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水の巻


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目次

2-1地下の圧力鍋
2-2 何が入っている?
2-3 水はどこから来た?
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2-1地下の圧力鍋

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水は100℃で沸騰します。これは学校で習った通りですが、果たしてその通りでしょうか。答から先に言えば、「条件によって沸点は変わる」となります。山に登ってお湯を沸かせば、100℃より低い温度で沸騰します。富士山の上では88℃ぐらいです。更に高い山では沸点は下がり、真空ではあっと言う間に水は沸騰します(勿論凍っていなければ)。

これは水を押さえつけている圧力が無くなるせいで、液体の水が気体の水(水蒸気)に変わりやすくなるせいです。・・・と言うことは、水をぎゅうぎゅうと押さえつけてやれば水は沸騰しにくくなるのではないでしょうか?果たしてその通りであり、地下深く潜れば、周囲の圧力はどんどん高くなり、水の沸点は高くなります。つまり沸騰しにくいということです。地下深くの狭い場所に水があって、そのまわりは固い岩石で囲まれていることを想像して下さい。地下3kmでは1平方センチメートルあたりに約1tの重さが加わっている事になります。この天然の圧力鍋のおかげで、300℃近い温度でも沸騰しないのです。

さて、今説明している水、これは熱いので「熱水(ねっすい)」と呼んでおりますが、地下では沸騰していなくても地上に上がってきて圧力が下がればもちろん沸騰します。そうなったときの蒸気を私たちは取り出して発電所へと送っています。沸騰したとき全てが蒸気になるわけではなく、一部は液体(熱水)のまま残ります。これは、地下へと戻します。貴重な資源は大切にしなければいけません


2-2.何が入っている?

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先程から「水、水」と連呼しておりますが、これは純粋な水ではありません。いろいろな物質が含まれています。代表的なものはNaCl、つまり「しお」です。他には硫酸や炭酸、またNa、Ca、K、Alなどの金属成分も少し含まれています。一部の場所ではなんと金まであるのです。しかしその量たるや微々たるもので、そこから金を採取するよりも地熱発電の方がずっと儲かります。

実は、この熱水に含まれる特徴的な物質は実は塩ではなくSiO2(二酸化珪素、シリカ)なのです。これは地殻に含まれる最も多い元素O2と二番目に多いSiの化合物で、皆さんがご存じの形では「水晶」であります。これは、長い時間をかけて岩石から溶けだしてきたもので、地下で熱水と岩石が触れ合って反応していることを示しています。

つまり、水のまわりにある岩石が供給源となって、熱水中に物質が含まれるようになったと考えて下さい。他にも供給源はあり、火山ガスから塩素ガス(Cl)や二酸化炭素(CO2)、硫化水素(H2S)が取り込まれます。

2-3.水はどこから来た?

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これは、一言で言えないほど難しい問題です。成分を分析した結果、雨水や河川水が地下にしみこんだもの、(天水(てんすい)と呼ばれている)、もしくは大昔に地層中に閉じこめられた水(そのほとんどは海水)、はたまたマグマから分離してきた水というのまであります。どうやら、その中でも一番多いのが、長期間に地下へ浸透した天水のようです。

いろいろな研究者が議論をしておりますが、「なんでこんなにたくさん水があるのか?」といったことは諸説紛々であります。確実なのは、「地下に大量の水がある」、「その起源は様々である」ということです。もっとも、地下の水と言っても地下数100mの地下水層や大地底湖があるわけではありません。どうやら岩石の隙間に水が貯まっているらしいのです。





う〜む、

ちょっと「熱の巻」へ戻ってみようか

さあ、

それでは「割れ目の巻」へ




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