温泉のメカニズム

温泉のメカニズム
2015年12月11日公開

温泉は、古くから多くの人々に愛されてきました。
ところで、私たちが日頃楽しみにしている「温泉」そのものは、地球の中で一体どのようにつくられて湧いてきているのかご存じでしょうか？
私たちが入浴している温泉の殆どは、雨や雪が地中にしみ込んで何年か後に温度や成分などを得て、再び地上に出てきた「循環水」であることが、近年の研究によって明らかになってきました。
温泉は「火山性の温泉」と「非火山性の温泉」に大別でき、非火山性の温泉は「深層地下水型」と「化石海水型」などに分類することができます。地表に降った雨や雪が、どのようにして温泉となるのか、成因のメカニズムについて簡単にまとめてみましょう。

火山性温泉

火山地帯では地下数㎞～10数㎞の部分に、深部から上昇してきたマグマがマグマ溜まりをつくり1000℃以上の高温になっています。
地表に降った雨や雪の一部は地中にしみ込んで地下水となります。この地下水がマグマ溜まりの熱で温められ、断層等の地下構造や人工的なボーリングなどによって地表に湧き出してきたものが火山性の温泉です。
マグマのガス成分や熱水溶液などが混入したり、流動中に岩石の成分を溶解することなどにより、温泉の様々な泉質が形成されると考えられています。

非火山性温泉－深層地下水型－

地下では、深度が深くなるほど地温が上昇し、一般的に100mごとに温度が約３℃ずつ上昇すると言われています。これを地下増温率と呼んでいます。
例えば、地表の温度が15℃と仮定すると、地下増温率によって一般的には地下1000mの地温は45℃、1500mでは60℃となります。
また、マグマが冷えた高温岩帯と呼ばれる高温の岩石が地下にあるケースがあります。降水の一部が地中にしみ込んだ地下水が、高温岩帯や地下増温率による地熱を熱源として温められたものが、非火山性温泉の深層地下水型と考えられています。
温泉が湧出する機構や泉質は、火山性の温泉と同様と考えられています。

非火山性温泉－化石海水型－

太古の地殻変動などで古い海水が地中に閉じこめられている場合があります。これを化石海水と呼んでいます。
火山や高温岩帯が無い地域で、化石海水が地表から数百ﾒｰﾄﾙにある場合には、地下増温率でそれほど高温にはなりません。水温が25℃未満でも、化石海水は塩分を多量に含んでいるので、温泉法で規定した温泉に該当します。
また、海に近い地域においては、現在の海水や地下水が化石海水に混入しているケースもあります。

その他の非火山性温泉

現行の温泉法では、規定された成分が一種類でも一定量以上含まれていれば、泉温が25℃に満たなくても温泉となります。
したがって、深層・浅層を問わず、ボーリングなどによって地中から湧出した時の水温が25℃未満のものでも、規定された成分が一定量以上含まれていれば温泉法上の温泉となります。
なお、このような温泉の場合、含有される成分によっては泉質名が付けられないものもあります。

温泉を末永く利用するために

テクノロジーの進歩により、近年1000ﾒｰﾄﾙを超える大深度の掘削が可能となりました。1000ﾒｰﾄﾙを超える大深度まで降水が浸透するには、50年～100年以上という非常に長い時間を要します。
地中に浸透した雨や雪が温泉として再び湧出するまで、どの位の年月がかかるのかを推定することで、水循環のサイクルが分かるようになっています。温泉を末永く利用するためには、強制的なポンプアップなどによる急激な汲み上げで水収支を崩さない配慮が必要であると同時に、温泉の涵養源となる地域の保護も必要となっています。