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2020 年度 実施状況報告書

パッシブサンプラーを用いた温泉水中溶存ガスの時空間分布の観測

研究課題

研究課題/領域番号 18K11614
研究機関東京大学

研究代表者

高畑 直人  東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (90345059)

研究分担者 柴田 智郎  京都大学, 理学研究科, 准教授 (80446369)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード溶存ガス / 地下水 / 地震 / 火山
研究実績の概要

地下水に溶存する気体、特に希ガスや炭素といった揮発性元素は、地震や火山の活動を調べるのに適している。その時間的・空間的変化は、地下構造の変化や深部流体の付加に影響されるため、観測する意義は大きい。本研究の目的は、水中で気体のみを透過する気体透過膜を使ったパッシブサンプラーを用いて、地下水井戸の任意の深さで地下水溶存ガスを観測することである。
昨年に引き続き大分県別府市にある深さ300mの京都大学の試験温泉井戸で溶存ガス試料を採取した。採取した深さはこれまでと同じ50m間隔の6点で、採取した時期はこれまでと同じ夏に行なった。これにより溶存ガス組成の空間分布に加えて、その経年変化も調べることができるようになった。回収したサンプラーは鉄製のクランプで銅管を密封し実験室に持ち帰って分析を行なった。これまでと同様に高温高圧の条件下でもサンプラー内部に水は入らず、分析結果からは溶存ガスともともと銅管に入っていた空気の入れ替わりがうまくいっているように見えた。このことから本研究で用いたサンプラーによる試料採取は、地下水溶存ガスを任意の深さで観測するのに適していることがわかった。この方法は電力を必要とせず、採取器具は小さくて持ち運びが楽であり、ただ水中に入れるだけの簡単操作で誰でも扱えるため、井戸だけでなく湖沼などでの試料採取にも応用できる可能性を秘めている。さらにパッシブサンプラーに採取した溶存ガスは、採取した状態で長期間保存できることを確認した。採取後すぐに分析しなくてもヘリウムでさえも容器内に保たれていた。このことからこのサンプラーは優れた保存容器にもなる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度も深さ300mの試験温泉井戸で試料採取を行なうことができ、ヘリウムや炭素の同位体の鉛直分布が得られ、予定通り進展している。

今後の研究の推進方策

これまでに得られた分析結果から、ヘリウムや二酸化炭素の濃度・同位体比の時間的・空間的変化を調べ、その変化から溶存ガスのフラックスや温泉水の流動について考察する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナ感染対策により研究活動が大きく制限され、研究期間を1年延期することとした。使用計画について大きな変更はない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 9件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Groundwater oxygen anomaly related to the 2016 Kumamoto earthquake in Southwest Japan2020

    • 著者名/発表者名
      SANO Yuji、ONDA Satoki、KAGOSHIMA Takanori、MIYAJIMA Toshihiro、TAKAHATA Naoto、SHIBATA Tomo、NAKAGAWA Chika、ONOUE Tetsuji、KIM Nak Kyu、LEE Hyunwoo、KUSAKABE Minoru、PINTI Daniele L.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Japan Academy, Series B

      巻: 96 ページ: 322~334

    • DOI

      10.2183/pjab.96.024

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Groundwater Anomaly Related to CCS-CO2 Injection and the 2018 Hokkaido Eastern Iburi Earthquake in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Sano Yuji、Kagoshima Takanori、Takahata Naoto、Shirai Kotaro、Park Jin-Oh、Snyder Glen T.、Shibata Tomo、Yamamoto Junji、Nishio Yoshiro、Chen Ai-Ti、Xu Sheng、Zhao Dapeng、Pinti Daniele L.
    • 雑誌名

      Frontiers in Earth Science

      巻: 8 ページ: 611010

    • DOI

      10.3389/feart.2020.611010

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mantle helium in Southern Quebec groundwater: A possible fossil record of the New England hotspot2020

    • 著者名/発表者名
      Mejean Pauline、Pinti Daniele L.、Kagoshima Takanori、Roulleau Emilie、Demarets Laura、Poirier Andre、Takahata Naoto、Sano Yuji、Larocque Marie
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 545 ページ: 116352~116352

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2020.116352

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Helium Isotopic Signature of a Plate Boundary Suture in an Active Arc - Continent Collision2020

    • 著者名/発表者名
      Chen Ai-Ti、Sano Yuji、Byrne Timothy B.、Takahata Naoto、Yang Tsanyao Frank、Wang Yunshuen、Shen Chuan-Chou
    • 雑誌名

      ACS Earth and Space Chemistry

      巻: 4 ページ: 1237~1246

    • DOI

      10.1021/acsearthspacechem.0c00038

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mantle-Derived Helium Emission near the Pohang EGS Site, South Korea: Implications for Active Fault Distribution2020

    • 著者名/発表者名
      Kim Heejun、Lee Hyunwoo、Lee Jaemin、Lee Hyun A.、Woo Nam Chil、Lee Youn-Soo、Kagoshima Takanori、Takahata Naoto、Sano Yuji
    • 雑誌名

      Geofluids

      巻: 2020 ページ: 1~14

    • DOI

      10.1155/2020/2359740

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fluid Dynamics along the Nankai Trough: He Isotopes Reveal Direct Seafloor Mantle-Fluid Emission in the Kumano Basin (Southwest Japan)2020

    • 著者名/発表者名
      Tomonaga Yama、Yagasaki Kazuhiro、Park Jin-Oh、Ashi Juichiro、Toyoda Shin、Takahata Naoto、Sano Yuji
    • 雑誌名

      ACS Earth and Space Chemistry

      巻: 4 ページ: 2105~2112

    • DOI

      10.1021/acsearthspacechem.0c00229

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Aquifer classification and pneumatic diffusivity estimation using periodic groundwater level changes induced by barometric pressure2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Heejun、Shibata Tomo
    • 雑誌名

      Hydrological Research Letters

      巻: 14 ページ: 111~116

    • DOI

      10.3178/hrl.14.111

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hydrogeochemical processes and long-term effects of sea-level rise in an uplifted atoll island of Minami-Daito, Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Heejun、Kagabu Makoto、Okumura Azusa、Shimada Jun、Shibata Tomo、Pinti Daniele L.
    • 雑誌名

      Journal of Hydrology: Regional Studies

      巻: 31 ページ: 100716~100716

    • DOI

      10.1016/j.ejrh.2020.100716

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Freshwater lens oscillation induced by sea tides and variable rainfall at the uplifted atoll island of Minami-Daito, Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Heejun、Shimada Jun、Shibata Tomo、Okumura Azusa、Pinti Daniele L.
    • 雑誌名

      Hydrogeology Journal

      巻: 28 ページ: 2105~2114

    • DOI

      10.1007/s10040-020-02185-z

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 別府南部における不圧地下水位の周期変動解析2020

    • 著者名/発表者名
      梁熙俊,柴田智郎
    • 雑誌名

      大分県温泉調査研究会報告

      巻: 71 ページ: 39-44

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 大分県内の火山岩類の化学組成・Sr-Nd同位体比(4)九重山その22020

    • 著者名/発表者名
      藤原涼太郎,芳川雅子,柴田知之,柴田智郎,竹村恵二
    • 雑誌名

      大分県温泉調査研究会報告

      巻: 71 ページ: 47-51

    • オープンアクセス
  • [学会発表] 温泉深井戸における溶存ガスの濃度および同位体の時空間分布:受動拡散サンプラーを用いた観測2020

    • 著者名/発表者名
      高畑直人, 柴田智郎, 佐野有司
    • 学会等名
      日本地球化学会年会
  • [学会発表] Helium and CO2 fluxes in Wakamiko caldera2020

    • 著者名/発表者名
      Escobar M., Takahata N., Shirai K., Kagoshima T., Tanaka K., Obata H., Sano Y.
    • 学会等名
      JpGU Meeting 2020
  • [学会発表] Seawater chemistry and helium isotopes in the Tatar Strait, Far Eastern Federal District, Russia2020

    • 著者名/発表者名
      Snyder G., Yatsuk A., Takahata N.,Shakirov R., Kakizaki Y., Tomaru H., Tanaka K., Obzhirov A., Sano Y., Matsumoto R.
    • 学会等名
      AGU Meeting 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Groundwater Oxygen Anomaly Related to the 2016 Kumamoto earthquake in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Sano Y., Onda S., Kagoshima T., Takahata N., Shibata T., Nakagawa C., Onoue T., and Pinti D.L.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference 2020
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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