Geochemical Studies of $CO_2$-rich Mineral Water in the Kangwon Province

강원도지역 탄산약수의 지화학적 연구

  • Published : 2000.06.01


The geochemistry of the $CO_2$-rich waters ($Pco_2\leq$about 1 atm) in NE part of the Kangwon province was investigated. The $CO_2$-rich waters can be divided to three types based on chemical compositions: Na-$HCO_3$, Ca-Na-$HCO_3$and Ca-$HCO_3$types. The water chemistry indicates that these type waters were evolved through reaction with host rocks by supply of deep-seated $CO_2$during deep circulation, and their geochemical environments in depth might have been different each other. The dissolution process of plagioclase is important in water/granite interactions and its solubility change according to reaction temperature played an important role in the determination of chemical compositions. The higher reaction temperature coincides with the lower different in solubility between albite and anorthite. It means that calcium is mainly released to the water in the lower temperature, whereas sodium in the higher temperature due to high Na/Ca ratio in plagioclase. The application of various chemical geothermometries on the $CO_2$-rich waters shows that the calculated reservoir temperature of Na-$HCO_3$type (about 15$0^{\circ}C$) is higher than those of Ca-$HCO_3$type. Therefore, we now interpret the recognized chemical difference was mainly due to the difference of reaction temperature. Considering normal thermal gradient, we can understand that the Na-$HCO_3$type was evolved from deeper crustal depth than the Ca-$HCO_3$type.

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.