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日本の最高峰、富士山の山麓には多くの湧水が存在します。その水源は山体に降った雨や雪。地下に染み込んだ水が数十年かけて、過去の火山活動による溶岩の内部を通り地表に湧き出します。地下構造は、迷路のように複雑で、水がどのような過程を経て湧き出すのかはベールに包まれています。静岡大学とスイス・バーゼル大学などの研究チームは、その謎に迫りました。（原千拓）
富士山麓の湧水は、静岡県と山梨県に多数存在しており、富士五湖にも湖底から湧水が供給されています。中でも富士山頂から約３０キロメートル離れた柿田川（静岡県清水町）は、１日に１００万トン以上の地下水が湧出。人々の生活を支える重要な水資源として古くから利用されてきました。
湧出には、富士山形成の歴史が深く関係しています。富士山の地下は、約８千～１万年前の大噴火で噴き出た溶岩流から形成されています。この溶岩流は、ケイ酸が少なくマグネシウムや鉄に富む玄武岩質で、粘性が低く広範囲に流れやすい特徴を持ちます。溶岩が冷えた際に生じた空洞や隙間が多く、大量の水を蓄えたり、通過させたりすることができます。
溶岩の下には、かつて古富士火山の活動によって噴出した、水を通しにくい火山泥流の層があるため、富士山に降った雨や雪は、表層や溶岩の地層を流れます。湧水地点を溶岩の分布と照らし合わせると、多くが溶岩の末端付近に位置します。
三つの指標
溶岩は水を通しやすい帯水層と、通さない層が折り重なった層状になっています。地下に染み込んだ水は、各帯水層に沿って山麓まで流れていると考えられてきました。しかし不明な点が多く、地下構造も複雑なため、湧水の成り立ちを特定することは困難でした。
そこでチームは、湧水に含まれる三つの指標に着目。その一つは、ヘリウム（希ガス）です。今回、スイスの研究チームが開発した希ガスを計測する装置は、現地で計測でき、地下深部のマントル由来のヘリウムを分析することができます。
二つ目は、富士山の溶岩に多く含まれるミネラルの一つバナジウムです。地下での滞留時間が長いほど、水中のバナジウム濃度も高くなることが知られています。
三つ目は、微生物を対象にした環境ＤＮＡ（デオキシリボ核酸)です。海や池、川の水、土壌中にあるＤＮＡを分析して、そこにすむ微生物を特定。微生物が生息する環境条件から地下水の起源を探ることができます。
チームは、富士山麓の湧水や井戸、計９地点を調査し三つの指標について解析しました。
その結果、一部の地下水にマントル由来のヘリウムが含まれていることが判明。またヘリウム濃度が高い地下水は、バナジウム濃度も高い傾向があり、特に柿田川や、富士川河口断層帯付近に位置する湧水や井戸でその傾向がみられました。
環境ＤＮＡでは、微生物の特定に成功。この微生物の中には４０度以上の環境を好む細菌が含まれることから地下約６００メートルの深さに生息することが推定されました。
古富士から
チームの責任者である静岡大学の加藤憲二特任教授は「溶岩流の厚さは約１５０～２００メートルに及びますが、好熱性細菌が増える環境条件ではありません。この微生物の存在は、もっと地下深くから湧き出た水を含んでいることを意味します」と説明します。
三つの指標を組み合わせた解析結果から、富士山麓の湧水の一部は、表層や溶岩の帯水層から流れる水だけでなく、さらに深い古富士の帯水層から湧き出た水も含むことが判明。地下水は異なる帯水層間で垂直方向に混ざっていることが示されました。
駿河湾にも
また富士山起源の湧水は、駿河湾の水深約１００メートルの地点でも加藤さんの調査で確認されています。その深さから加藤さんは、古富士の帯水層から湧き出ているのではないかと考えています。宗林留美（そうりん・るみ）准教授は「湧水には、海では少ない硝酸イオンや鉄など、植物プランクトンの増殖に必要な成分が多く含まれており、海の生態系の豊かさにつながります」と説明します。
今回の分析方法は、地下水の起源や複雑な形成機構を理解する新たな手段になると期待されます。宗林さんは「地下水の希ガスとバナジウム濃度は、地震活動に伴って変動することが知られています。観測を続けることで水の流れ以外にも、地球内部の活動に関わる有用な情報をもたらしてくれる可能性があります」と話します。
研究成果は、科学誌『ネイチャー・ウオーター』１月号に論文（Ｓｃｈｉｌｌｉｎｇら著）として公表されました。
気候変動で地下水減る！？
加藤憲二特任教授（静岡大学）
近年、気候変動の影響で梅雨の時期に局地的な集中豪雨が多発するようになりました。こうした豪雨が富士山に降ると、比較的浅い地下の帯水層は、すぐに満杯になり、水はより深い地下に浸透する間もなく表層にあふれて流れてしまいます。
そのため地下水の供給量は少なくなり、深い所にある地下水が徐々にやせていくと考えられます。豪雨の影響は、数十年後の時を経て湧水や井戸水に表れてくる可能性があります。
