경북-강원일대 탄산약수의 수질화학과 탄산 및 영족기체 기원 (Hydrochemistry and Origin of Noble Gases and CO₂ Gas Within Carbonated Mineral Waters in the Kyeoungbuk-Kangwon Province, Korea)

서지정보

· 발행기관 : 대한지질공학회
· 수록지 정보 : 지질공학 / 21권 / 1호 / 65 ~ 77페이지
· 저자명 : 정찬호, 유상우, 김규한, Keisuke Nagao

초록

본 연구에서는 경북 봉화지역, 강원도 오대산 및 춘천지역에서 산출되는 8개 탄산약수터에서 11개 탄산약수 시료를 대상으로 수리화학적 특성을 규명하고, 용존무기탄소의 동위원소(δ^(13)CDIC)분석을 통해 탄산가스의 기원을 해석하며, 영족기체동위원소(³He/⁴He, ^(20)Ne/^(22)Ne)의 동위원소 존재비를 분석하여 탄산가스의 기원과 연계한 영족기체의 기원을 밝히고자 하였다. 연구결과 탄산약수의 수리화학적 특성은 pH 5.59~6.04 범위로 약산성의 특성을 보이고, 전기전도도 값은 302~864 μS/cm 범위를 보인다. 모든 탄산약수의 수리화학적 유형은 Ca-HCO₃ 형에 속한다. 특히 Fe, Mn의 함량이 높아 음용수 수질기준치를 초과한다. 연구지역 탄산약수의 δ13CDIC값은 .2.84~.5.3‰ 범위를 보이므로 CO2의 기원은 주로 심부기원이며,물-암석 반응과정에서 탄산염광물등의 영향을 일부 받은 것으로 해석된다. 탄산약수의 ³He/⁴He 동위원소비와 ⁴He/^(20)Ne동위원소비 상관관계에서 탄산약수는 기원상 3개의 군으로 분류된다. 맨틀과 같은 심부기원의 영역, 대기기원에 가까운 영역, 맨틀기원과 대기기원의 혼합영역으로 도시된다. 이는 심부기원의 영족기체가 천부지하수와 지표노출에 의해 대기기원과혼합된 것으로 해석되며, 맨틀과 같은 심부기원의 헬륨가스의 공급은 지질경계 및 단층과 같은 지질구조와 밀접한 관계가있는 것으로 추정된다.

영어초록

Hydrochemical and carbon isotopic (δ^(13)CDIC) analyses of 11 water samples, and noble gas isotopic analyses of 8water samples collected in the Kyeoungbuk and Kangwon areas of Korea were performed to determine their hydrochemical characteristics and to interpret the source of noble gases and CO₂ gas in the water. The carbonated mineral waters are weakly acidic (pH = 5.59-6.04), and electrical conductivity ranges from 302 to 864 μS/cm. The chemical composition of all the water samples is Ca-HCO₃ type. The high contents of Fe and Mn exceed the safe limits for drinking water. The δ13CDIC values of the samples range from .5.30‰ to .2.84‰, indicating that the carbon is supplied mainly from a deep-seated source and to a lesser degree from an inorganic carbonate source. The 3He/⁴He ratios of the samples range from 1.51 × 10^(-6) to 6.45 × 10^(-6). The samples plot into three groups on a 3He/⁴He versus ⁴He/^(20)Ne diagram: the deep-seated field (e.g., a mantle source), the atmospheric field, and the air-mantle mixing field. A wide range of ⁴He/^(20)Ne ratios is observed (0.036 × 10^(-6) to 1.76 × 10^(-6)), indicating that while radiogenic⁴He is dominant in these water samples, mantle-origin He is also present. The supply of CO2 gas and noble gases from a deep-seated source to carbonated waters is inferred to be controlled by geological structures such as faults and geological boundaries.

참고자료

· 없음