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지하수 모니터링을 통해 지진과 연관된 수리지구화학적인 변동을 관찰하고 지진의 전조로서의 가능성을 알아보기 위해서 해외에서는 20여년 동안 지하수 및 샘물의 주요이온, 물 안정동위원소, 미량원소를 측정하고 있으며, 수리지구화학 변동성을 설명하기 위한 기작을 제시하고 있다. 해외에서는 지진과 연관된 물리적인 변동은 많이 보고되어 있고, 화학적인 변동은 많지 않지만 꾸준히 보고되고 있다. 본 논평에서는 지진 전후로 관찰된 지하수의 주요 이온, 물 안정동위원소, 미량원소에 대한 연구를 소개하고 지하수의 수리지구화학 변동성을설명하는 기작을 제시하고자 한다. 주요 이온 농도, 물 안정동위원소 값, 미량원소 농도는 지진 전과 지진 후에지역에 따라 변동성(증가 및 감소)를 보였다. 이러한 수리지구화학 변동성을 이해하기 위하여 제시된 기작에는지진의 정적 변형(static strain)에 의한 팽창(dilation) 및 압축(compaction), 퇴적물의 액상화(liquefication) 또는 고화(consolidation of sediments), 지진동에 의한 투수율(permeability)의 변화 등이 있다. 하지만, 지역별로지진 발생 이전과 이후로 수리지질학적인 특성과 지하수의 물리적-화학적 환경도 같이 변하기 때문에 종합적인 해석이 필요하며, 지진 주변 지역의 수리지구화학적인 장기적인 모니터링이 필요하다.
As a possible precursor of earthquakes, major ions, stable water isotopes and trace elements of groundwater and spring water have been monitored and analyzed for twenty years and mechanisms for the variations of hydrogeochemistry of groundwater have been suggested over the world. Although numerous physical variations associated with earthquakes are reported, the numbers of studies on hydrogeochemical variations of groundwater are not many, but continuously increasing. We will review the studies on responses of hydrogeochemistry of groundwater before and after earthquakes including major ions, stable water isotopes and trace elements and introduce mechanisms to explain the variations of hydrogeochemistry. Major ions, stable water isotopes and trace elements before and after earthquakes show some variabilities (increase or decrease), depending on the specific sites. Several mechanisms have been proposed to explain the variability and the mechanisms include co-seismic static stain inducing dilation and compaction; liquefication or consolidation of sediments; and permeability changed caused by shaking. However, it is required for comprehensive interpretation with long-term hydrogeochemical monitorings in the vicinity of areas related to seismic activities due to hydrogeological characteristics and the physical-chemical environment of groundwater covary for the specific sites.
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major ion, trace elements, groundwater, earthquake, isotopes
