부곡 지열수의 심부환경과 지화학적 진화 : 유황형 지열수의 생성과정 재해석

부곡 지열수의 심부환경과 지화학적 진화 : 유황형 지열수의 생성과정 재해석

Geochemical Evolution and Deep Environment of the Geothermal Waters in the Bugok Area: Reconsideration on the Origin of Sulfate-type Geothermal Water

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저자 고용권

소속 한국원자력연구소, 고려대학교, 한국원자력연구소, 한구권자력연구소, 고려대학교

학술지정보 자원환경지질

발행정보 대한자원환경지질학회 2001년

자료제공처 국회도서관 KISTI 교보문고 NRF

주제분야 자연과학 > 지구과학 , 공학 > 자원공학 , 공학 > 환경공학

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<초록>

국내에서 가장 높은 용출온도를 보이는 경남 부곡 지열수에 대하여 Yun et al.(1998)에 의하여 기존에 발표된 수리화학 및 동위원소 자료를 토대로 지열수의 심부환경과 지화학적 진화과정을 재해석하였다. 부곡 지열수는 지화학적 특성에 따라 3가지 유형으로 구분되어 진다(지열수I,II,III형). 지열수I형과II형은 높은 온도(55.2~$77.2^{\circ}C$)를 보이며, 화학적으로 Na-SO4형에 속하지만, pH와 Eh가 다소 차이가 나며, SO4함량이 크다는 것이 특징이다. 지열수 중심지역으로부터 외곽부에서 산출되는 지열수 III형은 29.3~$47.0^{\circ}C$의 용출온도를 보이며, Na-$HCO_3SO_4$형을 나타낸다. 지열수 I형에 대하여 다성분계 지질온도계의 적용결과는 심부저장지의 온도가 115~130℃인 것으로 추정되었다. 다양한 지화학적 특성을 보여주는 부곡 지열수의 지화학적 진화과정은 다음과 같이 해석될 수 있다. 첫째, 부곡지역보다 높은 지형에서 함양된 지하수가 심부로 순환하게 되면서, 퇴적암 또는 심부의 화강암과 물-암석 반응이 진행된다. 이때 퇴적층에 함유되어 있던 황산염 광물의 용해반응으로 지하수는 다량의 SO4를 함유하게 된다. 둘째, 지하수가 계속 심부로 순환하는 과정에서 환원환경에 접하게 되어 H₂S가 생성되고, 심부열원에 의하여 약 130℃까지 가열되어 규산 염광물과의 반응정도가 높아진다. 이 때 pH는 상승하고 SO4함량은 감소하게 되며, 방해석이 침전조건에 놓이게 됨으로써, 결국 지열수는 Na-SO4형을 띠게 된다. 셋째, 이렇게 형성된 지열수가 유동로를 따라 상승하는 과정에서 덜 깊게 순환하는 지하수와 혼합과정을 거치게 된다. 지열수와 혼합되는 지하수는 퇴적층내 황철석의 산화반응에 의해 다량의 SO4를 함유한 것으로 사료된다. 이렇게 형성된 지열수는 계속 상승하면서 천부환경의 지하수와 혼합되어 부곡지역내 다양한 지화학 특성을 보이는 지열수를 형성하게 된다.

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The deep environment and geochemical evolution of the Bugok geothennal waters, located in the Kyeongnam Province, was re-interpreted based on the hydrochemical and isotopic data published by Yun et al. (1998). The geothermal waters of the Bugok area is geochemically divided into three groups; Geothennal water I, II and III groups. Groups I and II are geochemically similar; high temperature (55.2-77.2oC) and chemically belonging to Na-S04 types. However, pH and Eh values are a little different each other and Group II water is highly enriched in S04 compared to Group I water. Group III water, occurring from peripheral sites of the central part of the geothennal waters, shows temperature range of 29.3 to 47.0oC and belongs to $Na-HCO_3-S0_4$ types. The deep environment and geochemical evolution of the Bugok geothennal waters, showing the diversity of geochemistry, can be interpreted as follows; I) Descending to great depth of meteoric waters that originated at high elevation and reacting with sediments and/or granites in depth. The $S0_4$ concentration of the waters has been increased by the dissolution of sulfate minerals in sediments. 2) During the continuous descending, the waters has met with the reduction environment, producing the H₂S gas due to sulfate reduction. The waters has been heated up to 130oC and the extent of water-rock reaction was increased. At this point, pH of waters are increased, S04 concentration decreased and calcite precipitated, therefore, the waters show the $Na-S0_4$ type. 3) Ascending of the geothennal waters along the flow path of fluids and mixing with less-deeply circulated waters. The $S0_4$ concentration is re-increased due to the oxidation of H₂S gas and/or sulfide minerals in sediments. During continuous ascending, these geothennal waters are mixed with shallow groundwater.

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<목차>

부곡 지열수의 심부환경과 지화학적 진화 : 유황형 지열수의 생성과정 재해석 / 고용권 ; 윤성택 ; 김천수 ; 배대석 ; 박성숙 1

[요약] 1

1. 서론 2

2. 지질환경 2

3. 연구방법 5

4. 현장측정자료 및 수리화학특성 5

5. 동위원소 8

6. 지열수의 심부환경 11

6.1. 심부온도환경 11

6.2. 심부지화학환경 12

7. 지화학적 진화과정 13

8. 토의 및 결론 14

사사 14

참고문헌 15

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