제주도 북동부에 위치한 당처물동굴은 용암동굴이지만 지표에 발달한 탄산염 사구퇴적물에 의하여 용암동굴 임에도 탄산염 동굴생성물이 존재한다. 이러한 동굴에서 형성된 석순은 외부환경을 잘 반영하고 속성환경의 영향을 덜 받기 때문에 고기후 연구에 좋은 지시자(proxy)로서 장점을 가진다. 이번 연구는 225 mm의 석순 DC-1을 이용하여 이루어졌으며, 우라늄 계열을 이용한 연령분석결과를 토대로 조직적 특징과 탄소동위원소 성분의 변화 그리고 태양활동의 변화량에 따른 북반구 대기중의 Δ14C 복원기록을 상호 비교하여 제주도에 영향을 주었던 지난 후기 홀로세 기후를 연구하였다.
연령분석결과, 석순의 하부로부터 57.2 mm 지점에서 2,741±200 yr BP, 147.5 mm 지점에서 1,950±117 yr BP, 184 mm 지점에서 1,332±57 yr BP, 215.1 mm 지점에서 589±107 yr BP로 나타났다. 동굴상부 지표에 발달하는 고토양층의 방사성탄소연대측정을 실시하였으며, 그 결과 4,450±30 yr BP로 측정되었다. 고토양층은 탄산염사구가 퇴적 되어진 이후에 식생의 발달정도에 따라서 생성되고 석순 또한 탄산염사구가 퇴적된 이후부터 성장하기 때문에 당처물동굴 석순은 고토양층이 생성된 시기인 4,450±30 yr BP 이후에 성장하기 시작한 것으로 판단된다.
석순 DC-1의 조직을 관찰한 결과 주상의 방해석 결정으로 이루어졌으며, 많은 성장선을 보인다. 성장선의 밀집 정도는 과거 연구지역의 강수량에 따른 석순의 성장속도와 밀접한 관련이 있다. 따라서 성장선의 성장속도, 성장선사이의 간격 그리고 석순 조직 내에 유체포유물이 포함된 정도를 바탕으로 Type Ⅰ에서 Type Ⅴ까지 다섯 개의 형태로 석순의 조직을 구분 하였다. Type Ⅰ 조직은 석순의 성장이 가장 느렸던 구간이고, 성장선과 성장선 사이의 간격은 0.025 mm이다. Type Ⅴ 조직은 성장이 가장 빨랐던 구간이며, 성장선사이의 평균값은 0.42 mm이다. 이러한 결과는 석순이 성장하는 동안 유입되는 외부 강수량의 양과 관련이 깊으며, 석순의 조직적 특징 변화와 탄소동위원소 조성의 변화가 비교적 잘 일치하고 있어, 지화학적인 분석 외의 추가적인 정보를 제공하는 유용한 지시자로 활용할 수 있을 것으로 보인다.
석순의 고해상도 안정동위원소 분석결과 석순이 성장하는 동안 탄소동위원소 성분은 과거의 기후를 뚜렷하게 반영하여 변화를 보인다. 하지만 석순의 산소동위원소 성분은 명확한 경향성을 보이지 않는다. 강수의 산소동위원소 분석에서 알 수 있듯이 계절별 강수와 태풍에 따라서 다양한 변화를 보이며 명확한 경향성을 보이지 않는다. 따라서 석순의 탄소동위원소 성분 변화를 이용한 제주도의 고기후 복원이 유리할 것으로 생각된다. 석순의 탄소동위원소 성분은 여러 고기후 지시자(proxy) 중에서도 북반구 Δ14C 복원 기록과 가장 잘 일치하고 있다. 특히 지난 2000년 동안에 일어났던 태양 흑점활동이 극소기였던 Oort minimum, Wolf minimum, Sp?rer minimum, Maunder minimum, Dalton minimum 기록이 석순의 탄소동위원소 기록과 잘 일치 하고 있으며, 석순의 조직적 특징과도 비교적 일치하고 있다. 이처럼 극소기가 나타나는 구간은 태양 흑점활동이 활발하지 못했던 시기로 상대적으로 건조했던 기간으로 생각할 수 있다. 하지만 소빙하기에 해당하는 시기에는 탄소동위원소 변화의 진동 폭과 Δ14C기록의 진동 폭이 크게 변화하며, 이는 상대적으로 건조한 시기이긴 하지만 돌발적인 기후변화가 많이 일어났던 시기로 판단할 수 있다. 따라서 석순 DC-1의 탄소동위원소 조성 변화에는 과거에 일어났던 짧은 기간의 기후도 잘 반영되는 것으로 보인다.

Dangcheomul Cave is a lava tube cave located in northestern part of Jeju Island, but contains numerous carbonate speleothems due to overlying carbonate dune sands. Because this cave is located very close to the surface and intimately affected by climate changes outside, the stalagmite in this cave can be used as a good paleoclimate proxy. Late Holocene paleoclimate changes were inferred based on uranium?series dating, textural characteristics and geochemical compositions of the 225 mm?long DC-1 stalagmite by comparing with coeval Northern Hemispheric Δ14C record by solar activity.
Based on 230Th/234U dating, four age data were obtained from the bottom of the stalagmite (2,741±200 yr BP from 57.2 mm, 1,950±117 yr BP from 184 mm, 1,332±57 yr BP from 215.1 mm and 589±107 yr BP from 215.1 mm). The radiocarbon age of the paleosol layer within overlying carbonate sand dune is 4,450±30 yr BP. Because this paleosol was developed after the deposition of carbonate sands in this area, the growth of stalagmite should have started to grow after 4,450±30 yr BP.
The stalagmite DC-1 is composed of columnar calcite, and numerous growth laminae are present. The density of the growth laminae is indicative of the amount rainfall in this region. Therefore, five types of calcite texture can be divided based on growth rate, spacing between laminae and fluid inclusion density. Type Ⅰ has the average spacing of growth laminae of 0.025 mm and the narrowest spacing indicates the slowest growth rate whereas Type V has the widest spacing of 0.42 mm indicating the fastest growth rate. It appears that the spacing of growth laminae is intimately related to the amount of rainfall together with carbon isotopic compositions. Thus, coordinated textural and geochemical data can be used for paleoclimatic reconstruction.
Stable isotope data show that carbon isotope values clearly demonstrate the climatic changes during the growth of the DC-1 stalagmite, however interpretation of oxygen isotope data is still problematic. It is especially notable that carbon isotopic compositions of the stalagmite correspond very well to Northern Hemispheric Δ14C record. Carbon isotope trend coincides very excellently with sun spot activities for the past 2000 years showing the close relationship between the abrupt decrease in δ13C values together with textural results and the minimal periods of solar activities (Oort minimum, Wolf minimum, Sp?rer minimum, Maunder minimum, and Dalton minimum). Periods of low solar activities are thought to result in dry climate. Also, carbon isotope values and Δ14C records are highly fluctuating during the Little Ice Age, and this period is also characterized by more abundant abrupt climate changes under drier climate. Thus, it appears that past short-term climate changes are also well reflected from carbon isotope compositions of the stalagmite DC-1.