Economic and Environmental Geology (자원환경지질)

The Korean Society of Economic and Environmental Geology (대한자원환경지질학회)
권호 표지

Genesis and Hydrochemistry of $CO_2$-rich Springs from Kyungpook Province, Korea

경북지역 탄산수의 생성기원과 수리화학적 특성

  • 정찬호 (대전대학교 지구시스템공학과)
  • Published : 2002.02.01
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Abstract

The $CO_2$-rich springs in the Kyungpook Province has been found at 16 locations. Most of the $CO_2$-rich springs outflow along either fault zones or the geologic boundary between Mesozoic granites and their adjacent rocks. The $CO_2$-rich water samples show a high $CO_2$ concentration ( $P_{CO2}0.46 to 5.21 atm), weak acidic pHs, wide electrical conductivity values ranging from 422 to 2,280 $\mu\textrm{S}$/cm, and high re content. They are classified into the ca-HC $O_3$ type in chemical composition.$\delta$$^{18}$ O and $\delta$$^2$H data indicate that $CO_2$-rich water is meteoric origin. The $\delta$$^{13}$ C values (-1.5$\textperthousand$ to -6.1$\textperthousand$ PDB) suggest that dissolved $H_2$C $O_3$$^{0}$ C $O_3$- are mainly derived from a deep-seated $CO_2$ and carbonate minerals. The thermodynamic equilibrium state between $CO_2$-rich water and major minerals, and hydrochemical characteristics indicate that major source minerals determining the chemical composition of $CO_2$-rich water are carbonate minerals, plagioclase, K-feldspar and Fe-oxides. Under high $CO_2$ pressure and the weak acidic condition, most of the $CO_2$-rich water samples are thermodynamically in the dissolution state with respect to albite and carbonate minerals.

경북에서는 16개 지역에서 탄산수가 산출된다. 탄산수의 산출은 중생대 화강암과 경상누층군의 퇴적암류(또는 선캠브리아기 변성암)의 지질경계부 또는 단층대를 따라서 집중된다. 경북지역 탄산수는 매우 높은 $CO_2$의 함량( $P_{CO_2}$ =0.46~5.21 atm)과 422~2,280$\mu\textrm{S}$/cm 범위의 전기전도도, Ca-HC $O_3$형의 수리화학적 특성을 보인다. 아울러 대부분 의 탄산수는 다량의 F7를 함유하는 것이 특징이다. 탄산수에 대한 $\delta$D과 ${\delta}^{13}$18/O 분석 값은 탄산수가 순환수 기원임을 지시한다. 탄산수의 높은 $CO_2$ 압력과 탄산염 침전물에 대한 Sl3c 값이 -1.5 ~-6.7$\textperthousand$ PDB 범위를 보여 탄산성분은 지하 심부에서 상승한 $CO_2$ 가스와 탄산염광물의 용해반응에 기원한 것으로 해석된다. 탄산수와 광물사이에 열역학적 평형관계와 탄산수의 수리화학적 특성을 보면 탄산수의 화학성분을 결정한 주요 근원광물은 사장석, 정장석, 탄산염 광물 및 철산화물임을 지시한다. pH가 약산성이고, 높은 $CO_2$ 압력하에서 일부 탄산수를 제외한 대부분의 탄산수는 탄산염광물 및 앨바이트에 대해서 열역학적으로 용해성 환경에 있다.

Keywords

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