【土壌から分離した長石について、バッチ型反応器による溶解実験】
【前処理と実験時間の溶解速度への影響】
『Abstract
Numerous studies have established that laboratory determined
weathering rates are several orders of magnitude greater than
rates derived from field studies at the catchment or basin scale.
The laboratory rates have been determined on specimen minerals
or rock isolates which were subsequently crushed. Some samples
were pretreated to remove organic coatings and possible carbonate
contamination. Using magnetic, density, and size separation, we
isolated a plagioclase (An20)−K-feldspar
fraction from an arid zone soil (classified as Pachappa, Mollic
Haploxeralf). Silica release rates decreased with time and after
up to 3.7 years were in the range 0.02×10-12 mol m-2
s-1, when surface area is expressed with BET surface
area or 0.6×10-12 mol m-2 s-1,
when expressed with geometric surface area. These Si rates are
in good agreement with published field rates, as are the individual
mineral dissolution rates calculated from mineral abundance and
cation release. These data are in contrast to faster laboratory
determined rates based on crushed or ground samples, or shorter
reaction times. Based on laboratory studies with and without various
pretreatments, we conclude that organic and Fe oxide surface coatings
due to natural weathering are not the explanation for our low
reaction rates. Apparently even mild treatment such as sonification
and sieving results in enhanced weathering which persists for
more than 100 days.』
『要旨
実験室で決定された風化速度は、流域や盆地スケールでの野外研究から求められた速度よりも数桁程度大きいということが、多くの研究により確かめられている。実験室での速度は、分離されたのちに粉砕された鉱物または岩石試料について決定されてきた。ある試料は、前処理で有機物によるコーティング（被覆）およびおそらく炭酸塩コンタミネーション（汚染物質）が取り除かれている。我々は、磁性・密度・粒径による分離法を用いて、乾燥地帯の土壌（Pachappa,
Mollic Haploxeralfと分類される）から斜長石（An20）−カリ長石破片を分離した。シリカの放出速度は時間とともに減少し、3.7年後には、BET表面積では0.02×10-12
mol/m2/秒、あるいは幾何学的表面積では0.6×10-12 mol/m2/秒となった。これらのSiの速度は、鉱物組成と陽イオン放出量から計算された、各々の鉱物による溶解速度として報告されている、野外での速度とよく合う。これらのデータは、破砕・粉砕された試料あるいは短い反応時間を基に決定された実験室での速い速度と、対照的である。さまざまな前処理を行ったり行わなかったりした実験室での研究に基づいて、天然の風化による有機酸やFe酸化物の表面コーティングによっては、我々が得た低い反応速度を説明できないことが判った。音波や篩い分けのような見かけは穏やかそうな処理でさえ、100日以上も風化を促進させ続ける結果となった。』
1. Introduction
2. Materials and methods
2.1. Mineral preparation
2.2. Weathering studies
3. Results
3.1. Weathering studies
4. Conclusions
References