[A-HW26] 同位体水文学2022

[AHW26-05] ボーリング掘削調査と既存井戸の調査による青森県上北平野北部における広域地下水流動評価

*森川 徳敏¹、塚本 斉¹、戸崎 裕貴¹、宮越 昭暢¹、佐藤 努¹、高橋 正明¹、竹田 幹郎¹、伊藤 一誠¹、高橋 浩¹、稲村 明彦¹ (1.産業技術総合研究所　活断層・火山研究部門)

キーワード：地下水流動、ボーリング掘削、堆積岩、上北平野、安定同位体、地下水年代

我々は、青森県上北平野北部（小川原湖周辺）に分布する水道水源井のサンプリング調査を行い、水質・同位体組成の地域的な分布とその特徴を明らかにしたほか、主要河川の同位体組成などの調査を行い、地表水を含めた地下水流動場の概念モデル化を行ってきた。そして、平成31年度および令和２年度にかけて、概念モデルを検証するため、地下水流動系の涵養域から流出域の間にあたる青森県上北郡東北町において深度200mまでの検証ボーリング孔を掘削した。揚水試験による地下水の透水性・水位の把握や、揚水試料および岩石コアから抽出された間隙水の水質・同位体組成の分析、精密な温度検層など地下水流動系の評価のためのデータを取得した。
小川原湖西部の地下水は、Ca-HCO₃～Na-HCO₃型の水質を示し、小川原湖東側や北西側の地下水と比較して低い水素安定同位体比を示している。この値は、高瀬川水系上流部までの河川水の水素同位体比に比べても有意に低く、地形的に地下水を涵養しうる流域内の天水の値よりも低い。また，小川原湖西部の地下水の¹⁴C年代はいずれも最終退氷期に相当する年代を示した。ただし、水源井は複数の深度にストレーナを設けて揚水が行われているため、採取した試料の水質・同位体比はこの複数の深度から得られた地下水の平均値となり、深度方向の解像度は曖昧なものとなる。
ボーリング掘削による６深度での採水・揚水試験の結果、最浅部の深度（27.3-30.1 m）において既に約1万年程度の14C年代が得られた。また、水質は浅層からCa・Na・Mg-HCO₃型からNa・Ca・Mg-HCO₃型、最深部（190.7-201.4 m）においてはNaHCO₃型と明瞭な変化がみられた。水素同位体比は水源井の結果と同様に、現在の七戸川流域の河川水（-64‰から-58‰）よりも低い値を示し、少なくとも深度27m以深では，現在よりも寒冷な時期に涵養された地下水の存在が明らかになった。一方、６深度で実施した揚水試験における平衡水位は、概ね深度とともに高くなる傾向があり、特に更新統野辺地層と鮮新統甲地層の境界であると思われる泥岩層（深度145m付近）を境に大きく変化し、下位にあたる甲地層では水位がGL+3m以上となる自噴現象がみられた。水質と水位の変化は野辺地層、甲地層で異なる帯水層を形成していることを意味する。以上のようにボーリング掘削により、水源井調査によって構築された地下水流動概念モデルにおける寒冷期の地下水の存在およびその分布を検証したとともに、地下水水質、水理学的データともに矛盾のない層準ごとの異なった流動系の存在を確認した。

【謝辞】
　本研究の一部は、原子力規制委員会原子力規制庁「平成31年度原子力発電施設等安全技術対策委託費（廃棄物埋設における自然事象等を考慮した地盤の性能評価に関する研究）事業」、「令和２年度原子力発電施設等安全技術対策委託費（自然事象等の評価に関する研究）」事業及び「令和３年度原子力発電施設等安全技術対策委託費（廃棄物埋設における自然事象等の評価に関する研究）事業」として実施した。