Rb-Sr isotopic ages of oxidized biotite in the weathering profile of granodiorite, Yecheon area, were measured by thermal ionization mass spectrometry, and compared with their K-Ar ages. A decrease of Rb-Sr isotopic age is well correlated with iron oxidation, and consistent with K-Ar age. Octahedral and interlayer cations including Rb and Sr were partly released from the oxidizing biotite by excess positive charge from iron oxidation. Divalent /sup 87/Sr decayed from monovalent /sup 87/Rb was more easily released from biotite, resulting in the reduction of Rb-Sr isotopic age. Weathered biotite is not suitable for the age dating of parent rocks, but behaviour of radiogenic isotopes provides useful information on the geochemical and structural changes of biotite during weathering.
To reveal the origin of the Chuncheon nephrite deposit, radiogenic isotopes of Sr and Pb, stable isotopes of 0 and H, and rare earth elements concentrations were analyzed. Such geochemical data were integrated to track the stepwise changes during the various ore formation stages. All the samples from the nephrite deposit have significantly low 0 isotopic ratios compared with the marble from which they had been formed, which reflects the very important role of the crustal circulating water with low 6180 and 6D in every stage of ore formation. There were progressive decrease of 6180 and 6D during the genesis of Chuncheon nephrite deposit. Newly formed minerals during the ore formation reveal disequilibrium with existing minerals in the respect of 0 isotope, which suggests that the ore-forming fluid of circulating water origin was involved with significant water-rock ratios in every step of ore formation process. The ore samples have Sr and Pb isotopic ratios similar to the values of Kyeonggi gneiss complex within which the deposit is located, which also suggests the important role of crustal circulating water in the genesis of the deposit. In conclusion, all the geochemical data support that major portion of the ore-forming fluid of Chuncheon nephrite deposit was derived ultimately from the surface water of meteoric origin. The meteoric water supplied Sr and Pb through leaching the rocks surrounding the ore deposits.
Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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2002.09a
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pp.335-338
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2002
방사성폐기물처분연구의 일환으로 화강암지역내 심부지하수에 대한 지화학특성조사가 수행되었다. 지하수 시료는 다중패커시스템이 설치된 심부시추공으로부터 심도별로 채취되었으며, 계속적인 지화학 및 동위원소에 대한 모니터링이 진행되고 있다. 심부지하수는 pH가 약10.0이며 Na-HCO$_3$형으로 지화학적으로 특징되며, 지표로 250m이하의 심도에서는 거의 동일한 지화학적 특성을 보인다. 동위원소결과는 심부지하수는 천수기원임을 보이며, 천부지하수에 비해 약500~1,000m 높은 고도에서 함양되었음을 보여준다. 250m이하의 심부지하수는 50년이상의 체류시간을 갖음을 나타낸다.
Kim, Geon-Young;Koh, Yong-Kwon;Choi, Byoung-Young;Shin, Seon-Ho;Kim, Doo-Haeng
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.6
no.4
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pp.307-327
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2008
Geochemical study on the rocks and minerals of the Gyeongju low and intermediate level waste repository was carried out in order to provide geochemical data for the safety assessment and geochemical modeling. Polarized microscopy, X-ray diffraction method, chemical analysis for the major and trace elements, scanning electron microscopy(SEM), and stable isotope analysis were applied. Fracture zones are locally developed with various degrees of alteration in the study area. The study area is mainly composed of granodiorite and diorite and their relation is gradational in the field. However, they could be easily distinguished by their chemical property. The granodiorite showed higher $SiO_2$ content and lower MgO and $Fe_2O_3$ contents than the diorite. Variation trends of the major elements of the granodiorite and diorite were plotted on the same line according to the increase of $SiO_2$ content suggesting that they were differentiated from the same magma. Spatial distribution of the various elements showed that the diorite region had lower $SiO_2,\;Al_2O_3,\;Na_2O\;and\;K_2O$ contents, and higher CaO, $Fe_2O_3$ contents than the granodiorite region. Especially, because the differences in the CaO and $Na_2O$ distribution were most distinct and their trends were reciprocal, the chemical variation of the plagioclase of the granitic rocks was the main parameter of the chemical variation of the host rocks in the study area. Identified fracture-filling minerals from the drill core were montmorillonite, zeolite minerals, chlorite, illite, calcite and pyrite. Especially pyrite and laumontite, which are known as indicating minerals of hydrothermal alteration, were widely distributed in the study area indicating that the study area was affected by mineralization and/or hydrothermal alteration. Sulfur isotope analysis for the pyrite and oxygen-hydrogen stable isotope analysis for the clay minerals indicated that they were originated from the magma. Therefore, it is considered that the fracture-filling minerals from the study area were affected by the hydrothermal solution as well as the simply water-rock interaction.
Absolute age of the deposition of 1.3 km-thick Bunthang sequence within the Skardu intermontane basin of the Central Karakoram was determined using radioactive decay of cosmogonic $^{10}Be$ and $^{26}Al$ burial dating. The Bunthang sequence deposited around 2.65 Ma, which is the oldest glaciation in the region. The timing of deposition of the Bunthang sequence is consistent with the previous suggestion that the basin filling took place between Brunhess and Matuyama chrons. Four major sedimentary facies interfinger within the Bunthang sequence: glacial diamict, lacustrine, fluvial and lacustrine facies upward. This sedimentary distinctiveness and the lack of evidence on the faults for alternative pull-apart basin model around the Bunthang sequence, suggest that the depressional basin was formed by deep subglacial erosion during the exrtensive Bunthang Glacial Stage and subsequently the sediments underlain by basal diamict, was quickly deposited by preglacial and paraglacial processes. Temporary ponding of the Indus River due to tectonic uplift in the downstream or blockage by mass movements might make the basin filing more possible. The hypothesis that the single ice sheet developed on the Tibetan Plateau during the global last glacial cycle should be refuted by the existence of the older extensive Bunthang glacier Furthermore, the extensive glaciation during the early Quaternary (and thus progressive decrease in extent with time) suggests that there may have been significant uplift of the Pamir to the west and Himalaya to the south, which would have reduced the penetration of westerlies and Indian summer monsoon and hence moisture supply to the region.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.6
no.4
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pp.297-306
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2008
This study was carried out to identify the characteristics of hydrochemistry controlling groundwater chemical condition in a repository site of Gyeongju. For this study, 12 bore holes of all monitoring bore holes in the study area were selected and total 46 groundwater samples were collected with depth. In addition, 3 surfacewater samples and 1 seawater sample were collected. For water samples, cations and anions were analyzed. The environmental isotopes(${\delta}^{18}O-{\delta}D$, Tritium, ${\delta}^{13}C,\;{\cdot}{\delta}^{34}S$) were also analyzed to trace the origin of water and solutes. The result of ${\delta}^{18}O\;and\;{\delta}D$ analysis showed that surface water and groundwater were originated from precipitation. Tritium concentrations of groundwater decreased with depth but high concentrations of tritium indicated that groundwater was recharged recently. The results of ion and correlation analysis showed that groundwater types of the study area were represented by Ca-Na-$HCO_3$ and Na-Cl-$SO_4$, which was caused by sea spray and water-rock interaction. Especially, high ratio of Na content in groundwater resulted from ion exchange. For redox condition of groundwater, the values of DO and Eh decreased with depth, which indicated that reducing condition was formed in deeper groundwater. In addtion, high concentration of Fe and Mn showed that redox condition of groundwater was controlled by the reduction of Fe and Mn oxides.
Kim, Moon Su;Yang, Jae Ha;Jeong, Chan Ho;Kim, Hyun Koo;Kim, Dong Wook;Jo, Byung Uk
The Journal of Engineering Geology
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v.24
no.4
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pp.535-550
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2014
The origins and varieties of natural radioactive materials, including uranium and radon-222, were examined in a drilled borehole extending to a depth of 120 m below the surface in the Goesan area. In addition to core samples, eight groundwater samples were collected at different depths, using a double packer system and bailer, and their geochemical characteristics were determined. Most of the rock samples from the drilled core consisted of granite porphyry, with sedimentary rocks (slate, carbonate, or lime-silicates) and pegmatite occurring in certain sections. The pH of samples varied from 7.8 to 8.4, and the groundwater was of a Na-$HCO_3$type. Uranium and thorium concentrations in the core were < 0.2-14.8 ppm and 0.56-45.0 ppm, respectively. Observations by microscope and an electron probe microanalyzer (EPMA) showed that the mineral containing the natural radioactive materials was monazite contained in biotite crystals. The uranium, which substituted for major elements in the monazite, appeared to have dissolved and been released into the groundwater in a shear zone. Concentrations of Radon-222 in the borehole showed no close relationship with levels of uranium. The isotopes of noble gases, such as helium and neon, would be useful for analyzing the origins and characteristics of the natural radioactive materials.
Lead isotopic compositions are analyzed from the sulfide minerals of the Yeonhwa, Janggun and Uljin deposits and from host limestone, intrusives, and basement rocks to reveal the source of Pb in these deposits. In the $^{206}Pb/^{204}Pb$ vs $^{207}Pb/^{204}Pb$ plot, Galenas from the Yeonhwa mine display relatively well defined positive linear array, similar to the Precambrian basement rocks of the Korean peninsula. A galena sample from the Uljin mine, Janggun limestone and the basement rocks also follow the variation of Yeonhwa mine. However, ore minerals from the Janggun mine, having relatively low $^{206}Pb/^{204}Pb$ values, reveal offset from such trend toward lower $^{207}Pb/^{204}Pb$ values. Considering the fact that Mesozoic igneous rocks and ores within the Gyeongsang basin display considerably lower $^{207}Pb/^{204}Pb$ values than basement rocks of the Korean peninsula, the deviation of Janggun ore minerals can be interpreted as to reflect mixing between leads from old continental crustal materials and from Mesozoic igneous rocks with more mantle signature. The lead of the Yeonhwa and Uljin mine, following trend of Precambrian basement rather well, seems to have been originated mostly from such basement. However, regarding that they occupy low $^{207}Pb/^{204}Pb$ side of the variation trend of the basement, the possibility of having some leads derived from the Mesozoic igneous rocks cannot be excluded.
The purpose of this study is to elucidate the relationship between occurrence of natural radioactive materials such as 238U and 222Rn and original mixing ratio of helium isotope of groundwater from various geology, and to suggest the underground aquifer environment from helium original mixing data. 9 groundwater samples were collected from five study areas, and 238U, Rn-222 and helium isotope were analyzed. A high 238U content of the range of 218~477 ㎍ /L in the groundwater occurs in the twomica granite. 4He air-crust mixing ratio and the Rn-222 content show a rough relation, that is, Rn-222 content increases according to the increase of 4He crust mixing ratio. Because of helium and radon are an inert gas, their behavior in underground environment is assumed as an analogous. The 238U content and He isotope in groundwater does not show any distinct correlation. The groundwater can be classified as three groups (air, air-crust mixing, crust-mantle mixing origin) on the diagram of 3He/4He vs 4He/20Ne, which is composed of original mixing line from air-crust-mantle end members. This original mixing of helium can provide the information of underground aquifer characteristic such as the connection with surface environment or isolation condition from air environment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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