流通系における水-岩石相互作用(化学平衡論からのアプローチ)

雨水起源の熱水が3種類の異なる岩石と300℃で反応した場合に生ずる熱水の化学組成と変質鉱物組み合わせを水/岩石比=∞〜1までの間で化学平衡を仮定して計算を行った.雨水の化学組成として平均的な日本の雨,岩石の組成として日本の平均的な玄武岩,安山岩,流紋岩の化学組成を用いた.また,比較のため海水起源の水が同じ温度で岩石と反応した場合についても計算を行った.雨水起源の熱水は溶存成分に乏しいため,岩石を変質させても岩石中から溶出する陽イオン成分を溶液中に保持できない.このため熱水の化学組成は少量の岩石と反応しただけで定常状態になってしまうことが明らかになった.これは海水起源の熱水が反応した場合に比べて特徴的である.熱水の組成が定常状態になるまでに必要な岩石の量は岩石中のSiO_2成分が増加するほど少量で済むこと,熱水のpHを決めている変質鉱物組み合わせが流紋岩が反応する系においてはカリウムを含む鉱物の組み合わせであり,玄武岩と安山岩の場合ナトリウムを含む鉱物組み合わせであることが明らかになった.生じる熱水変質鉱物は,いずれの岩石と雨水起源の熱水が反応した場合も石英が量的に一番多く,岩石がSiO_2成分に富むほどにその量が多くなり流紋岩では石英が圧倒的に多いことが判った.変質鉱物組み合わせで流紋岩が雨水を反応する場合にのみカリウム長石が生じることが明らかになった.また,岩石を加える量が増えていった場合,結果的に変成反応をモデル化したことになったが,最終的に定常状態の鉱物組み合わせになる水/岩石比は熱水の化学組成が定常状態になる水/岩石比よりも小さいことが予測された.

雨水起源の熱水が3種類の異なる岩石と300℃で反応した場合に生ずる熱水の化学組成と変質鉱物組み合わせを水/岩石比=∞〜1までの間で化学平衡を仮定して計算を行った.雨水の化学組成として平均的な日本の雨,岩石の組成として日本の平均的な玄武岩,安山岩,流紋岩の化学組成を用いた.また,比較のため海水起源の水が同じ温度で岩石と反応した場合についても計算を行った.雨水起源の熱水は溶存成分に乏しいため,岩石を変質させても岩石中から溶出する陽イオン成分を溶液中に保持できない.このため熱水の化学組成は少量の岩石と反応しただけで定常状態になってしまうことが明らかになった.これは海水起源の熱水が反応した場合に比べて特徴的である.熱水の組成が定常状態になるまでに必要な岩石の量は岩石中のSiO_2成分が増加するほど少量で済むこと,熱水のpHを決めている変質鉱物組み合わせが流紋岩が反応する系においてはカリウムを含む鉱物の組み合わせであり,玄武岩と安山岩の場合ナトリウムを含む鉱物組み合わせであることが明らかになった.生じる熱水変質鉱物は,いずれの岩石と雨水起源の熱水が反応した場合も石英が量的に一番多く,岩石がSiO_2成分に富むほどにその量が多くなり流紋岩では石英が圧倒的に多いことが判った.変質鉱物組み合わせで流紋岩が雨水を反応する場合にのみカリウム長石が生じることが明らかになった.また,岩石を加える量が増えていった場合,結果的に変成反応をモデル化したことになったが,最終的に定常状態の鉱物組み合わせになる水/岩石比は熱水の化学組成が定常状態になる水/岩石比よりも小さいことが予測された.