Abstract
The $CO_2$-rich waters in the Chojeong area are characterized by low pH (5.0~5.8), high $CO_2$pressure (about 1 atm) and high amounts of total dissolved iou (up to 989 mg/L) and chemically belong to Ca-HC $O_3$type. The oxygen. deuterium and tritium isotope data indicate that the mixing process occurred between $CO_2$-rich water and surface water and/or shallow groundwaters and also suggest that the $CO_2$-rich water has been derived from meteoric waters. According to $\delta$$^{13}$ C values (-8.6~-5.3$\textperthousand$). the $CO_2$ in the water is attributed from deep seated $CO_2$gas. The high dissolved carbon (-14.4~-6.8$\textperthousand$. $\delta$$^{13}$ C) in groundwater of the granitic terrain might be affected by $CO_2$-rich water, whereas the dissolved carbon (-17.9~-15.2$\textperthousand$. $\delta$$^{13}$ C) in groundwater of the metamorphic terrain is likely controlled by soil $CO_2$ and from the reaction with calcite in phyllite. Sulfur isotope data (＋3.5~＋11.3$\textperthousand$,$\delta$$^{34}$ $S_{SO4}$) also support the mixing process between $CO_2$-rich water and shallow groundwater. Strontium isotopic ratio ($^{87}$ Sr/$^{86}$ Sr) indicates that the $CO_2$-rich water (0.7138~0.7156) is not related to vein calcite (0.7184) of Buak mine or calcite (0.7281~0.7346) in phyllite. By nitrogen isotope ($\delta$$^{15}$ $N_{NO3}$) the sources of nitrogen (up to 55.0 mg/L, N $O_3$) in the $CO_2$-rich water are identified as fertilizer and animal manure. It also indicates the possibility of denitrification during the circulation of nitrogen in the Chojeong area. The possible evolution model of the $CO_2$-rich water based on the hydrochemical and environmental isotopic data was proposed in this study. The $CO_2$-rich waters from the Chojeong area were primarily derived from the reaction with granite by supply of deep seated $CO_2$. and then the $CO_2$-rich water was mixed and diluted with the local groundwater.ter.
충북 초청지역에서 산출되는 탄산수는 낮은 pH(5.0~5.8), 높은 이산화탄소분압(about 1 atm, Pc $o_2$) 및 높은 총용존이온함량(＜989 mg/L, TDS)을 보이며. 화학적으로 Ca-HC $O_3$ 유형을 갖는 특징을 보인다. 산소. 수소안정동위원소 및 삼중수소 결과에 따르면 초정탄산수는 천수기원이며. 지표수나 천층지하수와 상당히 혼합된 특성을 보여준다. 탄소동위원소결과($\delta$$^{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.
