風化作用

どんなに硬い岩石でも、地表で長いあいだ風や雨にさらされているうちに少しずつ変化します。

岩石は細かく割れ、岩石の中の鉱物は、分解してねん土にかわります。
しまいに岩石は、そこに芽生えた植物のはたらきも加わって、土になってしまいます。

自然のなかで、たえずおこなわれているこのような岩石の変化を風化作用といいます。

風化作用を調べてみると、岩石が崩れて細かくなる機械的風化と岩石をつくっている鉱物が分解してねん土になる化学的風化とが組み合わさって進んでいることがわかります。


機械的風化

岩石の表面は、日中は太陽にあたためられて膨張しますが夜になると冷えて収縮します。
岩石をつくっている鉱物は種類によって膨張したり、収縮したりする堤防が違います。
ですから長いあいだには、岩石の表面の近くにある鉱物の結合がゆるみ小さな割れ目ができます。

この割れ目に雨水が入ると、まわりに強い圧力をくわえて、割れ目を押し広げます。

さらに水が凍ると、体積が増えるのでその圧力はいっそ強くなります。
また割れ目に、そこに入った木の根などによっても押し広げられます。

こうして割れ目が広がり、岩石の表面は崩れ、タマネギの皮を剥ぐようにはがれて細かい岩片や砂の集まりにかわります。

そして風化は、さらに内部にまで進みます。

高山や砂漠などでは、機械的風化か激しくおこなわれています。
また、小石などが風に吹き飛ばされ、互いにすれあって平らに磨かれた面のある石や、角張った石(三陵石)がつくられます。

科学的風化

岩石の小さな割れ目の中に染み込んだ水の中には、空気中の酸素がとけこんでいます。
また、割れ目に入った徴生物とか、表面に住み着いた地衣類やこけ類などの呼吸作用でできる、多量の二酸化炭素が溶けています。

二酸化炭素は、生物の遺体が腐るときにもできます。

二酸化炭素を溶かした水は、酸性をしめし、鉱物の成分を少しずつ溶かしていきます。
機械的風化が進み、割れ目が広がるにつれて鉱物の成分をとかすはたらき(溶解作用)は、いっそう進みます。

また、高等植物の根や、岩石にくっついた地衣類は一種の酸を出して、化学的風化を強めます。
ある種の細菌やそう類が出す粘液も、鉱物を分解することが知られています。

このように、割れ目に染み込んだ雨水や空気は生物のはたらきに助けられて、岩石の質を変化させます。



化学的風化の生成物

水に溶けやすい鉱物は、カリウム・ナトリウムなどのアルカリ金属やカルシウム・マグネシウムなどのアルカリ土類金属です。

アルカリ性の水にあうと鉱物の骨ぐみをつくっているケイ素ヤアルミニウムのような、ふつうの水には溶けにくい元素までが溶けだし、もとの鉱物は地表でも安全だ新しい鉱物になります。

この新しい鉱物を、粘土鉱物といいます。

粘土鉱物は、もとの鉱物よりもずっと粒が細かく、その直径は1000分の1ミリ以下です。
これは、水やいろいろのイオンを、吸収する力が強く、粘り気があってたやすく形をかえたり、焼くと硬くなったりする性質をもっています。

瀬戸物の原料になるカオリナイトは、代表的な何度鉱物の一種でおもにチョウ石から風化してできます。

ボーリングをするときや、化学工業の触媒、鉛筆の芯などに広く利用されているベントナイト(モンモリロナイト)も、ねん土鉱物の一種です。