[S-CG59] 地殻流体と地殻変動

[SCG59-05] 姶良カルデラ周縁域における温泉水ラドン濃度の時系列変化と自動観測の試み

★招待講演

*北村 有迅¹、川端 訓代²、角森 史昭⁴、石谷 祐昌¹、松尾 翔一朗¹、田町 勇気⁵、本間 凪々海³ (1.鹿児島大学大学院理工学研究科理学専攻、2.鹿児島大学共通教育センター、3.鹿児島大学理学部地球環境科学科、4.東京大学大学院理学系研究科地殻化学実験施設、5.気象庁)

キーワード：222Rn、地下水、地殻流体

我々は，地殻変動に伴う諸現象を地球化学的な観点から理解することを目標として研究を進めている。具体的には，鹿児島県内の姶良カルデラ周辺の温泉水定期採取を行っており，これまでの分析から各温泉水中のラドン濃度(²²²Rn)が地域によって個性的な変動をすることが分かってきた．ラドンは岩石の破壊などによって濃度が変動することが知られている．本研究では姶良カルデラ周辺の温泉におけるラドン濃度測定結果、および自動連続ラドン濃度測定装置の開発について発表する。
姶良カルデラは鹿児島湾を形成する巨大カルデラである。活火山「桜島」や海底火山「若尊」が活発に活動している。姶良カルデラ内外では、火山の影響を受けた温泉が多数湧出している。これまで6年に渡り，地殻変動と湧出流体変化の関係を調べるため姶良カルデラ周辺の温泉水を定期的（月に1度）に採取し，溶存成分のデータを取得してきた．その中で，姶良カルデラ東部（垂水市周辺）の温泉において，温泉水中ラドン濃度が時折スパイク状に変動する現象に着目している．このような変化は地殻内の応力状態変化そのもの（亀裂の増加や間隙率の増加），もしくは応力状態変化に伴い起源が異なる地下水の混入によると考えられる．このラドン濃度変化がどのような地殻変動に反応して起きているのかを詳細に明らかにすることは，将来的に流体を用いた地殻変動の事前予測につながると期待される．しかし，現在は月ごとの観測間隔であり，季節変動など年単位の周期変動を読み取ることができるが，突発的に発生する大きな地殻変動との対応づけは困難である．これを解消するには，データ取得間隔をより密にすることが必要である．しかし，各温泉施設が遠方であることなどから時間的により密な測定は人力ではほとんど不可能である．そこで温泉施設に自動ラドン測定装置を設置し，連続観測することを試みた．
自動連続ラドン濃度測定装置を開発するため，まず短期観測を行った。これまでの月1回の定期採取から，垂水市の温泉水中のラドン濃度がスパイク的に変化することが分かっていた．このような変化がどのような時間幅で起きるのかを確かめておかなければ自動観測において測定間隔を決定することができない．そのため，2時間ごとの採水・測定を42時間続けて行い，ラドン濃度の変化を観測した．その結果， 2時間以内という短時間でラドン濃度が4倍以上変化することが分かった．このような急激な濃度変化は地殻変動に関わる可能性がある。
装置については、ラドンガス測定装置の作成と制御プログラムの開発を行なった．水中ラドンガスを分離する分離筒の製作を行い，ガスが分離筒から乾燥装置と乾燥剤を通じてラドン測定器に導入されるガスラインを構築した． 3つの三方バルブを使用して測定と測定の間に段階的に全てのラインのガスをパージする仕組みを構築している．バルブ・ラドン測定器・ポンプ・データ取得の制御はNIモジュールを通してPCで行う．発表ではラドンの時系列変化および装置開発についての詳細を紹介する。