고준위방사성폐기물 심지층 처분 대상 암종으로 고려되는 화강암에서 방사성핵종의 장기 거동특성을 이해하기 위한 연구의 일환으로 KURT (KAERI Underground Research Tunnel) 화강암에 존재하는 우라늄의 용출특성에 대한 연구를 수행하였다. 반응 시작 후부터 10일 동안의 반응기간 중 다른 반응용액에 비해 CO3 2- 농도가 높은 UD-CO3 및 UD-Bg 반응용액에서 우라늄의 용출량이 다소 급격하게 증가하였다. 또한 Na 또는 Ca가 다량 함유된 반응용액에서 반응 60일 이후 우라늄 용출량이 다소 급격히 증가하였다. 각 반응용액에 의한 반응 270일까지의 우라늄의 용출량은 UD-CO3 (44.61 μg·L-1), UD-Bg (41.01 μg·L-1), UD-Na (26.87 μg·L-1), UD-Ca (20.26 μg·L-1), UD-CaSi (17.03 μg·L-1), UD-Si (10.47 μg·L-1)으로 지속적으 로 증가 하였으나, 반응 270일 이후 우라늄 용출량은 점차 감소하는 경향을 나타낸다. 이는 화강암 시료 내에 존재하는 우라늄이 반응용액과 상호반응에 의해 최대 용출될 수 있는 한계에 도달하였기 때문으로 판단된다. 우라늄 용출은 혼합된 반응 용액 내의 CO3 2- 존재와 수질의 지화학적 유형에 따라 우라늄의 용출 농도 및 용출 최대치가 나타나는 시점이 다르게 확인되 었다. 이는 시료와 반응용액의 상호반응 과정에서 용존이온의 영향에 의해 화강암시료와 반응용액 사이에 반응속도의 차이가 발생하는 것으로 판단된다.

영남육괴 북동부에 위치하는 춘양화강암은 비알칼리계열 중 칼크-알칼리계열에 해당하는 I-type의 화강암류이며, 고알루미나질이다. 주성분원소 및 미량원소의 함량변화는 체계적인 연속성을 보이며, 일반적인 남한의 쥐라기 화강암류 의 분화경향과 유사하다. 미량원소 중 유동성을 가지는 LILE (Sr, K, Rb, Ba)는 부화되어 있는 반면, 비유동성을 나타 내는 HFSE 중 Ta, Nb, P, Ti의 함량은 상대적으로 결핍되어 있다. HREE에 대한 LREE의 강한 부화((La/Lu)CN=41.8-73.2)와 Eu 부(-)이상[(Eu/Eu*)CN=0.89-1.10]은 남한에 분포하는 쥐라기 화강암류의 패턴과 매우 유사하다. 이러한 춘양 화강암을 암체의 서쪽에 위치하며 영주저반의 대부분을 차지하는 부석심성암체와 비교하면 주성분원소 및 미량원소의 Harker 성분변화도에서 SiO2 함량에 따른 상관관계를 인지할 수 없어 두 암체는 성인적으로 무관한 별개의 암체로 사 료된다. 춘양화강암은 지구조 판별도에서 화산호 환경에 도시되고 따라서 춘양화강암의 지화학적 특성을 종합해보면 쥐 라기 고태평양판이 섭입하는 활동성 대륙주변부 환경에서 생성되었을 것으로 사료된다.

This study was conducted in autumn to determine phosphorus (P) fraction in sediments of Daechung Lake, to elucidate controlling factors for sedimentary P, and to compare with the other areas. For this study, sediment samples were collected at 6 sites only once on November 2014 using ponar grab and analyzed for solid-phase P (Loosely adsorbed, Fe-bound, Al-bound, detrital apatite, and refractory organic P) by sequential extraction. Total phosphorus (TP) was relatively high in front of Daechung Dam and Hoinam where fish farm was run until 1997. The dominant sedimentary P form was Al-bound P, followed by Fe-bound P, which could be released from sediment to water column during suboxic state. Based on principal component analysis, Al-bound P, Fe-bound, and TP were controlled by grain size of sediments. Loosely adsorbed, detrital apatite, and refractory organic P were relatively highly accumulated at the mouth of major tributaries where suspended sediments were delivered. Sedimentary P concentrations in Daechung Lake sediments were not higher than in other lake sediments. Therefore, based on these results, major controlling factors were grain size and input of suspended sediments from tributaries.

We measured the grain size and metallics elements (Li, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg, Pb, Fe and As) of surface sediments collected from 27 sampling sites in the Abalone aquaculture. The concentration range and average value of metallics elements were also below the sediment quality guidelines (TEL). As the pollution level was estimated by using enrichment factor (Ef) and index of geoaccumulation (Igeo), the enrichment factor (Ef) was about 1 for most of metallic elements were smaller than 1. However Arsenic (As) had highest value of 2.35. Index of geoaccumulation (Igeo) for the metallic elements (As, Pb and Mn) were ranged Igeo-class 0 (practically unpolluted) and most metallics elements (Li, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg and Fe) were ranged Igeo-class 0~2, indicating that the pollution levels of metallic elements should not be significant. It is necessary to keep monitoring pollution level in Abalone aquaculture to conserve the blue belt.

영남육괴 북동부에 분포하는 쥐라기 심성암체들은 유라시아대륙의 동북부지역 아래로 고태평양판의 섭입에 의해서 야기된 활발했던 화성활동의 산물이다. 지화학적 연구를 통하여 이 지역에 분포하는 화강암류의 성인과 지구조환경을 유추하여 보았다. 영남육괴 북동부에 위치하는 울진화강암류는 비알칼리(subalkaline)영역에 속하는 칼크-알칼리(calc-alkaline)계열로, 분화에 따른 주성분원소의 변화 경향은 전반적으로 다른 지역의 쥐라기 화강암류의 분화 경향과 유사하게 나타나지만, 각 암체의 분화경향이나 화학조성을 살펴볼 때 각 암체의 마그마 근원물질은 서로 다른 것으로 사료된다. 울진화강암류는 연구지역 주변에 분포하는 다른 화강암류와 비교하여 Al2O3의 함량 및 Cr, Co, Ni, Sr, Y, Nb 등 미량원소의 함량에서 뚜렷한 차이를 보인다. 울진화강암류의 지화학적 특징은 높은 Al2O3, Sr 함량과 높은 Sr/Y, La/Yb비를 가지며, 낮은 Y과 Yb함량과 같은 슬랩용융(slab-melting)으로 생성된 아다카이트에서 흔히 관찰되는 지화학적 특성을 나타낸다. 울진화강암류의 주성분원소(SiO2, Al2O3, MgO) 및 미량원소(Sr, Y, La, Yb) 함량 범위는 아다카이트질 화강암의 범주에 포함되며, 지화학적 특성, 지구조환경 및 관입시기가 일본의 북서부 Hida belt에 위치한 Yatsuo심성암체와 유사하다. 연구지역의 암석의 희토류원소 패턴은 경희토류가 중희토류에 비해 부화((La/Yb)CN=10.6-103.4)되어 나타나며, Eu의 부(-)이상을 보이지 않는다. ANK vs. A/CNK과 지구조판별도에서 화강암류의 모마그마는 I-type의 화산호 화강암의 특성을 나타내며, 이자나기(Izanagi)판의 섭입에 의한 압축장 응력이 작용하는 대륙연변부에서 생성된 것으로 해석된다.

영남육괴 남서부에 분포하는 백악기 화성암들은 태평양(Pacific)판의 섭입에 의해서 야기된 활발했던 백악기 화성활동의 산물이다. 암석학적 및 지화학적 접근을 통하여 이 지역에 분포하는 화강암류의 성인과 지구조환경을 유추하여 보았다. 연구지역의 화강암류는 칼크-알칼리(calc-alkaline)계열로, 분화에 따른 주성분원소와 미량원소의 변화 경향은 전반적으로 다른 지역의 백악기 화강암류의 분화 경향과 유사하게 나타나지만, 각 암체의 분화경향이나 화학조성을 살펴볼 때 각 암체의 마그마 근원물질은 서로 다른 것으로 사료된다. 복내지역 동교리 부근에 분포하는 화강섬록암(DGd)은 연구지역 내에 분포하는 다른 화강암류와 비교하여 Al2O3, MgO의 함량 및 분화에 따른 변화 경향이 다르게 나타나며, Ba, Sr, Pb, Ni, Cr, Y등 미량원소의 함량에서 뚜렷한 차이를 보인다. 동교리 화강섬록암(DGd)의 지화학적 특징은 높은 Al2O3, Sr 함량과 높은 Sr/Y La/Yb 비를 가지며, 낮은 Y과 Yb함량과 같은 슬랩용융(slab-melting)으로 생성된 아다카이트에서 흔히 관찰되는 지화학적 특성을 나타낸다. 주성분 및 미량원소의 함량을 살펴보면 동교리화강섬록암은 아다카이트의 판별도로 가장 널리 이용되는 Sr/Y vs. Y 관계도에서 호상열도형ADR(Island Arc Andesite, Dacite, Rhyolite)영역에 도시되는 다른 백악기 화강암류들과 명확히 구분되어 아다카이트 영역에 잘 도시된다. ANK vs. A/CNK과 지구조판별도에서 화강암류의 모마그마는 I-type의 화산호화강암의 특성을 나타내며, 태평양판의 섭입에 의한 압축장응력이 작용하는 대륙연변부에서 생성된 것으로 해석된다. 지화학적특성 및 지구조적 환경을 종합하면 동교리화강섬록암의 아다카이틱한 특성은 섭입슬랩의 용융(해령 섭입에 의한 열로 생성)에 의하여 생성된 마그마와 맨틀 페리도 타이트와의 상호작용 그리고 상승하는 동안 지각물질과의 동화작용 등 복합적인 과정을 겪었을 것으로 추정된다.

한국원자력연구소 내 부지에 건설된 지하처분연구시설(KURT, KAERI Underground Research Tunnel)에 대한 기초적인 광물 풍화 및 지화학적 특성을 살펴보았다. 분석 대상 시료는 건설 과정중에 노출된 암석에 대해서 화학적 풍화에 따른 암석의 미시적인 변화를 현미경 및 화학성분 분석 등을 통해 관찰하였다. 풍화가 진행된 화강암의 경우 암석을 구성하고 있는 광물들 주변에 미세하고 작은 균열들이 발달하였다. 특히, 장석 광물의 풍화가 특징적으로 관찰되었고 광물 용해에 따른 Ca 성분의 선택적 용출 현상이 심하였다. 또한, 를 함유한 흑운모의 용해에 의한 성분의 용출에 의해 주변 광물의 미세균열에 이차생성물로 철산화물 침전이 두드러졌다. 광물내부로 부터 발생된 미세균열은 풍화가 진행되면서 점차 그 규모가 커지고 grain boundary를 따라 매우 먼 거리까지 확장되는 특성을 보여 주었다. 신선한 암석 이 풍화됨에 따라 암석 내에 존재하거나 용출된 화학 성분들은 이러한 미세 균열들을 통해 새로운 이차광물 생성에 관여하거나 그들과 상호 반응하면서 이동하는 것으로 추정된다.

동중국해 외대륙붕 지역에 분포하는 니질퇴적상의 기원지를 밝히기 위해 이곳 니질퇴적물의 지화학적 조성을 분석하였으며, 그 결과를 황하 및 양자강 퇴적물의 자료와 비교 검토해 보았다. 연구지역 표층퇴적상은 니토 퇴적상이 분포하는 중앙부지역과 사질니토 퇴적상이 전역에 넓은 분포를 보인다. 퇴적물내 Fe, Mg, K, Ti 및 Mn과 같은 주성분 원소와 미량원소 함량은 Al과 높은 정의 상관관계를 보여 퇴적물내 점토광물이 이들 원소 농도에 영향을 주고 있음을 의미한다. 주성분원소들의 공간분포에서 Fe, Ti 및 Mn원소는 양자강하구역과 가까운 중앙부 서쪽지역에서 높은 함량을 보여 양자기원 물질이 유입되고 있음을 추론케 한다. 연구지역 니질퇴적물의 Sc/Al, Ti/Nb, Th/Sc, Cr/Th, Nb/Co 및 Th/U 비는 황하와 양자강 기원의 퇴적물을 구분해주는 유용한 지화학적 지시자로 제시될 수 있었다. 이들 원소의 상관도에서 연구지역의 북쪽에 분포하는 니질퇴적물은 황하기원 퇴적물과 유사한 특징을 보이나, 양자강 하구역과 가까운 남서쪽의 퇴적물은 양자강 퇴적물과 유사성을 보여 동중국해 외대륙붕의 니토 퇴적상은 복합기원 퇴적물의 집적되고 있음을 의미한다.

광주광역시 향등지역에서 화강암의 풍화에 따른 토양단면의 지화학적 특성을 파악하기 위하여 11개의 시료를 화학분석 하였다. 모암에서부터 풍화암까지 주성분원소 중 Si, Ca, Na, Mg, P, Mn은 감소하고 Ti, Fe, K는 증가하는 경향을 보인다. 미량성분원소의 경우 Rb, Sr, Pb, Ba은 증가하는 경향을 보이며, As, Co늘 감소하는 경향을 보인다. 또한 Zn, Cr, Ni등은 부분적으로 집적된 경향을 보이나 전체적으로는 모암과 풍화토에서 거의 비슷한 함량을 갖는다. 희토류원소는 전체적으로 상부로 갈수록 증가하는데 경희토류원소(LREE)는 풍화초기에 기반암에서 용탈되어 풍화암(saprock)에서 집적되지만, 중희토류원소(HREE)의 경우는 상대적으로 집적되지 못하여 풍화초기에 약간 감소하는 경향을 나타낸다.

광양만 표층퇴적물의 지화학적 특성 이해와 저서환경을 평가하기 위해 총 110개의 표층퇴적물을 분석하였다. 분석결과 퇴적상은 다섯 개의 퇴적상(니질, 사니질, 사질, 니사질 및 역사질을 포함한 니질 퇴적상)으로 분류 할 수 있었다. 그러나 전체적으로 니질 퇴적상이 광양만의 주된 퇴적상으로 나타났다. 유기물의 C/N 및 C/S에 근거한 저서환경은 유기물중의 C/S비가 일부 시료에서 2.8이상을 보이고 있는 것으로 보아 일부 지역에서는 무산소 환경상태에 있음

황해 남동해역의 제주도 연안에 분포하고 있는 퇴적물의 근원지를 조사하기 위해 표층 퇴적물의 입자조직, 지화학 성분 그리고 점토광물 분석이 이루어졌다. 본 연구에서 Ti/AI, Nb/Al 그리고 Rb/Al 비 등을 포함한 특징적인 원소성분도(geochemical discrimination diagram)와 희토류 원소들의 함량 특성은 퇴적물의 근원지를 판단하는데 매우 유용한 지시자들로 제시된다. 이들 결과에 의하면, 연구해역의 세립질 퇴적물은 대부분 증국의 양자강으로부터 기원 · 운반 퇴적되었으며, 조질질 퇴적물은 주변 화산암의 풍화 잔류물인 것으로 해석된다. 창해와 동중국해에서 치근 조사된 해수의 순환 패턴과 물리-화학적 특성은 양자강으로부터 기원된 세립 퇴적물이 연구해역을 포함한 한반도 남해(황해 남동해역) 연안역까지 운반 퇴적될 수 있음을 보여준다.

본 연구는 한라산 지역에 분포하는 대표적인 9개 용천수에 대한 고도별 수질특성과 그 진화과정을 연구하였다. 조사 지역 9개 용천수의 수질분석결과 관음사용천수는 수소이온 농도에서 비정상적인 수질특성을 보였다. 해발고도 1000m 이하에 위치하는 영실, 남국선원, 성판악, 어리목 및 관음사용천수에서는 염소이온, 황산이온, 질산성질소 및 나트륨이온 함량이 높아 주변 육상오염원들에 의해 오염이 진행 중인 용천수로 분류된다. 중탄산이온, 황산이온 및 수소이온 농도는 강수량이 많았을 때 그 농도가 증가하였으며, 염소이온, 칼슘이온 및 질산성질소 농도는 강수량이 많았을 때 그 농도가 감소하였고, 마그네슘이온, 나트륨이온 및 전기비전도도 농도는 강수량의 영향이 미미하였다. 한라산 용천수는 백록담 담수와 윗세오름용천수를 제외한 전 용천수가 나트륨 또는 칼륨형(sodium or potassium type)과 중탄산형(bicarbonate type)의 용천수군으로 구분된다.

옥천대의 남서대와 영남육괴의 북서 경계부에 대략 평행한 2열로 분포되어 있는 전주 및 순창 엽리상화강암류의 근원마그마의 분화과정 및 성인을 규명하기 위하여 양 암체의 암석학적 및 지화학적 특성을 비교, 고찰하였다. 주성분 원소의 분석결과는 전주 및 순창엽리상화강암이 암석화학적으로 퍼알루미나 또는 칼크알칼리 계열에 속함을 보였으며, 기존의 화강암류 성인에 대한 I/S형 및 자철석/티탄철석 계열의 분류기준을 적용할 경우 비록 원소화학적으로는 I-형과 자철석 계열이 우세한 경향을 보이지만 일관성있게 분류되지 않는 특성을 보였다. 주성부 원소의 분석결과에 의한 CIPW norm 조성에서, 전주암체는 분화가 진행됨에 따라 화강섬록암에서 화강암으로 진화되는 반면, 순창암체는 화강섬록암에서 석영몬조섬록암으로 진화되는 특성을 보였다. 이는 양 암체가 지각물질과의 동화 혹은 결정분별과정 등을 포함하는 마그마 진화의 후기 과정에서 서로 상이했음을 시사한다. 전주 및 순창암체의 희토류원소 분포형태는 양 암체 모두에서 Eu(-) 이상이 거의 나타나지 않고 LREE가 HREE에 비해 극도로 부화된 경향을 보여 서로 매우 유사했다. 이러한 희토류 원소의 분포형태는 우리나라의 선불국사 화강암류에서 보여지는 공통적인 희토류원소의 분포형태와 유사한 것이다. 이상의 결과들은 전주 및 순창엽리상화강암이 그 조성에 있어 서로 유사한 근원암 즉, 화성암질 조성을 갖는 대륙지각의 부분용융에 의해서 형성된 마그마를 기원으로 하고 있으며, 서로 유사한 마그마 분화정치과정을 거쳤음을 시사한다.

To evaluate the geochemical characteristics and assess the pollution in surface sediments of the Nakdong River estuary, two sites adjacent to the estuary bank (Hh1 and Hh2) and one site at the upper part of the estuary bank (Hh3) were investigated. The surface sediments were analyzed for their contents of metals (Cu, Pb, Ni, Cr, Zn, and Al), organic matter (IL, COD, TOC, and TN), and grain size from 2018 to 2020. As a result of the pollution assessment, there was little anthropogenic contamination by most of the metals. The surface sediments in Hh2 had comparatively abundant silt and clay, whereas the other sites were mainly composed of sand. The organic index and contents of organic matter were highest at Hh2. Multivariate statistical analyses (cluster analysis and Pearson correlation analysis) showed that the contents of organic matter and pollution were associated with fine sediment. These results suggest that the geochemical characteristics were changed by the estuary bank built in the research area and that the increase in fine sediment attributable to the low-energy environment resulted in an increase in organic matter pollution.

백두산 북동쪽으로 약 25 km 떨어져있는 지역의 마이오세 현무암(황송푸 현무암, 20 Ma)에 대한 주 성분원소와 미량원소, Sr-Nd 동위원소 조성에 대한 연구가 수행되었다. 황송푸 현무암은 비현정질 암석으로 Na2O+K2O=3.5~4.7 wt.%, MgO=9.9~11.1 wt.%을 보인다. Mg 성분이 풍부한 감람석(Mg#=75~86)과 단사휘석 (Mg#=72~85), Ca성분이 풍부한 사장석 미반정을 함유하고 있다. 이 현무암은 경희토류원소 부화가 나타나는 해양도현무암과 유사한 미량원소 패턴을 보이고, 높은 Cr(394~479 ppm)과 Ni(389~519 ppm) 성분, Nb-Ta 부화 이상치, Rb과 Ba을 포함하는 LILE가 부화되어 있는 특징을 보인다. 이러한 조직과 주성분원소/미량원소 조성 데이터는 황송푸 현무암이 알칼리 마그마 계열에 속하는 원시적인 마그마임을 나타낸다. 황송푸 마그마는 상승하는 도중에 분별결정작용, 지각오염, 마그마혼합과 같은 분화작용을 거의 경험하지 않은 액상선 환경 에서 고화된 암석으로 이는 황송푸 현무암이 부분용융이 일어났던 맨틀에서의 특성을 지니고 있음을 반영한다. 황송푸 현무암의 높은 (Gd/Yb)sample/(Gd/Yb)PM 비율(2.8~3.5)은 황송푸 현무암이 판내부 환경에서 형성된 마그마로써 석류석이 존재하는 맨틀에서 페리도타이트의 낮은 부분용융(3~5%)으로 형성되었다. BSE보다 모두 높은 143Nd/144Nd와 87Sr/86Sr 성분을 보이는 황송푸 현무암은 이 지역 아래 부화된 맨틀영역이 존재한다는 것을 의미한다. 황송포 현무암은 과거(ancient)의 태평양판 섭입대에 의해 공급되어 재활용된 해양지각 혹은 대륙지각으로 교대작용을 경험한 맨틀에서 부분용융에 의해 형성되었다.