中丸鉱山浸出水沈殿物上のコケ植物
中澤和則・菅原下仁田町自然史館研究報告

久誠・趙美超・中島啓治・和田晴美

第4号（2019年3月）

中丸鉱山浸出水沈殿物上のコケ植物
Bryophytes on the substratum formed in the Nakamaru mine drainage

中 澤 和 則1）・菅 原 久 誠2）・趙
中 島 啓 治4）・和 田 晴 美5）美Kazunori Nakazawa, Hisanari Sugawara, Meichao Zhao,
Keiji Nakajima and Harumi Wada

キーワード：チャツボミゴケ，イワマセンボンゴケ，コケ植物，中丸鉱山，浸出水，針鉄鉱
Key words : Solenostoma vulcanicola, Scopelophila ligulata, Bryophyte, Nakamaru mine, leachate, goethite

はじめに
ぐんま鉱山研究会は群馬県下仁田町の廃止鉱山である中丸鉱山（以後中丸鉱山とする）を調査しているが，2017年5月23日，その中の一坑口から流れ出る浸出水の流域に生育するコケ植物群集を発見した（第1図）．コケ植物の景観は2017年2月に国指定天然記念物に認定された群馬県中之条町チャツボミゴケ公園（元六合村元山鉄山跡）に生育するチャツボミゴケ（井上 1987）によく似ている．中丸鉱山の坑口からの浸出水は試験紙を用いた簡易検査で pH 4.4以下の強酸性（青木 2004）を示し，流路に多量の黄－赤褐色沈殿物が見られる．コケ植物はこの沈殿物を基物とし，強酸性の流水中やその水際に生育している．筆者らはコケ植物群集の調査，継続観察及び生育環境である水質や沈殿物の分析を進め，強酸性浸出水に生育するコケ植物の生態を理解し今後の保護に役立てたいと考える．本報告では，ぐんま鉱山研究会の活動で発見したコケ植物について，著者らが研究を行うことで今までに分かった知見，生育2019年1月17日受付．2019年2月8日受理．
1）〒377-0806 群馬県吾妻郡東吾妻町小泉404
2）群馬県立自然史博物館 〒370-2345 群馬県富岡市上黒岩1674-13）群馬大学理工学部 〒376-8515 群馬県桐生市天神町1-5-14）〒371-0802 群馬県前橋市天川町83-45）〒370-1112 群馬県佐波郡玉村町下之宮571-2

― 1 ―

第1図

調査位置図

超3）

中澤和則・菅原

久誠・趙美

超・中

状況及び生育環境を述べ，コケ植物が自生する自然環境及びコケ植物の稀少性について議論する．

島啓

治・和田晴

美

コケ植物群集が見られるコンクリート護岸擁壁
は，群馬県の治山事業で作られたが，それ以前は石垣による護岸であった．中丸鉱山は1955年（昭和30年）1月27日の落盤事故後，1959年（昭和34年）頃コケ植物の生育環境閉山した．地域住民への聞き取り調査によれば，坑中丸鉱山坑口から流れ出る酸性浸出水は，山の斜口からの浸出水の量は現在と変わらず，水路で川に面にある坑口から導水パイプで約 16 m 導かれ，護つながっていた．1965年（昭和40年）には水路内に岸擁壁中段から川に流れ落ちている．導水パイプに現在見られるものとほぼ同様なコケ植物の生育状況

流入しきれない浸出水は坑口から溢れ森林斜面を扇が確認できたということである．ただし，コケ植物状に流れ下り，末端の擁壁法面では幅約 23 m に広群集が擁壁に見られるようになった時期は不明であがり川に流れ落ちている．坑口から川への擁壁までる．の約 16 m において，流れる浸出水に流入する水系はない．固結した沈殿物は，森林斜面中央部におけ浸出水沈殿物上のコケ植物群集

る擁壁天板上で約 1.3 m の厚さがあり，浸出水が流れ落ちる護岸擁壁部では庇のように約 55 ㎝張り浸出水が流れ落ちる擁壁面のコケ植物群集はチャ出している．擁壁法面にも沈殿物が畝状に盛り上ツボミゴケ公園の景観に似ているが，擁壁面上のコがっている（第2図）．コケ植物群集は，この沈殿物

ケ植物は次の二種で混在している部分も見られる．の庇上や畝上及び庇下の浸出水が降りかからない場

蘚類・センボンゴケ科

所にも見られる．沈殿物の堆積状況により法面の畝

イワマセンボンゴケ状の盛り上がりに変化が生じると，浸出水の流れがScopelophila ligulata（Spruce）Spruce

変わり，流域から外れた領域に生育するコケ植物は苔類・ソロイゴケ科

黒褐色に変色したり，枯れかけたりする様子が確認

チャツボミゴケされる．また，沈殿物の庇が大きく張り出すと，そSolenostoma vulcanicola（Schiffn.）Nyushkoの部分はコケ植物をつけたまま自重により剥がれ落

チャツボミゴケの学名は，片桐・古木（2018）にちることがある．沈殿物の形状が変わり浸出水の流よる．
イワマセンボンゴケが密に生えているところは，れが変化する中で擁壁面のコケ植物群集が維持され沈殿物が庇状に大きく張り出した庇下で，浸出水がている．

滝のように流れ落ちている裏側奥の擁壁面なので流水は直接コケを浸していない．イワマセンボンゴ
ケのマット中にはチャツボミゴケもわずかに混在している．イワマセンボンゴケは同属のホンモン
ジ ゴ ケ Scopelophila cataractae（Mitt．）Broth．と 共 に「 銅 ゴ ケ 」 の 代 表 で 銅 な ど の 鉱 物 を 含 む
岩 上 に 群 落 を つ く る と さ れ（ 岩 月・ 水 谷 1972；Noguchi 1988），イワマセンボンゴケの生育環境の例として鉄さびを帯びた岩壁（岩月編 2001）が示されている．群馬県内のイワマセンボンゴケの記録は，「群馬県産蘚類目録」に南牧川及び神流川（永野ほか 1987）がある．
第2図

擁壁面におけるコケ植物の産状写真

チャツボミゴケは浸出水が流れ落ちる擁壁面のほ― 2 ―中丸鉱山浸出水沈殿物上のコケ植物

ぼ全面に生育している．流水に浸る沈殿物上で良くを観察すると茎葉体の下部は固結した沈殿物に埋も生育し，沈殿物の畝が高くなり過ぎ浸出水が流れなれ，コケのからだが基物の沈殿物によって支えられいところでは褐色～灰黒色に変色している．浸出水ているように見える．剥がれ落ちた庇内部にはコケの流れは見えなくても，浸出水がにじんでいる壁面の層（第4図矢印）が数層重なっているのは沈殿物にも生育し，この部分から同定の手がかりとなる花の形成が早いために流路がたびたび変わるためと思被や蒴をつけているチャツボミゴケが確認された．

われる．

沈殿物の庇から垂れ下がる部分のコケに触れるとパ

群馬県内のチャツボミゴケは，活動している火山

リッとした硬さがあり，顕微鏡で観察すると仮根の起源の草津温泉西の河原，中之条町穴地獄，嬬恋村周りに鉱物が点々と付着していた．

万座温泉，中之条町入山金山沢など，県北西部山岳葉の細胞には油体が2～3個あり，球形の粒の周り地域の酸性湧水環境において報告されている（井に小さな顆粒がついてブドウ房状の形をしている

上 1987；佐竹 2013）．これら既報のチャツボミゴ

（第3図）．コケ植物を採集して新鮮なうちはブドウ

ケ自生環境に対して，中丸鉱山は県南西部の市ノ萱

房状であるが，時間が経過し新鮮でなくなると徐々岩体周辺にあり，付近に活動している火山はない．に小さな顆粒が消え球形の粒だけになり，さらに時間が経過すると球形の油体も見えなくなった．

浸出水中のコケ植物（チャツボミゴケ）に付着する珪藻類

コケの生えている庇部分が剥がれ落ち，その断面護岸擁壁のコケ植物に付着する珪藻類には，pH 5.5
以下で最もよく生育するとされる真酸性種のEunotia
exigua（Brebisson ex Kutzing）Rabenhorst var.
exigua, Pinnularia. acidojaponica M. Idei et H.
Kobayasi, Pinnularia acoricola Hustedt in Schmidt
et al., Pinnularia sinistra Krammer が 見 い 出 さ れた．特に，Eunotia exigua var. exigua 及び Pinnularia.
．こacidojaponica は，優占種として産出した（第5図）
れは，吉田ほか（1980）で報告された群馬鉄山（元山鉄山跡）での産出報告と同様の傾向である．なお，各種類の個体生態的記載にあたっては，主に第3図

チャツボミゴケ細胞内の油体の顕微鏡写真

Krammer and Lannge-Bertalot（1986，1987，1991a，1991b），Lowe，R．L．
（1974）及び渡辺ほか（2005）を参照した．

浸出水の分析
浸出水の化学的特徴を比較調査するため，中丸鉱
山坑口及び擁壁において，水の試料採集を行った．
水の pH はその場で3回測定し，その平均値を結果とした．元素濃度分析のための試料は，同一箇所で3点の試料を採集し，各元素につき平均値を求めた．
試 料 の pH は ハ ン ナ イ ン ス ツ ル メ ン ツ 社 製
第4図 崩落した基物断面に見える層状のチャツボミゴケ

HI 98129及び HI 98130，元素濃度分析は群馬大学― 3 ―中澤和則・菅

第5図原久誠・趙美超・中島啓治・和田晴美

浸出水中のチャツボミゴケに付着する珪藻類の顕微鏡写真

1: Achnanthes lanceolata var. lanceolata, 2&3: Cocconeis placentula var. euglypta, 4: Diatoma hiemale var.
mesodon, 5: Diatoma vulgaris, 6: Encyonema minutum, 7-10: Eunotia exigua var. exigua, 11-14: Eunotia
septentrionalis, 15: Gomphonema olivaceoides, 16: Gomphonema olivaceum var. minutissima, 17: Gomphonema
parvulum var. exilissima, 18: Hantzschia amphioxys, 19: Navicula mutica var. mutica, 20: Nitzschia dissipata,
21-24: Pinnularia acidojaponica, 25&26: Pinnularia acoricola, 27: Pinnularia sinistra, 28: Rhoiscospenia
abbreviata, 29: Synedra rumpence.

― 4 ―中丸鉱山浸出水沈殿物上のコケ植物

第1表

は坑口で 655 ㎎ /L，擁壁で 573 ㎎ /L を示し，こ中丸鉱山坑口付近における水の化学分析結果
中丸鉱山坑口

中丸鉱山擁壁れらの間で 82 ㎎ /L の減少が確認された．

Mean

Mean

中丸鉱山における pH の比較に基づくと，距離にpH

2.83

2.85

応じて強酸性の pH がわずかに中性側へ変化していNa（㎎ /L）

9.30

9.55

Cr（㎎ /L）

0.019

0.019

Mn（㎎ /L）

2.97

2.97Fe（㎎ /L）

25.916.4

出水及び湧水の流域において Fe の沈殿，鉱物化又Cu（㎎ /L）

0.059

0.058

は生物濃縮が起きていると考えるのが妥当である．

ることが明らかになった．また同様に，上流側と下流側の際立った Fe 濃度の減少傾向に基づくと，浸Zn（㎎ /L）

8.06

8.09

中丸鉱山坑口から擁壁までは，擁壁に向かって下り

As（㎍ /L）

1.0

NDの緩傾斜を成しており，その表層部には赤褐色沈殿

Cd（㎎ /L）

0.050

0.049

物が堆積している．擁壁直上における約 1.3 m のHg（㎍ /L）

0.21

0.21

Pb（㎎ /L）ND

NDS （㎎ /L）

ND

ND

厚い沈殿物が坑口から擁壁までに集積した事実に基づくと，チャツボミゴケの基物になっている赤褐色

Mean：平均値，ND（not detected）：不検出

沈殿物は Fe に著しく富むことが推定される．
国 内 の 排 水 基 準 値 に 硫 酸 イ オ ン の 項 目 はないが，飲料水の国際的な水質基準値にはユーザーか理工学部に設置されている Ametek 社製 ICP 発光

ら 苦 情 が あ が り う る 項 目 と し て 項 目 立 て されて分光分析装置（SPECTROBLUE）及び上海聖龍環

おり，250 ㎎ /L（例えば，WHO ガイドライン；

境修復技術有限公司に設置されているサーモフィッ

USEPA 飲料水基準など）の基準値が設定されてシャーサイエンティフィック社製 ICP 質量分析計

いる．硫酸イオンの起源は，東アジア諸国からの2－（Thermo XSERIES 2）， 硫 酸 イ オ ン（SO4 ） はグローバルな輸送による酸性雨によるものや（例

群馬工業高等専門学校に設置されている東亜 DKKえば，北村ほか 1986；藤田・高橋 1991；大泉ほ社製イオン分析計（IA-300）を用いて行った．

か 1991； 北 村 ほ か 1993）， 黄 鉄 鉱 な ど の 硫 化 鉱

ICP 発光分光分析における試料調整は，0.45 ㎛

物の酸化・分解を起源とするもの（例えば，服部のメンブレンフィルターで試料をろ過した後，硝酸ほか 2003；五十嵐・大山 1997；黒沢ほか 1997；原液を0.5％含むように添加した．分析に際して，Singer and Stumm 1970）が知られている．中丸

Cd，Cr，Cu，Mn，Na，Pb 及 び Zn は 無 希 釈，

鉱山はかつて輝安鉱（Sb2S3）や石英（SiO2）が採Fe は5～10倍で希釈し，検量線は 1～10 ㎎ /L の範

鉱されており，これらの他にも Cu，Zn，Pb の鉱囲で作成した．イオン分析計を用いた水質分析のた脈における四面銅鉱（（Cu，F）12Sb4S13）や車骨鉱

め，試料を 0.45 ㎛のメンブレンフィルターでろ過（PbCuSbS3）の産出が記録されている（地質調査することで調整した．

所 1955a；同 1955b；今井ほか 1973；資源・素材

試料の pH 測定結果はいずれも2.83及び2.85の強学会 1994a；同 1994b）．また，ぐんま鉱山研究会

酸性を示した（第1表）．中丸鉱山坑口から擁壁まで，閃亜鉛鉱による中丸鉱山調査では，黄鉄鉱（FeS2）の 16 m で pH が0.02上昇したことが確認された．

，重晶石（BaSO4），方鉛鉱（ZnS），輝安鉱（Sb2S3）

元素濃度分析結果に基づき，上流側と下流側を比（PbS）などの硫化鉱物の産出が確認されており，較すると，Fe 濃度以外に大きな差異はみられない

これらの地質学的背景に基づくと，中丸鉱山の浸出（第1表）．Fe 濃度は全ての試料において排水基準値

水における硫酸イオンの起源は，硫化鉱物の酸化・である 10 ㎎ /L を超えているが，中丸鉱山坑口か分解に伴う硫酸イオンの溶出であると考えられる．

ら擁壁までの約 16 m で 9.50 ㎎ /L の減少が確認された．中丸鉱山における硫酸イオン（SO42－ ）濃度

― 5 ―

中澤

和則・菅原

久誠・趙美

超・中島

啓治・和田晴美を含む硫化鉱物（例えば黄鉄鉱）の酸化・分解に沈殿物の鉱物組成伴い鉄イオンが溶出し，水酸化鉄として沈殿した

チャツボミゴケ及びイワマセンボンゴケの基物後に脱水する過程が卓越することが示されているの 構 成 鉱 物 を 同 定 す る た め， 粉 末 X 線 回 折 装 置（Nishiyama 2002）．一方で，最近の研究では鉄酸（XRD）を用いて分析した．赤褐色の基物は擁壁側化細菌が針鉄鉱などの鉄水酸化鉱物を形成する微生面に沈着し，この表面に現世のコケ植物群集が自生物が関与した生物的形成について議論されているしている．コケ植物と基物部の断面が確認できる（例えば，髙田・中西 2017）．中丸鉱山の浸出水流部分において，コケ植物直下の基物断面を 1 ㎝剥域には鉄酸化細菌などの微生物が棲息していることし，その内部を採集した．基物試料は，40 ℃で24も視野に入れ，中丸鉱山坑口付近における現世の針時間乾燥させたものをめのう乳鉢で粉砕すること

鉄鉱鉱床の形成過程に関する調査・研究の進展が期で分析のための粉体試料とした．粉末 X 線回折に待される．

は銅管球を装備した島津製作所製 XRD-6000を用いて，管球電圧及び電流をそれぞれ 40 kV 及び 30 mAおわりにに設定して 3～70 度（2θCuKα）まで走査した．
粉 末 X 線 回 折 分 析 結 果 に 基 づ く と， 得 ら れ た

中丸鉱山浸出水の沈殿物上にできたコケ植物群集

主 要 ピ ー ク は 鉄 水 酸 化 鉱 物 で あ る 針 鉄 鉱（FeOは，浸出水の流域に形成された針鉄鉱を主とする沈（OH）） に 該 当 す る こ と が 明 ら か に な っ た（ 第6殿物上に，蘚類のイワマセンボンゴケと苔類のチャ図）．粘土鉱物に該当すると考えられる微小ピーク

ツボミゴケの2種が混在して生育していること，が7.98°，18.07°，26.44°などに確認されるため，試チャツボミゴケが火山起源ではなく鉱山起源の pH

料は針鉄鉱を主体とするものの少量の粘土鉱物が含2.8以下を示す浸出水環境に生育していること及びまれることが明らかになった．

チャツボミゴケの生育地が群馬県南西部であるとと針鉄鉱の無機的な形成要因は，鉱山が胚胎する鉄第6図

もに標高 600 m 前後という比較的低い標高であるコケ植物群集の基物である赤褐色沈殿物の X 線回折分析結果（Gt：針鉄鉱）― 6 ―中丸鉱山浸出水沈殿物上のコケ植物ことに基づくと，他に報告例がほとんどない稀少な一氏及び並木裕二氏並びに鉱山所有者として現地案ケースであると考えられる．

内をしていただき，定期的に調査地の写真撮影もコケ植物の基物である沈殿物は，浸出水の流域に行っていただいた小板橋友二氏に心から御礼申し上おいて継続的に沈殿・堆積している．沈殿・堆積作げる．下仁田自然史館の中村由克博士及び下仁田自用が進行すると流域に高まりができることで流域が然学校の磯田喜義氏には，本原稿の改善に関わる貴変化し，その結果としてコケ植物が茶褐色又は黒褐重なご助言をいただいた．深く御礼申し上げる．

色に変色する．流域の変化は，浸出水中に生育することが確認された珪藻をはじめ，水中に棲息・生育

ぐんま鉱山研究会調査及び試料収集参加者

するその他動植物の生態系を比較的短時間で変化さ

飯島富司，石井利子，市川せていることが予想される．

哲夫，菅原久誠，関中丸鉱山の坑口付近におけるコケ植物群集の景観
は，浸出水の流域，雨量，季節による日照変化など

孝，小板橋友二，里見茂雄，高瀬得尋，高橋敏博，中島啓治，本多優二，黛

勝司，黛

富夫，吉川和男，和田晴美が影響し，赤褐色の沈殿物上の畝が茶・黒褐色から美しい緑色に変化することや，張り出している庇部

文分や畝が崩落・再生したりすることで，絶えず変化することが明らかになった．
本研究では，コケ植物群集の同定，生育環境における水質及び基物の化学・鉱物学的特徴並びに浸出水環境に棲息する珪藻の多様性について初めて明らかにした．しかしながら，この環境における生態系の全体像，時間に応じた水質の物理化学的変化，チャツボミゴケ及びイワマセンボンゴケの理想的な生育環境などは今後明らかにしていく必要がある．
特に，流域や日照条件の変化はコケ植物群集の生育環境及びこの場における生態系を変化させることであるため，コケ植物群集の健全な保全・保護をするためにはできるだけ人の手を加えず見守ることが重要である．

謝辞

本調査研究にあたり多くの方々からご支援をいた
だいた．コケ植物の同定では，千葉県立中央博物館の古木達郎博士及び昌平高等学校の木口博史氏，浸出水の分析では群馬大学理工学部の板橋英之教授，上海聖龍環境修復技術有限公司の和田信彦総工程師及び群馬工業高等専門学校の宮里直樹博士にご教示・ご指導いただいた．また，中丸鉱山への立ち入り，情報提供及び聞き取りにご協力いただいた地元

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旨）

中澤和則・菅原久誠・趙美超・中島啓治・和田晴美（2019）中丸鉱山浸出水沈殿物上のコケ植

物．下仁田町自然史館研究報告，4，1-8．
本研究では，コケ植物群集の同定，生育環境における水質及び基物の化学・鉱物学的特徴並びに浸出水環境に棲息する珪藻の多様性について初めて明らかにした．群馬県下仁田町の廃止鉱山である中丸鉱山の調査において，坑口から流れ出る浸出水の流域に生育するチャツボミゴケに類似したコケ植物群集を発見した．坑口から川の擁壁までに流入する水系はない浸出水環境で，それらは赤褐色の沈殿物を基物として生育している．葉の細胞における油体などの形態的特徴に基づき，コケ植物群集は蘚類・センボンゴケ科イワマセンボンゴケ（Scopelophila ligulata (Spruce) Spruce）及び苔類・ソロイゴケ科チャツボミゴケ（Solenostoma vulcanicola (Schiffn.) Nyushko）により構成されていることが明らかになった．また，強酸性（pH 約2.84）を示すこれらの生育環境には，複数の珪藻類も確認された．浸出水及び沈殿物の化学分析に基づき，この環境において鉄が沈殿していること及び沈殿物の主要構成鉱物が針鉄鉱であることが明らかになった．

― 8 ―