193北海道立地質研究所報告，第80号，193-196，2009

幌別硫黄鉱山地域の熱水変質岩からの有害元素の溶出Leaching of toxic elements from hydrothermal altered rocks at Horobetsu sulfur mine area,

southwestern Hokkaido

高橋　良・原　淳子*・駒井　武*・遠藤　祐司Ryo Takahashi, Junko Hara*, Takeshi Komai* and Yuuji Endou

キーワード：幌別硫黄鉱山, 砒素, 重金属Key words : Horobetsu sulfur mine, arsenic, heavy metals

西南北海道に位置する幌別硫黄鉱山（第1図）からは，

閉山した後も高濃度の鉄（400mg/l前後）や砒素（9mg/l

前後）を含む強酸性（pH2前後）の坑内水が毎分約4m3流

出し続けている（北海道立地質研究所，2008）．そのた

め中和処理などの対策が継続されている（和田ほか，

1983）．また，坑内水の水質や流量などに関する調査

も長期にわたって続けられている（北海道立地質研究

所，2008；遠藤・荻野，2008）．このような坑内水の

多くは降雨や融雪によってその水量や水質が大きく変

動し，坑廃水処理を行う上での障害となっている．し

たがって，坑内水の水質変化の事前予測が可能になれ

ば，水質浄化の効率化・合理化がはかられ処理費用の

軽減につながる．そのためには，水質悪化の主な要因

である岩石からの有害元素の溶出の実態把握が必要不

可欠である．そこで，高橋ほか（投稿中）は平成17年に

鉱山周辺で掘削されたボーリングコアを用いて各種分

析を行い，熱水変質岩からの有害元素の溶出について

議論した．本報告では，高橋ほか（投稿中）で掲載する

Ⅰ　はじめに

* （独）産業技術総合研究所地圏資源環境研究部門

第1図

Fig. 1

幌別硫黄鉱山の位置および鉱山周辺の地質図地質図は和田ほか（1983）の第16-a図を改変　★：本研究で用いたボーリングコアの掘削位置Location and geological maps of Horobetsu sulfur mine. ★: Boring locality of core samples which were used in this study. Geological map is after Wada et al.（1983）.

北海道立地質研究所報告，第80号，193-196，2009194

ことのできなかったデータも含めて，幌別硫黄鉱山地

域の熱水変質岩に対する各種分析の結果を資料として

示す．

本鉱山地域には更新世の火山岩類である黄渓溶岩群

と来馬山溶岩が分布している（第1図）．本研究では熱

水変質を受けている層準を中心に，深度100～220mの

範囲でボーリングコアの記載を行い，地質学的特徴に

基づいて27ヵ所でサンプルを採取した．サンプルを採

取した層準は黄渓溶岩群である（石油天然ガス・金属

鉱物資源機構，2006）．原岩の特徴から，黄渓溶岩群

を深度204.5m以深の下部安山岩溶岩，深度137.5～

204.5mの火山角礫岩，深度137.5m以浅の上部安山岩

溶岩に区分した．下部安山岩溶岩は新関（1968）の安山

岩溶岩に，火山角礫岩と上部安山岩溶岩は中部集塊岩

に対比される．下部安山岩溶岩，上部安山岩溶岩，お

よび火山角礫岩の上部（深度137.5～165.0m）は変質が

弱く，火山角礫岩の下部（深度165.0～204.5m）は変質

が強い．

採取したサンプルに対して全岩化学組成分析，1N

塩酸による含有量試験および水溶出試験を行った．全

岩化学組成分析は微粉砕したサンプルを，エネルギー

分散型蛍光X線分析装置（日本電子社製JSX－3201；

島津製作所社製EDX－720）を用いて分析した．水溶

出試験と含有量試験は2mm以下に粉砕したサンプル

を用い，公定法（平成15年環境省告示第18号，第19号）

に準ずる簡易手法で行った．水溶出試験は風乾させた

サンプル3gと純水30mlを50mlの遠沈管に採取し，

200rpmで6時間振とうした．含有量試験は風乾させた

サンプル1gと1N塩酸30mlを50mlの遠沈管に採取し，

200rpmで2時間振とうした．どちらの試験においても，

振とう後に遠心分離した溶液をフィルターで濾過し，

分析試料とした．分析試料はICP質量分析装置（島津

製作所社製ICPM－8500）を用いて検量線法で分析し

た．また水溶出試験後の溶出液のpHと電気伝導度を

測定した．

全岩化学組成分析は主成分元素，および微量重金属

類について行った（第1表）．SO3やAs，Pbの全岩含有

量は変質の強い火山角礫岩の下部で最大値を示す．

SO3量は火山角礫岩の下部のほとんどのサンプルが10

wt.%を超え，最大値は65.1wt.%である．AsやPbの全

岩含有量の最大値はそれぞれ964.5ppmと253.7ppmで

ある．火山角礫岩の下部と比較して，火山角礫岩上部

や安山岩溶岩ではこれらの全岩含有量は小さい．

含有量試験の結果，多くの元素が火山角礫岩の下部

で最大値を示すことがわかった（第2表）．AsやPb，Sb

の含有量の最大値はそれぞれ22919.8μg/l，6254.7μ

g/l，9114.0μg/lである．

含有量と同様に，溶出量についても多くの元素が火

山角礫岩の下部で最大値を示す（第2表）．As，Pb，Cd，

Sbの溶出量の最大値はそれぞれ112375.0μg/l，4389.7

μg/l，22.2μg/l，27324.6 μg/lである．火山角礫岩下

部と比較して，安山岩溶岩や火山角礫岩上部ではこれ

らの元素の溶出量は非常に小さい．

溶出液のpHは7前後（5.7～8.2）と2前後（0.7～4.1）の

大きく2つのグループに分かれる．火山角礫岩の上部

と下部安山岩溶岩，上部安山岩溶岩では多くのサンプ

ルはpHが7前後で，ほぼ中性を示す．一方，火山角礫

岩の下部のサンプルはpHが2前後で，強い酸性を示す．

pHが1以下のサンプルも認められる．電気伝導度はpH

の低いサンプルほど高く，pH1前後では1000mS/mを

超える値を示す．

土壌汚染対策法の特定有害物質に指定されている砒

素や鉛，カドミウムの溶出量は，変質の強い火山角礫

岩下部で基準値（0.01mg/l）を超過することが確認され

た．特に砒素と鉛は大幅に超過している．また，要監

視項目に指定されているアンチモンもその指針値

（0.02mg/l）を大幅に超過している．今回の各種分析で

得られたデータを基に，鉱山全体での有害元素の溶出

モデルを構築し，坑内水の水質変化について検討する

必要がある．

本研究は（独）産業技術総合研究所が実施した地域産

業活性化支援事業を利用して行われた．各種分析を行

う際には，同研究所の地圏環境評価研究グループの

方々に大変お世話になった．また㈱北硫建設の角幸一

氏には現地での調査に際して協力していただいた．以

上の方々に深く感謝いたします．

遠藤祐司・荻野　激（2008）：融雪期における旧幌別硫黄鉱山の

坑内水の流量変化．北海道立地質研究所報告，79，23-34．

北海道立地質研究所（2008）：平成19年度幌別硫黄鉱山鉱害対策

調査報告書．北海道立地質研究所，38p．

新関敦生（1968）：幌別硫黄鉱山の地質と鉱床について．北海道

鉱山学会誌，24，160-168．

石油天然ガス・金属鉱物資源機構（2006）：平成17年度幌別硫黄

鉱山第2通洞坑恒久化対策調査解析業務報告書．石油天然

ガス・金属鉱物資源機構，53p．

Ⅱ　サンプル採取と分析手法

Ⅲ　分析結果

Ⅳ　おわりに

謝　　辞

文　　献

幌別硫黄鉱山地域の熱水変質岩からの有害元素の溶出（高橋　良・原　淳子・駒井　武・遠藤祐司） 195

高橋　良・原　淳子・駒井　武・八幡正弘・遠藤祐司（投稿

中）：幌別硫黄鉱山地域における砒素や重金属を溶出させ

る熱水変質岩の地質学的特徴．応用地質．

和田信彦・沼辺明博・鈴木　守・斉藤尚志（1983）：旧幌別硫黄

鉱山地域の汚濁水の性状と対策．地下資源調査所報告，54，

1-92．

第1表　ボーリングコアサンプルの全岩化学組成Table 1 Bulk rock chemistry of drill core samples.

北海道立地質研究所報告，第80号，193-196，2009196

第2表　含有量試験と溶出量試験の結果Table 2 Results of HCl-leaching and water-leaching experiments.