For the deep geological repository, engineering barrier system (EBS) is installed to restrict a release of radionuclide, groundwater infiltration, and unintentional human intrusion. Bentonite, mainly used as buffer and backfill materials, is composed of smectite and accessory minerals (e.g. salts, silica). During the post-closure phase, accessory minerals of bentonite may be redistributed through dissolution and precipitation due to thermal-hydraulic gradient formed by decay heat of spent nuclear fuel and groundwater inflow. It should be considered important since this cause canister corrosion and bentonite cementation, which consequently affect a performance of EBS. Accordingly, in this study, we first reviewed the analyses for the phenomenon carried out as part of construction permit and/or operating license applications in Sweden and Finland, and then summarized the prerequisite necessary to apply to the domestic disposal facility in the future. In previous studies in Sweden (SKB) and Finland (POSIVA), the accessory mineral alteration for the post-closure period was evaluated using TOUGHREACT, a kind of thermal-hydro-geochemical code. As a result of both analyses, it was found that anhydrite and calcite were precipitated at the canister surface, but the amount of calcite precipitate was insignificant. In addition, it was observed that precipitate of silica was negligible in POSIVA and there was a change in bentonite porosity due to precipitation of salts in SKB. Under the deep disposal conditions, the alteration of accessory minerals may have a meaningful influence on performance of the canister and buffer. However, for the backfill and closure, this is expected to be insignificant in that the thermal-hydraulic gradient inducing the alteration is low. As a result, for the performance assessment of domestic disposal facility, it is confirmed that a study on the alteration of accessory minerals in buffer bentonite is first required. However, in the study, the following data should reflect the domestic-specific characteristics: (a) detailed geometry of canister and buffer, (b) thermal and physical properties of canister, bentonite and host-rock in the disposal site, (c) geochemical parameters of bentonite, (d) initial composition of minerals and porewater in bentonite, (e) groundwater composition, and (f) decay heat of spent nuclear fuel in canister. It is presumed that insights from case studies for the accessory mineral alteration could be directly applied to the design and performance assessment of EBS, provided that input data specific to the domestic disposal facility is prepared for the assessment required.

장군 연-아연 광상은 망간 광체, 연-아연 광체 및 철 광체로 구성된다. 이 망간 광체는 생성환경 및 광물 조합을 토대로 탄산망간 광체와 산화망간 광체로 구성된다. 이 광상 지질은 선캠브리아기의 원남층, 율리층군, 캠 브리안기내지 오도비스기의 장산규암층, 두음리층, 장군석회암층, 석탄기내지 이엽기의 동수곡층, 재산층, 쥐라기 의 동화지층 및 이들을 관입한 중생대의 춘양화강암류로 구성된다. 이 탄산망간 광체는 고생대 캠브리안기내지 오 도비스기의 장군석회암층에 연-아연 열수용액과 반응에 의해 형성된 열수교대형 광체이다. 이 열수교대형 광체의 연-아연 광화작용과 관련된 모암변질작용은 주로 능망간석화작용과 일부 돌로마이트화작용, 황철석화작용, 견운모 화작용 및 녹니석화작용 등이 관찰된다. 정출순서에 따른 모암변질작용 시 형성된 탄산염 광물은 Ca-돌로마이트 (Co형, 모암) → 철백운석과 Ferroan 철백운석(C1형, 초기) → 철백운석(C2형) → 시데로플레사이트(C3형) → 시데 로플레사이트 및 피스토메사이트(C4형, 후기)가 형성되어 Fe와 Mn 원소들이 부화되는 방향으로 진행되었다. 따라 서 정출순서에 따른 모암변질작용 시 형성된 모암인 돌로마이트질 대리암(Mg, Ca 기원)과 연-아연 열수용액(Fe, Mn 기원)과 원소들의 치환관계를 살펴보면 다음과 같다. 1)초기 백운석 및 Ferroan 철백운석(C1형)은 Fe ↔ Mn 및 Mn ↔ Mg, Ca, Fe 원소들간 치환에 의해 형성, 2)철백운석(C2형)은 Fe ↔ Mn, Mn ↔ Mg, Ca 및 Mg ↔ Ca 원소들간 치환에 의해 형성, 3)시데로플레사이트(C3형)은 Fe ↔ Mn, Fe ↔ Ca 및 Mn ↔ Mg, Ca 원소들간 치환에 의해 형성과 4)후기 시데로플레사이트와 피스토메사이트(C4형)은 Fe ↔ Mg, Fe ↔ Mn 및 Mn ↔ Mg, Ca 원소들간 치환에 의해 형성되었다.

흔히 발견되지 않는 광물상들이 후기 열수변질광물로서 거도광산에서 관찰된다. 열수광물들은 스카른 광물들을 열수변질시키거나 공간충진 정출작용으로 산출된다. 즉, 투휘석, 석류석 및 장석들을 교대하여 녹니석과 포도석, 일라이트 및 펌펠리아이트 등을 산출하거나 열극이나 정동에서 정출한 것으로 포도석, 펌펠리아이트, 클리노조이사이트, 일라이트 및 Ca-불석(스틸바이트와 스텔러라이트) 등이 있다. 이들 열수광물들에 대해 X-선 회절분석, 주사전자현미경 관찰 및 전자현미분석을 통해 광물상과 산출상태 등이 상세히 규명되었다. 후기 공간충진 열수광물들을 대상으로 슈라이네마크 작도법에 의한 상평형 관계를 규명하였으며, 등온-등압 μH2O-μCO2상평형도를 작도하였다. 그 결과 초기에 정출된 포도석, 펌펠리아이트, 클리노조이사이트, 일라이트 및 녹니석은 비교적높은 CO2분압과 낮은 H2O 분압 하에서 먼저 정출되었으며, 그 후 H2O 분압이 증가하면서 일라이트와 수반되어 스틸바이트와 방해석이 정출되었다.

충청북도 미원지역의 운교리층내에 산출하는 마가라이트(margarite)를 편광현미경, 후방산란전자영상(BSEI), 그리고 전자현미분석기(EPMA)를 이용하여 변질양상 및 광물화학에 관하여 조사하였다. 편광현미경과 후방산란전자영상의 관찰에 의하면 대부분의 마가라이트는 순수한 단결정으로 구성되어 있지 않고 부분적으로 녹니석이 마카라이트 결정의 테두리 부근에 평행한 경계를 이루며 존재한다. 또한, 마가라이트를 가로질러 생긴 파쇄면을 따라서 녹니석이 교대하고 있기도 하며, 녹니석과 마가라이트가 교대로 충을 이루는 조직을 보여준다. 일부 마가라이트와 녹니석 결정내 에는 미세한 흑운모와 백운모가 흔히 협재되어 있다. 이러한 광물조직은 마가라이트가 녹니석뿐만 아니라 흑운모와 백운모로도 변질되었음을 지시한다. 화학분석 결과 마가라이트는 파라고나이트 성분을 19.6 mol% 정도 함유하나, 클린토나이트 성분은 극히 적거나 무시할 수 있을 정도의 양만이 존재한다. 운교리층에서 발견되는 마가라이트는 같은 시료내의 다른 변성기원 광물들을 관입하고 암석에 분포하는 흑운모의 엽리방향과는 무관하게 산출하는데, 이러한 조직관계는 마가라이트가 최고변성작용 이후에 생성된 이차광물임을 지시한다. 특히 주변에 대규모 화강암 관입암체가 분포하는 점은 이러한 관입암체에 기인한 열수용액이 마가라이트의 생성과 밀접한 연관이 있을 가능성을 사사한다.