• 제목/요약/키워드: carbonate rock

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국내 탄산염암 지역(아산, 무주, 장수)에서 산출되는 자연발생석면의 광물학적 특성 (Mineralogical Characteristics of Carbonate Rock-Hosted Naturally Occurring Asbestos from Asan, Muju, Jangsu Areas)

  • 신은혜;정현이;백지연;정혜원;박재봉;노열
    • 자원환경지질
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    • 제51권4호
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    • pp.309-322
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    • 2018
  • 석면이 '1급 발암물질'로 지정되어 국내 외적으로 사회적 관심이 높아지면서, 폐석면 광산 또는 자연적으로 산출되는 석면에 대한 특성과 위해성에 대한 연구의 필요성이 제기되고 있다. 기존 연구는 (초)염기성암에서 산출되는 석면에 관한 연구에 국한되어 있으며, 변성퇴적암류인 탄산염암에서 산출되는 자연발생석면에 대한 연구는 상대적으로 미비하다. 따라서 이 연구는 국내 탄산염암에서 산출되는 자연발생석면의 산출양상 및 광물학적 특성을 파악하고자 하였다. 연구 지역인 충청남도 아산과 전라북도 무주 및 장수 일대에는 선캠브리아기 편마암 내에 탄산염암이 분포하고, 주변에는 고생대, 중생대의 화강암이 널리 분포되어 있다. 시료는 탄산염암 일대의 석면함유 암석시료로 cross/mass/slip fiber 형태 등의 섬유상 광물이 관찰되는 부분과 모암인 탄산염암을 대상으로 채취하였으며, XRD, PLM, EPMA SEM-EDS 분석을 실시하여 탄산염암에서 산출되는 자연발생석면의 광물학적 특성을 연구하고자 하였다. 연구결과, 아산, 무주, 그리고 장수지역의 탄산염암 내에서 산출되는 자연발생석면으로 각섬석군 투각섬석이 확인되었다. 석면의 산출은 모암인 탄산염암 내에서 cross/mass/slip fiber 형태로 존재하고 있었다. 또한 자연발생석면과 형태적 유사성을 가지며 석면함유가능물질에 포함되는 활석, 질석, 해포석이 함께 산출되었다. 이러한 세지역의 투각섬석은 일반적인 석면형 기준과 일치하는 길이 $5{\mu}m$ 이상, 종횡비 3:1 이상으로 나타났다. 세 지역의 탄산염암 내에서 산출되는 투각섬석은 석면형과 비석면으로 모두 존재하고 있으며, 풍화와 같은 지질과정과 환경적인 요인에 따라 비석면형도 쪼개지면 가늘고 긴 석면형이 될 수 있음을 확인하였다. 지질학적 및 지구화학적 특성과 광물조성과 그 산출양상을 보았을 때 탄산염암 주변으로 관입한 규질 화성암의 영향에 의한 열수변질작용이나 열수 충진작용 등에 의해 형성되었을 것으로 사료된다.

충남 서산 대로리 일대 자연발생석면의 광물학적 특성 (Mineralogical Characteristics of Naturally Occurring Asbestos (NOA) at Daero-ri, Seosan, Chungnam, Korea)

  • 정혜민;신주도;김유미;박재봉;노열
    • 자원환경지질
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    • 제47권5호
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    • pp.467-477
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    • 2014
  • 자연발생석면은 사문석군 석면의 모암인 초염기성암 외에도 탄산염암 및 편암, 염기성암을 모암으로 산출될 수 있다. 하지만 사문석군 석면의 모암인 초염기성암에 비해 탄산염암에서 발생하는 각섬석군 석면의 광물학적 특성에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서, 이 연구에서는 탄산염암 및 편암을 모암으로 하는 자연발생석면에 대한 광물학적 특성을 연구하고 그 기원에 대해서 고찰하고자 하였다. 연구지역은 충남 서산시 대산읍 대로리 일대로 주된 연구대상은 서산층군 내 석회암 및 편암이며 시대미상의 암맥에 의해 관입되거나 습곡과 단층에 의해 교란되었다. 시료채취는 탄산염암과 편암의 접촉부에서 침상의 결정들이 관찰되는 노두를 선정하여 진행하였다. 광물조성 및 동정을 위해 PLM, XRD, EPMA 및 EDS 분석을 실시하였으며 각섬석의 형태 관찰을 위해 SEM 분석을 실시하였다. 또한 BSEM 이미지 분석을 통해 미세조직을 관찰하였다. XRD와 PLM을 통해 광물동정 한 결과 탄산염암에서는 양기석-투각섬석이 산출되었으며 석면형 결정의 정벽은 치밀하게 얽힌 침상이거나 비석면형의 결정이 벽개면을 따라 석면형으로 발달해가는 것을 확인하였다. EPMA 분석결과 탄산염암에서 산출되는 석면은 양기석-투각섬석으로 총 Fe 함량은 3~17%였다. Fe 함량이 10% 이상인 경우 양기석으로 정의되므로 이는 고용체 관계인 두 종 모두가 산출됨을 의미하며 이는 XRD 분석결과와도 일치했다. BSEM 이미지 분석을 통해 양기석-투각섬석 형성과정에서의 잔류조직을 관찰한 결과 백운석-투각섬석-투휘석으로 이어지는 일련의 전진변성단계의 잔류조직과 투휘석-투각섬석-활석으로 이어지는 후퇴변성단계의 잔류조직이 관찰되었다. 이들 연구 결과를 종합해 볼 때, 탄산염암에서 발생하는 석면은 열수변질작용으로 형성되는 것으로 사료되며 또한 비석면형의 결정이 풍화와 침식을 받는 경우 잠재적으로 석면형으로 발달 가능성이 있으므로 관리가 필요할 것으로 사료된다.

Geotechnical characteristics and empirical geo-engineering relations of the South Pars Zone marls, Iran

  • Azarafza, Mohammad;Ghazifard, Akbar;Akgun, Haluk;Asghari-Kaljahi, Ebrahim
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제19권5호
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    • pp.393-405
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    • 2019
  • This paper evaluates the geotechnical and geo-engineering properties of the South Pars Zone (SPZ) marls in Assalouyeh, Iran. These marly beds mostly belong to the Aghajari and Mishan formations which entail the gray, cream, black, green, dark red and pink types. Marls can be observed as rock (soft rock) or soil. Marlstone outcrops show a relatively rapid change to soils in the presence of weathering. To geotechnically characterise the marls, field and laboratory experiments such as particle-size distribution, hydrometer, Atterberg limits, uniaxial compression, laboratory direct-shear, durability and carbonate content tests have been performed on soil and rock samples to investigate the physico-mechanical properties and behaviour of the SPZ marls in order to establish empirical relations between the geo-engineering features of the marls. Based on the experiments conducted on marly soils, the USCS classes of the marls is CL to CH which has a LL ranging from 32 to 57% and PL ranging from 18 to 27%. Mineralogical analyses of the samples revealed that the major clay minerals of the marls belong to the smectite or illite groups with low to moderate swelling activities. The geomechanical investigations revealed that the SPZ marls are classified as argillaceous lime, calcareous marl and marlstone (based on the carbonate content) which show variations in the geomechanical properties (i.e., with a cohesion ranging from 97 to 320 kPa and a friction angle ranging from 16 to 35 degrees). The results of the durability tests revealed that the degradation potential showed a wide variation from none to fully disintegrated. According to the results of the experiments, the studied marls have been classified as calcareous marl, marlstone and argillaceous lime due to the variations in the carbonate and clay contents. The results have shown that an increase in the carbonate content leads to a decrease in the degradation potential and an increase in the density and strength parameters such as durability and compressive strength. A comparison of the empirical relationships obtained from the regression analyses with similar studies revealed that the results obtained herein are reasonably reliable.

탄산염암 내 표면개질된 실리카 나노유체 주입 효과 분석 (Analysis of Effect of Surface Modified Silica Nanofluid Injection on Carbonate Rock)

  • 장호창
    • 한국가스학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.1-8
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    • 2022
  • 본 연구에서는 탄산염암 저류층에서 활용 가능한 GPTMS((3-Glycidoxypropyl)trimethoxysilane)-SiO2 나노유체를 제조하고 주입 효과를 분석하였다. 표면개질에 따른 나노입자의 구조적 변화를 확인하기 위해 푸리에변환적외선분광(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR) 분석을 수행했으며, 0.5 mmol/g 이상의 GPTMS 농도에서 실리카 입자의 표면개질을 의미하는 2,950 cm-1의 C-H 신축 진동(C-H stretching vibration)을 확인하였다. 또한, 친유성 상태로 에이징된 석회석과 백운석을 대상으로 나노입자의 농도와 주입률에 따른 GPTMS-SiO2 나노유체의 코어유동 실험을 수행하였다. 나노유체 주입에 따라 최대 18.9%의 오일이 추가로 회수되었으며, 암석의 접촉각과 투과도 변화를 확인할 수 있었다. 이는 나노입자가 탄산염암 표면에 흡착됨에 따라 습윤도를 개선함과 동시에 공극에 영향을 준다는 것을 의미한다. 따라서, 제조된 나노유체는 탄산염암 저류층을 대상으로 한 석유회수증진의 주입유체로 사용될 수 있으며 습윤도, 투과도 변화와 같은 유체 유동물성 개선에 활용될 것으로 기대된다.

Applicability of exponential stress-strain models for carbonate rocks

  • Palchik, Vyacheslav
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제15권3호
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    • pp.919-925
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    • 2018
  • Stress-strain responses of weak-to-strong carbonate rocks used for tunnel construction were studied. The analysis of applicability of exponential stress-strain models based on Haldane's distribution function is presented. It is revealed that these exponential equations presented in transformed forms allow us to predict stress-strain relationships over the whole pre-failure strain range without mechanical testing of rock samples under compression using a press machine and to avoid measurements of axial failure strains for which relatively large values of compressive stress are required. In this study, only one point measurement (small strain at small stress) using indentation test and uniaxial compressive strength determined by a standard Schmidt hammer are considered as input parameters to predict stress-strain response from zero strain/zero stress up to failure. Observations show good predictive capabilities of transformed stress-stress models for weak-to-strong (${\sigma}_c$ <100 MPa) heterogeneous carbonate rocks exhibiting small (< 0.5 %), intermediate (< 1 %) and large (> 1 %) axial strains.

Water chemistry controlled by drainage basin: Case study in the Han River, South Korea

  • 류종식;이광식;신형선;안규홍;장호완
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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    • pp.405-407
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    • 2005
  • To evaluate the main hydrogeochemical characteristics, river waters are investigated using element리 and isotopic compositions in South Korea. In this area, the chemical compositions are mostly classified into three groups; $Ca^{2+}-{HCO_3}^-$ type, $Ca^{2+}-Cl^{-}-{NO_3}^-$ type and $Ca^{2+}-{HCO_3}^{-}-Cl^{-}-{NO_3}^-$ type. These types are affected by two major factors: water-rock interaction and anthropogenic inputs such as sewage and fertilizers. Based on the values of ${\delta}^{18}O$ and ${\delta}D$, most of waters are originated from precipitation except two samples contaminated. The lithology and geography of basins mainly control the water chemistry. Elemental and isotopic compositions show that water chemistry are mainly controlled by three end members, especially by carbonate dissolution, and suggest that anthropogenic input affect the water chemistry. Also, three weathering sources are identified: silicates, dolomite and limestone.

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Experimental study on Microbially Induced Calcite Precipitation for expansive soil stabilization

  • Zheng Lu;Yu Qiu;Jie Liu;Chengcheng Yu; Hailin Yao
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제32권1호
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    • pp.85-96
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    • 2023
  • Microbially induced carbonate precipitation (MICP) is extensively discussed as a promising topic for ground stabilization. The practical effect of stabilizing the expansive soil is presented in this paper with a logical process from the bacterial activity to the treatment technology. Temperature, pH, shaking frequency, and inoculation amount are discussed to evaluate the bacterial activity. The physic-mechanic properties are also evaluated to discuss the effect of the MICP process on expansive soil. Results indicate that the MICP method achieves the mitigation of expansion. The treated soil has a low proportion of fine particles (< 5 ㎛), the plasticity index significantly decreases, and strength values improve much. MICP process has a significant cementation effect on the soil matrix. Moreover, the infiltration model test presents the coating effect on the topsoil. According to the relation between the CaCO3 content and the treatment effect, the topsoil has better treatment than the deeper soil.

제주도 해빈퇴적물의 구성성분 (Compositional Variations of the Beach Sediments in Cheju Island)

  • 지옥미;우경식
    • 한국해양학회지
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    • 제30권5호
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    • pp.480-492
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    • 1995
  • 제주도 해안을 따라 협재, 애월, 이호, 삼양, 함덕, 세화, 표선, 중문, 화순지역 에 분포하는 해빈퇴적물의 구성성분과 그들을 조절하는 요인들을 알아보기 위하여 이 들 퇴적물에 대한 암석학적인 조사를 실시하였다. 각 지역 퇴적물의 평균입도는 각각 협재 2.2$\psi$, 애월 0.8$\psi$, 이호 1.4$\psi$, 삼양 2.4$\psi$, 함덕 1.6$\psi$, 세화 $1.5\psi$, 표선 2.1 $\psi$, 중문 0.4, 화순 0.9$\psi$로 대개 0.4-2.4$\psi$정도이며, 분급도는 표선과 화순지역의 퇴 적물만이 불량하고 애월과 중문지역은 보통이며 나머지 지역은 비교적 양호하다. 각 지역별로 퇴적물을 이루는 주 구성성분들을 살펴 보면, 백색을 띠는 협재, 애월, 함 덕, 세화, 표선지역의 해빈 퇴적물은 탄산염광물로 각질을 이루고 있는 연체동물 (mollusk)과 홍조류(red algae)의 각질파편들이 85%이상으로 포함되며, 흑색을 띠는 이호, 삼양, 화순지역은 화산암암편(rock fragment)이 우세하게 나타난다. 특히, 해빈 퇴적물이 비교적 백색을 띠는 탄산염입자가 우세한 지역 중에서 중문지역의 해빈퇴적 물내에는 화산암 암편의 함량이 다른 지역들 보다 더 높게 나타나며 요선지역에서는 탄산염입자의 암편(intraclast)이 우세하게 나타난다. 입자의 크기에 따른 생물들의 퇴적물에 대한 기여도를 살펴 보면 1-2$\psi$의 크기를 가진 입자들은 주로 석회조류로 이 루어져 있으면, 2-3$\psi$의 입자들은 주로 연체동물의 파편으로 구성된다. 특히, 삼양지 역은 0-1$\psi$를 이루는 구성성분 중 태선류(bryozoan)가 거의 48%를 구성하고 있는 것이 특징이다. 해빈퇴적물의 구성성분을 조절하는 요인들은 하천에 의한 화산암암편의 공 급량, 제주도 해안에 따라 해빈 주변에 분포하는 주변암의 암질(lithology), 연안류 (longshore current)의 방향 및 폭풍의 영향들이 있다. 이호와 삼양지역은 주변에 많 이 분포하는 하천의 발달로 하천을 통하여 공급된 화산암암편의 양이 다른 지역보다 상대적으로 많아 해빈퇴적물이 흑색도 띠며, 그 외의 지역에서는 화산암암편의 공급이 상대적으로 적고 탄산염입자의 공급이 활발하여 해빈퇴적물이 백색을 띠는 것으로 생 각된다. 특히, 중문지역에서는 화산암암편이 주변 하천으로부터 공급되었을 뿐만 아니 라, 이 지역들의 주변에 분포하는 응회암으로부터 폭풍의 영향에 의한 일부 공급되었 을 것으로 생각된다. 또한 표선지역의 해빈퇴적물에 많이 포함되어 있는 탄산염입자의 암편은 천해 교질작용에 의한 고화된 퇴적물이 침식되어 생성된 것으로서, 이는 표선 부근의 천해에서 활발한 천해교질작용이 일어나고 있음을 시사한다.

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Chemical Characteristics of Groundwater in Carbonate Rock Areas of Korea

  • Kabir, Mohammad Lutful;Park, Youngyun;Lee, Jin-Yong
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제19권2호
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    • pp.7-15
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    • 2014
  • This study was conducted to understand the chemical characteristics of groundwater in carbonate areas of Korea. In this study, data on pH, electric conductivity (EC), $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Na^+$, $K^+$, $Cl^-$, $SO_4{^{2-}}$, and $HCO_3{^-}$ were collected from 97 wells which were installed in various carbonate rock regions of Korea. The pH values ranged from 5.7 to 9.9, and the average value was 7.3. The concentration range showed differences between the maximum value of $HCO_3{^-}$ and the medium to minimum values of $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Na^+$, $Cl^-$, $SO_4{^{2-}}$, and $K^+$ in the study area. The average value of EC was $374{\mu}S/cm$, higher than in granite and gneiss areas, where the value is $176{\mu}S/cm$. Most of the groundwater was type $Ca-HCO_3$, and some was type $Mg-HCO_3$. The relationship between $Ca^{2+}$, $Cl^-$, and $HCO_3{^-}$, respectively, and EC showed relatively significant positive correlations compared to the other dissolved components. However, the determination coefficients for $Mg^{2+}$, $Na^+$, $SO_4{^{2-}}$, and $K^+$ were very low less than 0.2. These results indicate that the source of $Ca^{2+}$ and $Mg^{2+}$ is relatively simple (carbonate dissolution) compared to other sources. The sources of $Na^+$, $K^+$, $Cl^-$, $SO_4{^{2-}}$, and $HCO_3{^-}$ might be not only water-rock interactions, but also irrigation return flow, because many groundwater wells had been developed for irrigation purposes. Subsequently, the influence of agriculture on groundwater chemistry was evaluated using a cumulative plot of $SO_4{^{2-}}$. The threshold value of $SO_4{^{2-}}$ calculated from the cumulative frequency curve was 29.2 mg/L. Therefore, 12.4% of all the groundwater wells were affected by agricultural activity.