地球深部からの贈り物：温泉はなぜ熱いのか？地熱エネルギーには他にどのような用途がありますか?

制作：中国科学普及協会

著者: 王慧奇 (中国科学院深海科学工程研究所)

プロデューサー: 中国科学博覧会

編集者注：中国の先端技術プロジェクトは、認識の限界を広げるために、「未知の領域」と題する一連の記事を立ち上げ、深宇宙、深地球、深海などの分野で限界を突破した探査結果を概観しています。科学的発見の旅に出て、驚くべき世界を知りましょう。

この惑星では、自然が、その壮大な景色と無限の謎を鑑賞し、探索するための宝庫を私たちに創り出しました。中でも、温泉は自然の宝として、人々の心身を癒し元気づけるだけでなく、豊富な地熱エネルギーを内包しています。ここでは、自然の驚異と人間の知恵が互いに補完し合い、驚きに満ちた探検の旅へと私たちを導きます。

（写真提供：veerフォトギャラリー）

温泉の地質

温泉の形成と分布は、地球内部の熱源、地質構造活動、気候条件など、多くの要因の影響が組み合わさった複雑な自然プロセスです。

これらの天然温泉は、まるで冥界からの使者のように、地殻の奥深くから静かに湧き出て、魔法のような地下の旅を始めます。最初は、大気中の水分子が雨や雪解け水の形で静かに地下の多孔質の岩石に浸透します。深さが増すにつれて、これらの水分子は徐々に地球のより深いところに沈んでいきます。この過程でマントルからの高温によって加熱され、地球内部の膨大な熱によってマントルの温度が上昇します。

この熱は主に 2 つの側面から発生します。1 つは、地球形成の初期段階で地球内部に残っている元々の熱エネルギーです。もう 1 つは、化学反応や放射性崩壊の際に地球内部の物質から放出される熱です。この熱は循環する地下水に継続的に伝達され、地下水の温度が徐々に上昇します。

最終的に、地熱で温められた水が地殻の亀裂や断層に遭遇すると、水路に沿って上昇し、最終的に地表に押し上げられます。あるいは、地質学的断層線や火山活動に近いため温泉が豊富な環太平洋火山帯のように、火山活動を伴うプレートテクトニクスの動きによって噴火することもあります。岩層を通って上昇するこの旅には数年、あるいは数世紀かかることもあり、その間に水は周囲の岩と反応し、カルシウム、マグネシウム、硫黄などのさまざまなミネラルを吸収します。最終的に、温泉として地表に現れます。これは、地球の地熱エネルギーと地質学的多様性の生きた証です。

（写真提供：veerフォトギャラリー）

中国では、温泉の分布は主に地質構造の影響を受けます。高温地熱活動地域は主に中国南西部のチベットや雲南、台湾などのプレート境界付近に分布しています。これらの地域では若いマグマ活動が活発化しており、地熱活動の熱源となっている可能性があります。中国内陸部では、地熱活動は主に断層帯の深部循環に沿って形成されます。これらの断層帯は深層地下水の上昇路となり、地熱がスムーズに地表に伝わり、温泉が形成されます。さらに、気候条件も温泉や地熱水に重要な影響を及ぼします。降水量や降水強度は温泉の地熱水の循環や補給に直接関係しています。

温泉の分類方法は多岐にわたり、現在のところ国際的に統一された分類基準は存在しません。温泉は通常、溶解したミネラル成分の含有量、温度、源泉放出量（流量）、または pH 値（酸性、中性、アルカリ性）に基づいて分類されます。化学組成、地質、物理的特性などに基づいて分類することもできます。

温泉は化学成分の分類により、塩化物泉、炭酸水素塩泉、硫酸塩泉、混合泉の4つの主な種類に分けられます。温泉は地質学的観点から、火成岩地域の温泉、変成岩地域の温泉、堆積岩地域の温泉などに分類されます。水温によって冷泉、温泉、熱泉、超温泉に分けられます。

また、pHや浸透圧などによってさらに種類が細分化され、単純温泉、重曹泉、ナトリウム食塩泉、二酸化炭素泉、カルシウム・マグネシウム重曹泉、硫酸塩泉、含鉄泉、硫化水素泉（硫黄泉）などがあります。温泉は、その活動の種類、形態、その他の物理的性質に応じて、普通温泉、間欠温泉、沸騰泉、泉源、噴気孔（または硫黄孔）、泥温泉などに分類することもできます。

温泉の保護と持続可能な開発

温泉は娯楽や癒しの価値を持つだけでなく、再生可能エネルギー源としても大きな可能性を秘めています。地熱発電所は地中の熱エネルギーを巧みに利用し、電気や暖房を供給するだけでなく、化石燃料への依存をある程度減らし、気候変動の緩和や地球環境の保護に大きく貢献しています。

温泉は地熱活動の自然の象徴であり、地球の内部構造と地質活動を直接的に表しています。温泉を研究することで、地球の内部構造、地質学的変化、地熱資源の分布と埋蔵量などについてより深く理解することができ、地質科学研究や資源の探査・開発を推進する上で大きな意義があります。

しかし、温泉の持続可能な発展と微生物の多様性に関する研究は、現在まだ不十分です。温泉の微生物群集も複雑かつ独特な生態系であり、温泉の生態学的バランスと生物多様性を維持する上で大きな意義を持っています。

温泉観光の人気が高まる中、資源汚染や地盤崩壊など、過剰な利用による生態系の破壊を防ぐための持続可能な管理対策を実施する必要があります。したがって、温泉の謎を継続的に探究し、温泉資源の科学的研究と監視を強化し、科学的で合理的な開発と保護戦略を策定することによってのみ、これらの地熱資源を利用してクリーンな再生可能エネルギーを合理的に開発・利用し、炭素排出量を削減し、温泉を人間と野生動物が共存する緑の楽園であり続けることができるのです。

（写真提供：veerフォトギャラリー）

広大な山々に囲まれたところに、あまり知られていない秘密のオアシスが隠れています。そこには、古代の神々からの贈り物のような温泉水があり、あらゆる探求者に自然の癒しのキスを与えてくれます。これはただの清らかな泉ではなく、何千年もの知恵とエネルギーが詰まっています。それは人々の体を癒すだけでなく、この静けさと調和の中で人生の素晴らしさと美しさを感じさせてくれます。温泉は自然の景観であるだけでなく、知恵と悟りに満ちた聖地でもあります。

海南省霊水黎族自治県瀛州鎮紅溪村に天然温泉スポットを開発

画像提供: 李桂里 (中国科学院深海科学工程研究所)

参考文献

[1] 于偉。温泉地の計画手法に関する研究[D]同済大学、2008年。

[2] 温泉の形成[J]ウエスタンリソース、2011、(3):45-45。

[3] 廖志傑中国の火山、温泉、地熱エネルギー[M]。中国国際放送出版社、2012年。