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부산지역 지열수의 기원과 진화: I. 가열된 해수-암석 반응과 지하수의 혼입에 따른 희석과 냉각
성규열,박맹언,고용권,김천수 대한자원환경지질학회 2001 자원환경지질 Vol.34 No.5
부산지역의 지열수는 Na-Cl형으로서 한국의 타지역에서 산출되는 지열수에 비해 전기전도도(921∼6,520 μS/cm)와 총용존고체함량(608∼3,390 mg/L)이 비교적 높다. 부산지역 지열수는 Mg를 제외한 주요 이온들이 온도가 증가함에따라 농도가 대체로 증가하는 약한 정의 상관관계를 나타낸다. 주요 양이온의 함량은 Na>Ca>K>Mg의 순으로 나타나며, 해수에 비해 Ca가 부화되어 있고, Mg가 결핍되어 있다. 이 지열수의 Br 함량은 모두 해수보다 낮으며, 온도가증가함에 따라 증가하는 정의 상관관계를 보인다. 이를 종합하면, 부산지역 지열수는 심부로 순환하는 해수가 주변 모암과의 상호반응에 의해 해수에 비해 상대적으로 증가된 Ca와 Sr의 함량과 상대적으로 결핍된 Mg, Na와 K의 함량을 갖는 지열수를 형성한 것으로 여겨진다. 또한 주요 이온들과 온도와의 상관관계로 볼 때, 높은 염도의 지열수가 상승하는 동안 저온의 주변 지하수와 혼합되어 냉각과 함께 희석작용이 있었던 것으로 보인다. 이 지열수의 기원과 진화를 정확히 규명하기 위해서는 안정동위원소 연구와 함께 전체 지구화학계에 대한 물-암석 반응 모델링이 수행되어야 할 것이다. The geothermal waters from the Busan area belong to Na-Cl type and are characterized by much higher EC (921∼6,520 μS/cm) and TDS (608∼3,390 mg/L) than other geothermal waters in Korea. The concentration of majorions shows a weakly positiye relationship with temperature except for Mg ion. The concentrations of the major cat-ions have the order of Na>Ca>K>Mg. Ca ion is enriched and Mg ion is depleted compared with seawater. All Brconcentrations of geothermal water are lower than those of seawater, showing a positiye relationship with tempera-ture. Generally geochemical characteristics of geothermal waters of the Busan area indicate that these waters hayerelatiyely increased Ca and Sr contents and depleted Mg, Na and K contents caused by seawater interaction withwall rock at depth during deep circulation of seawater. Base on the relationship between major ions and tempera-ture, saline geothermal waters are diluted and are cooled by mixing of groundwaters during ascent. Isotope studyand reaction path modeling of the oyerall geochemical system are required in order to better quantify the eyolutionand origin of geothermal waters in the Busan area.
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반응경로 모델링을 이용한 결정질암 지하수의 지구화학적 진화경로 예측
성규열,박명언,고용권,김천수 대한자원환경지질학회 2002 자원환경지질 Vol.35 No.1
화강암지역에서 산출되는 국내 지하수의 화학조성은 주로 Ca-HCO$_{3}$와 Na-HCO$_{3}$, 형에 속하며, 일부는 Ca-(C1+SO$_{4}$)또는 Na-(Cl+SO$_{4}$)형의 특성을 나타낸다. 회장암 지역의 용출수는 Ca-HCO$_{3}$ 형에, 지하수는 Na-HCO$_3$ 형에 도시된다. 빗물-화강암 반응에 대한 반응경로 모델링 결과는 초기 Ca-Cl형에서 시작하여 Ca-HCO$_{3}$을 거친 후, 최종적으로 Na-HCO$_{3}$형으로 진화하는 경향을 보인다 빗물-화장암 반응 역시 빗물-화장암 반응에서와 유사하게 진화되는 경향을 보이며, 모델링 결과는 현장자료와 잘 일치된다. 빗물-화장암/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, 밋물-회장암 반응에서는 카오리나이트가 가 장 우세한 광물이며, 전체적인 2차 생성광물의 침전량은 화강암보다 회장암 반응이 더 우세하다 The chemical compositions of groundwaters from the granite areas mainly belong to Ca-HC0$_{3}$ and Na-HC0$_{3}$type, and some of these belong to Ca-(CI+S0$_{4}$) and Na-(CI+S0$_{4}$) type. Spring waters and groundwaters from anorthosite areas belong to Ca-HC03 and Na-HC03 type, respectively. The result of reaction path modeling shows that the chemical compositions of aqueous solution reacted with granite evolve from initial Ca-CI type, via CaHC0$_{3}$ type, to Na-HC0$_{3}$ 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.
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태백산 광화대 북부에서 칼린형 금광화작용 부존 잠재력 평가를 위한 지구화학 탐사
성규열,박맹언,윤성택,문영환,유인걸,김량희,신종기,김의준,Sung, Kyu-Youl,Park, Maeng-Eon,Yun, Seong-Taek,Moon, Young-Hwan,Yoo, In-Kol,Kim, Ryang-Hee,Shin, Jong-Ki,Kim, Eui-Jun 대한자원환경지질학회 2007 자원환경지질 Vol.40 No.5
태백산 광화대 북부의 지질환경과 광화작용 양상을 살펴보면, 다양한 금속 광상의 형성이 시 공간적으로 반복되어 있다는 점에서 미국 네바다 지역의 칼린형 금광상 분포지역과 매우 유사하다. 영월지역에서는 두 곳의 뚜렷한 비소 이상대와 다수의 안티모니 이상대가 형성되지만, 금속광산의 분포와는 뚜렷한 상관성을 보이지 않았다. 반면, 정선 지역에는 영월지역과 달리 두 곳의 뚜렷한 비소 이상대가 금속광산(주로 금 은 광산)의 분포와 상당히 일치하며, 안티모니 이상대는 비소 이상대와 비교적 일치하고 있다. 연구지역 변질석회암의 금, 은, 비소, 안티모니, 구리, 납, 아연, 몰리브데늄 등은 칼린형 금광상과 유사한 이동도를 보이고, 정선지역에서 상대적으로 부화되어 있는 특징을 보인다. 금 은 및 칼린형 금 광화작용의 효과적인 지시원소인 비소와 안티모니는 특징적으로 부화된 양상을 보여주고 있으나, 천금속류인 납과 아연은 시료에 따라서 다소 불규칙한 양상을 보였다. 특히, 금 은을 비롯한 비소와 안티모니의 부화도의 분포양상은 네바다 지역, 중국, 인도네시아의 칼린형 금광상들과 상당히 유사하다. 따라서, 영월 및 정선 지역에서의 광화작용을 야기한 광화유체는 칼린형 금광상을 형성한 유체와 매우 흡사하였음을 시사해 준다. 그러나, 천금속 및 몰리브데늄의 부화도 양상은 네바다의 칼린형 금광상들과는 차이가 나는데, 이는 열수용액과 반응한 모암의 광물 및 화학성 차이에 기인하는 것으로 추정된다. The characteristics of the mineralization and geology in the northern Mt. Taebaek mining district are found to be similar with those reported from Nevada district where the Carlin-type gold deposit occurs characteristically as repeated metallic ore deposits in space and time. Though two spots of hs and several spots of Sb anomalies were recognized in the Yeongweol area, they have no relationship with any metalliferous mineralization. On the other hand, two spots of As anomaly in the Jeongseon area have shown to be related with metalliferous ore deposits (mainly Ag-Au), and they are closely associated with Sb anomaly. Some elements of altered limestones in the study such as Au, Ag, As, Sb, Cu, Pb, Zn, and Mo area are closely associated together, and are more enriched in the Jeongseon area than in the Yeongweol area. In particular, Sb and As which may reflect the occurrence of the Carlin-type gold deposit are highly enriched. However, the base metals such af Zn and Pb are highly variable according to samples. The patterns of the enrichment factor for Sb and As, as well as those for Ag and Au, are very similar with those reported from the Carlin-type gold deposits in Nevada. These similarities in elemental distribution may imply that hydrothermal ore mineralization in the study areas was possibly originated from a fluid with the characteristics of the Carlin-type gold mineralization found in Nevada, China, and Indonesia. However, the pattern of base metals and Mo are different. This may result from different chemistry and/or mineralogy of host rock in the study areas.
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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.
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