し ん かい シ ン ポ ジ ウ ム 報 曾 番 （1 的2 ） 鹿児島湾北部の海底噴気ガス成 分の変化と 火山活動の推移 小 坂 丈 予 ＊l 平 林 順 一＊2 野 上 健 治＊2 黒 崎 誠＊3 橘 本 惇 ゛4 筆 者 ら は 鹿 児 島 俺 北 郎 の 海 底 に 噴 出 す る 火111性 ガ スを1977 ・ 1978・ 19!X） ・ 】991年 に 採 収 一分 析 し ， そ の 成 分 の 変 化 から ， 淘 底 で の 火 山 活 動 の 推 移 を 推 定 し よ う と 試 み た ． ガ ス の 主 皮 分 は ，112S : 0.15 ∼1.37 ， Ｃ０２ : ??,0−92.6 ，N2 : 1. Ｓ ∼7.4 ， ＣＨ,I:5.0 ∼19.9% な ど であ っ た． 観 測 途 中 の 畏い 空白 閘 鬩に， 海 底 の 状 況 も変 化 し て お り ，同 一 の 噴 気 孔 か ら の ガ スの 採 取 は 出 耄 な か っ た ． 従 っ て 巌 密 な 比 較 は 行 え な い が ， そ の 成 分 の 変 化 傾 向 か ら ， こ の 洵 底 で の 火 山 活 動 に 若 于 の 衰 退 が 認 めら れ た ． し か し ガ ス 成 分 は 同 極 の も の の 耜 合 せ から な っ て お り ， そ の 変 化 の 程 度 は 署 しい もの ではな い と 考 えら れ る． Variation of chemical composition of volcanic gases from the northern part of Kagoshima bay Joyo OSSAKA*5 Jun-ichi H1RABAYASHI*6 KenjiNOGAMI*6 Makoto KUROSAKI*' Jun HASHIMOTO** Volcanic gases emitted from the northern pan lected in 1977, 1978, 1990 and 1991. Change Kagoshima bay were of submarine volcanic activity was estimated by chemical composition of volcanic gases. It was collect at (he same compositions each other. Range 93% point but chemical of chemical compositions of C03, 1.7-7.4% marine of Nj and 5-20% volcanic activity was not changed were were col- difficultto not different to Q. 02―1.4% of H2S, 77 ― of CH4. It is considered that subdrastically. ＊ １ 玉 川 大学 ＊ ２ 火 京 工桑 大学 ＊ ３ 川山 大字 ＊ ４ 海 洋科 学技 術 セ ン ター ＊ ５ Ｔａｍａ ｇａwａ University ＊6 Toky ｏ Institute of Technology ＊7 0kayama University ＊ ８ Japan Marine Science and Teehn01匈y Center Proc. JAMSTEC Symp, Deep Sea Ｒｅｓ.（1992） ｱj 付 近 の 海 域に 限 って 行 わ れた。 観 測 は 先 ず 前 回 の １．こ れま で の経 過 筆 者 ら の う ち の ２ 名( 小 坂 ・ 平 林) は19?5 − 結 采 に も とづ き， 水 深200・ の 海 蛾 の 北 西 部 につ 1976 年 度 に 。 鹿 児 鳥 湾北 部 の海 而 に 認め ら れ る 発 い て， 海 底 に お け る 噴 気孔 の 分布 や， 活 動 状 況 の 泡現 象， い わ ゆる'･ た ぎ りIIの 起 源の 觧 明 に た ず 観 測 な ど につ い て行 な い， 試 科採 収 に適 当 な地点 さ わっ た 。 観 測 や試 料の 採 取は 海 面 上 か ら 行 わ れ を選 ぶ 亊 に し た。 し かしな に ぶ んに も前 回 調査 か た た め 。 発 泡 原ljと 予 想 さ れる。 海底 で の喰 気 活 ら12 年 を経 過 し て お り， 海図 も改 訂 さ れ， 副位 の 誦 を 直接 把 握 する 亊 が出 米 ず， また 海 面 で 探 収 し 方 法 も進 歩 し て お り， また 海 底 地 形 や 喰 気 孔 の位 た 気 池 中 の ガ ス に は，H2s ，ｃ０２等 の火111起 源 の 置や 状 況 も変 化 し て い る た め ， 前回 と同 一 地点 に ガ ス が 含 ま れて い な かっ た。 し かし 一 方 こ れ ら の 到 達 し ，￨同一 の喰 気 孔 と 確 紹 して 測 定 ・比 較 す る ガ ス に は 少 量 の Ｈ２が 混 入し て い る こ と や。場 所 亊 は困・ で あ っ た。 こ の た め1990 年 の 剽 査 で は。 に よっ て は 泌底 の 海 水 のpll 値 が 畆 い も の が あ る 図 Ｈ 叫 こ示 す よう に ， あ ら た め で こ の時 点 で の 噴 亊な ど から 。 こ の 海域 の 水 面下 に は ， 何 ら か の 火 気孔 の 位侃 ・ 分布 等 を測 定 し ， そ れら の中 か ら ガ 山 双 象 が存 在 する 可 能性 かあ る も のと 推 定さ れた ス涌 出 沚 ・噴 出温 度 等 を考 慮 し て 洲定点 を選 定 し (小 坂 ，1976 ； 鎌 田, 1977) 。 た 。1991 年 陵 には さ らに こ の調 査 範囲 を 拡げ， 測 こ のた め1977 −19?8 年 に は。 日 本海 津 産楽 の 淋 水艇･' は く よ う'I を用 い て の潜 水調 査 が 行 わ れ た 。 そ の結 果 はじ め て 発 泡 海面 下 の海 底 にそ れ ぞ 定密 産 を上 げ るこ と に よっ て， よ り多 く の吹 気 地 点 を 確 留し た （同 １−ｃ ） 。 温 度 測 定 は 海 洋 科 学技 術 セ ン ターに よって 行 わ れ存 在 する 哨 気孔 詐 が発 見 さ れ， 海底 で の 諸 観 測 れ。 記 憶 式 のサ ー ミ ス タ ーを 用 い ， 浮 上 後￨: よ船￨Aj と試 判･採収 が 行 わ れた 。 こ れら の 噴気 孔 邵 か ら 放 で デ ー タ哉 取 り を行 っ た。 出 さ れ るガ ス中に は ， 多 く の 火111性 成 分 が 含 まれ 噴 気ガ スの採 収 は。こ のため の特 に 設 計 ・製 作 て お り， そ の うえ か な り の 高 温 の も の も存 在 し て さ れた 捕 集 器 を噴 気孔 上 に かぶ せ ，こ れと 直 結 し い た 。II･￨ 時 に こ の付 近 海底 で採 収 さ れた。 海水 た 真 空容 器￨り こガ ス を 導 入し て 行っ た 。 探 収 され や， 底 泥な ど の 分析 結 果 か ら， ガ スとこ れ に 伴 っ た ガ スは 小 沢竹 二 郎 （ ）968） の 方法 に もとづ い て て 湖 出 して い る熱 水 の影 物 が， そ れ･ら の噴11冐L を 分 析 を行 ９ た。 中 心 に して ， かな りの 範 囲 に まで 及 んで い る こ と か確 認 さ れた( 鹿 児 島県 ，1978) 。 以 上 の よ うな 耗 過で あ った か ら， こ の前 回 と今 四 の 調査￨￨¥にお け るIln久 活動 の 盛 衰 を.i 氏鮫 比較 そ れ から 十 数 年， こ の 海 姓で の淋 水 訓査 の 機 会 す る 小 は困 難で あ っ た が ， 少 な く と も今回 の 調 在 がな く。 従 っ て 海 底Iln久 孔 の そ の 畿 の状 況 や変 化 範￨川内 の 喰 気 孔 に つ い て 曾 え ば ， 貿 回 の もの ほど を 知 る こ と が 出 来 な か っ た 。 と こ ろ が1990 乍， 海 高 温 で， 且つ ガ ス眺 川量 の 大 きな 噴 気 孔 は 見当 ら 洋 科 学 技術 セン タ ーの 無 人海11=1 探 査 機 ド･レフ ィ ン な かっ た 。 ー ３Ｋ に よ り。 鹿 児鵬 湾 泌雌･I 刹査 が開 始 さ れ， 翌 ３． 海 底 噴気 ガ スの 分 析結 果 1991 尓 に もそ れ が 続行 さ れた 。 筆 者 ら もこ れら の 調 査に 参ｶI】 する 機 会 が勺･えら れ た ので 。以 前 の デ 表 】。 図 ２ に 今 回 【1990. 】991年 ） の 水 深 ー タと比 較 して ， そ の 変 化 を 水 め る 小 が11jl 来た。 200m 地点 に 湧 出 す る 噴 気 ガ スの 化 学 分 析 結 果 を 今 回 は特 に 海底 噴 気 ガ スの成 分 変 化 から， 同 海 域 示 した 。 また 比 較 の た め 前回(1977, に お ける 海 底 火￨￨￨活助 の 状 況 を推 定 し よ う と 試 み こ の付 近 の 喰 気 ガ ス 【￨￨地点 】 ， 及び 水深80m のl た。 j皀点 の 噴 気 ガ スの 分 析 結 米の･･･部 も同 衣に 併 記 し 1978 年｝ の た。 ２． 調査 の 状況 200m 深 のガ スの 成 分 中ii も多 い の は ｃ０２で77 前li の1975 ，1976 年 のI調査 で は，1111 −(I,￨ のl g水 深78m) ，II( 水 深200m) の2j 僥点 で 行 わ れ --92 ％で ， 次 は ｃＨ.Iの5.0 −19.9 ％，N2 の1.7 − 7.4%. H-/S の0.15 ∼￨｡37 ％.lll の0.2 −0.8 ％ の た。 今回 の1990 ，1991 年 度 に は 亊1111 に よ り地 点 ｜ 順 に な っ て お り， こ れら 主 要成 分 刈 の 濃 度躙 は， に は 人 域 出 乖な か っ た の で ，IsI査は 専'ら 地点11 ど の ガ スをと っ て もliij じ 傾￨;I 」 に あ ると 言 え る。 し 76 Proc. JAMSTEC Ｓymp. Deep Ｓｅａ Ｒｅs，Q992 ） (c) 閥 １ 鹿 児 鳥 湾 北 部 の 調 査Ja1域 図 rig. i NoI･iherii pari Kagoshima bay Proc. JAMSTEC Symp. Deep Ｓｅａ Res. 11992 ） 77 かし こ れ らの 成 分 を， 前 回 の も のと比 べ てさ ら に 在 する 有 棡 物層 を 通過 す る時 に 伴 っ て 来た もの と 胖 し く 検 討 す る と ，Ｃ０２と Ｂ２Ｓ は 前 回 に 比べ て 考 えら れ る．こ れらの 諸 主要 成 分中.s02 ，Ｒ２s， 今 回 の 方が 若 干 滅 少 し て い る もの が 多 く，N2 と ｃｏ２ は 海水 に 溶 解 す る が， そ れ ら の う ち で も 特 CHJ ，Ｈ２は 逆 に 増加 の傾 向 を 示 す も の が 多 か っ に 海 水 に 溶 け 易 いs02 は ， ガ ス が 海 中 に 放 出 さ た （図 ２） 。 れ る時 い ち 早く 海 水に 溶 解 して． 採 ガ ス以 前に 失 な お 今 匝］ は 測 定 出 来 な かっ た １地 点 の ガ ス は， わ れて し まって い ると 考 え ら れ る． そ れ よ りは 海 前 回『司時 期 に 測 定 さ れ た11 地 点 の もの と 比 較 し 水 に 溶 け 難 いH2s や さ らに 溶 解 度 の 低 い ｃ０２ な て ，Ｃ０２，H2S の ほと んど が ， そ の値 が小 さ く， ど は． 本 糾 叢の よ うに 海 底 で喰 出 直後 に 採 取し た 逆 にNI と ＣＢ４は 多 く な っ て い る。 また Ｈ２は 全 ガス 中 に は． 残留 し て い る が， こ れが 海 水 中 を上 く検 出 さ れな かっ た。 昇 し て 海 而 に達 し た 畤 に は， い ず れも全 く 溶失 し さ ら に 噴 気 温 度 の 測 定結 果は 表 ２， 図 ２ に 示 て し まっ て いる． こ の 事災 はこ の 海域 に お ける， す。 今 回 の 噴 気温 度 は全 般 的 に低 い も の が多 く， そ れ以 前 の 筆 者 ら の 剽 査で 明 ら かに さ れ て い る 前 回 の よ う な200’ Ｃ を越 え る 喰 気 は 見 つ か っ て い (小坂 ，1976 ； 鎌 田.1977) ． 一 方 ガス中 に 残る 他 な い。 また1991 年 度 は裂 置 の 故 障で 温度 の 測定 は の 成 分，N2 ，Ha ，ｃＨ,Iな ど は， 海水 に は 溶 解 し 行 え な かっ た 。 雛 い た め ， 少 量 で も ガ ス 中 に 残 存 す る． こ の た め ． 火山 活動 の 後 退 ， 或 は そ れに と も なっ て噴 気 ４． ガ スの 成 分 変化 と 海底 火山 活 励 ia 度 が降 下す れ ば，H2s ，ｃ０２な ど の 火 山 ガス 成 Iwasaki, Ozawa ｅt,al（1966） に よ れ ば， 火LI』 分 が 減 少し ， 相 対 的 にN2 やcH4 ， Ｈ２ な ど の 成 ガ ス成 分と 噴 気 温 度 （火山 活 動度 ） との 問 には 。 分 が 増加 す るこ と に な る． そ れ故 前 述の 通 り， 同 表 ３ の よう な 関 係 が あ る。 同 表に よ れば こ の海 域 一 地点 で ，￨同じ 噴 気孔 につ い て の 観 測 が 行 わ れた のガ スの よう な100−2X10° Ｃ の 温度 莟 で は ，S02 ， わけ では な いの で ， 厳碕 な 比較 は し 難い が，197? H2S ，ＣＯ２，N2 及び 少 量 のH2 な ど の 存 在 が 期 待 −1978 年頃 に比 べ て ，1990 ∼1991 年の時 点 で は． さ れ る。 またCH., は。 そ れ ら の 火 山 ガ ス が 上 昇 そ の ガ ス 分 析結 果の 変 化 傾向 から 見て. h2s/co2 する 際 ， こ の 海 域 の 海 底 の カ ルデ ラ堆 積 嘔 中 に 混 や ， また￨12/N2 の 倩 が小 さ く な り 少 な く と もこ 表 １ 鹿 児 鳥 湾 北 部 海 底 喰 気 ガ ス の 化 学 成 分 【Ｖｏ】. ％） Ｔａｂｌｅ ｌ Chemical ｃｏｍｐａｓit ｉｏｎ of volcanic gases from ｌｈｅ not hern part Ｑｆ Kagoshima bay, D ｌｅ:０. ００ ａ ２. 幻Se:O.OOOl. 冶 3) He:0.as3 を 含む Proc. JAMSTEC Symp. Ｄｅｅｐ Sea Ｒｅｓ. （1992 ） の200m 深 皮 の 調 査地 域 にお い て は， 海 底で の 火 山性 の ガ スの 多 くは， 海 水と 反応 し て失 れ 易い。 ￨￨￨活 必 に， 若 干 の 衰退 が 認めら れ る。 し か し前 後 そ れ 故 海底 か ら 放出 さ れ る噴 気 ガ スの採 収 に あた jljをａ じ ガ ス成 分 はす べ て 川種 の もの の繼 合せ よ って は， 噴出 後出 米 るだ け 海 水と の接触 を週 け， りなっ て お り， そ の活 動 状 況 の 変化 は特 に 著しい 直 ち に 探取 す る 亊， な ら びに採 取 容 器等 に 海 水が もので はな い と 解 釈さ れる。 残 ら ない よ う に する 亊 など に特 別 の考慮 をは らっ な お1991 年 の ガ ス分 析 粘 果 に おい て 。 特 にN2 て きた 。 (1.9 ―7.4). CI･1.1 05.9−24〕)に パ ラツ キが 多い 例 えば 表 １の1977年 の 洲定で は ， はじ め て 海底 の は。 こ の年 の 調 査で は 測 定範 鬪 を拡げ た た め， で 直 接 ガ スを採 取した が， 海 而で は 全 く検 出 さ れ 各活動 段 階の 火￨￨￨ガ ス や， 海 水影 響 の 異な るガ ス な か っ た Ｃ０２.H2S の採 取 に 成 功 し た。 し かし を含 め る 事 にな っ た た めで ほな かろ う か と 考 え 匐0゛ Ｃ 以 上と1?iう 温 度で の 火 山 ガ ス中に， 当 然川 る。 待 さ れ るS02 は 認め ら れ な かった。こ の ため 1978 年 の調 査で は， ガ ス捕集 器 に 重り をつ け 伏底 ５． 海中 で のガ ス試 料採 取 既 に 述 べ て 来た ように 。 噴気 ガ ス中で も特 に 火 Proc. JAMSTEC Ｓymp. Deep Sea Res. 11992｝ 泥中 に 沈めて ， より 一刻 湘 水が排 除 さ れた 状 況で ガ ス採 収 を行 っ た が， な おS02 は探 取 出 来な か 79 表 ２ 鹿 児 鳥 湾 北 部 海 底 噴 気 孔 の 温 度 （ ゛C） 表 ４ 海 水 に よ る 火 山 ガ ス の 化 学 成 分 変 化 Table ２ Ｔｅｍｐｅｒａtｕｒ考of fumavoles at the b Table ４ Ｃｈａ昭e in chemical compasitiort of volcanic nolller ｍ ｐａrlofKag 心ttｏｍ ０１the αｓhimabay. ｇａｓ ｅｓ with lhe effect of ｓｅａ water. Ａ ：放 山ガ ス Ｂ ： 海 水 １ ラ グプ ゆ1こ残 っ た ガ ス て ， 一層 の 努力 が必 要 な亊 を 強 く感じ る 次第で あ る。 ６． 側 辞 本調 査 を開 始 す るに あ た り， 深い 御 理 解をい た だ い た 。牧 村 侶 之 元 堋1亊長， また 釧 査 遂 行にあ た っ て 絶大 な 御 支援 を髷 っ た堀 田 宏・ 深 海 研究 部 長 を はじ め と す る， 海 洋 科学妓 術 セン タ ーの各 位， 調 査 現地で 様 々な 御 便 宜， 御協 力 下 さっ た 「 なつ し ま」越 智 貞己 船 長以 下の 乗 務 貝な ら び にド ルフ ＊ ィ ンー ３Ｋ 運 行 チ ー ムの方々 に 深 く感 謝 巾し 上げ 海牟 科学 技 術 セン タ ー測定 る次 第であ る。 豪 ３ 火111 ガ ス の 温 度 と 化 伊 成 分 Ｔａｂ】 ｅ ３ Ｔｅｍｐｅrａtｕre alld Ch ぐmical c ㎝position of ｖoL･ 参 考 文 献 csnic ga ｓｅs･ 】ｗasaki ，1.， ０xa ｗa ， Ｔ. ，Ｋａ ｍａｄａ,･M. el al.. Diflerentialicn of magmatic emanation. 1966. Bull. Ｔｏｋy ｏ Institute of Technology, Vol. 74. 1 57. 鹿 児 島 県, 1978, 報 告 書 ，1 鎌 田 政 明 ，19?7 鹿 児 島 湾 の 水 銀 に 係 る 爾 境 鯛 変 ∼38. ， 桜 鳥 北 部 海 域 の 海 底 火 山 活 動 と 環 境 の 異 常 ， 文 部 省 総 合 研 究 つた 。 し かしH2S や Ｃ０２の 採 取 率 は 著 し く向 上 に よ る 桜 島 北 部 海 域 した。 また 表 ４ に示 す よ うに， ガ ス容 器巾 に海 水 究I ’ 胴 査 報 告 番 ，1 が梶 入し てい る場 合に は， そ うで ない もの と比 較 小 坂 丈 予 ，1976 ¨海 底 火 山 活 動 の 環 境 変 化 に 関 す るｌ ∼84. ， 鹿 児 鳥 湾 北 部 の 海 中 火111 活 助 と して. HZS で 半 分以 上，Ｃ０２で も10− 】5％が失 わ 環 境 ， 文 部 省 総 合 研 究 れて し まう事 が 判明し た。 そ れ 故， 刷 囲 が 総て 海 よ る 鹿 児 島 湾 北 部 の 環 境 変 化 に 閥 す る 研 究I ’ 水であ り， さ ら に 海底 下 の地中 に まで も海 水が 侵 調 査 報 告 書 ，1 人して い る亊 も当 然考 え ら れ る。 泌底噴 気 ガ スの 小 沢 竹 二 郎 ，1968 採 収 法 は， ぷだ 決 して 十 分 な も のと は 考 え られ な （￨￨ ） 火 い。 そ れ 故今 後 も海底で の採 ガ ス装 置 の改 善， ガ 山 ガ ’･ 桜 島 火 山 海 底 噴 火 に −?8. ， 地 球 化 学 に お け る ガ ス 分 析 法 ス ， 分 析 化 学 Ｖｏ冂7, No. 3. 395 −405. ス採取 場 所 の 選 択， 或 は 探 取方 法 の工夫 等 に おい Proc. JAMSTEC Symp. Deep Ｓｅａ Res. （1992）
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