風化 を分解するプロセスの組み合わせです 、土壌および ミネラル、最終的には沈殿物に変わります。 一方で、崩壊したり、 変更 風、水、気候によって誘発または変更された物理的、化学的、生物学的プロセスを通じて、岩の表面を自然または元の位置に保ちます。

回転楕円体風化
回転楕円体風化 (球状風化は粗粒の中で最も一般的です) 火成岩、特に 花崗岩 および同様の種類の岩石。 氷の凍結による機械的風化が起こりにくい温暖な気候で見つかる可能性が高くなります。) 出典: https://sciencing.com/definition-spheroidal-weathering-23142.html

風化には、物理​​的、化学的、生物学的プロセスが含まれており、これらは個別に、またはより頻繁に一緒に作用して、岩石材料の断片化と崩壊を引き起こします。 物理的分解は岩石の機械的崩壊を引き起こすため、力の適用に依存します。 風化には、形成中の鉱物を乱すことなく、岩石を形成中の鉱物または粒子に破壊することが含まれます。 物理的風化の主な原因は、熱の膨張と収縮、重なっている材料の侵食、岩石への圧力の解放、あるいは水の凍結と融解、岩石の亀裂と亀裂の間の水の溶解、岩石の中で植物や生物が成長する様子。 岩の中の生物。 岩石の交換には通常、岩石中の鉱物組成が変化、再配置、または再分布される化学的劣化が伴います。 岩石鉱物は循環水により溶解、炭酸化、水和、酸化されます。 鉱物の風化に対するこれらの影響は、岩石への栄養の抽出としての生物や植物の影響に追加されます。

岩石が壊れた後に残った物質は有機物を含む土壌となります。 土壌のミネラル含有量は母材によって決まります。 したがって、単一の種類の岩石に由来する土壌には、良好な肥沃度に必要な XNUMX つ以上のミネラルが欠けていることがよくありますが、一方、複数の種類の岩石 (氷河、風成岩、沖積岩など) の混合物から作られた通気性のある土壌は、 預金)一般的により肥沃な土壌を作ります。 さらに、地球上のほとんどの 地形 そして景観は浸食と再蓄積に伴う分解プロセスの結果です。

地球の表面の岩石や鉱物の崩壊または溶解を説明します。 水、氷、酸、塩、植物、動物、温度の変化はすべて気象条件です。

岩石が細断された後、侵食と呼ばれるプロセスによって岩石や鉱物の破片が除去されます。 地球上のいかなる岩石も浸食に耐えることはできません。

風化と浸食により、地球の岩石の多い景観は絶えず変化します。 摩耗により、時間の経過とともに露出した表面が摩耗します。 一般に、暴露時間は、岩石が気象条件に対してどれだけ脆弱かに影響します。 溶岩などの他の岩の下に埋もれた岩は、風や水にさらされた岩よりも摩耗や浸食の影響を受けにくくなります。

これは、硬くて鋭い岩の表面を滑らかにするため、気象条件下での土壌生成の最初のステップです。 摩耗した鉱物の小さな破片が、植物、動物の死骸、菌類、細菌、その他の生物と混合します。 単一種類の風化岩は一般に肥沃な土壌を生成しますが、岩石コレクションからの風化物質は鉱物の多様性がより豊富で、より肥沃な土壌に貢献します。 風化した岩石混合物に関連する土壌タイプには、着氷するまで手付かずの堆積物と沖積堆積物が含まれます。

Stephen Marshak (Essentials of Geology) よりの写真

物理的風化または機械的風化

物理的風化。機械的風化または機械的風化とも呼ばれます。 分解、化学変化を伴わずに岩石の破壊を引き起こすプロセスの一種です。 物理的風化の主なプロセスは摩耗です (クリップやその他の粒子のサイズが小さくなるプロセス)。 温度、圧力、凍結など。 何らかの理由により、物理的な風化が発生する可能性があります。 たとえば、物理的風化によって生じる亀裂は、化学的影響にさらされる表面積を増加させ、それによって崩壊速度を増加させます。

フロストウェッジング: 水が凍るとパイプが破裂し、ボトルが破損します。 容器の壁が凍って押されると水が膨張するからです。 同様の現象が岩石でも起こります。 接合部に溜まった水が凍結すると、接合部が強制的に開かれ、接合部が成長する可能性があります。 これらの凍結ウェッジにより、ブロックを固い岩盤から取り除くことができます。

ソルトウェッジング:乾燥気候では、地下水に溶けた塩が沈殿し、岩石の開いた細孔空間で結晶として成長します。 塩くさびと呼ばれるこのプロセスは、周囲の粒子を押し広げて岩を弱めるため、風や雨にさらされると、岩は別々の粒子に崩壊します。 同じ現象が海岸沿いでも起こり、塩飛沫が岩に浸透して乾燥します。

ルートウェッジング: 古い木の根がどのようにして歩道を破壊するかに気づいたことがありますか? 根が成長するにつれて、周囲に圧力がかかり、根のくさび形成として知られるプロセスで関節を押し開くことがあります。

熱膨張: 激しい森林火災の熱で岩石が焼けると、岩石の外層が膨張します。 冷却すると、層は収縮します。 この変化により、岩石の外側部分がシート状の破片に砕けるのに十分な力が岩石内に発生します。 最近の研究によると、砂漠の暗い岩石を照らす太陽光線の強烈な熱により、岩石が薄いスライスに砕ける可能性があることが示唆されています。

動物の攻撃:動物の生活も物理的な風化に寄与します。ミミズからホリネズミまで、穴を掘る生き物は亀裂を押し広げ、岩の破片を動かします。 そして過去 XNUMX 世紀で、人類はおそらく地球上で物理的風化を最も活発に引き起こす主体となった。 私たちが採石場、基礎、鉱山、または路盤を掘ったり発破したりして掘削すると、他の方法では何百万年もそのまま残っていたかもしれない岩石が砕け、移動します。

化学風化

化学風化は岩石の組成を変化させ、水が鉱物と相互作用してさまざまな化学反応を引き起こすときに岩石を変形させることがよくあります。 化学風化は段階的かつ継続的なプロセスです。 鉱物学 岩石は表面近くの環境に適応します。 岩石の元の鉱物から新しい鉱物または二次鉱物が発生します。 この場合、酸化と加水分解のプロセスが最も重要です。 化学的風化は、水や酸素の存在などの地質学的要因、および微生物や植物の根の代謝によって生成される酸などの生物学的要因によって促進されます。

のプロセス 隆起をブロックすることは、新しい岩層を大気や湿気にさらす上で重要であり、重要な化学風化が起こる可能性があります。 Ca2+ やその他のイオンが地表水に大量に放出されます。

解散: 鉱物が水に溶け込む化学的風化を溶解といいます。 溶解は主に塩と炭酸塩鉱物に影響を与えますが (図 B.6a、b)、 石英 わずかに溶けます。

加水分解: 加水分解中、水はミネラルと化学反応し、それらを分解して(溶解とはギリシャ語で緩むという意味です)、他のミネラルを形成します。 たとえば、次のような加水分解反応が考えられます。 長石 粘土を生産します。

酸化:岩石中の酸化反応により、鉄を含む鉱物(例えば、 黒雲母 > 黄鉄鉱)さまざまな酸化鉄および水酸化鉄鉱物のさび茶色の混合物になります。 実際、鉄を含む岩石は「錆びる」可能性があります。

水分補給: 鉱物の結晶構造に水が吸収されると、特定の種類の粘土などの一部の鉱物が膨張します。 このような拡大は岩石を弱体化させます。

有機的または生物学的風化

多くの植物や動物は、酸性化合物の放出によって化学的風化を引き起こす可能性があります。つまり、屋根に生えるコケの影響は風化として分類されます。 鉱物風化は、土壌微生物によっても開始または加速される可能性があります。 岩石上の地衣類は化学風化速度を高めると考えられています。

一部の植物や動物は、酸性化合物の放出によって化学的風化を引き起こす可能性があります。つまり、屋根に生えた藻類は劣化として分類されます。 鉱物風化は、土壌微生物によっても開始または加速される可能性があります。 岩石上の地衣類は化学風化速度を高めると考えられています。

生物学的風化の最も一般的な形態は、キレート化合物 (有機酸、シデロフォア) と酸性化分子 (プロトン、有機酸) が放出されて分解されることです。 アルミニウム 植物の下の土壌中の鉄含有化合物。 土壌中で死んだ植物の残骸が分解すると有機酸が形成され、水に溶けると化学的気象条件を引き起こす可能性があります。 キレート化合物の過剰な放出は、周囲の岩石や土壌に容易に影響を及ぼし、 つながる 土壌ポッドゾル化へ。

風化に影響を与える要因

風化は、気候、岩石の種類、自然の要因など、いくつかの要因の影響を受けます。 これらの各要素について簡単に説明します。

  1. 気候: 特定の地域の気候は、発生する風化の種類と速度に大きな影響を与える可能性があります。 降水量が多く湿度が高い地域では、水が岩石中の鉱物と反応して新しい化合物が生成されるため、化学風化がより一般的になります。 対照的に、凍結融解サイクルが起こる地域など、極端な温度変化がある地域では、岩石中の水の膨張と収縮による機械的風化が起こります。 さらに、風の強い地域では、露出した岩の表面に摩耗や磨耗が発生する可能性があります。
  2. ロックタイプ: 風化している岩石の種類も重要な要素です。 花崗岩などの一部の岩石 玄武岩、緻密で硬い組成のため、風化に対してより耐性があります。 対照的に、 堆積岩、 といった 砂岩 > 石灰岩、多孔質の性質と水に溶けるミネラルの存在により、風化を受けやすいことがよくあります。 さらに、以下を含む岩石は、 酸化しやすい他の鉱物は化学風化を受けやすくなります。
  3. 天然薬剤: 水、風、生物などの自然の要因は、風化の速度と種類に大きな影響を与える可能性があります。 水は岩石中で凍ったり解けたりする可能性があり、時間の経過とともに鉱物も溶解する可能性があるため、機械的風化と化学的風化の両方を引き起こす可能性があります。 風は露出した岩の表面に磨耗を引き起こす可能性があり、植物の根や穴を掘る動物などの生物は岩や鉱物を物理的に分解する可能性があります。

風化が景観に及ぼす影響

風化は時間の経過とともに景観に大きな影響を与えます。 風化が景観に与える影響は次のとおりです。

  1. 土壌の形成: 風化は土壌の形成に大きな役割を果たします。 岩石や鉱物が自然の作用物質や化学反応によって分解されると、より小さな粒子が形成され、有機物と混ざり合って土壌が形成されます。 時間が経つにつれて、土壌の蓄積により植生の成長が促進され、複雑な生態系の発達につながります。
  2. 浸食: 風化は浸食を引き起こす可能性があります。浸食とは、水や風などの自然の要因によって、ある場所から別の場所に土壌や岩石が除去されるプロセスです。 岩石や鉱物が風化すると、それらは緩んでこれらの物質によって容易に運ばれ、峡谷、渓谷、川床などの地形が形成されることがあります。
  3. 堆積: 風化は、新しい場所に堆積物が堆積するプロセスである堆積にも寄与する可能性があります。 風化した物質は自然の作用物質によって運ばれるため、新しい地域に定着して蓄積する可能性があります。 これにより、時間の経過とともに堆積岩が形成される可能性があります。
  4. 洞窟の形成: 化学風化により、時間の経過とともに岩石や鉱物が溶解し、洞窟やその他の地下構造が形成されることがあります。 たとえば、石灰岩地域では、酸性水による炭酸カルシウムの溶解により、複雑な洞窟システムが形成されることがあります。
  5. 山の形成:風化は長期間にわたって山の形成に寄与する可能性があります。 岩石が風化して侵食されると、堆積物が蓄積して圧縮され、新しい岩石層の形成や陸塊の隆起につながります。

全体として、風化は、時間の経過とともに地球の景観の形成と進化に寄与する重要な自然プロセスです。

風化に対する人間の影響

人間の活動は風化プロセスに大きな影響を与える可能性があります。 人間の活動が風化に影響を与える可能性のある方法をいくつか紹介します。

  1. 土地利用の変化: 森林伐採、都市化、農業などの人間活動は、自然景観を変化させ、発生する風化の速度と種類に影響を与える可能性があります。 たとえば、森林伐採は土壌浸食の増加と植物被覆の減少をもたらし、岩石や土壌の化学的風化の増加につながる可能性があります。
  2. 採掘と発掘: 採掘と発掘活動では、大量の岩石や鉱物が除去され、地域の地質や風化パターンに重大な変化をもたらす可能性があります。 これらの活動により、岩石や鉱物が水や空気などの自然の要因にさらされる機会が増加し、風化が促進される可能性があります。
  3. 産業活動: 化石燃料の燃焼や製造などの産業活動は、汚染物質を空気や水中に放出する可能性があり、岩石や鉱物と反応して化学風化を引き起こす可能性があります。 さらに、建物やインフラの建設により、地域の景観が変化し、風化や浸食の自然プロセスに影響を与える可能性があります。
  4. 気候変動: 化石燃料の燃焼や森林伐採などの人間活動は、地球規模の気候変動に寄与する可能性があり、特定の地域の気温や降水パターンを変える可能性があります。 これらの変化は、発生する風化の種類と速度、さらには浸食や堆積などの他の自然プロセスに影響を与える可能性があります。

要約すると、人間の活動は風化プロセスに直接的および間接的な影響を与える可能性があり、時間の経過とともに自然の景観や生態系の動態を変化させる可能性があります。 これらの影響を理解し、最小限に抑えることが保全のために重要です。 天然資源 そして健全な生態系を維持します。

ウェザリングの実用化

風化プロセスには、さまざまな分野にわたっていくつかの実用的な用途があります。 ここではいくつかの例を示します。

  1. 農業: 風化は、農業に不可欠な土壌の形成において重要な役割を果たします。 風化プロセスを理解することは、土壌の種類や気象条件に基づいて適切な肥料や灌漑方法を選択するなど、農家が土壌管理を最適化するのに役立ちます。
  2. 地質学と鉱業: 風化パターンと風化速度を使用して、貴重な鉱物と鉱石の種類と場所を特定できます。 さまざまな岩石層の風化特性を理解することで、地質学者や鉱山労働者は探査と採掘の取り組みを最適化できます。
  3. 土木工学と建設: さまざまな種類の岩石や土壌の風化特性を理解することは、建物の基礎、トンネル、橋などの建設プロジェクトにとって重要です。 エンジニアは、これらの構造物の長期的な安定性と安全性に対する浸食や沈下などの風化プロセスの潜在的な影響を考慮する必要があります。
  4. 環境科学: 風化プロセスは自然の炭素循環において重要な役割を果たしており、気候変動に影響を与える可能性があります。 風化のプロセスと速度を理解することは、研究者が地球システムに対する気候変動の影響をより適切にモデル化して予測し、これらの影響を軽減するための戦略を伝えるのに役立ちます。
  5. 文化遺産の保存: 風化プロセスにより、記念碑や彫刻などの文化遺産に損傷が生じる可能性があります。 さまざまな材料や環境条件の風化特性を理解することは、保存修復家が効果的な保存と修復の戦略を立てるのに役立ちます。

全体として、風化プロセスを理解することは、農業、地質学、建設、環境科学、文化遺産保存などの分野にわたるさまざまな実用化にとって重要です。

風化研究:方法と現在の傾向

風化研究は、時間の経過とともに岩石や鉱物を変化させる物理的、化学的、生物学的プロセスの研究を含む広範かつ学際的な分野です。 風化研究におけるいくつかの方法と現在の傾向を以下に示します。

  1. 室内実験: 研究者は室内実験を利用して、制御された条件下で発生する化学的および物理的風化プロセスを研究します。 これらの実験は、風化反応のメカニズムと速度を特定するのに役立ち、これらのプロセスに影響を与える要因についての洞察を得ることができます。
  2. 野外観察: 野外観察には、自然環境における風化プロセスの直接測定と監視が含まれます。 研究者は、野外観察を利用して、気候、地質、植生が風化パターンや時間の経過に伴う速度に及ぼす影響を研究します。
  3. モデリング: モデリングには、数学的およびコンピューターベースのモデルを使用して、風化プロセスをシミュレートし、さまざまなシナリオの下でその影響を予測することが含まれます。 モデリングは、研究者がさまざまな環境要因間の複雑な相互作用をより深く理解し、管理および保全戦略に情報を提供するのに役立ちます。
  4. 新しい技術: X 線回折、走査型電子顕微鏡、レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析などの分析技術の進歩により、研究者は風化プロセスをマイクロおよびナノスケールで研究できるようになりました。 これらの技術により、研究者は岩石や鉱物の鉱物学と化学を特定して特徴づけることができ、風化反応のメカニズムと速度についての洞察が得られます。
  5. 学際的なアプローチ: 風化研究はますます学際的になってきており、地質学、化学、生物学、環境科学などのさまざまな分野の研究者が協力して風化プロセスとその地球システムへの影響を研究しています。 このアプローチにより、風化プロセスと他の環境要因との相互作用をより総合的に理解することが可能になります。

全体として、風化研究には、時間の経過とともに岩石や鉱物を変化させる複雑で動的なプロセスを理解することを目的としたさまざまな方法とアプローチが含まれます。 この分野で進行中の研究は、地球システムに対する風化の影響を理解して管理し、これらの影響を軽減する戦略を開発するために重要です。

風化研究のポイントと今後の方向性をまとめた。

風化研究における重要なポイントは次のとおりです。

  1. 風化プロセスは複雑かつ動的であり、時間の経過とともに岩石や鉱物を変化させる物理的、化学的、生物学的プロセスが関与します。
  2. 気候、岩石の種類、自然の要因などの要因が風化の速度とパターンに影響します。
  3. 風化は、土壌の形成、栄養素の放出、岩層の浸食など、景観に重大な影響を与える可能性があります。
  4. 汚染、森林伐採、採掘などの人間の活動は、風化プロセスを加速したり変化させたりする可能性があります。

風化研究の将来の方向性には次のものが含まれる可能性があります。

  1. 風化反応を引き起こすマイクロスケールおよびナノスケールのプロセスについての理解を深める。
  2. 風化プロセスと炭素循環に対する気候変動の影響を研究しています。
  3. 風化速度とパターンに関する、気候、植生、土壌特性などのさまざまな環境要因間の相互作用を調査します。
  4. 自然および文化システムに対する風化の影響を管理および軽減するための、より効果的な戦略を開発します。
  5. 初期の地球や火星を含む惑星の形成と進化における風化の役割についての理解が深まります。

全体として、風化研究は、さまざまな科学的および実用的な応用に重大な影響を与える学際的な分野です。 この分野で進行中の研究は、地球システムに対する風化の影響を理解して管理し、これらの影響を軽減する戦略を開発するために重要です。

ウェザリングに関するよくある質問

Q:ウェザリングとは何ですか?

A: 風化とは、大気、水、その他の自然の要因にさらされることにより、岩石や鉱物がより小さな粒子に分解されるプロセスです。

Q: ウェザリングの XNUMX 種類とは何ですか?

A: 風化には、機械的風化、化学的風化、生物学的風化の XNUMX 種類があります。

Q: 機械的ウェザリングとは何ですか?

A: 機械的風化は、岩石や鉱物が物理的プロセスを通じて小さな破片に分解されるときに発生します。

Q: 化学風化とは何ですか?

A: 化学風化は、岩石や鉱物が化学反応によって分解されるときに発生します。

Q: 生物学的風化とは何ですか?

A: 生物風化は、岩石や鉱物が生物の作用によって分解されるときに発生します。

Q: これらの種類のウェザリングはどのように連携しますか?

A: XNUMX 種類の風化作用はすべて連携して岩石や鉱物をより小さな粒子に分解し、風や水などの自然の要因によって運ばれ、堆積する可能性があります。

Q: ウェザリングはなぜ重要ですか?

A: 風化のプロセスは自然の重要な部分です。 ロックサイクル、そしてそれは時間の経過とともに地球の景観を形成する上で重要な役割を果たします。

Q: 機械的風化の例にはどのようなものがありますか?

A: 機械的風化の例には、凍結融解サイクル、圧力解放による剥離、風や水による摩耗、距骨斜面の形成などがあります。

Q: 化学風化の例にはどのようなものがありますか?

A: 化学風化の例には、炭酸による石灰石の溶解、岩石中の鉄の酸化による錆の形成、酸性雨による鉱物の浸出などがあります。

Q: 生物学的風化の例にはどのようなものがありますか?

A: 生物学的風化の例としては、植物の根による岩石や鉱物の分解、動物の岩石への穴掘り、土壌中の微生物の作用などが挙げられます。

Q:ウェザリングにはどれくらいの時間がかかりますか?

A: 風化が起こるまでにかかる時間は、岩石や鉱物の種類、気候や環境、風化を引き起こす自然の要因の強さと期間などの要因によって異なります。 特定の条件下ではすぐに風化する岩石もあれば、風化するまでに数千年、さらには数百万年かかる岩石もあります。

Q: 風化は地球の景観にどのような影響を与えますか?

A: 風化は、時間の経過とともに地球の景観を形成する上で大きな役割を果たします。 峡谷、洞窟、山などの地物を作成したり、岩石や鉱物をより小さな粒子に分解して、土壌の形成や生態系における栄養素の循環に貢献したりすることもできます。 風化は侵食や堆積を引き起こす可能性もあり、環境にプラスとマイナスの両方の影響を与える可能性があります。

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