茨城県高取鉱山周辺の地表水の地球化学的研究

(1)

理科教育研究室高瀬一男

川，藤井川に沿って細長く標高60〜807πの沖積低地が 1緒言発達している。

高取鉱山は，茨城県の西北部の西茨城郡七会村および本地域特に高取鉱山周辺の地質・鉱床については，菊東茨城郡桂村にまたがり，水戸市の西北約3・㎞の地点・・地徹・徳灘治2）（・95・），今井秀喜・林昇一郎㌔955）

位置する。および大塚良平鞠子正・文在旭4）（・963）等の研究力・あ

5）

{鉱山は古生層の砂岩，粘板岩，チャートの裂簿を充り，また重石鉱床の地球化学的探査については高瀬一男

‡眞した石英脈に伴う重石鉱床で，開発の歴史は古く，佐（1958）の研究があるQ

竹藩（1580年代），水戸藩の時代には錫鉱として稼行さ本地域の地質は，秩父古生層に対比される高取系と火れていたが，現在は鉄マンガン重石を中心として稼行し成岩類とからなり，最もよく発達しているのは高取系でている。あって，これを構成する岩石は砂岩，粘板岩，チャート

本鉱山周辺の七会村小勝および塩子地区では，昭和47 等で，その走向はN45°E， NWに30°−80°傾斜する。

年産米と水田土壌から高濃度のカドミウムが検出され，第三系は高取鉱山の東部周辺である観世音，錫高野，勝鉱山排水による汚染の疑いがあるとして問題が提起され見沢地域に僅かに分布し，高取系の上に不整合にのってﾈすでに地下水中のカドミウムについては佐離一奪）いる。額は凝灰岩．凝灰質砂岩である．火成顯の露

（1974）の報告がある。出は東北部の桂村付近に花陶岩，閃緑岩がある。第四系本研究においては，本鉱山周辺の河川水および沢水のは丘陵の斜面または河川流域に分布し，その岩質は主と主要化学成分ならびに重金属を分析し，その分布状況等して，古生層の風化分解物で構成されている。

を明らかにしたので，その概要を報告する。皿調査および分析方法

皿地形・地質の概観採水は昭和48年5月21日，6月3日，8月23日，11

本地域は，八溝山脈の鶏足山塊に属し，高取山（335．9 月11日の4回に亘り，高取川，塩子川，北の根川，藤井常）をはじめ200−300翫の標高す有する山塊であって川等から57の試料を採取した。その採水地点は第1図に高取山の南側にはほぼ東西に解析された塩子川，北の根示す通りである。

(2)

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第1図採水点位置図

，測定および分析項目は・水温電気伝導度，田LNa， HCO5 ：炉H43アルカリ度から算出。

1 K・Ca・Mg・Cl・SO4・HCO3・F， Fe・Mn・ Ca・Mg・Mn・Zn， Pb，Cu， Ni：原子吸光光度法

Zn・Pb・Cu・Ni等である。（日立208型または日立508型）。分析方法は前鍛のとほぼ同様であるが，その鞭を示N、，K、炎臓

せぱ次の通りである。 Fe：原子吸光光度法またはo一フェナンスロリンによ pHl比色法（SZK）。る比色法。

電気伝導度：電気伝導度計Model㎝一1DB（東亜電波 F：アルフッソンを用いる比色法。

工業kk製）。

IV分析結果とその考察Cr：モール法。

SO㌃：トリン法。以上の方法で得た分析結果を第1表に示した。

(3)

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(4)

られる。高取川との合流点上流では，下流より一般に低含〔1〕河川水の化学的性質の概要

量であるが，塩子川の支流の大開地区では坦も低く，特1．主要化学成分

にSO4の多いことに特徴があり，鉱山に直接影響されな各河川について含有成分量を比較すると，鉱山に近いい地区でありながら，高取川と類似の化学的性格を有す高取川（仮称）ではHCO3を除いては各成分とも最高値を示し，ることは，この地域には自然条件においても田の低下や特に囲が低く（頭5．1〜6．2），かつ，SO 4の含有量の多い SO4等の物質を溶出させる自然的要因があるものと考え

（165〜352π9！のことによって特徴づけられる。また，Ca られる。

（23〜58勿916）およびMg（7．75・｝13．6膨9！6）で他の河藤井川では塩子川との合流点上流では各成分とも「般川に比較して，ほぼ10倍量に達する。坑内水のCaはに低含量であるが，下流では多少増加しており，高取川

44〜40．oπ9／6， Mgは4．8〜222㎎14で高取川より低の影響は小畔附近（Nα39．翫44）までと考えられる。

含量であることから，鉱山排水の中和処理済による増加北の根川は，藤井川の支流で各成分とも概ね他の河川と考えられる。高取川の各成分の含量の高いの｝あ坑内に比して低含量である。

水では一r般に各成分とも含量が高く，pH 3，4〜5．7であ 2．重金属成分

ることからその影響と考えられる。

高取川が流入する塩子川では，他の北の根川，藤井川本地域の河川水の重金属類（Pb， Fe， Mn， Ni， Cu，

に比して含量が一般に高く．特に高取川との合流点より Zn）の含有量を日本の通常河川の平均化学組成と比較し下流5㎞附近の藤井川との合流点附近までその傾向がみて図示すると第2図のようになる。

（貌）

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＠塩子川 O藤井川 △北の根川

@ 苦謔Q図重金属・弗素含有量の通常河川との比較

芸半谷高久；水質調査法51頁，丸善（196Φによる。

(5)

各測llについて含有成分量を概観すると・各成分とも坑内水のCdの含量はα0045〜0．（V7㎎14で平均α033 前述の主要成分と同様に・高取川・塩子川・藤井川・北㎎勿であり・一方高取川での含量はα012〜α0215㎎！4のの根川の順に低下する傾向がある。範囲にある。塩子川では高取川の合流点付近で微量検出さ

金属以外のFについても・高取川では3・37または4．22 れるが，藤井川，北の根川では痕跡，または不検出である。

㎎16で高含量である。Fが高含量であること1よ高取鉱カドミウム汚染河川とされている日本の数地域のカド山には豚石鉱物として螢石（CaF 2）が共生していることミウム含量と比較すれば第3図のようである。

に起因するものと考えられる。 T

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第3図カドミウム汚染河川との比較

8以上の主要化学成分，重金属類等の含量を各河川につ

いて総括すれば，高取川〉塩子川〉藤井川〉北の根川のワ

ﾖ係が見出される。

●

〔2〕河川水の化学的性格 6

1．電気伝導度と硫酸イオン巴5 凸㌣河川水や地恥で｝零「般に電気伝導度μ㎜と塩轄翫

J携巌灘奪：綴窪崇享繋 3

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に硫酸イオンと正の相関をもって変動していることに特徴がある。硫酸イオンが電気伝導度と正の相関っまり， 2 溶存成分の代表であることは，高取鉱山では硫化鉱物ﾉ富むことから，地下水や空気の酸化作用により硫酸酸 1 ｫとなることに関係ある。このような現象は一般に金属

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鉱山の坑内水や火山性温泉の酸性泉にみられるものであ O 1 2 3 4 5 6 7 8 電気伝導度（St U／an）10x1σ2

る。第4図電気伝導度と硫酸イオンとの関係

(6)

2．主要成分からみた水質 K＋Na

本地域の水質の化学的性格を明らかにするため，主要陰陽イオンの当量百分率を求め，三角座標とKeyDia一

gramによって第5，6図に表現した。

まず陽イオンの含量関係から考察すると，高取川では

Ca＞Mg＞Na＋Kの性格を示し，特にCaによって特徴・ 4

ﾃけられ，鉱山に近い程Caの含有量が高く，坑内水より㌔。、

織：：繍謹撒麟灘璽豊覇・ム oの一部がSO4と結合して沈澱するものと思われる。，

塩子川で1ち半数以上がCa型に属し黙その大部分がCa ．軌亀、・ °

＞Na＋K＞Mgである。一方その他はNa＋K型で，その

大部分はM＞㏄＞M・である・「般・・高取川との合砺謔T図K。＿−M、当量百分率M・

流点下流では・Ca型に属するが・上流ではNa＋K型のも SO4 のが多く，大開地区にはCa型に属するものがあり，これ「醗は高取川の型と類似する。

●

｡井川では，塩子川との合流点下流ではCa型に属す

る傾向があるが書上流ではNa＋K型に属するものが多い。＠

@ o kの根川については，藤井川の上流に類似し，大部分 ψ

がNa＋K型である。一椴に日本の通常川や地下水では゜講 oNa＋K型に属するものが多く，これらは通常河川の性格％

ﾂ論オン噂関係をみると，高取川鴛大部分 ∵蜜

がSO4＞Clであり，一部SO4＞HCO3型に属するもの。があるが，いつれの型でもSO4で代表される。また坑内

水では例外なくSO4＞Cl型である。 CI HCO3 塩子川では，SO4＞HCO3またはSO4＞Clに属するも第6図 Cl−HCO3−SO4当量百分率

のが多く，HCO3＞SO4型は少数である。 Cl型に属する 10。％

ものは本調査地区全体でただ1地点のみである。一般河

■

?cはCl型に属するものが多い。．

SO4型に属する傾向が明瞭である。。論△△

ｳらに，本地域の水質の性格を調べるため，Na＋K，。 1 。 △ π o Ca＋Mg，Cl＋SO4，且CO3の4成分系からなる1（ey

⊇黙畿譲謙翫璽搬1た区、 ▽ 拳

皿 CarboRate alkali type

皿 Noncarbon飢e hardness type 第7図 Key Diagram

100°。

(7)

1V Noncarbonate alkali type me（沈10α8α6α4 q20α2α4 V Intermediate zone type

@高取川では，すべて夏型のアルカリ土類非重炭酸塩型ﾉ属し，CaSO4型で代表される。この性格は一般に鉱山ﾌ酸性廃水や火山性の水質にみられる特徴があり，Ca，

lgとSO4， Clとの化合物を主体とするいわゆる永久塩子川（上流）

鉱山坑内水HC嚇7c♂＋＋M♂

託望ユ轟露

@ ↓ 硬度によって生じたもので，高取川の場合もその例外で

ﾍない。坑内水もこの頁型に属する。

高取山（鉱山排水）「：7

@ ！／

塩子川では，ほとんどがVの中間型に属するが，一一部

ﾉ高取川の影響と考えられる1型に属するものがある。＼

一ぎ＝二二＿一＿

塩子川と高取川の合流点下流では，一般に1型に近似し，塩子川（合流直後）

夏型からV型への変質が明らかである。一方大開地区で

藤井川は夏型に属するものがある。

塩子川と高取川の

北の捌llでは， W型とV型に属し， IV型に属するもの合流直後7㎞北の根川は全調査地域中この北の根川のみである。IV型はNaC l N

またはNa 2 S O4を主成分とする水であるが，ここでは一一一一→

Na 2SO4型の水質である。

藤井川では，V型に属しているが，塩子川との合流点第8図坑内水と周辺河川水の水質関連図に近い程亘型に近い性格を示している。（Hexa Dia9「am）

さらに，翫・K，Ca＋晦，F・，Cl，HCO、， SO、の〔注〕破線は5倍量を織

六成分系によるHexa Diagramによって各地点の水質図

を描き，それ酪剛敏纏し水質関連図を示すと a河川水の水質の起源

第8図のようになる・前述のように本地域の測・1水の化学的性蹴岬低

ここで・代表的成分にっいて検討すれば坑内水はく，かつS・、等の含量の多いこと・、特徴があるカ㍉この SO4・Ca＋Mgが大部分を占め・Clの少ないことに特徴水質の生成機構について考察してみる。

がある・@ 高取鋤は硫化鉱物・臥黄繭F。S、，黄蝦

高取川の水蹴坑内水型と同様であるが全体的に含C田・S、，硫艦鉱F。A、S，閃亜鉛鉱Z。S，方鉛鉱PbS 有量が減少している・㈱坑内水・醐llの陽陰付等を姓するが，これらは水や空気と作肌て次のよう

ンの含量は点線で図示し・5倍量の値を示す。な反応が起るものと考えられる。

塩子川の水質は高馴との合流点より上流ではc・＋鰍鉱の揚合

M・鮪量には変化はない朔C・・の増力・が著しい・F。S、＋7・・H、・−F。S・、＋H、S。4水中のHC°・は淡水の主成分であるから・これ1詠質が2F。S、＋H、…−F，、（S・、）、．H、。

ﾀ定してきていることを意味している・HC・・の含量砂6F。S・、＋3・・3H、・−2F。、（S・、）、＋・F・（。H）3ない塩子川とSO4の多い高取川の合流によって， HCO3 黄銅鉱の場合

が減少し・S°・・C・＋M・が著しく増加して再び坑駄型 C。F。S、＋4・、−C。S。、＋F。S。4 を呈する・藤井川では・ほぼ標準的な水質を示す北の根 C。F・S、・8F。（S・、）、＋8H、。

川の流入と塩刊1との合流によって下醜搬的頗一一C。S・、＋・7F，S・、＋8H、S。4 と変化することがわかる。この結果生じたFe 2（SO4）3は強い酸化作用があり，

本地域の地表水の水質は・図に示すような相互関係をまた同時に出来たH2SO4が各種の鉱物を溶解し，さらもちながら変質し・塩子川と高取川合流後約7㎞付近よにこの両者は共に溶解作用を促進するので，坑内水は特

り下流では正常な一般河川型の水質となる。に影響を受けるもゐと考えられる。そしてまた一方では卍

本地域には鉱山からの影響のみならず自然条件においても類似の反応でSO4等の溶出が考えられる。したがって

(8)

本地域の地表水の水質は地質および鉱床の影響によるも所化学部の仲田，菊地両技師に感謝の意を表します。

のと考えられる。

参考文献

v結論

高取鉱山周辺の河川水の主要化学成分および重金属類 1）佐藤庄一，大森国雄，滑川恭子，太田耕一：七会村を分析し・三角座標・Key Diagram・Hexa Diagram におけるカドミウム汚染地域の井戸水の水質検査結果等によって水質を検討した。その結果を要約するとつぎについて，全国環境衛生大会要旨，（1974）。

のようになる。 2）菊地徹・徳蔵勝治：茨城県高取鉱山重石鉱床調査報 1・本地域の地表水の化学的性格は・「般ゆHが低く，告，地質調査所月報，第2巻，第9号，（1951）。

かつSO4型・Ca＋Mg型で代表される。 3）今井秀喜・林昇一郎：2，3のタングステン錫鉱脈 2 高取川の水質は・OH 51一α2・SO4165−352π9！6，付近の地質構造上の特徴とくに茨城県高取鉱山の鉱脈 Fa37〜422㎎／乙で・重金属類も共に高含量である。系統，日本鉱業会誌， Vol．75， Na 849，（1955）。

3・高取川の水質の影響は高取川と塩子川の合流点より 4）大塚良平・鞠子正・文在旭：茨城県高取鉱床におけ下流7㎞におよぶ。る鉱物の共生と晶出順序，早稲田大学理工学研究所報

4本地域の地表水の水質の起源は・主に高取鉱床の硫告，第22輯』（1963）。

化鉱物等に関連する物質に起因するものと思われる。 5）高瀬一男：八溝山豚における地球化学的探査（第皿

5 本地域の地表水の水質の変化過程は，Key Diagram 報）一茨城県高取鉱山の重石鉱床について（その1）一， ●からは1→Vと変質し，河川別にはHexa Diagramか本紀要，第7号9（1958）。

ら判るように概ね高取川→塩子川一→藤井川の順に希釈さ 6）高瀬一男：地下水の地球化学的研究（第2報）一利れ，漸次正常な水質へと移行する。根川流域の竜ケ崎。取手市付近に分布する地下水の化

終りにのぞみ本研究を行なうにあたり，採水，分析に学的性格について一・本紀要・第21号・（1971）。

御協力いただいた本学卒業生，岡田秀子，武井久子嬢な 7）高瀬一男：北関東の水理地質学的研究（第4報）

らびに原子吸光分析に御協力いただいた茨城県衛生研究一水戸台地の地下水一，本紀要，第23号（1973）。

Geochemical Studies on the Surface Water around Takatori Mine， Ibaraki Prefecture

Kazuo Takase

（Faculty of Education， Ibaraki University）

Abstract

The author analysed the major chemical cornpositions and heavy metals of the river water around Takatori Ml・…nd−i・・d it・quality i・ter鵬・f T・ian即1・・C・・rd血・t・・，K・y Di・gram and H。x。 Di。離。偽。t，．

she results are as follows：

（鵬ぎh課総t：巖、翻「監潔i・thi・a・ea−・ll幽1㎝・H・…・・er S・・a・d

（2）Th・qualit沁・・f th・T蝕・t・ri・iver are pH 51〜62，SO、・65〜352㎎乙，Fa3M鵬．Z，andcontain a lot of heavy meta】s．

（3）Th・q膿1iti・s・f th・T・k・t・ri・iver h…i・f1・・n・e up・・f・。m th。 j㎜，ti。n。f tw。 river，， theTakatori and the Shiogo， to 7㎞downstream．

（4）Th・q・・lity・f th・・u㎡・・e照ter i・thi・area， SQ、 in es画・L、eem、 t。 b。。，igi。。t。d i。、ulfide

@ore of Takatori mineral deposits．

（5）K・yDi・g・am and H・x・窃・g盟m・1・a・ly・h・w th・・h㎝gi・g P・・cess。f th。 q。。lities。f th，，u．f。，ewate「in thi・area・K・y Di・g・am・h・w・皿→V・hangi・g，whil・H・x・Di・g・am・h。鴨dil。ti。gchemical compositions of the Takatori→the Shiogo→the Fujii in order．

茨城県高取鉱山周辺の地表水の地球化学的研究

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