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茨城県高取鉱山周辺の地表水の地球化学的研究（2）※
理科教育研究室 高 瀬 一 男
に高取鉱床の硫化鉱物等に関連する物質に起因すること1 緒 言 等を見出した。
高取鉱山は茨城県の西北部に位置し・古生層の裂簿を 本報では，主に本鉱山の北側と東側の河川水の化学分 充填した石英豚に伴う重石鉱床で，開発の歴史は古く， 析を行なったので，その結果を報告する。
現在は鉄マンガン重石を中心として稼行している。
皿 地形・地質数年前，本鉱山周辺の一・地域で産米や土壌等からカド
ミウムが検出され，鉱山排水による汚染の疑・鵜ると 地形・地質については，前続その腰を述べたので，
して問題が提起された。 省略する。
前蜘975）では，主として本鉱山の南個瞳と醐の河
川水の化学成分を分析し，その分布状況や水質の特徴． 皿 調査および分析方法
起源等について考察した。その結果，本地域の地表水の 採水は昭和50年1月23日，6月12日，10月28日，11月5日 化学的性格は・一般にpHが低く，かつSO4型， C a＋Mg の4回に亘り，高取山の北側（旧高取鉱山の北）および東側 型で代表されるごと。坑内排水は高取川に流出し，SO射 を中心として，桂川，塩子川支流，相川，那珂川支流
F・重金属類の含量が「般河川に比較し著量であること。 （仮称），塩子川，高取川等から55の試料を採取した。
高取川の水質の影響は高取川と塩子川の合流点より下流 その採水地点は第1図に示す通りである。
7㎞におよぶこと。本地域の地表水の水質の起源は，主
那珂川支流26相川
1＼ノ、
川
〜
30 40
ぺ
相 25
@ 津室山
@ 24 23△ 37
@ 320
Q9
39 ﾔ桂 〆・J oｭ＼ ＼、 ノ ㌔一m！
22 35
28 七 21 村 14
27
10 15 西
@ 9坪 戸の内 8
n謠宸P112 16梅ケ沢 17。 錫高野
p B山崎・6，桂川斐 4
SI S2 T3 ハ1
3
磨@ S4。S5子・・川 S6 2 1
s 下宿
0 1 2KM
第1図 採水地点位置図
※ 茨城県高取鉱山周辺の地表水の地球化学的研究（1975）を（1）とする。
36 茨城大学教育学部紀要 第26号
測定および分析項目は，水温，電気伝導度，pH，Na， よって第2，3，4図に表現した。
K，Ca，Mg， Cl，SO4，HC（bF， Fe，Mn，Zn， pb・ まず陽イオンの含量関係から考察すると・桂川ではNa Cu， Cd等である。 ＋K＞Ca＞Mgの性格を呈するが・支流ではCa＞Na＋
ｪ析方法は前靴寵同様であるが，その腰を示せK＞M・を示すものもあり・これは1日高職山の坑内水 ば次の通りである。 （vEi 18，19）に類似の性格を有するものである。すなわ
pH：比色法（SZK）。 ち・旧高取鉱山坑内水はCa＞Na＋K＞Mg型で・Ca 電気伝導度：電気伝導度計Model CM−1DB（東亜 によって代表される。現在稼行中の高取鉱山坑内水はCa 電波工業KK製）。 ＞Mg＞Na＋Kであり・共に坑内水はその主成分がCa
Cl− Fモール法。 であることが共通している。相川および那珂川支流では sol−：トリン法。 例外なくNa＋K＞Ca＞Mgであり・『一般に日本の通 HCO3−：pH 43アルカリ度から算出。 常河川や地下水ではNa＋K型に属するものが多く・こ Ca，Mg，Mn， pb，Cu， Cd：原子吸光光度法。 れらは通常河川の性格を有する。
K十Na Cl
△
@・ 。 旧高取鉱山坑内水 E論゜ ・桂川本流
去義・李 ・ 桂川支流 魯 象塩子川 ・．4》ロ茸 ・塩子川支流
ｱ藩 1鋸塒川支流 ㌔。
窟 9 ・高取川 亀・鋤 ． △
・㌘オム、〜鋸・°3 。・ 。 ・ ； 寡 壷・宰。 ● 十 ．卜C・ Mg HC・・ S・4
第2図 K十Na−Ca−Mg当量百分率 第3図 Cl−HCO3−SO4当量百分率
Na・K：炎光法。 一方陰イオンの含量関係をみると，桂川では大部分が Fe：原子吸光光度法またはo一フェナンスロリンに HCO3＞SO4型であり，特にHCO3＞Cl型もある。
よる比色法。 桂川支流ではSO4＞HCO3，SO4＞ClおよびHCO3 F：アルフヅソンを用いる比色法。 ＞Cl型であるが，大部分はSO4型であって，高取鉱山 Sio2：モリブデン酸アンモニウムを用いる比色法。 坑内水および高取川の水質（例えばT1， T2， T3）と類
似している。なお旧高取鉱山坑内水とも類似する。ゼ方lV 分析結果とその考察
相川では例外なくHCO3＞Cl型でHCO3を主成分とす 以上の方法で得た分析結果を第1表に示した。 る。塩子川支流ではHCO3＞Cl，HCO3＞SO4型で
1．主要化学成分 一部SO4＞C1またはSO4＞HCO3もあり，HCO3およ 水質の化学的性格を明らかにするために・主要陰陽イ びSO4で代表される。那珂川支流では例外なくHCO3 ナンの当量百分率を求め，三角座標とKey Diagramに ＞Clである。
第1表 分 析 結 果
海 採水場所 水温
ｮC） pH 電導度μ102㎝ Na
i囎／の K 洛E／の
Ca
i嘲 Mg
i矧の Cl 絡ﾊの
SO4 i吻の
HCO3 i吻の
F
痰ﾌ
Fe i剛の
Mn
i窺窪ノの
Zn i彫の
pb
iη彫の
Cu
i噸の Cd ﾅ〆の
Sio2
i麗似の
曽
1 6ユ2 14．5 6．9 0，658 8．3 0．45 5．75 1．55 4．02 5．04 28．2 0．17 4．53 0，068 0，002 0ρ01L 0，003 0ρ01以下 19．1
2 6．12 14．5 7．1 0，677 8．5 0．40 6．44 1．43 5．74 3．36 28．9 0．27 3．38 0，012 0，003 〃 0，002 〃 17．4
3 桂 6．12 14．0 6．5 0，782 8．5 0．45 6．69 1．28 5．74 9．53 11．0 1．54 001以下 0，028 0，076 〃 0，072 〃 15．2
4 11．5 12．0 7ユ 一 15．2 0．48 8ユ3 1．45 6．39 14．6 19．9 1．00 0．14 0，014 0，036 〃 0，031 〃 16．7
5 〃 11．5 7．2 一 16．8 0．76 10．8 2．03 8．58 17．9 25．0 1．25 0．13 0，006 0，050
〃 0，004 〃 16．7
6 〃 11．5 7．1 一 19．1 2．08 11．4 2．88 9．28 16．3 21．8 0．83 0．88 0，020 0，030 〃 tr 〃 17．5
7 川 〃 122 6．8 一 19．0 1．65 11．4 2．75 10．3 17．9 23．3 1．01 0．30 0，010 0，014 〃 tr 〃 16．7
8 〃 13．0 6．5 一 21．8 1．60 12．5 3．08 11．2 20．7 28．4 1．78 0．14 0，034 0，011 〃 0，004 〃 17．9
9 〃 13．0 6．8 一 21．8 1．60 12．9 320 11．5 20．2 28．7 2．40 1．27 0，094 0，003 〃 0，006 〃 17．4
10 石場
ｿ水 〃 12．0 6．0 0295 6．0 0．20 1．5 0．58 4．59 28．0 6．61 0．49 0ρ1以下0．001 0，011
〃 tr 〃 11．9
11 桂 〃 11．5 5．3 0，974 7．8 0．44 8．31 1．15 3．64 15．7 6．37i2．45 〃 0．050慮 0205 〃 0，614 〃 17．2
12
川支
〃 11．5 5．3 0，976 8．4 8．90 8．31 1．2 5．60 15．7 6．37 2．31 〃 0，041 0，295 〃 0，648 〃 16．9
13 流 〃 11．8 5．5 0，803 8．9 0．48 6．94 1．13 4．90 12．3 11．3 2．42 〃 0，002 0，136 〃 0，168 〃 16．6
14 梅桂 10．28 13．0 6．9 一 11．3 0．43 2．28 1．11 6．80 4．48
20．610．訂 1
4．80 0，064 tr 〃 001 〃 22．4
15 川 〃 13．0 6．1 一 9．7 0．30 3．13 1．30 7．18 11．8
6．39 L32 ［
001以下0．001 0，019 〃 tr 〃 16．1 16
ケ 支
〃 13．5 7．2 一 17．8 7．89 12．9 4．90 13．4 7．29 121 0．64 7．05 0，442 0，024 〃 0，012 〃 21．7
17 沢流 11．15 11．0 6．8 一 22．4 3．18 12．1 3．76 12．1 12．9 17．9 0．33 1．99 0，030 0，004
〃 0，005 〃 18．8
18 旧坑内水 6．12 11．5 3．8 1，370 6．6 0．35 7．75 0．82 3．22 17．9 0．00 2．88 5．03 0，032 0260 〃 2．78 α024 21．0
19 旧坑内
@ 水 〃 13．5 4．8 1，000 6．7 tr 8．56 0．85 4．76 17．4 3．19 2．50 0．16 0，032 0，203 〃 2．00 0ρ01以下 19．3
20 1028 ｝ 6．9 一 12．1 0．50 3．25 0．82 5．36 3．36 14．7 0．50 1．22 0，024 0，002
〃 0．00似 〃 19．4
21 〃 11．6 6．9 11．7 0．45 3．56 0．89 5．57 4．48 17．2 1．05 6．73 0．154・ 0，003 〃 〃 〃 17．4
22 11．55 11．0 7．0 一 14．7 0．42 4．31 1．00 6．13 6．73 15．2 0．28 5．25 0286 0，007 〃 〃 〃 17．5
23 相 10．28 11．5 7．1 一 13．1 0．48 3．00 0．98 5．74 3．92 16．7 029 0．73 0，014 0，002 〃 〃 〃 21．0
24 〃 12．0 7．1 一 11．4 0．38 4．00 1．08 6ユ3 6．73 15．2 0．24 0．15 0，010 0，002 〃 〃 〃 15．4
｝齢」 一 一
25 〃 12．0 6．9 一 11．2 0．38 4．13 1．14 6．13 6．17 15．7 0．27 0．18 0，010 0，005 〃 0，009 〃 14．0
26 〃 11．5 7．2 一 11．3 0．37 5．25 1．26 6．30 6．73 19．9 0．07 0．45 0，022 0，004
〃 tr 〃 13．8
27 11．5 10．2 6．9 一 13．7 0．32 6．88 1．35 5．08 6．17 22．6 0．06 17．2 0，588 0，009 〃 0，006 〃 17．5
28 川 〃 10．5 7．0 一 14．5 0．40 6．13 1．25 4．87 5二60 23．8 0．53 2．73 ρ0，020 0，002
〃 00 〃 14．7
29 〃 一 6．9 ｝ 13．9 0．48 6．38 1．29 5．57 7．29 20．8 0．08 0．14 0，008 毛r 〃 tr 〃 13．2
30 〃 11．0 6．9 一 14．6 0．51 6．75 1．63 6．30 8．41 22．3 0．18 0．29 0，010 0，002 〃 ．001 〃 16．2
31 11．5 10．5 7．0
一 13．9 0．35 5．25 1．24 5．60 5．04 21．3 1．23 1．04 0，022 tr 〃 〃 〃 16．7
32 塩 〃 9．8 6．9 一 14．4 0．38 5．88 1．23 5．65 6．17 22．8 0ユ2 2．11 0，066 〃 〃 tr 〃 15．2
33 子 〃 10．8 6．7 一 13．3 0．50 3．56 1．00 5．60 7．85 95．1 0．90 0．29 0，012 0，011 〃 0．001 〃 16．6
34 川 〃 12．0 6．0 一 15．4 0．62 17．8 3．03 7．70 66．1 47．1 3．14 0ρ1以下 0，016 0，372 〃 0，006 〃 20．8
35 支 〃 12．5 6．1 一 14．3 0．70 11．6 2．25 6．65 41．5 68．9 2．11 〃 0，058 0，177 〃 tr 〃 17．4
流 i
36 10．28 12．9 6．7 一 20．5 0．70 9．00 1．75 6．34 25．2 10．3 0．50 1．22 0，024 0，057
〃 ρ01 〃 16．1
37 那 〃 17．0 6．9 一 11．9 0．50 4．13 1．40 6．13 5．04 23．5 0．48 3．20 0，094 tr 〃 〃 〃 20．8
38 〃 12．0 6．2 一 9．1 0．30 1．81 0．65 6．57 3．36 11．5 0．22 2．88 0，082 〃
〃 〃 〃 20．0
39 珂疲
〃 11．5 7．0
一 7．2 0．57 4ρ0 1．13 6．39 6．17 16．7 0．40 0．30 0，028 〃 〃 tr 〃 17．4
40 流 〃 11．0 7．1 一 10．6 0．92 5．06 1．26 6．80 7．85 19．9 0．30 1．02 0，032 0，072 〃 〃 〃 18．7
S1 50．1．30 3．5 6．5 0，571 3．0 0．70 390 1．40 4．70 9．60 17．9 0．02 一 一 0，080 〃 0，002 〃 一
S2 〃 5．2 6．7 0，532 ao 0．70 2．80 1．20 5．00 9．60 16．7 0．03 一 一 0，090 〃 0，003 〃 一
S3 塩 〃 6．8 6．9 0，612 3．0 1．00 3．20 1．20 5．00 14．4 14．9 0．21 一 一 0，090 〃 0，002 〃 一
S4 〃 6．0 6．9 0，642 3．0 0．80 3．50 1．30 5．80 14．4 14．9 0．09 一 一 0，090 〃 0，017 〃 一
S5 〃 6．3 6．4 0，852 4．0 1．00 480 1．70 5．00 28．8 9．0 0．80 一 一 0．1301〃 0，004 0，003 一
S6 〃 7．6 6．3 0，831 4．0 1．00 4．40 1．60 5．40 26．4 14．3 0．75 一 一 0，140 〃 0，006 0，002 一
S7 子 〃 8．0 6．8 0，973 4．0 1．00 4．60 1．20 5．80 24．0 13．2 0．71 一 一 0，140 〃 0，005 0ρ01以下 一
S8 〃 7．1 6．9 0，975 4．0 1．40 4．70 1．90
幽一
U．10 26．4 22．7 0．80 一 一 0，090 〃 0，005 〃 一
S9 〃 7．0 7．0 0，751 4．0 1．40 3β0 1．60 5．80 19．2 17．9 0．32 一 一 0，070 〃 0，002 〃 一
S10 川 〃 6．5 7．0 0，772 4．0 1P．10 4．30 1．50 5．80 14．4 17．9 0．34 一 一 0，090 〃 0，002 〃 一
S11 〃 5・117・2 0，495 4．0 0．70 2ユ0 ｝O．90
一一一一
@4．70 9．60 17．9 001以F 一 一 0，070 〃 001以下 〃 一
S12 〃 7，217．2 0，630 3．0 0．50 SBO一一一 P．00一｝｝｝− 一一S．70
一
X．60 26．3 0．06
一 一 0，050 〃 0，004 〃 一
T1 古同 〃 8．6 6．0 5．35 9．0 3．40 58．3 132 5．80 249．0 14．9 17．5 一 一 1，150 〃 0，100 0，021 一 ω
T2 取 〃 8．2 5．7 4．81 8．0 2．40 28．6 11ρ 5．80 220．8 9．0 15．1 一 一 1，970 〃 0，950 0，034 一
刈〜
T3 川 〃 6．5 5．9 3．76 70 2．10 27．5 8．00 5．00 153．6 6．0 11．4 一 一 1，090 〃 0，250 0，018 一 器
r
高瀬：茨城県高取鉱山周辺の地表水の地球化学的研究（2） 39
一般に通常河川ではHC・、型で代表されるカ㍉本地域 が，前鋤塩子川の分析結果と比較類推すれ威高取川 の河川水も同様にHCO3型で代表されつぎがSO4型で の水質の影響が考えられ皿型からV型への変質経路を Cl型はただ一地点のみである。 たどる。
さらにK十Na， Ca十Mg， C l十SO4， HCO3の4 塩子川支流では種々の型に属し・一定していない。
成分系からなるK，y Di。g，amによって水質繊を第4 相川で鳳WまたはV 型歌部分N・HC°・型の水質
を示すことから，ほぼ同一の部分にプロットされる。図に表現し，検討してみる。
鉄の含有量は，0ユ3〜172㎎／乙の範囲にあるが，含
。 量の多いのは桂川上流桂川支流の梅ケ沢，旧高取鉱山
3 坑内水，那珂川支流および相川等である。逆に少ないの 皿 は桂川支流の0001㎎／Z以下である。
マンガンの含有量は，α01〜0．588㎎／∠で，この含量
@ ／、．＼ は鉄の含量と類鵬向によつて変動している・最高値 は相川％27で0．588㎎／Zである。
ｰ 1ピ 聡 論溜鱗脇謙揚縢瑞 g 言。 支流のα648㎎／Z等であり，通常河川と比較すれば異常 09 、 に高い値である。 ・ ムO I ． Iv o カドミウムの検出されたのは，高取川の3地点（0ρ18
凸冶 〜0034㎎／∠），塩子川の2地点（0002〜0003㎎／∠）お
Rな‡。㌔ よび旧高聴山坑内水（α・24競）の6地点であり，他
は痕跡または不検出である。
璽 ∀ム劉 で惣辮嚢論欝獣糊磁誓
＼ ・ ／ 罵鷺羅襯徽轟春茎姿葉
ある。 1）
@前報でも報告したが，現高取鉱山に影響があると判断 される高取川と塩子川では，一般に重金属類の含量が高しb 100％ ここで，亜鉛とカドミウムが同時に検出されたものに
ついて，その含量関係をみると第5図のようになり，第4図Key Diagram
本地域の地表水の榔分はyのN。。・arb。・at・al㎏li l：81 typeおよびV， V のInte㎜ediate zone t｝Φeで， Na2 0．02
SO4，NaHCO3またはCaSO4で代表される。 α01 河川別では，桂川では大部分W型に属し，その性格は
@ 2Na2SO4型である。桂川支流ではCaSO4型であり，支
ｬ梅ケ沢ではN・、S・、の型を示す。 § コ
高取川では採水点は少ないがすべて皿型のNoncarbo一 3 nate herdness type型に属し， CaSO4型で代表される。 α001
この性格は一般に鉱山の酸性廃水や火山性の水質にみら 〔Cdlppm・QO17〔Z・l ppm
れる特徴があり，Ca， MgとSO4，C1との化合物を主 体とするいわゆる永久硬度によって生じたもので，高取
?ﾌ場合もその例外で瞼い．蔽の分析結果もほぼ同
様である。 o
@ Zn ppm 塩子川では，1，2の例外はあるが大部分V型に属する 第5図 CdとZnの含量関係
40 茨城大学教育学部紀要 第26号 、一
〔Cd〕ppm一α017〔Zn〕ppm らの影響のみならず，自然条件においてもこれらの成分 の関係式が成立する。その相関係数はr−0．999で，強 を溶出する条件があるとも考えられる。
い相関を示す。したがって，亜鉛を測定することによっ
@ V 結 論 てカドミウムの含量を算出することができる。
高取鉱山周辺の河川水の主要化学成および重金属類を 3 特殊成分フッ素 分析し，三角座標，Key Diagram等によって水質を検 本地域の河川水には通常河川に比較して重金属類の含 討した。その結果を要約するとつぎのようになる。
量の高いことを指摘したが，金属以外ではフッ素が著量 1．本地域の地表水の化学的性格は，一般にpHが低 であることに特徴がある。 く，かつSO4型， Ca＋MgまたはK＋Na型で代表さ
フッ素の検出率は100％で，含量範囲は0．06〜1乳5 れる。
㎎／6である。特に高含量を示すのは高取川の11．4〜175 a 本地域の河川水にはフッ素が広く分布し，その含
㎎〃，旧鉱山坑内水および湧水2．50〜288，塩子川 量が著量である。
支流0．12〜3ユ4㎎〃，桂川支流a31〜2．45解／6等で 3．本地域の河jl1水の亜鉛とカドミウムとの含量の間 ある。比較的低含量を示すのは那珂川支流，相川等であ には〔Cd〕ppm＝α017〔Zn〕ppm
る。 の関係式が成立する。
フッ素の挙動は金属類と関係があり，特に重金属類と 生 高取鉱山の南側および東側の河川水は一般に各成 11
滑ﾖ関係がある。フッ素が高含量であることは，前報で 分とも高含量である。
も述べたように高取鉱山には詠石鉱物として螢石（CaF2） 終りにのぞみ本研究を行なうにあたり，採水，分析に が共生していることに起因すると考えられる。塩子川支 御協力いただいた本学卒業生，坂寄由美子，吉川潤子嬢 流で比較的高いフッ素値を示すのは旧高取鉱山の影響と に感謝の意を表します。
も考えられる。
4河川水の水質の起源 参 考 文 献 本地域の河川水の化学的性質は，pHが低く，かつ
SO4，F，Zn，Cu等の含量の多いことに特徴がある 1）高瀬一男：茨城県高取鉱山周辺の地表水の地球化学 普E，この水質の生成機椥。つ、、ては前盤も述べたよう的研究（・），本紀要涕25号，（・975）。
に，高取系の金属鉱床に関係がある。すなわち，高取鉱 2）高瀬一男：地下水の地球化学的研究（第2報）一 山は硫化鉱物に富み，黄鉄鉱FeS2，黄銅鋼CuFeS2， 利根川流域の龍ケ崎・取手市付近に分布する地下水の化 硫化鉄鉱F・eAsS，閃亜鉛鉱ZnS，方鉛鉱PbS，螢石 学的性格について一，本紀要，第21号（1971）。
CaF2等を共生するが，これらは水や空気との作用によ 3）高瀬一男：北関東の水理地質学的研究（第4報）
って溶出するものと考えられる。 一水戸台地の地下水一，本紀要，第23号，（1973）。 7
本地域では，種々の成分の分布状況からみて，鉱山か
，
高瀬：茨城県高取鉱山周辺の地表水の地球化学的研究（2） 41 ■
Geochemical Sttdies on the Surface Water around Takator i Mine， Ibaraki Pre fecture〈2）
Kazuo Takase
（Faculty of Education，Ibaraki University）
Abstract
The author analysed the major chemical compositions and heavy metals of t1B river water around Takatori Mine， and ex㎜ined its quality in terms of Tria㎎ular Coordinates and Key Diagram． T1捻
（1）The ch㎝ical characters of the surface water in this area generally show pH， moreover， SO4 取pe， Ca十Mg or K十Na type represents its charaeteristic feature．
（2） Fluorine iswidely distri㎞ted in the river water in this area， and fluorine content shows a high
percentage．
③ Between zinc content and cadmi㎜content in the river water in this area， a related chemibal formula〔Cd〕PPm＝0．017〔Zn〕PPm is formed．
（4） The river water in the south and east sides of Takatori Mine generally contains a high per一 celltage of chemi cal compositions．
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