Journal of the Mineralogical Society of Korea (한국광물학회지)

The Mineralogical Society of Korea (한국광물학회)
권호 표지

Mineralogical Characteristics of Fracture-Filling Minerals from the Deep Borehole in the Yuseong Area for the Radioactive Waste Disposal Project

방사성폐기물처분연구를 위한 유성지역 화강암내 심부 시추공 단열충전광물의 광물학적 특성

  • 김건영 (한국원자력연구소 심부지질환경특성연구분야) ;
  • 고용권 (한국원자력연구소 심부지질환경특성연구분) ;
  • 배대석 (한국원자력연구소 심부지질환경특성연구분) ;
  • 김천수 (한국원자력연구소 심부지질환경특성연구분야)
  • Published : 2004.03.01
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Abstract

Mineralogical characteristics of fracture-filling minerals from deep borehole in the Yuseong area were studied for the radioactive waste disposal project. There are many fracture zones in the deep drill holes of the Yuseong granite, which was locally affected by the hydrothermal alteration. According to the results of hole rock analysis of drill core samples, $SiO_2$ contents are distinctly decreased, whereas $Al_2$$O_3$ and CaO contents and L.O.I. values are increased in the -90 m∼-130 m and -230 m∼-250 m zone, which is related to the formations of filling minerals. Fracture-filling minerals mainly consist of zeolite minerals (laumontite and heulandite), calcite, illite ($2M_1$ and 1Md polytypes), chlorite, epidote and kaolinite. The relative frequency of occurrence among the fracture-filling minerals is calcite zeolite mineral > illite > epidote chlorite kaolinite. Judging from the SEM observation and EPMA analysis, there is no systematic change in the texture and chemical composition of the fracture-filling minerals with depth. In the study area, low temperature hydrothermal alteration was overlapped with water-rock interactions for a long geological time through the fracture zone developed in the granite body. Therefore the further study on the origin and paragenesis of the fracture-filling minerals are required.

방사성폐기물의 처분연구와 관련하여 대전 유성지역 화강암내 심부시추공 시추코아의 단열 광물들에 대한 광물학적 특성을 연구하였다. 유성지역의 심부시추공들에는 다수의 단열대가 발달해 있으며 국지적인 열수변질작용이 중첩되어 있다. YS-01 시추코아에 대한 전암분석결과 -90 m∼-130 m 구간과 -230 m ∼-250 m 구간에서 급격한 $SiO_2$ 함량 감소와 $_Al2$$O_3$, CaO, L.O.I 값의 증가가 관찰되며 이는 단열충전광물의 생성과 관련이 있다. 이러한 단열충전광물에 대한 XRD분석결과 불석광물(로몬타이트, 휼란다이트), 방해석, 일라이트($2M_1$과 $1M_{d}$ 다형), 녹니석, 녹염석, 카올리나이트 등이 확인되었으며, 산출되는 양은 방해석 불석광물 > 일라이트 > 녹염석 녹니석 > 카올리나이트의 순이다. SEM관찰 및 EPMA 분석결과, 단열충전광물들의 심도에 따른 조직 및 화학특성의 변화는 관찰되지 않는다. 연구지역은 화강암반내에 발달된 단열대가 지하수의 유동로로 작용하여 오랜 기간에 걸친 물-암석 반응이 진행되었고, 또한 저온의 열수변질작용이 중첩되었기 때문에 이들에 의한 단열충전광물의 생성기원 연구가 필요하다.

Keywords

References

  1. 김경수, 김천수, 배대석 (2002) 등연속체매질로서의 화강암지역의 유효수리전도도 산출. 지질공학, 12, 319-332
  2. 노진환 (2003) 천연 제올라이트의 수환경 개선용 기능성 소재로의 활용에 관한 연구 (I): 국내산 제오라이트의 양이온 교환 특성. 한국광물학회지, 16, 135-149
  3. 노진환 (2001) 국내산 제올라이트의 부가가치 향상을 위한 광물특성 평가방안, 광물과 산업, 14, 1-17
  4. 박희인, 이준동, 정지곤 (1977) 한국지질도 유성도폭 (1:50,000) 및 도폭설명서. 자원개발연구소, 21p
  5. 이상만, 김형식, 나기창, 1980, 한국지질도 대전도폭 (1:50,000) 및 도폭설명서. 자원개발연구소, 26p
  6. 정지곤, 서만철, 김경수, 황형중, 1997, 유성온천지역의 지질구조 및 지온분포 연구. 지질공학회지, 7, 173-189
  7. 한국원자력연구소 (2003) 고준위폐기물처분기술개발, KAERI/RR-2333/2002, 과학기술부, 589p
  8. Bailey, S.W. (1980) Summary of the AIPEA nomenclature committee. Can. Mineral., 18, 143-150.
  9. Bird, D.K. and Helgeson, H.C. (1981) Chemical interaction of aqueous solutions with epidote-feldspar mineral assemblages in geologic systems. II. Equilibrium constraints in metamorphic/geothermal porcesses. Am. Jour. Sci., 281, 576-614.
  10. Bird, D.K., Schiffman, P., Elders, W.A., Williams, A.E., and McDowell, S.D. (1984) Calc-silicate mineralization in active geothermal systems. Econ. Geol., 79, 671-695.
  11. Bird. D.K., Cho, M., Janik, C.J., Liou, J.G., and Caruso, L.J. (1988) Compositional, order/disorder and stable isotope characteristics of Al-Fe epidote, state 2-14 drill hole, Salton Sea geothermal system. Jour. Geophys. Res., v. 93-B11, 13, 135-13, 144.
  12. Caruso, L.J., Bird, D.K., Cho, M., and Liou, J.G. (1988) Epidote-bearing veins in the state 2014 drill hole: Implications for hydrothermal fluid composition. Jour. Geophys. Res., v. 93-B11, 13, 123-13, 133.
  13. Cathelineau, M. (1988) Cation site occupancy in chlorites and illites as a function of a temperature. Clay Miner., 23, 471-485.
  14. Deer, W.A., Howie, R.A., and Zussman, J. (1986) Disilicates and ring silicates. In: Rock-Forming Minerals, vol. 1B. 2nd ed., Longman, London, 3-134.
  15. Guidotti, C.V. (1984) Micas in metamorphic rocks. In: Bailey, S.W., Ed., Micas. Reviews in Mineralogy. vol. 13, Min. Soc. of Am., 357-468.
  16. Laird, J. (1988) Chlorites: metamorphic petrology. In: Bailey, S.W., Ed., Hydrous Phyllosilicates. Reviews in Mineralogy. vol. 19, Mineralogical Society of America, 405-453.
  17. Maruyama, S., Cho, M., and Liou, J.G. (1986) Experimental investigations of blueschist-greenschist transition equilibria: pressure dependence of Al2O3 contents in sodic amphiboles - A new geobarometer. In: Evans, B.W. and Brown, E.H., Eds., Blueschists and Eclogites, Geol. Soc. Am. Memoir 164, 1-16.
  18. Miller, B.E. and Ghent, E.D. (1973) Laumontite and barian-strontian heulandite from the Blairmore groups (Cretaceous), Alberta. Can. Mnier., 12, 188-192.
  19. Noh, J. H. (1991) Paragenesis and phase relations of mesolite-natrolite-laumontite from the Tertiary mafic tuffs in Yeongil area., Jour. Geol. Soc. Korea, 27, 136-144.
  20. Parkhurst, D.L. (1995) User's guide to PHREEQC-A computer program for speciation, reaction-path, advective-transport, and inverse geochemical calculations, U.S. Geol. Surv., Water-Res. Invest. Report 95-4227 142p.
  21. Pipping, F. (1966) The dehydration and chemical composition of laumontite. Miner. Soc. India. IMA, 159-166.
  22. Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corporation (PNC) (1992) First Progress Report on Research and Development on Geological Disposal of High-level Radioactive Waste, PNC TN1410 93-059.
  23. Shikazono, N. (1984) Compositional variations in epidote from geothermal areas. Geochem. Jour., 18, 181-187.
  24. Srodon, J. and Eberl, D.D. (1984) Micas in metamorphic rocks. In: Bailey, S.W., Ed., Micas. Reviews in Mineralogy. vol. 13, Min. Soc. of Am., 495-544.
  25. Velde, B. (1985) Clay Minerals: A Physico-chemical explanation of their occurrence. Elsevier Scientific Publishing Company. 59-104.
  26. Zhong, W.J.S., Hughes, J.M., and Scotford, D.M. (1985) The response of chlorite to metasomatic alteration in Appalachian ultramafic rocks. Can. Mineral., 23, 443-446.