火山研究解説集：薩摩硫黄島 (産総研・地質調査総合センター作成)
トリチウムを用いた地下水平均滞留時間モデル
地下水系の平均滞留時間を推定するためには，地下水流動モデルを設定する必要があります．完全混合モデル（帯水層完全混合流モデル）は，降水が涵養した後，地下水系内にて完全に混合し，その混合した地下水が流出するというモデルです．ピストン流モデルは，文字通り降水が涵養し地下水系に移行してから，そのまま混合しないで流動し流出するモデルです．いずれも，地下水系の容積を流出量で割った値が平均滞留時間となります．一般に，降水量が多く地下に断層が多数ある日本では，実際の地下水系は完全混合モデルの方に近いと言われています．
使用可能な温泉・地下水のトリチウム濃度は1974年（松葉谷ほか，1975）および1993年のデータです．それぞれについて計算結果を図に示します．本文では，完全混合モデルを用いていますが，比較のため，ピストン流モデルの結果についても示します．横軸が平均滞留時間（年）で，縦軸がそのときのトリチウム濃度（TU）です．
観測されたトリチウム濃度から，この図を使って地下水系の平均滞留時間が求められます．例えば，S1については，1974年の長浜の地下水のトリチウム濃度（54±2TU）から完全混合モデルのグラフから11年および25年の２つの解が得られ，1993年のデータ（3.1-3.8TU）から10-17年が得られます（表：各地下水系の平均滞留時間及び，マグマ起源成分量）．