지구 시스템을 이해하기 위해서는 물질이 어디에서 기원해 어떻게 이동하고 순환하는지를 추적하는 것이 중요하다. 이를 위한 강력한 도구 중 하나가 동위원소이다. 동위원소는 원자 번호는 같지만 중성자 수가 달라 서로 다른 질량을 갖는 같은 원소로, 물질의 기원과 이동 과정에 대한 정보를 기록한다. 동위원소 조성은 물질의 기원에 따라 달라질 수 있으며, 물리⋅화학적 과정에서 발생하는 동위원소 분별은 물질이 경험한 후속 과정을 추적하는 단서가 된다.

본 세미나에서는 다양한 환경에서의 물질 순환을 해석하기 위해 여러 동위원소 체계를 적용한 연구 사례들을 소개한다. 지구는 지권, 대기권, 수권과 빙권 등 여러 권역이 상호작용하는 복잡한 시스템이며, 동위원소 지화학은 이러한 권역 간 물질의 이동과 상호작용을 추적하는 공통의 도구로 활용될 수 있다. 따라서 본 세미나에서는 지질학 전공자의 관점에서 대기과학 및 해양학과 지질학이 만나는 지점을 살펴본다.

첫 번째 파트에서는 지질학과 대기과학의 접점을 살펴본다. 동시베리아 얼음쐐기에 보존된 퇴적물의 미량원소 및 Sr-Nd 동위원소 조성과 석영의 산소 동위원소 조성을 이용하여 퇴적물의 기원을 추적하고, 이를 통해 과거 대기 중 먼지 수송 양상이 기후 변화에 따라 어떻게 달라졌는지를 살펴본 연구를 소개한다. 두 번째 파트에서는 지질학과 해양학의 접점을 살펴본다. 섭입대 해저 화산인 훙가 화산과 호주-남극 중앙해령에 관한 각 연구에서는 마그마의 휘발성성분 함량과 수소 동위원소 조성을 비롯한 지화학적 특성을 활용하여, 마그마와 해수 및 해저 열수 환경의 상호작용과 물질 순환을 추적한다.

이처럼 지구의 서로 다른 환경에서 일어나는 여러 과정들은 동위원소 지화학이라는 공통의 언어를 통해 추적되고 연결될 수 있다. 본 세미나에서는 다양한 지구 시스템에 새겨진 동위원소 및 지화학적 신호를 통해 물질의 기원과 후속 과정을 추적하는 방법을 소개하고, 지질학⋅대기과학⋅해양학의 학제적 접근을 통해 지구 시스템에 대한 이해를 확장할 수 있음을 제시한다.