Abstract
Mineralogical characteristics of secondary precipitate formed at some mineral water springs in Gyeongbuk Province, Korea were studied in relation to water chemistry. The chemical water types of mineral water springs are mostly classified as $Ca-HCO_3$ type, but $Na(Ca)-HCO_3$ and $Ca-SO_4$ types are also recognized. Ca, Fe, and $HCO_3\;^-$ are the most abundant components in the water. The pH values of most springs lie in 5.76${\sim}$6.81, except Hwangsu spring having pH 2.8. Saturation indices show that all springs are supersaturated with respect to iron minerals and oxyhydroxides such as hematite and goethite. The result of particle size analysis shows that the precipitate is composed of the composite with various sizes, indicating the presence of iron minerals susceptible to a phase transition at varying water chemistry or the mixtures consisting of various mineral species. The particle size of the reddish precipitate is larger than that of the yellow brown precipitate. Based on XRD and SEM analyses, the precipitate is mostly composed of ferrihydrite (two-line type), goethite, schwertmannite, and calcite, with lesser silicates and manganese minerals. The most abundant mineral fanned at springs is ferrihydrite whose crystals are $0.1{\sim}2\;{\mu}m$ with an average of $0.5\;{\mu}m$ in size, characterized by a spherical form. It should be interestingly noted that schwertmannite forms at Hwangsu spring whose pH is very low. At Shinchon spring, Gallionella ferruginea, one of the iron bacteria, is commonly found as an indicator of the important microbial activity ascribed to the formation of iron minerals because very fine iron oxides with a spherical form are closely distributed on surfaces of the bacteria. A genetic relationship between the water chemistry and the formation of the secondary precipitate from mineral water springs was discussed.
경북 일원에 분포하는 일부 약수탕(7개)의 침전물의 광물학적 특징을 수질과 관련하여 고찰하였다. 약수탕의 수질유형은 $Ca-HCO_3$, $Na(Ca)-HCO_3$, $Ca-SO_4$로 나타난다. 약수의 가장 풍부한 화학성분은 Ca, Fe, $HCO_3\;^-$이다. 대부분의 pH는 5.76${\sim}$6.81 범위를 보이지만, 황수탕의 경우는 예외적으로 pH 2.8의 강산성을 보인다. 수질분석치를 근거로 한 포화지수 계산에 따르면 모든 약수는 철산화물, 철수산화광물에 대하여 과포화상태에 놓여 있어 이들 광물들은 쉽게 침전될 수 있을 것으로 예측된다. 침전물의 입도분석결과에 따르면 침전물은 다양한 입도의 물질로 구성되어 있는데, 이는 수질변화에 민감한 함철광물의 상변화 가능성 또는 여러 광물종의 혼합물의 존재를 지시한다. 대체로 적갈색 침전물의 입자가 연갈색 침전물에 비하여 더 크다. XRD, SEM분석결과 주요 광물들은 페리하이드라이트(2-line type), 슈베르트마나이트, 침철석 및 방해석로 구성되며, 규산염광물과 망간산화물이 소량 수반된다. 대부분의 약수탕에서 가장 풍부한 광물은 페리하이드라이트인데, 이것의 입자크기는 $0.1{\sim}2\;{\mu}m$ 범위이며, 평균 $0.5\;{\mu}m$의 구형의 극미립질이 주를 이룬다. pH가 매우 낮은 황수탕에서는 슈베르트마나이트가 특징적으로 형성된다. 철박테리아의 일종인 Gallionella ferruginea는 신촌약수탕에서 흔하게 관찰되는데, 극미립질 구형의 철산화물 입자들이 Gallionella stalk 표면에 치밀하게 분포한다. 이같은 특징은 Gallionella 박테리아의 활동이 철광물의 형성에 직접적인 영향을 주는 것임을 의미한다. 조사된 약수탕의 수질특징과 침전광물의 형성은 서로 밀접한 관련성을 가지는 것으로 나타났다.
