Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers (한국자원공학회지)

The Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers (한국자원공학회)
권호 표지

Two-dimensional Magnetotelluric Surveys for Investigating Possible Deep Geothermal Regime in the Mid-mountain Area of Jeju Island

심부 지열자원 부존 가능성 탐지를 위한 제주 중산간 지역의2차원 MT 탐사

Lee, Tae-Jong;Lee, Seong-Kon;Lee, Choon-Ki;Park, In-Hwa;Song, Yoon-Ho;Uchida, Toshihiro
이태종;이성곤;이춘기;박인화;송윤호;內田利弘

  • Published : 2008.08.28
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Two-dimensional magnetotelluric (MT) and audio-frequency MT (AMT) surveys have been carried out at the mid-mountain area of Jeju Island to figure out any possible structures or evidences for remnant deep geothermal energy. Though numerous drillings have been performed in Jeju Island for development of ground water, the wells are mostly located along the coast lines or at low altitude area, but can hardly be found on the mid-mountain area. Good quality of MT and AMT data could be earned by operating far-remote reference in Kyushu Island, Japan, which is approximately 480 km apart. Two-dimensional inversion of MT data for four survey lines surrounding the Halla mountain showed a thick layer having around 10 ohm-m in the depth of a few hundred meters throughout the survey area, which can be considered as the unconsolidated sedimentary layer and the marine originated sedimentary layer. They also showed a conductive anomaly extending to more than 2 km depth at the central part of each survey line, which can possibly be a hydrothermal system or clays related with old volcanic activities during the formation of Mt. Halla.

제주도 중산간 지역에서 과거의 화산활동과 관련된 심부 지열에너지의 개발 가능성을 파악하기 위해 2차원 MT 및 AMT 탐사를 수행하였다. 제주도 내의 지하수 및 온천 개발을 위해 기존에 수많은 시추공이 개발되었으나 시추공들은 인구가 밀집된 해안선 근처의 고도가 낮은 지역에 주로 분포하여 중산간 지역의 심부 지질구조에 대해서는 알려진 정보가 많지 않다. 약 480 km 떨어진 일본의 큐슈에 원거리 기준점을 설치·운영하여 한라산을 에워싸는 4개의 측선에 대해 양질의 탐사자료의 획득이 가능하였으며 2차원 역산 결과 약 10 ohm-m의 저비저항을 가지는 층이 제주도 전역에 걸쳐 수 백 m 심도에 분포하는 것을 확인하였으며 이는 시추자료에서 이미 알려진 해성 퇴적층인 서귀포층과 U층에 해당된다. 역산결과는 또한 4개 측선의 중앙부에서 2 km 이상의 심도까지 연장되어 나타나는 저비저항 이상대가 공통적으로 나타났으며 이는 과거의 화산활동과 관련된 한라산 하부의 지열수 혹은 단층점토에 의한 영향일 가능성이 클 것으로 해석되었다.

Keywords

References

  1. 고기원, 1997, 제주도의 지하수 부존 특성과 서귀포층의 수문지질학적 관련성,이학박사 학위논문,부산대학교, p. 325
  2. 박기화,고동찬,김구영,김상연,김용제,김태희,문상호, 박권규,박인화,성기성,성낙훈,송경선,신제현,심병완, 이봉주,이종철,이철우,지세정,하규철,황세호,김석중, 고기원, 박윤석, 강봉래, 2004, "미래 제주도 청정 지하수 공급 시스템 구축 사업," 한국지질자원연구원 연구보고 서 일반-04(연차)-02, 국무총리, p. 214
  3. 송윤호,이창범,박덕원,김형찬,이철우,이성곤,이종철, 이병태,박인화,이태종,조병욱,염병우,이승구,이봉주, 기원서,박노욱,박영수,임무택,현혜자,손정술,임형래, 황세호,오재호,김세준,이윤수,김민규,박 찬,정용복, 김통권,이진수,천대성,임성근,2004,"심부 지열에너지 개발 사업," 한국지질자원연구원 연구보고서 일반-04(연 차)-01, 국무총리, p. 226
  4. 송윤호, 이태종, Toshihiro Uchida, 2006a, "가청주파수 대 역 MT 탐사자료에서 원거리 기준점의 효과," 한국지구시스템공학회지, 제43권, pp. 44-54
  5. 송윤호, 김형찬, 이상규, 2006b, "한국의 지열 연구와 개발," 자원환경지질, 제39권, pp. 485-494
  6. 오진용,이성숙,윤선,고기원,윤혜수,이종덕, 2000, "제주 도 지하층서," 지질학회지, 제36권, pp. 181-194
  7. 이상규, 정성남, 김호원, 김동준, 박종남, 강대우, 박인석, 이동영, 김주용, 오상훈, 진명식, 김상엽, 이진수, 이태섭, 구자학, 김광은, 구성본, 이희일, 최종호, 박영수, 임무택, 송윤호, 조진동, 박인화, 조인기, 전정수, 성기성, 신인철, 1993, "제주도 지열자원탐사 및 최적 활용 방안 연구 (I), " 한국자원연구소 931K101-113AP1, 상공자원부, p. 235
  8. 이상규, 정성남, 김호원, 이항렬, 김학련, 김태유, 윤윤중, 이정 동, 김원배, 이동영, 김주용, 진명식, 김상엽, 이진수, 박영수, 구성본, 최종호, 이희순, 임무택, 송윤호, 성기성, 박인화, 성 익환, 최순학, 조병욱, 1994, "제주도 지열자원탐사 및 최적 활용방안 연구 (II), " 한국자원연구소 941K101-113AP1, 통 상산업부, p. 376
  9. 이상규, 황세호, 이태섭, 구성본, 최종호, 박인화, 김광은, 송윤호, 성낙훈, 성기성, 이진수, 진명식, 지세정, 이동영, 김주용, 양동윤, 성익환, 최순학, 조병욱, 김민규, 박철환, 박연준, 최성웅, 박 찬, 이현철, 김태유, 양문희, 오경준, 박경민, 김연배, 송영수, 채효석, 백길남, 송승엽, 오세영, 이희순, 김태진, 1995, "제주도 지열자원탐사 및 최적 활 용방안 연구 (III), " 한국자원연구소 951K101-113AP1, 통상산업부, p. 473
  10. 이태종, 이성곤, 송윤호, Toshihiro Uchida, 2006, "MT 탐사 자료의 해석에서 AMT 대역 자료의 효용성, " 물리탐사, 제9권, pp. 261-270
  11. 이태종, 송윤호, 박덕원, 2008, "석모도 지열수 개발을 위한 자기지전류탐사의 적용, " 한국지열에너지학회논문집, 제 4권, pp. 1-10
  12. 정승환, 진명식, 김성재, 조진동, 구성본, 최위찬, 김원영, 최종호, 전명순, 조인기, 박영수, 지광훈, 이진수, 지세정, 신성천, 이병주, 황상기, 이희일, 김광은, 윤욱, 최범영, 전정수, 김유성, 김기석, 최선희, 1991, "마산, 창원 부근 의 대규모 지역난방을 위한 지열에너지 탐사 및 개발 연 구, " 한국자원연구소 보고서 911K101-113AP1, 동력자 원부, p. 172
  13. 정승환, 진명식, 조진동, 최위찬, 박영수, 이진수, 김정호, 정현기, 임무택, 조인기, 지세정, 이병주, 황상기, 전중수, 지헌철, 송윤호, 1992, "마산, 창원 부근의 대규모 지역난 방을 위한 지열에너지 탐사 및 개발 연구, " 한국자원연 구소 보고서 921K101-113AP1, 동력자원부, p. 167
  14. Bibby, H.M., Caldwell, T.G., and Risk, G.F., 1998, "Electrical resistivity image of the upper crust within the Taupo volcanic zone, New Zealand," J. Geophys. Res., Vol. 103, pp. 9665-9680 https://doi.org/10.1029/98JB00031
  15. Choi, J., Kim, H.J., Nam, M.J., Lee, T.J., Han, N., Song, Y., and Suh, J.H., 2007, "Interpretation of static-shifted 2D MT data observed in Jeju Island using 3D inversion," Proc. IEICE Technical Report, SANE2007, pp. 71-76
  16. Ingham, M., 1992, "Audio-magnetotelluric soundings on White Island volcano," J. Volcanol. Geotherm. Res., Vol. 50, pp. 301-306 https://doi.org/10.1016/0377-0273(92)90098-X
  17. Johns, A.G. and Dumas, I., 1993, "Electromagnetic images of a volcanic zone," Phys. Earth Planet. Inter., Vol. 81, pp. 289-314 https://doi.org/10.1016/0031-9201(93)90137-X
  18. Kagiyama, T., Utada, H., and Yamamoto, T., 1999, "Magma ascent beneath Unzen volcano, SW Japan, deduced from the electrical resistivity structure," J. Volcanol. Geotherm. Res., Vol. 89, pp. 35-42 https://doi.org/10.1016/S0377-0273(98)00120-6
  19. Lindal, B., 1973, "Industrial and other applications of geothermal energy. In: Armstead, H.C.H., ed.," Geothermal Energy, UNESCO, Paris, pp. 135-148
  20. Mogi, T. and Nakama, S., 1993, "Magnetotelluric interpretation of the geothermal system of the Kuju volcano, Southwest Japan," J. Volcanol. Geotherm. Res., Vol. 56, pp. 297-308 https://doi.org/10.1016/0377-0273(93)90022-J
  21. Mozley, E.C., Goldstein, N.E., and Morrison, H.F., 1986, "Magnetotelluric investigations at Mount Hood, Oregon," J. Geophys. Res., Vol. 91, pp. 11596-11610 https://doi.org/10.1029/JB091iB11p11596
  22. Nam, M.J., Kim, H.J., Song, Y., Lee, T.J., and Suh, J.H., 2006, "Three-dimensional FEM modeling of magnetotelluric data observed in Jeju Island, Korea," The 18th EM Induction Workshop, El Vendrell, Spain, S3
  23. Ogawa, Y., Matsushima, H., Oshima, H., Takakura, S., Utsugi, M., Hirano, K., Igarashi, M., and Doi, T., 1998, "A resistivity cross-section of Usu volcano, Hokkaido, Japan," Earth Planets Space, Vol. 50, pp. 339-346 https://doi.org/10.1186/BF03352120
  24. Oh, S., Yang, J.-M., Lee, D.K., Kwon, B.-D., Chung, S.-H., Song, Y., Min, K.D., Nakada, M., Mogi, T., and Lee, H., 2006, "Deep geoelectrical structure in and around the sourthern Korean Peninsula by GDS study," Geoscience Journal, Vol. 10, pp. 369-512 https://doi.org/10.1007/BF02910433
  25. Rikitake, T. and Honkura, Y., 1985, Solid earth geomagnetism, Terra Scientific Pub
  26. Risk, G.F., Bibby, H.M., and Caldwell, T.G., 1998, "Resistivity structure of the central Taupo volcanic zone, New Zealand," J. Volcanol. Geotherm. Res., Vol. 90, pp. 163-181 https://doi.org/10.1016/S0377-0273(99)00026-8
  27. Shimoizumi, M., Mogi, T., Nakada, M., Yukutake, T., Handa, S., Tanaka, Y., and Utada, H., 1997, "Electrical conductivity anomalies beneath the western sea of Kyushu, Japan," Geophy. Res. Lett., Vol. 24, pp. 1551-1554 https://doi.org/10.1029/97GL01542
  28. Uchida, T., 1993, "Smooth 2-D inversion for magnetotelluric data based on statistical criterion ABIC," J. Geomag. Geoelectr., Vol. 45, pp. 841-898 https://doi.org/10.5636/jgg.45.841