1998 Fiscal Year Annual Research Report
表面分析法を利用したケイ酸塩鉱物の化学的風化メカニズムの解明
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09640577
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| Research Institution | National Institute for Environmental Studies |
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Principal Investigator |
瀬山 春彦 国立環境研究所, 化学環境部, 主任研究員 (40142096)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 敦 国立環境研究所, 化学環境部, 主任研究員 (80171734)
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| Keywords | 風化 / ケイ酸塩鉱物 / 雲母 / 表面分析 / X線光電子分光法 / 二次イオン質量分析法 |
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| Research Abstract |
本年度は、黒雲母とアルカリ水溶液との反応(黒雲母薄片試料を0.1mol/1水酸化ナトリウム水溶液中で1時間〜15日攪拌)による黒雲母表面の変化をX線光電子分光分析(XPS)により調べ、昨年度行った酸(0.05mol/l硫酸)との反応による表面変化との比較により、ケイ酸塩鉱物の化学的風化のメカニズムのpH依存性について検討を行った。
水酸化ナトリウム溶液中での溶解では、反応の初期段階に黒雲母層間のKが溶出し、代わりに溶液中のNaが表面に吸着することが、X線光電子スペクトル測定から分かった。しかしながら、酸による溶解と対照的に、アルカリ溶液との反応では、X線光電子スペクトル強度から計算された黒雲母表面のAl、Fe、0のSiに対する相対濃度に大きな変化は見られなかった。さらに、黒雲母を構成する元素の光電子結合エネルギー値も溶解反応により変化しなかった。従って、Kの溶脱とNaの吸着を除いては、黒雲母の表面では反応前の層状ケイ酸塩構造が保たれており、酸との溶解反応で形成されたSiに富む表面溶脱層は、アルカリとの反応では形成されないことが明らかとなった。
走査電子顕微鏡法(SEM)による表面観察では、水酸化ナトリウムと反応した黒雲母表面は全体として均一に溶解しており、酸による溶解で観察された割れ目や表面層の部分的な剥離は認められず、アルカリ溶液中での溶解の進行に劈開面上の位置による違いは見られなかった。
以上の実験結果より、ケイ酸塩鉱物の化学的風化のメカニズムは、溶解して行く溶液のpHに依存して大きく変化することが明らかとなった。
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