第 22 回 GISコミュニティフォーラム / Esri User Conference 2025

2025.05.23

タイトル：

「温泉水の起源を環境同位体で追跡 ー沈み込むプレートを通じた超深層水循環ー」

Title:

Tracing the Origin of Hot Spring Water using Environmental Isotopes: Deep Hydrological Circulation through Subducting Plates

マップへのアクセスはこちら！（PNG版）

貝の沢温泉（秋田県秋田市）

Kai-no-sawa hot spring, Akita, Japan

ご覧いただきありがとうございます！

マップの作成にあたり使用した文献を以下に示します。

過去に発表した論文のプレスリリースはこちらをご覧ください。

Thank you for visiting!

The following references were used in creating this map.

The press release is available here (in Japanese).

お風呂に入るカピバラ（大森山動物園：秋田県秋田市）

True hot spring lovers: Capybaras at Omoriyama Zoo, Akita, Japan

概要

人々に愛される温泉、特に日本にお住まいの方は温泉がお好きな方が多いのではないでしょうか。温泉の素敵なところは様々にあると思いますが、ここでは「温泉水」そのものに焦点を当てた研究を実施し、マップにとりまとめています。

温泉水はいろいろな成分が溶け込んだ、温かい水です。この水は、もともとは、多くの場合は雨（天水と呼びます）であると考えられています。これが地中に浸透し、地下水として長い時間を流動する過程において熱を獲得したり、岩石と反応してイオンが水に溶け出しています。

その一方で、これとは異なる水、すなわち雨のように大気中を循環する水とは異なる流体が、温泉水の起源となっている可能性が指摘されてきました。水分子を構成する、水素と酸素の安定同位体比、というものの分析をすると、その水が雨ならばある一直線上の数値を示します（天水線と呼びます）。ところが、温泉水の水素と酸素の安定同位体比を分析すると、この直線から大きく離れた数値を持つものの存在が知られてきました。

そこで私たちは、このような温泉はどこにあるのか、またどうして特異的な同位体比が形成されるのか、この水はどこからやってきたのか、という疑問を出発点とし、温泉水の現地試料採取・同位体分析と、同位体変動モデリング、GISを使用した空間分析の手法を組み合わせた研究を実施してきました。

その結果、特異的な水の水素・酸素安定同位体比は、非常に長い時間をかけて水と岩石が相互作用し、同位体交換をすることで形成されること、またそれは沈み込むプレート（スラブ）と関連していることが示唆されました。

今回、私たちがこれまでに研究をすすめてきた、中部・関東地方下のプレート構造を３次元地図化して表示するとともに、プレート表面における水素・酸素同位体比の数値をカラーグラデーションマップで示しました。中部・関東地方の温泉水の一部には、マップに示された（＝モデリングにより推定した）同位体比と、温泉水試料の同位体分析と混合解析により推定した同位体比が、整合的であるものが存在しています。このことを根拠に、一部の温泉水は、プレートから脱水した流体を起源に持つのではないかと考えられます。

中部・関東地方を対象に実施してきましたが、日本各地にこのような温泉は存在しているのではないかと想定されます。マップには、東北から九州にかけての温泉地の分布を示しました。温泉地に加えて、地震の震央や、火山、断層、プレートの深さなどを重ねて示しています。近年の研究で、プレートから脱水した流体は、地震活動に影響していることが示唆されてきています。

私たちに癒しを与えてくれる温泉水は、地球深部と、私たちの暮らす地球表層とをつなぐ、身近な地球科学的な試料であるという側面も持っています。このマップを目に留めていただいた方に、温泉水と水の安定同位体が明らかにする、非常に長い時間・大きい空間スケールにおける「超深層水循環」を体感していただけますと幸いです。

※マップに記載した概要に一部誤字がありました。ごめんなさい。

※ご質問・ご意見等ございましたら、トップページのお問い合わせフォームより、お気軽にお申し付けください。

謝辞 Acknowledgements

温泉水の採取にあたり、多くの源泉管理者のみなさまのご協力を得ました。マップの作成に際しては、オープンデータとして整備されたGISデータセットに加え、これまで多くの研究者によって実施されてきた温泉水の同位体分析結果を収集・活用させていただきました。私の研究は、こうした先人の知の蓄積の上に成り立っており、ここに深く敬意と感謝を表します。研究の遂行にあたっては、筑波大学生命環境系 山中 勤 教授よりご指導を賜りました。この研究は特別研究員奨励費（課題番号：JP24KJ0493）の一部を使用しています。

The collection of hot spring water samples was made possible through the generous cooperation of many spring facility managers. In creating this map, I utilized various GIS datasets made publicly available as open data, and the results of isotopic measurements of hot spring waters conducted by numerous researchers over the years. My research stands on the foundation of the accumulated knowledge of these predecessors, to whom I express my deep respect and gratitude. I also gratefully acknowledge the supervision of Professor Tsutomu Yamanaka of the Faculty of Life and Environmental Sciences, University of Tsukuba. This study was partially supported by a JSPS Research Fellowship for Young Scientists (Grant Number: JP24KJ0493).

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