花崗岩の風化：粒界の分離と反応-輸送特性の変化

花岗岩的风化：晶界分离和反应传输特性的变化

• 批准号: 22H01312
• 负责人: 横山 正
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01312/
• 关键词: 風化; 花崗岩; 溶解; 間隙

本研究では，花崗岩の風化の進行に伴って，岩石内部で生じる物質移動や反応過程がどのように変化するかを明らかにすることを目的としている。広島大学防災・減災研究センターによって地表から深さ20 mまで掘削された花崗岩ボーリングコアを研究対象として，風化程度が異なる各部位について，間隙率，浸透率，電気伝導度，硬度，弾性波速度（Vp, Vs）等を調べるとともに，風化生成物の種類や量の評価を行った。ボーリングコアは，深さ約5 mまでの地表面に近い部分は，著しく風化していてもろく黄褐色を呈する。深さ約5-10 mでは，深さの増大とともに全体として岩石の強度が増して黄褐色の部分の割合が減少する。深さ10 m前後より深部は，硬くて白い未風化部分が支配的になる。風化の程度が高いほど，間隙率，浸透率，電気伝導度は高く，硬度，弾性波速度は低い。また，風化が進んだ部分は，黒雲母や斜長石が少なく，ハロイサイト等の粘土鉱物やゲータイト等の鉄(水)酸化物の量が多い。これらの測定結果は，風化の進行に伴い，初生鉱物が溶解して粘土鉱物や鉄(水)酸化物が生成するとともに，鉱物粒子同士の結合が分離し，間隙の幅や間隙のつながり度合いが増したことを示している。特に，未風化部分と比べると，最も風化した部分は間隙率が20倍程度，浸透率が8桁程度大きく，風化が進む過程で水が流れる速さや方向が大きく変化している可能性が考えられる。全体として，硬度と各物性値はよい相関を示し，簡便に測定できる硬度を用いることで各物性値を大まかに予測できる式が得られた。

这项研究的目的是阐明花岗岩内部发生的传质和反应过程如何随着风化的进行而变化。对广岛大学防灾减灾研究中心从地表挖掘至20m深度的花岗岩钻孔岩芯进行了研究，对孔隙率、渗透率、电导率、硬度、弹性波速（Vp、Vs）等进行了研究，并评价了风化产物的种类和数量。钻孔岩心靠近地表的部分，深度约5 m，风化明显，质脆，颜色为黄棕色。在深度约5～10 m处，岩石的整体强度随着深度的增加而增加，黄棕色区域所占的比例逐渐减少。从大约 10 m 的深度开始，坚硬、白色、未风化的部分变得主要。风化程度越高，孔隙率、渗透率和导电率越高，硬度和弹性波速越低。此外，风化程度较高的地区黑云母和斜长石较少，而埃洛石等粘土矿物和针铁矿等铁（氢）氧化物较多。这些测量结果表明，随着风化的进行，原生矿物溶解并产生粘土矿物和铁（氢）氧化物，并且矿物颗粒之间的键分离，导致间隙的宽度和间隙之间的连接程度发生变化。表明它已经增加了。特别是，与未风化部分相比，风化最严重部分的孔隙率高出约20倍，渗透率高出约8个数量级，这表明水流的速度和方向在风化过程中可能发生了显着变化。风化就会完成。总体而言，硬度和各个物理性能值表现出良好的相关性，并且通过使用易于测量的硬度，获得了可以粗略预测各个物理性能值的公式。