과학연구

열형광년대측정법에 의한 송암동굴 방해석의 형성년대결정

 2020.7.29.

위대한 령도자 김정일동지께서는 다음과 같이 교시하시였다.

《새로 발굴정리된 송암동굴은 후대들에게 물려줄 나라의 귀중한 재부이므로 원상대로 보존관리하며 참관자들에게 아름답고 현란한 천하절경을 그대로 실감있게 보여주기 위한 철저한 대책들을 세워야 합니다.》 (김정일선집》 증보판 제21권 206페지)

우리 나라 명승들에는 지하금강으로 이름난 룡문대굴과 함께 송암동굴도 있다. 송암동굴은 위대한 장군님의 인민에 대한 뜨거운 사랑에 의하여 자기의 아름다운 모습을 드러낸 지하명승지들중의 하나이다.

송암동굴은 평안남도 개천시 서남리와 안주시 송암리의 경계부인 철석봉에 자리잡고있다.

주체91(2002)년 4월 19일 위대한 령도자 김정일동지께서는 현지지도의 그처럼 바쁘신 속에서도 새로 발굴정리된 송암동굴을 몸소 찾아주시여 동굴을 잘 보존관리할데 대한 귀중한 가르치심을 주시였다.

송암동굴을 잘 보존관리하자면 동굴의 지질학적조건과 형성과정, 그것의 형태학적 및 분포특징, 동굴에 형성된 결정화산물들의 보존상태평가와 함께 그 형성년대를 밝혀야 한다. 그것은 동굴의 형성년대를 밝혀야 그 형성력사를 과학적으로 체계화할수 있으며 그에 기초하여 동굴을 더 잘 보존관리할수 있기때문이다.

동굴의 형성년대에 대한 연구에서는 열형광년대측정법, 전자스핀공명년대측정법, 우라니움계렬년대측정법 등이 널리 리용되고있다.

열형광년대측정법은 광물의 열형광현상을 리용하여 광물, 암석 등 지질작용에 의하여 형성된 대상들의 절대년대를 측정하는 방법이다. 이 방법은 지질체들에 들어있는 석영, 장석, 방해석 등 광물들의 열형광이 자연환경에서 받은 방사선량에 비례하여 증가한다는 원리에 기초하고있다.

열형광년대는 광물이 현재까지 받은 총자연방사선량(또는 총선량)과 년간선량률에 기초하여 계산한다.

열형광년대측정을 위한 시료로는 방해석을 리용하였다. 이러한 방해석은 동굴석회암의 재결정화과정에 생기는데 이러한 재결정화산물로서는 돌고드름, 돌순 돌꽃 등이다.

열형광년대결정의 전제조건인 령점화는 방해석에서 재결정화과정에 실현된다. 즉 동굴배태암우에 놓여있는 석회암에 축적되였던 포획전자(구멍)들은 암석이 용해될 때 모두 방출된다. 그러므로 방해석은 자체 및 주위퇴적물로부터 방출되는 방사선의 작용에 의하여 결정화된 때로부터 현재까지의 기간에 해당한 포획전자들이 다시 축적되게 된다. 따라서 방해석은 좋은 열형광년대측정시료로 된다.

열형광년대측정을 위하여 우선 방해석을 가공하였다.

방해석을 분쇄하여 90~125㎛크기의 알갱이들을 골라낸 다음 거짓열형광을 제거하기 위하여 1% 초산으로 처리하였다. 다음 그것을 증류수로 세척하고 건조시킨 후 다시 90~125㎛크기의 알갱이들만 골라내여 측정시료로 준비하였다.

다음으로 열형광을 측정하여 총선량을 평가하였다. 열형광은 청색파장대역에서 감도가 좋은 광전자증배관과 청색빛거르개를 리용하여 측정하였다. 총선량은 측정한 열형광곡선에서 평활성이 좋은 230~250℃구간을 리용하여 평가하였다. 평가한 총선량은 623.2~2089.8Gy이다.

년간선량률은 α계수법과 불길광도법을 리용하여 평가하였다. 평가한 년간선량률은 5.6~27.1Gy•a‐1이다.

총선량과 년간선량률을 평가한데 기초하여 결정한 송암동굴 방해석의 열형광년대는 (7.7±1~11.8±1.53)•104a이다.

열형광년대는 우라니움계렬년대 (8.56±1.22~9.48±2.84)•104a와 오차한계안에서 비교적 잘 일치한다.

송암동굴 방해석의 열형광년대에 대한 연구는 우리 민족의 자랑인 지하명승 송암동굴안에 형성된 돌고드름, 돌순, 돌꽃 등이 언제 형성되였는가를 밝힐수 있게 하며 이곳을 찾는 참관자들에게 동굴의 형성력사와 자연현상에 대한 과학적이며 폭넓은 리해를 줄수 있게 한다.