化学プロセス
4.11.2.2 プロセス
熱帯地方では化学プロセスが強い、あるいは少なくとも明白だが、機械プロセスも存在し重要である。 機械的プロセスは化学的プロセスと一緒になっており、一方がなければ存在しないことはめったになく、むしろ積極的にお互いを補強し合っている。
機械的プロセスのうち、氷は、より高い標高または高緯度で関連し得る気候サイクルは別として、氷点下の温度変動によるストレスと同様に、古典的に定義された熱帯地方では要因である可能性は低い。 高温での熱ショックが関係するかどうかについては、議論がある（Bland and Rolls, 1998; Eppes et al.） 熱帯地方が砂漠のような高い気温に達しないとしても（それに近い場合もあるが）、岩石の表面温度は、特に色の濃い岩石では70℃を超えることもある（Thomas, 1994）。 高温そのものは、極端な高温でなければ脆性破壊を起こすのに十分ではないかもしれないが、この問題は熱帯地方ではあまり研究されていない。 乾季の熱帯雨林以外や干ばつ時の火災は、岩石を脆性破壊できるほどの極端な温度を及ぼすことが知られている（Goudie et al.1992; Dorn, 2003）。 熱帯地方では、閉じ込められた孔や割れ目内での結晶成長が、機械的風化の原因であると考えられる。 通常、塩類、方解石、石膏などの急速に成長する鉱物は、雨によって容易に溶解し、流される。 しかし、化学的環境の厳しいところでは、岩石形成鉱物からナトリウム、カルシウム、カリウムなどの元素が急速に放出され、機会さえあれば、新しい鉱物が成長するための供給が確保されるのである。 そのチャンスは、突然やってくる乾季に訪れることがあり、空隙や亀裂、粒界に塩類が蓄積される機会がある。 塩類風化は、乾燥地域だけでなく、湿潤乾燥熱帯地域で観察される粗大結晶質岩の粒状崩壊や空洞風化に関与している (Young, 1987; Turkington and Paradise, 2005)。 季節的な湿潤乾燥熱帯では、炭酸塩岩の上に土壌中のペドジェニック石膏を維持することができ（Luzzadder-Beach and Beach, 2008）、方解石の水和による結晶膨張の別の可能性のあるソースである。 膨張性粘土と新生酸化鉄もまた圧力を及ぼす可能性がある（Nahon and Merino, 1997）。 溶解後のシリカの再沈殿は、ミクロン・スケールでは粒界と割れ目、ナノメートル・スケールでは格子と結晶断層をさらに開く原因となる（4.4章）。
「圧力除去」（dilation または sheeting として知られる）は、埋没していた岩石の拡張とその後の脆性破壊を引き起こす上載圧の除去である。 岩石学的または構造的に耐性のある岩石体は、風化や侵食を受け、ドーム状の残骸（bornhardts, inselbergs, torsなど）として露出する。 このため、露出した外表面は圧力開放に対して脆弱であり、岩石表面に平行に、また表面に対して垂直に破砕してスラブを放出する。 Twidale（1973）は、ドーム状節理は（伸長ではなく）圧縮によって露出することが前提であり、ドーム状島山がそうなるのはその破砕のためであって、岩石がドーム状だから破砕がそうなるというわけではない、という反対意見を示した。 ともあれ、この現象は熱帯地方の様々な岩相のドーム状岩石でよく観察されるが（図2、Shroder, 1973も参照）、このプロセスは熱帯地方に限られたものではない。
新生鉱物の結晶成長を除く機械風化プロセスは、表面条件に限定されて決定されていることに注意することが重要である。 風化のプロファイルは何メートルもの厚さになることがあるので、これらの表面条件とプロセスは風化システム全体のほんの一部に過ぎない（Ahnert、1976）。
豊富な風化剤と高い温度の組み合わせは、熱帯における活発な化学風化環境の可能性を保証する。 つまり、風化の最終産物である熱帯の土壌やレゴリスによく見られるカオリナイト、ギブサイト、酸化鉄は、最終的な化学的安定性を示し、一部の熱帯土壌で得られる栄養分の少なさを説明するものでもある。 化学的風化の詳細については、Yatsu (1988), Nahon (1991), Taylor and Eggleton (2001) で最もよく説明されているが、ここでは熱帯との関連に重点を置いて要約する。
「溶解」と「溶出」は化学風化反応の中で最も顕著で、熱帯で広く認識されている反応である。 溶解はこの 2 つのうちより単純で、1 段階のプロセスで発生し、「合目的的」とも呼ばれる。 炭酸カルシウムの溶液は、一般的に良い例として挙げられます。 石英も抵抗性ではあるが（Goldich, 1938）、水に合一的に溶ける。
生成したケイ酸、H4SiO4は地表水や地下水中に運び出されることができる。 また、シリカを解離して新生石英や非晶質シリカとして再沈殿させる能力もあり、堆積物のセメント化、レゴリスのデュリクラストの形成、または岩石の硬化の過程に関連している (Conca and Rossman, 1982). シリカの溶解は、他のケイ酸塩鉱物の溶解風化と比較して、一般に小さなプロセスであり、時間もかかると考えられている。 しかし、Schulz and White (1998) と Murphy 他 (1998) の研究によると、熱帯環境における石英の化学風化は、レゴリス間隙水中の溶存シリカの 25～75% を生成する（他のすべてのシリカ鉱物に勝る）。 また、溶液はより小さな粒子を生成する（4.17 章参照；Pye (1983) は、洪積砂丘の熱帯湿潤風化によりシルトサイズの石英が生成し、土壌の B と C 地層のバルク堆積物の 10％に蓄積したと考えている）。 石英溶液はまた、シリカカルストの生成に関与するプロセスである（4.11.3.1項参照）
ほとんどのアルミノケイ酸塩鉱物は「溶解」を受け、不一致溶液または加水分解としても知られ、酸を含む多段階かつ並行したプロセスである。 一般的には、水と酸に侵され、粘土、他の新生鉱物、溶液中の陽イオン、珪酸が生成される。 水自体は弱いH+プロトン供与体であるが、酸はより効率的である。 炭酸は、大気中の二酸化炭素を含んだ雨水、または土壌空気中の二酸化炭素（大気と比較して2桁以上高濃度、Ugolini and Sletten, 1991）を含んだ土壌水によって、デフォルトかつどこにでも存在する酸性風化作用物質である。 有機物の腐敗や生物機能（植物の根など）に由来する有機酸も重要であり（Ugolini and Sletten, 1991）、場合によっては支配的である可能性もある（Wasklewicz, 1994）。
水と炭酸の存在下での長石鉱物アルバイトの溶解過程（CO2の含有を暗示）は良い例である。
さらにカオリナイトはギブサイト（風化残留物のボーキサイトラテライトの典型）とケイ酸に溶解することができます（水溶液で持ち去られる）。
何が溶解と解決を区別するかは母物質（鉱物）に依存するが、風化剤または風化剤媒体として水の供給にも依存し、したがって熱帯湿度の異なる変化に反応する。 Taylor と Eggleton (2001) は、不一致溶解の間、動的平衡の中間段階が存在すると説明している。 飽和と鉱物の新形成は、水が制限されている期間、一時的な化学的平衡の中で行われるであろう。 新しい水の添加により系は若返り、化学的不平衡が確立され、新生鉱物とともに残存する一次鉱物が攻撃を受ける。
酸化の過程は、本質的に溶解の過程と切り離すことができない。 酸化は鉄を含む鉱物に関係し、より少ない程度ではマンガン、チタン、硫酸塩を含む鉱物に関係する。 黒雲母、カンラン石、角閃石、輝石など、主要な造岩鉱物は鉄を含んでいる。 酸化は結晶構造を変化させ、その結果、岩石組織が弱くなり、他の風化物質の侵入を許すことになる (Taylor and Eggleton, 2001)。 同時に、酸化は安定した酸化鉄を固定する役割を果たし、加水分解と並行して、溶解したシリカも生成する。 多くの火成岩に含まれる鉄を含むアルミノケイ酸塩であるオリビンは、水の存在下での酸化反応の良い例を提供している：
さらに、ゲータイトは脱水し、ヘマタイトに変化する。 ゲータイトやヘマタイトのような鉄酸化物は、土壌や風化プロファイルに安定して残留している。 これらの酸化鉱物は、熱帯土壌に鮮やかな黄色（ゲータイト）、オレンジ色、赤色（ヘマタイト）を与えます。
水和は酸化と同様のプロセスで、酸素ではなく水酸化物（OH）イオンが鉱物基質に取り込まれることです。 粘土を含むフィロケイ酸塩は、水酸化物イオンがケイ酸塩の層間に取り込まれる水和が最も顕著である。 Yatsu (1988) は、水和は化学的プロセスというよりも機械的プロセスであると考え、この議論は 4.4 章で提示したものと同様である。
生化学プロセスは現在、風化にとって重要であると認識されており (Krumbein and Dyer, 1985; Reith et al., 2008) 、上記の反応に加えて、生化学プロセス特有のキレート反応を含む一連の反応が関与している。 Ollier and Pain（1996）は、植物が根を経由して鉄や他の栄養分を取り込む際に酸化が関与していると説明している。 シリカの枯渇は、バクテリアの作用によって促進されると言われている（Ollier and Pain, 1996）。 McFarlane (1987) は、ボーキサイトの進化における微生物の重要性を示した。
キレート化は、分解する植物から得られる有機分子によって、金属が優先的に抽出されるプロセスである。 熱帯雨林の土壌で有機物が急速に分解されると、キレート風化剤が大量に生成されると推定されるが、あまり研究されていない。 熱帯雨林の土壌には、地上の生物多様性とともに、非常に多くの微生物が生息している（Borneman and Triplett, 1997）。