Geochemistry of the hydrocarbon gases in the Pohang Area

포항 지역 지하수에 분포하는 탄화수소 가스의 지화학

Chemical components of water, chemical and isotopic compositions of extractable gases were analyzed to characterize the properties of the natural gases which are dissolved in ground water in the Pohang area. Amount of total extracted gases ranges from 27 ml/l to 50.1 ml/l. Hydrocarbon gases are composed of methane ($27{\~}376,420 ppm$) and ethane ($19{\~}127 ppm$). Amount of total hydrocarbon gases is related to the lithology and geological factors around the reservoir. Quantity of hydrocarbon gases tends to increase in the Tertiary reservoirs and in the reservoirs where the Tertiary formations are thick enough. According to the relationship between hydrocarbon gases and total solids in the ground water, it is believed that the hydrocarbon gases were dissolved in the Tertiary formation water. Based on the methane content ($>99.9\%$) and isotopic composition (${\delta}C^{13};-73.1\%_{\circ}{\~}-43.22\%_{\circ}$), we interpret the gases to be of predominantly biogenic origin which were generated by the methanogenic bacterial processes under the low temperature and anoxic conditions.

포항 지역의 지하수에 녹아있는 수용성 탄화수소 가스의 지화학적 특성을 파악하기 위해서 지하수를 채취하여 지하수의 성분, 추출된 가스의 함량, 탄화수소 가스의 성분 및 탄소 동위원소 분석을 실시하였다. 지하수들로부터 추출된 총 가스의 함량은 최소 27.0 ml/l, 최대 50.1 ml/l이다. 추출된 가스 중 탄화수소 성분은 메탄 $(CH_4)$이 27 ppm에서 376,420 ppm까지 나타났고 에탄 $(C_2H_6)$ 성분도 일부 시료에서 19 ppm에서 127 ppm까지 검출되었다. 지하수로부터 추출된 총 가스의 함량은 대수층 및 주변 지질에 따른 변화는 없었던 반면, 총 탄화수소의 함량은 대수층 및 주변 지질과 관련이 있는 것으로 나타났다. 즉, 대수층이 제3기층이거나 제3기 퇴적층의 두께가 두꺼운 곳에서 시추된 공의 지하수에서 탄화 수소 가스의 함량이 높은 경향을 보인다 지하수에 녹아있는 탄화수소의 함량과 지하수의 총 고형물 (T-solids)성분이 비례하는 것으로 보아 탄화수소 성분은 제3기층의 지층수에 녹아있었던 것으로 생각한다. 지하수에서 추출된 총 탄화수소 가스 중 메탄 성분은 $99.9\%$ 이상을 차지하고, 메탄 가스의 탄소 동위원소 비 $({\delta}C^{13})$는 $-73.1\%_{\circ}$에서 $-43.22\%_{\circ}$ 까지의 범위를 나타내는 것으로 보아 포항 지역 수용성 가스는 저온, 무산소 환경에서 메탄 생성 박테리아의 작용에 의해서 생성된 생물기원 가스로 해석된다.