『Abstract
Far-from-equilibrium, steady-state dissolution rates at pH 2
of quartz at 50 and 100℃, K-feldspar at 50 and 100℃, and albite
at 25℃ have been determined as a function of aqueous NaF concentration
up to 5×10-3 mol/kg from mixed-flow reactor experiments.
Albite rates were also measured as a function of aqueous Si, Al
and Na activity. Dissolution rates of each mineral increase monotonically
with increasing NaF concentration. Measured quartz dissolution
rates are found to be consistent with the surface speciation model
proposed by Dove [Am. J. Sci. 294 (1994)
665] and are successfully modeled assuming rates stem from
the sum of the detachment rates of two distinct surface species:
>SiOHo and >SiOH2Fo.
Measured alkali-feldspar dissolution rates are found to be consistent
with the general multi-oxide dissolution mechanism proposed by
Oelkers [Geochim. Cosmochim. Acta 65
(2001) 3703]; these rates are successfully described using
r + =k (a H+3/a
Al3+)n
where r + represents the surface area
normalized far-from-equilibrium dissolution rate, k refers
to a rate constant, ai denotes the
activity of the subscripted aqueous species and n defines
a stoichiometric constant. The effect of aqueous fluoride on feldspar
dissolution rates in this mechanism stems from aqueous Al-F complex
formation, which lowers a Al3+. Values
of the constant n obtained from data regression correspond
closely to those reported from fluoride-free experiments reported
by Oelkers et al. [Geochim. Cosmochim.
Acta 58 (1994) 2011] and Gautier
et al. [Geochim. Cosmochim. Acta 58 (1994) 4549]. This close
agreement suggests this same mechanism can be used describe accurately
the effect on aluminosilicate dissolution rates of aqueous species
other than F-.
Keywords: Dissolution rates; Quartz dissolution; Alkali-feldspar
dissolution; Aqueous fluoride; Aqueous silica』
『要旨
50と100℃で石英、50と100℃でK長石、25℃でアルバイトについて、pH 2 において平衡から離れた定常状態溶解速度が、5×10-3
モル/kgまでのNaF水溶液の関数として混合フロー反応実験から決定された。アルバイトの速度は溶存Si、Al、Na活動度の関数としても測られた。各鉱物の溶解速度はNaF濃度の増加とともに単調に増加する。測定された石英溶解速度はDove
[Am. J. Sci. 294 (1994) 665]により提案された表面種形成モデルと一致することがわかり、2つの異なる表面化学種である>SiOHo
と >SiOH2Foの分離速度の合計から求まる速度を想定することでうまくモデル化できる。測定されたアルカリ長石の溶解速度は、Oelkers
[Geochim. Cosmochim. Acta 65 (2001) 3703]により提案された一般的多成分酸化物溶解メカニズムと一致することがわかった;これらの速度は次式を用いてうまく記述される
r + =k (a H+3/a
Al3+)n
ここで、r + は表面積で標準化した平衡から離れた溶解速度を表わし、k
は速度定数、ai は下付き文字の溶存種の活動度で、n
は化学量論定数を意味する。このメカニズムでの長石溶解速度に対する水溶性フッ化物の影響は、a Al3+
を低下させる溶存Al-F錯体の形成からもたらされる。データ回帰から得られた定数n の値は、Oelkers et
al. [Geochim. Cosmochim. Acta 58 (1994) 2011]およびGautier et al.
[Geochim. Cosmochim. Acta 58 (1994) 4549]により報告されたフッ化物を含まない実験からのものとよく一致する。このような良い一致は、このようなメカニズムがF-以外の溶存種のアルミノ珪酸塩溶解速度への影響を正確に記述するのに使えることを示している。』
1. Introduction
2. Theoretical background
3. Experimental methods
4. Results and discussion
5. Experimental and computational uncertainties
6. Conclusions
Acknowledgements
References