地質ニュース603号，42 ― 45頁，2004年11月
Chishitsu News no.603, p.42 ― 45, November, 2004

日本列島及びその周辺域の地温勾配及び地殻熱流量データベース
田中明子 1）・山野誠 2）・矢野雄策 3）・笹田政克 4）す（第 1 図）．この CD − ROM には，地温勾配値と地1．はじめに

殻熱流量のデータだけではなく，地形陰影図の上地球を含め固体惑星や衛星は，その生成以来約にデータを重ねた図をおさめ，地形情報との関連

45 億年が経過していますが，多量の熱を放出してやおおよその位置がわかるようにしました．これら

います．地球がたどってきた進化とは，内部に蓄えのデータは，どのようにして得ることができるのでられた熱をいかに外部に捨てるのかという 冷却のしょうか？ またそれぞれどのような場所で測定され歴史 であると言うこともできます．惑星の冷却過ているのでしょうか？ ここでは，CD − ROM におさ

程は，初期の熱量，構成物質，熱輸送の機構などめられているデータについての説明と，利用法のに依存します．最も単純には惑星の直径が大きい

一例を簡単にご紹介します．

ほど単位質量あたりの表面積が小さくなり，高温度が持続します．現在の地球は，その誕生時に獲得された重力エネルギーや地球内部で発生した放射壊変エネルギーを放出することによって，地震・火2．地温勾配値と地殻熱流量
2.1 地温勾配値

山活動やテクトニクスなどのエネルギーとしていま

地表の温度は主に気温に支配されています．深す．またこの際，エネルギーの一部は熱エネルギー

さ 20 − 30m までは，気温の日変化・季節変化などのとして放出しています．地球上で人目をひく熱エネ影響を受け変動します．さらに深い場所では，これルギー現象は，火山の噴火，温泉の湧出，地震ならの影響がほとんどなくなり，地下深くなるにつれどでしょう．しかし，これらによるエネルギー支出はて温度は増加します．地中の温度が深さとともに増それぞれ 10 12，7 × 10 10 ，10 10 W です（水谷・渡部,

加する割合を 地温勾配 といいます．地温勾配値1978 ）．地球内部のエネルギーを最も大量に地表を得るためには，地表付近の各種の擾乱を避けるに運搬しているのは，固体熱伝導による地殻熱流ために数百 m 程度の坑井が必要とされています．

13量であり，その総量は 3 × 10 W です．地球内部の近年日本付近においては，資源探査・防災などの熱的性質を知る唯一の手がかりであり，最も基本調査・研究を目的にしただけではなく，地熱・温泉的な観測量であるこの地殻熱流量（単位面積，単開発などにともない，数多く深部ボーリングが行わ位時間あたりの熱流出量）と，地下の温度の地理的れ，地下の温度情報が蓄積されています．300m 以な分布を示すデータである地温勾配値が，今回出深の 1,937 地点における坑井の温度データは 1999

版された「数値地質図（CD − ROM ）DGM P − 5 日本

年に当時の地質調査所が編集し，「 300 万分の 1 日

列島及びその周辺域の地温勾配及び地殻熱流量本列島地温勾配図」として出版されています（矢野デ ータベース（ h t t p : / / w w w . g s j . j p / M a p / J P /ほか, 1999 ）.この CD − ROM におさめられている地（田中ほか, 2004 ）におさめられていまdgm.htm ）」温勾配値は，そのデータをもとにしています．そこ

1）産総研 地質情報研究部門
2）東京大学 地震研究所：〒113−0032 東京都文京区弥生1−1−13）産総研 地圏資源環境研究部門
4）産総研 深部地質環境研究センター

キーワード：地温勾配，地殻熱流量，データベース，日本列島，地下温度構造

地質ニュース 603 号

日本列島及びその周辺域の地温勾配及び地殻熱流量データベース― 43 ―．
第1図 「数値地質図DGM P − 5日本列島及びその周辺域の地温勾配及び地殻熱流量データベース」

では各坑井データの坑底温度もしくは最高温度と測定することにより，地殻熱流量を求めることがで地表の基準温度（各坑井から最寄りの気象官署きます．他の目的で掘削された坑井を利用して測定における平年気温が用いられています） の差を掘を行う陸域よりは，ある意味において海域における削深度もしくは最高温度を記録した深度で割るこ測定の方が容易であることから，日本列島周辺ではとにより，地温勾配値としています．つまり，熱伝陸域よりも海域における測定データが多くなってい導のみではなく熱対流をも含んだ地中の温度の増ます．ただし，浅海域では海底水温の変動が激し加率です．この CD − ROM には，経度・緯度・地温いため，熱流量を正しく測定することは困難です．

勾配値・掘削深度がおさめられています．

日本では最初の熱流量測定が 1957 年に行われて以来精力的に測定が行われ，1970 年頃までには2.2 地殻熱流量

日本列島付近の熱流量分布の大まかな特徴が明ら

地球内部から地表に向かう熱エネルギーの流れかとなりました．山野らのグループは，0 〜 60 °N ，である 地殻熱流量 の方が地温勾配値よりも地球120 〜 160 °E の範囲について，発表されたデータや内部の温度構造を知るためには重要です．この値

未公表データを収集し，コンパイルしてきました（山は，温度勾配とその場の物質の熱伝導率の積とし野ほか, 1997 ）．今回出版された CD − ROM におさて得られます．地殻熱流量は，地球内部から地表められた熱流量データベースは，このコンパイルをに向かって熱伝導により運ばれる熱のことで，火山整理したもので，総データ数は 3,184 点です．デーや地熱地帯などで顕著に見られる物質の流動に伴タファイルに含 まれる項目は，測 点 名 ，緯 度・経って放出される熱量は含みません．深海底では温度，標高または水深，温度測定点数と最大深度，度環境が安定しているので，海底面から数 m 以内

温度勾配，熱伝導率とその測定数，熱流量，及びの測定で，地殻熱流量を求めることができます．具

文献とその出版年です（詳しくは出版された CD −

体的には，数個の精密な温度センサーの付いた長ROM をご参照下さい）．

さ数 m の槍を海底の堆積物に突き刺すことにより温度勾配を測定しています．温度勾配の測定と同時にあるいは海底の堆積物を採集し，熱伝導率を2004 年 11 月号

2.3 分布の特徴

日本 列 島 付 近 では，プレートの沈 み込 みや火

日本海

佐渡島

誠・矢野 雄策・笹田 政克

蔵王

太平洋

日本海溝
500

地殻熱流量［mW/m2］

>200
200

0

150-2000

100-4000

50-60000

標高［m］

田中 明子・山野― 44 ―

-8000
138

139

140

141

142

143144

経度（°E）
第2図 38°Nに沿った日本海から佐渡島，蔵王を通り日本海溝へいたる断面図．○・●は地殻熱流量，□・■は地温勾
配値から推定された地殻熱流量，破線は標高．黒で塗りつぶしたシンボルは，地殻熱流量・地温勾配値の中で，それぞれ最も深い温度測定点までの地表面または海底面からの深さが明記してあるもの，あるいは坑井の深さが1,500m以上あるもの．

山・地熱活動などにより，地温勾配・地殻熱流量の地形と地殻熱流量の測定値とともに，137.5 °E 〜値は場所によって大きく変化します．陸上では，地144.5 °E までの 38 °N の緯度線沿いの鉛直断面図

温勾配値は地殻熱流量に比べて数多く分布し，空としてプロットしたものです．地形以外のデータは間分解能が高いのですが，地温勾配値は隣接した

38 °N の緯度線からの距離が 0.25 °以下であるもの

データの間で大きな違いがあることもあり，ばらつの値を示しました．この東西断面図は，日本海からきの大きな図になっています．一方地殻熱流量の佐渡島を通り，蔵王を横切り，日本海溝へといたるデータの誤差は，一般には 10 〜 20 ％であると考え地域です．この地域のような活動的な島弧では，られていますが，水深が浅い海域におけるデータ

冷たい海洋プレートの沈み込みによる構造を反映

は，水温変動の影響を受けている可能性があり，し，火山フロント付近（第 2 図では蔵王のあたり）を取り扱いに注意を要します．いずれのデータも，1境界とし，海溝側と背弧側において熱構造が大き点におけるデータのみから地下温度構造を推定す

く変わっていることがわかります．この断面図からることは困難であり，周辺地域での測定値との整も，海域では地殻熱流量，陸域では地温勾配値の合性を確かめることが必要です．

測定が多くなされていることが読み取れます．また

前述のように地殻熱流量は温度勾配と熱伝導率

陸上では，測定点は火山・地熱地帯に集中しておの積で与えられるので，地温勾配値から地殻熱流り，一般的に高い値を示しますが，値のばらつきも量を推定し，測定されている地殻熱流量と比較す大きいことがわかります．これは，地表に向かってることが可能です．ここでは，地温勾配値に，その運ばれる熱が，熱伝導のみではなく，火山のマグマ測定点からもっとも近い地殻熱流量の測定点におの上昇や地下水の循環など，ローカルな現象の影ける熱伝導率をかけたものを，地温勾配から推定響も受けているものと考えられています．図中のされた地殻熱流量の値とします．第 2 図は，このよ黒で塗りつぶしたシンボルは，地殻熱流量・地温

うに地温勾配から推定された地殻熱流量の値を，勾配値の中で，それぞれ最も深い温度測定点まで
地質ニュース 603 号

日本列島及びその周辺域の地温勾配及び地殻熱流量データベース― 45 ―の地表面または海底面からの深さが明記してある温度を復元することが可能となります．この方法にもの，あるいは坑井の深さが 1,500m 以上あるもの

より過去数百年間の気候変動を復元する研究は，です．これらは，データの信頼性の一つの尺度にな

これまで主に北米やヨーロッパで行われてきましたると考えられます．

が，最近では東アジアにおいても行われつつあります（山野ほか, 2003 ）．

3．おわりに

3.2 惑星の熱史

地下深部の広域的な温度構造は，地球科学の基惑星や衛星の現在の熱流量を知ることは，惑星礎データとして重要です．従来，地下の温度構造や衛星の生成時から現在に至るまでの活動やそのは主に地殻熱流量のデータに基づいて考察されて構成物質が何であるかを推定するための重要な制きました．日本列島周辺域においては浅海域を除約量となりえます．またこれによって逆に惑星としけば，地殻熱流量のデータの空白域はありません．ての地球の特徴が明らかになり，過去や未来におけ大局的な温度構造のパターンについては十分です

る状態を推定する手がかりになるかもしれません．

が，より詳細な情報を得るためには，現時点にお地球以外の惑星・衛星においては，唯一月においけるデータのみでは不十分な地域も見られます．て地殻熱流量観測がなされています．アポロ 15 号

一方，最近坑井の温度データに基づく地温勾配の（ハドレー地域），17 号（タウラス・リトロウ地域）にお値もコンパイルされました．これは地殻熱流量のデいて，熱流量は 18mW/m 2 という値が得られていまータに比べれば，測定点はほぼ陸上に限定され，す（Langseth et al ., 1976 ）．この値は，地球の平均浅いところの温度場を反映しているにすぎません

的熱流量の 82mW/m 2 に比べて約 1/4 ですが，月のが，測定点が多いという利点を持ちます．これら両サイズが地球の 1/4 以下であることを考慮すると，決者の特徴を理解の上，地質情報や他のデータとのして 小 さい わ け で は ありま せ ん ．な お，日 本 の重ね合わせや比較などにお使い下さい．

LUNAR-A ミッションによっても，月の地殻熱流量観

地殻・マントルなどを構成している岩石の物性値は温度に依存しているので，地下で起きる現象の測が予定されています（http://planeta.sci.isas.ac.jp/
LUNAR-A/objective.html ）．

多くが温度構造と密接に関係しています．たとえば，地殻内で地震が発生する深さには下限があり，地下の温度が高いと思われる地域ほど，その下限が浅いことがわかっています．他にも，地震波速度やその減衰，岩石の電気伝導度，マグマの発生，鉱物の変成など，さまざまな現象において温度条件が重要な要素となっています．つまり，今回出版されたデータは，地下の温度分布が推定されるという以外に，地球の中で何が起きているかを理解するためにも欠かせない情報です．また，地温勾配値・地殻熱流量の測定は，下記のような分野でも使われています．
3.1 気候変動の復元

地表面温度の変動は，地殻熱流量を測定する際には，その妨げになります．しかしこれは逆に，地文献：Revised lunar
Langseth, M. G., S. J. Keihm and K. Peters（1976）
heat-flow values, Proc. Lunar Sci.Conf. 7th, 3143 − 3171.
水谷 仁・渡部暉彦（1978）：地球熱学，岩波講座地球科学 1 地球，上田誠也・水谷仁編，167 − 224, 岩波書店．
：日本列島及びそ田中明子・山野 誠・矢野雄策・笹田政克（2004）の周辺域の地温勾配及び地殻熱流量データベース，数値地質図
DGM P − 5，産業技術総合研究所 地質調査総合センター．
：日本列島周辺海域の地殻熱
山野 誠・木下正高・山形尚司（1997）
流量分布，地質ニュース，no.517，12 − 19．
山野 誠・長尾年恭・カムチャッカ気候変動復元研究グループ：掘削孔内温度分布測定によるカムチャッカ半島におけ（2003）
る地表面温度変動の復元，地球惑星科学関連学会 2003 年合同
大会予稿集（http://www-jm.eps.s.u-tokyo.ac.jp/2003cd-rom/pdf/t032/t032-005̲e.pdf）.
矢野雄策・田中明子・高橋正明・大久保泰邦・笹田政克・梅田浩：300万分の1日本列島地温勾配図，地質司・中司 昇（1999）
調査所．

含まれているととらえることもできます．つまり，詳TANAKA Akiko, YAMANO Makoto, YANO Yusaku and SASADA
Masakatsu（2004）：Digital Geoscience Map P−5 : Geothermal Gradient and Heat Flow Data in and around Japan.

しく温度分布を測定することにより，過去の地表面＜受付：2004 年 8 月 16 日＞

下温度分布には過去の地表面温度変動の情報が2004 年 11 月号