地球化学的調査に基づいた地下水流動に関する研究 -東濃地域を対象とした溶存希ガスによる地下水調査-

Geochemical study on groundwater flow research; Groundwater survey by by dissolved noble gases in groundwater from Tono area

森川 徳敏

Morikawa, Noritoshi

地下水中に溶存する希ガスの濃度・同位体比は地下水流動中に岩石より発生する成分あるいは、地球深部より上昇してきた成分の蓄積により変動する。この溶存希ガスを天然トレーサーとした、地下水の滞溜年代・起源の推定及び、地下水流動解析が可能である。本報告では、溶存希ガスによる地下水調査の適用性を評価することを目的として、岐阜県東濃地域の地下水について、希ガスの定量・同位体分析を行った。主な,分析結果・成果は以下のとおりである。(1)東濃地域の地下水は、地下水流動中に周辺の岩石より発生した放射壊変起源のヘリウムを含んでいる。堆積岩中の地下水においては、深部ほど蓄積量は多くなっている。花崗岩中の地下水においては、試錐孔ごとにその傾向は異なる。(2)東濃地域の地下水中のネオン・アルゴン同位体組成は、大気と平衡にある水からの変動はないことが分かった。(3)Stute et al.(1992)によるTwo-dimensional helium transport modelによれば、DH-12号孔の地下水のヘリウム濃度深度プロファイルは流出域、DH-13号孔は涵養域の特徴と似ている。これは、東濃鉱山周辺の地下水が、東濃鉱山の北部を通る尾根線を涵養域とし土岐川を流出域とする地下水流動解析結果(三枝他 1998)と一致している。

Noble gas elemental and isotopic compositions in groundwaters may physically vary due to the accumulation of radiogenic component produced in situ and/or from deep flux. As a natural tracer; noble gas can be therefore considered to estimate the groundwater residence time, origin and groundwater flow. In this report, the determination of noble gas contents and isotopic compositions in groundwaters from Tono area was performed in order to evaluate the validity of dissolved noble gas on the groundwater survey. The following results can be reached through the present study: (1)Groundwaters from Tono area contain radiogenic helium, which was released from rocks around the path of groundwater flow and/or flux from the basement granite. In the sedimentary rocks, the amount of accumulated helium in groundwaters increases with depth, whereas such phenomena in fractured granite varies from borehole to borehole. (2)The neon and argon isotopic compositions in groundwaters from Tono area are not distinguishable from those in air-saturated water. (3)Calculation of the two-dimensional helium transport model (Stute et al,, 1992) indicates that the depth profile of dissolved helium concentration in groundwater from DH-12 and DH-13 boreholes are similar to the charactelistics of the discharge and recharge areas, respectively. This is consistent with the hydrogeological model that groundwater around Tono mine is recharged from the north and discharged into the Toki river in southern part (Saegusa et al., 1998).