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化学的風化とは例を挙げて

風化 私たちの周りの自然界が原因で、岩石、鉱物、木材、その他多くの自然物または人工物が分解されるプロセスです。 化学風化 酸、バクテリア、酵素などの化学的手段を使用して岩石を分解するプロセスです。

風化を浸食と混同してはいけません。どちらも元の状態から何かを変更することを伴いますが、浸食は元の場所から別の場所に材料の一部を移動するプロセスです。風は、時間の経過とともにその小さな破片を他の場所に吹き飛ばすことによって、岩や山を絶えず侵食しています.

一方、風化は材料をその場所で分解し、別の場所に運ぶことはありません。この 2 つは、風化によって材料が小さな破片に分解され、侵食によってそれらの破片が別の場所に取り除かれることと関連して作用する可能性があります。

風化には 2 つの形態があります。化学的風化と物理的風化があります。機械的風化としても知られる物理的風化は、物理的世界との直接接触による物質の分解です。たとえば、寒くなり水が氷になると、膨張して周囲を移動します。水が付着した岩は、氷が膨張して亀裂ができるため、ゆっくりと砕ける可能性があります。

風化の第 3 の形態は生物的風化です。生物学的風化は生物学的要因による風化であるため、これは本質的に2つの主要な風化形態のハイブリッドです.これには、物理​​的プロセスである周囲の土や岩を置き換える木の根、または化学的プロセスである何かを分解する酵素が含まれます。

化学的風化

鉱物がその構成要素や他の鉱物に変化する過程には、さまざまな種類の化学的風化があります。主な 3 つのタイプは、溶解、酸化、加水分解です。

解散

溶解は、最も一般的で明白であるため、最も簡単に確認できる化学的風化プロセスです。これは、水によってミネラルを構成要素に分解するプロセスです。それらは水中の酸と化学成分のために溶解します。

空気中の二酸化炭素のために酸性になっている降雨は、汚染されていない環境では pH 5.6 です。二酸化硫黄や二酸化窒素などのガスは降雨と反応し、pH レベルが 4.5 以下になることがあります。火山の噴火により、大量の二酸化硫黄が大気中に放出され、雨水と相互作用する可能性があります。

これらの酸性水がミネラルに落ちると、酸とミネラルの間の反応により、それらの多くが分解されます.方解石は、雨水と二酸化炭素の相互作用で生成される炭酸によってカルシウムイオンに分解されます。

  • CO2 + H2O → H2CO3
    • (二酸化炭素) + (水) → (炭酸)
  • CaCO3 + H2CO3 → Ca2+ + 2HCO3–
    • (方解石) + (炭酸) → (カルシウムイオン) + (重炭酸イオン)

最も一般的に見られる溶解の 1 つは、二酸化炭素による炭酸化です。炭酸カルシウムが豊富な石灰岩では、降雨からの炭酸が石灰岩の炭酸カルシウムと反応します。これにより重炭酸カルシウムが生成されます。

石灰岩はゆっくりと溶解し、このプロセスが続くにつれて風化します。

炭酸化は、多くの化学的風化プロセスと同様に、周囲の環境の温度にも影響されます。冷水に含まれる二酸化炭素の量が増えるため、寒くなるにつれて炭酸化が頻繁に発生します。

酸化

酸化は、酸素と水の存在下で発生する 2 番目の化学的風化プロセスです。酸素は金属などの物質と相互作用し、酸化物を生成します。これらの酸化物は一般に元の化合物よりも弱いため、バラバラになりがちです。

鉄の酸化は、この風化プロセスの中で最も一般的に知られています。かんらん石のような鉄含有化合物は、酸性水のために溶解します。これにより、酸素や水と相互作用する溶存鉄やその他の化合物が生成され、ヘマタイトなどのより弱い鉱物化された形の鉄が生成されます。

この過程で、鉄が酸化した岩石の表面に赤褐色のような変色が生じ、錆が発生します。これにより、元の物質よりも弱い物質が作成されるため、それらはよりもろく、簡単に壊れます.

加水分解

加水分解は、ケイ酸塩と炭酸塩の鉱物を含み、水を含む風化プロセスです。これは、ケイ酸塩が純水と反応して新しい鉱物になるため、鉱物が別の鉱物になるプロセスです。

このプロセスで最も一般的なのは、長石からの粘土の作成です。たとえば、カリウム長石は水と水素イオンと反応して、カオリナイト (粘土) といくつかの副産物を生成します。

  • 4KAlSi3O8 + 4H+ + 2H2O → 4K+ + Al4Si4O10(OH)8 + 8SiO2
    • (カリウム長石) + (水素イオン) + (水) → (カリウムイオン) + (カオリナイト) + (シリカ)

その他の化学的風化

化学的風化の主な 3 つの形式以外にも、他にもあります。水和とは、岩石や鉱物が限界点に達するまで化学的に水を吸収するプロセスです。このプロセスは、岩石がそれ以上吸収できなくなるまでバラバラになるまで、岩石の体積と圧力を増加させます。

化学物質を含む生物学的風化も別のプロセスです。ここでは、有機生命体が岩石や鉱物と相互作用し、化学的手段を介してそれらを分解します。岩石上の地衣類は、岩石の化学的風化を 3 倍、場合によっては 4 倍も加速することが示されています。

化学物質による他の生物学的風化には、生物からの有機酸の放出が含まれ、土壌中のミネラルや金属が分解されます。

これらの風化プロセスはそれぞれ個別に議論されていますが、それらの多くは環境の変化を加速するために連携して作用します.岩が砕けて小さな破片になると、風と水がそれらの破片をあちこちに運びます。

物理的風化プロセスは、酸性雨が相互作用するより多くの表面積を露出させる可能性があり、岩石の分解をさらに加速する可能性があります.酸化によって弱体化した鉱物や岩石は、樹木が成長し、周囲を機械的に風化させるにつれて、木の根によって簡単にバラバラになります。

これらのプロセスは私たちの世界を形成してきましたし、今後も形成し続けるでしょう.


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