강화 석모도 지역 온천수와 지하수의 수리지구화학 및 동위원소 연구

• 영문명: Hydrogeochemical, Stable and Noble Gas Isotopic Studies of Hot Spring Waters and Cold Groundwaters in the Seokmodo Hot Spring Area of the Ganghwa Province, South Korea
• 발행기관: 대한자원환경지질학회
• 저자명: 김규한(Kyu Han Kim) 정윤정(Yun Jeong Jeong) 정찬호(Chan Ho Jeong) 長尾敬介(Nagao Keisuke)
• 간행물 정보: 『자원환경지질』41권 1호, 15~32쪽, 전체 18쪽
• 주제분류: 자연과학 > 지질학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2008.02.28

국문 초록

강화 석모도 지역 석모도 온천수의 영족기체와 온천수의 지화학적 진화와 기원을 해석하고 온천수의 지화학적 특성을 규명하기 위해 온천수, 지하수, 지표수의 수리화학, 안정 동위원소, 영족기체 동위원소 분석이 이루어졌다. 온천수와 지하수의 pH는 각각 6.42~6.77, 6.01~7.71로 약산성을 보이고 있다. 석모도 온천 지역의 온천수의 유출수온은 43.3~68.6oC이다. 온천수의 전기전도도는 60,200~84,300 μS/cm으로 비교적 높은 값이며 석모도 온천수가 해수와 혼합 되어졌음을 암시하고 있다. 석모도 온천수의 화학 조성은 Na-Ca-Cl형이다. 반면, 지하수와 지표수는 각각 Na(Ca)-HCO3, Na(Ca)-SO4형과 Ca-HCO3 형으로 구분된다. 석모도 온천수의 산소와 수소 동위원소비는 각각 -4.41~-4.47‰와 -32.0~-33.5‰로 순환수 기원이다. 지하수에서의 산소, 수소 동위원소비는 각각 -7.07~-8.55‰, -50.24~-59.6‰이다. 석모도 온천수에 18O와 2H가 부화된 특성은 온천수가 담수와 해수의 혼합대에서 유래되었음을 암시하고 있다. 석모도 온천수 중의 황산염이온의 황 동위원소비는 23.1~23.5‰로 이 지역 해수의 황 동위원소비(20.2‰)와 유사하다. 이는 온천수의 황이 해수의 황산염으로부터 유래되었음을 의미한다. 석모도 온천수의 3He/4He 비는 1.243×10-6~1.299×10-6 cm3STP/g로 온천수 중의 He 가스가 부분적으로 맨틀에서 유래되었음을 보여준다. 온천수에서의 아르곤 동위원소비(40Ar/36Ar=298×10-6)cm3STP/g는 대기기원의 값을 보인다.

영문 초록

The hydrochemical and isotopic (stable isotopes and noble gas isotopes) analyses for hot spring waters, cold groundwaters and surface water samples from the Seokmodo hot spring area of the Ganghwa province were carried out to characterize the hydrogeochemical characteristics of thermal waters and to interpret the source of thermal water and noble gases and the geochemical evolution of hot spring waters in the Seokmodo geothermal system. The hot spring waters and groundwaters show a weakly acidic condition with the pH values ranging from 6.42 to 6.77 and 6.01 to 7.71, respectively. The outflow temperature of the Seokmodo hot spring waters ranges from 43.3oC to 68.6oC. Relatively high values of the electrical conductivities which fall between 60,200 and 84,300 μS/ cm indicate that the hot spring waters were mixed with seawater in the subsurface geothermal system. The chemical compositions of the Seokmodo hot spring waters are characterized by Na-Ca-Cl water type. On the other hand, cold groundwaters and surface waters can be grouped into three types such as the Na(Ca)-HCO3, Na(Ca)-SO4 and Ca-HCO3 types. The δ18O and δD values of hot spring waters vary from -4.41 to -4.47‰ and -32.0 to -33.5‰, respectively. Cold groundwaters range from -7.07 to -8.55‰ in δ18O and from -50.24 to -59.6‰ in δD. The oxygen and hydrogen isotopic data indicate that the hot spring waters were originated from the local meteoric water source. The enrichments of heavy isotopes (18O and 2H) in the Seokmodo hot spring waters imply that the thermal water was derived from the diffusion zone between fresh and salt waters. The δ34S values ranging from 23.1 to 23.5‰ of dissolved sulfate are very close to the value of sea water sulfate of δ34S=20.2‰ in this area, indicating the origin of sulfate in hot springs from sea water. The 3He/4He ratio of hot spring waters varies from 1.243x10-6 to 1.299×10-6cm3STP/g, which suggests that He gas in hot spring waters was partly originated from a mantle source. Argon isotopic ratio (40Ar/36Ar=298×10-6cm3STP/g) in hot spring waters corresponds to the atmospheric value.

목차

1. 서 언

2. 온천지역 지질개요

3. 연구방법

4. 현장측정 결과

5. 온천수의 수리화학적 특성

6. 국내 해수 혼입형 온천수의 특성 비교

7. 안정동위원소 조성

8. 영족기체 동위원소비의 특성

9. 결 론

키워드

Seokmodo hot spring water Stable isotopes Noble gas isotope Seawater mixing 석모도 온천수 안정동위원소 영족기체 동위원소 해수 혼입