• 자원환경지질
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• 제33권6호
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• pp.491-504
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• 2000

Environmental isotope $^{18}O$, $^{2}H$, $^{3}H$,$^{13}C$, $^{34}S$and $^{87}Sr/^{86}Sr$) studies on ${CO_2}$-rich waters in the Kangwon Province were carried out to elucidate the origin, residence time, water-rock interaction and mixing process of their. ${\delta}^{18}O$ and ${\delta}D$ data indicate that ${CO_2}$-rich waters were derived from the local meteoric water. It also shows that each type of ${CO_2}$-rich water has distinct isotopic composition and Na-${HCO_3}$ type water (-10.8 to -12.1${\textperthousand}$, ${\delta}^{18}O$ ) is lighter than other type waters. These depleted isotopic values supposedly indicate that, considering the altitude effect of isotope in Korea, the recharge area of Na-${HCO_3}$ type water can be estimated to be relatively higher in elevation than those of Ca-${HCO_3}$ and Ca-Na-${HCO_3}$ type waters. Tritium contents close to zero are observed in the Na-${HCO_3}$ type water, confirming a long residence time and the possibility of a ${CO_2}$ inflow into the aquifer at great depth. These isotope data also show that the Ca-${HCO_3}$ type water has undergone mixing process with surface water during ascending at depth, whereas Na-${HCO_3}$ type water was less mixed with surface waters. The carbon isotope data (-8.8 to ＋0.8 ${\textperthousand}$ ${\delta}^{13}C$) indicate that dissolved carbon in the ${CO_2}$-rich waters was possibly derived from deep seated ${CO_2}$ gas. The high ${\delta}^{34}S$ values (up to 38.1${\textperthousand}$) of dissolved sulfates suggest that sulfate reduction by microbial activity had occurred at depth. Strontium isotopic data ($^{87}Sr/^{86}Sr$) of ${CO_2}$-rich waters indicate that the chemistry of the ${CO_2}$-rich waters is determined by water-rock (granite) interaction.

• 자원환경지질
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• 제34권2호
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• pp.227-241
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• 2001

앙성지역, 초정리지역, 명암지역, 부강지역 그리고 대평리지역 등 충청지역 몇 곳에서 탄산수가 산출된다. 이들 탄산수는 독특한 수질화학적 특성 때문에 오래 전부터 알려져 왔다. 탄산수의 산출은 중생대 화강암과 편마암의 지질경계부, 단층대, 화강암내 암맥군과 같은 지질구조와 밀접하게 관련된다. 충청지역 탄산수의 수질화학적 특성은 높은 $Co_2$의 함량 ($P_{co2}$/=0.25~0.99 atm), 약산성의 pH, 101~2,950 $\mu$S/cm 범위의 전기전도도, Ca-HCO$_{3}$형 내지 Ca(Na)-$HCO_3$형의 화학조성으로 요약된다. 탄산수에 대한 $^2H$/$^1H$, $^{18}O$/$^{16}O$ 동위원소 조성비를 분석한 결과 모두가 순환수 기원임을 지시한다. 그리고 탄산수의 탄산염 침전물에 대한 탄소동위원소 분석결과 $\delta$$^{13}C$ 값이 -3.1~-6.8$\textperthousand$ PDB 범위를 보여 탄산수내 $Co_2$는 심부기원임을 지시하며, 탄산수내 높은 중탄산이온의 일부는 탄산염암의 영향을 받았음을 지시한다. 탄산수의 화학성분을 결정한 주요 근원광물은 화강암과 편마암내 사장석과 암맥이나 이차광물로 산출되는 탄산염광물로 해석된다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제6권4호
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• pp.171-179
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• 1999

충북 초청지역에서 산출되는 탄산수는 낮은 pH(5.0~5.8), 높은 이산화탄소분압(about 1 atm, Pc $o_2$) 및 높은 총용존이온함량(＜989 mg/L, TDS)을 보이며. 화학적으로 Ca-HC $O_3$ 유형을 갖는 특징을 보인다. 산소. 수소안정동위원소 및 삼중수소 결과에 따르면 초정탄산수는 천수기원이며. 지표수나 천층지하수와 상당히 혼합된 특성을 보여준다. 탄소동위원소결과($\delta$$^{13}$ $C_{{\Sigma}CO2}$)는 탄산수(-8.6~-5.3$ extperthousand$, $\delta$$^{13}$C)는 심부기원으로부터 유래된 특성을 보여주며. 화강암지역 일반지하수 (-14.4~-6.8$\textperthousand$. $\delta$$^{13}$C)는 탄산수의 영향을 받았으며. 변성퇴적암지역 일반지하수(-17.9~-15.2$\textperthousand$. $\delta$$^{13}$C)는 토양기원탄소와 방해석과의 반응에 의해 조절된 특성을 보여준다. 황동위원소특성($\delta$$^{34}$ $S_{SO4}$＝＋3.5~＋11.3$\textperthousand$)은 탄산수와 지표수와의 혼합과정을 뒷받침해준다. 스트론튬동위원소비($^{87}$ Sr/$^{86}$Sr)는 탄산수(0.7138~0.7156)는 천매암중의 방해석(0.7281~0.7346) 또는 부악광산의 방해석(0.7184)과의 반응과는 무관함을 보여준다. 또한 질소동위원소($\delta$$^{15}$ $N_{NO3}$)를 통하여 탄산수내 높은 함량의 질산염(최대 55.0 mg/L, N $O_3$) 기원으로서는 비료와 축산분뇨임을 확인할 수 있었으며. 질소순환과정에서 탈질산화작용이 수반되었을 가능성을 보여준다. 초정지역 탄산수에 대한 수리화학자료와 각종 동위원소자료를 근거로 초정지역 탄산수에 대한 가능한 직화학적 진화모델을 설정하였다. 탄산수는 심부기원의 $CO_2$의 공급으로 형성된 탄산수가 화강암과의 반응을 통해서 진화되었으며. 이러한 탄산수는 천부로 상승하는 과정에서 지표기원의 지하수와 상당히 혼합되어 형성되었음을 지시한다.시한다.

• 한국광물학회지
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• 제17권1호
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• pp.61-73
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• 2004

강원지역에서 산출되는 탄산천의 수리 화학적 특성과 모암과의 관계, 그리고 생성기원에 대해서 해석하고자 하였다. 이 연구에서는 기존의 연구결과에 대한 재해석도 포함되어 있다. 강원지역의 13개 지역에서 탄산수 시료를 채취하였다. 탄산수의 수리 화학적 특성을 보면 $P_{CO2}$ /는 0.787∼4.78 atm 범위의 높은 값을 보이고, 약산성 pH, 높은 전기전도도값(422∼2,280 $\mu$S/cm)의 특성을 보인다. 탄산수의 화학적 유형은 $Ca-HCO_3$형, $Na-HCO_3$형, Ca(Na)-HC $O_3$형으로 구분된다. 아울러 강원지역 탄산수는 다량의 철과 불소를 함유하는 것이 특징이다. 탄산수의 화학적 성분과 모암의 화학분석 자료를 종합하면 $Na-HCO_3$형의 탄산수는 설악산일대 흑운모-칼리장석 화강암의 영향을$ Ca-HCO_3$형의 탄산수는 편마암과 화강암내 방해석등에 영향을 받는 것으로 보인다. 암석내 Na, K, Ca, Mg 함량과 탄산수내 그들의 함량과의 관계가 비례함이 이를 뒷받침한다. 불소는 $Na-HCO_3$형의 탄산수에서 높은 값을 보이고 철 성분은 $Ca-HCO_3$형의 탄산수에서 더 높은 함량을 보인다. 불소는 흑운모(혹은 복운모)화강암내 운모의 OH를 치환한 F성분의 용해에 의한 것으로 해석된다. 동위원소와 암석성분 자료를 근거로 볼 때 모암의 광물화학성분이 탄산수의 화학적 유형을 결정한 것으로 보인다. 이를 확실히 뒷받침하기 위해서는 암종별 현미경적 관찰과 광물에 대한 화학성분 분석이 추가적으로 이루어져야 할 것이다. 탄산수의 $\delta$D과 $\delta^{18}$O 값은 순환수선에 도시되며, $\delta^{13}$C 값이 -0.3∼-6.2$\textperthousand$PDB 범위를 보여 국내 다른 지역 탄산수와 거의 유사한 범위를 보인다. 탄산수는 지하 심부의 $CO_2$ 가스가 지표부로 상승하면서 순환하는 지하수와 혼합된 후 반응하는 모암에 따라서 다양한 화학적 유형의 탄산수가 생성된 것으로 해석된다.

• 지질공학
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• 제10권1호
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• pp.51-62
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• 2000

경상계 퇴적암에서 산출되는 신촌 및 고란약수는 탄산을 다량으로 함유하는 탄산지하수이다. 탄산수의 화학적 유형은 Ca(Na)-$HCO_3$형에 속한다. 탄산수는 높은 $P_{CO2}$ 분압(0.29~1.01 atm)과 1,093~2,810$\mu$S/cm 범위의 높은 전기전도도를 보인다. 무기이온성분을 보면 Ca이 116~321mg/l 농도범위를 보이고 $HCO_3$성분이 702-2,115mg/l 농도로 가장 풍부한 성분이다. 그리고 Na 성분이 62~225mg/l 범위를, Mg 성분이 36.4~101mg/l 농도범위를, Fe는 1.0~31.5mg/l 농도범위를 보여 일반지하수에 비해 훨씬 높은 값을 보인다. 그 외 F, Li, Mn, Sr 등의 미량원소도 상당히 풍부한 편이다. 탄산수의 $^2H/^1H, ^{18}O/^{16}O$ 동위원소 분석결과 탄산수는 모두 순환수 기원이며, 삼중 수소의 수준으로 볼 때 1950년대 이후에 함양된 강수가 탄산수로 진화된 것으로 보인다. 약수내 $CO_2$의 공급은 퇴적암과 인접한 화강암 또는 산성 반암류의 심부에서 기원한 것으로 추정된다. 탄산수의 수질특성에 영향을 미친 근원광물은 퇴적암내 풍부한 탄산염광물과 앨바이트에 의한 것으로 해석되고, 열역학적 계산에 의한 포화지수를 볼 때 탄산수는 앨바이트에 대해서 용해성조건이며, 방해석과는 거의 평형상태를 이루고 있다.

• 지질공학
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• 제26권4호
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• pp.515-529
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• 2016

본 연구에서는 제주 서귀포지역에서 산출되는 온천수 2지점과 탄산수 2지점에 대한 화학성분, CFCs (Chlorofluorocarbons) 동위원소, ${\delta}^{18}O$, ${\delta}D$, ${\delta}^{13}C$ 동위원소, 영족기체(He, Ne) 동위원소 분석을 통하여 탄산온천수와 탄산수의 수리화학적 특성, 생성연령, 영족기체의 기원과 $CO_2$ 가스의 기원을 해석하였다. 연구지역의 탄산수의 pH는 6.21~6.84의 범위의 약산성과 매우 높은 전기전도도 값($1,928{\sim}4,720{\mu}S/cm$)의 특성을 보인다. 화학적 유형은 $Mg(Ca,Na)-HCO_3$ 내지는 $Na(Ca,Mg)-HCO_3$ 유형을 보인다. 환경추적자인 CFCs 농도를 이용하여 지하수 연령측정결과, 탄산수는 약 47.5~57.2년, 지하수는 약 30.3~49.5년으로 추정되었다. 탄산수의 ${\delta}^{13}C$값은 -1.77~-7.27‰의 범위를 보여 $CO_2$ 가스의 기원은 심부기원과 일부 심부-무기기원의 혼합 기원으로 도시되었지만, 영족기체 조성비($^3He/^4He$, $^4He/^{20}Ne$)에서 헬륨가스가 심부기원의 농도가 절대적으로 높은 값을 보여 화산활동과 관련한 심부 마그마 기원임을 보여준다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제7권2호
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• pp.73-88
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• 2000

강원도 북동부지역에서 산출되는 탄산약수에 대한 지구화학적 연구를 수행하였다. 탄산약수는 화학적으로 Na-$HCO_3$형, Na-Ca-$HCO_3$형, Ca-$HCO_3$형으로 구분된다. 탄산수의 지화학적 특성은 심부기원으로부터 이산화탄소의 공급을 받은 지하수가 주변암석과의 반응을 통하여 탄산수를 형성하였고, 탄산수들의 상이한 유형은 탄산수를 형성하는 심부환경이 다른 조건에 기인하는 것으로 사료된다. 특히, 물-암석반응에서 온도환경에 따른 사장석의 용해도 차이는 탄산수의 지화학적 특성을 결정짓는데 중요한 역할을 하였을 것으로 판단된다. 온도조건이 높을수록 알바이트와 아노사이트간의 용해도차이는 감소하므로, 높은 Na/Ca비를 갖고 있는 화강암내 사장석의 화학조성을 고려할 때, 높은 온도환경에서의 물 -암석반응은 상대적으로 낮은 온도환경에 비해 높은 Na/Ca비를 갖는 탄산수를 형성한다. 지질온도계의 적용결과는 Na-$HCO_3$형의 경우 약15$0^{\circ}C$의 심부저장지의 온도를 보이는 반면, Ca-$HCO_3$형은 상대적으로 낮은 온도를 보여주고 있다. 일반적인 지열구배를 고려한다면, Na-$HCO_3$형의 탄산수는 Ca-$HCO_3$형에 비해 깊은 심도에서 형성되었을 것으로 해석할 수 있다.

• 물과 미래
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• 제17권2호
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• pp.72-79
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• 1984

This investagation was carried out by analyzing water types and measuring the environmetal isotopes (tritium and deuterium) for development of water resources and protection of ground waters from sea water intrusion. The water sample were taken monthly from April to June, 1983 from sixteen sites in the Cheju metropolitan area; three sea, three spring, and ten ground waters. The ground water in the midwest area of the city contained 20 TU of tritium and-46 per mille of deuterium, classified as the $NaHCO_3$ type of ground water, generally deep seated. The spring water and ground water in the southern part of the city contained 15 to of tritium and-39 per mile of deuterium, and appeared to the $CaHCO_3$ type of shallow ground water, easily affected 표 precipitation. The results of tritium and deuterium analyses showed that the ground water in the coastal area were not affected by sea water intrusion, although they changed from $NaHCO_3$ or $CaHCO_3$ type to NaCl type in May and June. It is concluded that the high Na and Cl content in those ground waters might come from municipal sewage. The sea water in the Yong-duam area was influenced by sping water.

• 자원환경지질
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• 제19권2호
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• pp.109-122
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• 1986

장군(將軍) 연(鉛) 아연(亞鉛) 망간 광상(鑛床)은 캠브로-오도뷔스기(紀)의 장군석회암(將軍石灰岩)과 춘양화강암(春陽花岡岩)과의 접촉부에 발달(發達)하는 접촉교대광상(接觸交代鑛床)이다. 광체(鑛體)는 맥상(脈狀) 및 광통형광체로 상부에는 산화(酸化)망간 및 탄산(炭酸)망간석을 주로 하는 망간광물이 우세하고 하부에는 섬아연석(閃亞鉛石)-방연석(方鉛石)-황철석(黃鐵石)-유비철석(탄산망간석)등의 황화광물(黃化鑛物)이 우세하게 발달하고 있다. 그중 망간광상의 성인에 대하여 열수교대(熱水交代)와 동시퇴적기원(同時堆積起源)으로 그 해석을 달리하고 있으며 탄산(炭酸)망간석(rhodochrosite)이 동시 퇴적기원이란 근거에서 장미암(rhodochrostone)으로 명명된 퇴적암(堆積岩)이 제안되었다(김, 1975). 본 연구에서는 탄산망간석의 기원을 규명하고 이들 광물(鑛物)의 침전환경을 추정하기 위하여 모암인 탄산염암류와 탄산망간석, 산화망간, 방해석 등의 탄소안정동위원소(炭素安定同位元素)(${\delta}^{13}C$)와 산소(酸素)동위원소(${\delta}^{18}O$)를 분석하고 이에 수반되는 황화광물(黃化廣)의 황동위원소(黃同位元素)(${\delta}^{34}S$)를 분석검토하였다. 모암인 석회암 및 돌로마이트질석회암은 ${\delta}^{13}C$=-2.6~+0.1‰ (평균 -1.5‰), ${\delta}^{18}O$=+10.9~+21.9‰ (평균 +17.5‰)이고 탄산망간석은 ${\delta}^{13}C$=-4.2~-6.3‰(평균 -5.3‰), ${\delta}^{18}O$=+7.6~+12.9‰(평균 +10.7‰)로 이들 사이에는 현저한 동위원소값의 차이를 나타내고 있다. 이는 광화용액(鑛化溶液)의 탄소(炭素) 및 산소(酸素)가 모암(母岩)인 탄산염암(炭山鹽岩)의 것과는 동일기원(同一起源)이 아님을 가르킨다. 황동위원소(黃同位元素)(${\delta}^{34}S$)의 값도 +2.0~+5‰로 좁은 범위를 나타내며 화성기원(火成起源)의 황(黃)으로 해석된다. 황동위원소지질온도계(黃同位元素地質溫度計)에 의해 추정된 광상생성온도(鑛床生成溫度)는 $288{\sim}343^{\circ}C$이다. 탄산(炭酸)망간석을 침전시킨 광화용액(鑛化溶液)의 ${\delta}^{18}O_{H_2O}$=+6.6~+10.6‰, ${\delta}^{13}C_{CO_2}$=-4.0~-5.1‰로 심부기원(深部起源)(화성기원(火成起源))으로 해석된다. 따라서 탄산(炭酸)망간석은 마그마성 열수기원에서 침전된것이다. 그러나 망간산화물은 모두 지하수면(地下水面) 상부에서 탄산망간석의 산화(酸化)에 의해 2차적(二次的)으로 형성된 표성산화(表成酸化)망간이며 산화망간광물의 산소는 순환수의 산소보다 석회암(石灰岩)의 산소와 동위원소교환(同位元素交換)이 우세하게 일어난 것으로 해석된다.

• 지질공학
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• 제25권2호
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• pp.215-225
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• 2015

염수로 충진된 부산시 낙동강 델타지역에 염수오염을 방지하고 지하수자원을 확보할 수 있는 인공함양 실증시설의 구축을 목적으로, 고심도 피압대수층에 담수 주입시험을 실시하였다. 연구지역은 두꺼운(두께 10~21 m) 점토층이 가압층으로 분포하며, 두꺼운 하부모래층(두께 31.5~36.5 m)과 자갈층(두께 2.8~11 m)이 주대수층을 이루는 피압대수층을 형성하고 있다. 시험 전 실시한 전기전도도(EC) 검층결과 연구지역은 약 7~44 mS/cm의 EC 분포를 보이며, 15~38 m 사이에 담수와 염수의 전이대가 존재하였다. 수온은 5 m 심도까지는 10~15.5℃이었으나, 5 m 심도부터는 15.5℃에서 50 m 심도까지 17℃로 일정하게 증가하고 있었다. 담수 주입시험에서 총 62시간 동안 370 m³/day의 주입유량으로 약 950 m³의 담수가 주입되었으며, 주입공 OW-5의 40 m 심도에서 CTD Diver를 이용하여 담수체의 형성을 확인하였다. 주입 후 EC 및 온도 검층을 통해 주입된 담수체가 24시간 이상 유지되는 것을 확인하였고, 21일 경과 후 실시한 검층에서도 담수체의 존속이 확인되었다. 또한 OW-5공 주입시험보다 20일전에 실시된 1차 주입시험 주입공 OW-2에서도 아직 담수체의 영향이 남아있는 것으로 확인되었다. 그리고 OW-2와 5에 주입된 담수와 염수의 관계는 점이적이 아닌 뚜렷한 경계(Sharp Boundary)를 이루고 있었다. 따라서 주입된 담수가 염수 내에서 일정한 공간을 차지하며, 원상태의 수질을 상당기간 유지할 수 있다는 것을 파악하였다. 향후 인공함양 시설을 구축하여 장기적인 담수 주입을 통해 이 델타지역에 담수체를 형성시키는 실증연구를 수행한다면, 염수로 오염된 해안대수층을 대체수자원 확보의 공간으로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.