北海道北部の幌延地域に分布する新第三紀の海成堆積物における地下水のpHに寄与する水-岩石反応を把握するために、本堆積物の岩石学的特徴と地下水の地球化学的特徴を検討した。その結果、(1)本堆積物中の地下浅部における天水の浸透領域ではNaの溶脱が生じており、この溶脱がおもに岩石中のスメクタイト中のNa$^{+}$と地下水中のH$^{+}$との陽イオン交換反応によること,(2)地下浅部における地下水のpHが、上記に代表される陽イオン交換反応により規制されており、天水が浸透するとpHが上昇し、再び塩水に浸されるとpHが低下することが示された。