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반응경로 모델링을 이용한 결정질암 지하수의 지구화학적 진화경로 예측
성규열,박맹언,고용권,김천수 韓國海洋大學校 附設 海洋科學技術硏究所 2002 硏究論文集 Vol.11 No.1
화강암지역에서 산출되는 국내 지하수의 화학조성은 주로 Ca-HCO_3와 Na-HCO_3, 형에 속하며, 일부는 Ca-(CI+SO_4) 또는 Na-(CI+SO_4)형의 특성을 나타낸다. 회장암 지역의 용출수는 Ca-HCO_3형에, 지하수는 Na-HCO_3 형에 도시된다. 빗물-화강암 반응에 대한 반응경로 모델리 결과는 초기 Ca-CI형에서 시작하여 Ca-HCO_3을 거친 후, 최종적으로 Na-HCO_3형으로 진화하는 경향을 보인다. 빗물-회장암 반응 역시 빗물-화강암 반응에서와 유사하게 진화되는 경향을 보이며, 모델링 결과는 현장자료와 잘 일치된다. 빗물-화강암/회장암 반응경로 모델링 결과, 반응이 진행됨에 따라 수소이온 활동도는 점차 감소(pH는 증가)하며, 양이온의 농도는 pH의 변화에 따른 모암을 구성하는 광물들의 순차적 용해, 2차 생성광물의 침전 및 재용해 등에 의해 다양한 농도변화를 보여준다. 빗물-화강암의 반응비에 따라 깁사이트, 적철석, 망간산화물, 카오리나이트, 실리카, 녹니석, 백운모, 방해석, 로몬타이트, 프레나이트, 아날심의 순으로 침전이 발생하며, 빗물-회장암의 반응에서도 이와 동일한 침전순서를 보이지만 실리카의 침전이 없고 아날심 대신 파라고나이트가 침전된다. 빗물-화강암 반응에서는 실리카가 가장 우세한 광물이며, 빗물-회장암 반응에서는 카오리나이트가 가장 우세한 광물이며, 전체적인 2차 생성광물의 침전량은 화강암보다 회장암 반응이 더 우세하다. The chemical compositions of groundwaters from the granite areas mainly belong to Ca-HCO_3 and Na-HCO_3 type, and some of these belong to Ca-(CI+SO_4) type. Spring water and groundwaters from anorthosite areas belong to Ca-HCO_3 and Na-HCO_3 type, respectively. The result of reaction path modeling shows taht the chemical compositions of aqueous solution reacted with granite evolve from initial Ca-CI type, via Ca-HCO_3 type, to Na-HCO_3 type. The result of rain water-anorthosite interaction is similar to evolution path of granite reaction and both of these results agree well with the field data. In the reaction path modeling of rain watergranite/anorthosite reaction, as a reaction is progressing, the activity of hydrogen ion decreases(pH increases). The concentrations of cations are controlled by the dissolution of rock-forming minerals and precipitation and re-dissolution of secondary minerals according to the pH. The continuous addition of granite causes the formation of secondary minerals in the following sequence; gibbsite plus hematite, Mn-oxide, kaolinite, silica, chlorite, muscovite (a proxy for illite here), calcite, laumontite, prehnite, and finally analcime. In the anorthosite reaction, the order of precipitation of secondary minerals is the same as with granite reaction except that there is no silica precipitation and paragonite precipitates instead of analcime. The silica and kaolinite are predominant minerals in the granite and anorthosite reactions, respectively. Total quantities of secondary minerals in the anorthosite reaction are more abundant than those in the granite reaction.
계명산층 내의 충주 철광상 주변에 분포하는 산성 변성화산암의 성인
박맹언(Maeng-Eon Park),김근수(Gun-Soo Kim),박계헌(Kye-Hun Park) 한국암석학회 2005 암석학회지 Vol.14 No.3
계명산층 내의 충주 철광상 부근에서 산출되는 산성 변성화산암들은 매우 높은 희토류 원소 및 고장력 원소 농도를 갖는다. 비교적 높은 ε<SUB>Nd</SUB>(0) 값과 결여된 Nb(-) 이상치는 이들의 형성에 지각물질에 의한 혼염이 수반되지 않았음을 시사한다. 또한 지구조 판별도에서 판내부 환경에 도시된다. 이러한 지구화학적 특징들은 750 Ma의 연대를 보이는 문주리층의 산성변성화산암과 매우 비슷하다. 이들은 A1-형(Eby, 1992)에 분류되는 마그마의 지구화학적 특징을 나타내며, 대륙의 분열과 관련된 열곡환경에서 맨틀기원의 마그마가 분화되어 생성되었음을 지시한다. 약 330Ma의 연대를 보이는 충주 철광상 부근의 알칼리 화강암 및 희유금속 광상과는 달리 동일지역에서 산출되는 산성 변성화산암들의 Sm-Nd 동위원소 자료는 명확한 동시선을 형성 하지 않는다. 또한 낮은 ε<SUB>Nd</SUB>(0) 값을 갖는 알칼리 화강암과는 달리 산성 변성회산암과 희유금속광상은 비교적 높은 ε<SUB>Nd</SUB>(0) 값을 갖는다. 이러한 차이에 근거하여 다음과 같은 생성가설을 제시한다. 계명산층 내의 충주 철광상 부근에 분포하는 산성 변성화산암은 계명산층의 다른 지역과 문주리층 내의 산성 변성화산암들과 마찬가지로 신원생대인 750Ma에 생성되었다. 약 330Ma 경에 기존 A1-형 화성암과 일부 오래된 지각물질의 용융으로 알칼리 화강암이 생성되었다. 이와 동시에 열수작용으로 인한 산성 화산암 내의 물질 재배치로 희유 금속광상이 형성되었으며, 뒤이은 약 280Ma경의 광역변성작용시 산성 변성화산암의 Nd-Sm 동위원소계가 교란되었다. Acidic metavolcanic rocks distributed around the Chungju iron deposit show significantly high abundances of rare earth elements and high field strength elements. Relatively high ε<SUP>Nd</SUP>(0) values and lack of negative Nb anomaly suggest that assimilation of crustal material is not involved in their generation. They are plotted within the within-plate environment according the tectonic discrimination diagrams. Such geochemical characteristics are very similar to the acidic metavolcanic rocks of Munjuri Formation. They also show geochemical characteristics of A1-type magma of Eby (1992). All such diagnostic characters indicate differentiation of mantle-derived magma produced from the rift environment, related to the breakup of continent. In contrast to the alkali granites and the rare metal deposit both having age of c. 330 Ma, Sm-Nd isotopic data of the acidic metavolcanic rocks do not form well defined isochron. However, the alkali granites reveal low ε<SUP>Nd</SUP> (0) values, while the acidic metavolcanic rocks and the rare metal deposit both have significantly higher ε<SUP>Nd</SUP> (0) values. Considering such differences, we propose following generation hypothesis: The acidic metavolcanic rocks around Chungju iron deposit was erupted at 750 Ma as rest of the acidic metavolcanic rocks of Gyemyeongsan and Munjuri Formations. About 330 Ma ago, partial melting of existing A1-type igneous materials and some old crustal materials produced alkali granite. The rare metal deposit was also produced by redistribution of related materials within the acidic volcanics due to hydrothermal activities occurred at the same time. Srn-Nd isotopic systematics of the acidic metavolcanic rocks were disturbed during the regional metamorphic event at ca. 280 Ma.