보고서 정보
주관연구기관 |
대전대학교 Daejeon University |
연구책임자 |
정찬호
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참여연구자 |
김규한
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2007-11 |
과제시작연도 |
2006 |
주관부처 |
과학기술부 |
사업 관리 기관 |
한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion |
등록번호 |
TRKO200800069307 |
과제고유번호 |
1350011149 |
사업명 |
특정기초연구지원 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
온천.화학성분.영족기체.황동위원소.^3HE/^4HE ratios.지화학적 진화.Hot water.hydrochemical composition.noble gas.sulfur isotope.^3HE/^4HE ratios.geochemical evolution.
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초록
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본 연구는 남한에 분포하는 온천수의 온도, 화학성분, 동위원소성분, 영적기체 동위원소 분석을 통하여 그들 간의 상호관계를 밝히고, 온천수의 지화학적 진화과정을 밝히고자 하였다. 그리고 지체구조적으로 대륙과 일본열도사이인 전이대에 위치한 한반도 남부에서 영족기체의 순환과 그들의 기원에 대해서 규명하고자 하였다.
이 연구를 위하여 5개의 큰 영역으로 나누어 각 영역에 분포하는 온천에 대해서 화학성분과 안정동위원소, 노블가스 동위원소 등을 분석하였다. 5개 영역은 대전-충청지역, 동해안지역, 호남지역, 부곡-마금산 지역, 석도모-경
본 연구는 남한에 분포하는 온천수의 온도, 화학성분, 동위원소성분, 영적기체 동위원소 분석을 통하여 그들 간의 상호관계를 밝히고, 온천수의 지화학적 진화과정을 밝히고자 하였다. 그리고 지체구조적으로 대륙과 일본열도사이인 전이대에 위치한 한반도 남부에서 영족기체의 순환과 그들의 기원에 대해서 규명하고자 하였다.
이 연구를 위하여 5개의 큰 영역으로 나누어 각 영역에 분포하는 온천에 대해서 화학성분과 안정동위원소, 노블가스 동위원소 등을 분석하였다. 5개 영역은 대전-충청지역, 동해안지역, 호남지역, 부곡-마금산 지역, 석도모-경기 지역등이다. 이 연구에서 남한의 온천을 4개의 그룹으로 구분하였다. 유황성분을 갖는 알카리성 중탄산나트륨형온천, 탄산온천, 해수혼합형온천, 중성의 저온형 Na(Ca)-$HCO_3$ 형 온천이다.
온천의 화학성분은 위치별 유형별로 매우 다양함을 보인다. pH는 6.2∼9.9의 범위를 보이고 전기전도도 역시 53∼84,300μS/cm로 매우 넓은 값의 범위를 보인다. 온천의 온도는 21.2∼78.7$^{\circ}C$ 범위로 부곡온천수가 가장 높은 토출온도를 보였다. 온천수의 대부분은 초기 천부지하수 Ca-$HCO_3$ 유형의 수질이 지하 심부로 유동하면서 열원에 의해 온도가 상승하고 Na-$HCO_3$(${SO}_4$) 유형이나 Na-Cl 유형으로 지화학적인 진화를 거친 것으로 보인다. 그리고 부곡-마금산 온천, 충청지역의 일부온천에서는 온도와 수질성분, 황동위원소, 노블가스동위원소 사이에 밀접한 관계가 있음을 보여주었다. 특히 맨틀기원의 노블가스의 함량이 높을수록 온천의 온도가 높아 온천의 열원이 심부상부맨틀과 마그마의 가능성을 시사한다.
$^$^3He$$/$^$^$^4He$$$ 동위원소비는 0.0143∼1.76(× $10^{-6}$) 범위로 맨틀기원의 헬륨가스의 공급이있음을 지시한다. 특히 탄산온천에서는 맨틀기원의 $^$^4He$$ 함량이 매우 우세함을 기존에탄산의 기원을 보다 분명하게 지지한다. $^{40}He$/$^{36}Ar$비는 대기값보다 약간 높거나 비슷하다. 일본열도에서 상당히 떨어진 한반도에서도 맨틀기원의 노블가스가 확인됨으로서 휘발성가스의 순환이 지체구조와의 연관성외 단층이나 지질경계와 같은 지질구조와도 밀접한 관계가 있음을 시사한다.
온천수에 대한 $d$$^{34}S$, $d$$^{18}O$, $d$$^2H$ 분석결과 모든 온천수는 순환수기원이며 대부분의 온천수는 순환수선의 아래에 도시되어 증발작용에 의한 영향으로 보인다. 그리고 온천의 위치와 함양고도에 따른 위도효과와 고도효과를 보인다.
이 연구는 국내에서 처음으로 우리나라 온천의 전반에 대해서 수질화학적, 동위원소적, 노블가스 동위원소적 특성을 상호비교 분석한 성과를 낳았다. 특히 이번연구에서 온천의 온도와 수질, 영족기체 동위위원소와의 관련성을 밝혀 온천의 열원이 맨틀(마그마)와 같은 심부의 열원의 가능성을 제시하였다. 노블가스 분석결과는 국내 지구화학분야에서 처음으로 적용되는 것으로 이 연구를 통하여 일본 동경대학교 지각화학연구실과 확고한 공동연구체제를 구축한 것도 큰 연구성과이기도 하다. 이번 연구결과는 향후 국내 온천연구에 기본적인 자료로 광범위하게 활용될 수 있을 것이다.
Abstract
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The studies are aimed to elucidate the geochemical evolution of geothermal waters and the relationship among temperature, chemical composition, stable isotopes ($d$$^{18}O$, $d$D, $d$$^{34}S$) and isotopic ratios of noble gases of geothermal wat
The studies are aimed to elucidate the geochemical evolution of geothermal waters and the relationship among temperature, chemical composition, stable isotopes ($d$$^{18}O$, $d$D, $d$$^{34}S$) and isotopic ratios of noble gases of geothermal waters in the South Korea, and to obtain a comprehensive view about degassing and circulation of volatile elements in the southern part of Korean peninsula which is tectonically transitional zone between island arc and continent.
We have studied in detail about hot springs from each regions after division of five regional areas: Daejeon-chungcheong area, Eastern area, Bugok-Magumsan area, Honam area, Sukmodo-Kyounggi area. we found four different type hot springs :(1) alkaline Na-${HCO}_3$ type hot spring water with sulfur gas, (2) carbonated hot spring water, (3) sea water mixing hot spring water, (4) neutral pH and low temperature Na(Ca)-${HCO}_3$ type hot spring water. The chemical composition of hot waters varies according to their locations and types with pH 6.2∼9.9, electrical conductivity of 53∼84,300μS/cm and with or without sulfur gas or CO2 gas. The temperature of hot waters show the range of 21.2∼ 78.7 $^{\circ}C$. The most of hot spring waters shows geochemical evolution from shallow groundwater of Ca-${HCO}_3$ type into Na-${HCO}_3$(${SO}_4$) or Na-Cl chemical types. The chemical composition and isotopic ratio of some hot spring waters show the close relationship with temperature. A wide range of $^3He$/$^4He$ ratios is observed (0.0143 to 1.76 (× $10^{-6}$)), showing evidence that He of mantle-origin is supplied to underground and hot spring waters though radiogenic $^4He$ is dominant in some samples. $^{40}He$/$^{36}Ar$ ratios are close to or slightly higher than the atmospheric value. $^4He$/$^{20}Ne$ ratio and concentration of $^3He$ show a trend of increase with increasing temperature within a single hot spring area, which may be explained by a contribution of high temperature water with mantle-derived He to local groundwater. Concentrations and isotopic ratios of other noble gases (Ne, Ar, Kr and Xe) indicate they are atmospheric and dissolved in meteoric water. Mechanisms forthe observed mantle He degassing are discussed. $^3The$ $d$$^{34}S$, $d$$^{18}O$ and $d$$^2H$ values of some hot spring waters have a close relationship with temperature and pH. The $d$$^{18}O$ and $d$D values of most of hot spring waters are plotted at the lower area of meteoric water line.
The data on noble gas isotopic composition of discharging hot spring water will be first ones in South Korea. The noble gas data will be utilized to understand hot water and cold water mixing, heat source of hot spring water and other geochemical applications. The results of this study will be helpful to have comprehensive understanding on the volatile circulation in the wide area from subduction-related volcanic area to old continent.
목차 Contents
- Ⅰ. 연구계획 요약문...3
- 1. 국문요약문 ...3
- Ⅱ. 연구결과 요약문...4
- 1. 국문요약문 ...4
- 2. 영문요약문 ...5
- Ⅲ. 연구내용...6
- 1. 서론 ...6
- 2. 연구방법 및 이론 ...12
- 3. 결과 및 고찰 ...15
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