温泉の科学５－７

5　温泉の化学

5-7　硫黄泉と硫酸塩泉

5-7-2　硫黄泉(1)　分布と成因

温泉街に一歩踏み込むと何処からともなく漂ってくるほのかな硫黄の香りに、「あ～温泉に来たな～」と旅情を覚えることも多いものです。日本人は硫黄泉が大好きで、数ある「好きな温泉アンケート」でもたいていは第一位に硫黄泉がランクされています。何故に好きかと問われても困ってしまいますが、はるか太古から温泉と付き合ってきたご先祖様の遠い記憶が遺伝子のなかに擦り込まれているのでしょうか。

昔の人は創傷や皮膚病に効果の高い硫黄泉を上手に利用してきた歴史があります。かくも身近な存在の硫黄泉ですが、その特性についてはいろいろ不思議な面もあります。しばしば質問されるのは、火山もない場所にどうして硫黄泉ができるのか？　硫黄泉のはずなのに少しも硫黄臭がしない温泉があるのはなぜ？　どうして白濁になるの？　といった疑問を解明していきましょう。

まずは硫黄泉の定義をおさらい

硫黄泉の泉質名のつけかたは少しややこしいので、これを機会にしっかりおさえておきましょう。

1)　単純硫黄泉
　　　溶存物質量が1g/kg未満で、総硫黄として 2 mg/kgを含む
　　　　泉温が25℃以上のものは「単純硫黄泉」
　　　　泉温が25℃未満のものは「単純硫黄冷鉱泉」

2)　塩類泉（溶存物質量が1g/kg以上）にともなうとき
　　　塩類泉であって、総硫黄を 2 mg/kgを含むとき「含硫黄－」と泉質名のはじめに附記する。
　　　　例)　含硫黄－ナトリウム－塩化物泉

3)　旧・硫化水素泉
　　　旧分類では、硫黄がおもに遊離硫化水素(H2S)として含まれるとき硫化水素泉に細分していた。
　　　新分類では泉質名の後ろに(硫化水素型)と附記する。
　　　　例)　単純硫黄泉(硫化水素型)　

4)　いわゆる規定泉
　　　温泉法の規定では総硫黄が 1 mg/kg以上で温泉とみなされる。
　　　療養泉の分類による泉質名はつけられないが、パンフやガイド誌では便宜的に硫黄泉と書かれることがある。

さて、硫黄泉の定義で着目されるのは「総硫黄」です、温泉成分のうち遊離硫化水素(H2S)、硫化水素イオン(HS^-)、チオ硫酸イオン(S2O3^2-)の３成分に含まれるイオウ元素(S)の総量を計算で求めます。それぞれの成分には水素(H)や酸素(O)といったイオウ以外の元素もくっついていますから、これを取り除いてやるわけです。

　　総硫黄　＝　0.941 x H2S　＋　0.970 x HS^-　＋　0.267 x S2O3^2-

細かい話になりますが、温泉法や鉱泉分析法指針の記述では、「総硫黄とはH2S＋S2O3^2-＋HS^-に対応するもの」と書かれているだけで、３成分を単純に合計するのか、それとも上記のようにイオウの総量を求めるのかは具体的に書かれていません。掲示されている分析書のなかには単純な合計値で泉質名をつけられているものがあり、分析所によってまちまちなのが現状のようです。

硫黄泉の分布

下に全国の硫黄泉の約500カ所の分布図を泉質別に示します。単純硫黄泉については泉温35℃で区分しました。加熱しないで浴用にできる温度という目安です。図の左側にある色塗りは地質の区分で、赤茶やピンクは火山、緑色は新しい時代の堆積層、白抜きは古い時代の地層や花崗岩など硬い岩盤を表しています。

図を見てまず気が付くのは硫黄泉と火山の分布がよく一致していることです。火山の多い東日本や九州に硫黄泉がたくさんあるのは、誰でも容易に想像できるように火山ガスが硫黄の源になっているからですね。ところがよく見ると、おなじ東日本でも日本海沿岸の平野部、関東の海岸部などの火山から遠いところにも硫黄泉はけっこう分布しています。実はこのような平野部に出る硫黄泉には高濃度の硫黄を含むものが多いのが特徴です。

また、紀伊半島や四国といったまったく火山のない地方でも硫黄泉が出ています。硫黄の濃度はあまり高くありませんが、その源がどこかと考えるとじつに不思議なことです。