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本年度は、黒雲母と硫酸酸性の水との反応(黒雲母薄片試料を0.05mol/l硫酸中で1時間〜10日撹拌)をケイ酸塩鉱物の化学的風化のモデルとし、黒雲母表面の変化を調べた。
X線光電子分光分析(XPS)から得られた黒雲母表面のK、Fe、AlのSiに対する相対濃度は、硫酸との反応により減少し、黒雲母表面からK、Fe、Alが選択的に失われ、Si濃度の高くなった表面溶脱層の形成が示唆された。また、黒雲母のSi2s、O1s光電子結合エネルギー(未反応黒雲母:Si2s=153.3eV、O1s=531.3eV)は硫酸との反応により高結合エネルギー側へシフトし、10日間反応後の値(Si2s=154.6eV、O1s=533.1eV)は石英やシリカゲルの値に近かった。従って、酸によるK、Fe、Alの溶脱の進行とともに、黒雲母表面には、SiO2・nH2Oの組成を持つ表面溶脱層が形成されるものと考えられる。
表面溶脱層の生成は、二次イオン質量分析法(SIMS)による分析でも確認された。二次陽イオン強度の時間変化による深さ方向分析では、硫酸と反応した黒雲母の表面からFe、Mg、Alが失われていることが示された。さらに、雲母結晶中で同じ位置を占めるFeとMgの硫酸と反応後の深さ方向分布パターンは互いに似ているのに対し、AlではFeやMgより表面からの溶脱深さが浅かった。以上の結果から、Alは、FeやMgより酸による溶脱を受けにくいことが分かる。SIMSによる深さ方向分析から、硫酸と1週間反応した黒雲母では、表面溶脱層の厚さが約100nmと見積もられた。
走査電子顕微鏡法(SEM)による表面観察では、硫酸と反応した黒雲母表面には割れ目や表面層の剥離が認められ、酸による黒雲母の溶解は不均一に進行することが示された。
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