Gerard(eの頭に´) et al.(2003)による〔『Silicate weathering mechanisms determined using soil solutions held at high matric potential』(443p)から〕

『高いマトリックポテンシャルに保たれた土壌溶液を用いて決定した珪酸塩風化メカニズム』


Abstract
 We present evidence of surface-controlled and proton-promoted chemical weathering of primary silicates in a brown acidic soil (Vauxrenard, Rhone(oの頭に^), France). We used aqueous silica (Si) in soil solutions held at high matric potential (180-1600 kPa), which are representative of solutions reacting with soil solids. Si concentration was well correlated with H+ concentration and to a lesser extent with dissolved organic carbon (DOC), which showed a significant affect (P<0.05) only in the surface layer (0-15 cm). Significant negative linear relationships were obtained between log (Si) and pH at the profile scale, at each soil depth and for most sampling dates. We found no significant influence of soil temperature (P>0.05). Geochemical modelling showed that primary silicates dissolved under far-from-equilibrium conditions, and that organic ligands (modelled with a triprotic analogue) may have a weak but significant effect on the variations in log (Si) at the profile scale and at both 15-30 and 30-45 cm depths. Comparison of Si/Al ratios to literature data and observed soil mineralogy demonstrated that significant linear relationships found in the activity diagram between log [Al3+] + 3pH and log [H4SiO4゜] may not have been caused by the reversible formation of secondary Al-Si phases in the soil. Instead, the apparent trends may arise from relationships between log (Si) and pH and the control of Al-mobility by the reversible formation of Al-hydroxides in the vermiculite interlayer. All these results indicated that active, in situ chemical weathering of silicates may be surface-controlled and mostly proton-promoted. Mineralogy suggested that K-feldspar weathered much faster than albite and white mica, in contrast to the weathering gradient inferred from the mass balance between unweathered and soil material. This was certainly caused by differential changes in mineral reactive surfaces with time.

Keywords: Weathering; Silicates; Soil; Solutions; Matric potential; Modelling』

『我々は、褐色酸性土壌(フランスのRhone(oの頭に^)のVauxrenard)中の一次珪酸塩の表面がコントロールしプロトンが促進した化学風化の証拠を提示している。我々は高いマトリックポテンシャル(18万〜160万パスカル)に保持された土壌溶液中の溶存シリカ(Si)を用いたが、これは土壌固相と反応する溶液の代表である。Si濃度は、H+濃度および少量の溶存有機炭素(DOC)と、これは表面層(0〜15cm)でのみかなりの影響(P<0.05)を示したが、よく相関した。かなりの負の直線的な相関が、断面規模、各土壌深度、およびほとんどの採取時期について、log (Si)とpH 間に得られた。我々は土壌温度の大きな影響は見いだせなかった(P>0.05)。地球化学的なモデル化により、一次珪酸塩は平衡から離れた条件下で溶解し、有機配位子(triprotic〔3水素イオンの〕類似化合物でモデル化した)は弱いが、断面規模および15〜30および30〜45cmの両方の深度でlog(Si)の変動にかなりの影響を与える可能性が示された。Si/Al比の文献値に対する比較および観察された土壌鉱物の性質は、log [Al3+] + 3pH と log [H4SiO4゜] 間の活動度図に見られる重要な直線関係が、土壌の二次Al-Si相の可逆的な生成によって起こったものではない可能性を示した。そうではなくて、見かけの傾向は、log (Si) と pH間の関係および、バーミキュライト層間層のAl-水酸化物の可逆的な生成によるAl-移動性のコントロールから起こっているのであろう。これらの結果はすべて、珪酸塩の活発で現位置の化学風化が表面でコントロールされ、ほとんどプロトンにより促進される可能性を示した。鉱物の性質からは、未風化と土壌物質間のマスバランスから推定された風化勾配とは対照的に、カリ長石はアルバイトや白色雲母より非常に速く風化したことが示された。これは、時間とともに鉱物の反応性の表面が異なって変化することによって疑いなく引き起こされた。』

1. Introduction
2. Materials and method
 2.1. Field site and soil mineralogy
 2.2. Solution collecting technique
 2.3. Soil sampling and solution chemistry
 2.4. Surface-controlled weathering rate equation
 2.5. Geochemical modelling
 2.6. Statistics
3. Results
 3.1. General statistics, factor analysis and ANOVA
 3.2. Log (Si)-pH-T-1 relationships
 3.3. Modelling
4. Discussion and conclusions
 4.1. Possibility of control by secondary phases
 4.2. Surface-controlled and dominating proton-promoted chemical weathering
 4.3. Assessing the active weathering sequence
 4.4. On the absence of a temperature effect on Si concentration
Acknowledgements
References


戻る