地下深部におけるコロイドを介した物質循環の事例研究

Colloidal solutes transport processes in deep groundwater

岩月 輝希  ; 久保田 満; 林田 一貴; 加藤 利弘

Iwatsuki, Teruki; Kubota, Mitsuru; Hayashida, Kazuki; Kato, Toshihiro

瑞浪超深地層研究所の深度500mの花崗岩中に掘削された坑道と、その周囲に掘削されたボーリング孔で得られる地下水を対象として、コロイドの種類や放射性元素のアナログ元素となる希土類元素との相互作用、坑道を建設・閉鎖することで生じる人為由来コロイドに関わる研究を行った。その結果、地下水中にはケイ酸塩鉱物, カルサイト, 水酸化鉄などの粒子が認められ、金属元素や希土類元素の10-80%が0.1ミクロン以上の粒子とともに移動する可能性が示唆された。また、地下水で満たされ閉鎖された坑道では、人為由来コロイドとしてバイオフィルム、ZnSからなる粒子が観察される特徴があった。その一方で、坑道内の地下水では溶存態およびコロイド態の希土類元素濃度が有意に低く、地下水中の希土類元素を含むコロイドがセメント材料や粘土材料などに捕捉され、その移動が抑制されることが明らかになった。

We studied colloidal solutes transport in deep groundwater at depths of 500 m in Mizunami Underground Research Laboratory. Colloidal phases consist of silicate minerals, calcite, iron-hydroxides were observed in groundwater. Those particles possibly transport 10-80 % of metal elements and rare earth elements. In the closed drift, colloidal phases consist of biofilms, ZnS were observed. Since the concentration of rare earth elements are considerably low, rare earth elements with solute and colloidal phases probably absorbed on cementing materials, clay materials in closed drift.