【フロー型反応器（flow-through reactor）によるアルカリ長石の溶解実験】
【 intragranular microtextures（exsolution lamellae）とmicrostructures（dislocations）の検討】

『Abstract
　Electron microscopic observations of alkali feldspars from soils show that intragranular microtextures, such as exsolution lamellae, and microstructures, primarily dislocations, are both highly significant determinants of the weathering behaviour of these minerals. In particular, strained structure around intersecting edge dislocations in the plane of exsolution lamellae,〜(601)〔6の下のバーは実際は上〕, dissolves at a rate which is orders of magnitude greater than unstrained feldspar, producing a mesh of intersecting etch tubes extending ＞5×10^-3 cm into the crystal. As a result, dissolution at dislocations is the major source of solutes during initial stages of chemical weathering in the field. With progressive chemical weathering, the most highly reactive feldspar is consumed by growth and coalescence of etch tubes, but outer parts of the grain are physically weakened, leading to mechanical flaking that increases available surface area and exposes further reactive sites. In contrast, previous dissolution experiments, and microscopy of reacted surfaces, have shown little or no correlation between dissolution rate and dislocation density and few visible signs of dissolution at particularly reactive sites.
　To resolve the apparent discrepancy between field and laboratory behaviour we have carried out flow-through dissolution experiments using pH 2 HCl at 25゜C on three alkali feldspars with carefully characterized intragranular microtextures and microstructures. These alkali feldspars were: (1) Eifel sanidine, an alkali feldspar that has no microtextures at the TEM scale and a low dislocation density (＜10⁶ cm^-2), (2) unweathered alkali feldspars from the Shep Granite, which have a mainly coarse exsolution microtextures and higher dislocation density (＞2-3×10⁸ cm^-2), and (3) naturally weathered alkali feldspars, also from the Shap Granite, which have the same microtextures as unweathered Shap Granite alkali feldspars but, because they have been weathered, have a lower density of dissolution reactive dislocations exposed on grain surfaces (＜2-3×10⁸ cm^-2). Results from the experiments are ambiguous. If the rate data are normalised to the powder's initial BET surface area, dissolution rates increase with dislocation density. Normalisation to the powder's BET surface area as it is inferred to have changed during the experiments, yields no correlation with dislocation density. SEM and AFM images of reacted grain surfaces show that dislocation outcrops and albite exsolution lamellae have both etched more rapidly than tweed orthoclase, but dissolution at these sites makes a quantitatively insignificant contribution to the overall rate of laboratory dissolution of the feldspar powders. Major differences in the importance of dislocations to rates of early chemical weathering in field and laboratory contexts probably result from corresponding contrasts in the saturation state of ambient solutions. Observations of naturally weathered alkali feldspars show that microtextures and microstructures have the greatest impact on mineral weathering rates during advanced stages of dissolution when grain surfaces start to disintegrate. Hundreds of years of dissolution under the laboratory conditions used here would be required to reach this stage.』

『要旨
　土壌からのアルカリ長石の電顕観察の結果は、離溶ラメラのような粒子内の微細構造、および主に転位のような微小構造は、どちらもこれらの鉱物の風化時の挙動のもっとも重要な決定要素であることを示している。特に、〜(601)〔6の下のバーは実際は上〕の離溶ラメラの面にあるエッジ転位との交差部周辺の歪んだ構造は、歪んでいない長石より数桁大きい速度で溶解し、結晶内部へ5×10^-3 cm以上拡がるエッチ・チューブ（腐食による毛細管状の孔）が交差してできた網目をつくる。結果として、転位での溶解は、野外での化学風化の初期段階における溶質の主要な起源となる。化学風化の進行とともに、もっとも反応性の高い長石はエッチ・チューブの成長と合体により消費されるが、その粒子の外側の部分は物理的に弱くなり、機械的に薄片状に割れて有効表面積を増やしたりさらに多くの反応サイトを露出させることになる。対照的に、従来の溶解実験および反応表面の顕微鏡観察では、溶解速度と転位密度にはほとんどないしまったく相関は示されず、とくに反応サイトでの目に見える溶解の徴候は認められない。
　野外と室内における振る舞いの、このような見かけの食い違いを解明するために、注意深く粒子内部の微細組織と微小構造を特徴づけした3種類のアルカリ長石について、25℃におけるpH2のHCｌ溶液中で、フロースルー方式の溶解実験を行った。これらのアルカリ長石は次のようなものである：（１）TEMスケールでの微細組織は認められず、低い転位密度（＜10⁶/cm²）をもつアルカリ長石である、Eifel産サニディン、（２）主に粗い離溶微細組織と比較的高い転位密度（＞2〜3×10⁸/cm²）をもつ、Shep花崗岩からの未風化アルカリ長石、そして（３）未風化のShap花崗岩アルカリ長石と同じような微細組織をもつが、風化しているために、粒子表面に露出した比較的低密度の溶解反応転位（＜2-3×10⁸ cm^-2）をもつ、同じくShap花崗岩からの天然風化アルカリ長石。実験の結果は不明瞭である。速度データを粉末の初期BET表面積にノーマライズすると、溶解速度は転位密度とともに増加する。粉末のBET表面積へのノーマライズで、実験の間に表面積の変化が起こると推定すれば、転位密度との相関はなくなる。反応した粒子表面のSEMおよびAFM像の観察結果は、転位の露出とアルバイト離溶ラメラは両方ともツイードの正長石よりも急速に腐食されるが、これらのサイトでの溶解は、長石粉末の実験室での溶解の全体の速度に対しては、定量的にさほどの貢献をしないことを示している。野外と室内の状況下での、初期の化学風化速度に対する転位の重要性の大きな違いは、おそらくそれらの状況下において、溶液の飽和状態が状況に対応して異なることから生じている。天然の風化アルカリ長石の観察結果は、粒子の表面が分解され始める、溶解の進んだ段階では、微細組織と微小構造が鉱物の風化速度に最も大きな影響を与えることを示している。ここで用いた室内実験条件下では、この段階に達するには数百年にわたる溶解が必要とされるだろう。』

1. Introduction
　Symbols used
2. Materials and methods
　2.1. Collection, preparation and imaging of naturally weathered alkali feldspars
　　2.1.1. Soil water compositions
　2.2. Alkali feldspars used in the experiments
　　2.2.1. Selection of alkali feldspars
　　2.2.2. Preparation and characterisation of feldspar powders
　　2.2.3. Surface area determinations
　2.3. Flow-through experiments
3. Natural weathering of Shap granite alkali feldspars
　3.1. Microtextures of unweathered feldspars
　3.2. Natural weathering behaviour
4. Experimental results
　4.1. Solution chemistry
　4.2. SEM and AFM characterisation of reacted grain surfaces
5. Discussion
　5.1. Role of different surface sites in influencing mineral weathering rates
　5.2. Natural weathering of Shap granite alkali feldspars
　　5.2.1. Mechanisms of chemical weathering
　　5.2.2. Rates of early chemical weathering
　　5.2.3. Mechanical weathering of grain surfaces
　5.3. Laboratory dissolution: Influence of microtextures and microstructures
　　5.3.1. Interpretation of rate data
　　5.3.2. Quantitative role of microtextures and microstructures
6. Importance of dislocation density in weathering
　6.1. Impact of dislocation density on Rlab and Rfield
　　6.1.1. Explanation for contrasts in microtextural and microstructural control on chemical weathering rates between the laboratory and field
　6.2. Natural mechanical weathering
7. Conclusions
Acknowledgements
References