【フロー型反応器(fluidized bed flow-through reactor)によるオリゴクレース(灰曹長石)およびトレモライト(透閃石)の溶解実験】
【シュウ酸の溶解速度への影響】
『Abstract
The effect of oxalate, a strong chelator for Al and other cations,
on the dissolution rates of oligoclase feldspar and tremolite
amphibole was investigated in a flow-through reactor at 22゜C.
Oxalate at concentrations of 0.5 and 1 mM has essentially no effect
on the dissolution rate of tremolite, nor on the steady-state
rate of release of Si from oligoclase. The fact that oxalate has
no effect on dissolution rates suggests that detachment of Si
rather than Al or Mg is the rate-limiting step. At pH 4 and 9,
oxalate has no effect on the steady-state rate of release of Al,
and dissolution is congruent. At pH 5 and 7, oligoclase dissolution
is congruent in the presence of oxalate, but in the absence of
oxalate Al is preferentially retained in the solid relative to
Si.
Large transient “spikes” of Al or Si are observed when oxalate
is added to or removed from the system. The cause of the spikes
is unknown; we suggest adsorption on feldspar surfaces away from
sites of active dissolution as a possibility. Solutions in the
reactors are undersaturated with respect to both gibbsite and
kaolinite, so neither the spikes nor the incongruent dissolution
can be explained by formation of a secondary precipitate.
The rate of dissolution of tremolite is independent of pH over
the pH range 2-5, and decreases at higher pH. The rate of dissolution
of oligoclase in our experiments was independent of pH over the
pH range 4-9. Since the dissolution rate of these minerals is
independent of pH and organic ligand concentration, the effect
of acid deposition from the atmosphere on the rate of supply of
cations from weathering of granitic rocks should be minor.』
『要旨
Alや他の陽イオンに対する強力なキレート剤であるシュウ酸が、オリゴクレース長石とトレモライト角閃石の溶解速度へ与える影響を、フロースルー型反応器を用いて22℃で調べた。0.5と1ミリモルのシュウ酸濃度では、トレモライトの溶解速度に実質的な影響はないし、オリゴクレースからのSiの放出の定常状態速度にも影響はない。シュウ酸が溶解速度に影響しないということは、AlやMgよりもむしろSiの脱離が律速段階であることを示している。pH4とpH9で、シュウ酸はAlの放出の定常状態速度に影響せず、溶解はコングルエントである。pH5
とpH7では、オリゴクレースの溶解はシュウ酸が存在してもコングルエントであるが、シュウ酸が存在しなければ、AはSiに比べてとりわけ固相に留まりやすい。
シュウ酸が実験系に加えられたり、あるいはとり去られたりした時に、AlまたはSiの一時的な大きい「スパイク」が見られる。スパイクの原因はわからないが、可能性があるのは活性溶解サイトから離れた長石表面への吸着である。反応器の中の溶液は、ギブス石とカオリナイトの両方に未飽和であり、スパイクもインコングルエント溶解も二次沈殿物の生成では説明できない。
トレモライトの溶解速度はpH2〜pH5の範囲ではpHに影響されないが、もっと高いpHでは減少する。本実験でのオリゴクレースの溶解速度はpH4〜pH9
の範囲でpHに影響されない。これらの鉱物の溶解速度はpHおよび有機配位子濃度に影響されないから、花崗岩の風化により陽イオンの供給速度への、大気酸性沈着物の影響は小さいと思われる。』
Introduction
Materials and methods
Fluidized bed reactor
Solid material
Solutions
Analytical methods
Results and discussion
Effect of oxalate
a) Steady-state dissolution rate
b) Aluminum “spikes”
Effect of pH
a) Tremolite
b) Feldspar
Reaction stoichiometries
a) Aluminum release rates
b) Cation release rates
Implications
Acknowledgements
References