• 헤리티지:역사와 과학
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• 제52권3호
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• pp.74-93
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• 2019

함안 용산리 함안층 새발자국 화석산지(천연기념물 제222호)에서는 Koreanaornis hamanensis와 Jindongornipes kimi로 명명된 두 종의 새발자국이 발견되었으며, 용각류 발자국과 생흔화석 Cochlichnus도 보고되었다. 특히 Koreanaornis hamanensis는 세계에서 두 번째로 기록된 새발자국 화석종으로 학술적 가치가 매우 뛰어나다. 이 일대는 구들장용 판석의 채석장이었으며, 1969년에 세계적 희귀 화석지로 알려지면서 크게 훼손되어, 현재는 지정 당시의 25% 정도가 잔존한다. 함안층은 경상누층군의 하양층군에 속하며 주로 적회색의 미사암과 흑색의 이암이 교호하는 암상을 보인다. 미사암과 이암의 경계는 점이적이며, 연흔과 건열 등의 퇴적 구조가 뚜렷하다. 연구 지역의 퇴적암은 퇴적순서와 구조 및 암상에 따라 총 7개의 지층으로 구분되며, 새발자국 화석은 최상부층에서 나타난다. 비파괴 손상도 평가 결과, 화학적 생물학적 손상은 7개 지층에서 모두 매우 낮게 나타났다. 물리적 손상도의 경우 박락 0.49%, 박리 0.04%, 탈락 0.28%로 매우 낮은 손상률을 보였다. 그러나 절리 등 불연속면의 균열지수는 6.20으로 비교적 높으며, 배면과 북서측의 표면은 하등생물의 피복이 심하여 지층의 단면을 중심으로 염에 의한 백화현상이 관찰된다. 화석산지의 초음파 물성은 전반적으로 중간풍화단계(MW)를 보였다. 특히 공룡발자국이 있는 남서측 부근이 상대적으로 신선하며, 보호각 기둥 주위로 풍화가 진전된 양상을 보였다. 이 화석산지에 발달한 불연속면은 5종류로서 가장 높은 점유율을 보이는 불연속면은 층리면이다. 평사투영으로 사면의 안정성을 분석한 결과, 평면 및 쐐기파괴에는 안정적이지만 전도파괴의 가능성이 있는 것으로 나타났다. 이 화석산지의 종합적인 손상 정도 및 안정성은 양호한 것으로 판단되나, 화석층의 물리화학적 풍화와 보호각 기둥과 접하는 모르타르의 백화현상 등은 제어하기 어려운 상태로 보여, 지속적인 모니터링과 보존처리 및 관리가 수행되어야 할 것이다.

• 지질공학
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• 제28권4호
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• pp.631-643
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• 2018

대전지역의 지질별 지하수의 우라늄, 라돈함량을 파악하기 위하여 80개의 지하수를 채취하였다. 지질별 지하수의 우라늄 함량 중앙값은 복운모화강암지역은 $11.14{\mu}g/L$, 흑운모화강암지역은 $0.90{\mu}g/L$, 옥천 층군은 $0.47{\mu}g/L$으로 복운모화강암지역에서 월등히 높았다. 지질별 지하수의 라돈 함량 중앙값은 복운모화강암지역은 114.3 Bq/L, 흑운모 화강암지역은 61.6 Bq/L, 옥천층군은 42.2 Bq/L로 나타나 지질별 지하수의 우라늄 함량 차이만큼 현지하지는 않았다. 연구지역 복운모화강암의 우라늄 평균함량은 3.78 mg/kg으로 흑운모화강암의 3.20 mg/kg보다 약간 높지만 지하수의 우라늄 함량은 월등히 높다. 이는 복운모화강암은 흑운모화강암에 비하여 풍화에 약하여 광물내 우라늄이 지하수로 쉽게 용출되는 것으로 설명될 수 있으나 추가 연구가 필요하다. 지하수의 우라늄 함량에 비해서 복운모화강암과 흑운모화강암지역 지하수의 라돈 함량에 큰 차이가 없는 것은 복운모화강암지역은 풍화에 약하기 때문에 지하수내 라돈이 대기로 쉽게 빠져나가기 때문으로 판단된다. 연구지역 복운모화강암지역 지하수의 우라늄 함량이 $30{\mu}g/L$를 초과하는 비율은 23.8%로 국내 쥬라기화강암의 초과율인 6.7%보다도 높으나 라돈함량이 148 Bq/L를 초과하는 비율은 31.0%로 국내 쥬라기화강암지역의 초과율인 31.7%와 비슷하다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제53권4호
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• pp.170-187
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• 2020

고성 삼덕리유적에서는 청동기시대 후기의 묘역식 지석묘와 석관묘가 발굴되었으며 적색마연토기, 석촉, 석검 등의 부장품이 출토되었다. 고성 삼덕리유적에서 출토된 적색마연토기는 약 50~160㎛ 두께의 안료층이 남아 있으나 대다수의 토기 표면에서 안료층의 박리, 박락현상이 관찰되었다. 적색마연토기의 태토는 중립의 석영, 장석, 각섬석 등으로 구성되어 있으며 부분적으로 철산화물의 불투명 광물도 확인되었다. 6호 석관묘에서 출토된 적색마연토기는 비짐으로 각섬석, 장석이 다량 포함되어 있어 다른 무덤에 부장된 적색마연토기와 차이를 보였다. 적색 안료는 태토와 유사한 광물 조성을 보이고 있으나 적철석(hematite)이 상당량 함유되어 있고, 미립의 석영, 장석, 각섬석 등이 관찰되었다. 광물 조성으로 볼 때 소성 온도는 900℃ 내외였을 것으로 추정된다. 삼덕리 일대 3km 이내에는 장석과 각섬석이 우세한 섬록암과 화강섬록암이 노출된 지역이 확인되므로 이 일대에서 토기 제작을 위한 원료를 채취하였을 가능성이 높다. 적색마연토기는 성형 후 안료를 물에 풀어서 토기 전면에 채색한 후 마연 기법으로 마무리한 것으로 판단된다. 태토와 안료층의 소결 상태를 고려할 때 채색 후 소성하였던 것으로 생각되며 '성형-반건조-채색-마연'의 과정을 거친 후 소성되었을 것으로 추정된다. 다만 토기에 도포하는 안료의 농도, 채색 시점과 방법에 따라 적색마연토기의 표면과 단면 상태가 다르게 나타나는 것으로 확인되었다. 대부분의 삼덕리유적 토기들은 안료층과 태토층이 뚜렷하게 구분되었으나 안료가 태토층에 스며들어가 안료와 태토가 뚜렷이 구분되지 않는 토기편도 관찰되었다. 이는 미립질의 안료가 묽은 농도로 도포되었거나 성형 직후 도포되었기 때문으로 보인다. 또한 대부분의 적색마연토기에서는 안료층의 박락과 마모현상이 관찰되었고 안료층이 일부만 잔존하는 경우도 많았다. 이는 안료를 도포하고 마연 처리한 토기에서 마모에 의한 손상이 더 쉽게 발생한다고 보고되고 있어 삼덕리유적 적색마연토기도 매장 환경에서 풍화에 의해 마모와 박락이 진행된 것으로 생각되며, 매장주체부 출토품보다 고분 외곽에 뿌려진 잔편에서 이러한 손상이 가속화되어 나타났다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권6호
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• pp.588-598
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• 2020

해양환경과 기상연구 거점으로서의 중요성에도 불구하고, 수중에 잠긴 화산섬, 이어도의 퇴적물과 해양지질학적 연구는 부족하다. 이 연구의 목적은 이어도 해저에 분포하는 퇴적물의 종류와 분포양상, 그리고 그 퇴적물의 기원지를 밝히는 것이다. 이를 위해 이어도와 그 주변에서 박스코어러를 사용하여 25점의 표층퇴적물을 획득하였으며, 퇴적물 입도분석과 XRD 점토광물 분석을 수행하였다. 이어도의 정봉은 북부에 존재하며, 남부는 파식대지가 나타난다. 따라서 화산체의 남부는 파랑에 의한 침식작용으로 사라지고, 북부에 일부만 살아남은 것으로 해석된다. 입도분석결과, 패각과 산호편을 포함하는 자갈과 모래 퇴적물은 이어도 화산체와 파식대지에 주로 분포하며, 니질 퇴적물은 이어도 주변해역의 깊은 곳에 나타난다. 점토광물은 일라이트가 대부분을 차지하며, 녹니석과 카올리나이트 순으로 풍부하다. 삼각도표에 도시한 결과, 세립질 퇴적물은 모두 양쯔강(장강) 기원 영역에 도시되었다. 결과적으로 조립질의 자갈과 모래 퇴적물은 이어도 화산체의 풍화침식의 산물과 서식 생물의 골격, 껍질로서 운반과 퇴적과정에서 파랑이 주요한 역할을 한 것으로 해석되며, 반면에 세립질 퇴적물은 여름철 장강으로부터 이어도 해역으로 유입된 것으로 보인다. 이와 같이, 이어도의 퇴적작용은 여름철 장강 유입수와 태풍의 영향이 큰 것으로 해석된다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권6호
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• pp.662-676
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• 2021

여수 사도 공룡발자국 화석지는 많은 수의 공룡발자국 화석과 함께 공룡의 집단행동에 대한 연구로 잘 알려진 지역이다. 또한 다양한 종류의 지질유산 및 지형유산이 분포하고 있어 지질관광과 지질교육의 장으로 주목받고 있다. 그러나 지리적 위치에 따른 접근성, 조차에 의한 시간적 제약, 지속적인 풍화 및 훼손에 의해 학생들의 교육을 위한 야외조사는 매우 제한적으로만 이루어지고 있다. 따라서 이번 연구는 최근 다양한 분야에서 이용되고 있는 사진측량법을 이용하여 사도의 공룡발자국 화석들의 3D 모델과 이미지를 생성한 후 이를 통해 과거에 확인하지 못한 화석에 대한 세부적인 정보를 확인함과 동시에 이를 교육자료로 활용 할 수 있는 방안에 대하여 제안하고자 한다. 획득한 3D 이미지를 통해 확인한 결과 기존에 육안이나 사진으로 확인하지 못하였던 일부 발자국 화석들의 존재를 확인할 수 있었고 기존에 발견된 화석이라도 사진이나 해석 드로잉으로 표현하지 못하였던 세부를 이미지로 나타낼 수 있었다. 또한 발자국 화석의 3D 모델은 향후 반영구적인 데이터로 보존할 수 있어 여러 형태로의 활용과 보존이 가능하다. 이번 연구에서는 사진측량법으로 얻어진 3D 모델을 활용하여 3D 프린팅 및 가상야외조사에 활용할 모바일 증강현실 콘텐츠를 구현하였으며 향후 3D 모델이 필요한 다양한 교육 콘텐츠 분야에서 사진측량법을 활용할 수 있을 것으로 보인다.

• 자원환경지질
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• 제56권1호
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• pp.103-114
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• 2023

공주제일교회 기독교박물관은 1931년에 초축되었으며 한국전쟁으로 상당 부분 파손되었으나 벽체와 굴뚝 등이 보존되었다. 이 건물은 1956년 예배당을 재건하며 신축이 아닌 파손된 부분의 보수를 통해 원형을 유지하고 있다는 점에서 건축학적으로 높은 가치가 있다. 스테인드글라스는 1979년에 설치하였으며, 덩어리유리를 사용하는 달드베르(Dalle de Verre) 방식으로 큰 의미가 있다. 그러나 일부 스테인드글라스에서는 다양한 균열과 쪼개짐이 나타나고 색유리를 지지하는 줄눈에는 수직 및 수평균열이 확인되는 등 부분적인 손상을 입었다. 스테인드글라스의 구조재로는 철제 틀과 이를 충전한 시멘트 모르타르가 사용되었으며, 부분적으로 풍화작용에 따라 철제의 부식과 모르타르의 균열 및 입상분해가 나타난다. 줄눈재에서는 Ca과 S의 함량이 높아 석고를 혼화재로 사용하였음을 지시하며, 석고는 능형으로 성장하며 다발모양을 이루고 있는 것으로 보아 재결정작용을 거친 것으로 판단된다. 줄눈재의 초음파속도 모델링 결과, 입구 좌우창의 속도는 800~1,600㎧ 범위로 상대적으로 취약하며, 제단의 좌창 우측 하단과 중앙창 좌측 상단도 1,000~1,800㎧로 나타나 상대적으로 낮은 물성을 보였다. 또한 줄눈재와 표면오염물에서는 석회 모르타르의 중성화에서 생성되는 석고화합물이 검출되었다. 이와 같은 염류는 동결 및 융해작용에 따라 줄눈재의 손상을 일으킬 수 있어 적절한 예방보존이 필요하다. 스테인드글라스와 줄눈재에는 다양한 손상유형이 복합적으로 나타나고 있어 임상실험을 통해 맞춤형 보존처리를 검토해야 할 것이다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제56권2호
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• pp.148-169
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• 2023

하엽은 짙은 녹색을 띠는 전통 안료 중 하나로 알려져 있지만 색상, 원료물질, 제법 등에 대해서 명확히 규명되지 않은 상태이다. 다만, 단청, 괘불, 회화 등 채색문화유산의 안료 분석연구를 통해 밝혀진 하엽 안료의 입자형태나 구성광물 등을 볼 때 염 부식으로 제조된 동록 안료로 보인다. 따라서 하엽 안료를 복원하기 위해 고문헌 기록을 바탕으로 동록 안료의 제조방법을 연구하였다. 고문헌 기록에서 확인되는 동록 안료의 제조방법은 동분말과 부식제를 혼합한 후 습한 조건에서 방치하여 부식시키는 자연 부식방법이다. 이를 바탕으로 보다 효율적으로 동분말을 부식시키기 위해 부식시험기를 이용한 인공부식을 도입하였고, 부식제 혼합비율, 부식 기간에 따른 부식생성물의 상태를 분석하여 적정 혼합비율과 부식 기간을 선정하였다. 또한, 잔류 부식제를 제거하기 위한 염 제거 공정과 안료 채색 시 채도를 높이기 위한 정제공정을 추가하여 동록 안료의 제조방법을 체계적으로 정립하였다. 정립된 방법으로 제조된 동록 안료는 청록 혹은 녹색의 색상을 나타냈다. 안료 입자는 표면이 다공성으로 타원형 형태의 작은 입자들이 뭉쳐져 있는 형태를 보였다. 주요 구성원소는 구리(Cu)와 염소(Cl)이고, 구성광물은 녹염동광[atacamite, Cu2Cl(OH)3]으로 동정되었다. 제조된 동록 안료의 안정성 평가를 위해 촉진내후성 시험을 진행한 결과, 열화가 진행됨에 따라 녹색도가 일부 감소하고 황색도가 증가하는 색변화 경향을 보였다. 따라서 열화 전 동록 안료의 색도는 고단청의 하엽 안료와 비교할 때 황색도가 낮은 편이었으나 열화 후에는 황색도가 크게 증가하여 고단청의 하엽 안료와 유사한 색도 범위를 갖는 것으로 나타났다. 결과적으로 제조된 동록 안료는 입자형태나 구성광물뿐만 아니라 색상에서도 고단청의 하엽 안료를 구현하여 재현성이 높은 것으로 확인되었다.

• 자원환경지질
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• 제56권3호
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• pp.277-291
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• 2023

강원도 지역과 그 주변에 설치된 21개의 광대역 지진관측소 하부에 대한 지각속도구조를 분석하기 위해 2019년 3월 18일부터 2022년 12월 31일 사이에 발생한 139개 원거리 지진자료(Mw ≥ 5.8, 진앙거리 30° - 90°)에 H-κ 중합법을 적용하여 각 관측소 하부에서의 모호면 깊이와 V_p/V_s 비를 추정하였다. H-κ 중합법으로 추정한 모호면 깊이는 24.9 - 33.2 km, V_p/V_s 비는 1.695 - 1.760으로 나타났으며, 추정한 V_p/V_s 비를 수신함수와 표면파 분산의 연합 역산에 적용하여 각 관측소 하부에 대한 1차원 지각속도 모델을 획득하였다. 이에 따른 모호면 깊이는 25.9 - 33.7 km로 H-κ 중합법과 유사한 결과를 보여주었고, 두 방법의 모호면 깊이 결과는 에어리의 지각평형설을 대체적으로 따르는 일치된 양상을 보인다. 1차원 지각속도 모델 해석 결과 태백산 분지에 위치한 일부 관측소의 직하부에서 P파 속도 5 km/s 이하의 저속도층이 2 km 두께로 존재함을 확인하였으며, 강원도 북부에 위치한 CHNB, GAPB 관측소도 같은 결과를 보이는데 이 관측소들은 신생대에 생성된 퇴적층 위에 위치하고 있다. SH2B 관측소는 퇴적층 위에 위치하지 않음에도 불구하고 표층의 P파 속도가 낮게 나왔으며, 이는 기반암의 풍화와 같은 여러 요인으로 인한 것으로 보인다. 계산된 1차원 모델들을 살펴볼 때 모든 관측소의 4 - 12 km 깊이 사이에서 깊어짐에 따라 속도가 감소되는 속도역전층이 관측되었고, 이중 일부 관측소의 하부 10 km 부근에서 암석의 밀도차로 인한 것으로 여겨지는 중간지각 불연속면이 나타났다.

• 생태와환경
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• 제56권4호
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• pp.281-302
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• 2023

탄소는 생명체의 구성 요소이자 기후변화에 중요한 역할을 하는 원소로, 생태계에서 다양한 형태로 순환한다. 기후변화가 생태계에 미치는 영향을 예측하고 대응하기 위해서는 탄소순환에 대한 정량적 이해가 필수적이다. 가속질량분석기를 이용한 생태계 탄소화합물의 방사성탄소동위원소비(Δ¹⁴C) 분석은 탄소순환 연구뿐만 아니라, 화석탄소 기원 오염원을 추적하는 환경과학, 환경공학 연구에도 세계적으로 널리 활용되고 있다. 우리나라에서도 여러 연구진에 의해 하천탄소, 강수, 수관통과우, 초미세먼지, 폐수처리장 또는 하수처리장 유출수에 포함된 탄소화합물의 Δ¹⁴C가 보고되었다. 연구 결과를 종합하면, (1) 우리나라 하천탄소의 양과 성분은, 크게 보면 암석과 토양의 풍화, 육상생태계 식생과 토양에 포함된 유기물의 유출 등 다양한 기원의 탄소화합물을 포함하며, 강수량에 따른 계절적 영향을 받는 것으로 이해할 수 있으나, 지역적으로는 산업단지의 폐수나 도시의 하수처리장 방류수 유입, 농업 등 토지 이용, 깊은 토양으로부터의 유출수와 지하수 유입 등 여러 요인에 의해 크게 달라질 수 있다. (2) 하천탄소에 영향을 줄 수 있는 우리나라 강수 용존유기탄소의 Δ¹⁴C도 보고되었고, 특히 겨울철에 이례적으로 Δ¹⁴C가 높았다. 국지적 오염 가능성을 배제할 수는 없으나, 이 연구 결과는 우리가 지금까지 생태계 탄소순환을 잘못 이해하고 있을 가능성을 내포하므로, 그 원인과 범위를 추적하는 후속연구가 필요하다. (3) 우리나라 산림의 수관통과우, 초미세먼지에 포함된 탄소화합물의 Δ¹⁴C를 분석하고 화석탄소의 기여도를 파악한 연구도 보고되는 등 ¹⁴C 분석 방법은 생태학과 환경과학 분야에서 새로운 시사점을 제시하는 데 활용되고 있다. 시료량과 성상에 따라 다르긴 하지만, 원소분석기와 연결된 소형 가속질량분석기를 이용하면 상대적으로 빠르고 저렴하게 시료 분석이 가능하므로, 앞으로 ¹⁴C 분석을 활용한 생태학과 환경과학 연구가 활발히 이뤄지길 기대한다. 성상별 ¹⁴C 분석 자료는 화석탄소 오염원을 추적하고 제거하는 방법을 제시하는 데 활용될 수 있을 뿐만 아니라 기후변화에 취약한 영역을 식별하고 적절한 대응 전략을 마련하기 위해서도 필요할 것이다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.729-744
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• 2023

전기 자동차 및 배터리에 대한 수요가 증가함에 따라 리튬의 가치가 크게 증가하였다. 리튬은 주로 페그마타이트, 열수변질을 받은 응회암질 퇴적 점토 및 대륙성 염수에서 발견된다. 전 세계적으로 지하수로 공급되는 염호와 유전 염수는 세계 리튬 생산량의 약 70%를 차지하는 대륙 염수의 주요 리튬 공급원으로 주목받고 있다. 최근에는 심부 지하수, 특히 지열수도 리튬의 잠재적 공급원으로 연구되고 있다. 심부 지하수의 리튬 농도는 상당한 물-암석 반응과 염수와의 혼합을 통해 증가할 수 있다. 심부 지하수 중의 리튬 탐사를 위해서는 그 기원과 거동을 이해하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 전국적인 규모에서 국내 온천지역 지열수의 수문지화학 특성과 진화에 관한 예비연구를 바탕으로, 심부 지하수 환경에서의 리튬의 분포를 평가하고 그 농도에 영향을 미치는 지구화학적 요인을 이해하고자 하였다. 총 555개의 온천 지하수 시료 자료는 수화학적 특성에 따라 뚜렷한 지화학 진화 특성을 갖는 5가지 유형으로 분류되었다. 또한, 리튬의 부화 기작을 평가하기 위해 리튬 농도가 90번째 백분위수(0.94 mg/L)를 초과하는 시료(n = 56)에 대해 자세히 고찰하였다. 리튬의 농도는 수화학 유형에 따라 유의미한 차이를 보였는데, Na(Ca)-Cl유형, Ca(Na)-SO₄유형, pH가 낮은 Ca(Na)-HCO₃ 유형 순이었다. Ca(Na)-Cl 유형에서 리튬 부화는 해수침투에 따른 역이온 교환으로 발생한다. 백악기 화산퇴적 분지에서 특징적으로 나타나는 Ca(Na)-SO₄ 유형 지하수에서 용존 리튬의 부화는 열수 변질 점토 광물의 산출 및 화산활동과 관련이 있는 반면, 낮은 pH의 Ca(Na)-HCO₃ 유형 지하수에서는 심부 CO₂의 상승 혼입에 의한 기반암의 풍화 촉진으로 인해 리튬 부화가 일어난 것으로 해석된다. 본 광역 예비 지화학 연구 결과는 심부 지질환경에서의 수문지화학 진화에 대한 이해와 함께 향후 경제성 있는 리튬 탐사 지침과 관련하여 유용한 정보를 제공할 것이다.