Journal of the Mineralogical Society of Korea (한국광물학회지)

The Mineralogical Society of Korea (한국광물학회)
권호 표지

Hydrochemistry and Formation Environment of $CO_2$-rich Springs from the Kangwon Province

강원지역에서 산출되는 탄산천의 수리화학 및 생성환경

  • 정찬호 (대전대학교 지구시스템공학과)
  • Published : 2004.03.01
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Abstract

The purposes of this study are to investigate the occurrence, the hydrochemical characteristics and the origin of the $CO_2$-rich springs from the Kangwon Province, and to reanalyze the previous studied results of other researchers. The $CO_2$-rich water samples were collected at 13 locations in the Kangwon Province. The $CO_2$-rich water shows a high $CO_2$ concentration ($P_{CO2}$ 0.787 to 4.78 atm), weak acidic pHs, electrical conductivity values ranging from 422 to 2,280 $\mu$S/cm, and high Fe and F contents. The chemical compositions of $CO_2$-rich water from this study area are classified into three types; $Ca-HCO_3$, Ca(Na)-$HCO_3$, $Na-HCO_3$ types. The chemical data of $CO_2$-rich waters and their host rocks indicate that $Na-HCO_3$ type water are mainly influenced by biotite, K-feldspar granite, and Ca(Na)-HC $O_3$, type water is chiefly influenced by gneiss and carbonate minerals in granite. F and Fe contents of $CO_2$-rich waters are abundant in $Na-HCO_3$, and $Ca-HCO_3$ types, respectively. The results of this study suggest that the chemical composition $CO_2$-rich water is mainly controlled by the mineralogical composition of aquifer host rocks. Oxygen and deuterium isotope data indicate that $CO_2$-rich water is meteoric origin. The $\delta^{13}$C values (-0.3$\textperthousand$ to -6.2$\textperthousand$ PDB) suggest that dissolved carbonates are mainly derived from a deep-seated $CO_2$ and partly from carbonate minerals.

강원지역에서 산출되는 탄산천의 수리 화학적 특성과 모암과의 관계, 그리고 생성기원에 대해서 해석하고자 하였다. 이 연구에서는 기존의 연구결과에 대한 재해석도 포함되어 있다. 강원지역의 13개 지역에서 탄산수 시료를 채취하였다. 탄산수의 수리 화학적 특성을 보면 $P_{CO2}$ /는 0.787∼4.78 atm 범위의 높은 값을 보이고, 약산성 pH, 높은 전기전도도값(422∼2,280 $\mu$S/cm)의 특성을 보인다. 탄산수의 화학적 유형은 $Ca-HCO_3$형, $Na-HCO_3$형, Ca(Na)-HC $O_3$형으로 구분된다. 아울러 강원지역 탄산수는 다량의 철과 불소를 함유하는 것이 특징이다. 탄산수의 화학적 성분과 모암의 화학분석 자료를 종합하면 $Na-HCO_3$형의 탄산수는 설악산일대 흑운모-칼리장석 화강암의 영향을$ Ca-HCO_3$형의 탄산수는 편마암과 화강암내 방해석등에 영향을 받는 것으로 보인다. 암석내 Na, K, Ca, Mg 함량과 탄산수내 그들의 함량과의 관계가 비례함이 이를 뒷받침한다. 불소는 $Na-HCO_3$형의 탄산수에서 높은 값을 보이고 철 성분은 $Ca-HCO_3$형의 탄산수에서 더 높은 함량을 보인다. 불소는 흑운모(혹은 복운모)화강암내 운모의 OH를 치환한 F성분의 용해에 의한 것으로 해석된다. 동위원소와 암석성분 자료를 근거로 볼 때 모암의 광물화학성분이 탄산수의 화학적 유형을 결정한 것으로 보인다. 이를 확실히 뒷받침하기 위해서는 암종별 현미경적 관찰과 광물에 대한 화학성분 분석이 추가적으로 이루어져야 할 것이다. 탄산수의 $\delta$D과 $\delta^{18}$O 값은 순환수선에 도시되며, $\delta^{13}$C 값이 -0.3∼-6.2$\textperthousand$PDB 범위를 보여 국내 다른 지역 탄산수와 거의 유사한 범위를 보인다. 탄산수는 지하 심부의 $CO_2$ 가스가 지표부로 상승하면서 순환하는 지하수와 혼합된 후 반응하는 모암에 따라서 다양한 화학적 유형의 탄산수가 생성된 것으로 해석된다.

Keywords

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