風化作用について

地表の岩石が風雨や日射にさらされて変質される作用を風化作用と言います。

(1)風化作用の種類
風化作用(ふうかさよう weathering)の場合、岩石はもともとの位置を変えることはなく、岩体の周囲から影響を受けて
・分解作用
・破壊作用
・脆弱作用
・着色作用
などが作用します。
風化には、
①機械的風化作用
②化学的風化作用

の2種があります。

(2)機械的風化作用
機械的風化作用(mechanical weathering)は、物理的風化作用とも言い、主に温度変化による差別的膨張と水の凍結膨張で起こります。
寒冷地や乾燥地ではよく目立ちますが、温暖湿潤地では次に述べる化学的風化作用の産物(粘土など)と重なってあまり目立ちません。
ただし、岩石は細かくなるだけであって、その化学組成は変化していません。
この風化作用は「岩石を崩壊させる」タイプの風化であり、以下に主な原因を示します。
①気温の変化による崩壊
気温の変化による崩壊岩石を構成する鉱物は気温が変化すると膨張または収縮します。
この膨張・収縮の程度は鉱物の種類や方向によって異なるため、昼夜などの気温の変化が繰り返されると岩石の中に微小な割れ目が発生します。
このようにして岩石は次第に割れ目の数と大きさを増し、やがて崩壊に至ります。
②結氷による崩壊
水は氷になると体積が若干大きくなります。
このため、岩石の割れ目や隙間に入った水が凍結することによって、これらが拡げられてより大きくなり、岩石は崩壊してしまいます。
植物による崩壊地表に近い岩石の隙間にはしばしば樹木の根が入り込みます。この根が成長して大きくなると、その力によって隙間はさらに広げられるため、岩石は崩壊します。

(3)化学的風化作用
化学的風化作用(chemical weathering)では、岩石は水和・炭酸化・酸化・加水分解・溶解など水を中心とした接触反応で分解され、溶け出す成分と溶け残る成分に分かれます。
岩石中の化学成分には水に溶け出しやすいものと溶け出しにくいものがあり、Cl・SO4、Na・Mg・Ca、K、Si、Fe・Alの順で減少していきます。
このため、溶け残る側の成分では酸化鉄と水酸化アルミニウムが富化していくことになります。
また、溶け残る側の成分はその成分同士で再結合して粘土鉱物を形成します。
一般に風化の進行に伴って、Alに富む種類の粘土鉱物が増えていくことが知られています。

(4)風化作用と地質調査での使い分け
機械的風化作用と化学的風化作用はそれぞれが単独で進行することは少なく、両作用が相互に絡み合いながら進んでいくのが一般的です。
ボーリング柱状図に書く場合では、かなり土砂を含んだ岩盤でも岩組織(岩構造)が確認できれば風化岩とかの地質名で呼んでいることが多く、岩組織が全く確認できない場合は土砂にしたり、粘土混じり砂とかの土質名で呼んでいます。
また、岩組織があっても地形的に明らかに不自然な場所とか、ボーリング調査でその岩組織より下層に岩組織が全く確認できない層が確認された時には「流れマサ」とか「移動岩」とか呼んで基盤岩と使い分けをしています。
例えば、全国的に身近な花崗岩で判定すると、花崗岩は硬いものもあれば軟らかいものもあります。
岩盤の分類だと、風化岩、軟岩、中硬岩、硬岩と言い、これが岩級区分だと、D、CL、CM、CH、B、Aとなります。
風化岩はD級で、CLとCM級は軟岩、CH級は中硬岩、BとA級は硬岩に分けられており、これがおおまかな目安となります。
この風化岩は岩盤が風化により土砂化したもので地質的には「風化残積土」と言います。
ただし、一般的には「真砂土」とか「マサ」とか言っています。
なにか呼び方がまたまちですが、地質的には「風化残積土」であり、その風化の程度で、風化花崗岩とか強風化花崗岩とか極風化花崗岩と呼んでいます。
岩級区分もD級のなかで細分され、DL、DM、DHとなります。
・手のひらでの指圧砕で概ね粉末状や一部砂状となるものがDL級。
・指圧砕で石英カリ長石の粒子細片を残し砂状となるものがDM級。
・指圧砕で石英周辺に長石を残し、各粒子が硬く礫状~砂状となるのもがDH級。
このように分けられています。
真砂土とかマサとか言っている人は土木出身か施工業者に多く、これをひとくくりにして土砂と言ったりします。  
花崗岩の例で説明しましたが、どの岩盤でもほぼ同様のことが言えます。
岩盤が風化により土砂化したものが「風化残積土」。
それが侵食や運搬を重ねて堆積したものが「堆積土」。
岩組織(岩構造)が確認できるものが「風化残積土」で岩組織が全く確認できないものが「堆積土」と言うことになります。
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