マルチ年代トレーサー（3H・CFCs・SF6）による利尻島の海底湧水と陸域湧水の滞留時間推定
利尻島は北海道に位置する火山島であり，日本の最大級の海底湧水が分布することで知られる。 著者らは利尻島の海底湧水と陸域湧水の滞留時間を見積もるために，3種類の年代トレーサー（3H, CFCs, SF6）を適用した。全ての湧水は天然レベル以上の3H を含んでおり，利尻島の表層系地下水が主に大気内核実験開始以降の降水によって涵養されていることを示した。CFCs とSF6の濃度は陸域湧水と北東部の海底湧水で相対的に高く，南西部の海底湧水で低い値を示した。3H・CFCs・SF6のTracerplot の結果，利尻島の表層系地下水の流動様式は指数関数モデル（EMM）とピストン流モデル（PFM）の2種類の...
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| Published in | 地下水学会誌 Vol. 66; no. 3; pp. 207 - 225 |
|---|---|
| Main Authors | , , , , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
| Published |
公益社団法人 日本地下水学会
31.08.2024
|
| Subjects | |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 0913-4182 2185-5943 |
| DOI | 10.5917/jagh.66.207 |
Cover
| Abstract | 利尻島は北海道に位置する火山島であり，日本の最大級の海底湧水が分布することで知られる。 著者らは利尻島の海底湧水と陸域湧水の滞留時間を見積もるために，3種類の年代トレーサー（3H, CFCs, SF6）を適用した。全ての湧水は天然レベル以上の3H を含んでおり，利尻島の表層系地下水が主に大気内核実験開始以降の降水によって涵養されていることを示した。CFCs とSF6の濃度は陸域湧水と北東部の海底湧水で相対的に高く，南西部の海底湧水で低い値を示した。3H・CFCs・SF6のTracerplot の結果，利尻島の表層系地下水の流動様式は指数関数モデル（EMM）とピストン流モデル（PFM）の2種類の流動モデルで近似可能であった。陸域湧水と北東部の海底湧水は涵養年代の異なる地下水の混合によって形成されており，EMM に基づく平均通過時間は約10～45年となった。 南西部の大規模な海底湧水は，埋積谷の底部をピストン流的に流れる地下水によって形成されてい る可能性があり，通過時間は約40年と見積もられた。湧水の滞留時間は涵養標高と正の相関があり， 地下水流動系の規模は，陸域湧水よりも海底湧水の方が大きくなることが示唆された。 |
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| AbstractList | 利尻島は北海道に位置する火山島であり，日本の最大級の海底湧水が分布することで知られる。 著者らは利尻島の海底湧水と陸域湧水の滞留時間を見積もるために，3種類の年代トレーサー（3H, CFCs, SF6）を適用した。全ての湧水は天然レベル以上の3H を含んでおり，利尻島の表層系地下水が主に大気内核実験開始以降の降水によって涵養されていることを示した。CFCs とSF6の濃度は陸域湧水と北東部の海底湧水で相対的に高く，南西部の海底湧水で低い値を示した。3H・CFCs・SF6のTracerplot の結果，利尻島の表層系地下水の流動様式は指数関数モデル（EMM）とピストン流モデル（PFM）の2種類の流動モデルで近似可能であった。陸域湧水と北東部の海底湧水は涵養年代の異なる地下水の混合によって形成されており，EMM に基づく平均通過時間は約10～45年となった。 南西部の大規模な海底湧水は，埋積谷の底部をピストン流的に流れる地下水によって形成されてい る可能性があり，通過時間は約40年と見積もられた。湧水の滞留時間は涵養標高と正の相関があり， 地下水流動系の規模は，陸域湧水よりも海底湧水の方が大きくなることが示唆された。 |
| Author | 張, 勁 茂木, 勝郎 林, 武司 浅井, 和見 辻村, 真貴 浅井, 和由 |
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| EISSN | 2185-5943 |
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| References | 利部 慎・嶋田 純・島野安雄・樋口 覚・野田尚子（2011）：阿蘇カルデラ内における地下水の流動機構．日本水文科学会誌，41（1），1-17 山口久之助・小原常弘（1971）：利尻島の地下水〔I〕．応用地質，12（2），109-120 山口久之助（1975）：利尻島の地下水〔Ⅳ〕－その水収支について－．地下資源調査所報告，47，1-21 谷口真人（2010）：鳥海山の湧水．秋道智彌編，鳥海山の水と暮らし 地域からのレポート．東北出版企画，50-69. 藪崎志穂・辻村真貴・田瀬則雄（2003）：関東における降水のトリチウム濃度の近年の変動について．筑波 大学陸域環境研究センター報告，4 ，119-124 石飛 智 ・谷口真人・佐伯憲一・小野恵子（2005）：駿河湾沿岸における海底地下水湧出量の定量的評価． 地球化学，39，97-106 日本分析センター（2023）：環境放射線データベース． https://www.kankyo-hoshano.go.jp/data/database/.（2023.10.8閲覧） 浅井和由・辻村真貴・茂木勝郎（2017）：日本の都市域周辺の大気SF6濃度の分布特性－SF6地下水年代推定への影響－．地下水学会誌，59（4），345-354 石塚吉浩（1999）：北海道北部，利尻火山の形成史．火山，44，23-40. 河田 英（1961）：利尻島水利地質調査報告．北海道開拓部開拓計画課，1-39 山口久之助・小原常弘・和気徹（1974）：利尻島の地下水〔Ⅲ〕．地下資源調査所報告，46，133-141 Kashiwaya, K., Hasegawa, T., Nakata, K., Tomioka, Y. and Mizuno, T. (2014): Multiple tracer study in Horonobe, northern Hokkaido, Japan: 1. Residence time estimation based on multiple environmental tracers and lumped parameter models. Journal of Hydrology, 519, 532-548. 萩原大樹・岩月輝希・長谷川琢磨・中田弘太郎・富岡祐一（2015）：大規模地下施設の建設，排水に伴う浅層地下水の地下深部への侵入．－3H，CFCs，SF6トレーサーを用いた評価－．日本水文科学会誌，45（2），21-38 井手 淨・利部 慎・細野高啓・嶋田 純（2016）：繰り返し採水試料のCFCs（クロロフルオロカーボン類）による霧島火山群湧水の滞留時間推定－Lumped parameter model による年代解析－．日本水文科学会誌，46（3），213-231 佐竹 洋・神田義人（1989）：北アルプス内蔵助雪渓のトリチウム濃度，安定同位体比と化学組成．富山大学トリチウム科学センター研究報告，9 ，107-119 気象庁（2023）：気象統計情報．https://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/index.php.（2023.10.8閲覧） 谷口真人（2005）：海洋境界を通しての物質のフラックス．河村公隆・野崎義行編，地球化学講座6 巻／大気・水圏の地球化学．培風館，249-252 Marui, A., Yasuhara, M. and Hayashi, T. (1997): Groundwater Flow and Submarine Groundwater Discharge in Rishiri Island, Japan. AGU Fall Meeting at San Francisco CA, USA. 林武司・丸井敦尚・安原正也（1999）：利尻島における陸水および海底湧出地下水の水質特性．日本水文科学会誌，29（3），123-138 Zekster I.S., Everett, L.G. and Dzhamalov, R.G. (2006): Submarine Groundwater Discharge. CRC Press, 480p. Darling, W.G., Goody, D.C., MacDonald, A.M. and Morris, B.L. (2012): The practicalities of using CFCs and SF6 for groundwater dating and tracing. Applied Geochemistry, 27 (9), 1688-1697. 池田光良・高田茂・松枝大治（1998）：北海道の環境水中のトリチウム濃度およびδD，δ18O の高度効果の推定値について．RADIOISOTOPES，47，812-823. IAEA (2006): Use of Chlorofluorocarbons in Hydrology: A Guidebook. STI/PUB/1238. Heaton, T.H.E. and Vogel, J.C. (1981): "Excess Air" in groundwater. Journal of Hydrology, 50, 201-216. 小穴進也（1954）：水中に溶存するガスの分析法．分析化学，3（6），522-528 Kitaoka, K.（1988）: A model of quality distribution in groundwater with reference to natural tritium concentration. Journal of Groundwater Hydrology, 30, 77-93. Zhang, J. and Satake, H. (2003): The chemical characteristics of submarine groundwater seepage in Toyama Bay, Central Japan. Land and Marine Hydrogeology, Taniguchi, M., Wang, K. and Gamo, T. (Eds.), Elsevier, 45-60. Burnett, W.C. (1999): Offshore springs and seeps are focus of working group. EOS, 80, 13-15. 浅井和由・辻村真貴・浅井和見（2021）：溶存窒素・アルゴン濃度からみた中部地方の地下水のExcessair －SF6年代に与えるExcess air の影響－．地下水学会誌，63（4），267-277 山口久之助・石本和彦（1956）：鬼脇村地下水調査報告．北海道地下資源調査報告，15，1-8 浅井和由・辻村真貴（2010）：トレーサーを用いた若い地下水の年代推定法－火山地域の湧水へのCFCs年代推定法の適用－．日本水文科学会誌，39（3），67-78 Bullister, J.L. (2017): Atmospheric Histories (1765- 2015) for CFC-11, CFC-12, CFC-113, CCl4, SF6 and N2O (NCEI Accession 0164584). NOAA National Centers for Environmental Information. Unpublished Dataset. https://www.ncei.noaa.gov/access/ocean-carbon datasystem/oceans/CFC_ATM_Hist2015.html (last visited 10. 8, 2023) Mandal, A.K., Zhang, J. and Asai, K. (2011): Stable isotopic and geochemical data for inferring sources of recharge and groundwater flow on the volcanic island of Rishiri, Japan. Applied Geochemistry, 26, 1741-1751. 土原健雄・奥山武彦・吉本周平・白旗克志・石田 聡（2014）：六フッ化硫黄を指標とした山形県七五三掛 地すべり地における地下水の年代推定．農業・農村 工学会論文集，294，65-74 丸井敦尚・安原正也・林武司（1999）：名水を訪ねて（46）北海道利尻島の名水－甘露泉と海底湧水－．地下水学会誌，41（3），213-220 Asai, K., Zhang, J., Asai, K., Mogi, K., Fanton W.Y. and Mandal, A.K. (2013): Development of an in situ sampler of submarine springs for the analysis of CFCs and SF6. Geochemical Journal, 47, 693-696. 山中 勤・辻村真貴（2020）：滞留時間に関する諸概念と用語法．水文・水資源学会誌，33（4），156-163 |
| References_xml | – reference: 気象庁（2023）：気象統計情報．https://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/index.php.（2023.10.8閲覧） – reference: 利部 慎・嶋田 純・島野安雄・樋口 覚・野田尚子（2011）：阿蘇カルデラ内における地下水の流動機構．日本水文科学会誌，41（1），1-17． – reference: 山口久之助（1975）：利尻島の地下水〔Ⅳ〕－その水収支について－．地下資源調査所報告，47，1-21． – reference: Asai, K., Zhang, J., Asai, K., Mogi, K., Fanton W.Y. and Mandal, A.K. (2013): Development of an in situ sampler of submarine springs for the analysis of CFCs and SF6. Geochemical Journal, 47, 693-696. – reference: Kitaoka, K.（1988）: A model of quality distribution in groundwater with reference to natural tritium concentration. Journal of Groundwater Hydrology, 30, 77-93. – reference: 石塚吉浩（1999）：北海道北部，利尻火山の形成史．火山，44，23-40. – reference: 日本分析センター（2023）：環境放射線データベース． https://www.kankyo-hoshano.go.jp/data/database/.（2023.10.8閲覧） – reference: 藪崎志穂・辻村真貴・田瀬則雄（2003）：関東における降水のトリチウム濃度の近年の変動について．筑波 大学陸域環境研究センター報告，4 ，119-124． – reference: Darling, W.G., Goody, D.C., MacDonald, A.M. and Morris, B.L. (2012): The practicalities of using CFCs and SF6 for groundwater dating and tracing. Applied Geochemistry, 27 (9), 1688-1697. – reference: 石飛 智 ・谷口真人・佐伯憲一・小野恵子（2005）：駿河湾沿岸における海底地下水湧出量の定量的評価． 地球化学，39，97-106． – reference: 井手 淨・利部 慎・細野高啓・嶋田 純（2016）：繰り返し採水試料のCFCs（クロロフルオロカーボン類）による霧島火山群湧水の滞留時間推定－Lumped parameter model による年代解析－．日本水文科学会誌，46（3），213-231． – reference: Bullister, J.L. (2017): Atmospheric Histories (1765- 2015) for CFC-11, CFC-12, CFC-113, CCl4, SF6 and N2O (NCEI Accession 0164584). NOAA National Centers for Environmental Information. Unpublished Dataset. https://www.ncei.noaa.gov/access/ocean-carbon datasystem/oceans/CFC_ATM_Hist2015.html (last visited 10. 8, 2023) – reference: 池田光良・高田茂・松枝大治（1998）：北海道の環境水中のトリチウム濃度およびδD，δ18O の高度効果の推定値について．RADIOISOTOPES，47，812-823. – reference: Zekster I.S., Everett, L.G. and Dzhamalov, R.G. (2006): Submarine Groundwater Discharge. CRC Press, 480p. – reference: Zhang, J. and Satake, H. (2003): The chemical characteristics of submarine groundwater seepage in Toyama Bay, Central Japan. Land and Marine Hydrogeology, Taniguchi, M., Wang, K. and Gamo, T. (Eds.), Elsevier, 45-60. – reference: 河田 英（1961）：利尻島水利地質調査報告．北海道開拓部開拓計画課，1-39． – reference: Heaton, T.H.E. and Vogel, J.C. (1981): "Excess Air" in groundwater. Journal of Hydrology, 50, 201-216. – reference: IAEA (2006): Use of Chlorofluorocarbons in Hydrology: A Guidebook. STI/PUB/1238. – reference: 土原健雄・奥山武彦・吉本周平・白旗克志・石田 聡（2014）：六フッ化硫黄を指標とした山形県七五三掛 地すべり地における地下水の年代推定．農業・農村 工学会論文集，294，65-74． – reference: 山口久之助・石本和彦（1956）：鬼脇村地下水調査報告．北海道地下資源調査報告，15，1-8． – reference: Kashiwaya, K., Hasegawa, T., Nakata, K., Tomioka, Y. and Mizuno, T. (2014): Multiple tracer study in Horonobe, northern Hokkaido, Japan: 1. Residence time estimation based on multiple environmental tracers and lumped parameter models. Journal of Hydrology, 519, 532-548. – reference: 浅井和由・辻村真貴（2010）：トレーサーを用いた若い地下水の年代推定法－火山地域の湧水へのCFCs年代推定法の適用－．日本水文科学会誌，39（3），67-78． – reference: 萩原大樹・岩月輝希・長谷川琢磨・中田弘太郎・富岡祐一（2015）：大規模地下施設の建設，排水に伴う浅層地下水の地下深部への侵入．－3H，CFCs，SF6トレーサーを用いた評価－．日本水文科学会誌，45（2），21-38． – reference: 山口久之助・小原常弘（1971）：利尻島の地下水〔I〕．応用地質，12（2），109-120． – reference: Marui, A., Yasuhara, M. and Hayashi, T. (1997): Groundwater Flow and Submarine Groundwater Discharge in Rishiri Island, Japan. AGU Fall Meeting at San Francisco CA, USA. – reference: Burnett, W.C. (1999): Offshore springs and seeps are focus of working group. EOS, 80, 13-15. – reference: 丸井敦尚・安原正也・林武司（1999）：名水を訪ねて（46）北海道利尻島の名水－甘露泉と海底湧水－．地下水学会誌，41（3），213-220． – reference: 山中 勤・辻村真貴（2020）：滞留時間に関する諸概念と用語法．水文・水資源学会誌，33（4），156-163． – reference: Mandal, A.K., Zhang, J. and Asai, K. (2011): Stable isotopic and geochemical data for inferring sources of recharge and groundwater flow on the volcanic island of Rishiri, Japan. Applied Geochemistry, 26, 1741-1751. – reference: 佐竹 洋・神田義人（1989）：北アルプス内蔵助雪渓のトリチウム濃度，安定同位体比と化学組成．富山大学トリチウム科学センター研究報告，9 ，107-119． – reference: 谷口真人（2005）：海洋境界を通しての物質のフラックス．河村公隆・野崎義行編，地球化学講座6 巻／大気・水圏の地球化学．培風館，249-252． – reference: 小穴進也（1954）：水中に溶存するガスの分析法．分析化学，3（6），522-528． – reference: 林武司・丸井敦尚・安原正也（1999）：利尻島における陸水および海底湧出地下水の水質特性．日本水文科学会誌，29（3），123-138． – reference: 浅井和由・辻村真貴・浅井和見（2021）：溶存窒素・アルゴン濃度からみた中部地方の地下水のExcessair －SF6年代に与えるExcess air の影響－．地下水学会誌，63（4），267-277． – reference: 谷口真人（2010）：鳥海山の湧水．秋道智彌編，鳥海山の水と暮らし 地域からのレポート．東北出版企画，50-69. – reference: 山口久之助・小原常弘・和気徹（1974）：利尻島の地下水〔Ⅲ〕．地下資源調査所報告，46，133-141． – reference: 浅井和由・辻村真貴・茂木勝郎（2017）：日本の都市域周辺の大気SF6濃度の分布特性－SF6地下水年代推定への影響－．地下水学会誌，59（4），345-354． |
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| SourceID | jstage |
| SourceType | Publisher |
| StartPage | 207 |
| SubjectTerms | ピストン流モデル 利尻島 年代トレーサー 指数関数モデル 海底湧水 滞留時間 |
| Title | マルチ年代トレーサー（3H・CFCs・SF6）による利尻島の海底湧水と陸域湧水の滞留時間推定 |
| URI | https://www.jstage.jst.go.jp/article/jagh/66/3/66_207/_article/-char/ja |
| Volume | 66 |
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