『Abstract
Comparison of measured far-from-equilibrium dissolution rates
of natural glasses and silicate minerals at 25℃ and pH 4 reveals
the systematic effects of crystallinity and elemental composition
on these rates. Rates for both minerals and glasses decrease with
increasing Si : O ratio, but glass dissolution rates are faster
than corresponding mineral rates. The difference between glass
and mineral dissolution rates increases with increasing Si : O
ratio; ultra-mafic glasses (Si : O≦0.28) dissolve at similar rates
as correspondingly compositioned minerals, but Si-rich glasses
such as rhyolite (Si : O〜0.40) dissolve ≧1.6 orders of magnitude
faster than corresponding minerals. This behaviour is interpreted
to stem from the effect of Si-O polymerisation on silicate dissolution
rates. The rate controlling step of dissolution for silicate minerals
and glasses for which Si : O>0.28 is the breaking of Si-O bonds.
Owing to rapid quenching, natural glasses will exhibit less polymerisation
and less ordering of Si-O bonds than minerals, making them less
resistant to dissolution. Dissolution rates summarized in this
study are used to determine the Ca release rates of natural rocks
at far-from-equilibrium conditions, which in turn are used to
estimate their CO2 consumption capacity.
Results indicate that Ca release rates for glasses are faster
than those of corresponding rocks. This difference is, however,
significantly less than the corresponding difference between glass
and mineral bulk dissolution rates. This is due to the presence
of Ca in relatively reactive minerals. In both cases, Ca release
rates increase by 〜two orders of magnitude from high to low Si
: O ratios (e.g., from granite to gabbro or from rhyolitic to
basaltic glass), illustrating the important role of Si-poor silicates
in the long-term global CO2 cycle.』
『要旨
25℃およびpH4 で測定した天然ガラスと珪酸塩鉱物の平衡から離れた溶解速度の比較から、これらの速度に対する結晶度と元素組成の体系的な影響が示される。鉱物とガラスの両方の速度はSi:O比の増加とともに減少するが、ガラス溶解速度は相当する鉱物速度よりも速い。ガラスと鉱物溶解速度の差はSi:O比の増加とともに増える;超塩基性ガラス(Si:
O≦0.28)は相当する組成の鉱物と同じような速度で溶解するが、流紋岩(Si:O〜0.40)のようなSiに富むガラスは相当する鉱物より≧1.6桁の大きさで速く溶解する。このような挙動は、珪酸塩溶解速度に対するSi-O重合の影響から起こると解釈される。Si:O>0.28の珪酸塩鉱物とガラスに対する溶解の速度コントロール段階は、Si-O結合の破壊である。急速な冷却により、天然ガラスは鉱物よりもSi-O結合の重合が弱くかつ秩序化が低くなり、そして溶解に耐えにくくなることになる。本研究でまとめられた溶解速度は、平衡から離れた条件での天然岩石のCa放出速度を決定するのに使われ、同様にそれらのCO2消費能力を見積るのに使われる。結果は、ガラスのCa放出速度が相当する岩石の速度よりも速いことを示す。しかしこの差は、ガラスと鉱物の全溶解速度間の相当する差よりもかなり小さい。両方の場合において、Ca放出速度はSi:Oの高い比から低い比へ〜2桁の大きさで増加し、長期の世界CO2循環におけるSiに乏しい珪酸塩の重要な役割を説明している。』
1. Introduction
2. Theoretical background and data base development
3. Results and discussion
3.1. Rates as a function of composition and crystallinity
3.2. The average lifetime of mineral and glass grains
3.3. Relative CO2 fixation rates of glassy
and crystalline rocks as a function of composition
4. Conclusions
Acknowledgments
References