Shallow seismic stratigraphy and geotechnical properties of the eastern boundary of the Korea Strait Shelf Mud off southeast Korea

Abstract

대한해협 니질퇴적체 (KSSM)의 동쪽 경계에서 탄성파 층서 및 퇴적물의 지반특성을 조사하기 위하여 고해상도 탄성파 탐사 (Chirp subbottom profile) 와 피스톤 코어를 수행 하였다. 낙동강에서 유입되는 퇴적물은 Tsushima current에 의해 해안선을 따라이동 한다. 연구지역에서 총 400 km의 고해상도 탄성파 자료를 획득 하였고, 탄성파 측선을 따라 23개의 피스톤 코어를 획득하였다. 고해상도 탄성파 탐사에서 연구지역은 총 3개의 층서로 분류된다 (Unit A1, Unit A2, Unit B). Unit A2는 니질 퇴적물로 구성되어 있고, 투명한 음향상과 함께 내부층리가 보인다. Unit A1은 Unit A2상부에 위치하며 현생 니질 퇴적물로 구성되어 있고, 투명한 음향상을 보인다. Unit B는 연구지역 북쪽의 사면에서 발견된다. Unit B는 chaotic, lense, 그리고 쐐기 형태를 보이며 강한 내부 반사면을 보인다. 사질의 음향 기반암은 내부반사면 없이 샤프하고 희미한 음향상이 이어진다. 피스톤 코어를 이용하여 획득한 시료에서 퇴적물의 물리적 성질, 음향학적 성질, 입도를 분석 하였다. KSSM은 대부분 균질한 니질과 생물교란 흔적이 나타난다. 사질 퇴적체는 KSSM의 바깥쪽에서 나타난다. 연구지역의 음파전달속도는 수심이 깊어짐에 따라 1,490 m/s에서 1,650 m/s로 증가하였다. 평균 입도는 8 Φ에서 1 Φ 로 입자의 크기가 증가한 반면에 공극율과 함수율은 각각 70%~50%, 50%~30% 로 감소하였다. 따라서, Unit A2는 Unit A1에 비해 silt와 sand이 높다.

High-resolution seismic profiles and piston core samples have been achieved in order to investigate the seismic stratigraphic units and geotechnical properties of surface sediments at the eastern boundary of the Korea Strait Shelf Mud (KSSM). The sediments supplied from the Nakdong River are transported by the northern branch of the Tsushima Current and deposited along the coast line. Total of 400 line-km chirp data have been obtained in the study area. Additionally, 23 piston core samples were collected at selected location along the track lines. High-resolution seismic profiles revealed three seismic units (Unit A1, A2, and B) in the study area. Unit A1 and A2 occur in the KSSM that is underlain by sandy acoustic basement. Lower unit A2 consists of mud that is characterized by laterally extensive and acoustically transparent seismic facies with moderately developed subbottom reflectors. Unit A1 lies on top of the unit A2 and comprises recent mud unit which is characterized by laterally extensive and acoustically transparent seismic facies. Unit B found on the slope in northern part of the study area. It is characterized by chaotic, lense- or wedge-shaped mass with strong internal reflectors. Sandy acoustic basement is characterized by sharp and continuous indistinct seismic facies without well-defined internal reflectors. Twenty three piston core samples were analyzed for physical (porosity, water content, bulk density, grain density and shear strength) and acoustical (compressional wave velocity and attenuation) properties, and sediment texture. The KSSM is mostly composed of homogeneous mud with some bioturbated mud. The sandy sediments are dominant out of KSSM. The compressional wave velocity in KSSM increases seaward from 1490 to 1650 m/s. Mean grain size also increases seaward from 8Φ to 1Φ, whereas porosity and water content decrease from 80 - 40% to 60 - 20%. Consequently, unit A2 is characterized by higher amount of silt and sand sediments than unit A1. This difference of sediment texture between two units causes the moderately developed reflectors on the unit A2.