2001년부터 2004년까지 유성 소유역내 강수, 지하수, 지열수의 산소 및 수소 동위원소 조성 변화를 검토하였다. 1975년부터 2006년까지의 강수 패턴을 분석한 결과, 연구지역은 $6{\sim}7$년의 가뭄 주기성을 보였다. 2001년도 가뭄 시기부터 2004년까지 4년간 강수의 산소 수소 동위원소 조성은 점차 무거운 성분으로 변화해가는 양상을 보였다. 연구 지역에서 4년간의 강수량을 고려한 동위원소의 가중 평균간을 구해 보면 ${\delta}^{18}O=-7.7%o,\;{\delta}D=-51%o$로서, 동일 기간 내의 지하수와 지열수의 동위원소보다 무거운 조성 범위를 보였다. 이는 연구 지역의 지수 및 지열수가 동위원소적 관점에서 2-3년 이내의 강수에 의해 큰 영향을 받지 않는 것을 의미한다. 기존 자료들을 검토해 볼 때, 연구지역에서의 지하수와 지열수는 1990년과 1992년이 가장 무거운 동위원소 조성을 보였으며 이후로는 산소 및 수소 동위원소 조성이 점차 가벼워지는 쪽으로 변화해가는 양상을 보였다.
Hydrogen and oxygen isotope ratios of thirteen of the under 2 micron size fraction of the montmorillonites were measured. The oxygen isotopic compositions of these samples range from + 17.0 to +25.1 permil and the hydrogen isotope compositions range from -47.5 to -65.8 permil with an average standard deviation of 0.7 and 2.7 permil, respectively. The oxygen isotope compositions show a positive relationship with stratigraphy whereas the hydrogen isotope compositions do not. It suggest that the montmorillonite attained isotopic equilibrium at the maximum burial depth and ratained their oxygen isotope composition on subsequent uplift. Possibilities of montmorillonite formation by weathering or hydrothermal alteration of volcanic material are eliminated by the ${\delta}D$ and ${\delta}^{18}O$ values of these samples. Calculated formation temperature lie between 29 to $80^{\circ}C$.
제주대학교 시험부지에 토양수채수기를 설치하고 2002년 11월부터 2003년 6월까지 토양수의 산소와 수소 동위원소 조성을 관측하였다. 토양수의 산소와 수소 동위원소 조성은 이 지역에 내리는 강수의 동위원소 조성을 반영하고 있음이 확인되었다. 중수소과잉값(d-값)으로 볼 때 연구지역에서 지하 30cm 깊이 토양까지 강수가 도달되는데 약 2개월 그리고 60cm 깊이까지 도달되는데 약 4개월의 겉보기체류시간이 소요되는 것으로 관찰되었다.
우리나라에서 수막재배가 주로 이루어지는 수변지역에서는 수막재배 성수기 말기에 지하수위 하강이 심하게 나타나는 문제점이 있으며, 이러한 지하수위 하강과 지하수 자원 고갈의 문제는 인근 하천수와의 연계 특성을 고려할 때 효율적으로 해결할 수 있을 것이다. 이 연구에서는 수막재배지에서의 지하수와 하천수와의 연계성 및 지하수 대수층에 미치는 하천수의 영향 범위를 논의하기 위해, 지하수의 토출온도, 지하수와 하천수의 산소 수소 안정동위원소 조성 변화 특성을 검토하였다. 연구지역은 딸기 수막재배지로 잘 알려진 논산시 광석면 왕전리 지역이며, 지하수와 하천수의 시료 채취는 2010년 2월부터 2011년 6월까지 실시되었다. 지하수의 수온 분포 패턴에 의하면, 하천수의 영향은 주로 수막재배지의 우측 부분에서 넓은 범위에 걸쳐 나타났으며, 좌측 부분은 하천 인근에서만 좁은 범위의 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 수막재배지 내에서 산출되는 지하수의 산소 수소 안정동위원소 조성에서도 유사한 양상으로 나타났다.
중생대 쥬라기에 생성된 과알루미나질 화천화강암의 산소와 수소 안정 동위원소 조성을 알아보고, 이들 값이 다른 지역에 분포하는 쥬라기 화강암이 가지는 값과 어떠한 차이를 보이는지를 비교해보았다. 화천화강암을 구성하는 석영과 사장석은 각각 8.2에서 10.6$\textperthousand$과 5.8에서 $\delta$$^{18}$ O 값을 가지며, 화천 화강암 주위에 분포하는 호상흑운모편마암의 전암 $\delta$$^{18}$ O 값은 8.1에서 9.4사이의 값을 갖는다 화천화강암의 전암과 흑운모의 $\delta$D 값은 각각 -84에서 -113$\textperthousand$과 -107에서 -l13$\textperthousand$ 사이의 값을 갖는다. 기반암의 전암 $\delta$D 값은 -76에서 -100$\textperthousand$ 사이의 값을 갖는다. 화천화강암의 $\delta$$^{18}$ O과 $\delta$D값은 과알루미나질 화강암이 전형적으로 가지는 값에 비해 낮은 값을 가지는 특징을 보여준다. 화천화강암이 가지는 낮은 $\delta$$^{18}$ O 값은 오랜 기간 동안 이루어진 유체-암석 상호작용으로부터 기인한 것이다. 안정동위원소 모델링 결과는 약 1$\textperthousand$ 이하의 비교적 낮은 $\delta$$^{18}$ O 값을 가지는 유체가 비교적 높은 유체/암석 IB(<-6) 환경 하에서 동위원소 교환반응이 일어났음을 지시해준다. 이 유체는 천수가 화천화강암 및 주변에 분포하는 변성이질암과의 오랜 시간에 걸친 산소동위원소 반응 결과 $\delta$$^{18}$ O 값이 무거워진 유체이다.
The Sangra Pb-Zn deposit is located in the Gampo area. Most Cretaceous sedimentary rocks and Paleogene felsic intrusives in the study area have experienced intense propylitization. Such propylitization and Pb-Zn mineralization in ore veins are involved with the fluid having very low oxygen isotopic composition.Sulfurisotopic equilibrium temperature during the main Pb-Zn mineralization (late stage I) is calculated as $T=275^{\circ}{\sim}295^{\circ}C$. Oxygen and sulfur fugacity in late stage I fluid is estimated as $logfO_2=-34.4{\sim}-29.1$ and $logfS_2=-12.0{\sim}-8.2$ bars. It is inferred that the sulfur isotopic composition oflate stage I fluid was very high such as ${\delta}^{34}S_{{\Sigma}S}=+22.4{\sim}+22.5$‰ and the origin of sulfur was ocean water sulfate. Oxygen and hydrogen isotopic composition of water in ore-forming fluid was gradually increased and more abundantly affected by ocean water from early to late mineralization stage as follows; (late stage I) ${\delta}^{18}O_{H2O}=-7.2{\sim}-1.1$‰, ${\delta}D_{H2O}=-87{\sim}-84$‰, (stage II) ${\delta}^{18}O_{H2O}=-2.4{\sim}-0.8$‰, ${\delta}D_{H2O}=-39{\sim}-21$‰ (stage III) ${\delta}^{18}O_{H2O}=+0.7{\sim}+12.6$‰, ${\delta}D_{H_2O}=-49{\sim}-42$‰. The pH in ore-forming fluid was about 4.7 during late stage I and is thought to have been gradually decreased from late stage I to stage II mineralization.
In this paper an attempt is made to explain some of the factors controlling oxygen and hydrogen isotopic variations of precipitation in Pohang by analysing the IAEA data (1961~1976) through statistical correlations and trend observations. During this period, the values of ${\delta}^{18}O$ and D varied widely from -17.80 to +0.07‰, and from -131.9 to +7.7‰, respectively, and fall along a local meteoric water line defined by ${\delta}D=(8.05{\pm}0.32)$${\delta}^{18}O+(12.72{\pm}2.44)$ (n=108, ${\gamma}^2=0.86$). The ${\delta}^{18}O$ and ${\delta}D$ values of the precipitation appear to be little dependent on temperature. Although the amount effect is clearly shown in summer precipitation of 1963 and 1965, the isotopic composition of summer precipitation seems not to be greatly dependent on the amount of precipitation.
Lens shaped titanomagnetite ore bodies in the Soyeonpyeong iron mine are embedded in amphibolites, which were intruded into Precambrian metasediments such as garnet-mica schist, marble, mica schist, and quartz schist. Mineral chemistry, K-Ar dating and hydrogen and oxygen stable isotopic analysis for the amphibolites and titanomagnetite ores were conducted to interpret petrogenesis of amphibolite and ore genesis of titanomagnetite iron ore deposits. Amphibolites of igneous origin have unusually high content of $TiO_2$, ranging from 0.94 to 6.39 wt.% with an average value of 4.05 wt.%. REE patterns of the different lithology of the amphibolite show the similar trend with an enrichment of LREE. Amphiboles of amphibolites are consist mainly of calcic amphiboles such as ferro-hornblende, tschermakite, ferroan pargasite, and ferroan pargasitic hornblende. K-Ar ages of hornblende from amphibolite and gneissic amphibolite were determined as $440.04{\pm}6.39Ma$ and $351.03{\pm}5.21Ma$, respectively. This indicates two metamorphic events of Paleozoic age in the Korean peninsula which are correlated with Altin orogeny in China. The titanomagnetite mineralization seems to have occurred before Cambrian age based on occurrence of orebodies and ages of host amphibolites. The Soyeonpyeong iron ores are composed mainly of titanomagnetite, ilmenite, and secondary minerals such as ilmenite and hercynite exsolved in titanomagnetite. The temperature and the oxygen fugacity estimated by the titanomagnetite-ilmenite geothermometer are $500{\sim}600^{\circ}C$ (ave. $550^{\circ}C$) and about $2{\pm}10^{-23}bar$, respectively. Hornblendes from ores and amphibolites which responsible for magnetite ore mineralization, have a relatively homogeneous isotopic composition ranging from +0.8 to +3.9 ‰ in ${\delta}^{18}O$ and from -87.8 to -113.3 ‰ in ${\delta}D$. The calculated oxygen and hydrogen isotopic compositions of the fluids which were in equilibrium with hornblende at $550^{\circ}C$, range from 2.8 to 5.9‰ in ${\delta}^{18}O_{H2O}$ and from -60.41 to -81.31 ‰ in ${\delta}D_{H2O}$. The ${\delta}^{18}O_{H2O}$ value of magnetite ore fluids are in between +6.4 to + 7.9 ‰. All of these values fall in the range of primary magmatic water. A slight oxygen shift means that $^{18}O$-depleted meteoric water be acted with basic fluids during immiscible processes between silicate and titaniferous oxide melt. Mineral chemistry, isotopic compositions, and occurences of amphibolites and orebodies, suggest that the titanomagnetite melt be separated immisciblely from the titaniferous basic magma.
A total of 23 springs distributed in the southern and northern sides of Mt. Hala in Jeju Island were seasonally sampled and analyzed for their major ion chemistry and oxygen and hydrogen isotope compositions to investigate their hydrogeochemical and isotopic characteristics. Dissolved ion concentrations of the south-side springs slightly increase with decreasing altitude. This indicates that dissolved ion concentrations of groundwater recharged at higher altitudes increase by water-rock interaction during the downgradient migration of groundwater through highly permeable volcanic aquifer. Dissolved ion concentrations of the north-side springs also slightly increase with decreasing altitude, but dramatically increase at ~300 m.a.s.l. This may indicate a sudden input of contaminants to the north-side groundwater system around ~300 m.a.s.l. Springs located in areas above ~300 m.a.s.l. have very low concentrations of dissolved ions, showing little seasonal variations. Whereas springs located in areas below ~300 m.a.s.l. show a big seasonal variation in the concentration of dissolved ions. Seasonal variation of oxygen isotope compositions of springs is ~3$\textperthousand$ for high-altitude springs (~1700 m.a.s.l.) and is ~2$\textperthousand$ near shore, indicating an attenuation of the variation through mixing with other groundwater bodies during migration.
Snow albedo can be decreased if there are any impurities on the snow surface other than the snow itself. Due to the decrease of snow albedo, melting rates of surface snow can increase, which is very crucial in climate change and hydrogeology in many parts of the world. Anthropogenic black carbons caused by the incomplete combustion of fossil fuel affect snow and tephra particles generated by geologic volcanic activities reduce snow albedo. In this study, we investigated isotopic compositions for snow covered by tephra particles and compared with this with clean snow. Isotopic compositions of snow with tephra statistically show more enriched than those of clean snow (p<0.02). This can be explained by the fact that snow becomes enriched in $^{18}O$ or D relative to meltwater as melting rates are increased. In addition, the slopes of the linear regression between oxygen and hydrogen for snow with tephra and clean snow are 6.7 and 8, respectively, and the latter is similar to that of the global meteoric water line of 8. Therefore, we can conclude that snow impurities control the isotopic compositions of snow, which is very crucial in the study of climate change and hydrogeology. To quantitatively explain these observations, melting experiments and numerical approaches are required.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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