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돌말류는 식물성 플랑크톤의 특히 중요한 구성원으로서, 작은 부유성 조류 광합성 생물로 기능한다. 돌말류는 정교한 실리카 껍질로 둘러싸인 단일 조류 세포로 구성되며, 이 껍질을 스스로 분비한다. 돌말류는 길쭉한 깃 모양부터 둥근 중심 모양까지 다양한 형태를 띠며, 종종 페트리 접시처럼 두 개의 반쪽을 가지고 있다. 돌말류가 풍부한 지역에서는 밑에 있는 퇴적물이 실리카 돌말류 테스트로 풍부하며, 이를 규조토라고 한다.
방산충은 동물성 플랑크톤의 일부인 부유성 원생동물로, 돌말류와 마찬가지로 실리카 테스트를 분비한다. 테스트는 세포를 둘러싸며, 방산충이 아메바 같은 "팔" 또는 위족을 뻗을 수 있는 작은 구멍들이 배열되어 있다. 방산충 테스트는 종종 부력을 돕는 여러 개의 광선이 껍질에서 튀어나와 있다. 돌말류 또는 방산충 테스트가 지배적인 연니를 규질 연니라고 한다.
규질 퇴적물과 마찬가지로 탄산칼슘 또는 석회질 퇴적물도 미세 조류와 원생동물의 테스트에서 생성된다. 이 경우 코콜리토포어와 유공충이 이에 해당한다. 코콜리토포어는 돌말류보다 약 100배 작은 단세포 플랑크톤 조류이다. 그들의 테스트는 여러 개의 서로 맞물리는 CaCO3 판(코콜리트)으로 구성되어 세포를 둘러싸는 구체를 형성한다. 코콜리토포어가 죽으면 개별 판들이 침전되어 연니를 형성한다. 시간이 지남에 따라 코콜리토포어 연니는 석회화되어 백악이 된다. 영국 도버의 백악 절벽은 코콜리토포어가 풍부한 연니가 백악 퇴적물로 변한 것으로 구성되어 있다.
유공충(포람이라고도 함)은 종종 달팽이 껍질과 유사하게 방이 나뉜 테스트를 가진 원생동물이다. 유기체가 성장함에 따라 새로운, 더 큰 방을 분비하여 그 안에 서식한다. 대부분의 유공충은 저서성으로 퇴적물 위 또는 안에 살지만, 수층의 더 높은 곳에 사는 일부 플랑크톤성 종도 있다. 코콜리토포어와 유공충이 죽으면 탄산염 연니를 형성한다.
오래된 석회질 퇴적층에는 또 다른 유형의 유기체인 디스코아스터의 잔해가 포함되어 있다. 디스코아스터는 코콜리토포어와 관련된 단세포 조류로, 탄산칼슘 테스트를 생산했다. 디스코아스터 테스트는 별 모양이었고, 지름 5-40μm에 달했다. 디스코아스터는 약 200만 년 전에 멸종했지만, 그들의 테스트는 멸종 이전에 형성된 깊은 열대 퇴적물에 남아있다.
이 테스트들은 크기가 작기 때문에 매우 천천히 가라앉는다. 하나의 미세 테스트가 바닥에 가라앉는 데 약 10~50년이 걸릴 수 있다! 그 느린 하강 속도를 감안하면, 겨우 1cm/초의 해류라도 테스트를 바닥에 도달하기 전에 원점에서 무려 15,000km까지 운반할 수 있다. 그럼에도 불구하고 특정 위치의 퇴적물은 그 위에 있는 물에서 발생하는 유기체의 종류와 생산성 정도와 잘 일치한다. 이는 퇴적물 입자가 훨씬 더 빠른 속도로 바닥으로 가라앉아 해류가 분산시키기 전에 원점 아래에 쌓여야 함을 의미한다. 대부분의 테스트는 개별 입자로 가라앉지 않는다. 약 99%는 먼저 다른 유기체에 의해 섭취된 다음, 더 큰 분변 펠릿으로 응집되어 배설되며, 이들은 훨씬 더 빠르게 가라앉아 10~15일 만에 해저에 도달한다. 이것은 입자들이 분산될 시간을 많이 주지 않으며, 아래의 퇴적물은 표면 근처에서 발생하는 생산을 반영할 것이다. 이 메커니즘을 통한 침강 속도 증가는 "분변 급행"이라고 불린다.
해수에는 여러 가지 용해된 물질이 포함되어 있다. 때때로 화학 반응이 일어나 이 물질들이 고체 입자로 침전되어 수소성 퇴적물로 쌓이게 된다. 이러한 반응은 일반적으로 온도, 압력 또는 pH의 변화와 같이 용해된 상태로 남아있을 수 있는 물질의 양을 감소시키는 조건 변화에 의해 유발된다. 해양에는 암석성 또는 생물성 퇴적물에 비해 수소성 퇴적물이 많지 않지만, 몇 가지 흥미로운 형태가 있다.
열수분출공에서는 해수가 해저로 침투하여 마그마에 의해 과열된 후 분출구에서 방출된다. 이 과열된 물에는 많은 용해된 물질이 포함되어 있으며, 분출구를 떠나 차가운 해수와 만나면 이 입자들이 주로 금속 황화물 형태로 침전된다. 이 입자들이 분출구에서 나오는 "연기"를 구성하며, 결국 해저에 수소성 퇴적물로 침전될 수 있다. 열수분출공은 지구의 판 경계를 따라 분포하지만, 열점 화산과 같은 판 내부 위치에서도 발견될 수 있다. 현재 약 500개의 알려진 활성 해저 열수분출공이 있으며, 그 중 절반은 해저에서 시각적으로 관찰되었고 나머지 절반은 수층 지표 및 해저 퇴적물에서 의심된다.
망가니즈 단괴는 해저에서 형성되는 망가니즈 및 기타 금속의 둥근 덩어리로, 일반적으로 직경 3-10cm이지만 때로는 30cm에 달하기도 한다. 단괴는 진주와 유사한 방식으로 형성된다. 중심에 물체가 있고 그 주위에 동심원 층이 천천히 퇴적되어 시간이 지남에 따라 단괴가 성장한다. 단괴의 구성은 위치와 형성 조건에 따라 다소 다를 수 있지만, 일반적으로 망간 및 산화철이 지배적이다. 또한 구리, 니켈, 코발트와 같은 다른 금속도 소량 포함할 수 있다. 망가니즈 단괴의 침전은 알려진 가장 느린 지질학적 과정 중 하나이다. 백만 년당 몇 밀리미터의 속도로 성장한다. 이러한 이유로, 단괴는 암석성 또는 생물성 퇴적물 축적 속도가 낮은 지역에서만 형성된다. 다른 퇴적물 침전은 단괴를 빠르게 덮어 더 이상의 단괴 성장을 방해할 것이기 때문이다. 따라서 망가니즈 단괴는 일반적으로 상당한 암석성 또는 생물성 유입이 없는 중앙 해양 지역에 제한되어 있으며, 이 지역에서는 때때로 해저에 대량으로 쌓일 수 있다(그림 12.4.2 오른쪽). 단괴는 상업적으로 가치 있는 여러 금속을 포함하고 있기 때문에 지난 수십 년 동안 단괴 채굴에 대한 상당한 관심이 있었지만, 대부분의 노력은 현재까지 탐사 단계에 머물러 있다. 심해 채굴 작업의 높은 비용, 채굴권에 대한 정치적 문제, 그리고 이러한 비재생 자원의 추출을 둘러싼 환경 문제 등 여러 요인으로 인해 대규모 단괴 추출이 방해받고 있다.
증발암은 해수가 증발하여 용해된 물질이 고체로 침전될 때 형성되는 수소성 퇴적물이며, 특히 암염(소금, NaCl)이 그렇다. 사실 해수 증발은 인간이 소금을 생산하는 가장 오래된 형태이며, 오늘날에도 여전히 수행되고 있다. 지중해 아래를 포함하여 여러 곳에 대규모 암염 증발암 퇴적물이 존재한다. 약 6백만 년 전부터 지각 과정으로 인해 지중해가 대서양과 차단되었고, 따뜻한 기후로 인해 너무 많은 물이 증발하여 지중해가 거의 완전히 말라버렸고, 그 자리에 대규모 소금 퇴적물이 남았다(메시나 염분 위기로 알려진 사건). 결국 약 530만 년 전에 지중해는 다시 물로 채워졌고, 암염 퇴적물은 다른 퇴적물로 덮였지만, 여전히 해저 아래에 남아있다.
어란석은 부유 입자 주위에 동심원 침전층이 형성되어 만들어지는 작고 둥근 알갱이다. 주로 탄산칼슘으로 구성되지만, 인산염 및 기타 물질로도 형성될 수 있다. 어란석의 축적은 어란석 모래를 형성하며, 이는 바하마에서 가장 풍부하게 발견된다.
메탄 하이드레이트는 잠재적인 산업 응용 가능성이 있는 또 다른 유형의 수소성 퇴적물이다. 모든 육상 침식 산물에는 주로 육상 식물에서 유래한 유기물의 소량이 포함되어 있다. 이 물질의 미세 조각과 해양 식물 및 동물의 다른 유기물은 육상 퇴적물, 특히 해안에서 수백 킬로미터 이내에 축적된다. 퇴적물이 쌓이면 더 깊은 부분은 (지열로 인해) 따뜻해지기 시작하고, 박테리아는 함유된 유기물을 분해하기 시작한다. 이는 산소가 없는 환경(혐기성 조건)에서 발생하기 때문에 이 신진대사의 부산물은 메탄 가스(CH4)이다. 박테리아에 의해 방출된 메탄은 퇴적물을 통해 해저를 향해 천천히 거품을 내며 위로 올라간다. 수심 500m에서 1,000m, 그리고 해저에서 일반적으로 나타나는 낮은 온도(약 4°C)에서 물과 메탄이 결합하여 메탄 하이드레이트라는 물질을 생성한다. 해저에서 몇 미터에서 수백 미터 이내의 깊이에서는 메탄 하이드레이트가 안정적으로 존재할 수 있는 온도가 충분히 낮아서 퇴적물 내에 하이드레이트가 축적된다. 메탄 하이드레이트는 가열되면 메탄이 가스로 방출되기 때문에 가연성이다. 해저 퇴적물 내의 메탄은 엄청난 양의 화석 연료 에너지를 나타낸다. 비록 에너지 기업과 정부가 이 메탄을 생산하고 판매하는 방법을 개발하기를 열망하지만, 그 추출 및 사용의 기후 변화 영향을 이해하는 사람은 누구든 이것이 어리석은 짓이라는 것을 알 수 있다.
우주기원.
우주기원 퇴적물은 외계에서 유래하며, 미세 구형 입자와 더 큰 운석 잔해라는 두 가지 주요 형태로 나타난다. 구형 입자는 주로 실리카 또는 철과 니켈로 구성되며, 운석이 대기권에 진입한 후 타오르면서 방출되는 것으로 생각된다. 운석 잔해는 운석과 지구의 충돌에서 비롯된다. 이러한 높은 충격 충돌은 대기 중으로 입자를 방출하며, 이 입자들은 결국 지구로 다시 가라앉아 퇴적물에 기여한다. 구형 입자와 마찬가지로 운석 잔해도 주로 실리카 또는 철과 니켈이다. 이러한 충돌로 인한 잔해의 한 형태는 텍타이트인데, 이는 작은 유리 방울이다. 이들은 운석 충돌 시 방출되어 녹은 육상 실리카로 구성되었을 가능성이 높으며, 지표로 되돌아올 때 냉각되면서 응고되었다.
우주기원 퇴적물은 해양에서 상당히 드물며, 일반적으로 대규모로 쌓이지 않는다. 그러나 우주 먼지가 지속적으로 지구에 비처럼 내리면서 끊임없이 추가되고 있다. 유입되는 우주기원 잔해의 약 90%는 대기권에 진입할 때 기화되지만, 매일 5톤에서 300톤의 우주 먼지가 지구 표면에 떨어진다고 추정된다.
규질 연니.
규질 연니는 심해 해저에 위치한 생물 기원 원양 퇴적물의 한 유형이다. 규질 연니는 심해 퇴적물 중 가장 드물며, 해저의 약 15%를 차지한다. 연니는 원양 미생물의 골격 잔해가 최소 30% 포함된 퇴적물로 정의된다. 규질 연니는 주로 돌말류와 방산충과 같은 미세 해양 유기체의 실리카 기반 골격으로 구성된다. 대륙 주변의 규질 연니의 다른 구성 요소로는 육상 기원 실리카 입자와 해면 골편이 포함될 수 있다. 규질 연니는 Si(O2)로 만들어진 골격으로 구성되며, 석회비늘편모류와 같은 탄산칼슘 유기체의 골격으로 만들어진 탄산염 연니와는 다르다. 규소(Si)는 생물학적으로 필수적인 원소이며 규소 순환을 통해 해양 환경에서 효율적으로 재활용된다. 육지로부터의 거리, 수심 및 해양 비옥도는 해수 내 오팔 실리카 함량과 규질 연니의 존재에 영향을 미치는 요인들이다.
탄산염 연니.
탄산염이라는 용어는 방해석 또는 아라고나이트 형태의 탄산 칼슘으로 형성되었거나 높은 비율의 탄산칼슘을 함유하는 화석, 퇴적물 또는 퇴적암에 적용될 수 있다. 탄산염 퇴적물(석회암)은 일반적으로 육지에서 유래한 영양분을 필요로 하는 해양 유기체에 의해 탄산염이 침전되기 때문에 육지 근처의 얕고 따뜻하며 잔잔한 물에 퇴적된다. 일반적으로 육지에서 멀리 떨어질수록 퇴적물은 탄산염 함량이 낮아진다. 일부 지역에서는 폭풍이나 해류의 변화로 인해 층상 탄산염 퇴적물이 나타날 수 있다. 탄산염 연니는 플랑크톤 유기체에서 유래한 탄산칼슘의 한 형태로 해저에 축적된다. 이는 해양이 탄산염 보상 깊이보다 얕을 때만 발생할 수 있다. 이 깊이 아래에서는 탄산칼슘이 바다에서 용해되기 시작하며, 규질 연니 또는 원양 붉은 점토와 같은 비탄산염 퇴적물만이 안정하다.
퇴적물이 어디에 어떻게 쌓이는지는 원천에서 오는 물질의 양, 원천으로부터의 거리, 퇴적물이 쌓이는 데 걸린 시간, 퇴적물이 얼마나 잘 보존되는지, 그리고 시스템에 추가되는 다른 유형의 퇴적물의 양에 따라 달라진다.
대부분의 해양에서 퇴적물 축적 속도는 비교적 느려서, 상당한 퇴적물이 형성되는 데 수천 년이 걸리는 경우가 많다. 암원성 퇴적물은 거친 입자의 경우 천 년당 1미터 이상으로 가장 빠르게 쌓인다. 그러나 유량이 많은 큰 강어귀 근처의 퇴적 속도는 몇 배 더 높을 수 있다.
생물 기원 연니는 천 년당 약 1 cm의 속도로 쌓이며, 작은 점토 입자는 심해에서 천 년당 약 1밀리미터의 속도로 퇴적된다. 위에서 설명했듯이 망가니즈 단괴는 믿을 수 없을 정도로 느린 축적 속도를 가지며, 천 년당 0.001밀리미터씩 증가한다.
해양 퇴적물은 대륙사면 근처에서 가장 두꺼우며, 10km 이상 두꺼울 수 있다. 이는 수동형 대륙사면 근처의 지각이 종종 매우 오래되어 오랜 기간 동안 축적이 가능하고, 대륙에서 오는 많은 양의 육성 퇴적물 유입이 있기 때문이다. 새로운 해양 지각이 형성되는 해령 시스템 근처에서는 퇴적물이 얇은데, 이는 더 젊은 지각에 축적될 시간이 적었기 때문이다.
해령 확장 중심에서 거리가 증가할수록 퇴적물은 점진적으로 두꺼워지며, 해령 축에서 1000km 거리마다 약 100-200m의 퇴적물이 증가한다. 해저 확장 속도가 백만 년당 약 20-40km인 점을 고려하면, 이는 25-50백만 년마다 약 100-200m의 퇴적물 축적 속도를 나타낸다.
이 문서 상단 ↑의 다이어그램은 해저의 주요 퇴적물 유형 분포를 보여준다. 우주 기원 퇴적물은 잠재적으로 해양의 어느 부분에서든 발견될 수 있지만, 다른 퇴적물 유형에 의해 압도될 정도로 소량으로 축적되므로 어느 곳에서도 지배적이지 않다. 마찬가지로 수소성 퇴적물은 특정 위치에서 고농도로 나타날 수 있지만, 이러한 지역은 전 세계적으로 볼 때 매우 작다. 따라서 우주 기원 및 수소성 퇴적물은 전 세계적인 퇴적물 패턴 논의에서 대부분 무시될 수 있다.
거친 암원성/육성 퇴적물은 지표면 유출, 강물 유출 및 기타 과정이 엄청난 양의 이러한 물질을 대륙붕에 퇴적시키므로 대륙 주변에서 우세하다. 이 퇴적물의 대부분은 대륙붕 위 또는 근처에 남아있으며, 저탁류는 물질을 대륙사면 아래로 심해저(심해저 평원)로 운반할 수 있다. 암원성 퇴적물은 두꺼운 얼음 덮개가 일차생산량을 제한하고 빙하 파괴가 얼음 가장자리를 따라 퇴적물을 퇴적시키는 극지방에서도 흔하다.
거친 암원성 퇴적물은 중앙 해양에서는 덜 흔한데, 이 지역은 이러한 퇴적물이 축적되기에는 원천에서 너무 멀리 떨어져 있기 때문이다. 매우 작은 점토 입자는 예외이며, 아래에서 설명하듯이 다른 암원성 퇴적물이 도달할 수 없는 지역에 쌓일 수 있다.
생물 기원 퇴적물의 분포는 생산률, 용해율, 다른 퇴적물에 의한 희석률에 따라 달라진다. 연안 지역은 일차생산량이 매우 높으므로, 이러한 지역에서는 풍부한 생물 기원 퇴적물이 예상될 수 있다. 그러나 퇴적물이 생물 기원 연니로 간주되려면 30% 이상이 생물 기원이어야 하며, 생산성이 높은 연안 지역에서도 너무 많은 암원성 유입이 있어 생물 기원 물질을 압도하므로 30% 임계값에 도달하지 못한다. 따라서 연안 지역은 여전히 암원성 퇴적물이 지배적이며, 생물 기원 퇴적물은 암원성 유입이 적은 원양 환경에서 더 풍부하게 나타날 것이다.
생물 기원 퇴적물이 축적되려면 생산률이 테스트 용해율보다 커야 한다. 실리카는 해양 전역에서 불포화 상태이며 해수에서 용해되지만, 따뜻한 물과 낮은 압력에서 더 쉽게 용해된다. 즉, 심해보다 표면 근처에서 더 빨리 용해된다. 따라서 실리카 퇴적물은 용해되는 것보다 더 빨리 쌓이는 높은 생산성의 시원한 지역에서만 축적된다. 여기에는 풍부한 영양분과 시원한 물이 있는 적도 근처 및 고위도의 용승 지역이 포함된다.
적도 지역 근처에서 형성된 연니는 주로 방산충이 지배적인 반면, 극지방 연니에서는 돌말류가 더 흔하다. 실리카 테스트가 바닥에 가라앉아 후속 층으로 덮이면 더 이상 용해되지 않으며 퇴적물이 쌓일 것이다. 해저의 약 15%는 규질 연니로 덮여 있다.
생물 기원 탄산 칼슘 퇴적물도 퇴적물이 쌓이려면 생산량이 용해량을 초과해야 하지만, 관련된 과정은 실리카와 약간 다르다. 탄산칼슘은 더 산성인 물에서 더 쉽게 용해된다. 차가운 해수는 더 많은 CO2를 용해하고 따뜻한 물보다 약간 더 산성이다. 따라서 탄산칼슘 테스트는 따뜻한 열대 표층수보다 차갑고 깊은 극지방 물에서 더 쉽게 용해된다. 극지방에서는 물이 균일하게 차갑기 때문에 탄산칼슘이 모든 깊이에서 쉽게 용해되어 탄산염 퇴적물이 쌓이지 않는다. 온대 및 열대 지역에서는 탄산칼슘이 더 깊은 물로 가라앉으면서 더 쉽게 용해된다.
탄산칼슘이 축적되는 속도만큼 빠르게 용해되는 깊이를 탄산칼슘 보상 깊이 또는 탄산염 보상 깊이라고 부르며, 간단히 CCD라고도 한다. 용해층은 탄산칼슘 용해 속도가 급격히 증가하는 깊이를 나타낸다(수온약층 및 염분약층과 유사). CCD보다 얕은 깊이에서는 탄산염 축적이 용해 속도를 초과하여 탄산염 퇴적물이 퇴적된다. CCD보다 깊은 지역에서는 용해 속도가 생산 속도를 초과하여 탄산염 퇴적물이 쌓일 수 없다(오른쪽 그림 참조). CCD는 일반적으로 4~4.5km 깊이에서 발견되지만, 표층수가 차가운 극지방에서는 훨씬 더 얕다. 따라서 석회질 연니는 주로 해령 시스템과 해산 및 해대와 같은 열대 또는 온대 수심 약 4km 미만의 해역에서 발견된다.
CCD는 태평양보다 대서양에서 더 깊은데, 태평양에는 CO2가 더 많아 물이 더 산성이고 탄산칼슘이 더 잘 용해되기 때문이다. 이 사실과 태평양이 더 깊다는 점은 대서양에 태평양보다 더 많은 석회질 퇴적물이 포함되어 있음을 의미한다. 전체적으로 해저의 약 48%는 석회질 연니로 지배된다.
심해저의 나머지 대부분(약 38%)은 심해 점토로 지배된다. 이는 점토 형성의 풍부함 때문이라기보다는 다른 유형의 퇴적물 유입이 부족하기 때문이다. 점토 입자는 대부분 육상 기원이지만, 너무 작기 때문에 바람과 해류에 의해 쉽게 분산되어 다른 퇴적물 유형이 도달할 수 없는 지역에 도달할 수 있다. 예를 들어, 중앙 북태평양에서는 점토가 지배적이다. 이 지역은 거친 육성 퇴적물이 도달하기에는 육지에서 너무 멀리 떨어져 있고, 생물 기원 테스트가 축적될 만큼 생산성이 높지 않으며, 탄산염 물질이 용해되기 전에 바닥에 도달하기에는 너무 깊다.
점토 입자는 매우 느리게 쌓이기 때문에, 점토가 지배적인 심해저에는 종종 망가니즈 단괴와 같은 수소성 퇴적물이 서식한다. 다른 유형의 퇴적물이 이곳에서 생성된다면 훨씬 더 빠르게 쌓여 단괴가 성장할 기회를 갖기 전에 묻힐 것이다.
연안 퇴적물.
얕은 해양 환경은 해안과 더 깊은 바다 사이의 지역, 즉 암초 벽 또는 대륙붕 끝과 같은 곳에서 발견된다. 이 환경의 물은 얕고 맑아, 다양한 퇴적 구조, 탄산염 암석, 산호초가 형성될 수 있고 특정 유기체가 생존하여 화석이 될 수 있다.
퇴적물 자체는 종종 석회암으로 구성되어 있으며, 얕고 따뜻하며 잔잔한 물에서 쉽게 형성된다. 얕은 해양 환경은 쇄설암 또는 탄소 함유 퇴적물로만 구성된 것은 아니다. 항상 공존할 수는 없지만, 탄소 함유 퇴적물로만 구성된 얕은 해양 환경이나 완전히 쇄설성 퇴적물로 구성된 환경도 가능하다. 얕은 해양 퇴적물은 작은 입자가 더 깊은 물로 씻겨 내려가기 때문에 더 큰 낟알 크기로 이루어져 있다. 탄소 함유 퇴적물로 구성된 퇴적암 내에는 증발암 광물도 있을 수 있다. 현대 및 고대 퇴적물에서 발견되는 가장 흔한 증발암 광물은 석고, 경석고, 암염이며, 이들은 결정층, 고립된 결정 또는 결정 덩어리 형태로 나타날 수 있다.
지질학적 시간 관점에서 볼 때, 대부분의 현생이언 퇴적암은 얕은 해양 환경에서 퇴적되었으며, 퇴적 덮개층의 약 75%가 얕은 해양 퇴적물로 구성되어 있다고 한다. 따라서 선캄브리아기 퇴적암도 특별히 다른 것으로 식별되지 않는 한 얕은 해양 환경에서 퇴적되었다고 추정된다. 이러한 경향은 북미 및 카리브해 지역에서 볼 수 있다. 또한 초대륙 분열 및 기타 이동하는 판 구조 과정의 결과로, 얕은 해양 퇴적물은 지질학적 시간에서 양적으로 큰 변화를 보인다.
생물교란.
생물교란은 동물이나 식물에 의한 퇴적물의 재작업을 의미한다. 여기에는 퇴적물 입자의 굴 파기, 섭취 및 배설이 포함된다. 생물교란 활동은 환경에 지대한 영향을 미치며 생물 다양성의 주요 동인으로 여겨진다. 생물교란에 대한 정식 연구는 1800년대 찰스 다윈이 자신의 정원에서 실험하면서 시작되었다. 생물교란 활동을 통한 수중 퇴적물과 육상 토양의 교란은 중요한 생태계 서비스를 제공한다. 여기에는 수중 퇴적물과 상층수 내 영양소의 변화, 육상 및 수중 생태계에서 굴 형태로 다른 종에게 피난처 제공, 육상 토양 생산 등이 포함된다.
생물교란 유기체는 환경에 물리적인 변화를 일으켜 다른 종들에게 자원 가용성을 변화시키므로 생태계 기술자이다. 이러한 유형의 생태계 변화는 공존하는 종과 환경의 진화에 영향을 미치며, 이는 해양 및 육상 퇴적물에 남겨진 생흔화석에서 명백히 드러난다. 다른 생물교란 효과로는 퇴적물 조직의 변화(속성 작용), 생물관개, 미생물 및 비생물 입자의 이동 등이 있다. 생물교란은 때때로 생물관개 과정과 혼동되지만, 이 과정들은 혼합하는 대상이 다르다. 생물관개는 퇴적물 내 물과 용질의 혼합을 의미하며 생물교란의 한 효과이다.
바다코끼리와 연어는 큰 생물교란 유기체의 예시이다. 이러한 대형 거대동물 생물교란 유기체의 활동이 더 눈에 띄지만, 지배적인 생물교란 유기체는 다모류, 고스트 새우, 진흙 새우와 같은 작은 무척추동물이다. 굴 파기, 퇴적물 입자의 섭취 및 배설을 포함한 이러한 작은 무척추동물의 활동은 퇴적물 구조의 혼합 및 변화에 기여한다.
생물관개.
생물관개는 저서생물 생물이 굴에 상층 물을 흘려보내는 과정이다. 그 결과로 나타나는 공극수와 상층 해수 사이의 용해 물질 교환은 해양의 생물지구화학적 순환에서 중요한 과정이다. 연안 수생생태계 환경에는 종종 퇴적물을 불안정하게 만드는 유기체들이 있다. 이들은 퇴적물의 물리적 상태를 변화시킨다. 그리하여 다른 유기체들과 자신들을 위한 조건을 개선한다. 이 유기체들은 또한 종종 생물교란을 야기하는데, 이는 생물관개와 혼용되거나 언급되는 경우가 많다.
생물관개는 두 가지 다른 과정으로 작동한다. 이러한 과정은 입자 재작업과 환기로 알려져 있으며, 이는 저서 대형 무척추동물(일반적으로 굴을 파는 동물)의 작업이다. 이러한 입자 재작업과 환기는 유기체가 먹이를 먹고(동물군 섭식), 배설하고, 굴을 파고, 호흡할 때 발생한다. 생물관개는 많은 양의 산화 운반을 담당하며 생물지구화학적 순환에 큰 영향을 미친다.
원양 퇴적물.
원양 퇴적물, 또는 원양퇴적암은 육지에서 멀리 떨어진 외해 바닥으로 입자들이 침강한 결과로 쌓이는 미세 입자 퇴적물이다. 이 입자들은 주로 식물성 플랑크톤 또는 동물성 플랑크톤의 미세한 석회질 또는 규질 껍질, 점토 크기의 쇄설성 퇴적물, 또는 이들의 혼합물로 구성된다. 미량의 운석 먼지와 다양한 양의 화산재도 원양 퇴적물 내에서 발생한다.
연니의 구성에 따라 규질 연니, 탄산염 연니, 원양 붉은 점토의 세 가지 주요 유형의 원양 퇴적물이 있다.
HMS 챌린저호의 항해(1872-1876년) 이후 150년 동안 심해 과정과 퇴적물에 대한 광범위한 연구가 이루어졌는데, 이 항해 중에 해저 퇴적물에 대한 최초의 체계적인 연구가 진행되었다. 이 선구적인 탐사 이후 수십 년 동안, 그리고 20세기 전반에 걸쳐 심해는 완전히 원양성인 것으로 간주되었다.
원양 퇴적물의 구성은 세 가지 주요 요인에 의해 결정된다. 첫 번째 요인은 주요 육지로부터의 거리로, 이는 육상 기원 퇴적물에 의한 희석에 영향을 미친다. 두 번째 요인은 수심으로, 이는 규질 및 석회질 생물 기원 입자가 해저로 침전될 때의 보존에 영향을 미친다. 마지막 요인은 해양 비옥도로, 이는 표층수에서 생성되는 생체물질 입자의 양을 조절한다.
저탁암.
저탁암은 저탁류의 지질학적 퇴적물로, 유체와 퇴적물 중력류가 합쳐진 형태로 심해로 막대한 양의 쇄설성 퇴적물을 분산시키는 역할을 한다. 저탁암은 대륙붕 아래의 심해 해구 또는 심해 호수 내 유사한 구조에 해저 눈사태에 의해 퇴적되는데, 이 눈사태는 대륙붕 가장자리의 가파른 경사면을 따라 미끄러져 내려온다. 물질이 해구에 쌓이면 모래와 다른 거친 물질이 먼저 침전되고, 이어서 진흙, 그리고 결국 매우 미세한 입자 물질이 침전된다. 이러한 퇴적 순서는 이러한 암석을 특징짓는 부마 연쇄를 생성한다.
저탁암은 1950년대에 처음 인식되었고, 최초의 암상 모델은 1962년 Bouma에 의해 개발되었다. 그 이후로 저탁암은 가장 잘 알려지고 가장 집중적으로 연구된 심해 퇴적암 중 하나가 되었다. 현재는 현대 심해 시스템에서 회수된 퇴적물 코어, 지하(탄화수소) 시추공, 육상에 노출된 고대 노두를 통해 매우 잘 알려져 있다. 특정 저탁암 시스템에 대한 각 새로운 연구는 그 시스템에 특정한 퇴적 특성과 암상을 밝혀낸다. 가장 흔히 관찰되는 암상들은 다양한 암상 체계로 종합되었다.
등심류 퇴적물.
등심류 퇴적물은 일반적으로 대륙대에서 하부 사면 환경에 형성되는 퇴적물이며, 폭풍 파랑 기저면 아래 어느 곳에서든 발생할 수 있다. 등심류 퇴적물은 열염순환에 의해 유도된 심층 저층 해류에 의해 생성되며 바람 또는 조석의 영향을 받을 수 있다. 등심류 퇴적물 지형은 주로 심층 저층 해류 속도, 퇴적물 공급 및 해저 지형에 의해 영향을 받는다.
등심류 퇴적물은 1960년대 초 브루스 히젠과 우즈홀 해양 연구소의 동료 연구원들에 의해 처음 확인되었다. 그들의 현재는 결정적인 논문은 북미 동부 해안의 심층 대륙대 퇴적물 형성에 등심을 따라 흐르는 저층 해류의 매우 중요한 영향을 보여주었다. 이러한 준영구적인 사면 평행 해류의 퇴적물은 곧 등심류 퇴적물로 알려졌고, 주로 등심류 퇴적물로 구성된 사면 평행, 길고 언덕 같은 퇴적체는 등심류 퇴적층으로 알려졌다.
반원양성.
반원양성 퇴적물 또는 반원양암은 퇴적물에서 가장 가까운 육지 덩어리 또는 물속에 사는 유기체에서 유래한 육성 및 일부 생체물질 점토 및 실트 크기의 입자로 구성된 해양 퇴적물의 한 유형이다. 반원양성 퇴적물은 대륙붕과 대륙대에 퇴적되며, 원양 퇴적물과는 구성적으로 다르다. 원양 퇴적물은 주로 수층 또는 해저에 사는 유기체에서 유래한 생물 기원 물질로 구성되며, 육성 물질은 거의 또는 전혀 포함하지 않는다. 육성 물질에는 암석권에서 유래한 장석 또는 석영과 같은 광물이 포함된다. 육상의 화산 작용, 바람에 날린 퇴적물, 강에서 방출되는 입자들도 반원양성 퇴적물에 기여할 수 있다. 이러한 퇴적물은 기후 변화를 정량화하고 퇴적물 원천의 변화를 식별하는 데 사용될 수 있다.
저서생물()은 해저 또는 그 근처, 즉 저서대에 서식하는 생물군집이다.
미세저서생물.
해양 미세저서생물은 해양의 저서대에 서식하는 미생물, 즉 해저 근처 또는 해저 위, 또는 표층 해저 퇴적물 내부 또는 위에서 서식하는 미생물이다. 벤토스라는 단어는 그리스어로 "바다의 깊이"를 의미한다. 미세저서생물은 대륙붕 해저 또는 그 주변의 모든 곳과 심해에서 발견되며, 해저 퇴적물 내부 또는 위에서 더 큰 다양성을 보인다. 얕은 물에서는 해초 목초지, 산호초 및 다시마숲이 특히 풍부한 서식지를 제공한다. 유광층에서는 저서성 돌말류가 광합성 유기체로 지배적이다. 조간대에서는 변화하는 조석이 미세저서생물의 기회에 큰 영향을 미친다.
돌말류는 약 10만 종의 주로 단세포 조류를 포함하는 (논쟁의 여지가 있는) 문을 형성한다. 돌말류는 매년 지구에서 생산되는 산소의 약 20%를 생성하고, 매년 서식하는 물에서 67억 톤 이상의 규소를 흡수하며, 해양에서 발견되는 유기물 중 거의 절반을 기여한다.
석회비늘편모류는 두 개의 편모를 가진 미세한 단세포 광합성 원생생물이다. 대부분의 석회비늘편모류는 장식적인 원형 판 또는 코콜리트라고 불리는 비늘로 덮인 껍질로 보호된다. 코콜리트는 탄산 칼슘으로 만들어진다. 석회비늘편모류라는 용어는 "씨앗을 운반하는 돌"을 의미하는 그리스어에서 유래했으며, 작은 크기와 운반하는 코콜리트 돌을 나타낸다. 적절한 조건에서는 다른 식물성 플랑크톤처럼 대증식을 일으켜 바다를 유백색으로 만들 수 있다.
방산충은 정교한 구형 껍질에 싸여 있고 구멍이 뚫려 있는 단세포 포식성 원생생물이다. 그들의 이름은 라틴어로 "반경"을 의미한다. 그들은 구멍을 통해 몸의 일부를 뻗어 먹이를 잡는다. 돌말류의 실리카 프러스툴과 마찬가지로 방산충 껍질은 방산충이 죽으면 해저로 가라앉아 해양 퇴적물의 일부로 보존될 수 있다. 이러한 잔해는 미세화석으로서 과거 해양 조건에 대한 귀중한 정보를 제공한다.
방산충과 마찬가지로 유공충(줄여서 포람)은 단세포 포식성 원생생물로, 껍질에 구멍이 뚫려 보호된다. 그들의 이름은 라틴어로 "구멍을 가진 자"를 의미한다. 껍질은 종종 테스트라고 불리며, 방이 나뉘어져 있다(포람은 성장하면서 더 많은 방을 추가한다). 껍질은 보통 방해석으로 만들어지지만, 때로는 응집된 퇴적물 입자나 키틴으로 만들어지며, (드물게) 실리카로 만들어지기도 한다. 대부분의 포람은 저서성이지만, 약 40종은 플랑크톤성이다. 그들은 잘 확립된 화석 기록을 통해 과거 환경과 기후에 대해 많은 것을 추론할 수 있게 해주므로 광범위하게 연구되고 있다.
유공충과 돌말류 모두 플랑크톤성 및 저서성 형태를 가지고 있다. 즉, 수층에서 부유하거나 해저 퇴적물에 서식할 수 있다. 어느 쪽이든, 그들의 껍질은 죽은 후 해저에 쌓인다. 이 껍질들은 기후 프록시로 널리 사용된다. 껍질의 화학적 조성은 껍질이 형성될 당시 해양의 화학적 조성의 결과이다. 과거 수온은 껍질 내 안정 산소 동위원소 비율에서도 추론할 수 있는데, 가벼운 동위원소가 따뜻한 물에서 더 쉽게 증발하여 더 무거운 동위원소를 껍질에 남기기 때문이다. 유공충과 돌말류는 따뜻한 물에서 더 풍부하게 나타나는 경향이 있으므로, 그들의 풍부함에서도 과거 기후에 대한 정보를 더 추론할 수 있다.
6600만 년 전 공룡을 멸종시킨 백악기-고진기 대멸종 사건은 다른 동물 및 식물 종의 4분의 3도 멸종시켰다. 그러나 심해 저서 유공충은 그 여파로 번성했다. 2020년, 연구원들은 이 저서 유공충의 수천 개 샘플의 화학적 조성을 조사하고 그들의 발견을 사용하여 지구의 가장 상세한 기후 기록을 구축했다고 보고되었다.
일부 내암생물은 매우 긴 수명을 가지고 있다. 2013년 연구원들은 해저에서 수백만 년 된 것으로 추정되는 내암생물에 대한 증거를 보고했으며, 세대 시간은 1만 년이었다. 이들은 천천히 대사 활동을 하며 휴면 상태가 아니다. 시베리아에서 발견된 일부 방선균은 50만 년 된 것으로 추정된다.
퇴적물 코어.
오른쪽 다이어그램은 퇴적물 코어의 예시를 보여준다. 이 샘플은 2018년경 우페르나빅 피오르드에서 채취되었다. 입자 크기 측정이 이루어졌고, 상부 50cm는 으로 연대가 측정되었다.
탄소 처리.
해양 탄소와 탄소 격리에 대한 생각은 최근 몇 년 동안 구조 기반의 화학적 반응성 관점에서 유기 탄소 분해율에서 생태계의 역할을 포함하는 관점으로 바뀌었다. 유기 탄소 및 생태계 개입에 대한 이러한 관점의 변화에는 생물학의 "분자 혁명", 생명 한계에 대한 발견, 정량 모델링의 발전, 해양 탄소 순환의 고대 연구, 새로운 분석 기술 및 학제간 노력이 포함된다. 2020년, LaRowe 등은 해양 퇴적물 및 전 지구적 탄소 순환과 관련된 여러 과학 분야에 걸쳐 있는 이 문제에 대한 광범위한 견해를 제시했다.
처음에는 극심한 화산 작용과 다른 천체와의 빈번한 충돌로 인해 지구가 녹은 상태였다. 결국 행성의 외층은 식어 고체 지각을 형성했고, 대기 중에는 물이 쌓이기 시작했다. 달은 얼마 후, 아마도 행성체가 지구와 충돌한 결과로 형성되었을 것이다. 탈기와 화산 활동으로 원시 대기가 생성되었다. 응축되는 수증기는 혜성에서 공급된 얼음으로 보강되어 바다를 형성했다.
약 40억 년 전 시생누대 초기에 암석은 종종 그레이와케, 이암, 화산 퇴적물, 호상철광층과 같은 심해 퇴적물로 심하게 변성되었다. 녹색대는 시생누대의 전형적인 지층으로, 고등급과 저등급 변성암이 교대로 나타난다. 고등급 암석은 화산 열도에서 유래했으며, 저등급 변성암은 인근 섬 암석에서 침식되어 전호 분지에 퇴적된 심해 퇴적물을 나타낸다. 가장 오래 알려진 초대륙 로디니아는 약 10억 년 전에 형성되었고, 원생누대 후반에 약 2억 5천만 년 후에 분열하기 시작했다.
고생대(5억 4천 2백만 년 ~ 2억 5천 1백만 년 전)는 판노티아의 분열 직후이자 전 지구적 빙하기의 끝에 시작되었다. 초기 고생대 내내 지구의 육지는 상당한 수의 비교적 작은 대륙으로 쪼개져 있었다. 시대 말기에는 대륙들이 모여 지구 육지 대부분을 포함하는 판게아라는 초대륙을 형성했다. 4억 4천 4백만 년 전에 시작된 실루리아기 동안, 곤드와나는 남쪽으로 고위도 지역으로 계속해서 천천히 표류했다. 빙모와 빙하의 융해는 해수면 상승에 기여했으며, 이는 실루리아기 퇴적물이 침식된 오르도비스기 퇴적물 위에 놓여 부정합을 형성한다는 사실에서 알 수 있다. 다른 크라톤과 대륙 조각들은 적도 근처에서 합쳐져 유라메리카라는 두 번째 초대륙의 형성을 시작했다.
트라이아스기 동안 심해 퇴적물은 쌓였고 나중에 해양 판의 섭입을 통해 사라져 트라이아스기 외해에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 초대륙 판게아는 트라이아스기, 특히 이 시기 말에 열개되었지만 아직 분리되지는 않았다. 판게아의 초기 분열을 나타내는 열개지의 첫 번째 비해양 퇴적물은 후기 트라이아스기 시대이다. 하나의 초대륙 덩어리의 제한된 해안선 때문에 트라이아스기 해양 퇴적물은 전 세계적으로 상대적으로 드물다. 이는 트라이아스기가 처음 연구된 서유럽에서 두드러지게 나타남에도 불구하고 그렇다. 예를 들어 북아메리카에서는 해양 퇴적물이 서부의 몇몇 노두에 한정되어 있다. 따라서 트라이아스기 층서학은 주로 에스테리아 갑각류 및 육상 척추동물과 같은 석호 및 염수 환경에 서식하는 유기체를 기반으로 한다.
생물교란의 패턴이나 흔적은 고화된 암석에 보존된다. 이러한 패턴을 연구하는 학문을 생흔학이라고 하는데, 이는 "생흔화석" 연구를 의미하며, 생물교란 유기체의 경우 파고 굴을 파는 동물이 남긴 화석을 말한다. 이는 이 동물이 남긴 발자국에 비유될 수 있다. 어떤 경우에는 생물교란이 너무 광범위하여 층상층이나 사층리와 같은 퇴적 구조를 완전히 파괴하기도 한다. 따라서 이는 지질학 내의 퇴적학과 층서학 분야에 영향을 미친다. 생물교란 생흔상 연구는 화석의 깊이, 화석의 교차 절단, 화석의 선명도(또는 얼마나 잘 정의되어 있는지)를 사용하여 오래된 퇴적물에서 발생한 활동을 평가한다. 일반적으로 화석이 깊을수록 표본이 더 잘 보존되고 잘 정의된다.
생물교란의 중요한 생흔화석은 조간대, 연안 및 심해 퇴적물의 해양 퇴적물에서 발견되었다. 또한 사구 또는 풍성 먼지 퇴적물은 다양한 화석을 보존하는 데 중요하다. 생물교란의 증거는 심해 퇴적물 코어에서 긴 기록에 걸쳐 발견되었지만, 코어 추출 행위 자체가 생물교란의 흔적을 방해할 수 있으며, 특히 얕은 깊이에서 그렇다. 특히 절지동물은 풍성 퇴적물의 생물교란 지질 기록에 중요하다. 사구 기록은 중생대 초기, 2억 5천만 년 전부터 굴을 파는 동물의 흔적을 보여주지만, 다른 퇴적물에서의 생물교란은 5억 5천만 년 전부터 발견되었다.
심해 퇴적물에 대한 최초의 주요 연구는 1872년부터 1876년까지 HMS 챌린저 탐사로 이루어졌으며, 이 탐사는 해수 및 해양 퇴적물 샘플링을 위해 거의 70,000해리(약 13만 킬로미터)를 항해했다. 이 탐사의 과학적 목표는 다양한 깊이에서 해수의 물리적 측정을 하고, 화학적 조성과 존재하는 미세먼지 또는 해양 생물을 결정하기 위해 샘플을 채취하는 것이었다. 여기에는 심해저에서 퇴적물 샘플을 채취하고 분석하는 것이 포함되었다. 챌린저호 항해 전에는 해양학이 주로 사변적이었다. 최초의 진정한 해양학 항해로서 챌린저 탐사는 전체 학문 및 연구 분야의 토대를 마련했다.
초기의 대륙 이동설은 움직이는 대륙이 고정되고 움직이지 않는 해저를 "파고" 들었다고 제안했다. 나중에 1960년대에는 해저 자체가 움직이고 중앙 열개 축에서 퍼지면서 대륙을 함께 운반한다는 아이디어가 해럴드 헤스와 로버트 다이츠에 의해 제안되었다. 이 현상은 오늘날 판 구조론으로 알려져 있다. 두 개의 판이 해령에서 서로 멀어지는 위치에서는 해저 확장이 진행되는 동안 새로운 해저가 지속적으로 형성된다. 1968년에는 해양 조사선 글로마 챌린저호가 발진하여 15년 동안 심해 시추 프로그램을 수행했다. 이 프로그램은 해령에서 멀어질수록 암석이 더 오래되었다는 것을 확인하는 암석 샘플을 수집하여 해저 확장 가설을 지지하는 중요한 데이터를 제공했다.
로즈 버건더 스타이런(, 1928년 4월 4일~)은 미국의 시인이자 언론인, 인권운동가이다. 국제앰네스티 미국지부의 창립 회원 중 한 명으로, 1970년부터 이사회 구성원으로 활동했다.
제임스 라파인 감독이 스타이런의 삶을 조명한 다큐멘터리 《In the Company of Rose》는 2022년에 공개되었다. 스타이런이 가장 최근에 낸 책은 2023년에 출간된 회고록 《Beyond This Harbor》이다.
로즈 버건더 스타이런은 1928년에 미국 메릴랜드주 볼티모어에서 태어났으며, 그곳에서 어린 시절을 보냈다. 아버지 B. B. 버건더, 어머니 셀마 칸으로, 가족은 독일계 유대인 혈통을 가졌으나, 세속적이고 종교적 관습을 따르지 않는 가정이었다. 버건더는 퀘이커 프렌즈 스쿨 오브 볼티모어에서 초등 교육을 받았다.
이후 웰즐리 칼리지에 진학해 1950년에 문학사 학위를 받고 졸업했다. 당시 버건더는 졸업반 시인으로 선발되었고, 졸업반 학생이 쓴 시 가운데 가장 뛰어난 작품에 주어지는 존 메이스필드 상을 수상했다. 다음으로 존스 홉킨스 대학교에 진학해 문예창작 석사 학위를 취득했으며, 이곳에서 당시 낭독회를 열고 있던 소설가 윌리엄 스타이런을 처음 만났다. 버건더는 훗날 이 첫 만남에 대해 “나에게는 특별한 인상으로 남지 않았다”라고 회상했다.
인권운동가 활동.
1970년, 로즈 스타이런은 모스크바와 타슈켄트에서 열린 아시아·아프리카 작가 회의에 참석한 뒤 국제앰네스티 미국지부에 합류했다. 스타이런은 펜 아메리카의 글쓰기 자유 위원회와 로버트 F. 케네디 인권상의 의장을 역임했으며, 미국 시인 아카데미, Association to Benefit Children, 서던캘리포니아 대학교의 뇌와 창의성 연구소 등의 이사회에서도 활동했다. 또한 하버드 케네디 스쿨 정치 연구소에서 펠로우로 있었고, 외교협회에도 몸담았다.
스타이런이 2023년에 출간한 회고록 《Beyond This Harbor》에는 그녀가 인권운동가로서 활동하며 전 세계를 여행하고 양심수 석방 운동에 헌신했던 경험이 일부 담겨 있다. 평론가 하비 워서먼은 이 책에 대해 “동유럽과 동남아시아를 넘나드는 고통스러운 여행기이자, 우리 사회의 끔찍한 교도소 현실과 정치적 위선들을 폭로하는 기록”이라고 평했다.
로즈 스타이런은 지금까지 네 권의 시집을 출간했으며, 자신이 9세 때 시가 자신의 소명임을 깨달았다고 밝혔다. 또한 러시아 시집 두 권의 번역 작업에 참여했으며, 《아메리칸 포에트리 리뷰》, 《파리 리뷰》, 《램파츠》, 《뉴욕 타임스》 등에서 인터뷰, 서평, 수필 등을 기고해왔다.
또한 스타이런은 언론인으로서 인권과 외교 정책에 관한 기사를 여러 잡지와 신문, 학술지에 발표해왔다. 그중에는 《뉴욕 리뷰 오브 북스》, 《더 네이션》, 《뉴 리퍼블릭》 등이 포함된다.
2006년 남편 윌리엄 스타이런이 사망하자, 로즈 스타이런은 남편의 업적을 기리기 위한 작업으로 《윌리엄 스타이런 서간집》의 편집을 맡았으며, 이 작업은 2년 동안 진행되었다.
로즈 스타이런은 2015년에 오랜만에 자신의 시집을 다시 엮어, 《Fierce Day》라는 이름의 시집을 출간했다. 이는 1995년 출간된 《By Vineyard Light》 이후 20년 만의 신작 시집이었다. 스타이런은 이 시집을 내면서 “나는 해외의 비인도적 정책을 바꾸는 일에 몰두했어요. 그동안 시를 쓰지 않았죠. 무려 20년 동안.”라고 소감을 밝혔다.
1952년, 로즈 버건더는 로마 아메리칸 아카데미에서 펠로우십을 수행하던 중 《어둠 속에 눕다》로 로마상을 수상한 젊은 소설가 윌리엄 스타이런과 다시 인연을 맺었다. 둘의 첫 데이트에는 트루먼 커포티가 동석했으며, 데이트가 끝나기도 전에 커포티는 스타이런에게 반드시 이 여자와 결혼해야 한다고 말했다고 한다.
둘은 1953년 봄에 로마에서 결혼했으며, 둘 사이에는 네 명의 자녀가 있었다. 딸 수재나는 영화 감독이며, 딸 파올라는 국제적으로 활동하는 현대 무용가이고, 딸 알렉산드라는 2001년 소설 《All The Finest Girls》과 2011년 회고록 《Reading My Father》를 집필한 소설가이며, 아들 토머스는 예일 대학교 임상심리학 교수이다.
로즈 스타이런은 코네티컷주 록스버리에서 가정을 꾸렸으며, 가족은 종종 여름이면 매사추세츠주 마서스비니어드에서 긴 시간을 보냈다. 로즈 스타이런은 현재 마서스비니어드에서 살고 있다.
안성호(영어: Daniel S. H. Ahn)는 대한민국의 개신교 신학자이자 선교학자, 목사로, 에든버러 대학교에서 세계기독교학 박사학위를 받았으며(2011), 싱가포르와 미국에서 선교 교육과 세계기독교학 강의·연구를 수행해왔다. 2025년 기준으로 미국 매사추세츠의 Gordon‑Conwell Theological Seminary에서 리서치 펠로우로 재직하며, 세계기독교학·다문화/디아스포라·번역 담론을 학문과 사역의 교차점에서 탐구한다.
2011년 에든버러 대학교에서 세계기독교학 박사를 취득했다. 논문은 한국어 성서 번역의 ‘하나님’ 호칭(용어문제)을 한·중 전통의 연속과 분기 속에서 분석했다. 싱가포르 바이블 칼리지(SBC)에서 세계기독교/선교 관련 교육 및 연구를 수행했고, 당시 소속 표기가 남아있는 학술 기고가 확인된다. 2018년 고든 칼리지(Gordon College) 성서·기독교사역학부 조교수(세계기독교학/신학)로 임용되었다. 2025년 기준 Gordon‑Conwell Theological Seminary 리서치 펠로우로 재직한다.
학문적 성향과 연구 주제.
박사논문에서 한국어 성서번역의 신명(神名) 선택을 둘러싼 신학·번역 논쟁을 규명했다. 한국·싱가포르의 기독교 전개사를 세계사적 맥락에서 서술하는 장(章) 기여를 통해 지역성과 보편성의 상호작용을 탐색했다. 2025년 베일러 BSIR 프로젝트 주제에서 다민족성과 번역 문제를 결합한 연구 의제를 제시했다.
헬륨-네온 레이저() 또는 He-Ne 레이저()는 고에너지 이득 매질이 헬륨과 네온의 혼합물(5:1에서 10:1 사이의 비율)로 구성되며, 작은 전기 방전 내에서 총 압력이 약 1 Torr (133.322 Pa)인 기체 레이저의 일종이다. 가장 잘 알려져 있고 널리 사용되는 He-Ne 레이저는 가시광선 스펙트럼의 빨간색 부분에서 632.81646 nm (공기 중), 632.99138 nm (진공), 주파수 473.6122 THz의 중심 파장에서 작동한다. 레이저 공진기의 모드 구조 때문에 레이저의 순간 출력은 중심에서 양방향으로 최대 500 MHz까지 이동할 수 있다.
He-Ne 레이저 개발 역사.
최초의 He-Ne 레이저는 1150 nm의 적외선을 방출했으며, 최초의 기체 레이저이자 연속파 출력 레이저였다. 그러나 가시광선 파장에서 작동하는 레이저에 대한 수요가 훨씬 더 많았다. 인구 반전이 가능한 다른 네온 전이를 조사했다. 633 nm 선이 가시광선 스펙트럼에서 가장 높은 이득을 가지는 것으로 밝혀져 대부분의 He-Ne 레이저에 선택되는 파장이 되었다. 그러나 다른 가시광선 및 적외선 유도 방출 파장도 가능하며, 이러한 다른 파장에서 최대 반사율을 갖는 거울 코팅을 사용하면 빨간색, 주황색, 노란색, 녹색으로 나타나는 가시광선 레이저를 포함하여 이러한 전이를 사용하도록 He-Ne 레이저를 설계할 수 있었다. 유도 방출은 원적외선의 100 μm 이상에서 가시광선의 540 nm까지 알려져 있다.
가시광선 전이는 이득이 다소 낮기 때문에 이러한 레이저는 일반적으로 출력 효율이 낮고 비용이 더 많이 든다. 3.39 μm 전이는 매우 높은 이득을 가지지만, 광공진기와 거울이 해당 파장에서 손실이 크기 때문에 일반적인 He-Ne 레이저(다른 의도된 파장)에서는 사용할 수 없다. 그러나 특히 긴 공동을 가진 고출력 He-Ne 레이저에서는 3.39 μm에서의 초발광이 방해가 되어 유도 방출 매질에서 전력을 빼앗아 가므로 종종 추가적인 억제가 필요하다.
가장 잘 알려져 있고 널리 사용되는 He-Ne 레이저는 가시광선 스펙트럼의 빨간색 부분에서 632.8 nm의 파장에서 작동한다. 이 레이저는 1960년 12월 같은 연구실에서 최초의 연속 적외선 He-Ne 기체 레이저가 시연된 지 18개월 후인 1962년 벨 연구소에서 개발되었다.
이름에서 알 수 있듯이 레이저의 이득 매질은 약 10:1 비율의 헬륨과 네온 기체 혼합물로, 유리 봉투에 저압으로 담겨 있다. 기체 혼합물은 대부분 헬륨이므로 헬륨 원자가 여기될 수 있다. 여기된 헬륨 원자는 네온 원자와 충돌하여 일부를 632.8 nm를 방출하는 상태로 여기시킨다. 헬륨이 없으면 네온 원자는 주로 비레이저 선을 담당하는 낮은 여기 상태로 여기될 것이다.
헬륨이 없는 네온 레이저도 만들 수 있지만, 이러한 에너지 결합 수단이 없으면 훨씬 더 어렵다. 따라서 충분한 헬륨을 잃은 He-Ne 레이저(예: 밀봉부 또는 유리를 통한 확산으로 인해)는 펌핑 효율이 너무 낮아 레이저 기능을 상실하게 된다. 레이저의 에너지 또는 펌프 원은 튜브 내의 전극(애노드와 캐소드) 사이의 가스를 통과하는 고전압 전기 방전에 의해 제공된다. DC 전류 3~20 mA가 일반적으로 연속파 작동에 필요하다. 레이저의 광공진기는 일반적으로 두 개의 오목 거울 또는 하나의 평면 거울과 하나의 오목 거울로 구성된다. 하나는 매우 높은(일반적으로 99.9%) 반사율을 가지며, 출력 결합기 거울은 약 1%의 투과를 허용한다.
상업용 He-Ne 레이저는 다른 기체 레이저에 비해 상대적으로 작은 장치로, 공진기 길이는 일반적으로 15~50 cm (하지만 가장 높은 출력을 얻기 위해 때로는 약 1 m까지)이며, 광학 출력 전력 수준은 0.5~50 mW이다.
빨간색 He-Ne 레이저의 정확한 파장은 진공에서 632.991 nm이며, 공기 중에서는 약 632.816 nm로 굴절된다. 유도 방출 모드의 파장은 이 값보다 약 0.001 nm 위 또는 아래에 있으며, 이 모드의 파장은 공동의 열팽창 및 수축으로 인해 이 범위 내에서 이동한다. 주파수 안정화 버전은 반대 방향 편광의 두 종모드의 전력을 비교하는 기술을 통해 단일 모드의 파장을 108분의 1 이내로 지정할 수 있다. 요오드 흡수 셀을 사용하면 레이저 주파수(또는 파장)의 절대 안정화를 1011분의 2.5만큼 미세하게 얻을 수 있다.
He-Ne 레이저 플라즈마에서 인구 반전 및 광 증폭을 생성하는 메커니즘은 기체 혼합물에서 에너지가 높은 전자가 바닥 상태 헬륨 원자와 비탄성 충돌하면서 시작된다. 첨부된 에너지 준위 다이어그램에 표시된 것처럼, 이러한 충돌은 헬륨 원자를 바닥 상태에서 더 높은 에너지 여기 상태로 여기시키는데, 그 중 23S1 및 21S0 (LS, 또는 러셀-사운더스 결합, 앞 숫자 2는 여기된 전자가 = 2 상태에 있음을 나타낸다)는 수명이 긴 준안정 상태이다. 두 헬륨 준안정 상태의 에너지 준위와 네온의 5s2 및 4s2 (파셴 표기법) 준위 간의 우연한 근접 일치로 인해, 이러한 헬륨 준안정 원자와 바닥 상태 네온 원자 간의 충돌은 헬륨에서 네온으로 여기 에너지를 선택적이고 효율적으로 전달하는 결과를 낳는다. 이 여기 에너지 전달 과정은 다음 반응 방정식으로 주어진다.
여기서 *는 여기 상태를 나타내고, ΔE는 두 원자의 에너지 상태 간의 작은 에너지 차이로, 약 0.05 eV 또는 387 cm−1이며, 운동 에너지에 의해 공급된다. 여기-에너지 전달은 네온 4s2 및 5s2 준위의 개체수를 여러 배로 증가시킨다. 이 두 상위 준위의 개체수가 광학적으로 연결된 해당 하위 준위인 3p4의 개체수를 초과할 때 인구 반전이 발생한다. 매질은 1.15 μm (4s2에서 3p4 전이에 해당) 및 632.8 nm (5s2에서 3p4 전이에 해당)의 좁은 대역에서 빛을 증폭할 수 있게 된다. 3p4 준위는 3s 상태로의 빠른 복사 감쇠를 통해 효율적으로 비워지고, 결국 바닥 상태에 도달한다.
광 증폭을 사용하여 광 발진기를 만드는 나머지 단계는 증폭 매질의 각 끝에 고반사 거울을 배치하여 특정 공간 모드의 파동이 자체적으로 반사되어 거울을 통한 투과 및 회절로 인한 손실보다 각 통과에서 더 많은 전력을 얻도록 하는 것이다. 이러한 조건이 하나 이상의 종모드에 대해 충족되면, 해당 모드의 복사는 이득 포화가 발생할 때까지 빠르게 증가하여 전면(일반적으로 99% 반사) 거울을 통해 안정적인 연속 레이저 빔 출력을 생성한다.
He-Ne 레이저의 이득 대역폭은 낮은 기체 압력으로 인한 압력 확장보다는 도플러 확장에 의해 지배되므로 매우 좁다. 633 nm 전이의 경우 약 1.5 GHz 전폭에 불과하다. 일반적으로 15~50 cm 길이의 공동에서는 약 2~8개의 종모드가 동시에 발진할 수 있다 (그러나 단일 종모드 장치는 특수 응용 분야에 사용할 수 있다). 빨간색 He-Ne 레이저의 가시 출력, 긴 결맞음 길이 및 뛰어난 공간 품질은 이 레이저를 홀로그래피의 유용한 광원이자 분광학의 파장 기준으로 만든다. 안정화된 He-Ne 레이저는 미터 정의를 위한 벤치마크 시스템 중 하나이기도 하다.
저렴하고 풍부한 반도체 레이저가 발명되기 전에 빨간색 He-Ne 레이저는 슈퍼마켓 계산대의 바코드 스캐너에서 널리 사용되었다. He-Ne 레이저는 일반적으로 교육 및 연구 광학 실험실에 있다. 또한 반도체 제조와 같은 응용 분야에서 나노 위치 결정에 탁월하다. 고정밀 링 레이저 자이로스코프는 633 nm에서 링 레이저 구성으로 작동하는 He-Ne 레이저를 사용했다.