Hydrogeochemistry and Origin of CO 2 and Noble Gases in the Dalki Carbonate Waters of the Chungsong Area

Abstract

본 연구에서는 경북 청송지역 달기탄산약수를 대상으로 수리화학적 특성을 밝히고, δ 13 C DIC 분석과 영족기체 동위원소 (3 He/ 4 He, 20 Ne/ 22 Ne)의 존재비를 분석하여 영족기체와 연계한 탄산가스의 기원을 밝히고자 하였다. 달기 탄산약수의 수 리화학적 특성은 pH 5.93~6.33 범위로 약산성의 특성을 보이고, 전기전도도 값은 1,950~3,030 µS/cm 범위로 높은 값을 보인다. 탄산약수의 수리화학적 유형은 Ca(Mg)-HCO 3 형에 속하며, Na의 함량도 매우 높은 값을 보인다. 모든 약수는 Fe, Mn의 함량이 음용수 수질기준치를 초과하고, 일부에서는 As의 함량이 높은 값을 보인다. 탄산약수의 주요 이온성분 함량은 1999년에 보고된 함량보다 전반적으로 약간 높은 값을 보인다. 달기 탄산약수의 δ 13 C DIC 값은 −6.70~−4.47‰의 범위 를 보여 CO 2 의 기원은 맨틀과 마그마와 같은 지하 심부기원임을 지시한다. 달기탄산약수는 3 He/ 4 He비가 7.67×10 −6 ~8.38×10 −6 범위로 높은 값을 보이고, 4 He/ 20 Ne비는 21.32~725.7 범위를 보여, 대기-맨틀-지각 기원의 3성분계상에서 헬륨가스의 기 원이 맨틀과 같은 심부기원(혹은 화산성기원)의 영역에 도시된다. 이와 같은 연구결과는 과거 달기약수내 CO 2 가 무기기 원이라는 해석과는 달리 보다 분명한 심부기원의 CO 2 공급원을 제시하는데 의미가 있다. 주요어 : 탄산가스, 화학성분, 탄소동위원소, 3 He/ 4 He비, 4 He/ 20 Ne비, 심부기원 Hydrochemical analyses, carbon isotopic (δ 13 C DIC) analyses, and noble gas isotopic (3 He/ 4 He and 4 He/ 20 Ne) analyses of the Dalki carbonate waters in the Chungsong area were carried out to elucidate their hydrochemical composition and to determine the source of CO 2 gas and noble gases. The carbonate waters have a pH of between 5.93 and 6.33, and an electrical conductivity 1950 to 3030 µS/cm. The chemical composition of all carbonate waters was Ca(Mg)-HCO 3 , with a high Na content. The contents of Fe, Mn, and As in some carbonate waters exceed the limit stipulated for drinking water. The concentrations of major ions are slightly higher than those reported previously. The δ 13 C DIC values range from-6.70‰ to-4.47‰, indicating that the carbon originated from a deep-seated source. The 3 He/ 4 He and 4 He/ 20 Ne ratios vary from 7.67×10-6 to 8.38×10-6 and from 21.32 to 725.7, respectively. On the 3 He/ 4 He versus 4 He/ 20 Ne diagram, the noble gas isotope ratios plot in the field of a deep-seated source, such as mantle or magma. We therefore conclude that CO 2 gas and noble gas in the Dalki carbonate waters originated from a deep-seated source, rather than an inorganic CO 2 origin as suggested in a previous study.