2017 Fiscal Year Research-status Report
Construction of survey method of submarine hot-spring discharge for elucidation of relationship between bioproductivity at coastal zone and ingredients of hot spring water
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17K05655
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大沢 信二 京都大学, 理学研究科, 教授 (30243009)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 海底温泉湧出 / 曳航観測 / 溶存ガス / 温泉成分 / ラドン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
森の栄養を海に運ぶ河川に次ぐ“水路”として海底地下水湧出（Submarine Groundwater Discharge，略してSGD）が注目を集めており，通常の地下水よりミネラル分に富み，栄養塩のひとつであるケイ酸を豊富に含む温泉水も沿岸浅海域の生態系に大きく関わっていると予想している．本研究では，最新のSGD観測手法と伝統的な地球化学的調査方法を組み合わせて海底温泉湧出探査法を構築し，別府湾奥部の別府温泉の沿岸域に散在すると予想される海底温泉湧出に適用して検出し，さらに陸域の熱水流動系との関係の解明や海底からの温泉流出量の推定などを行う．
本研究で構築を目指す海底温泉湧出の探査法は，小型船舶を使った表層海水のラドン濃度・水温・塩分の広域稠密曳航観測に加え，有望エリアにおいて採取した底層海水のラドン，溶存ガス（He/Ar/N2など）および温泉由来成分（ケイ酸，全溶存炭酸，ヒ素）の分析を組み合わせたものである．溶存ガスの分析法以外の方法はすでに実用の段階にあったので，初年度は，溶存ガスの採取・分析手法の確立を行った．市販の真空採気びんを活用し，真空抜気によって水試料から抽出されたガスを現有のガスクロマトグラフィーによって分析し，全ての溶存ガス成分（He, H2, Ar, N2, CH4, O2およびCO2）の分析値を得ることができるようになった．
また，ラドン濃度・水温・塩分の曳航観測を別府湾奥部沿岸域で実施し，水温と塩分では認知できない高ラドン高濃度域を複数検出することに成功した．その中には流入河川由来のラドンでは説明できない高濃度域があり，いくつかは別府湾の最奥部に位置する別府温泉の地下を流動する熱水の流動経路の終端に対応し，また，いくつかは活断層沿いの海底や沖合の断層帯に対応する場所であることが分かった．また，水深20m以上ではラドンの検出が難しくなることもつかんだ．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
目標にしていた溶存ガスの分析法の確立では，分析手順を構築し，操作マニュアルを作成できた．当初の予定では，作り上げた溶存ガス分析法の実用性（確度や精度）のチェックまで行うことにしていたが，研究協力者とのスケジュールが合わず，次年度（H30年度）に行うことにした．
別府湾での曳航観測の結果は，予想していたことを含み，満足のいくものであった．満足できる結果としては，例えば，別府温泉の南部地域の地下に推定されている熱水の流動経路の終端域の沿岸部海域にラドンの高濃度域が期待されていたが，別府湾でも最高レベルの高濃度域を検出したことである．また，かつて気泡の噴出が認められた活断層沿いの沿岸域もラドン高濃度域であることも判明した．一方，別府温泉の北部地域の地下に推定されている熱水の流動経路の終端域の沿岸部海域にはラドンの高濃度域は検出されず，【研究実績の概要】に著したラドン濃度検出限界の水深依存によるものと考えられるので，【今後の研究の推進方策】に著した底層海水（海底付近の海水）の採取と分析を特別に濃度異常のないエリアにまで拡張し，海底温泉湧出を捉えたい．当初の予定では，なお，得られた研究成果を随時関連学会で口頭発表することにしていたが，研究集会での発表にとどまった．
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度（H29年度）に手順を確立した溶存ガス分析法の実用性（確度と精度）のチェックを，陸域の湧水を用いて実施する．試料採取予定地は，水質調査を実施したことがある別府湾北部の日出（ひじ）の湧水地帯である．
初年度に判明した別府湾沿岸の表層海水の高濃度ラドン域および温泉湧出が期待される水深の深い（＞～20m）エリアにおいて，海底温泉湧出の確認のため，現有の観測器による水温・塩分の深度分布の観測と，底層海水（海底付近の海水）を採取してラドン濃度，溶存ガス組成，温泉に特徴的な化学成分（ケイ酸，全溶存炭酸，ヒ素）の分析を行う．これと並行して，初年度に得た別府湾における曳航観測データを活用し，Sugimoto et al.（2016）等の方法にならい，別府温泉沿岸部におけるラドン・塩分収支モデルから海底への温泉水の流出量を推定する．
また，火山性のCO2ガスの海底噴出が認められた姫島（大分県）において，新たな気泡噴出域が存在するという情報を入手したので，初年度の別府湾と同様の曳航観測を実施し，表層海水のラドン濃度・塩分，表面海水温のマッピングを行い，海底鉱泉湧出域に目星をつける．さらに，現有の土壌CO2フラックスメータを用いて，陸域のCO2フラックス観測を実施し，姫島全島のCO2フラックス分布図を作成し，沿岸海域のデータと比較検討する．
以上の研究成果は，随時，関連学会で発表する．
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Research Products
(3 results)
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[Journal Article] Hot spring drainage impact on fish communities around temperate estuaries in southwestern Japan2017
Author(s)
Yamada, M., Shoji, J., Ohsawa, S., Mishima, T., Hata, M., Honda, H., Masahiko Fujii, M., Taniguchi, M.
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Journal Title
Journal of Hydrology: Regional Studies
Volume: 11
Pages: 69-83
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Phytoplankton primary productivity around submarine groundwater discharge in nearshore coasts2017
Author(s)
Sugimoto, R., Kitagawa, K., Nishi, S., Honda, H., Yamada, M., Kobayashi, S., Shoji, J., Ohsawa, S., Taniguchi, M., Tominaga, O.
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Journal Title
Marine Ecology Progress Series
Volume: 563
Pages: 25-33
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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