Geochemical Characterization of Rock-Water Interaction in Groundwater at the KURT Site

Geochemical composition of fracture filling minerals and groundwater was investigated to characterize geochemical characteristics of groundwater system at the KURT site. Minerals such as calcite, illite, laumontite, chlorite, epidote, montmorillonite, and kaolinite, as well as I/S mixed layer minerals were detected in the minerals extracted from the fracture surfaces of the core samples. The groundwater from the DB-1, YS-1 and YS-4 boreholes showed alkaline conditions with pH of higher than 8. The electrical conductivity (EC) values of the groundwater samples were around $200{\mu}S/cm$, except for the YS-1 borehole. Dissolved oxygen was almost zero in the DB-1 borehole indicating highly reduced conditions. The Cl- concentration was estimated around 5 mg/L and showed homogeneous distribution along depths at the KURT site. It might indicate the mixing between shallow groundwater and deep groundwater. The shallow groundwater from boreholes showed $Ca-HCO_3$ type, whereas deep groundwater below 300 m from the surface indicated $Na-HCO_3$ type. The isotopic values observed in the groundwater ranged from -10.4 to -8.2‰ for ${\delta}^{18}O$ and from -71.3 to -55.0‰for ${\delta}D$. In addition, the isotope-depleted water contained higher fluoride concentration. The oxygen and hydrogen isotopic values of deep groundwater were more depleted compared to the shallow groundwater. The results from age dating analysis using $^{14}C$ indicated relatively younger (2000~6000yr old) groundwater compared to other european granitic groundwaters such as Stripa (Sweden).

물 암석 반응을 고려한 KURT 지하수의 지구화학적 특성

KURT 지하수의 지구화학적 특성을 조사하기 위하여 단열충전광물과 지하수의 지구화학적 성분이 조사되었다. KURT내의 시추공들로부터 얻어진 시추코아로부터 방해석(calcite), 일라이트(illite), 로먼타이트(laumonite), 녹니석(chlorite), 녹염석(epidote), 몬모릴로나이트(montmorillonite), 카올리나이트(kaolinite) 및 일라이트와 스멕타이트(smectite)의 혼합층상광물 등이 감정되었다. 시추공 DB-1, YS-1, YS-4에서 채취한 대부분의 지하수는 pH 8이상의 알칼리 환경을 보여주었으며 YS-1을 제외한 두 관측공의 전기전도도는 약 2$200{\mu}S/cm$를 나타냈으며 이들 시추공에서 천부지하수는 $Ca-HCO_3$ 와 $Ca-Na-HCO_3$ 유형 이였으며 심부 250m이하에서는 $Na-HCO_3$ 유형을 나타냈다. DB-1 공의 심부지하수에서 낮은 용존산소량(DO)와 Eh값의 감소를 측정하였으며 이는 환원환경을 지시한다. KURT의 지하수 시료의 $Cl^-$ 이온의 농도는 5 mg/L 이하이며 전 샘플링구간에서 커다란 변화 없이 일정하게 나타났다. 이러한 현상은 KURT 지역의 천부와 심부지하수가 혼합(mixing)되어 $Cl^-$의 농도가 깊이에 따라 큰 변화가 없는 것으로 해석된다. 지하수 시료의 ${\delta}^{18}O$과 ${\delta}D$ 분석 값은 각각 -10.4~-8.2‰과 -71.3~-55.0‰의 범위로 지하수가 순환수 기원임을 보여준다. 긴 순환경로를 거친 심부지하수의 수소, 산소 동위원소 값은 천부지하수에 비해 감소하며 이러한 값은 일반적으로 높은 불소농도를 동반하였다. 이는 불소함량이 높은 지하수가 물-암석 반응에 의해 생성되었음을 보여준다. KURT 지역에서 채취한 지하수의 $^{14}C$를 이용한 연대측정분석에서 지하수의 체류시간(residence time)이 약 2,000~6,000년으로 측정되었다. 이러한 체류시간은 KURT 지역의 화강암에 존재하는 지하수가 다른 유럽의 화강암지역(예, 스트리파 지역, 스웨덴)보다 상대적으로 지하수의 연령이 오래되지 않은 것으로 측정되었다.