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パイパーダイアグラム (Piper diagram) は、Piper trilinear diagram や ternary diagram とも呼ばれますが、水や堆積物のサンプルの組成を化学成分に基づいて示すために地球化学の分野で使用されるグラフです。Grapher を使えばこのパイパーダイアグラムを容易に作成できるようになり、最終的には、クライアントや依頼主が水資源管理、土地利用計画、環境保護に関する情報に基づいて意思決定を行うのに役立つツールを提供します。
Piper (Trilinear) ダイアグラムは、水文地質学の分野で特定の帯水層や場所で採取された水の化学組成を可視化するために使用されるグラフです。
Piper (Trilinear) ダイアグラムは、２つの三角プロットと中央のダイヤモンドプロットで構成されます。左下の三角プロットは、水サンプル中の主要な陽イオン (カルシウム、マグネシウム、ナトリウムなど) の相対的な割合を、右下の三角形は、主要な陰イオン (重炭酸イオン、硫酸イオン、塩化物など) をあらわします。三角プロットの各頂点は、その三角形であらわされる ３つのイオンに関する純水の化学組成を表します。
中央の菱形プロットは、これら２つの三角プロットを行列変換したものです。いずれのサンプルも、100 で正規化 (陽イオンの合計 = 100、陰イオンの合計 = 100) するので、相対濃度の単位は ％ になります。
Piper プロットの３つの構成要素。左下は陽イオン (カチオン) の三角プロット、右下は陰イオン (アニオン) の三角プロット、中央は２つの三角プロットを組み合わせた菱形プロット。
パイパーダイアグラムの中央にある菱形プロットを分析することで、採取した地下水を水化学的相 (hydrochemical facies) に分類できます。
サンプルが菱形の上部の枠内にあれば硫酸カルシウム水で、石膏地下水や鉱山排水に典型的です。左側の枠内にあれば重炭酸カルシウム水で、浅い淡水地下水に典型的です。右側の枠内にあれば塩化ナトリウム水で、海水や深層の古代地下水に典型的です。下部の枠内にあれば重炭酸ナトリウム水で、イオン交換の影響を受けた深層地下水に典型的です。
菱形プロットの解釈例 (modified from inside.mines.edu | WaterChem2pdf)
サンプルを水化学的相に分類すると、水サンプルが経てきた地球化学プロセスに関する情報を水文地質学者は推測できます。これには、地下水が通過した地質構造、潜在的な汚染源、人間の消費に対する水の適合性などが含まれます。
これらの過程に関する知識は、帯水層の経時的変化を追跡するのに役立ちます。最終的には、水資源管理、土地利用計画、環境保護に関連するクライアントや依頼主の判断材料となります。
列ごとにデータを配置した Piper プロットの列の割り当て。
| Ca | Na+K | Mg | Cl | SO4 | HCO3+CO3 | ID |
| 21 | 55 | 24 | 11 | 6 | 83 | A |
| 24 | 45 | 31 | 31 | 29 | 40 | B |
| 14 | 64 | 4 | 4 | 27 | 69 | C |
| 39 | 36 | 30 | 30 | 5 | 65 | D |
プロットを作成したら、Object Manager で Cation または Anion プロットをクリックした後、Property Manager の Plot タブで、プロットする列データの X、Y、Z、Class variable を変更できます。
