Economic and Environmental Geology (자원환경지질)

The Korean Society of Economic and Environmental Geology (대한자원환경지질학회)
권호 표지

Geochemistry and Isotope Studies of the Shinchon $CO_2$ -rich Waters in the Gyeongsang Province

경상지역 신촌 탄산약수의 지화학적 및 동위원소 특성

  • Published : 2001.02.01
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Abstract

The Geochemica] and isotope studies on the $CO_2$-rich water from the Shinchon area were carried out. The Shinchon $CO_2$-rich water belongs to Ca(Na)-$HCO_3$ type showing very high $P_{CO_{2}}$ ( $10^{-0.35}$ ~ $10^{0.29}$ atm) and TDS (835-3,144 mg/L). The results of geochemical and isotope analysis indicate that $CO_2$ gas is originated from the deep seated source such as mantle or magmatic gases. The $CO_2$-rich water was evolved by interaction with deep-seated granite and major water-rock interaction was dissolution of p]agioclase resulting high Na content of $CO_2$-rich water. Precipitation and dissolution of secondary calcite might be accompanied with the dissolution of plagioclase maintaining Na/Ca ratio. High contents of K and $SO_4$ indicate that the geochemical characteristics of $CO_2$-rich water were partially affected by interaction with upper sedimentary rock during uprising to surface. N03 and tritium contents suggest that the $CO_2$-rich water was mixed with low $CO_2$ groundwater at some locations. The oxygen-hydrogen isotopes show that all water samples were derived from meteoric waters and the $CO_2$-rich water was isotopically re-equilibrated with lighter $CO_2$ gas. Although some carbon isotope data show isotopically heavy values, carbon isotope data indicate that the $CO_2$ gas was possib]y derived by deep source.

경상지역에서 산출되는 탄산약수 중 신촌약수에 대하여 지화학적 및 동위원소 연구를 수행하였다. 신촌 탄산약수는 높은 $CO_2$분압 ($10^{-0.35}$ ~$10^{0.29}$ atm) 및 높은 총용존이온함량 (835~3,144 mg/L)을 가진 전형적인 탄산수 특성을 보이며 지화학적으로는 Ca (Na)-HCO$_3$형으로 분류된다. 지화학 및 환경동위원소 분석결과는 탄산수내 이산화탄소가 심부기원임을 지시한다. 따라서 심부기원의 $CO_2$에 의해 생성된 탄산수가 다양한 물-암석 반응을 거치면서 주로 심부의 화강암과 반응에 의해 현재의 탄산수로 진화된 것으로 판단된다. 주된 물-암석 반응은 사장석과의 반응이며 방해석의 침전이 수반되면서 Ca의 용존량이 조절되어 Na의 함량이 높아진 것으로 보인다. 이처럼 탄산수의 지화학적 특성은 주로 심부의 화강암과 반응에 의한 특징을 보여주지만 높은 K 및 $SO_4$함량으로 미루어 탄산수가 지표로 상승하는 과정에서 주변모암인 퇴적암과의 반응에 의해서도 일부 영향받은 것으로 추정된다. 또한 탄산수 내 $NO_3$함량 및 삼중 수소함량은 일반 천부지하수의 혼입가능성을 지사하고 있다. 신촌지역 자연수들의 산소 및 수소 동위원소 조성은 전체적으로 지구순환수선과 평행하게 도시되어 순환수 기원으로 추정할 수 있으며, 일부 $CO_2$분압이 높은 탄산수 시료는 동위원소적으로 더 가벼운 $CO_2$가스와 동위원소적으로 재평형을 이루었음을 보여주기도 한다. 탄산수의 탄소 동위원소 조성은 전체적으로 심부기원 $CO_2$의 영역에 해당되며, 심부기원 $CO_2$영역내에서 동위원소적으로 무거운 영역에 속하는 특징을 보인다.

Keywords

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