화석수

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1. 개요

화석수는 과거 지질 시대에 형성되어 현재 재충전이 거의 이루어지지 않는 지하수를 의미한다. 주로 건조 또는 반건조 지역의 대수층에서 발견되며, 홀로세와 플라이스토세에 침투한 물이 대부분이다. 화석수는 염분 함량이 높고, 석유나 천연 가스를 포함할 수 있으며, 연대 측정은 삼중수소와 산소 동위원소 농도 분석을 통해 이루어진다. 주요 화석 지하수로는 오갈라라 대수층, 누비안 사암 대수층 시스템, 칼라하리 사막 대수층 등이 있으며, 이들은 농업, 산업, 소비 등 다양한 목적으로 사용되지만, 재충전이 어려워 고갈의 위험이 있다.

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화석수
일반 정보
유형	대수층
지속 가능성	비재생
설명	화석수는 지질 시대에 갇혀 지하 대수층에 갇힌 고대 물이다. 이 물은 수천 년, 심지어 수백만 년 전에 지하에 갇혔을 수 있으며, 현대의 수문학적 순환과 단절되어 있다. 일부 문헌에서는 '고대 물'이라는 용어가 '화석수'와 상호 교환적으로 사용된다.
특성
고립	화석수는 현대의 지표수와 지하수와 단절되어 있어, 고갈되면 자연적으로 보충되지 않는다. 이러한 고립은 화석수를 비재생 자원으로 만든다.
형성 시기	화석수는 과거의 기후 조건에서 형성되었으며, 종종 빙하기와 같이 더 습한 시기에 생성되었다. 이러한 조건은 현대와는 상당히 다를 수 있다.
위치	화석수는 사하라 사막, 아라비아 사막, 호주 아웃백과 같은 건조하고 반건조한 지역의 깊은 대수층에서 발견된다. 이러한 지역은 강수량이 적어 대수층이 자연적으로 보충되지 않는다.
수질	화석수의 수질은 지질학적 환경과 물이 지하에 머무른 기간에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 염분 함량이 높고, 용존 고형물질이 많을 수 있다.
사용
수원	화석수는 물 부족 지역에서 중요한 수원으로 사용될 수 있다. 그러나 고갈되면 재생되지 않으므로 지속 가능한 방식으로 관리해야 한다.
농업	일부 지역에서는 화석수를 사용하여 농업을 지원하고 식량을 생산한다.
산업	화석수는 산업 공정 및 기타 용도로 사용될 수 있다.
식수	처리 후 화석수를 식수로 사용할 수 있다.
문제점
고갈	화석수는 비재생 자원이므로, 과도하게 사용하면 고갈될 수 있다.
수질 저하	화석수 추출은 대수층의 수질을 저하시키고, 토양 침하를 유발할 수 있다.
환경 문제	화석수 사용은 생태계에 영향을 미치고, 지하수 의존 생물의 서식지를 파괴할 수 있다.
관리
지속 가능한 관리	화석수를 지속 가능한 방식으로 관리하려면, 추출량을 신중하게 조절하고, 대체 수원 개발을 고려해야 한다.
정책	화석수 관리에 대한 정책은 물 부족 지역의 사회적, 경제적 요구를 고려해야 한다.
기술	화석수 관리에 대한 기술은 물 사용 효율성을 높이고, 수질 오염을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.

2. 일반 지질학

대수층은 물로 채워진 기공 공간을 가진 다공성 암석 또는 비고결 물질로 구성된다. 비교적 드문 경우인 피압 대수층에서는 불투수성 지질층(예: 점토 또는 칼크리트)이 대수층을 둘러싸서 내부의 물을 격리시키며, 때로는 수천 년 동안 지속되기도 한다. 더 흔하게는, 화석수는 최근 지질학적 역사에서 기후가 훨씬 더 습했던 건조 또는 반건조 지역에서 발견된다. 일부 반건조 지역에서는 강수량의 대부분이 침투하기 전에 증발하여 상당한 대수층 재충전으로 이어지지 않는다.^[14]

2. 1. 지하수 연대 측정

대부분의 화석 지하수는 홀로세와 플라이스토세(10,000~40,000년 전)에 원래 침투한 것으로 추정된다. 일부 화석 지하수는 마지막 최대 빙하기 이후 시간에 얼음이 녹는 것과 관련이 있다. 지하수의 연대 측정은 삼중수소()를 포함한 특정 안정 동위원소의 측정 농도에 의존하는데, 삼중수소()와 중산소()의 농도를 지질학적 과거의 알려진 농도와 값을 비교한다.^[14]

2. 2. 염분 함량

대수층은 일반적으로 물로 채워진 기공 공간을 가진 다공성 암석이나 비고결 물질로 구성된다. 화석수는 숙주 암석에서 여러 이온을 용해하고 흡수할 수 있으며, 지하수의 염분은 해수보다 높을 수 있다.^[5] 이러한 이유로, 경우에 따라 화석수를 인간이 사용하기에 적합하게 만들기 위해 어떤 형태의 처리가 필요하다. 염수 화석 대수층은 또한 상당한 양의 석유와^[6] 천연 가스를 저장할 수 있다.^[7]

3. 재생 불가능성

누비안 사암 대수층 시스템과 오갈라라 대수층과 같이 규모가 크고 풍부한 대수층에는 화석수가 포함되어 있으며, 이는 상당한 사회 경제적 가치를 지닌다.^[1] 화석수는 농업, 산업, 소비 등 여러 목적으로 추출된다.^[1] 건조 기후 지역의 일부 대수층은 재충전이 거의 또는 전혀 이루어지지 않아 지하수를 사실상 비재생 자원으로 만든다.^[1] 추출률이 재충전률보다 높으면 지하수위가 낮아진다.^[1]

3. 1. 지하수 고갈

대규모의 풍부한 대수층(특히 누비안 사암 대수층 시스템과 오갈라라 대수층)에는 화석수가 포함되어 있으며, 이는 상당한 사회 경제적 가치를 지닌다.^[1] 화석수는 이러한 대수층에서 농업, 산업, 소비 등 여러 목적으로 추출된다.^[1] 건조 기후 지역의 사용 가능한 물을 포함하는 일부 대수층은 재충전이 거의 또는 전혀 이루어지지 않아, 해당 대수층의 지하수를 사실상 비재생 자원으로 만든다.^[1] 추출률이 재충전률보다 높으면 지하수위가 낮아지고 지하수 고갈을 초래할 수 있다.^[1] 비재생 지하수 자원의 추출은 유한한 특성 때문에 지하수 "채굴"이라고 불린다.^[1]

3. 2. 지하수 채굴

대규모의 풍부한 대수층(특히 누비안 사암 대수층 시스템과 오갈라라 대수층)에는 화석수가 포함되어 있으며, 이는 상당한 사회 경제적 가치를 지닌다.^[1] 화석수는 농업, 산업 및 소비 등 많은 인간적 목적으로 이러한 대수층에서 추출된다.^[1] 건조 기후 지역의 사용 가능한 물을 포함하는 일부 대수층은 재충전이 거의 또는 전혀 이루어지지 않아, 해당 대수층의 지하수를 사실상 비재생 자원으로 만든다.^[1] 추출률이 재충전률보다 높으면 지하수위가 낮아지고 지하수 고갈을 초래할 수 있다.^[1] 비재생 지하수 자원의 추출은 유한한 특성 때문에 지하수 "채굴"이라고 불린다.^[1]

4. 주요 화석 지하수

대부분의 화석 지하수는 홀로세와 홍적세 (10,000~40,000년 전)에 원래 침투한 것으로 추정된다. 일부 화석 지하수는 마지막 최대 빙하기 이후 시간에 얼음이 녹는 것과 관련이 있다. 지하수의 연대 측정은 트리티움( tritium|트리티움^영어)을 포함한 특정 안정 동위원소의 측정 농도에 의존하는데, 트리티움과 중산소( oxygen-18|중산소^영어)의 농도를 지질학적 과거의 알려진 농도와 값을 비교한다.^[14]

4. 1. 오갈라라 대수층 (Ogallala Aquifer)

오갈랄라 대수층은 미국 8개 주에 걸쳐 450000km² 면적에 위치한 대수층으로, 세계 최대 담수 매장지 중 하나이다.^[8] 이 대수층은 고화되지 않은 충적토 퇴적물로 구성되어 있으며, 마지막 빙하기 이후 습윤한 시기에 지하수가 퇴적된 것으로 추정된다. 대수층 상당 지역은 석회암의 불투수층으로 인해 강수 침투가 제한되며, 다른 지역에서는 재충전율이 비교적 낮게 측정되었다.^[9]

오갈랄라 대수층은 그 위에 거주하는 많은 사람들과 광범위한 농업에 용수를 공급한다. 그러나 많은 지역에서 과도한 취수로 지하 수위가 급격히 낮아지고 있으며, 고갈 속도는 최근 수십 년 동안 오히려 증가하는 추세이다.^[10]

리비아의 대인공강에 사용되는 파이프 조각 운송: 누비안 사암 대수층 시스템에서 물을 공급하는 파이프 네트워크.

4. 1. 1. 지질학적 특징

오갈랄라 대수층 또는 하이 플레인스 대수층은 미국 8개 주에 걸쳐 450000km² 면적에 위치해 있으며, 세계에서 가장 큰 담수 매장지 중 하나이다. 이 대수층은 고화되지 않은 충적토 퇴적물로 구성되어 있고, 지하수는 마지막 빙하기 이후 습윤한 시기에 퇴적된 것으로 추정된다.^[8] 대수층의 상당 지역에서는 석회암의 불투수층이 강수 침투를 막고 있으며, 다른 지역에서는 비교적 적은 재충전율이 측정되었다.^[9]

대수층은 그 위에 거주하는 많은 사람들과 광범위한 농업 용수를 공급한다. 그러나 많은 지역에서 과도한 취수로 인해 지하 수위가 급격히 낮아졌으며, 고갈 속도는 안정되지 않고 최근 수십 년 동안 증가하고 있다.^[10]

4. 1. 2. 고갈 문제

오갈랄라 대수층 또는 하이 플레인스 대수층은 미국 8개 주에 걸쳐 450000km² 아래에 위치해 있는 세계에서 가장 큰 담수 매장지 중 하나이다. 이 대수층은 고화되지 않은 충적토 퇴적물로 구성되어 있으며, 지하수는 마지막 빙하기 이후 습윤한 시기에 퇴적된 것으로 추정된다.^[8] 대수층의 상당 지역에서는 석회암의 불투수층이 강수 침투를 막고 있으며, 다른 지역에서는 비교적 적은 재충전율이 측정되었다.^[9]

대수층은 그 위에 거주하는 많은 사람들과 광범위한 농업 용수를 공급한다. 그러나 많은 지역에서 과도한 취수로 인해 지하 수위가 급격히 낮아졌으며, 고갈 속도는 안정되지 않고 최근 수십 년 동안 오히려 증가하고 있다.^[10]

4. 2. 누비안 사암 대수층 시스템 (Nubian Sandstone Aquifer System)

누비아 사암 대수층 시스템은 수단, 리비아, 이집트, 차드 등 북동아프리카에 위치한 대수층이다.^[11] 이 시스템은 여러 사암 대수층으로 구성되어 있으며, 일부는 해양 셰일과 같은 불투수성 층으로 인해 제한적이기도 하다. 물은 지역에 따라 4,000년에서 20,000년 사이에 퇴적되었다.^[11]

현대에 들어 물 수요가 증가하면서, 누비아 사암 대수층 시스템의 물은 그 위에 사는 사람들에게 매우 중요해졌다. 이 대수층의 급격한 고갈과 국제적 분쟁을 피하기 위해서는 신중한 국경 간 모니터링과 계획이 필요하며, 리비아와 이집트는 현재 이 대수층의 화석수를 대량으로 채취하여 사용할 개발 프로젝트를 계획하고 있다.

북아프리카 전역에서 다른 화석수 대수층도 확인되었다.

4. 2. 1. 지질학적 특징

누비아 사암 대수층 시스템은 수단, 리비아, 이집트, 차드 등 북동아프리카에 위치해 있으며 약 2000000km²에 이른다.^[11] 이 시스템은 유압적으로 상호 연결된 많은 사암 대수층으로 구성되어 있다. 일부 시스템은 해양 셰일과 같은 불투수성 층으로 인해 약간의 누출이 있더라도 제한적인 것으로 간주된다. 물은 특정 지역에 따라 4,000년에서 20,000년 사이에 다르게 퇴적되었다.^[11]

누비아 사암 대수층 시스템의 물은 그 위에 사는 사람들에게 매우 중요하며 수천 년 동안 그래왔다. 현대에는 수요가 증가함에 따라 급격한 고갈과 국제적 분쟁을 피하기 위해서는 신중한 국경 간 모니터링과 계획이 필요하다. 리비아와 이집트는 현재 이 대수층의 화석수를 대량으로 채취하여 사용할 개발 프로젝트를 계획하고 있다.

북아프리카 전역에서 다른 화석 대수층도 확인되었다.

4. 2. 2. 국제적 협력의 필요성

누비아 사암 대수층 시스템은 수단, 리비아, 이집트, 차드 등 북동아프리카에 위치해 있으며 약 2000000km² 면적을 덮고 있다. 이 시스템은 유압적으로 상호 연결된 많은 사암 대수층으로 구성되어 있다. 일부 시스템은 해양 셰일과 같은 불투수성 층으로 인해 약간의 누출이 있더라도 제한적인 것으로 간주된다. 물은 특정 지역에 따라 4,000년에서 20,000년 사이에 다르게 퇴적되었다.^[11]

누비아 사암 대수층 시스템의 물은 그 위에 사는 사람들에게 매우 중요하며 수천 년 동안 그래왔다. 현대에 들어 수요가 증가함에 따라 급격한 고갈과 국제적 분쟁을 피하기 위해서는 신중한 국경 간 모니터링과 계획이 필요하다. 리비아와 이집트는 현재 이 대수층의 화석수를 대량으로 채취하여 사용할 개발 프로젝트를 계획하고 있다.

4. 3. 칼라하리 사막 대수층 (Kalahari Desert aquifers)

칼라하리 사막은 보츠와나, 나미비아, 남아프리카 공화국 등 아프리카 남부 중앙 지역에 위치해 있으며, 상당한 규모의 카르스트 지형을 포함하는 지질학적 특징을 보인다. 이 지역의 강수량 대부분은 지하 대수층에 재충전되기 전에 증발해 버린다.^[12] 이 지역 대수층의 재충전 여부는 오랫동안 논쟁의 대상이었다.

4. 3. 1. 재충전 논쟁

칼라하리 사막은 아프리카 남부 중앙 지역(보츠와나, 나미비아, 남아프리카 공화국)에 위치해 있으며, 이 지역은 상당한 규모의 카르스트 지형을 포함하는 지질학적 특징을 보인다. 이 지역의 강수량 대부분은 지하 대수층에 상당한 재충전을 하기 전에 증발해 버리는데, 이 지역의 대수층이 유의미한 재충전을 받는지 여부는 오랫동안 논쟁과 연구의 대상이 되어 왔다.^[12] 칼라하리 북부 지역에서는 동굴 사암 내 심층 대수층에서 장기간 누출 없이 갇혀 있었음을 시사하는 동위원소 지문이 발견되었다.^[13]

4. 3. 2. 동위원소 지문

대부분의 화석 지하수는 홀로세와 홍적세(10,000~40,000년 전)에 원래 침투한 것으로 추정된다. 일부 화석 지하수는 마지막 최대 빙하기 이후 시간에 얼음이 녹는 것과 관련이 있다. 지하수의 연대 측정은 트리티움(tritium^영어)과 중산소(oxygen-18^영어)를 포함한 특정 안정 동위원소의 측정 농도에 의존하는데, 이 농도를 지질학적 과거의 알려진 농도와 값을 비교한다.^[14]

칼라하리 사막 북부 지역에서는 동굴 사암 내 심층 대수층에서 장기간 누출 없이 갇혀 있었음을 시사하는 동위원소 지문이 발견되었다.^[13]

5. 한국의 화석 지하수

(이전 출력이 비어있으므로, 수정할 내용이 없습니다. 원본 소스와 요약 정보가 제공되면 해당 내용을 바탕으로 위키텍스트를 작성하여 출력하겠습니다.)

5. 1. 동해 울릉분지

(이전 출력이 비어있으므로, 수정할 내용이 없습니다. 원본 소스와 요약 정보가 제공되면 해당 내용을 바탕으로 위키텍스트를 작성하여 출력하겠습니다.)

참조

_[1] 웹사이트 Non-renewable groundwater resources: a guidebook on socially-sustainable management for water-policy makers; 2006 http://www.unesco.or[...] 2015-12-16
_[2] 웹사이트 Deep Water: Researchers find more below than previously thought https://news.usask.c[...] 2023-05-09
_[3] 논문 Deep Meteoric Water Circulation in Earth's Crust https://onlinelibrar[...] 2021-03-16
_[4] 웹사이트 Glossary of Hydrologic Terms http://www.nws.noaa.[...] 2015-12-16
_[5] 간행물 Groundwater Information Sheet: Salinity http://www.waterboar[...] CA State Water Resources Control Board
_[6] 뉴스 Reading the Rock http://newsok.com/ 2015-12-21
_[7] 웹사이트 The Basics of Underground Natural Gas Storage - U.S. Energy Information Administration https://www.eia.gov/[...] 2015-12-16
_[8] 서적 Environmental Science https://archive.org/[...] Jones & Bartlett Publishers 2012-07-01
_[9] 논문 Groundwater depletion in the United States (1900–2008) https://pubs.er.usgs[...] 2015-12-16
_[10] 웹사이트 USGS High Plains Aquifer WLMS: Generalized geology and hydrogeology http://ne.water.usgs[...] 2015-12-16
_[11] 논문 Groundwater Resources of the Nubian Aquifer System 1998
_[12] 논문 Groundwater recharge in the Kalahari, with reference to paleo-hydrologic conditions 2000-11-30
_[13] 논문 Northern Kalahari groundwaters: Hydrologic, istopic and chemical studies at Orapa, Botswana
_[14] 웹인용 Non-renewable groundwater resources: a guidebook on socially-sustainable management for water-policy makers; 2006 http://www.unesco.or[...] 2015-12-16

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