九州中部地域における地熱構造及び熱水流動過程の研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08454132
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 由佐 悠紀 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90025403)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大沢 信二 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (30243009) ; 福田 洋一 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (30133854) ; 竹村 恵二 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00201608) ; 田中 良和 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00025420) ; 北岡 豪一 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (30093230)
• Keywords: 盆状地下構造 / 地熱系の年齢 / 塩素収支 / 地熱流体の循環 / 火山・地熱ガス / 窒素の由来 / 自然電位 / 赤色沈澱物

Research Abstract

1. 九州中部地域の地下構造発達過程に関して、次の知見が得られた。
(1) 約150万年以前には、南北伸張によって、中央構造線沿いに半地溝構造が形成され、
(2) 150万年から70万年前には、2本の断層の右横ずれ運動によって基本的な盆状構造が形成され、
(3) それ以降は、中央構造線の活動範囲の減少により、現在の盆状構造へと変化した。
2. 地球化学・水文学的な資料から推定される別府熱水系の年齢は約5万年であり、この間に放出された塩素の90%以上は深部からの供給による。
3. 別府地熱地域に堆積している赤色沈殿物の組成変化より、近年における地下熱水系の温度低下が示された。
4. 九重硫黄山から流出する地熱流体の酸素・水素の同位体濃度・化学組成より、以下の知見が得られた。
(1) 地熱流体の深部に至る循環は、マグマの熱によって駆動されており、天水起源の流体の平均滞留時間は、蒸気系で短く(約7年以内)、熱水系で長い(100年以上)。
(2) 平穏時に放出される塩化水素量は3.7〜8.7ton/day、マグマ性水蒸気量は360〜1400ton/dayである。
(3) 活動が活発化すると、地層を通して、噴出蒸気中に大気が吸引される。
5. 火山・地熱地域における自然電位調査により、地熱流体の上昇経路を検出できる可能性が示された。
6. 九州中部地域および小笠原硫黄島(伊豆-マリアナ弧)の火山ガス中に含まれる貴ガスは、東北日本や南九州のものより窒素に乏しいことが知られた。この特徴と地質構造とを比較検討した結果、「マグマ性ガス中の窒素は、先第三紀基盤岩中の窒素化合物に由来する」という新たな知見が得られた。

Research Products

• [Publications] 由佐悠紀: "温泉の起源(塩素の起源に関して)" 温泉科学. 46・3. 105-108 (1996)
• [Publications] 大沢信二: "九重硫黄山の噴気地から放出される塩化水素・マグマ性水蒸気量の推定" 日本地熱学会誌. 19・2. 73-83 (1997)
• [Publications] S.Kusumoto: "Interpretation of gravity low in and around Beppu Bay, Kyushu, Japan" International Association of Geodesy Symposia. 117. 320-327 (1997)
• [Publications] 楠本成寿: "重力異常からみた九州中部地域東部の第四紀テクトニクス" 地学雑誌. 106. 635-643 (1997)
• [Publications] 大沢信二: "阿蘇火山地域から放出される噴気ガスの不活性ガス組成" 温泉科学. 47・2. 56-67 (1997)
• [Publications] K.Kitaoka: "Changes in Chemical and isotopic compositions of deep geothermal waters through subsurface boiling at Kuju-Iwoyama Volcano, Central Kyushu, Japan" Proceedings of the 33rd Conference of SITH. 216-219 (1997)
• [Publications] 大上和敏: "別府血の池地獄の色彩変化に関わる沈澱物の鉱物組成・温泉水の化学組成の変化" 温泉科学. 47・4. 157-165 (1998)
• [Publications] Y.Itoh: "History of basin formation and tectonic evolution at the termination of a large transcurrent fault system: deformation mode of central Kyushu, Japan" Tectonophysics. 284. 135-150 (1998)
• [Publications] 大沢信二: "海洋地域の沈み込み帯から放出される低N_2/He比のマグマ性ガス-伊豆マリアナ弧の小笠原硫黄島について-" 温泉科学. 48・1. 9-14 (1998)
• [Publications] S.Kusumoto: "Restoration of the depression structure at the eastern part of central Kyushu, Japan by means of dislocation modeling" Tectonophysics. (印刷中). (1999)