溶食過程とは? わかりやすく解説

溶食過程

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/05/04 14:17 UTC 版)

カルスト地形」の記事における「溶食過程」の解説

H2O溶けた二酸化炭素CO2から炭酸H2CO3生じ炭酸石灰岩主成分である炭酸カルシウムCaCO3との化学反応によって溶食が進むものである土壌中を浸透した地下水には多量二酸化炭素土壌空気からとけ込んでいる(大気から雨水溶け込む量の数倍から百倍程度)。最初微小な割れ目沿って石灰岩溶食されていくが、やがて水みち大きくなり、いずれか流れやすい流路選んで流れるようになる。こうして流量増えてくると、砂礫や砂などが流れ込むようになり、溶食以外に水流による侵食(磨食)も加わって洞窟呼ばれるような大きな空間形成される空間ある程度大きくなる天井壁面崩落崩壊が起こることがあり、空洞一時的に埋まるが、地下川がある場合には局所的に流速早くなり、溶食作用強く働くようになって洞窟拡大がより進行する。 この溶食過程を化学反応式で示すと次のうになるCaCO3 + CO2 + H2OCa(HCO3)2 反応結果生じ炭酸水素カルシウムCa(HCO3)2はカルシウムイオン炭酸水素イオン分離した形でのみ存在し(つまり溶けている状態、その結果流れ去って溶食が起こる)、次のように記されるCa(HCO3)2→ Ca2+ + 2HCO3- 稀に火山性温/熱水中の硫酸H2SO4、あるいは石油鉱床からくる地下水中の硫化水素H2S酸化によって生じ硫酸による溶食が働くことがあり、その化学反応式次のように表されるCaCO3 + H2SO4Ca2+ + SO42- + H2O + CO2 次に洞窟形成環境水文地質学的な観点からみると以下の3つの型循環帯型、地下水面型、飽和帯型)に分けられるが、実際に各タイプ洞窟時間的空間的に組み合わさり、他の地質的要因石灰岩岩質、非石灰岩の挟在・重なり接触割れ目系などの地質構造)も加わって複雑に発達していることが多い。このような地質的要因地表地形溶食型にも大きく影響する雨水直接石灰岩体内流れ込む場所として、ドリーネがある。ドリーネ底には大小さまざまの縦穴斜めに落ち込んだ洞窟がある。多く場合は泥や岩礫などで埋まっていて直接見ることができないまた、石灰岩以外の山地から流れてきた水流他生谷)が石灰岩地帯入ったところにも、同じよう洞窟開口していることが多い(川の水自然と石灰岩河床割れ目浸透して涸れ谷となり、洞窟見られないことも多い)。谷尻洞窟流れ込んだ下方地下水面まで流れ落ちていく(地下水面浅くある所では、横穴穿って流れ込んでいく)。このように地表流地下流れ込んでいく所にある穴や洞窟広くポノール(ponor; 語源セルボクロアート語 / スロベニア語窪地英語ではほかにswallow hole【嚥穴】)と呼ぶ。起伏量の大きカルスト地帯で、地下水面深く流量十分にあると、ポノールは深い縦穴をつくる(代表例新潟県白蓮洞)。 地下水面達した横方向流れ次第合流して主流へと成長し地下水面等高線的形状から地下水谷という)、最後に石灰岩体の下流部山麓開口した洞窟あるいは湧泉から再び地上へ流れ出る地下水面沿って溶食進み横断形が扁平な洞窟ができる。流量多くなり、大型横穴洞窟をつくることが多い。流域上流部や、地下水谷と地下水谷の間の尾根をつくる地域地下水面は、降雨季節)によって大きく高度を変えるので、地下水面沿う洞窟発達しにくいが、地下水谷では洞窟発達によって排水能力が増すため、地下水面安定的なものとなり、長大洞窟形成加速される代表例: 山口県秋芳洞景清穴)。 地下水面帯よりも深層地下水はふつう流れほとんどないため、洞窟形成作用大きくない。しかし水理条件がととのうと、割れ目沿って被圧性の地下水流れ生じことがある。また混合溶食と呼ぶ炭酸による特殊な溶食作用も働く。飽和帯(飽和帯とも)起源洞窟溶食作用上下左右いずれの方向にも働いたことを示す円形楕円形などの断面形を示し時には地下水流が重力逆らって上方向かって流れたことを示す流痕のある縦穴や斜洞が見られる飽和帯型の洞窟は、地盤隆起によって排水され場合にのみ、人が入ることが可能になる代表例: 熊本県球泉洞)。

※この「溶食過程」の解説は、「カルスト地形」の解説の一部です。
「溶食過程」を含む「カルスト地形」の記事については、「カルスト地形」の概要を参照ください。

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