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風化とは（Weathering）

風化または風化作用（Weathering）とは、主に大気の成分（Atmosphere Component）の酸素（O2）と二酸化炭素（CO2）などが溶解した地表水〔Surface Water：雨水（Rainwater）や河川水（River Water）など〕による地表の鉱物（Mineral）・岩石（Rock）の溶解などの化学的な（Chemical）作用を意味する。化学的作用が主体であるが、水と鉱物の反応面積を大きくするという働きで物理的（Physical：機械的、Mechanical）作用も重要である。生物的（Biological）作用を独立させる研究者もいる。風化作用は、植物（Plant）などの生物（Organism）の働きと一緒になって、地表に土壌（Soil）を形成するという重要な役目を持つ。また、風化作用では大気中の二酸化炭素（CO2）を固体物質等に変えるという反応が主要であるため、地球温暖化（Global Warming）に関連して近年は特に注目されている。 　浸食作用（Erosion）との区別は研究者により異なるが、このような化学的作用の強い風化作用と、物理的（機械的）な破砕（Fragmentation）や細粒化の作用によって浸食作用〔削剥作用（さくはくさよう、Denudation）という表現もよく用いられるが、これは風化作用と浸食作用を（場合によっては運搬作用も）合わせた作用を指すことが多い〕は進行する。

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風化については『論文リスト（地球科学）』のページの『風化関連 〔〜2005〕』および『論文リスト（風化）〔2006〜〕』のページを参照。 ★White,A.F. and Brantley,S.L.(eds.)(1995): Chemical Weathering Rates of Silicate Minerals. Reviews in Mineralogy Volume 31, Mineralogical Society of America (Washington, D.C.), 583p.【見る→】

風化作用

※風化作用（weathering）とは、岩石を構成する鉱物（mineral）が水および大気（主に酸素と二酸化炭素）との反応により地表環境条件下で安定な状態に変化する作用である。通常は、物理的（機械的）作用と化学的作用とに分ける。生物による作用を独立させる分け方もある。

風化作用

分類			主な作用		媒体	備考
天 然 物	地球の陸	物理的風化作用（physical weathering） または 機械的風化作用 （mechanical weathering） 〔破砕（disintegration）が主〕	除荷作用（unloading、exfoliation、pressure release） シーティング（sheeting）		（圧縮応力の開放による膨張）	シーティングは除荷割れ目によるシート化。
			日射風化（insolation） 熱風化（thermal changes、thermal expansion　and contraction）		（太陽や野火からの熱による膨張と収縮）	鉱物の熱膨張率の違いによる。
			乾湿風化（wetting and drying） スレーキング（slaking）		水	スレーキングは粘土鉱物の膨張と収縮による剥離。
			塩類風化（salt weathering）		塩類	塩類の晶出による。
			凍結破砕作用（frost shattering、freeze-thaw weathering、frost action、ice wedging）		水−氷	相変化に伴う膨張と収縮。
			生物による作用（biological weathering）		（植物の根や土壌動物からの力）
		化学的風化作用 （chemical weathering） 〔分解（decomposition）が主〕	水和作用（hydration）		水
			加水分解作用（hydrolysis）⇒酸性化−塩基性化作用		水
			溶解作用（solution、dissolution）⇒酸化−還元作用		水	日本ではdissolutionが使われるが、国外ではsolutionをよく用いる。
			炭酸化合（carbonation）		二酸化炭素	主に大気中のガス。 石灰岩（CaCO3）との反応が特徴的。 炭酸塩化や炭酸飽和という用語があるが、風化作用には適しない（炭酸／炭酸塩の生成と消滅の両者を含むのがcarbonationであるから）。
			酸化−還元作用〔Eh〕	酸化作用（oxidation）	酸素	主に大気中のガス
				還元作用（reduction）	炭素や硫黄	炭素は生物由来、硫黄は黄鉄鉱由来
			酸性化-塩基性化作用〔pH：acidic-basic〕	酸性化作用	主に水からのH+など	一般的にこのような用語は用いない。
				塩基性化作用	主に水からのOH-など
			生物による作用（biological weathering）		（植物や微生物からの有機物）	菌類も主要な働きを行う。 キレート化やイオン交換反応などが主要。
	地球の海	主に化学的	海洋底風化作用（ocean floor weathering）		海水
	他の天体	主に物理的	宇宙風化作用（space weathering）		太陽光・太陽風、宇宙線（太陽・銀河）、隕石・流星	惑星、衛星、小惑星、彗星など
人工物	地球の陸	主に化学的	上記参照		上記参照	建造物など

【2011】

• Lemke（HP/2011/5）による『Weathering Processes』から
  

  Lemke（HP/2011/5）による『Weathering Processes』から

【2000】

• 福岡（2000）による〔『「風化と環境」研究会』発表会資料（「風化とは何か」を考える�@）〕【見る→】
  

  表１　地質作用のなかの風化作用とそれに関連する諸作用との関係 　 地質作用(geologic processes) 媒体 変質作用(alteration) その他 地表 削剥作用(denudation) 風化作用 (weathering) 物理的風化作用 破砕(disintegration) 除荷作用(unloading)、シーティング(sheeting) 日射風化（熱風化）(thermal changes) 乾湿風化、スレーキング(slaking) 塩類風化(salt weathering 凍結破砕作用(frost shattering) − − 水 水 水−氷 　 　 生物的風化作用 生物 　 土壌生成作用 (pedogenic process) 化学的風化作用 分解(decomposition) 水和作用(hydration) 加水分解作用(hydrolysis) 溶解作用(solution) 酸化作用(oxidation) 炭酸化合(carbonation) 溶脱（leaching） 水 水 水 酸素 二酸化炭素 風化変質作用 浸食作用 (erosion) 化学的浸食作用 溶食(corrosion) 水 　 　 機械的浸食作用 雨食 河食 風食 海食 雪食 氷食 水 水 大気 水 氷 氷 　 　 運搬作用(transportation) 水、氷、大気 　 　 堆積作用(sedimentation) 水、氷、大気 　 　 地下 続成作用(diagenesis) 水〜熱水 続成変質作用 　 変成作用(metamorphism) 熱水 　 　 火成作用(magmatism) 熱水（流体） 熱水変質作用

【1998】

• 関（1998）による〔『土壌･風化帯の形成と水質変化』（639-646p）から〕【見る→】

【1994】

• 松倉（1994）による〔『風化過程におけるロックコントロール』（203-204p）から〕【見る→】

【1991】

• 木宮（1991）による〔『地質学から見た岩石風化』（22-24p）から〕【見る→】
• 歌田（1991）による〔『地球表層の物質と環境』（10-22p）から〕【見る→】

【1989】

• 一國（1989）による〔6-10pから〕【見る→】

【1985】

• 加藤･歌田（1985）による〔『粘土の事典』から、378-380p〕【見る→】

風化指標

【2003】

• Price & Velbel(2003)による〔『Chemical weathering indices applied to weathering profiles developed on heterogeneous felsic metamorphic parent rocks』（397p）から〕【見る→】
  『不均質な珪長質変成岩母岩に発達した風化断面に適用された化学風化指標』
  

  表1　本研究で評価された風化指標（元素酸化物の分子の割合を用いて計算された場合）の概要

  指標	式	最適の 新鮮な値	最適の 風化した値	断面上方（風化が増す）への指標の理想的な傾向	Alの移動を許すか	文献
  R	SiO2/Al2O3	＞10	0	−	×	Ruxton(1968)
  WIP	(100)[(2Na2O/0.35)+(MgO/0.9)+(2K2O/0.25)+(CaO/0.7)]	＞100	0	−	〇	Parker(1970)（Harnois, 1988の表1も参照）
  V	(Al2O3+K2O)/(MgO+CaO+Na2O)	＜1	無限	＋	×	Vogt(1927)（Roaldset, 1972も参照）
  CIA	(100)[Al2O3/(Al2O3+CaO+Na2O+K2O)]	≦50	100	＋	×	Nesbitt and Young(1982)
  CIW	(100)[Al2O3/(Al2O3+CaO+Na2O)]	≦50	100	＋	×	Harnois(1988)
  PIA	(100)[(Al2O3-K2O)/(Al2O3+CaO+Na2O-K2O)]	≦50	100	＋	×	Fedo et al.(1995)
  STI	(100)[(SiO2/TiO2)/((SiO2/TiO2)+(SiO2/Al2O3)+(Al2O3/TiO2))]	＞90	0	−	×	de Jayawardena and Izawa(1994)
  珪酸塩岩の風化に対して、CaOは珪酸塩鉱物由来のものに限定されなければならない。

【1998】

• 中村（1998）による〔『岩石材料の風化指標』（221pから）〕【見る→】

風化と地形

• 地形については『地形について』のページを参照。

【2011】

• 日本大学大学院理工学研究科地理学専攻の藁谷岩石風化・地形研究室（HP/2011/5）による『岩石風化・地形』から
  

  日本大学大学院理工学研究科地理学専攻の藁谷岩石風化・地形研究室（HP/2011/5）による『岩石風化・地形』から

風化と災害

• 自然災害は『自然災害とは』のページを参照。

【2011】

• 藤田（HP/2011/5）による『深成岩の特性とその見方』から
  

  『マサ』と『マサ土』は異なる。 マサ：風化花崗岩 マサ土：分離して堆積⇒崩壊

風化速度

【2004】

• 福岡（2004）による〔『流域スケールの風化速度と浸食速度』（pdfファイル：0.7MB、10頁）（'04/3/4）〕

【1997】

• 松倉（1997）による〔表１から、226p〕【見る→】

【1995】

• Sverdrup & Warfvinge（1995）による〔『Estimating field weathering rates using laboratory kinetics』（土壌層における風化速度の式）（502p）から〕【見る→】
• Drever & Clow（1995）による〔『Weathering rates in catchments』（流域における風化速度）（479p）から〕【見る→】

【1994】

• 松倉（1994）による〔表１から、210-211p〕【見る→】

【1989】

• 一國（1989）による〔15-16pから〕【見る→】

溶解速度

【2010】

• 河野（HP）による『２．粘土の生成』から
  

  〔日本粘土学会の『粘土基礎講座�T』の中の河野元治氏による『２．粘土の生成』から〕

【2004】

• 福岡（2004）による〔『風化研究のための鉱物溶解速度実験』（pdfファイル：1.1MB、11頁）（'04/3/4）〕

【1995】

• Blum & Stillings（1995）による〔『Feldspar dissolution kinetics』（有機酸を含む溶液中での長石溶解の研究、および有機酸溶液中の長石の溶解速度）（343-351p）から〕【見る→】
• Blum & Stillings（1995）による〔『Feldspar dissolution kinetics』（長石溶解速度定数）（315-316、318p）から〕【見る→】

野外と室内実験の比較（風化速度）

【2002】

• White（2002）による〔『Determining mineral weathering rates based on solid and solute weathering gradients and velocities: application to biotite weathering in saprolite』（86p）から〕（黒雲母）【見る→】
• Gordon and Brady(2002)による〔『In situ determination of long-term basaltic glass dissolution in the unsaturated zone』（120p）から〕（ガラス）【見る→】
• 福岡（2002）による〔『「風化と環境」研究会』発表会資料（溶解速度と風化速度−レビュー−）〕（違いの理由）【見る→】

【1995】

• Sverdrup & Warfvinge（1995）による〔『Estimating field weathering rates using laboratory kinetics』（野外での風化速度と室内実験による溶解速度の違いの理由）（534,535p）から〕（違いの理由）【見る→】
• Drever & Clow（1995）による〔『Weathering rates in catchments』（流域における風化速度）（473p）から〕（オリゴクレース・黒雲母・微斜長石）【見る→】
• White（1995）による〔『Chemical weathering rates of silicate mineral in soils』（天然と室内実験とによる溶解速度の比較）（430p）から〕（斜長石・カリ長石・ホルンブレンド）【見る→】

活性化エネルギー

【1995】

• Blum & Stillings（1995）による〔『Feldspar dissolution kinetics』（長石溶解について報告された活性化エネルギー）（313p）から〕【見る→】

元素の収支

【1997】

• ライケンス・ボーマン（1997）による〔『森林生態系の生物地球化学（原著第2版）』（118p）から〕【見る→】

カルシウム

【2006】

• Godderis（eの頭に´） et al.(2006)による〔『Modelling weathering processes at the catchment scale: The WITCH numerical model』（1128p）から〕【見る→】
  『流域スケールでの風化過程のモデル化：WITCH数値モデル』

元素の移動度

【1992】

• 一國（1992）による〔22-24pから〕【見る→】

風化抵抗性

【1998】

• 関（1998）〔第１表から、642p〕【見る→】

樹幹流

【2003】

• Levia & Frost(2003)による〔『A review and evaluation of stemflow literature in the hydrologic and biogeochemical cycles of forested and agricultural ecosystems』（5,22p）から〕【見る→】

浸食速度

【2010】

• 近藤（HP/2010）による『第12話　災害と水文学 -地盤災害-』から
  

  近藤（HP/2010）による『第12話　災害と水文学 -地盤災害-』から

• 資源エネルギー庁 放射性廃棄物対策室（HP）による『高レベル放射性廃棄物処分について(詳細版)』から
  

  〔経済産業省 資源エネルギー庁 放射性廃棄物対策室による放射性廃棄物ホームページの『高レベル放射性廃棄物処分について(詳細版)』の中から〕

【2003】

• Fuller et al.(2003)による〔『Erosion rates for Taiwan mountain basins: New determinations from suspended sediment records and a stochastic model of their temporal variation』（71p）から〕（台湾における河川浮遊物による浸食速度〔物理浸食速度、物理削剥速度〕）【見る→】

有機酸

【2006】

• Liu et al.(2006)による〔『Mechanism for the dissolution of olivine series minerals in acidic solutions』（455p）から〕【見る→】
  『酸性溶液中のカンラン石系列鉱物の溶解メカニズム』（シュウ酸の影響）

【2005】

• Neaman et al.(2005)による〔『Implications of the evolution of organic acid moieties for basalt weathering over geological time』（147p）から〕（地質時代にわたる玄武岩風化への有機酸成分の進化の影響）【見る→】

【1997】

• Drever & Stillings(1997)による〔『The role of organic acids in mineral weathering』（167p）から〕（鉱物風化における有機酸の役割）【見る→】

exhumation

【2005】

• Corcoran & Dore（eの頭に´）(2005)による〔『A review of techniques for the estimation of magnitude and timing of exhumation in offshore basins』（129p）から〕（沿岸堆積盆での浸食作用による再露出の大きさとタイミングの見積り法のレビュー）【見る→】