AHW24-01

会場:301A

時間:5 月 25 日 09:00-09:30

付加体の深部地下水循環と微生物メタン生成・脱窒ポテンシャル
Microbial methane production and denitrification in deep aquifer associated with the accretionary prisms
木村 浩之 1∗ ; 松下 慎 1 ; 石川 修伍 1
KIMURA, Hiroyuki1∗ ; MATSUSHITA, Makoto1 ; ISHIKAWA, Shugo1
11

静岡大学大学院
Shizuoka University

静岡県中西部から中部、近畿、四国、九州、沖縄までの太平洋沿岸の地域は、厚い堆積層からなる。これらの堆積層は付加体 と呼ばれている。付加体は、プレートテクトニクスによって海洋プレートが陸側プレートの下部に沈み込む際、海洋プレート上の海底堆積物が陸側プレートに付加し、その後、隆起してできた地層である。西南日本の付加体は主に白亜紀から第三紀にかけて堆積した太古の海底堆積物に由来しており、高濃度の有機物を含んでいる。また、付加体の深部地下圏には豊富な地下水が存在する。さらに、付加体の深部帯水層には大量の天然ガス（メタン）が含まれている。
我々は、静岡県中西部の付加体が分布する地域に構築された温泉用掘削井（深度 1,000?1,500 メートルの掘削井が多い）を調査し、深部地下水および付随ガスを採取した。そして、地下水の環境データ（水温、pH、EC、ORP）の測定、各種イ
オン濃度、付随ガスの組成、炭素安定同位体比を分析した。また、地下水に含まれる微生物群集を対象とした 16S rRNA
遺伝子解析および嫌気培養を試みた。そして、付加体の深部地下圏に生息する微生物によるメタン生成および脱窒ポテ
ンシャルを明らかにした。
付加体の深部地下水の環境データより、付加体の深部地下水は嫌気性でること、主に沿岸域の掘削井から採取された地下水は比較的高い塩分を示すこと（2,000-3,100 mS/m）、中間部の掘削井から採取した地下水は中程度の塩分を示すこと（400-2,000 mS/m）、山間部の掘削井から採取した地下水は低い塩分を示すこと（<400 mS/m）が明らかとなった。付
随ガスの組成分析より、沿岸部および中間部の掘削井から採取した付随ガスは 96 ％以上の割合でメタンを含むことが示された。一方、山間部の掘削井から採取された付随ガスには 50-80 ％のメタンとともに、20-50 ％の割合で窒素ガスも含まれていた。付随ガスに含まれるメタンと地下水に含まれる溶存態無機炭素（主に、重炭酸イオン）の炭素安定同位体
比分析を行った結果、沿岸部の一部の付加体の深部地下圏に由来するメタンは有機物の熱分解起源であることが示された。一方、中間部と山間部の掘削井で採取されたメタンは、微生物起源であることが示された。
アーキアおよびバクテリアの 16S rRNA 遺伝子の解析より、付加体の深部帯水層中には水素発生型発酵細菌と水素資化
性メタン生成菌が優占することが明らかとなった。また、付随ガスに窒素ガスを多く含む山間部の深部地下水においては、脱窒細菌の 16S rRNA 遺伝子も検出された。深部地下水に有機基質を添加する嫌気培養を試みたところ、水素発生型発酵細菌と水素資化性メタン生成菌の共生によるメタン生成が確認された。特に、中間部および山間部の掘削井にて採取した深部地下水を用いた嫌気培養において、高い水素ガス生成・メタン生成ポテンシャルが示された。さらに、窒素ガスを多く含む付随ガスが見られた山間部の深部地下水に有機基質と硝酸を添加した嫌気培養では、脱窒細菌による高速での窒素ガス生成も確認された。
地球化学と微生物学を融合させた一連の研究手法により、沿岸域の付加体深部地下圏では、有機物の熱分解によりメタンが生成されることが示された。一方において、中間部および山間部の付加体の地下圏では水素発生型発酵細菌と水素資化性メタン生成菌の共生によって堆積層中の有機物が分解され、高速にメタンが生成されることが示された。さらに、山間部の付加体の地下圏では、水素発生型発酵細菌と水素資化性メタン生成菌の共生によるメタン生成が起こると同時に、主に有機物を電子供与体とし、硝酸を電子受容体とした脱窒が起こっている可能性が示された。

キーワード: 付加体, 地下水, 地下圏微生物, メタン生成, 脱窒
Keywords: accretionary prisms, groundwater, subsurface microorganisms, methane production, denitrification

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AHW24-02

会場:301A

時間:5 月 25 日 09:30-10:00

大気循環場の変化が引き起こす中部日本における降水同位体比の年々変動
Atmospheric circulation controls on the inter-annual variability in precipitation isotope
ratio in Japan
栗田 直幸 1 ; 藤吉 康志 2∗ ; 中山 智喜 3 ; 松見 豊 3 ; 北川 浩之 1
KURITA, Naoyuki1 ; FUJIYOSHI, Yasushi2∗ ; NAKAYAMA, Tomoki3 ; MATSUMI, Yutaka3 ; KITAGAWA, Hiroyuki1
1名古屋大学大学院環境学研究科, 2 北海道大学低温科学研究所, 3 名古屋大学太陽地球環境研究所
Graduate School of Environmental Studies, Nagoya University, 2 Institute of Low temperature science, Hokkaido University,
3
Solar-Terrestrial Environment Laboratory, Nagoya University

1

近年，レーザー分光法を使った水同位体分析が普及し，降水イベント毎の同位体比変動や水蒸気同位体比の連続デー
タなど，従来よりも高い時間分解能をもったデータが得られるようになってきた．そして，従来の「降水の同位体比は
気温や降水量の指標である」という経験則から脱却し，同位体比の変化を規定している「物理プロセス」を明らかにしようとする研究が近年急増している．そこで本研究では，中部日本を対象として，降水同位体比の日々変化，季節変化，
そして年々変化を引き起こす key となる因子の特定を行う．まず，名古屋大学にて 2013 年 6 月から実施している水蒸気
同位体比の連続観測，およびイベント毎の降水同位体比分析結果から日々スケールでの変動特性を明らかにし，これが気団や降水システムの違いといった日々の気象の変化とどのように関連しているか解析を行う．そしてその結果を過去
17 年間東京で行われた月単位の降水同位体観測データに応用し，短時間変化を引き起こす気象因子の特性変化によって年々の同位体比変化が説明可能であるか検証を行う．
結果は，夏期における日々スケールの降水の同位体比変化は，水蒸気起源の変化，および起源から観測地までの輸送途中にもたらされる降水量に依存していることが明らかとなった．冬期は，低気圧の経路の違いに対応して降水の同位体比が変化することを明らかにした．特に，日本の南岸を通る「南岸低気圧」に伴う降水は，顕著に低い同位体比で特徴づけられた．次に，年々スケールの変化について解析を行ったところ，夏期の季節平均値は降水量変化に依存せず，太平洋気団によってもたらされる降水の寄与率（夏期降水量に対する割合）に依存していることを明らかにした．冬期平均値は，
南岸低気圧の経路や発達度と密接に結びついており，日本の南岸からやや離れて進んできた南岸低気圧による降水が多い（少ない）年には同位体比が平年よりも低い（高い）値を示した．これらの結果から，中部日本における降水同位体比の年々変化は，降水量や気温よりも大気循環場の変化に依存していると結論づけることができる．さらに，太平洋気団の活動度，および南岸低気圧の経路や発達度は，夏期冬期の北東アジアモンスーンの強度に関連しており，その結果，中部日本における降水同位体比の年々変化は，アジアモンスーン指標と有為な相関を示した（夏期：R=0.47，冬期：R=0.42）．
キーワード: 水安定同位体, 東アジアモンスーン, 梅雨前線, 南岸低気圧
Keywords: Stable water isotopes, East Asian monsoon, Baiu, Southern coastal cyclone

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AHW24-03

会場:301A

時間:5 月 25 日 10:00-10:15

2013 年集中観測における日本全域の降水安定同位体比
Stable isotopes in precipitation all over Japan observed in 2013
一柳 錦平 1∗ ; 田上 雅浩 2 ; 吉國 司 1
ICHIYANAGI, Kimpei1∗ ; TANOUE, Masahiro2 ; YOSHIKUNI, Tsukasa1
1
1

熊本大学自然科学研究科, 2 東京大学大学院工学系研究科
Graduate School of Science and Technology, Kumamoto University, 2 School of Engineering, The University of Tokyo

Stable isotopes in precipitation (Oxygen-18 and Deuterium) are useful natural tracers for understanding the hydrologicalcycle and reconstructing paleo-climates. There are a lot of observational studies of stable isotopes in precipitation in Japan.
However, most observations on the local scale were conducted only one point or less than several points. The Isotope Mapping
Working Group of the Japanese Association of Hydrological Sciences (JAHS-IMWG) conducted the intensive observation of
stable isotopes in precipitation across Japan throughout 2013 (IOP2013). In this study, seasonal variation and spatial distributionof Oxygen-18 and d-excess at 57 stations across Japan were shown from the preliminary result of the IOP2013. Annual meanvalues in Oxygen-18 show the strong altitude effect from -13permil in the north part to -6permil in the southwest part of Japan.
The Oxygen-18 values along the Pacific coast and the Japan Sea coast of Japan are more and less than -8permil, respectively.
Annual mean values in d-excess ranged from 7permil in the southwest part to 22permil in the northeast part of Japan. The
d-excess values in the north part and along the Japan Sea coast are relatively higher than those along the Pacific coast of Japan.
The differences in d-excess values between the Pacific coast and the Japan Sea coast are mentioned in the previous studies. Mostof the monthly Oxygen-18 values ranged from -15permil to -5permil observed in the north part of Japan, and those values wererelatively high in the spring months (March-June) and low in the winter months (December to February). Most of the monthly
Oxygen-18 values ranged from -10permil to -5permil in the southwest part of Japan, the seasonal variation is small. On theother hand, the monthly d-excess values show strong seasonal variations observed both in the north and southwest parts of Japan.
Those values ranged from 0permil to 40permil in the north part and from 0permil to 30permil in the southwest part of Japan.
Especially in the north part of Japan, monthly d-excess values were extremely high in the winter month (December to February).
The high d-excess values are caused by the strong evaporation from the Japan Sea in the winter months.
キーワード: 安定同位体, 降水, d 値, 日本全国, 同位体マッピング WG
Keywords: stable isotope, precipitation, d-excess, all over Japan, Isotope Mapping Working Group

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AHW24-04

会場:301A

時間:5 月 25 日 10:15-10:30

同位体領域気候モデルと日本全国で集中観測された降水安定同位体比との比較
Comparison of stable precipitation isotopes between regional isotope simulation and intensive observation around Japan田上 雅浩 1∗ ; 一柳 錦平 2
TANOUE, Masahiro1∗ ; ICHIYANAGI, Kimpei2
1
1

東京大学大学院工学系研究科, 2 熊本大学大学院自然科学研究科
School of Engineering, The University of Tokyo, 2 Graduate School of Science and Technology, Kumamoto University

降水の安定同位比は水循環のトレーサーとして用いられている。しかしながら、日本全国を対象に降水の酸素・水素の安定同位体比を同時期に観測した事例はほとんどない。そこで、日本水文科学会同位体マッピングワーキンググルー
プ（IMWG）により、2013 年の 1 月から 12 月まで日本全国 124 地点で集中観測が行われた。このような、高空間解像度での観測データは世界的に見ても非常に貴重である。本研究では、そのうち 57 地点のデータを用いて、同位体領域気候モデルとの比較を行った。まず、月ごとに降水の安定同位体比の空間分布を比較したところ、モデル計算値も観測値も、6 月から 9 月を除いて、緯度効果の傾向を示した。モデルは緯度効果の強度を良く再現していた。6 月から 9 月にかけて
は同位体比の値はほぼ一様で、緯度効果は見られなかった。次に、気象庁による地域区分に従い観測地点を 6 つの地域に分けて季節変動を比較した。その結果、モデルは３月〜７月に北日本で高く、３月〜５月に東日本・西日本で高い傾向を捉えていた。しかしながら、東日本・太平洋側および西日本・太平洋側の地域では、1 月における降水の安定同位体比を過大評価していた。イベント毎にモデルと観測値との比較を行ったところ、モデルは 2013 年 1 月 14 日ごろの南岸
低気圧の中心気圧を再現できておらず、この低気圧によってもたらされる降水の安定同位体比の値が高いことがわかった。本発表では、これら比較結果について紹介する。
キーワード: 降水の安定同位体比, 同位体領域気候モデル
Keywords: stable isotopes in precipitation, isotope regional circulation model

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AHW24-05

会場:301A

時間:5 月 25 日 10:30-10:45

A two-year record of stable isotope characteristics of monthly rainfall at the Douala andYaounde urban cities, Cameroon
A two-year record of stable isotope characteristics of monthly rainfall at the Douala andYaounde urban cities, Cameroon
WIRMVEM, Mengnjo jude1∗ ; OHBA, Takeshi1 ; BAFON, Tasin godlove2 ; KAMTCHUENG, Brice tchakam3 ;TAYLOR, Eldred tunde4 ; ASAAH, Asobo nkengmatia elvis5 ; WOTANY, Engome regina6 ; OOKI, Seigo1 ;FANTONG, Wilson yetoh7 ; AYONGHE, Samuel ndonwi6
WIRMVEM, Mengnjo jude1∗ ; OHBA, Takeshi1 ; BAFON, Tasin godlove2 ; KAMTCHUENG, Brice tchakam3 ;TAYLOR, Eldred tunde4 ; ASAAH, Asobo nkengmatia elvis5 ; WOTANY, Engome regina6 ; OOKI, Seigo1 ;FANTONG, Wilson yetoh7 ; AYONGHE, Samuel ndonwi6
1

Department of Chemistry, School of Science, Tokai University, 2 Compagnie Miniere Du Cameroun, 3 Graduate School of
Science and Engineering for Education, University of Toyama, 4 IEMQC, Njala University, 5 Department of Earth & Planetary
Sciences, Tokyo Institute of Technology, 6 Department of Environmental Science, Faculty Science, University of Buea, 7 Instituteof Mining and Geological Research, Cameroon
1
Department of Chemistry, School of Science, Tokai University, 2 Compagnie Miniere Du Cameroun, 3 Graduate School of
Science and Engineering for Education, University of Toyama, 4 IEMQC, Njala University, 5 Department of Earth & Planetary
Sciences, Tokyo Institute of Technology, 6 Department of Environmental Science, Faculty Science, University of Buea, 7 Instituteof Mining and Geological Research, Cameroon
The stable isotopes of oxygen (18 O) and hydrogen (2 H) in precipitation are useful tools in environmental studies includinghydrological and climatological investigations. Like in most of tropical Africa, stable isotope data of rainfall is regrettably limitedin Cameroon. As a contribution to desired data, 43 monthly rainfall samples have been collected from January 2013 to December
2014 in the urban cities of Douala and Yaounde (in the tropical evergreen forest of Cameroon). The objectives were to produce
local meteoric water lines (LMWLs), define the spatial and temporal variations of the stable isotopes and controlling factors.
The conventional delta (δ) 18 O-δ 2 H diagram for the two-year data gave the regression lines: δ 2 H= 7.92δ 18 O + 12.99 (R2 =0.97)
and δ 2 H = 8.35δ 18 O +15.29 (R2 = 0.99) for Douala and Yaounde, respectively. These lines represent the LMWLs for the twocities. The similarity of slopes to the Global Meteoric Water Line (GMWL) of 8 indicates that rain formation processes in bothareas occurred under conditions close to isotopic equilibrium with insignificant evaporation effect during precipitation. Douala
precipitation showed a wide range of δ 18 O from -5.22 to -0.75 ‰, mean of -2.71 ‰ (2013); and -5.26 to -1.28 ‰, average of-3.09 ‰ (2014). A similar range was observed in Yaounde for δ 18 O from -5.20 to 1.81 ‰, mean of -2.49 ‰ (2013); and -5.86
to -0.66 ‰, average of -3.37 ‰ (2014). The large range suggests varied controls on precipitation in both localities. Despite thecloseness of the Douala sampling point to the Atlantic Ocean (35 km), the weighted mean d-excess value of 13.12 ‰ was higher
relative to 10 ‰ of the Atlantic moisture. Further inland in Yaounde (191 km), a relatively higher weighted mean d-excess value(14.55 ‰) was also observed. The high d-excess values in both cities reflect an addition of recycled continental moisture to
precipitation. The additional moisture is likely from the evergreen rainforest and a network of rivers in the areas. Weighted mean
δ 18 O and δ 2 H values for the sampling period were -3.27 ‰ and -13.01 ‰, and -3.07 ‰ and -10.04 ‰ in Douala and Yaounde,respectively. The slight increase in weighted mean δ values from Douala to inland Yaounde reflects a lack of continental effectprobably due to the additional supply of inland recycled moisture to rain. Monthly weighted mean δ values showed a definite
seasonal variability in both areas. Isotopically enriched and depleted values were observed during the pre- and post-monsoon low
rainfall and heavy monsoon rains, respectively, in agreement with the amount effect of tropical low latitude rains. This effect isprobably controlled by northward and southward oscillation of the Intertropical Convergent Zone and associated air masses. The
δ 18 O and δ 2 H of rainfall in the tropical cities of Douala and Yaounde show a similar temporal variability that is mainly controlled
by the addition of inland recycled moisture and amount effect. The generated isotope data and LMWLs can be used as tools forgroundwater recharge and atmospheric moisture circulation studies in the region.
キーワード: Stable isotope variation, Local meteoric water line, Amount effect, Moisture recycling, Douala-Yaounde, Cameroon
Keywords: Stable isotope variation, Local meteoric water line, Amount effect, Moisture recycling, Douala-Yaounde, Cameroon

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AHW24-06

会場:301A

時間:5 月 25 日 11:00-11:15

大阪平野とその周辺に分布する塩水とその起源
Saline groundwaters in and around the Osaka Basin and those origins
益田 晴恵 1∗ ; 新谷 毅 1 ; 三田村 宗樹 1 ; 丸井 敦尚 2 ; 森川 徳敏 2 ; 中野 孝教 3
MASUDA, Harue1∗ ; SHINTANI, Tsuyoshi1 ; MITAMURA, Muneki1 ; MARUI, Atsuhisa2 ; MORIKAWA, Noritoshi2 ;NAKANO, Takanori3
1
1

大阪市立大学大学院理学研究科, 2 産業技術総合研究所, 3 総合地球環境学研究所
Graduate School of Science, Osaka City University, 2 AIST, 3 Research Institute for Humanity and Nature

大阪平野の周辺の山間には多くの含鉄炭酸食塩泉が湧出していることが知られていた。中でも，有馬温泉は，有馬高槻
構造線の一部を流路として六甲山地で高温の含鉄食塩泉が大量の二酸化炭素とマントル起源の 3 He/4 He 比を持つガスを伴って湧出していることが知られている（たとえば，Nagao et al., 1981）。また，大阪南部の金剛?葛城山地に位置する石仏
では，低温ながら，有馬温泉に匹敵する二酸化炭素・3 He/4 He 比を持つ高濃度塩水が知られている（たとえば，Matsumoto
et al., 2003）。さらに，大阪平野の第四紀堆積層（大阪層群）と基盤岩の境界付近には，高濃度塩水がしばしば発見されてきた。大阪平野地下深部に存在する塩水の起源は現在も不明であるが，大阪湾沿岸部では 3 He/4 He 比の高さから，有馬型塩水との類似性が指摘されている (Morikawa et al., 2008)。本研究では，大阪府域の地下水中で，塩濃度の高いもの（おおむね Cl− >500 mg/L, HCO3 − >400 mg/L）を選び，井戸深度を取水深度と仮定して３次元分布図を作成した。また，
特に平野堆積物最下部と基盤岩に出現する取水深度が 500m より深い塩水の酸素・水素安定同位体比と塩分などとの関係から塩水の起源を検討した。
大阪層群は構造盆地であり，周囲を取り囲む低山地とは断層関係にある。塩化物イオン濃度の高い地下水は 2 つの地域に集中して見られる。一つはこの盆地と山地との境界付近である。平野北部の境界である有馬高槻構造線周辺，東部の生駒山地と南部の葛城山脈の生駒断層系に沿って見られるものが多い。塩化物イオンの最高値は 15,000mg/L 程度である。こちらのグループには，しばしば遊離二酸化炭素や高濃度の炭酸水素イオン（?3,500 mg/L 程度まで）を含むことがある。また，塩化物イオンは低濃度であっても，遊離二酸化炭素や炭酸水素イオンに富む地下水は平野から離れた山間部でもしばしば見られる。もう一つは，平野中央部の堆積岩最下部から基盤岩中で 1,000m 以上掘削された井戸に多く見られる。こちらの地下水は塩化ナトリウムに富む水質であることが多く，塩化物イオンの最高値は 13,000 mg/L 程度である。炭酸水素イオン濃度は高くても 300 mg/L 程度までである。こちらの地下水の採取地点は，前述のもののように断層との関連性は見られない。
従来から，石仏の塩水は，酸素同位体シフトが特徴である「有馬型塩水」に分類されてきた。これは，水素同位体比は比較的地域の天水の値に近く，酸素同位体比だけが高くなるものであり，高温で岩石と水とが反応した結果であると考えられてきた。石仏を除けば，上述した塩水の酸素と水素の同位体比の関係は，地域の天水と海水の混合線上にプロットされる。天水と海水の混合で説明される塩水は，同位体比と塩化物イオン濃度の関係も同様に混合線で示される。
大阪平野の 100m より浅い深度から取水される塩水は酸素・水素安定同位体比と塩化物イオン濃度との関係は海水との混合で表される。一方，取水深度が 100?500m の塩水は，酸素同位体比?塩化物イオン濃度の関係は海水?天水の混合線
上にプロットされるが，水素同位体比は海水と同じ塩化物イオン濃度を持つと仮定した塩水では-40 ‰と天水の値に近くなる。さらに，500m より深い塩水では酸素同位体比?塩化物イオン濃度の関係も海水?天水混合線からはずれ，酸素・水素とも海水?天水の混合線よりも小さい傾きを示す。海水と同じ塩化物イオン濃度を仮定した場合には，酸素同位体は-2‰，水素同位体比は-40 ‰である。
酸素・水素安定同位体比の特徴は大阪平野最下部の塩水が典型的な有馬型塩水ではないことを示している。大阪平野周辺の活断層は表層から深部帯水層への涵養経路となっていることから，海進時に流入した海水を含む地下水が地下深部へ移動しつつ有馬型塩水へと進化している過程を観察しているのかもしれない。

キーワード: 高深度地下水, 有馬型塩水, 活断層, 水素・酸素安定同位体比
Keywords: Deep groundwater, Arima-type brine, active faults, hydrogen and oxygen isotope ratios

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AHW24-07

会場:301A

時間:5 月 25 日 11:15-11:30

浅層地下水系への深部起源流体の混入とその定量化ー山形県寒河江市平塩地区の例ー
On deep-seated salty groundwater mixed into shallow groundwater flow system in Sagae
district, Yamagata, Japan安原 正也 1∗ ; 森川 徳敏 1 ; 稲村 明彦 1 ; 高橋 浩 1
YASUHARA, Masaya1∗ ; MORIKAWA, Noritoshi1 ; INAMURA, Akihiko1 ; TAKAHASHI, Hiroshi111（独）産業技術総合研究所地質調査総合センター
Geological Survey of Japan, AIST

寒河江川右岸の後期更新世段丘堆積物上に位置する山形県寒河江市平塩地区では，西方に広がる出羽丘陵の基部付近の 2 箇所から高濃度の塩水が自然湧出していることが古くから知られている．また，塩水の一部が浅層地下水系に混入
して移動・拡散する結果，高い塩化物イオン（Cl）濃度を有する舌状の浅層地下水帯が東西方向あるいは南西-北東方向に形成されている（加藤，1984）. このような塩水すなわち深部起源水の詳細な地球化学的性状と起源の解明，また浅層地下水系への混入プロセスと混入量の量的評価を目的とした調査を 2006 年と 2012 年に実施した．
自然湧出地点 2 箇所の塩水はいずれも Na-Cl 型の水質組成を持ち，Cl 濃度は 12,900mg/L と 13,200mg/L とほぼ同じであった．酸素・水素同位体比もそれぞれ delta-18O=-5.3 ‰と-5.4 ‰，delta-D=-45 ‰と-47 ‰と極めて近い値を呈した．
また，希ガス同位体データについても同様であった．一方，近傍の寒河江川左岸に掘削された深さ 1500m の温泉井から採取した地下水（Cl 濃度=16,000mg/L；delta-18O =-5.0 ‰；delta-D=-46 ‰）も，これら自然湧出する塩水と極めて似た地
球化学的特性を有することが明らかとなった．同地域には南北方向に多数の断層が走り，さらに平塩地区の東方約 500mには活断層である山辺活動セグメント（南北方向に延びる西側隆起の逆断層）も存在する．これらの地質学的弱線を通じて，深部起源水はその上昇の過程で浅い深度の地下水とほとんど混合することなく，すみやかに地表付近までもたらされているものと考えられる．
深部起源水の浅層地下水系への混入量については以下の手順に従って推定を行った．まず，1）丘陵基部に源を発して平塩地区を流れる 7 本の河川水の Cl 濃度と流量の観測結果に基づき，浅層地下水が河川水を涵養する形で最終的には地表水として域外に排出される Cl 量を算出し，深部起源水端成分の Cl 濃度を 13,000mg/L と設定した上で関与する深部
起源水の量を算出した．さらに，2）加藤（1984）の地下水面図に基づいてダルシー式を用いて平塩地区における地下水
流動量を算出し，これに同じく加藤（1984）が測定した浅層地下水の Cl 濃度の平均値（等値線間の面積で重み付けした上で Cl 濃度の平均値を算出）を掛け合わせ，地下水として域外に排出される Cl 量を求めた．その上で，深部起源水端
成分の Cl 濃度を同じく 13,000mg/L と設定し，浅層地下水系へ混入する深部起源水の量を算出した．このようにして求めた 1）と 2）を合計した結果，平塩地区への深部起源水の上昇量は 1 日当たり数 10-50m3 程度と推定された．
キーワード: 深部起源流体, 塩水, 浅層地下水系, 混合比, 同位体
Keywords: deep-seated groundwater, salty water, shallow groundwater flow sytem, mixing ratio, isotopes

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AHW24-08

会場:301A

時間:5 月 25 日 11:30-11:45

沿岸域深層の地下水の性状Chemical properties of deep groundwater at coastal area
町田 功 1∗ ; 小野 昌彦 1 ; 越谷 賢 1 ; 井川 怜欧 1 ; 丸井 敦尚 1
MACHIDA, Isao1∗ ; ONO, Masahiko1 ; KOSHIGAI, Satoru1 ; IKAWA, Reo1 ; MARUI, Atsunao1
1
1

産総研地質調査総合センター
Geological Survey of Japan, AIST静岡県駿河湾沿岸にて 150m 深のボーリング 2 本を行い地質試料を採取した。得られたコア間隙水の化学的性質から沿岸域地下水流動について考察した。
キーワード: ボーリング調査, 間隙水, 沿岸域, 塩淡境界, 同位体, 水質
Keywords: Borling survey, Pore water, Coastal Area, Boundary of saline and fresh water, Isotopes, Water quality

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AHW24-09

会場:301A

時間:5 月 25 日 11:45-12:00

阿武隈花こう岩地域における地下水の同位体比の鉛直変化：年代との対比
Vertical profiles of stable isotopic composition of groundwater in Abukuma granite: comparison with radiocarbon dates
高橋 浩 1∗ ; 高橋 正明 1 ; 塚本 斉 1 ; 安原 正也 1 ; 風早 康平 1 ; 稲村 明彦 1
TAKAHASHI, Hiroshi1∗ ; TAKAHASHI, Masaaki1 ; TSUKAMOTO, Hitoshi1 ; YASUHARA, Masaya1 ;KAZAHAYA, Kohei1 ; INAMURA, Akihiko1
1
1

産業技術総合研究所 地質調査総合センター
Geological Survey of Japan, AIST

花こう岩体のような結晶質岩地域では，地下水は帯水層を形成するのではなく，岩体の亀裂ネットワークを水みちとして利用していると考えられる．このような亀裂中の地下水は流動が遅いことが想定されるものの，その実体についての知見は少ない．
本研究では，阿武隈花こう岩体の３ヶ所で実施した掘削調査で採取した地下水試料の安定同位体の鉛直プロファイルについて報告する．掘削深度はおよそ 300m，130m，230m であり，それぞれ 11，7，6 深度で試料が採取されている．放射性炭素濃度分析による年代値が報告されており，深度 100m くらいまでで急激に年代値が増加し，それ以深では 10000̶ 16000 年くらいの年代値を示す．
採取した地下水の同位体組成は，全深度とも天水起源の特徴を示した．鉛直プロファイルは，浅層で掘削地点の周辺の地下水と同程度かやや低めの同位体比であり，深層になるにつれて，年代値の増加とともに同位体比がより低い値であった．浅層と深層での同位体比の違いは，水素同位体で 5 ̶ 10 ‰，酸素同位体でおよそ１.5 ̶ 2 ‰である．阿武隈地域の地下水で，このような低い同位体組成を示す理由としては，地下水の涵養標高が高いか，寒冷あるいは乾燥した環境下で涵養したか，のいずれかが考えられる．掘削地域の近傍で最も標高の高い，移ヶ岳周辺の河川源流域で採取された地下水の同位体組成は，これほどの値の低下を示していない．また，d 値が大きく異なっているなど，異なる同位体的特徴を示す．したがって，涵養標高によって，深層の低い同位体組成を説明することはできない．
一方，放射性炭素濃度からは，最終氷期の末期ごろの年代が示されていることから，掘削孔の深層での低い同位体組
成は，寒冷気候下で涵養したことで説明できると思われる．該当する年代域は，寒冷期と温暖期が短いサイクルで繰り返されているが，同位体組成は現在よりも低い値のみが得られている．このことは地下水形成によって，ある程度の年代幅であれば平均化されたためと考えられる．そのため，寒冷期の地下水では，ここで得られた同位体組成の変化よりもさらに低い値を示していた可能性もある．
本研究は、経済産業省受託研究の核燃料サイクル施設安全対策技術調査（地層処分にかかる地質情報データの整備：平成 14 年̶平成 17 年度）の成果を基にしています．

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AHW24-10

会場:301A

時間:5 月 25 日 12:00-12:15

鳥海山朱ノ又川流域の酸性湧水の同位体的特徴
Isotopic characteristics of acid springs in Shunomata river basin in Mt. Chokai volcano
林 武司 1∗ ; 安原 正也 2 ; 森川 徳敏 2 ; 高橋 浩 2 ; 浅井 和由 3 ; 草野 由貴子 4
HAYASHI, Takeshi1∗ ; YASUHARA, Masaya2 ; MORIKAWA, Noritoshi2 ; TAKAHASHI, Hiroshi2 ;ASAI, Kazuyoshi3 ; KUSANO, Yukiko41

秋田大学教育文化学部, 2 独立行政法人産業技術総合研究所, 3 株式会社地球科学研究所, 4 東京大学大学院新領域創成科
学研究科
1
Akita Univ. Faculty of Education and Human Studies, 2 GSJ, AIST, 3 Geo-science Laboratory, 4 Graduate School of Frontier
Sciences, The University of Tokyo

鳥海山の東斜面の山腹には，河床が酸化鉄の沈殿によって褐色を呈する河川がいくつか見られる．その 1 つである朱ノ又川の支流の標高 900m 付近には，沈殿性褐鉄鉱鉱床が分布する．鉱床は山腹斜面を開析する河川の谷底に分布しており，55%程度の鉄を含有して 100 万トン程度の鉱量が見積もられたことから，1956 年に開発が始められた．しかし，立地条件や、最大 2.0%程度と高濃度の燐を含有することから，短期間で廃鉱となった．鉱床は，60 万年前以降の火山活動によって排出された鳥海火山噴出物の末端部から湧出する地下水によって形成されたと考えられている．この湧水群は，20 ℃を超える水温と 3〜5 程度の低い pH によって特徴づけられ，1974 年の鳥海山の火山活動以降に酸性度が進行した
ことが指摘されている．しかしこれまで，湧水群の起源や水質形成機構に関する研究は僅かである．そこで本研究では，これらの点を明らかにすることを目的として，鉱床の上流側に位置する酸性湧水群を対象として水文調査を行っている．
本発表では，水質組成および環境同位体（δ 18 O・δ D）の調査結果について報告する．
酸性湧水群の水温および pH は，それぞれ 15.5〜19.5 ℃，2.8〜3.0 であった．鳥海山の北側斜面には，同じく酸性湧水として著名な出壺湧水があるが，酸性湧水群の水温や pH は，出壺湧水のそれ（水温：7 ℃程度，pH：4.5 程度）とは大きく異なっている．水質組成については，高い SO4 2− ・Cl− 濃度（117〜181mg/L・66〜106mg/L）で特徴づけられ，どちらも出壺湧水より著しく高い値を示した．酸性湧水群のδ 18 O・δ D は，それぞれ，およそ-11.5 ‰・-68〜-69 ‰であった．これらの値から，小笠原（2005）の同位体比−涵養標高直線に基づいて涵養標高を求めた結果，1,600m 以上と推定された．
本研究の結果は，鳥海山には，複数の酸性湧水の水質形成機構があることを示すものである．
キーワード: 酸性湧水, 環境同位体, 褐鉄鉱鉱床, 鳥海山
Keywords: acid springs, environmental isotopes, limonite ore deposits, Mt. Chokai Volcano

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AHW24-11

会場:301A

時間:5 月 25 日 12:15-12:30

Kr を用いた地下水の滞留時間推定と他の水文トレーサーによるその検証
Groundwater age determination by using 85 Kr and its verification by other hydrogeochemical tracers85

利部 慎 1∗ ; 松永 緑 1 ; 石井 智久 1 ; 百島 則幸 2 ; 嶋田 純 1
KAGABU, Makoto1∗ ; MATSUNAGA, Midori1 ; ISHII, Tomohisa1 ; MOMOSHIMA, Noriyuki2 ; SHIMADA, Jun1
1
1

熊本大学大学院自然科学研究科, 2 九州大学アイソトープ総合センター
Graduate School of Science and Technology, Kumamoto University, 2 Radioisotope Center, Kyushu University

Krypton 85 (85 Kr) is a man-made trace gas from reprocessing plant origin whose atmospheric concentrations have been increasing over the past few decades. As it is soluble in water, it can be used as groundwater age indicators over timescales ranging
from a few years to a few decades. In this study, 85 Kr specific activities in groundwater were measured with an on-site dissolved
Kr gas extraction system using an external flow through type hollow fiber membrane modified after Ohta et al. (2009).
85
Kr specific activities in groundwater were confirmed at 3 sites in Miyakonojo basin, south-western Japan, considering regional groundwater flow system. Estimated groundwater age were 2 years, 11 years and 60 years in the recharge, intermediateand stagnant discharge areas along the groundwater flow line, respectively. In order to verify these 85 Kr ages, we also measured
other age tracer gases such as Sulfur hexafluoride (SF6 ) and Chlorofluorocarbons (CFCs) at the same sampling wells of 85 Kr
measurement. The result of the SF6 age dating in the three locations were well harmonized with the 85 Kr dating results; theSF6 age were 1 year, 23 years and over 60 years. However, CFCs could not show reasonable groundwater age due to the local
contamination by the urban and industrial origin CFCs.
The seasonal fluctuation of the stable isotopes (δ 18 O and δD) in groundwater were also measured to evaluate the comprehensive groundwater age tendency. Relatively high seasonal fluctuation of the stable isotopes were measured only in the shallow
unconfined well site at the recharge area, which reflect the seasonal isotopic fluctuation in the precipitation. This is anotherevidence of the relatively young groundwater characteristics to support the 85 Kr and SF6 age in the recharge area.
キーワード: クリプトン 85, 地下水滞留時間, 地下水流動, 六フッ化硫黄, 年代トレーサー, 都城盆地
Keywords: Krypton-85, Groundwater age, Groundwater flow system, Sulfur hexafluoride, Groundwater age tracer, Miyakonojo
basin

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AHW24-P01

会場:コンベンションホール

時間:5 月 25 日 18:15-19:30

平塚市における大気水蒸気の安定同位体比について
Stable isotopic ratio of atmospheric vapor in Hiratsuka, Japan髙木 健太 1∗ ; 井上 貴之 2 ; 大木 誠吾 2 ; 大場 武 2
TAKAGI, Kenta1∗ ; INOUE, Takayuki2 ; OOKI, Seigo2 ; OHBA, Takeshi2
1
1

東海大学大学院理学研究科化学専攻, 2 東海大学理学部化学科
Course of Chemistry, Graduate School of Science, Tokai University, 2 Course of Chemistry, School of Science, Tokai University

天水の水安定同位体組成は地理的条件や気候によって変化する。世界的な平均同位体組成は Craig (1961) の天水線の関係に従う。
δD=8×δ 18 O+10(1)
ここで、各地域の降水の同位体組成を元に計算された天水線においては、式 (1) の傾き及び y 切片に地域ごとの特徴が見られる。また、大気水蒸気は降水の源であり、降水と同位体平衡の状態にあるとした場合、それらの組成は理論的には天水線に従う。更に近年、大気水蒸気の同位体組成は降水同位体組成よりも大気水循環トレーサーの明確な指標として利用されている (綱川 · 山中, 2005)。しかし、水資源の豊富な日本において季節変化や供給源の違い等の要因により水
蒸気の同位体組成が乱されることがある (檜山ら, 2008)。本研究では、降水と大気水蒸気における同位体組成の季節的変動に加え、地域的な大気水蒸気への供給源について調べた。
採取方法
試料は東海大学湘南キャンパス 17 号館屋上にて 2013 年 7 月 ∼2014 年 12 月の期間採取した。降水は Negrel et al. (2011)と Yoshimura (2002) を参考にし、時間日単位で採取した。採取した降水は 0.2 µm フィルターで濾過し、100 ml ポリエチ
レンボトルに保管した。大気水蒸気はドライアイスアルコールのトラップを使用した低温凝結法にて採取した (綱川 · 山
中, 2005)。本研究では降水 142 試料、水蒸気 90 試料を採取した。局所的な水蒸気の供給源として地表水と植物から蒸散する水蒸気を考え、地表水は降水採取地点付近の水源 (池 · 川)4 箇所にて 2014 年 4 月より 1∼2 ヶ月に 1 度程度採取し、各6 試料採取した。植物からの蒸散試料は降水採取地点付近の 6 つの植物にポリ袋を空気がもれないように設置、数日放置
し、溜まった水を採取した。蒸散試料は 2014 年 8 月より 1 ヶ月に 1 度程度、最大 4 試料を採取した。地表水と蒸散試料
は 0.2 µm フィルターで濾過し、50 ml ポリエチレンボトルに保管した。同位体組成は水同位体比アナライザー PICARRO
にて測定した。同日に採取した降水試料は日平均値を算出した。
結果考察
降水は δD が-124.7∼+9.1 ‰、δ 18 O が-16.6∼-0.6 ‰の間でそれぞれ変化を示した。大気水蒸気は δD が-223.5∼-82.2 ‰、18
δ O が-31.2∼-11.6 ‰の間でそれぞれ変化を示した。δD と δ 18 O の関係式は降水で δD=8.5δ 18 O+17.4 (R2 =0.95) 大気水蒸
気で δD=6.6δ 18 O-2.6 (R2 =0.92) と与えられた。そして、d-excess (d=δD-8δ 18 O) は降水-0.7∼31.4 ‰、大気水蒸気 5.6∼35.7‰の間で変化した。降水の同位体組成基づき算出された平衡水蒸気組成と観測した水蒸気組成は近い値にあったが、2014
年 5 月に大きな差が見られた。この要因として、この時期の大気水蒸気は降水が 100 %蒸発した場合の水蒸気 (バルク蒸気) であることが推測された。更に 6 月には大気水蒸気の d-excess に大きな正の逸脱があり、平衡状態にある降水起源の
水蒸気又はバルク蒸気に地表水起源の水蒸気が加わった組成であると推定される。
キーワード: 降水, 大気水蒸気, 安定同位体
Keywords: Precipitation, Atmospheric vapor, Stable isotope

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AHW24-P02

会場:コンベンションホール

時間:5 月 25 日 18:15-19:30

福島県北部沿岸域の湧水，地下水の水質と安定同位体の特徴
Characteristics of water quality in groundwater near the coastal area at northern part of
Fukushima Prefecture
藪崎 志穂 1∗
YABUSAKI, Shiho1∗
1
1

福島大学 共生システム理工学類
Faculty of Symbiotic Systems Science, Fukushima University

福島県北部沿岸域とその周辺地域（新地町，相馬市，南相馬市，浪江町，飯舘村）の地下水・湧水の水質と地下水流動，滞留時間を把握するために，2014 年 4 月から調査を実施している。これまでの調査・分析の結果から，対象地域の湧水および地下水の水質の特徴は，EC は 30 mS/m 以下が多く，津波で浸水した地点の多くで海水の影響は消えていることが示された。pH は 7 以下が多いが，一部で 7.5 以上の高い値を示す地点があり，地質や滞留時間の影響が及んでいる可能性が考えられる。水温は 13〜18 ℃を示す地点が多いが，一部の湧水で 12 ℃以下の低い値を示す地点があり，これらは標高の高い内陸部で涵養された可能性が示唆される。水質組成は多様であるが，浅層地下水では Ca-HCO3 型を示している。井一方，深度 20〜30 m の地下水や地面から湧き出ている湧水では Na-HCO3 型を示す傾向が認められる。これらの地点の水温は相対的に低く，SiO2 濃度は高い値を示していることから，相対的に滞留時間が長いと考えられる。また，一部地点では Ca-SO4 型を示しており，これは地質の影響を受けていることが予想される。
湧水や地下水の酸素安定同位体比は約-10〜-6 ‰，水素安定同位体比は約-65〜-35 ‰と幅広く分布している。同位体比が相対的に高い値を示す地点は，土壌断面の浅い部分の湧水などであり，蒸発の影響を受けていると予想される。比較的標高の低い場所で涵養されたと予測される湧水（標高 10m 付近）の同位体比は，酸素安定同位体比で-7.7 ‰，水素安
定同位体比で-49 ‰であり，これよりも低い同位体比を示すものは，より標高の高い地点で涵養された可能性が高いと考えられる。
対象地域の高度効果を求めたところ，酸素安定同位体比で-0.16 ‰/100 m，水素安定同位体比で-0.6 ‰/100 m であった。
内陸部には標高 600〜700 m の阿武隈高地が広がっており，こうした地域で涵養された水の同位体比は計算上，酸素安定同位体比で 1 ‰ほど，水素安定同位体比で 4 ‰ほど低くなると考えられる。こうしたデータを活用することにより，沿岸域の湧水等の涵養標高について明らかにできると期待される。
今後は，現在分析を行っている 3 H データを解析し，相対的な滞留時間を把握してゆく。また，今後，CFCs や SF6 分
析用の採水を実施し，より詳細な滞留時間を把握して，地下水流動の解明に努めてゆく予定である。

キーワード: 南相馬市, 相馬市, 浪江町, 水質, 安定同位体, 涵養域
Keywords: Minamisoma City, Soma City, Namie City, water quality, stable isotopes, recharge area

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AHW24-P03

会場:コンベンションホール

時間:5 月 25 日 18:15-19:30

扇状地地下水の水質形成における山地水資源の影響
Effects of mountainous water recharge to groundwater quality of alluvial fan
中村 高志 1∗ ; 西田 継 1 ; 風間 ふたば 1
NAKAMURA, Takashi1∗ ; NISHIDA, Kei1 ; KAZAMA, Futaba1
1
1

山梨大学・国際流域環境研究センター
ICRE, University of Yamanashi

In this study, the hydrogen and oxygen stable isotopes (δ D and δ 18O) and chemical compositions of environmental water
were employed to identify the effects of mountainous water recharge for groundwater quality on alluvial fan.
The study area is Midaigawa alluvial fan, located in western Kofu basin on central Japan, which is formed by Raised-bed River
discharged from the mountain watershed.
The groundwater samples were collected from 25 deep wells (100˜300m) in June-2010, Novenber-2011 and Novenber-2012.
Those wells were located on Midaigawa alluvial fan and adjacent mountain. Four End-member mixing analysis using isotope
value and chemical compositions revealed spatial variation in the contribution ratios for various groundwater sources. This
presentation focused on groundwater recharge from mountain area to alluvial fan. It also found the relationship between contributions of mountainous water on groundwater and chemical composition.
Acknowledgment
This study was supported by the Kurita water and environment Foundation (No.14B063).
キーワード: 地下水涵養, 扇状地, 安定同位体比, 混合比解析, 山地水資源
Keywords: Groundwater recharge, Alluvial fan, Isotopes, End-member mixing analysis, Mountainous water resource

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AHW24-P04

会場:コンベンションホール

時間:5 月 25 日 18:15-19:30

火山体の侵食にともなう降雨流出特性の変化−御嶽山における事例研究−
Change of rainfall runoff processes with the erosion of the volcano body: a case study of
Mt. Ontake
浅井 和由 1∗ ; 辻村 真貴 2
ASAI, Kazuyoshi1∗ ; TSUJIMURA, Maki2
11

地球科学研究所, 2 筑波大学生命環境系
Geo-science laboratory, 2 University of Tsukuba

第四紀火山は保水力が高く、黒いダムと形容される。高い保水力の要因は、火山表層の浸透能の高さ（地下水涵養量の多さ）にあると一般的に認識されているが、降雨時に大きな直接流出が発生する事例も報告されている。一方、第四紀火山の地下水流動・流出特性は火山体の侵食にともなって変化することが指摘されており、降雨流出過程についても同様に変化すると考えられる。本研究では、侵食にともなう降雨流出特性の変化を定量的に明らかにすることを目的として、御嶽山の侵食状況の異なる 2 流域を対象として、河川流量と電気伝導度の長期観測と洪水時の連続採水を実施した。発表では、両流域のハイドログラフの特徴、流出成分の分離結果、直接流出量について報告する予定である。
キーワード: 降雨流出, 御嶽山, 浸食, 成分分離, 直接流出, 涵養量
Keywords: rainfall-runoff, Mt. Ontake, erosion, hydrograph separation, direct runoff, recharge rate

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AHW24-P05

会場:コンベンションホール

時間:5 月 25 日 18:15-19:30

利根川流域における地下水のヘリウム同位体に関する研究
Helium isotopes in groundwaters from the middle and lower reaches of the Tone River,Japan.
森川 徳敏 1∗ ; 安原 正也 1 ; 仲間 純子 1 ; 稲村 明彦 1 ; 高橋 正明 1
MORIKAWA, Noritoshi1∗ ; YASUHARA, Masaya1 ; NAKAMA, Atsuko1 ; INAMURA, Akihiko1 ;TAKAHASHI, Masaaki1
1
1

産業技術総合研究所 活断層・火山研究部門
Geological Survey of Japan, AIST

関東平野には、高塩化物イオン濃度（Cl− ）によって特徴づけられる地下水が、主に茨城県南部から千葉県北部にかけての利根川下流の地域，群馬県南東部の太田市から館林市にかけての利根川中流域、埼玉県東部の平野部（関東平野中央域）などに見られている。
このうち、関東平野中央域のいわゆる元荒川構造帯内の水源井（上部-中部上総層群相当層；深さ 200 - 430 m 程度）および群馬県南東部の太田市から館林市にかけての地域の水位観測井においては、高塩濃度地下水はヘリウム（4 He）濃度が高い傾向にあり、4 He 濃度と Cl− 濃度によい正の相関が見られている。4 He-Cl− 濃度の相関およびヘリウム同位体比（3 He/4 He）の特徴より、この 2 地域の高 Cl− 濃度地下水の起源には関連があり、両地域の地下水の間に水平方向の水理
学的連続性が存在することが示唆された（森川ほか、2014a）。また、森川ほか（2014a）では、この 2 地域の高 3 He/4 He・
4
He 濃度の起源として群馬県南東部の太田市から館林市にかけての地域の利根川沿いの深部を起源とする可能性を挙げた。
一方、もう一つの高塩濃度地下水賦存地域である利根川下流地域の地下水についてヘリウム濃度・同位体比と Cl− 濃度の関係を見たところ，２つの異なる傾向が見られた（森川ほか、2014b）．茨城県守谷市・取手市・北相馬郡利根町、千葉県柏市・我孫子市周辺地域の地下水は 4 He の蓄積が見られ、大まかにみて Cl− 濃度が高くなるとともにその傾向が顕著となっている。群馬県南東部とは流動系が全く異なるものの、この傾向は群馬県南東部の地下水に類似している。これとは対照的に，利根川のさらに下流に位置する茨城県稲敷郡河内町、千葉県香取郡神崎町周辺の地域の高 Cl− 濃度地
下水はいずれも 4 He の蓄積はみられず、大気平衡値に近いか、あるいはわずかにトリチウム起源の 3 He の付加がみられるのみであった。
本研究では，利根川流域の高 Cl− 濃度地下水の He・Cl の起源をはじめとする地下水システムをさらに詳細に明らかにすることを目的に、これらの地域の補完として利根川中下流域にも調査を広げた結果を報告する。
引用文献：森川ほか（2014a）日本地球惑星科学連合 2014 年大会,AHW25-12, 森川ほか（2014b）2014 年度日本水文科学会 2014 年学術大会発表要旨集, 107-108.
キーワード: ヘリウム, 地下水, 利根川, 関東平野, 塩化物イオン, 希ガス
Keywords: Helium, Groundwater, Tone River, Kanto Plain, Chloride Ion, Noble Gas

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AHW24-P06

会場:コンベンションホール

時間:5 月 25 日 18:15-19:30

断層に沿って上昇する深部流体の可視化
Visualization of the deep-seated fluid ascending along the fault
西山 成哲 1∗ ; 田中 和広 1 ; 鈴木 浩一 2
NISHIYAMA, Nariaki1∗ ; TANAKA, Kazuhiro1 ; SUZUKI, Koichi2
1
1

山口大学大学院理工学研究科, 2 電力中央研究所
Yamaguchi University, 2 Central Research Institute of Electric Power Industry

1. はじめに
深部流体は一般に高塩濃度でガスを含むことが多く，反応性に富み (産業技術総合研究所，2012)，地下深部から地表まで上昇してくることが考えられる．このことから深部地下水環境に大きな影響を与えると考えられる．
山口県北東部から島根県南西部にかけての内陸部の地域において，地化学分析の結果からスラブ起源の深部流体の混入が指摘されている (村上・田中，2009)．これらは自然湧出がほとんどだが，山口県の徳佐盆地で報告されている流体
はボーリング孔から自噴している箇所のみである．このような深部流体はボーリング調査をしなければ確認することができず，地表踏査ではその存在が確認できない可能性がある．また，地下で深部流体がどのように分布し，流動しているかは不明である．
そこで，本研究では徳佐盆地において電磁探査法（CSAMT 法：Controlled Source Audio-frequency Magneto-Telluric
method）を用い，地下に潜在している深部流体の分布の可視化を試みた．
2. 調査地域の概要
徳佐盆地の基盤岩は白亜紀後期の溶結凝灰岩と流紋岩質溶岩からなる阿武層群が分布している．盆地内では第四紀の堆積物が基盤岩を覆っており，その層厚は重力探査等の結果から最大で 200m であると考えられている (竹村ほか，1991)．
ボーリング孔から自噴する流体の湧出箇所は全部で 3 ヶ所あり，NE-SW 走向に推定されている徳佐−地福断層 (佐川ほか，2008) に沿って分布する．
3. 調査結果
ボーリング湧水：ボーリング掘削による 3 ヶ所の湧水の電気伝導度はそれぞれ 211 mS/m，426 mS/m，1,310 mS/m を示し，一般的な地下水に比べ非常に高い値である．水質は NaCl 型もしくは NaHCO3 型を示し，内陸部にも関わらず高塩濃度である．
浅層地下水：浅層地下水の電気伝導度は 5.80〜22.8mS/m であった．浅層地下水の水質はほとんどが CaSO4 型を示す
が，断層の北側に分布する浅層地下水は Na+と Cl-の含有量が南側地域と比較して，やや高い傾向を示す．また，地下水位の測定結果から浅層地下水は南東方向から断層を横切り北西方向の河川へと流動していることが明らかとなった．
比抵抗構造：図-1B に図-1A 中の断面線 X-X の比抵抗断面図を示す．室内で測定した基盤岩および堆積物の淡水・塩水条件下での比抵抗値と実測値を比較すると，図中の H1 は 1,000 Ω m 以上の高比抵抗帯であり，基盤岩の分布をとらえたと考えられる．また L1 は 100 Ω m 以下，L2 は 30 Ω m 以下の低比抵抗帯である．このような低比抵抗帯には深部流体が混入している可能性が考えられる．
4. 考察
比抵抗断面で低比抵抗帯が分布する L1 は，地表部で高塩濃度の湧水が確認されており，かつ徳佐−地福断層が分布すると推測されている．このことから，低比抵抗帯 L1 は断層に沿って上昇する深部流体をとらえたものと考えられる．低比抵抗帯 L2 は断層の北側にあたり，NaCl 型の浅層地下水が分布していることから，断層沿いに上昇してきた深部流体が堆積物中に浸透していると考えられる．すなわち，徳佐地福断層を利用して上昇してきた深部流体（L1）は堆積物中に分布する浅層地下水へ混合するが，その流動は徳佐盆地の南から北へ流れる浅層地下水系に規制されている（L2）．徳佐−地福断層を横切る複数の比抵抗分布も，図-1B と同様の傾向を示す．このことから，ボーリング湧水が確認される場
所に限らず，徳佐盆地の地下では断層に沿って少なくとも 1.5km の範囲に深部流体が存在すると考えられる．
このように被覆層が分布する場所において，ボーリング孔からの流体の湧出が確認された場合，その地下では断層などの断裂系に沿った広がりを持って分布している可能性を考慮して評価する必要がある．

キーワード: 深部流体, CSAMT 法, 徳佐-地福断層
Keywords: Deep-seated fluid, CSAMT method, Tokusa-Jifuku fault

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AHW24-P06

会場:コンベンションホール

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時間:5 月 25 日 18:15-19:30

AHW24-P07

会場:コンベンションホール

時間:5 月 25 日 18:15-19:30

地下水試料の保管と炭素同位体比の経時変化
Secular change of stable carbon isotopic ratio in groundwater samples during their storage
in laboratory
高橋 浩 1∗ ; 半田 宙子 1 ; 南 雅代 2 ; 荒巻 能史 3 ; 中村 俊夫 2
TAKAHASHI, Hiroshi1∗ ; HANDA, Hiroko1 ; MINAMI, Masayo2 ; ARAMAKI, Takafumi3 ; NAKAMURA, Toshio2
1

産業技術総合研究所 地質調査総合センター, 2 名古屋大学年代測定総合研究センター, 3 国立環境研究所
Geological Survey of Japan, AIST, 2 Center for Chronological Research, Nagoya University, 3 National Institute for Environmental Studies

1

地下水等の溶存無機炭素の炭素同位体は，溶存している炭素成分の起源や動態を把握するために重要なトレーサーであり，生物活動や地質学的なイベントを評価するために用いられることが多い．
水試料の採取から分析までの期間に，炭素同位体比が変化することがあり，その原因として，大気 CO2 との交換，生物活動，炭酸塩鉱物の溶解や沈殿等が考えられる．本研究では，いくつかの地下水試料について，試料採取からの経過日数による δ 13 C，14 C 濃度の変化を測定し，どの程度の変化が起こるのか，その原因は何かについて検討した．
検証用の試料として，表層海水（RICE-W01），塩濃度，炭酸濃度ともに高い温泉水（RICE-W03），塩濃度が高く，炭酸濃度が低い温泉水（RICE-W04），塩濃度，炭酸濃度ともに低い地下水（堆積層と花こう岩の帯水層，RICE-W05，W06），
試薬から調製した水（RICE-W07, W08）を用いた．同位体比の変化の分析が行われているのは，保管期間が W01 では
860 日，W03?W06 で 560 日，W07 と W08 で 480 日までである．
表層海水（W01），髙炭酸濃度の温泉水試料（W03）と試薬（W07, W08）では，δ 13 C の変化が少なかったが，炭酸濃度の低い温泉水試料（W04）地下水試料（W05, W06）では，生物活動の影響と思われる δ 13 C の低下が見られた．特に W05
での変化が大きかった．保管期間中の δ 13 C の最大変化は W01 で-0.2 ‰，W03 で-0.3 ‰，W04 で-1.1 ‰，W05 で-5.4 ‰，W06 で-1.2 ‰，W07 で-0.2 ‰，W08 で-0.2 ‰である．W07 と W08 については，試薬から調製した試料のため，生物活動の影響がないと考えられることから，ただ保管するだけでも同位体比が変化する可能性があるが，実際の水試料のな
かには，試薬から調製した試料と同じくらい値が保持されるものもあることが示された．
試料保管中の生物活動を抑えるために，試料に毒物を添加することが有効であるが，地下水・温泉水・湧水等を試料とする場合，試料採取地点が管理された研究区域ではないため，毒物使用がためらわれることがほとんどである．そこ
で，毒物使用の代替措置について，生物活動の影響が最も大きいと思われる W05 を用いて検討を行った．
W05 は硫化水素臭がすることから，比較的，還元的な環境を保ったまま揚水されていると考えられる．そこで，生物活動の抑制のために酸素を遮断することの効果を検討した．試料瓶にヘッドスペースを極力作らないで採取したもの，ヘッドスペースが脱気されたもの（真空バイアルに水試料を導入），空気のヘッドスペースがあるもの，NaOH を添加したものを比較した．150 日間の保管期間中の δ 13 C の変化は，ヘッドスペースを減らしたもので-3 ‰，ヘッドスペースを脱気したもので-3.2 ‰，空気のヘッドスペースがあるもので-8.4 ‰，NaOH を添加したもので-0.2 ‰であった．NaOH 添加は有効と思われるが，温泉水のような高塩濃度試料に NaOH を添加すると，大量の水酸化物の沈殿が生じると考えられる
ため，塩濃度の低い試料に対してのみ有効と思われる．
試料を保管する容器の材質によって，同位体比の変化がどの程度違うのかについて検討した．容器の材質以外に同位体比が変化する要因を排除するために，試薬から調製した W07，W08 を用いて，ガラス，PAN 樹脂，PP 樹脂の容器に分取して検証を行った．その結果，δ 13 C の経時変化は大きくなかったものの，14 C 濃度の変化は容器の材質に依存して明瞭な違いが見られ，ガラス容器と PAN 樹脂容器で小さく，PP 樹脂容器で大きい結果となった．PP 樹脂容器は水試料の採取では一般的に用いられるが，炭素同位体分析用の試料容器として不向きであることが示された．
本研究は，JSPS 科研費「水試料の放射性炭素濃度の相互比較と前処理手法の検討：RICE-W プロジェクト（26340017）」の助成を受けたものです．

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