KURT 지하수의 지구화학적 특성을 조사하기 위하여 단열충전광물과 지하수의 지구화학적 성분이 조 사되었다. KURT내의 시추공들로부터 얻어진 시추코아로부터 방해석(calcite), 일라이트(illite), 로먼타이트(laumonite), 녹니석(chlorite), 녹염석(epidote), 몬모릴로나이트(montmorillonite), 카올리나이트 (kaolinite) 및 일라이트와 스멕타이트(smectite)의 혼합층상광물 등이 감정되었다. 시추공 DB-1, YS-1, YS-4에서 채취한 대부분의 지하수는 pH 8이상의 알칼리 환경을 보여주었으며 YS-1을 제외한 두 관측공 의 전기전도도는 약 200 μS/cm를 나타냈으며 이들 시추공에서 천부지하수는 Ca-HCO3 와 Ca-Na-HCO3 유형 이였으며 심부 250m이하에서는 Na-HCO3 유형을 나타냈다. DB-1 공의 심부지하수에서 낮은 용존 산소량(DO)와 Eh값의 감소를 측정하였으며 이는 환원환경을 지시한다. KURT의 지하수 시료의 Cl- 이온 의 농도는 5 mg/L 이하이며 전 샘플링구간에서 커다란 변화 없이 일정하게 나타났다. 이러한 현상은 KURT 지역의 천부와 심부지하수가 혼합(mixing)되어 Cl-의 농도가 깊이에 따라 큰 변화가 없는 것으로 해석된다. 지하수 시료의 δ18O과 δD 분석 값은 각각 -10.4~-8.2‰과 -71.3~-55.0‰의 범위로 지하수가 순환수 기원임을 보여준다. 긴 순환경로를 거친 심부지하수의 수소, 산소 동위원소 값은 천부지하수에 비 해 감소하며 이러한 값은 일반적으로 높은 불소농도를 동반하였다. 이는 불소함량이 높은 지하수가 물-암 석 반응에 의해 생성되었음을 보여준다. KURT 지역에서 채취한 지하수의 14C를 이용한 연대측정분석에 서 지하수의 체류시간(residence time)이 약 2,000~6,000년으로 측정되었다. 이러한 체류시간은 KURT 지역의 화강암에 존재하는 지하수가 다른 유럽의 화강암지역(예, 스트리파 지역, 스웨덴)보다 상대적으 로 지하수의 연령이 오래되지 않은 것으로 측정되었다.

보성-화순지역 하상퇴적물에 대한 지질집단별 자연배경치와 지구화학적 특성에 대해 연구하였다. 이를 위해 1차 수계를 따라 하상퇴적물시료 186개를 채취하였고, 실험실에서 자연건조 시킨 후, XRF, ICP-AES, NAA분석을 실시하였다. 하상퇴적물의 지질집단별 자연배경치와 지구화학적 특성을 알기 위해, 시료를 화강암질편마암(GGn)지역과 반상변정질편마암(PGn)지역으로 분리하였다. 화강암질편마암지역의 주성분원소 함량은 SiO2 45.5-73.09 wt.%, Al2O3 12-20.76 wt.%, Fe2O3(T) 3.72-8.85 wt.%, K2O 2.38-4.2 wt.%, MgO 0.75-2.77 wt.%, Na2O 0.78-1.88 wt.%, CaO 0.27-2.1 wt.%, TiO2 0.56-1.72 wt.%, P2O5 0.06-0.73 wt.% and MnO 0.03-0.95 wt.%이고 반상변정질편마암지역의 주성분원소 함량은 SiO2 43.74-70.71 wt.%, Al2O3 11.54-25.05 wt.%, Fe2O3(T) 3.44-13.46 wt.%, K2O 2.08-3.86 wt.%, MgO 0.65-2.99 wt.%, Na2O 0.63-1.7 wt.%, CaO 0.35-2.07 wt.%, TiO2 0.68-4.17wt.%, P2O5 0.1-0.31 wt.% and MnO 0.07-0.33 wt.%이다. 화강암질편마암지역 하상퇴적물의 위해원소 함량은 크롬 41.7-242 ppm, 코발트 7.6-25.1 ppm, 니켈 12-61 ppm, 구리 10-47 ppm, 아연 48.5-412 ppm, 납 17-215 ppm이고 반상변정질편마암지역은 크롬 29.6-454 ppm, 코발트 5.9-53.7 ppm, 니켈 8.7-287 ppm, 구리 6.4-134 ppm, 아연 43.6-370 ppm, 납 15-37 ppm이다. 화강암질편마암지역에서 크롬은 MgO와 코발트는 Al2O3, Fe2O3(T), MgO와 니켈은 Fe2O3(T), CaO, MgO와 높은 상관성을 가지나, 구리, 아연, 납은 비교적 낮은 상관성을 보였다. 반상변정질편마암지역에서 일반적으로 크롬, 코발트, 니켈, 구리는 주성분원소와 대부분 높은 상관성을 보였으나, 아연과 납은 낮은 상관성을 보였다.

본 연구는 나주지역 하상퇴적물에 대한 지구화학적 특성 연구이다. 이를 위해 1차 수계를 대상으로 139개의 하상퇴적물 시료를 채취하였다. 채취된 시료는 실험실에서 자연 건조시켰으며, XRF, ICP-AES, NAA를 이용하여 화학분석을 실시하였다. 기반암에 따른 지구화학적 특성을 알아보기 위하여, 화강암질편마암 지역, 편암류 지역, 화강암류 지역, 사질암 지역, 응회암 지역, 안산암 지역, 유문암 지역으로 분류하였다. 나주지역 하상퇴적물의 지질집단별 주성분원소 평균함량은 SiO2 58.37∼66.06wt.%, Al2O3 13.98∼18.41wt.%, Fe2O3 4.09∼6.10wt.%, CaO 0.54∼1.33wt.%, MgO 0.86∼1.34wt.%, K2O 2.38∼4.01wt.%, Na2O 0.90∼1.32wt.%, TiO2 0.82∼1.03wt.%, MnO 0.09∼0.15wt.%, P2O5 0.11∼0.18wt.%이다. 주성분원소의 평균함량 비교에서 Al2O3와 K2O는 화강암질편마암 지역에서, Fe2O3, CaO, P2O5는 응회암 지역에서, MgO와 TiO2는 안산암 지역에서, Na2O는 유문암 지역에서 높고, SiO2와 MnO 함량은 사질암 지역에서 약간 높다. 미량성분 및 희토류원소의 지질집단별 평균함량은 Ba 1278∼1469ppm, Be 1.1∼1.5ppm, Cu 18∼25ppm, Nb 25∼37ppm, Ni 16∼25ppm, Pb 21∼28ppm, Sr 83∼155ppm, V 64∼98ppm, Zr 83∼146ppm, Li 32∼45ppm, Co 7.2∼12.7ppm, Cr 37∼76ppm, Cs 4.8∼9.1ppm, Hf 7.5∼25ppm, Rb 88∼178ppm, Sc 7.7∼12.6ppm, Zn 83∼143ppm, Pa 11.3∼37ppm, Ce 69∼206ppm, Eu 1.1∼1.5ppm, Yb 1.8∼4.4ppm이다. Pb, Li, Cs, Hf, Rb, Sb, Pa, Ce, Eu, Yb 평균함량은 화강암질편마암 지역에서, Ba, Co, Cr 평균함량은 편암류 지역에서, Nb, Ni, Zr 평균함량은 사질암 지역에서, Sr 평균함량은 응회암 지역에서 높고, Be, Cu, V, Sc, Zn 평균함량은 안산암 지역에서 다른 지질집단에서 보다 높다.

광주광역시 하천에 분포하는 표층퇴적물의 지구화학적 특성을 살펴보기 위하여 영산강 본류, 황룡강, 광주천에서 채취한 시료를 대상으로 입도, 금속원소, 유기탄소의 함량에 대한 분석을 실시하였다. 퇴적물의 입도는 잔자갈에서 니질 크기로 다양하게 나타났다. 퇴적물 내 금속원소의 함량변화는 영산강 본류와 황룡강에서는 퇴적물 입도와 주변 지질에 의한 의존성을 보였다. 광주천에서는 생활하수 등의 유기물에 의한 많은 영향을 받은 것으로 나타났다. 퇴적물에 함유된 금속원소들의 오염을 알아보기 위한 부화계수와 농집지수는 영산강 본류와 황룡강이 특별하게 오염되지 않음을 지시한다. 그러나 광주천에서는 부화계수가 P=8.30, Cu=5.54, Zn=14.28, Pb=7.41 등으로, 농집지수는 P=3.78, Cu=2.79,Zn=3.66, Pb=1.59 등을 보였다. 특히, 광주천의 지류인 서방천과 동계천 등이 유입되는 지점에서 중금속 오염이 상당히 진행된 것으로 보여진다. 따라서, 광주광역시를 관류하는 하천들의 금속오염은 상당 부분 도시지역의 생활 하수에서 비롯된 것으로 판단된다.

광주광역시의 풍암매립지 주변에 분포하는 하상퇴적물, 주변토양, 침출수의 배수관 내에서 채취한 슬러지 그리고 물(하천수, 침출수, 지하수)의 지구화학적 특성을 연구하였다. 하상퇴적물에서 상류에서 하류 쪽으로 규칙적인 함량변화는 나타나지 않는다. 하상퇴적물에서 가장 풍부하게 산출되는 주원소는 Fe(7.08wt.%)이다. 하상퇴적물 GJ-23, 34는 중금속을 다량으로 포함하고 있지만, 심각한 환경 피해를 일으킬 수 있는 농도는 아니다. 주변 토양 중에서 침출수 저장고와 인접한 토양(GJ-8)에서의 철 함량은 35.1wt.%, 비소 함량은 38.8ppm으로 가장 높다. 침출수구에서 채취한 슬러지 시료 GJ-7의 Cr함량은 .45.6ppm으로 토양오염 우려기준을 훨씬 초과한다. 침출수는 총용존물질(2210, 2470mg/L)과 전기전도도(468, 530ms/cm)가 높고, 양이온에서 Na, K가, 음이온에서 HCO3가 우세하다. 침출수인 PK-3은 Cl함량이 비교적 높아 파이퍼도에서 Na-Cl 영역에 점시된다. 지하수와 하천수는 질산성질소의 함량이 음용수 기준을 훨씬 넘어서 식수로 사용하기에는 부적절한 것으로 나타났다.

우리 나라 남서해안의 상부조간대에 분포하는 퇴적물의 퇴적상과 지구화학적 특성을 살펴보기 위하여, 이들 시료를 대상으로 퇴적물의 입도별 분포와 금속원소의 함량에 대한 분석을 실시하였다. 퇴적물의 입도는 잔자갈에서 니질크기로 불규칙한 분포특성을 가진다. 퇴적물의 분급도는 매우 양호한 분급에서 매우 불량한 분급으로 다양하게 나타났으며, 왜도는 대체로 양의 왜도가 우세하였다. 퇴적물 내에 함유된 금속원소들의 지구화학적 거동은 퇴적물 입도에 대한 의존도가 일부 영향을 주기는 하였으나, 복잡한 해저지형과 심한 변화를 보이는 조류 및 주변지질의 환경적 변화에 의해 많은 영향을 받은 것으로 보인다. 퇴적물에 함유된 금속원소들의 농축을 알아보기 위한 농집지수는 Co와 Cr이 보통 내지 심한 오염으로, Cu와 Ni가 보통 오염에 해당하였으나 특별한 집중 경향이 인지되지는 않았다. 따라서, 남서해안 퇴적물의 입도와 금속원소들의 함량분포는 복잡한 해저지형과 이에 따른 조류 유형의 심한 변화 그리고 주변지질 등이 복합적으로 영향을 미치는 해역으로 해석된다.

황강리 지역 형석 광화대내 석회암 및 화강암지역 지하수의 수문지화학적 특성을 연구하였다. 석회암 지역 지하수는 Ca2+-HCO3 -유형이며, 화강암 지역 지하수는 (Ca2++Na+)-HCO3 -유형이다. 연구지역 내 광산폐수에 의한 음용지하수의 오염은 아직 발견되지 않았으나, 백악기 화강암내 음용지하수에는 불소함량이 기준치를 초과하는 곳이 많다. 화강암 지역 지하수는 F 함량이 증가함에 따라 Na, HCO3, Li, pH 등이 증가 하는 지구화학적 특성을 보인다. 지하수내 불소의 기원은 형석 혹은 함불소 규산염광물의 용해에 기인하며, 이들 광물은 산성 화강암류와 성인적 관련이 깊은 것으로 판단된다.

나주-영암 인근인 영산강 하류 부근의 3개소에서 채취된 시추퇴적물의 수직적인 퇴적환경과 지구화학적 특성의 변화를 알아 보기 위하여 이들 시료를 대상으로 퇴적물의 입도 분포와 금속원소의 함량에 대한 분석을 실시하였다. 시추퇴적물의 심도에 따른 입도는 잔자갈에서 니질에 이르고 상향세립화의 특성을 가진다. 퇴적물의 분급도는 poorly sorted에서 very poorly sorted로 불량하게 나타났으며, 왜도는 대체로 양의 왜도가 우세하였다. 퇴적물의 입도별 분포상에서 연구지역의 퇴적층은 사행천을 이루는 하성층으로 생각된다. 지구화학적 원소들의 거동은 일부 시추퇴적층 입도의 상향세립화에 대한 의존도가 영향을 주기는 하였으나 탄산염 함량변화 등을 포함하는 환경적 변화에 의한 조절을 받은 것으로 보인다. 퇴적물에 함유된 금속원소들의 농축을 알아보기 위한 부화지수의 분석결과는 유의할 정도의 부화가 관찰되지 않아 특정 금속원소에 의한 농집은 이루어지지 않은 것으로 보인다.

이 연구는 전남 광양광산과 그 주변의 하천에 형성되어 있는 부유성 비정질 퇴적물의 지구화학적 특성을 밝히기 위해 수행되었다. 부유성 비정질 퇴적물의 주요성분은 Fe2O3이며, Fe2O3의 함량은 17.9·72.3wt.% 범위로 나타난다. Fe함량이 증가하면 Si, Al, Mg, Na, K, Mn 및 Ti 함량이 감소하며 Te, Au, Ga, Bi, Cd, Hg, Sb, 및 Se등의 함량은 증가한다. 하상 침전물인 비정질 퇴적물에는 As(최대 54.9ppm), Bi(최대 3.77ppm), Cd(최대 3.65ppm), Hg(최대64ppm), Sb(최대 10.1ppm), Cu (최대 37.1ppm), Mo(최대 8.86ppm), Pb(최대 9.45ppm) 및 Zn(최대 29.7ppm) 등의 중금속원소가 농집되어 있다. 황갈색 침전물에는 Au(최대 4.40ppm)와 Ag(최대 0.24ppm) 함량이 매우 높게 나타나며, Au함량은 하천의 상류지역에 높은 함량을 보이다가 하류지역으로 갈수록 그 함량이 감소한다. 반면에 Ag 함량은 상류지역의 하천에 낮은 함량을 보이다가 하류지역으로 갈수록 그 함량이 증가하여 나타난다. XRD분석에서 하상의 황갈색 침전물은 X-선회절선이 뚜렷하지 않은 비정질이거나 결정도가 미약한 철수산화물로 밝혀졌으며, 석영, 침철석, 고령토, 일라이트 등이 관찰된다. IR분석에서 비정질 하상 퇴적물은 OH기, H2O, SO4 및 Fe-O 기에 의한 흡수밴드가 관찰된다.

소백산육괴의 서남부에 위치한 승주-순천 지역에는 화강편마암, 반상변정질편마암, 우백질편마암이 우세하게 분포한다. 이들 정편마암은 연구지역에서 순차적인 관입관계를 보여준다. 이 연구는 이 세 정편마암들의 원암인 화강암질암의 지구화학적특징과 지구조적인 환경을 파악하고자 하였다. 실리카-알칼리 IUGS 분류도에 의하면 반상변정질 편마암은 섬록암에서 화강섬록암 영역에 속하고, 화강편마암과 우백질편마암은 화강섬록암과 화강암 영역에 걸쳐 점시된다. 주성분원소의 여러 특성은 본 편마암류의 원암은 비알칼리암이며, 동시충돌형 구조장에서 형성된 S형의 마그마임을 지시한다. 고장력원소를 이용한 구조장 판별도에서는 본 편마암류의 근원암이 칼크알칼리암계열의 화강암류이며, 동시충돌형 구조장에서 형성되었음을 지시한다.

남극 드레이크해협 극전선 남쪽 해산(수심 2710 m) 퇴적물코어(DP00-02, 코아길이 284 cm)의 화학조성과 점토광물분석을 실시하여 빙기-간빙기 순환과 관련된 고해양학적 분석을 실시하였다. 구성 점토광물은 전반적으로 스멕타이트가 우세하고 일라이트와 녹니석이 보다 적은 양으로 함유되어 있었다. 그러나 캐올리나이트는 거의 검출되지 않았다. 최하부에서 Marine Isotope Stage(MIS) 4와 5의 경계에 해당하는 170 cm 정도까지의 구간에서 상부로 갈수록 스멕타이트의 함량이 10% 정도 서서히 감소하는 경향을 보이고, 그 이상에서는 함량이 거의 일정하다. 점토광물 조성의 일정성에 비하여 SiO2, Zr, Cs, Th, REE, K2O, Al2O3는 CaCO3와 상호 대조적이면서 큰 변화를 보인다. 24, 136, 176 cm 깊이에서 SiO2의 급격한 증가와 CaCO3의 급격한 감소가 관찰되는데, 이 시기에 기원지로 생각되는 남극대륙 빙붕으로부터 ice-rafted debris (IRD)가 다량 공급된 것으로 판단된다. 기타 주원소들, 미량원소, REE의 변화경향은 SiO2와 유사하지만, Ni, Cu, Ba은 SiO2와 상관성이 상대적으로 매우 낮은데, 이는 쇄설성 외에 속성과정에서의 재동 또는 해양생산성이 높았던 시기의 규조와 같은 생물기원 쇄설물의 축적과 관련이 있는 것으로 추정된다. 특히 Ba의 경우, SiO2보다 10~20cm 정도 지연되어 증가하는 특이한 경향을 보이는데, 이는 빙하후퇴에 이은 생산성의 빠른 증가와 관련된 것으로 보인다.

Sediments and river waters from the channel of Hwasun-cheon were studied in sedimentological size and geochemical analyses of metallic elements for the purposes of identification of depositional environments and geochemical characteristics. The sizes of sediments are assigned to pebble to coarse sand in mean size and polymodal in distribution. And the sediments are poorly to very poorly sorted and positively skewed. According to the grain size distributions of the sediments, the Hwasun-cheon belongs to gravel-bed river on the basis of the grain size distribution of the sediments. The behaviors of metallic elements in the sediments mainly depend on not grain size distribution but the geology connected with geomorphological reliefs near the stream. Contamination indices(CI) of Zn, Cu and Pb are 2.83 to 6.96 with average 4.31 in the sediments. Hwasun-cheon is assigned to general stream type in accordance with water quality of physical factors and chemical characteristics by Piper's diagram. Though meaningful values of BOD, T-N, T-P were locally depicted near Masan-ri, Hwasun-eup and Jiseok-cheon areas, artificial metal concentration do not represent in the most area of the stream. Sediments and river water are considered that the relatively more or less high metallic contents in the stream are originated from coal mine and urban area.