地球科学入門II/1.「風化と土壌」 - 化学科メタラーのメモ

「風化と土壌」
1.外的営力と内的営力
・内的営力(internal process)：地球内部（そのもの）の活動に由来する力
　・地殻運動（造山運動、造陸運動）
　・火山活動
・外的営力(external process)：地球表層部に影響を与える地球外部（太陽）に由来する力
　・風化(weathering)：地表の岩石が外的営力で変質分解すること
　・物質移動(mass wasting)：未固結な岩石や土壌が重力で下方に移動すること
　・侵食(erosion)：水、風、氷などで岩石が削られること

2.風化
・物理（機械）的風化(physical/mechanical weathering)：岩石が物理的により小さな岩片に鉱物組成を変えずに分解、断片化すること
　※物質としての性質は変わらない、表面積が増加
　・凍結破砕作用(frost wedging)：水の凍結時の体積膨張(~9%)による破砕
　・塩（鉱物）成長：海塩や鉱物成長による破砕
　・除荷作用：岩石を覆う物質が除かれ圧力の低下によって特に岩石表面が破砕
　・生物活動：植物根の成長や生物活動（微生物、地中生物、大型生物）による岩石破砕
・化学的風化(chemical weathering)
　※岩石の生成環境以外で起きる
　・物理的風化が進むと反応面積増加
　　水が存在すると反応が顕著
　　・加水分解：水を介して物質が移動、濃度が変化
CaCO₃+H⁺+HCO₃^-→Ca²⁺+2HCO₃^-
　CaCO₃:calcite
2NaAlSi₃O₈+2H₂CO₃→9H₂O+2Na⁺+2HCO₃^-+4H₄SiO₄+Al₂Si₂O₅(OH)₄
　2NaAlSi₃O₈:Na-plagioclase 斜長石
　Al₂Si₂O₅(OH)₄:clay mineral
2Fe₂SiO₄+4H₂O+O₂→2Fe₂O₃+2H₄SiO₄
　2Fe₂SiO₄:olivine カンラン石
　2Fe₂O₃:hematite 磁鉄鉱

3.土壌
　土壌(soil)：風化で生成した鉱物（岩石）と有機物、水、空気の混合物
　　※レゴリス(regolith)：地表を覆う風化で生成した鉱物や岩石片を含む未固結物の総称
・土壌断面(soil profile)：A~B層⇒土壌、C層⇒母材（母岩）
　O層：有機物腐食に富んだ層 organic
　A層：腐食に富む無機物（鉱質）層
　B層：腐食が少ない無機物（鉱質）層
　C層：風化し始めた母材
鉱床形成
・ボーキサイト：FeとAlの水酸化物が濃集したラテライトからFeが溶脱
※ラテライト：有機物が微生物により分解、ケイ酸が溶脱し、FeやAlの水酸化物が表面に蓄積したもの