平均的には、ミズーリ州のビッグスプリングからは、1 日あたり 469 立方フィート (13.3 m 3 /s)の速度で、約 3 億 300 万米ガロン (1,150,000 m 3 ) の水が流れ出ています。
グランド・プリズマティック・スプリング、イエローストーン国立公園、ワイオミング州湧水は、帯水層から湧き出た地下水が地表水として地表を流れる自然の出口です。水圏を構成する要素であると同時に、水循環の一部でもあります。湧水は古くから、特に年間降水量が比較的少ない乾燥地域において、淡水源として人類にとって重要な存在でした。
泉は、重力や静水圧など、様々な自然の力によって地表に噴出します。地熱によって温められた地下水が湧き出すことで生じた泉は温泉と呼ばれます。湧出量は、ほぼゼロの体積流量から、最大のものでは毎秒14,000リットル(490立方フィート/秒)を超えるものまで、幅広く異なります。[ 1 ]
ミシガン州マキナック島の天然温泉湧水は地下水が地表に流れ出すことで形成されます。これは通常、地下水位が地表より上に達した場合、または地形が急激に陥没した場合に発生します。また、カルスト地形、帯水層、火山活動によっても湧水が形成されることがあります。海底でも湧水が観測されており、温かく塩分濃度の低い水が直接海に噴出しています。[ 2 ]
カルスト地形によって形成された泉はカルスト泉を形成し、その中で地下水は粒間空間から大きな洞窟に至るまでの亀裂や裂け目のネットワークを通って移動し、後に泉となって現れます。
湧水が地表に押し出される現象は、被圧帯水層によって発生することがあります。被圧帯水層では、湧水の水位涵養域が出口よりも高い標高にあります。高所から地表に押し出された湧水は自噴井です。これは、出口が深さ300フィート(91メートル)の洞窟であっても起こり得ます。この場合、洞窟は、高所にある地下水涵養域によってホースのように利用され、低い標高の開口部から排出されます。
非自噴泉は、高地から地中を低地へと流れ、地面を排水管のように利用して湧き出るものです。また、火山活動やマグマ活動といった地下水源からの圧力によって湧き出るものもあります。その結果、高温高圧の水、すなわち温泉や間欠泉が生まれることがあります。
ユタ州フィッシュスプリングス国立野生生物保護区、ミドルスプリングの日の出地下水の作用により、石灰岩やドロマイトなどの透水性の岩盤が絶えず溶解し、広大な洞窟群が形成されます。[ 3 ]
種類
ラ・パルマ島、カスカダ・デ・ロス・コロレスの下にあるチャリベアテの泉- 窪地湧水は、沖積谷、盆地、透水性に優れた物質でできた谷底などの窪地に沿って発生します。[ 4 ]
- 丘陵や山の斜面に沿って発生する接触湧水は、地下水が難透水性の岩石層や土壌層によって覆われることで形成されます。難透水性の岩石層は、帯水層または帯水層と呼ばれます[ 4 ]
- 破砕または節理は、不浸透性の岩石層に沿って流れる地下水が岩石の亀裂(破砕)または節理に遭遇したときに発生します。[ 4 ]
- 管状湧水は、洞窟に見られるような円形の亀裂から地下水が流れ出る場合に発生します(溶解管状湧水)または溶岩洞洞窟に見られる溶岩管状湧水です。[ 5 ] [ 6 ]
- 自噴泉は通常、特定の地域の最も低い地点に発生します。自噴泉は、地下水圧が大気圧よりも高くなったときに形成されます。この場合、水は地面からまっすぐに押し上げられます。[ 7 ]
- ウォンキーホールは、サンゴや堆積物に覆われた堆積物で満たされた古い川の水路の淡水海底出口です。[ 8 ]
- カルスト泉は、カルスト水文学的システムの一部である地下水の流出として発生します。[ 9 ]
- 温泉は地熱活動によって温められ、その水温は周囲の平均気温よりもかなり高い。[ 10 ]間欠泉は、地下に閉じ込められた過熱した地下水によって蒸気が発生し、熱水と蒸気が繰り返し噴出するタイプの温泉である。[ 6 ]
- ソーダスプリングス間欠泉のような炭酸泉は、水に溶解した二酸化炭素によって自然に炭酸水が噴出する泉です。沸騰泉や泡立ち泉と呼ばれることもあります。[ 11 ]
- 「ガシェットの泉は崖から湧き出る」[ 12 ]
- ヘロクレンの泉は拡散しており、地下水で湿地帯を支えている。[ 12 ]
流れ
エストニアのエグヴィドゥ青い泉のドローン動画湧水の流量、つまり湧水の再湧出は、湧水源の涵養盆地によって決まります。涵養に影響を与える要因には、地下水が捕捉される面積、降水量、捕捉地点の規模、湧水口の規模などがあります。水は、透水性土壌、陥没穴、減水河川など、多くの発生源から地下水系に漏出する可能性があります。水が河床を通って地中に沈むため、小川全体が消えたように見える場合もあります。ミズーリ州のグランドガルフ州立公園は、小川全体が地下水系に消えた例です。水は9マイル(14 km)離れた地点でも湧き出し、アーカンソー州のマンモススプリングの流量の一部を形成しています。人間の活動も湧水の流量に影響を与える可能性があります。地下水の汲み上げにより帯水層の水圧が低下し、流量が減少するからです。[ 13 ]
分類
フランスのヴォークリューズ泉は、1 日あたり約 4 億 7000 万米ガロン (1,800,000 m 3 ) の水を、毎秒727 フィート3 (20.6 m 3 )の割合で湧出しています。泉は一般的に3つの分類に分けられます。常年泉(年間を通して絶えず湧き出る泉)、間欠泉(降雨後や季節の変化に合わせて一時的に活動する泉)、周期泉(定期的または不定期に噴出する間欠泉など)です。[ 5 ]
泉は湧水量によって分類されることが多い。最大の泉は「第一級」と呼ばれ、1秒あたり2800リットル、もしくは100立方フィート(2.8 m 3)以上の湧水量を持つ泉と定義される。場所によっては第一級の泉が多数存在する。例えばフロリダ州には少なくとも27の第一級泉があることが知られている。ミズーリ州とアーカンソー州の オザーク高原には10 [ 14 ] [ 13 ]第一級泉が知られている。アイダホ州のスネーク川沿いのサウザンドスプリングス地域にはさらに11 [ 15 ]の第一級泉がある。泉の流量の規模は以下のとおりである。
| 大きさ | 流量(ft 3 /s、gal/min、pint/min) | 流量(L/s) |
|---|
| 1等星 | > 100 ft 3 /s | 2800 L/秒 |
| 2等級 | 10~100フィート3 /秒 | 280~2800 L/s |
| 3等級 | 1~10フィート3 /秒 | 28~280 L/s |
| 4等級 | 100米ガロン/分~1フィート3 /秒(448米ガロン/分) | 6.3~28 L/s |
| 5等級 | 10~100ガロン/分 | 0.63~6.3 L/s |
| 6等級 | 1~10ガロン/分 | 63~630 mL/秒 |
| 7等級 | 1パイントから1ガロン/分 | 8~63 mL/秒 |
| 8等級 | 1パイント/分未満 | 8 mL/秒 |
| マグニチュード0 | 流れがない(過去/歴史的に流れがあった場所) | |
水分含有量
プルース湖は、ユタ州の乾燥したスネーク渓谷にある湧き水です。水が地下の岩石を移動すると、ミネラルが溶け込みます。このミネラル含有量は、総溶解固形物(TDS)として測定されます。水が通過する地質の性質によっては、 TDSによって水に風味がついたり、二酸化炭素の泡が混じったりすることがあります。そのため、湧き水はしばしばミネラルウォーターとしてボトル詰めされて販売されますが、この用語はしばしば誤解を招く広告の対象となります。ミネラルウォーターには、250 ppm以上のTDSが含まれています。多量のミネラルを含む泉は、「鉱泉」と呼ばれることがあります。(一方、そのようなミネラルを含まない泉は、「甘泉」と呼ばれることがあります。)多量のナトリウム塩(主に炭酸ナトリウム)が溶解している泉は、「ソーダ泉」と呼ばれます。多くのリゾート地が鉱泉周辺に発展しており、スパタウンとして知られています。鉱泉には治癒効果があると言われています。鉱泉に浸かると、水からミネラルが吸収されると言われています。いくつかの泉には、世界保健機関(WHO)の飲料水基準である10ppbを超えるヒ素濃度が含まれています。[ 16 ]このような泉が川に流れ込む場合、川のヒ素濃度をWHOの基準値以上に上昇させる可能性があります。[ 16 ]
湧き水は通常透明です。しかし、水に溶けているミネラルによって色がつくものもあります。例えば、鉄分やタンニンを多く含む水はオレンジ色になります。[ 3 ]
アメリカ合衆国の一部の地域では、湧水から近くの本流へと流れる小川は、湧水支流、湧水小川、または流水と呼ばれることがあります。地下水は帯水層の平均温度を比較的長期的に維持する傾向があるため、湧水からの水は夏の日には他の水源よりも冷たくても、冬には凍結しないことがあります。湧水とその支流の冷たい水は、温暖な気候には適さない特定のマスなどの魚種を生息させることがあります。
鉱泉の種類
別府の天然鉄温泉用途
ミズーリ州マラメック・スプリングでのマス釣り泉は、飲料水、生活用水、灌漑、製粉、航海、発電など、人間の様々なニーズのために使用されてきました。現代の用途には、釣り、水泳、浮遊などのレクリエーション活動、セラピー、家畜用水、魚の孵化場、ボトル入りミネラルウォーターや湧き水の供給などがあります。泉は一種の神話的性質を帯びており、一部の人々は泉が常に健康的な飲料水源であると誤って信じています。実際にはそうではないかもしれません。ミネラルバス用であろうと飲料水用であろうと、泉を適切に使用する方法を知るには、包括的な水質検査を受ける必要があります。スパとして管理されている泉には、すでにそのような検査が行われています。
飲料水
湧き水はボトル入り飲料水の水源としてよく使われます。[ 22 ]湧き水と表示されたボトル入り飲料水を購入する場合、販売会社のウェブサイトでその湧き水の検査結果を見つけることができることが多いです。
灌漑
湧水は、重力灌漑による作物の灌漑用水源として利用されてきました。[ 23 ]アメリカ南西部の先住民は、湧水を利用したアセキア(灌漑用水路)を建設し、水路を通して畑に水を供給しました。後にスペインの宣教師たちもこの方法を採用しました。[ 24 ] [ 25 ]
聖なる泉
フォンテス・タマリシ(スペイン)聖なる泉、あるいは聖なる井戸とは、地下から湧き出る小さな水域であり、キリスト教、異教、その他の宗教的背景において崇敬の対象となっている。[ 26 ] [ 27 ]古代ギリシャの伝承や神話には、聖なる泉や伝説に彩られた泉が数多く存在し、特にコリキアン、ピエリアン、カスタリアの泉が有名である。中世ヨーロッパでは、異教の聖地がしばしばキリスト教化され、聖なる井戸となった。「聖なる井戸」という用語は、一般的に、限られた規模の水源(湖や川ではなく、水たまりや天然の泉、湧水を含む)を指し、地元の民間伝承において何らかの意味を持つ。これは、特定の名前、関連する伝説、守護霊やキリスト教の聖人の神秘的な存在を通して水に治癒の力があるとされること、あるいは井戸の場所で行われる儀式や儀礼といった形をとることがある。キリスト教の伝説には、聖人の行為によって泉の水が湧き出たという話がよく語られており、特にケルトの聖人の伝記ではおなじみのテーマです。
温泉
コロラド州パゴサホットスプリングスのマザースプリングス温泉から湧き出る地熱で温められた地下水は人体温よりも高く、通常は45~50℃(113~122℉)の範囲ですが、さらに高温になることもあります。[ 6 ]体温より低く気温よりは温かい水が湧き出る泉は、温泉と呼ばれることもあります。[ 28 ]
入浴と温泉療法
温泉や地熱泉は、数千年にわたり温泉療法、入浴、リラクゼーションに利用されてきました。温泉にまつわる民間伝承やその医学的価値の主張から、一部の温泉は観光地や身体リハビリセンターの拠点となっています。[ 29 ] [ 30 ]
ペンシルベニア州の天然の泉。表面から湧き出る水が、表面の草や岩を伝って流れ落ちる。地熱エネルギー
温泉は数千年にわたり熱源として利用されてきました。20世紀には、住宅や建物の暖房に利用される再生可能な地熱エネルギー源となりました。[ 29 ]日本の別府市には2,217基の温泉井頭があり、市内に温水を供給しています。[ 31 ]温泉はまた、温室栽培や作物や花卉の栽培のための持続可能なエネルギー源としても利用されてきました。[ 32 ]
用語
文化的表現
泉は歴史を通して、芸術、神話、民間伝承を通して文化の中で表現されてきました。若返りの泉は、飲むと若返ると言われる伝説の泉です。[ 34 ]この泉はフロリダ州セントオーガスティンにあり、1513年にフアン・ポンセ・デ・レオンによって発見されたと言われています。しかし、若返りの力は実証されておらず、多くの歴史家はポンセ・デ・レオンの発見の信憑性に異議を唱えています。[ 35 ] [ 36 ]
デルフォイの神託としても知られるピュティアは、アポロン神殿の最高位の神官でした。彼女は、神に憑依された狂乱状態の中で予言を行いました。その予言は「岩の裂け目から立ち上る蒸気によって引き起こされた」とされています。その蒸気はデルフォイのケルナの泉から噴き出していたと考えられています。[ 37 ] [ 38 ]
ギリシャ神話のナルキッソスは、静かな泉の水面に映る自分の姿に恋に落ちた若い男の物語です。ナルキッソスは「濁りのない泉、きらめく水で銀色に輝く泉。羊飼いも、山で草を食む雌ヤギも、他のいかなる家畜も触れず、鳥も獣も、木から落ちた枝も、それをかき乱すこともなかった」と見つめました。(オウィディウス)[ 39 ]
20世紀初頭のアメリカ人写真家ジェームズ・ルーエル・スミスは、ニューヨーク市の水道システム導入後に市が封鎖する前の歴史的な泉を記録した包括的な写真シリーズを制作した。[ 40 ]スミスは後にヨーロッパの泉を撮影し、著書『ギリシャ・ローマ文学における泉と井戸、その伝説と場所』(1922年)を出版した。[ 41 ]
19世紀の日本の芸術家、歌川広重と三代歌川豊国は、1854年に木版画の連作『双筆七湯めぐり』を制作した。 [ 42 ]
中国の済南市は、市内中心部に72の泉名所と多数の小さな泉穴が点在していることから、「泉の街」(中国語:泉城)として知られています。[ 43 ] [ 44 ]
ジョン・ウィリアム・ウォーターハウス「エコーとナルキッソス」1903年
ルーカス・クラナッハ、デア・ユングブルネン(若返りの泉)、1546
三代目歌川豊国と
歌川広重による
「二人の絵師が七つの湯を巡る」シリーズより
「底蔵」、1854年
デルポイの神託、赤絵式キュリクス、コドロス画家作、泉の水が入った杯を持ったピュティアを描いたもの、紀元前440~430年
ニューヨーク市西175丁目とアムステルダム通りにあるカルメン・スプリングで酒を飲む女性、ジェームズ・ルーエル・スミス作、1897年頃~1902年
済南の泉と山の景色を描いた鵲花秋色図、趙孟馨筆、宋代(中国語:鹊华秋色图)参照
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さらに読む
外部リンク