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pp.49-61
결정질암반중의 지하수 이동로인 열극은 모암과는 다른 이차광물로 구성되는 수가 많다. 그래서 방사성폐기물 처분장 모암중의 열극광물은 그들의 높은 표면 반응성 때문에 관심의 대상이 되고 있다. 본 논문에서는 선캠브리아기 편마암류로 구성되어 있는 충남 유구지역수리치 시추공 코아의 열극표면에서 발견된 점토광물의 생성과정을 고찰하였고, 그들과 현재 지표수 및 지하수와의 평형관계를 알아보았다. 편마암 열극에서 물-암석 상호반응은 깁사이트, 캐올리나이트, 스멕타이드, 일라이트 등을 생성시켰다. 열극점토광물은 두가지 다른 과정을 통해 생성된 것으로 판단된다. : (1) 열극주변 모암 확산대에서 장석의 Incongruent Dissolution에 의한 스멕타이트 또는 일라이트의 생성, (2) 열극틈 사이에는 깁사아트, 캐올리나이트, 스멕타이트 (또는 일라이트)가 지하수의 용존이온으로부터 침전. 열극충전광물은 깁사이트→캐올리나이트→스멕타이트 (또는 일라이트) 순으로의 광물생성순서를 보인다. 광물생성순서를 규제한 요인은 지하수의 pH 상승, 충전물에 의한 열극틈의 투수계수 감소, 그리고 알카리 및 알카리토 원소의 Immobility에 의한 것으로 보인다. 수리치 시추공 지하수의 pH는 8.6-9.2 범위이며, 화학성분상 Na-HCO3 형이며, Na와 HCO3는 Albite와 Calcite의 용해작용으로부터 공급된 것으로 보인다. WATEQ4/F 프로그램에 의한 지하수의 포화지수는 pH 상승에 따라 깁사이트와 캐올리나이트는 침전반응을 거쳐 평형상태로, 스멕타이트와 일라이트 평형상태를 거쳐 재용해성 환경으로의 변화를 지시한다. Na2O-Al2O3-SiO2-H2O계의 상안정도상에 지표수와 지하수 모두 캐올리나이트 안정영역에 속한다.
As the groundwater flows along the fractures of crystalline rocks, it will be in contact with the fracture walls mostly coated by secondary minerals which are quite different form those of host rocks. The presence of fracture-filling minerals in crystalline rocks is important on the view point of radioactive waste disposal because of their great surface reactivity. The Surichi drill hole of 200 m in depth in the Yugu area composed mainly of Precambrian gneiss was selected to study the formation process of clay minerals on the fracture wall of gneiss, and their relation with present groundwater. The water-rock interaction in fractures resulted in the formation of gibbsite and clay minerals. They are formed by two different processes : (1) Incongruent dissolution of feldspar by groundwater diffused from a fracture path into rock matrix produced smectite and illite in situ, (2) on the wall of fracture, gibbsite, kaolinite, smectite and illite are formed by precipitation of dissolved species in groundwater. They show the paragenetic sequence such as gibbsite→kaolinite→smectite or illite. The paragenetic sequence of fracture-filling minerals was controlled by increase of pH of groundwater, decrease of fracture permeability by precipitation of fillings, and immobility of alkali or alkaline earths in groundwater. The groundwater from the Surichi borehole is a Na-HCO3 type with pH range of 8.6-9.2. The sodium and bicarbonate in groundwater would be supplied by the dissolution of albite and calcite, respectively. The saturation index of groundwater and surface water calculated by WATEQ4F indicates that gibbsite and kaolinite are under precipitation to equilibrium state, and that smectite and illite are under equilibrium to redissolution environment. The stability relation of clay minerals in the Na2O-Al2O3-SiO2-H2O system shows that kaolinite is stable for all waters.
