箱根外輪山斜面に分布する湧水の水質および同位体組成
鈴木秀和 *・宮下雄次 *・高橋浩 *2・安原正也 *2

Chemical and isotopic compositions of spring waters on the Hakone Caldera’s outer slopebyHidekazu SUZUKI , Yuji MIYASHITA , Hiroshi TAKAHASHI*2 and Masaya YASUHARA*2**

Abstract
Water temperature, major dissolved ions and oxygen, hydrogen and carbon isotopic ratios (δD, δ18O and δ13C) of spring waters
distributed on the Hakone Caldera’s outer slope were measured. The results were summarized as follows:
1) Gradual decrease of spring water temperature is 0.37°C/m. This trend is almost the same as that of water temperature of springs
not affected by volcanic activity in the caldera (0.40°C/m).
2) Unlike the spring waters in the caldera showing various type of water chemistry, the chemical composition of those on thecaldera’s outer slope is a Ca-HCO3 type with low total dissolved solids (TDS). Na/Cl and SO4/Cl ratios of water samples on thesoutheastern slope (windward side of prevailing wind during summer season) are different from those on the northeastern slope(leeward side), because the rate of sea salts from the Pacific Ocean which contributes to the precipitation falling on the windwardside slope is large compared with that on leeward side slope.
3) The δD and δ18O values east side slope are lower than those of west side slope at the same altitude, because the precipitation
falling on leeward northeastern slope is more isotopically depleted than that on windward southwestern slope. The isotopic altitude
effect of spring water on the west side slope (0.2‰/100m for δD and 0.06‰/100m for δ18O) is especially small compared with thatof the other Japanese mountain slopes.
4) The calculated δ13Cco2 values of gaseous CO2 in equilibrium with dissolved inorganic carbon (DIC) in the spring water have
below -20‰, that is, the DIC in spring water is originated from organic (soil) CO2 dissolved through the recharge process ofgroundwater, being not affected by volcanic CO2, unlike the hot spring water in the caldera.
1.

はじめに

捉えた地下水の涵養・流出機構に関する研究はほとんど

一般的に日本のような湿潤地域に位置する火山山麓に

無かった。

、周
は数多くの湧水が存在しており（Yamamoto，1995）

外輪山周辺、特に北東麓の南足柄市と南西麓の静岡県辺地域の重要な水資源として農業・工業・生活用水などの三島市地域には、以前より多数の湧水の存在が知られに広く活用されている。また、湧水は地下水流動系の末ており、工業あるいは生活用水として利用されている。

端部に位置することから、水循環や地下水流動を反映し南足柄市に位置する「清左衛門地獄池」は、工業用水のた特性を示すことが予想され、その性状の把握は水利用

水源として利用されるとともに、地域住民により湧水池に関する評価に加え、地下水の地域的な流動状態を把握

周辺の環境整備が行われており、神奈川県で唯一『平成するうえで大変重要なことである。

の名水百選』に指定された湧水として知られている。こ箱根火山の温泉水、地下水、湧水については、これまのように箱根外輪山山麓には、水資源的価値に加え、観で数多くの水文および地球化学的調査・研究が行われて光資源としても地域に重要な役割を果たす湧水が存在しきた（大木・平野（1972）、大山ほか（1990）など）。している。したがって、今後の保全に役立てるためにも、かし、その大部分が温泉施設の集中するカルデラ内部を周辺に分布する湧水も含めその性状を把握し、湧出機構

対象としており、外輪山を含め箱根火山全体を包括的になどを明らかにすることが重要である。

* 神奈川県温泉地学研究所*2 産業技術総合研究所〒 250-0031

神奈川県小田原市入生田 586

地質情報研究部門

深部流体研究グループ

論文 , 神奈川県温泉地学研究所報告 , 第 43 巻 ,29-38, 2011－ 29 －〒 305-8567

茨城県つくば市東 1-1-1

これまで外輪山の一部斜面を対象に、湧水の分布

小山や 水 質 な ど に 関 す る 調 査 が 幾 つ か 実 施 さ れ て い る。
N6

Yamamoto（1995）には、外輪山斜面（北東および南東）

0

0
10

0

0

地下水保全を目的とした調査の一環として、市域のみでW13あるが箱根外輪山の南西斜面を対象とした地下水・湧水

W29に関する総合的な学術調査が実施されている（三島市地

早 川

W15

下水涵養方策研究会編、1995、1996、1997、1998）
。し

W32

W26

あった。

裾野
黄瀬

地質構造が複雑であり、熱やガスなどの影響が考えら

川

S12

大 場 川

る。そこで箱根火山全体の地下水流動モデルを構築する

E33

10 0 0

ノ

E30

湖

S34

W4

W3

三島 S9

ーサーを用いて地下水流動系を把握する手法が有効とな

W28

芦

S30

S27
S14

湯河原

S7
S8

相模湾

かし、いずれの調査も一部斜面のみを対象としたものでれる火山地域では、水温、水質、同位体などの環境トレ

50

0

0
10

50

500

いる。また、南西斜面に位置する静岡県の三島市では、

酒
匂

狩 川

E13
南足柄
川
E37
N21
E17 E18
N28
E22, 23
E10
E15
E35
E16
E14
E21 E36小田原
E7

御殿場 N3に分布する湧水のおおよその位置が地図上に記載されて

N17

N24

500

S5

熱海

0

5km

手始めとして、外輪山斜面全域を対象に湧水の分布および採水調査を実施した。今回は、その結果明らかとなっ

図1

湧水の分布。図中の太線により東西南北 4 斜面にた外輪山斜面に分布する湧水の主要溶存化学成分と、酸区分した。

素・水素および炭素同位体組成の空間分布特性をもたら

Fig. 1 Distribution of spring waters.

す要因などについて検討を試みた。

slope of caldera is divided into east, west, south

The outerand north slopes by the thick lines.
2.

方法
採水調査は西および南斜面の一部を除き、2010 年 8Plus）を用いた高橋・廣田（2004）の方法に従って行っ

中旬～ 9 月上旬にかけて、35 ヶ所の湧水と 3 ヶ所の自た。測定された同位体組成は、標準物質（酸素・水素

噴地下水を対象に実施した
（図 1、
表 1）
。現地では、湧水・

は V-SMOW、炭素は V-PDB）からの千分率偏差である

地 下 水 試 料 を 採 水 す る と 同 時 に、 水 温（Hanna Inst.、

δ 値（‰）として表し、分析精度は δD 値が ±1.5‰ で、

CHECKTEMP 2

δ18O と δ13C 値が ±0.1‰ である。

ペン型温度計）、pH（Mettler Toledo、

MP125 ポータブル pH メーター）、
電気伝導度（横河電機、

なお、気象庁の箱根観測点で 8 月 19 日と 20 日にそれ

Model SC 82 パーソナル EC メーター）の測定を行った。

ぞれ 0.5 と 2.5mm/day の降水が観測されたが，調査期間

また湧出量は、一定容積法または浮子法により測定した。

中に地下水涵養に寄与するような目立った降水イベント

採水した試料は実験室へ持ち帰り、温泉地学研究所所はなく、今回の調査結果は基底流出時の水質および同位有の分析機器を用いて、主要溶存成分と水素・酸素同体組成を反映しているものと考えられる。また、斜面方

+

+

2+

位体比の分析を行った。主要陽イオン（Na 、K 、Ca 、
2+

-

-

2-

Mg ）および陰イオン（Cl 、NO3 、SO4 ）については、

向による性質の違いをみるため、便宜的に東西南北 4 方
位に斜面を区分した（図 1）。

イオンクロマトグラフィー（Dionex、DX-300、DX-AQ）
により分析を行った。また HCO3- については、自動滴3.

定装置（東亜電波工業、UT-501）を用いた電位差滴定法により分析を行った。

湧水の分布
対象範囲が広いこともあり、今回の調査では比較的ア

クセスしやすい場所にある湧水のみを対象としているた

酸素同位体組成については、自動平衡装置を用いた

め、図 1 に示したものが全ての湧水分布を反映している

CO2 平衡法、そして水素同位体比については、白金触媒とは言い難いが、おおよその分布特性を示していると考を用いた水素ガス平衡法による前処理後、軽元素質量分えられる。悉皆調査ではないため、数の多少について議析装置（Micromass、PRISM）で分析した。炭素同位体

論することは難しいが、湧水の利用や保全活動が盛んに組成については、産業技術総合研究所所有の Gas Bench

行われている南西麓の三島市域と北東麓の南足柄市域でII を用いた前処理システムと、それに接続した連続フは、他の地域より多くそして規模が大きな湧水が認めら

ロ ー 型 の 質 量 分 析 計（Thermo Fisher Scientific、Delta-

れる（表 1）。この両地域には火砕流（東京軽石流）堆－ 30 －－ 30 －

－ 31 －

－ 31 －

分析結果一覧

Table 1 Analysis results of water samples.

表１

積物が広く分布しており、埋没谷などの存在が湧水の分

1400

Ta

布に関連している可能性も考えられる。また、北西麓に

Tw

Tm

：南斜面
：西斜面
：北斜面
：東斜面

1200

も比較的規模が大きい湧水（Nos.W13、N3）が存在しており、W13 は箱根山麓で最大規模の湧水であることが1000

標高 （m）

わかる（表 1）。一方、相模湾に面した南東麓には湧水がほとんど分布していないことから、相当量の地下水が海底湧出地下水として海面下に湧出している可能性も考

800

600

えられる。
400

4.

湧水温

200

本調査で対象とした湧水の分布高度は 20 ～ 1023m
0と約 1000m の高度幅を有していることから、湧水温も

5.0

10.0

11.0 ～ 22.5℃と大きな温度差を示した。図 2 には、湧水
温と湧出地点の標高の関係を示した。一般的に両者の関

15.0

20.0

25.0

水温 （℃）

図2

湧水温と標高の関係。箱根周辺地域の年平均気温

係は、標高の低下にともない水温が上昇するという逆相と標高の関係（Ta）、その降水量による加重平関関係を示すが、本地域の湧水温にも同様の傾向が認め

均値と標高の関係（Tm）、そして Tm より左側にられる。しかし、今回は夏季に一回だけ測定した結果でプロットされる、湧水温と標高の関係（Tw）をあり、季節変動の有無を考慮していないため、気温の影表す回帰直線も示した。

響を受けて湧出前の本来の地下水温よりかなり高温を示

Fig. 2 Relationship between spring water

す湧水も多数存在するものと考えられる。図 2 には、箱

temperature and elevation.

根周辺地域における年平均気温（気象庁および箱根町にlines of annual mean air temperatureより観測された、2000 年～ 2009 年の 10 年間の平年値）

around Hakone caldera (Ta) and itsと標高の関係（Ta）、月別の平均気温と降水量による加weighted mean value by precipitation (Tm),

重平均値と標高の関係（Tm）も示した。

and spring water temperature plotted on

Regression

left-hand side of Tm (Tw) are also shown.
2

Ta = -0.0058H + 15.6 (R = 0.9707)(1)2

Tm = -0.0049H + 18.0 (R = 0.9083)(2)

今回測定した湧水温についても、気温の影響を強く受けた Tm より右側に位置する湧水については議論の対象か

鈴木（1994）によれば、Tm は涵養水温線と仮定するこら外し、標高との関係について検討を行った。対象となとができ、涵養あるいは流動過程において火山活動に伴る湧水温と標高の関係を示す回帰式は、Tw を湧水温、

う地熱の影響を受けた湧水は、その線より右側に位置す

H を標高とすると、ることになる。箱根火山でも、噴気活動が認められるカTw = -0.0037H + 16.0

ルデラ内の中央火口丘である神山周辺には、地熱の影響(R2 = 0.6914)（3）

により Tm の右側にプロットされる湧水の存在が明らかにされている（大山ほか、1990）。今回対象とした外輪となり、逓減率は 0.37℃ /100m であった。これは大山山の湧水についても Tm の右側にプロットされる湧水がほか（1990）により明らかにされた、カルデラ内におい13認められるが、後述するように水質特性や δ C 値からて噴気活動に伴う大きな地熱の影響がない、古期カルデ

みると、その溶存成分には明らかに火山ガスの影響が認ラ壁などに湧出する湧水温の逓減率（0.40℃ /100m）にめられないことから、これは高い気温の影響を強く受け近い値であった。

た結果であると推定される。
火山地域において地熱や気温の影響がない湧水の多く

5.

水質特性

は、Ta と Tm の間にプロットされる。また、大きな流

溶存成分量と明瞭な相関関係をもつ電気伝導度（EC）

動系をなす地下水が、涵養地点における水温を維持したについてみると、27 ～ 249μS/cm の範囲を示した。湧出まま流下し湧出している場合は、Ta よりも左側にプロ

標高が低下がるほど、EC が高くなる傾向を示しており、ットされることもある（佐藤・鈴木、1996）。そこで、滞留時間の差や、山麓地域における人間活動の影響を反－ 32 －－ 32 －

0.5

N3

N28
E10

0
10

E14

0

E15

0
10

50

0

E37
南足柄

0

0
W13

0.4

E23

N21
500

御殿場
50

N24

E17

E18

E16

E7

Cl- （meq/L）

N6

酒
匂
川

E35
E21

E36
小田原

W29

W26

芦

W28

W4

ノ

0.1

S34

S30

黄瀬

湯河原 meq/L

川

S12

500

S7

三島
大 場 川

図3

標高＞400m

0.2

W13

E30

湖

S14

S8

NO3-＞10mg/L

E33

10 0 0

相模湾

W3

W32

0.0

S27

S9

0.3

早 川

W15

裾野

水

E13

比

：南斜面
：西斜面
：北斜面
：東斜面

N17

海

小山

S5

1
Na+K
Ca
Mg

熱海

0

0

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Na+ （meq/L）

1
Cl
HCO3
SO4(+NO3)

図4

ナトリウムイオン濃度と塩化物イオン濃度の関係。白抜きの凡例は、標高 400m 以上に位置する湧水、5km

そして黒塗りの凡例は、硝酸イオン濃度が 10mg/L 以上

ヘキサダイアグラムによる湧水の水質分布。

の湧水を示す。

Fig. 3 Distributions of spring water chemistryFig. 4 Relationship between sodium and chloride

represented by hexa diagram.

concentrations.

Open circles show the springwaters located above 400ma.s.l., and solid
映していることが考えられる。pH は 7.0 ～ 8.2 と中性か

circles show the spring waters having the nitrate

ら弱アルカリ性を示しており、カルデラ内の湧水（大山concentrations of 10 mg/L or more.

ほか、1990）とは異なり、火山ガスの影響により弱酸性
Ca–HCO3 型を示すことが多く、カルデラ内とは異なり～酸性を示す湧水は認められなかった。
図 3 には、湧水の水質組成およびその空間分布特性を外輪山斜面の湧水では、水温と同様に溶存化学成分にも把握するために、
ヘキサダイアグラムの分布図を示した。

火山活動の影響はないものと考えられる。

多様な水質型がみられるカルデラ内の湧水（大山ほか、

また Mg2+ についても、基本的には岩石（輝石などの1990）とは異なり、全ての湧水が低濃度で Ca-HCO3 型有色鉱物）に由来する成分である。Na+ については、調を示していた。主成分である HCO3- や Ca2+ は、以下の査地域が沿岸部に位置することから、海塩に由来する式で示されるような火山岩を構成する斜長石の化学的風成分も若干影響していることが予想されるものの、図 4化プロセスに伴い地下水中に溶出したものと考えられに示したように Na+ と Cl- の比が海水のそれに比べ高いる。

（Na+ に富む）ことから、大部分は岩石由来の成分であることがわかる。また図 4 において、白抜きの凡例で示Na4CaAl6Si14O40 + 3H2O + 2CO2
= Al2Si2O5(OH)4 + 4NaAlSi3O8 + Ca2+ + 2HCO3-

した溶存成分量が少ない標高 400m 以上に位置する湧水（4）は、海水比のラインにより近い場所にプロットされており、滞留時間が短いことを反映して相対的に海塩の組成

井上ほか（2003）は大山火山中腹に湧出する地下水の87に近い（つまり降水成分の寄与が高い）傾向を示してい86

Sr/ Sr 比から、その化学組成は流動過程で接する主要る（Gamati et al.、2011）。なお、南斜面に位置する溶存構成岩石であるデイサイト中の斜長石、特に Ca を多く

成分量が多い湧水も海水比に近いところにプロットされ含むアノーサイト成分からの溶出により説明が可能であるが、NO3- 濃度が高いことなどから、生活排水などのることを述べている。また後述するように、δ13C 値の値

人為的な Cl- の負荷が原因と考えられる。

からそのプロセスにとって重要な役割を果たす CO2 は、次に、SO42- と Cl- 濃度の関係を示した図 5 をみると、地下水の涵養過程で付加された土壌 CO2 である。活動

やはり湧出高度が高い白抜きの凡例で示した湧水についを休止している火山地域の地下水・湧水は、南八ヶ岳ては、SO4/Cl 比が海水に近い値を示しており、Na/Cl 比山麓（檜山ほか、1996）、富士山（佐藤ほか、1997）な同様降水成分の寄与が高いことを示唆している。またこどでみられるように、基本的には溶存成分量が少ないの図では、斜面方向による違いがみられ、西 → 南 → 北・

－ 33 －－ 33 －

0.5

δ18O (‰)

0.3

O+
17

-6.0

8･
δ1

標高＞400m

-40.0

-45.0

芦ノ湖水
板寺 (2006)

0.0

E13

0.1

0.2

N24

-55.0

N17

0.3

0.4

E15

0.5

W13

δD
＝

SO42- （mg/L）

硫酸イオン濃度と塩化物イオン濃度の関係。凡例

図6の色の違いは図 4 に同じ。

-60.0

-65.0

酸素・水素同位体比の関係を示すδ－ダイアグラム。

Fig. 5 Relationship between nitrate and chloride
concentrations.

O+
10

N3

W13

W32

E36

8

0.1

δD (‰)

-50.0

E18

図5

-7.0

8

：南斜面
：西斜面
：北斜面
：東斜面

0.2

0.0

-8.0

δD
＝

海水比

：南斜面
：西斜面
：北斜面
：東斜面

-9.0

8･
δ1

Cl- （mg/L）

0.4

-10.0

Fig. 6 Relationship between oxygen and hydrogen

The color of symbols in thisisotopic ratios of spring water.

figure correspond to those in Fig. 4.
東斜面の順に SO4/Cl が高くなる傾向がみられる。これ（明神水 ( みょうじんすい )）よりも低い値を示していた。

は海岸からの距離とともに、後述する主涵養期である夏

また、西斜面に位置する他の湧水は、それとは逆で全体

季の南西からの卓越風の影響である可能性が考えられ的に高い値を示しており、標高 1010m に位置する W32

る。風下側の北東側の斜面では、カルデラ内に位置する（命之泉 ( みことのいずみ )）は、E15 よりかなり高い値

噴気地帯から放出される火山ガス起源の硫酸エアロゾルを示していた。

の影響を受けるため、SO4/Cl が高くなるのではないか

そこで、同位体比の地域特性を明らかにするために、18と推定される。また、図中に地点番号を示した特に高い

δ O 値の分布図を図 7 に示した。なお、δD 値について

SO4/Cl 比を示す湧水は、火山岩中に含まれる硫化物など、は、δ18O 値とほぼ同様の傾向を示すことから、ここで地質由来の成分の寄与が想定される。

はあえて取り上げないことにした。この図から、同一高度でも斜面方向により δ18O 値が異なることが判明した。

δ D およびδ 18O 値

全体的な傾向をみると、西～南西斜面で高い値を、そし18

図 6 には、δD 値と δ O 値の関係（δ－ダイアグラム）て北から北東斜面で低い値をもつ傾向が認められる。外を示した。図中には、早稲田・中井（1983）による日本

輪山の山頂付近にある湧水についてその値を比較してみ6.

列島における太平洋側の天水線（δD=8・δ O+10）と、

ると、西斜面の命之泉（1010m）で -8.3‰、東斜面の明Matsuo et al.（1985）による箱根カルデラ内におけるロ

神水（1023m）で -9.3‰ と同一標高において 1.0‰ の違ーカルな天水線（δD=8・δ18O+17）を示したが、外輪山いが認められた。このような斜面方向による同位体比の斜面の湧水は、両天水線の間にプロットされていること

違いは、富士山などの孤立峰において確認されておりがわかる。外輪山斜面の湧水には、カルデラ内の温泉水（安原ほか、2007）、大抵の場合は卓越風向に関係し、風にみられるような火山性熱水と天水の混合線に沿い大き上側で同位体的に重い、そして風下側で軽い雨が降るい

くシフトするような試料はみられず、基本的に降水を起わゆる「雨陰 ( あまかげ ) 効果」がその要因として考え源としていることが示唆される。また、蒸発の影響を受られている。断定はできないが、図 8 に示したように、

け高い同位体比をもつ芦ノ湖水（板寺、2006）に向かい

箱根火山の場合も周辺気象観測点（気象庁および箱根町

シフトしている（つまりその影響を受けた）湧水も認め

により計測）における多雨（主涵養）期である夏季（7られなかった。図 6 において、最も左下に位置する（つ月）の風向データからみて、雨陰効果による影響と推定

まり最も同位体比が低い）湧水は、W13（二子 ( ふたごされる。図 9 には Cl- 濃度と標高の関係を示した。なお、) 湧水）であり、標高 1023m と最も高所に位置する E15

人為的な影響を取り除くため、主に南斜面の位置する

18－ 34 －－ 34 －

N17

E37

0

0

W29

50

E35

0

E36

小田原

小田原

E7

酒
匂
川

御殿場

E22, 23E16 E21

南足柄

0

E14

狩 川

0
10

0

E10
0
10

50

W13

E15

0
10

-9.0 ~ -9.5

0

N28

南足柄

E17 E18

500

50

N21

酒
匂
川

E13

0

-8.5 ~御殿場-9.0 N3

狩 川

0

N24

50

N6

-8.0 ~ -8.5

小山

0
10

小山

500

‰
-7.5 ~ -8.0

早 川

W15

早 川

W32
W28

S14
S7

大 場 川

S8

S30
湯河原

西側斜面

湯河原

西側斜面
三島

500
東側斜面

-7.2

S5

熱海

500
東側斜面

大 場 川

S12
S9

裾野

川

S27

湖

黄瀬

川

三島

S34

相模湾

黄瀬

W3

10 0 0

ノ

E30

湖

W4

裾野

図7

ノ

芦

E33

10 0 0

相模湾

W26

芦

0

5km

図8

熱海

0

5km

箱根周辺における 2000 ～ 2009 年 7 月の卓越風向

分布（気象庁および箱根町によるデータを使用）。

酸素同位体比の分布。図中の点線は、箱根火山の南北方向に伸びる尾根線を示す。この線を境に、西側とFig. 8 Prevailing wind directions in July, from東側斜面に区分できる。

2000 to 2009.

Fig. 7 Distribution of oxygen isotopic ratio of

Agency and Hakone Town.

spring waters.

Date from Japan MeteorologicalDotted line shows a ridge line

running in the north-south direction on the Hakone

り、SO42- 濃度が高く、SO4/Cl 比も高いことからみても、

volcano.

この湧水は富士山を起源とする地下水が湧出しているもOn the basis of this line, caldera’sのと判断される。

outer slope can be divided into west and east side

次に、同位体比の高度効果をみるため、図 10 を作成

ones.

した。上述したように、箱根外輪山斜面における湧水の-NO3 濃度が 10mg/L 以上の湧水については、プロットさ同位体比には、明らかな斜面方向（特に東西方向）によれていない。この図をみてわかるように、風上側の西斜る違いが認められる。その傾向はこの図でもみられ、同面の方が風下側の北・東斜面に比べ同一高度においてよ

一標高における同位体比は、東斜面に比べ西斜面で高い-

り高い Cl 濃度を示す傾向にある。これは、卓越風の風

ことがわかる。また、北斜面では湧水の分布高度幅が小上である西斜面の方が、より風送塩の影響を強く受けた

さく、高度効果について検討するには適当でないことか結果であることを示唆しており、同位体比の斜面によるら、今回は図 7 および図 8 に点線で示した外輪山および違いが雨陰効果に起因することを支持している。

中央火口丘を南北に連なる尾根線を境に、大きく東側とまた、西斜面の標高 400m 弱に位置する二子湧水の西側斜面に二分して高度効果に関する議論を行うことに18

δ O 値が最も低い値を示す原因は、次のようなことが考した。

えられる。この湧水は黄瀬川の東側、つまり地形的には

二子湧水（W13）と井戸深度が不明な自噴井地下水（S5、

箱根火山の流域に位置しているものの、地下には富士山

N6、E13）を除く全湧水の同位体比（δDall、δ18Oa）、西の噴出物が分布し、水文地質的にはより平均涵養高度が側 お よ び 東 側 斜 面 の 同 位 体 比（δDwest、δ18Owest お よ び

高い富士山東斜面で涵養された地下水の流出域となって

δDeast、δ18Oeast）と標高の関係を示した回帰式は、標高をいる。そのため δ18O 値が低い富士山系の地下水が湧出H とすると、しているものと考えられる。三島市周辺の地下水の起源
δDall = -0.00709･H – 48.8325

について検討を行った中井（1996）によると、箱根外輪

δDwest = -0.00207･H – 49.1285

SO4/Cl 比（当山系と富士山系地下水には同位体比以外に、
量比）について、前者が低く、後者が高くなるという明(R2 = 0.4832）

（5）

2

（6）

2

(R = 0.6757）

δDeast = -0.00958･H – 48.7564(R = 0.6965）（7）

δ18Oall = -0.00100･H - 7.7803(R2 = 0.5296）（8）瞭な違いが確認されている。図 5 をみてわかるように、
二子湧水（W13）は他の西斜面に位置する湧水とは異な－ 35 －－ 35 －

1200

1200

E15

W32

1000

δDeast δDall

：南斜面
：西斜面
：北斜面
：東斜面

1000

：西側斜面

W32

E15

：東側斜面

800
標高 （m）

800
標高 （m）(a)δDwest600

芦ノ湖水
板寺（2006）

600

400

400

W13

200

200

0
-65.0

0
0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

-60.0

-55.0

-50.0

-45.0

Cl- (mg/L)
1200

図9

除くため、NO3- 濃度が 10mg/L 以上の湧水を省いた。黒(b)

δ18Oeast δ18Oall δ18Owest
W32
E15

塩化物イオン濃度と標高の関係。人為的な影響を
1000

：西側斜面
：東側斜面

塗りの凡例は西側斜面、そして白抜きの凡例は、東側斜
800

Fig. 9 Relationship between chloride concentrationand elevation.

In order to remove the

標高 （m）

面の湧水を示す。

anthropogenic effect, the water samples, having

芦ノ湖水
板寺（2006）

600

400

the nitrate concentrations of 10 mg/L or more,
were omitted.

-40.0

δD （‰）

W13

Open and solid circles show the200

spring waters distributed on west and east slopes,
respectively.
δ18Owest = -0.00063･H - 7.6426
18

0
-10.0

(R2 = 0.7175）
2

δ Oeast = -0.00115･H - 7.8793 (R = 0.7653）

-9.0

-8.0

（9）
（10）

-7.0

-6.0

δ 18O （‰）

図 10

水素同位体比（a）および酸素同位体比（b）と標高の関係。図中には、全ての湧水を用いて両者の関係となり、全斜面平均では 100m につき δD 値および δ18Oを示した回帰直線（δ Dall、δ 18Oall：実線）に加え、西

値 が そ れ ぞ れ 0.71‰、0.10‰、 西 側 斜 面 で は 0.2‰、

側斜面および東側斜面それぞれの回帰直線（δ Dwest、δ

0.06‰、そして東側斜面では 0.96、0.12‰ 変化すること18が明らかとなった。これは中村ほか（2002）により示さ

回帰直線を求める際には、富士山起源の地下水が湧出すれた、日本の他の山体で観測された天水の高度効果（δD

る二子湧水（W13）と採水深度が不明な自噴地下水（S5、値で 0.4 ～ 2.3‰/100m、δ18O 値で 0.4 ～ 0.1‰/100m）とN6、E13）は除外した。

比較するとかなり小さく、特に西側斜面の高度効果は、Fig. 10 Relationships between oxygen and

非常に小さいことがわかる。
このように箱根外輪山斜面、hydrogen isotopes of spring water and elevation.

特に西側斜面で高度効果が小さくなる原因は、現在のとRegression lines of all slope ( δ Dall,

ころ不明であるが、以下のような要因が想定される。

solid line), west slope ( δ Dwest, δ 18Owest: broken

Owest：破線とδ Deast、δ 18Oeast：点線）も示した。なお、

line) and east slope ( δ Deast,δ 18Oall:δ 18Oeast: dotted

1）西斜面の特に高所で同位体的に重い降水が降る。

line) are shown.

2）高所で涵養された地下水が山麓で湧出している。

were calculated, the data of Futago-spring (W13)

When these regression lines

discharging groundwater derived from Mt. Fuji
ただし、1）については多くの火山体で普遍的に認められる現象であり、地下水流動系に関連して形成された－ 36 －and groundwaters from flowing well whose depth isunknown (S5, N6, and E13) were not used.

－ 36 －

見かけの傾向であるとは考えにくい。西側と東側斜面の

1200

：南斜面
：西斜面
：北斜面
：東斜面

回帰直線の間隔が、低標高側で収束し、高度が増すにつ1000

れ大きくなることから考えても、2）が要因である可能性が高い。箱根外輪山において、斜面方位別に降水の同

800
標高 （m）

位体比を測定した宮下（2009）により、西側中腹斜面の
δ18O 値が、他の斜面のそれに比べ 0.6‰ 程度高いことが報告されている。したがって、今後は湧水の涵養源とな

600

400

る降水の高度効果について、詳細に検討していく必要性が求められる。

200

また、西側斜面には芦ノ湖からの漏水や、その湖水を0-25.0

導水している深良用水などの影響により同位体比が高くなっていることも考えられる。しかし、図 10 に示した

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

δ13CDIC （‰）

ように、標高 725m の芦ノ湖よりも高所の山頂部（標高

図 111010m）に位置する湧水（W32）の同位体比についても、

Fig. 11 Relationship between carbon isotopic ratio

東側斜面の山頂部（標高 1023m）に位置する湧水（E15）of dissolved inorganic carbon (DIC) and elevation.

溶存炭酸（DIC）の炭素同位体比と標高の関係。

の値より約 1.0‰ 高くなっていることから、湖水の影響というよりは、涵養源となる降水の δ18O 値自体が高い型を示すという水質特性から、外輪山湧水の水質形成にことを反映した結果であると考えられる。

火山ガスは関与していないことが推定されたが、今回
δ13CDIC 値の分析を行った結果、その妥当性を確認するこ7.

とができた。

δ 13C 値
一般的な地下水において、主要な陰イオン成分である高所に位置する湧水の δ13C 値が高くなる要因として

炭酸水素イオンを主体とする溶存炭酸（DIC）の炭素同は、平均 -27‰ 程度の値を持つ C3 植物（温帯地域の大有機物（-20‰ 以下）、
深部起源（火位体比（δ CDIC 値）は、部分の植生（木本類））に比べ、平均で -12‰ と同位体、
海成炭酸塩鉱物（約 0‰）など、山性）CO2（-8 ～ -3‰）

的に重い C4 植物（ススキなどのイネ科の植生）の影響

各起源物質によって異なる値を持つことから、その起源が、高所ほど大きくなることが考えられる。また、標高を検討する際に大変有効な指標となることが知られてい1000m 付近の湧水は 800m 付近のものに比べ高い値を示る。（鈴木・田瀬、2010）。特に活動的な火山地域では、しているが、これはその流域が C3 植物である木本類で溶存炭酸の起源物質の一つとして火山性 CO2 が含まれ占められていることが要因と考えられる。

13

13

ることから、δ CDIC 値を指標とすることで、湧水の水質8.

形成に対する火山ガスの影響の有無を把握することが可まとめ能となる。なお、本地域のように火山岩を帯水層とする

これまでカルデラ内を対象に数多くの研究が行われて地域では、海成層中に含まれる海成炭酸塩鉱物の寄与はきた箱根火山において、今回初めて外輪山斜面全域を対無視することができる。

象に湧水の採水調査を実施した。その結果、明らかとな

表 1 に は、 今 回 の 調 査 で 行 っ た 湧 水（16 地 点 ） のった湧水の水温・水質および同位体組成に関する特徴は、

δ13CDIC 値の分析結果を示すとともに、鈴木・田瀬（2010）

以下のようにまとめられる。

の手法に基づき計算した、湧水中の DIC と同位体平衡1） 気 温 の 影 響 を 受 け て い な い 湧 水 温 の 逓 減率 は、（δ13CCO2 値）にあると仮定される気相 CO2 の炭素同位体比0.37℃ /100m であった。これは大山ほか（1990）によりも示した。外輪山斜面に分布する湧水の多くは、δ13CDIC

明らかにされた、カルデラ内において噴気活動に伴う大値が -20‰ に近い低い値を示しているが、湧出高度の高きな地熱の影響がない、古期カルデラ壁などに湧出するい湧水では相対的に高い値を示し、火山ガスの影響が

湧水温の逓減率（0.40℃ /100m）に近い値であった。

あるようにも見受けられる（図 11）。しかし δ13CCO2 値

2）火山ガスや熱水などの影響により、多様な水質型をみると、すべて -20‰ 以下の値を示しており、外輪山がみられるカルデラ内の湧水とは異なり、全ての湧水が湧水中の DIC には火山性 CO2 の寄与はなく、有機物の一般的な浅層地下水と同じく低濃度で Ca-HCO3 型を示

分解により生じた土壌 CO2 を起源としていることが明していた。また、斜面方向により水質組成に違いがみららかとなった。5 章では、溶存成分量が少なく Ca-HCO3

れ、Na/Cl 比、SO4/Cl 比や Cl- 濃度などから、卓越風向－ 37 －－ 37 －

の風上側に位置する南西斜面では、風下側の北東斜面に

板寺一洋（2006）：芦ノ湖の水温および酸素・水素同位比べ海塩の影響をより強く受けていることが判明した。
18

体比の測定結果，温地研報告，38，35-42．

3）δD 値と δ O 値の関係（δ－ダイアグラム）から、

Matsuo, S., Kusakabe, M., Niwano, M., Hirano, T. and Oki,

外輪山斜面の湧水には、火山性熱水や芦ノ湖からの漏水

Y. (1985) Origin of thermal waters from the Hakoneの影響は認められなかった。また、同位体比には水質組

geothermal system ,Japan, Geochem. J., 19, 27-44.

成と同じく卓越風向の影響を受け、風下側の東側斜面に

三島市地下水涵養方策研究会編（1995,1996,1997,1998）

比べ風上側の西側斜面で相対的に高い値を示していた。

三 島 市 地 下 水 涵 養 方 策 研 究 報 告 書（ そ のさらに、同位体比の高度効果は、他の山体で得られた値

１, ２, ３, ４），三島市，34p, 40p, 59p, 74p．

に比べ、特に西側斜面で小さい値を示しており、西斜面

宮下雄次（2009）箱根火山における降水と湧水、河川の高所では同位体的に重い雨が卓越して降ることが推察

水の安定同位体比について，日本地球惑星科学連合

された。

2010 年大会予稿集 (CD-ROM)，H128-020．
134）湧水の δ CDIC 値の測定結果から、外輪山斜面に分中井信之（1996）三島市および周辺地下水の化学成分・布する湧水中の DIC には、火山性 CO2 の寄与はなく、同位体組成の特徴とその涵養源，三島市地下水涵養

有機物の分解により生じる土壌 CO2 を起源としている

方策研究会編『三島市地下水涵養方策研究報告書（そことが判明した。

の 2）』，三島市，13-36．

以上のように、湧水の水質や同位体組成が斜面により中村太郎・佐藤努・安原正也（2002）御嶽山南東斜面

大きく異なることなどが明らかにされた。外輪山斜面ににおける天水の高度効果．日本水文科学会誌、32、

おける水循環機構を解明するためには、今後そのような

135-147．

地域性がもたらされる要因を明らかにすることが重要に

大木靖衛・平野富雄（1972）箱根温泉の湧出機構と成因．

なるであろう。また、外輪山斜面の湧水には、火山ガス

地熱，32, 15-29.

や熱水の影響は認められず、芦ノ湖に面する西斜面では、

大山正雄・平野富雄・粟屋

その漏水の影響なども認められないことから、カルデラ

徹（1990）箱根火山の湧泉，

温地研報，21(3)，103-126．

壁部分では若干あるとは想定されるが、基本的に箱根火佐藤芳徳・安池慎治・河野 忠・北川光雄・鈴木裕一・

山ではカルデラ内外における地下水の交流は無いものと

高山茂美（1997）富士山周辺の湧水および地下水の考えられる。

水質について．日本水文科学会誌，27，17-25．
佐藤 新・鈴木裕一（1996）富士山の湧水および地下水

謝辞の水温について，ハイドロロジー（日本水文科学会

水素・酸素同位体の分析に際し、温泉地学研究所の板誌），26，23-34．

寺一洋主任研究員には様々なご配慮をいただきました。

鈴木裕一（1994）八ヶ岳の湧水および地下水の水温にまた、昭和女子大学非常勤講師の大山正雄博士には、貴ついて，ハイドロロジー（日本水文科学会誌），24，

重な資料をご提供いただいた。以上の方々に、ここに記

83-92．

して感謝の意を表します。

鈴木秀和・田瀬則雄（2010）浅間山における湧水の溶存
炭酸の炭素同位体比 ― 火山性 CO2 の寄与率の推定―，日本地下水学会誌，52，247-260．

参考文献
Gmati, S., Tase, T., Tsujimura, M. and Tosaki, Y.（2011）高橋浩・廣田明成（2004）Gas Bench II を用いた地下

Aquifers interaction in the southwestern foot of Mt. Fuji,

水中の溶存炭酸の炭素同位体測定について．日本地

Japan, Examined through hydrochemistry and statistical

球化学会年会講演要旨集．51，p96．

analyses. Hydrological Research Letters, 5, 58-63.

安原正也・風早康平・丸井敦尚（2007）富士山の地下水

檜山哲哉・安原正也・丸井敦尚・風早康平・鈴木裕一（1996）とその涵養プロセスについて，荒牧重雄・藤井敏嗣・

南八ヶ岳における湧水と地下水の水質．ハイドロロ

中田節也・宮地直道編『富士火山』，山梨県環境科

ジー，26，253-266．

学研究所，389-405．

井上陸夫・小林俊則・中村昇・大谷恵子・中島剛・小村早稲田周・中井信之（1983）中部日本・東北日本にお和久（2003）鳥取県大山火山中腹に湧出する地下水

ける天然水の同位体組成．地球化学，17，93-91．

の流動系－同位体地球化学的情報からみた地下水のYamamoto, S.（1995）Volcano Body Springs Japan. Kokon
Shoin，264p.

履歴－，日本水文科学会誌，33，255-267．

－ 38 －－ 38 －