• 자원환경지질
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• 제40권4호
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• pp.389-401
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• 2007

2001년부터 2004년까지 유성 소유역내 강수, 지하수, 지열수의 산소 및 수소 동위원소 조성 변화를 검토하였다. 1975년부터 2006년까지의 강수 패턴을 분석한 결과, 연구지역은 $6{\sim}7$년의 가뭄 주기성을 보였다. 2001년도 가뭄 시기부터 2004년까지 4년간 강수의 산소 수소 동위원소 조성은 점차 무거운 성분으로 변화해가는 양상을 보였다. 연구 지역에서 4년간의 강수량을 고려한 동위원소의 가중 평균간을 구해 보면 ${\delta}^{18}O=-7.7%o,\;{\delta}D=-51%o$로서, 동일 기간 내의 지하수와 지열수의 동위원소보다 무거운 조성 범위를 보였다. 이는 연구 지역의 지수 및 지열수가 동위원소적 관점에서 2-3년 이내의 강수에 의해 큰 영향을 받지 않는 것을 의미한다. 기존 자료들을 검토해 볼 때, 연구지역에서의 지하수와 지열수는 1990년과 1992년이 가장 무거운 동위원소 조성을 보였으며 이후로는 산소 및 수소 동위원소 조성이 점차 가벼워지는 쪽으로 변화해가는 양상을 보였다.

• 자원환경지질
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• 제49권2호
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• pp.105-120
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• 2016

우리나라에서 수막재배가 이루어지는 수변지역 대부분은 성수기에 지하수위 하강과 함께 지하수 고갈 문제로 항시 어려움을 겪고 있다. 이러한 수변지역에서의 지하수 자원량 문제는 인근 하천수와의 연계 특성이 고려될 때 효율적으로 해결될 수 있다. 이 연구에서는 지하수와 하천수와의 연계성 및 지하수 대수층에 미치는 하천수의 영향을 논의하기 위해, 지하수의 토출온도, 지하수와 하천수의 산소 수소 안정동위원소 조성 변화 특성을 검토하였다. 연구지역은 딸기 수막재배지로 잘 알려진 청주시 가덕면 상대리 지역이며, 지하수와 하천수의 시료 채취는 2012년 2월부터 2014년 6월까지 실시되었다. 하천 가까이 분포하는 지하수 관정들 중 일부는 하천수의 영향 정도에 따라 측정 시기별로 용출온도의 변화가 심한 것들이 관찰되었으며, 이들의 산소 수소 안정동위원소 조성비는 대부분 하천수의 산소 수소 안정동위원소 조성비와 유사함을 보였다. 이는 지하수에 미치는 하천수의 영향이 산소 수소 안정동위원소 조성비 변화에 반영되고 있음을 지시한다. 관정 위치에 따른 공간적 변화 양상을 알아보기 위하여, 하천으로부터 우측 구릉지까지 4개의 측선을 설정하였다. 수막재배 말기인 2-3월 시기에, 하천에서 구릉지까지의 거리가 짧은 측선상의 관정들은 좁은 범위의 산소 수소 안정동위원소 조성 범위를 보인 반면에, 하천에서 구릉지까지의 거리가 긴 측선상의 관정들은 폭넓은 산소 수소 안정동위원소 조성 범위를 보였다. 연구지역에서 하천이 지하수에 미치는 영향 거리는 수막재배 말기에 최대 160~165 m 정도인 것으로 해석되었다. 이는 폭이 좁은 측선에서는 전체 거리에 해당되며, 폭이 넓은 측선에서는 전체 길이의 약 1/3 지점에 해당된다. 따라서, 폭이 넓은 측선상에서 관찰되는 넓은 범위의 산소 수소 안정동위원소 조성은 하천수의 영향 뿐 아니라 2개 이상의 대수층들간의 영향력 변화에서 기인되는 것으로 해석된다. 산소 수소 안정동위원소 조성으로 볼 때, 연구지역 내에는 3개 대수층이 존재하는 것으로 추정되며, 이들 대수층이 관정 내에 미치는 상호 영향력은 수막재배 시기별로 달라지는 것으로 보인다.

• 자원환경지질
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• 제51권6호
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• pp.567-577
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• 2018

우리나라에서 수막재배가 주로 이루어지는 수변지역에서는 수막재배 성수기 말기에 지하수위 하강이 심하게 나타나는 문제점이 있으며, 이러한 지하수위 하강과 지하수 자원 고갈의 문제는 인근 하천수와의 연계 특성을 고려할 때 효율적으로 해결할 수 있을 것이다. 이 연구에서는 수막재배지에서의 지하수와 하천수와의 연계성 및 지하수 대수층에 미치는 하천수의 영향 범위를 논의하기 위해, 지하수의 토출온도, 지하수와 하천수의 산소 수소 안정동위원소 조성 변화 특성을 검토하였다. 연구지역은 딸기 수막재배지로 잘 알려진 논산시 광석면 왕전리 지역이며, 지하수와 하천수의 시료 채취는 2010년 2월부터 2011년 6월까지 실시되었다. 지하수의 수온 분포 패턴에 의하면, 하천수의 영향은 주로 수막재배지의 우측 부분에서 넓은 범위에 걸쳐 나타났으며, 좌측 부분은 하천 인근에서만 좁은 범위의 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 수막재배지 내에서 산출되는 지하수의 산소 수소 안정동위원소 조성에서도 유사한 양상으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제49권5호
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• pp.361-370
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• 2016

하수관거에 지하수가 침투하고 우수가 유입(I/I)되게 되면 하수의 양이 크게 늘어나 하수처리장의 부하가 가중되고, 하수의 처리효율도 크게 감소되기 때문에, 하수 중의 I/I를 알아내는 것은 매우 중요하다. 본 연구는 산소 및 수소 동위원소를 이용한 I/I 측정가능성 검토를 목적으로 수행되었으며, 이를 위하여 전주시 덕진공원 유역 내 관정 지하수 및 수로수, 상수도 등에 대하여 동위윈소적 조사를 수행하였다. 본 연구를 통하여 전주지역의 상수도는 전주에서 내륙으로 약 40 km 떨어진 고지대에 위치한 용담댐을 수원으로 하기 때문에 지역 강우와는 뚜렷이 다른 동위원소적 특성을 보이고, 시간에 따른 조성의 변화도 거의 없음을 알게 되었다. 하수는 기본적으로 상수도에서 발생하므로, 상수도와 지역강우를 양극단으로 하여 하수로 내 지역강우의 함량을 계산할 수 있다. 이러한 방법으로 덕진공원 유역 내하수로 1개 지점에서 지역강우의 함량을 계산한 결과, 강우가 시기에 따라 하수의 50%에서 90%를 차지하는 것으로 확인되었다. 이러한 계산결과는 오염농도가 높지 않은 하수의 수질을 통하여도 잘 뒷받침된다. 같은 방법으로 계산된 지하수내 상수도의 함량도 약 46%나 되었으며, 이는 상수도의 누수가 중요한 지하수원이 되고 있음을 지시하는 것이다. 이러한 동위원소 조성을 갖는 지하수는 하수로에 유입되어도 하수의 동위원소에는 크게 영향을 주지 않기 때문에 실제로 하수로에 유입되는 우수와 지하수의 량은 계산 결과보다 훨씬 클 것으로 예상된다.

• 암석학회지
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• 제9권2호
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• pp.53-69
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• 2000

춘천 연옥 광상의 기원을 연구하기 위하여 광상 및 주변 암석들에 대하여 방사기원 동위원소인 Sr과 Pb 동위원소, 안정 동위원소인 산소와 수소 동위원소, 희토류원소 등의 조성을 분석하였으며, 이러한 여러 지구화학적인 자료들을 종합하여 광화작용의 각 단계별 변화과정을 추적하였다. 연옥광상의 광화대 각 사료들은 모두 모암인 대리암에 비해 상당히 낮은 산소 동위원소 값을 가지며, 이는 광화작용의 모든 단계에서 낮은 {{{{ delta ^18 OMICRON }} 값을 갖는 지각내 순환수가 매우 중요한 역할을 하였음을 반영한다. 춘천 연옥 광상의 광화작용이 진행되어 대리암으로부터 조립질 성회규산염대, 전기 연옥대, 세립질 석회규산염대가 순차적으로 만들어지면서 {{{{ delta ^18 OMICRON }} 값이 지속적인 감소를 보인다. 광화작용으로 새로 만들어진 광물들은 기존 광물들과 산소 동위원소 불평형 관계를 보이며 이는 순환수 기원의 광화유체가 각 단계에서 상당한 물-암석 비율로 관여하였음을 지시한다. 한편 광상 시료들의 Sr 및 Pb 동위원소 값은 광상이 놓여있는 경기 변성암 복합체와 유사한 값을 가지며 이러한 현상 역시 지각내의 순환수가 광상형성에 중요한 역할을 하였음을 시사한다. 검토한 지구화학적 지표들은 종합하면 춘천연옥 광상의 형성에 관여한 광화용액의 대부분은 궁극적으로는 강수기원의 지표 순환수에서 유래하였으며 광상 주변의 암석으로부터 용출시킨 Sr과 Pb를 광화대에 공급한 것으로 판단된다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제5권4호
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• pp.177-191
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• 1998

경북 풍기읍 일대의 선캠브리아기 편마암 지역에 부존하는 지하수계의 수리지구화학.수리지질학적 특성을 규명하기 위하여, 지표수, 천층 지하수(심도＜70 m) 및 심층 지하수(심도 500~810 m)를 대상으로 수리화학, 다변량 통계, 열역학, 환경 동위원소(삼중수소, 산소-수소, 탄소, 황) 및 질량 보존 모델링을 포함한 종합적인 연구를 수행하였다. 천층 지하수의 수질은 Ca, Mg, SO$_4$및 NO$_3$의 함량이 높은 'Ca-HCO$_3$' 유형으로 특징되는 반면, 심층 지하수는 Na, Ba, Li, H$_2$S, F 및 Cl의 함량이 높고 방해석에 대해 포화 상태를 보이는 'Na-HCO$_3$' 유형으로 특징된다. 본 지역 자연수의 수질은 크게 두 유형, 즉 1) 지표수 및 천층 지하수와 2) 심층 지하수 및 일부천층 지하수로 대분되며, 앞의 유형은 계절적인 조성 변화를 나타낸다. 다변량 통계 분석 결과, 심층 지하수의 수질을 지배하는 세 개의 요인이 도출되었다. 이들 요인은 총 86%의 설명력을 가지는데, 1) 사장석의 용해와 방해석의 침전, 2) 황산염의 환원, 3) 수산화 광물(특히 운모류)의 산성 가수 분해 반응으로 요약될 수 있다. 열역학적 해석 결과와 결합한 질량 보존 모델링을 통하여, 심층 지하수의 수질 특성을 지배하는 수/암 반응을 적절히 설명해 주는 네 개의 모델을 제시하였다. 각 모델은 사장석, 고령토 및 운모류 용해와 방해석, 일라이트, 로몬타이트, 녹니석 및 스멕타이트의 침전을 보여준다. 산소 및 수소 동위원소 연구 결과, 심층 지하수의 경우는 먼 거리의 고지대(소백산 일대)에서 충진된 강우로부터 기원한 후 광역적인 심층 순환을 하면서 상당한 정도의 수/암 반응을 수반한 반면, 천층 지하수는 근처의 저지대에서 충진되었음을 알 수 있다. 삼중수소 자료에 따르면, 심층 지하수(0.2 TU)의 충진 연령은 핵실험 이전인 반면, 천층 지하수(5.66~7.79 TU)는 핵실험 이후였다. 용존 황산염의 황동위원소 조성 분석을 통하여, 본 지역의 심층 지하수에서 특징적으로 높은 함량을 보이는 황화수소(최대 3.9mg/l) 는 황산염의 환원에 기인함을 밝혔다. 또한, 용존 탄산염의 탄소 동위원소비는 토양 이산화탄소에 의한 탄산염 광물의 용해(천층 지하수의 경우), 또는 방해석의 재침전(심층 지하수의 경우)에 의해 조절되고 있음을 확인하였다. 본 지역에 부존하는 지하수의 기원과 유동 및 화학적 진화를 종합적으로 보여주는 모델을 제시한다.

• 자원환경지질
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• 제42권4호
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• pp.315-333
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• 2009

이 연구에서는 대전지역 주요 도심하천인 갑천, 유등천, 대전천을 대상으로 하천수의 수리화학적 특성과 산소, 수소, 황, 탄소 동위원소 특성을 분석하였다. 하천수 시료는 풍수기와 갈수기 2차례 채취되었다. 하천의 수리화학적 특성은 상류에서는 Ca(Mg)-$HCO_3$ 유형을 보이다가 도심권을 통과하면서 Ca(Mg)-$SO_4(Cl)$유형으로 전이되고 하류에서는 Na(Ca)-$HCO_3$(Cl, $SO_4$) 유형으로 변하였다. 이와 같은 화학적 유형의 변화는 자연적 영향뿐만 아니라 하수처리장의 방류수와 인위적 오염물질의 유입에 의한 영향이 관여된 것으로 해석된다. 전반적으로 풍수기에 비해 갈수기에 하천수의 전기전도도 값이 높은 특성을 보여준다. 갑천하류는 하수종말처리장의 방류수가 합류되면서 수질이 급격하게 변화한다. 하천수의 pH는 상류에서 중성을 보이다가 도심권을 지나면서 최고 pH 9.8의 고알카리성을 보인다. 이는 현장조사결과 아파트의 우수관을 통한 세제 유입에 기인하는 것으로 보인다. 하천수의 산소-수소 동위원소 관계식은 ${\delta}D=6.45{\delta}^{18}O-7.4$으로 Craig의 순환수선보다 다소 하향 이동되어 도시된다. 이는 기단의 변화와 하천수의 표면 증발 효과에 의한 것으로 보인다. 뿐만 아니라, 상-하류사이에 고도효과를 반영하는 동위원소 조성 값의 차이를 보여준다. 하천수의 ${\delta}^{13}C$ 값은 $-19.5{\sim}-7.8%o$ 범위로 대기중 이산화탄소와 유기물 기원의 범위에 해당된다. 전반적으로 하천수의 상류에서 하류로 향할수록 ${\delta}^{13}C$값이 높아지므로 $CO_2$의 기원이 상류에서는 주로 유기물기원에서 도심권에서는 오염된 대기와 지하수의 기저유출로 인한 무기기원의 비율이 높아지기 때문으로 해석된다. ${\delta}^{34}S-SO_4$함량 관계도에서 하천수를 4개 그룹(갑천중 상류, 유등천, 대전천, 갑천하류)으로 구분하였다. 황산염의 농도는 갑천중상류<유등천<대전천<갑천하류의 순서로 높아지는 반면 ${\delta}^{34}S$값은 감소하는 경향을 보인다. 이는 하천별 황산염의 증가에 따른 공급원이 다르다는 것을 의미한다. 하천수내 황의 기원은 대기기원을 중심으로 황산염의 농도가 높아질수록 황철석의 영향이 큰 것으로 해석된다. 그러나 하천수에 유입되는 생활하수 등에 대한 황동위원소 자료가 없으므로 이에 대한 영향에 대해서는 향후 연구되어야할 과제이다.

• 자원환경지질
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• 제28권4호
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• pp.337-350
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• 1995

경상분지 백악기 화산암류내 배태된 함동열수맥상광체들로 구성된 화천리지역 동광상(대원, 구룡, 청룡, 화천)들은 구조운동에 수반되어 3회(I, II, III)에 걸쳐 광화작용이 진행되었다. 주 광화시기인 광화 I기는 광물들의 산출조직과 공생관계 등에 의하여 3개의 substage (Ia, Ib, Ic)로 구분되며, 황철석, 유비철석, 자류철석, 자철석, 황동색, 에렉트럼, 섬아연석, 방연석, 적철석 등의 광석광물들이 주로 산출된다. 이들 광물조성은 지역내 각 광상에서 유사하지만, 몰리브덴의 산출이 관찰되는 화천광상의 경우 광화I기 초기(Ia)의 광화작용이, 구룡과 청룡광산에서는 적철석의 산출로 특징지어지는 광화I기 후기(Ic)의 광화작용이 각각 우세하게 진행되었다. 이러한 결과는 관계화성암과 관련된 지역내 각 광상의 공간적 분포상태에 따른 열수유체의 진화정도에 의해 지배되었을 것으로 사료된다. 유체포유물 연구결과, 광석광물의 주된 침전은 9~1 wt.% 상당염농도를 갖는 광화유체로부터 $350^{\circ}$에서 $200^{\circ}C$에 걸쳐 진행되었다. 광화유체내 산소, 수소, 안정동위원소 연구결과, 화천리지역 열수계의 광화유체내 산소 안정동위원소비값이 광화작용의 진행에 따라 2.7‰로 부터 후기 -9.9‰로 감소함은 수소 안정동위원소비값의 감소 (-62‰${\rightarrow}$-80‰)와 함께, 상대적으로 낮은 water/rock 비값을 갖는 환경하에서 동위원소 교환반응을 이뤄 평형상태에 이른 초기 열수계내에 차갑고 동위원소적 교환반응이 거의 이뤄지지 않은 천수의 혼입이 점증하였음을 보여준다. 이러한 광화유체의 진화양상과 광상내 산출하는 광물공생관계 및 화학조성에 의한 열역학적 고찰결과는, 광화유체내 Cu는 주로 chloride complex상으로 이동되었으며, 이의 침전은 주로 천수유입에 의한 $fo_2$의 변화와 온도감소에 의하여 지배되었음을 알 수 있다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제6권4호
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• pp.307-327
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• 2008

경주 중 저준위처분장의 안전성평가에 필요한 기초자료를 제공하고, 지화학 모델링의 자료를 제공하기 위하여 처분부지의 암석, 광물에 대한 지구화학적 특성연구를 수행하였다. 이를 위하여 편광 현미경 관찰, X-선 회절분석, 주원소 및 미량원소 화학분석, 미세조직관찰을 위한 주사전자현미경(SEM) 분석, 안정동위원소분석이 수행되었다. 조사지역내에는 지역적으로 파쇄대가 발달하여 있으며 이 파쇄대를 따라 매우 다양한 변질양상을 관찰할 수 있다. 처분부지의 모암은 화강섬록암 및 섬록암으로서 지표지질조사시 이들의 관계는 점이적으로 변하는 데에 비해 화학적으로는 비교적 명확하게 구별되어 화강섬록암이 성록암에 비해 높은 $SiO_2$ 함량, 낮은 MgO, $Fe_2O_3$ 함량을 보여준다. 그러나 $SiO_2$의 증가에 따라 각 주원소들의 변화경향이 동일선상에 놓여 있어서 이들이 동일한 마그마 기원일 가능성을 지시한다. 처분부지내의 주원소들의 공간적 분포를 살펴보면, 섬록암 지역이 화강섬록암 지역에 비해 낮은 $SiO_2,\;Al_2O_3,\;Na_2O,\;K_2O$ 및 높은 CaO, $Fe_2O_3$ 분포를 보여주어 화강섬록암과 섬록암 지역의 차이가 명확하다. 이 중 CaO와 $Na_2O$의 분포 양상은 섬록암과 화강섬록암 지역 간의 차이가 더욱 분명하고 그 증감 경향이 거의 정확하게 상반되어 있어 주구성광물인 사장석의 조성변화가 처분부지 암석의 조성을 변화시키는 가장 큰 원인임을 알 수 있다. 시추코아에서 확인된 단열광물은 몬모릴로나이트, 제올라이트광물, 녹니석, 일라이트, 방해석, 황철석 등이다. 일반적으로 열수변질광물로 알려져 있는 황철석과 로먼타이트가 매우 광범위하게 분포하는 것으로 보아 조사지역 전반에 걸쳐 광범위한 광화작용 혹은 열수변질작용이 있었음을 지시한다. 단열대 내 황철석의 황 안정동위원소분석과 단열충전광물들의 산소 및 수소 안정동위원소 분석결과 역시 이들이 마그마 기원임을 지시한다. 따라서 처분부지 내 단열충전광물들은 단열대를 따르는 지하수와의 단순한 물-암석 반응 이외에 광범위한 마그마 기원의 열수작용에 의한 영향을 받은 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제40권5호
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• pp.517-535
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• 2007

중생대부터 한반도에서 나타나는 열수계는 쥐라기/전기 백악기 (약 $200{\sim}130$ Ma) 심부지질환경과 관련된 조산대형 열수계와 후기 백악기/제3기 (약 $110{\sim}45$ Ma) 천부지질환경의 후조산대형 열수계로 구분된다. 이러한 열수계에 수반된 금속광화작용은 시 공간적 관점에서 조산대형 및 후조산대형 화성활동의 특성을 반영하고 있다. 그리고 각 유형 광화유체의 ${\delta}^{18}O_{H2O}$는 쥐라기 조산대형 광상에 비하여 후기 백악기 후조산대형 광상에서 현저한 조성변화를 보이고 있다. 즉, 조산대형 광상은 경기 영남 육괴에 배태되며, 심부 지질조건에서 균질한 $^{18}O$-부화된 고온성 광화유체로부터 진화된 열수충진형 금광상과 희유금속 광상으로 인접한 대보화강암체 또는 분화된 페그마타이트로부터 유입된 마그마수 또는 일부 변성수로부터 유도되었다. 반면에 후기 백악기 광상은 태백산분지, 옥천 지향사대 및 경상분지의 전 지역에 걸쳐 광범위하게 산출되며, 철합금, 비철금속 및 귀금속 광상의 열수충진형, 열수교대형, 각력 파이프형, 반암형, 스카른형 광상과 같은 다양한 광상유형으로 배태되고 있다. 이러한 다양한 유형의 광화유체는 물-암석 반응에 따라 산소 동위원소비$({\delta}^{18}O)$가 폭 넓게 변화하는 산소 편이의 전형적인 특징을 보이는 반면 수소 동위원소비$({\delta}D_{H2O})$는 비교적 균질한 조성특징을 나타내고 있다. 또한 근지성 유형 광상의 산소 동위원소비는 부화된 경향을 보이지만, 점이성/원지성 유형 광상에서는 전반적으로 폭 넓게 변화하며 부분적으로 결핍된 특징을 보이고 있다. 즉 근지성 유형의 Cu(-Au)또는 Fe-Mo-W 광상에서는 탈가스화작용 이후에 나타나는 마그마수의 전형적인 특징을 보이는 반면, 다금속 광상과 귀금속 광상은 점이성 또는 원지성 유형으로 지표수(또는 순환수)의 혼입이 우세한 경향을 보인다.