[S-GC37] Volatiles in the Earth - from Surface to Deep Mantle

[SGC37-P08] 能登半島における基盤岩のヘリウム同位体組成：2024年能登半島地震の前後における地下水化学成分の時間変化の考察

*長谷川 実咲¹、森下 知晃¹、鹿児島 渉悟²、高畑 直人³、高橋 俊郎⁴、田村 芳彦⁵ (1.金沢大学、2.富山大学、3.東京大学大気海洋研究所、4.新潟大学、5.海洋研究開発機構　海域地震火山部門)

我々のグループでは、令和6年能登半島地震前後に継続的に地下水を採取しており、地震活動と地下水の地球化学的時間変化の関係に着目している。Umeda他(2024)では、能登半島北部の温泉水の中には高いヘリウム同位体比を持つものが存在することからマントル由来の流体の上昇が指摘されている。また、2024年1月1日の能登地震(M7.6)の前に、地下水のヘリウム同位体比の低下がいくつかの地点で観測されている。(鹿児島他, 2024 JpGU講演要旨)。地震活動で岩石が破砕されると岩石の成分が放出されて地下水の組成を大きく変化させることがある(Sano et al., 2016 Sci. Rep.)。これらの地下水の地球化学的変動から、M7.6の能登半島地震を含めた能登半島の群発地震との関連を理解するためには、能登半島の地下水のヘリウム同位体比に影響を及ぼす可能性のある基盤岩石類のヘリウム同位体比情報が必要であると考える。そこで本研究では、能登半島の地殻を構成する飛騨帯の岩石(変成岩、花崗岩)と第三紀の火山岩のヘリウム同位体比を測定し、能登半島地震に関連すると考えられる流体の起源と地球化学的変動要因について制約条件を与えること目的とした。希ガス(³He/⁴He比、⁴He/²⁰Ne比とヘリウム濃度)の測定は東京大学大気海洋研究所で行った。
測定結果から、地殻を構成する岩石のヘリウム同位体比は地下水と比べてはるかに低いことがわかった。試料のヘリウム同位体比は、岩石の主要元素組成に基づいて計算された値(森川と戸崎, 2013 GSJ研究資料集)と同程度であり、地殻を構成する岩石のヘリウムは放射性起源と考えられる。一部の試料は計算された放射性起源のヘリウム同位体比よりも高い値を示したが、これはマントル由来と放射性起源のヘリウムの混合の結果と考えられる。しかし岩石中のマントル由来のヘリウムは少ないと考えられる。したがって、基盤岩のヘリウムの混入では地下水の高いヘリウム同位体比を説明することはできない。以上より能登半島北部の高いヘリウム同位体比を持つ地下水はマントル由来の流体の上昇が原因と考えられ、地震前の地下水のヘリウム同位体比の低下は周囲の地殻岩石由来のヘリウムが混合したことが考えられる。この地下水のヘリウム同位体比の低下の要因について地殻を構成する岩石のヘリウム同位体比測定結果を用いて考察する。