기에 의한 스펙트르측정 등으로 구성하였다.
우라니움은 시료를 8N염산에 용해하고 강염기성성음이온교환수지에 흡착시키는 방법으로 분리하였다. 우라니움용액속에 포함된 미량의 철은 이소프로필에테르로 추출하여 제거하였다.
한편 토리움용액속에 포함된 린, 칼시움은 싱아산 및 수산화물앙금법으로 제거하였다.
다음 순수한 우라니움 및 토리움용액을 각각 TTA(테노일트리풀루오로아세톤)용매에 추출하여 그것을 약간 가열된 알루미니움박판우에 떨구어 증발시키는 방법으로 방사성시편을 만들었다.
다음 공정에서는 금-규소반도체검출기를 결합한 1024임풀스진폭분석기로 방사성시편에서 나오는 238U의 4.196MeV(77%), 234U의 4.773MeV(72.5%), 230Th의 4.684MeV(76%) α선을 측정하고 그것이 만드는 완전흡수봉우리에 의해 234U/238U, 230Th/234U의 방사능비를 결정하였다. 이 방사능비값으로부터 우라니움계렬년대를 계산하였다.
상부와 하부에서 평균년대들은 각각 47Ka와 72.6ka이다.
특히 구석기시대 문화층의 제일 아래부분의 년대는 약 72.6ka에 해당된다는것을 보여준다.
뼈화석의 년대는 이 유적에서 알려진 인류화석에 대한 형태학적연구, 석기를 비롯한 유물들에 대한 고고학적연구 그리고 포유동물상에 대한 연구로부터 얻은 상대년대(제4기 상갱신세 상부)와 류사하다.
이발화석의 년대측정결과로부터 이 유적에서 사람들이 산 첫시기는 약 72.6ka전이며 문화층이 약 47~72.6ka사이에 형성되였다고 추정할수 있다.
