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赤玉土は園芸でよく使われるが、軽石ではなく関東ローム層由来の粘土だ。アロフェンを含むため酸性を示し、鉄や硫黄も多く含むため硫化水素が発生し、根腐れの原因となる場合がある。しかし、通気性、保水性、保肥性に優れるというメリットもある。鹿沼土よりも風化が進んだ状態であり、風化軽石の選択肢の一つとなる。注意点として、含まれる硫黄は化学反応や菌の活動により硫化水素を発生させる可能性があり、アルミニウム、鉄、硫黄の多さがリン酸吸収係数の増加や根腐れに繋がる可能性がある。 風化の度合いを考慮し、鹿沼土などの軽石と使い分ける必要がある。
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枕状溶岩を見るため、大阪府高槻市にある本山寺を訪れた。本山寺は、安山岩でできた山中に位置している。周辺の地層は、古生代ペルム紀に海底火山活動でできた「超丹波帯」の一部と考えられている。境内で観察できる岩石は、緑色片岩に変質した安山岩で、その中に枕状溶岩が見られる。枕状溶岩は、水中に噴出した溶岩が急速に冷やされて固まった際にできる特徴的な形状をしている。本山寺の枕状溶岩は、かつてこの地が海底火山の活動する場所だったことを示す貴重な証拠である。
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温暖化による猛暑で、生ゴミを埋めている土が乾燥し、保水力が低下していることに不安を感じています。筆者は、土に弾力を与えるためベントナイトを混ぜていますが、暑さのために効果が見られないようです。このままでは、有機物の分解が速く土が肥えない亜熱帯地域のように、日本の土壌も痩せてしまうのではないかと懸念しています。稲作への影響も心配し、土の保水性向上は日本の農業にとって重要な課題だと訴えています。
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石灰岩が風化すると、なぜ赤土になるのでしょうか？
記事では、沖縄の琉球石灰岩と島尻マージ（赤土）を例に、そのメカニズムを解説しています。
琉球石灰岩は、サンゴや貝殻が堆積してできた岩石です。風化すると、石灰分は溶け出し、残った鉄分が酸化して赤褐色になります。これが、島尻マージの正体です。
慶座絶壁では、琉球石灰岩が風化し、赤土へと変化していく様子を間近で観察できます。岩の隙間に根付く植物の周りには、風化した赤土が見られます。
このように、石灰岩が風化すると、鉄分の酸化により赤土が生成されるのです。
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沖縄の深刻な問題であるサトウキビ畑からの赤土流出は、亜熱帯特有の気候条件により有機物が土壌に定着しにくいことが原因です。そこで、豊富なアルミナ鉱物を含み有機物の分解を抑える効果が期待できる桜島の火山灰に着目しました。しかし、地理的な問題から輸送コストが課題となります。
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粘土鉱物は、岩石の風化によって生成される微粒で層状の珪酸塩鉱物です。風化には、物理的な破砕と、水や酸との化学反応による変質があります。カリ長石がカオリンに変化する過程は、化学的風化の例です。鉱物の風化しやすさは種類によって異なり、一般的に塩基性の強い火山岩ほど風化しやすいです。同じ珪酸含有量でも、急速に冷えて固まった火山岩は、深成岩より風化しやすい石基を多く含みます。そのため、玄武岩のような火山岩は斑れい岩のような深成岩よりも風化しやすく、結果として異なる種類の粘土鉱物が生成されます。
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中国西部の赤色粘土質の土壌で、石灰過剰という分析結果から、石灰性暗赤色土での栽培について考察されている。石灰岩の風化によって生成されるこの土壌は、日本では珍しく、大陸で多く見られる。石灰岩は炭酸カルシウムが主成分で、pH調整に用いる石灰質肥料と同じ成分だが、過剰施用は有害となる。醒ヶ井宿の居醒の清水のような石灰岩地域での知見を活かし、中国の土壌で多様な作物を育てる方法を探る。具体的には、石灰岩土壌の性質を理解し、適切な作物選択、土壌改良、水管理などを検討する必要がある。
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長崎県の一部地域では、赤土の客土が頻繁に行われている。客土に使われている土壌は、島原地域に分布する暗赤色土である。暗赤色土は、塩基性の強い岩石が風化した土壌で、有機物含量が低く、粘土含量が高く、有効土層が浅い。塩基性暗赤色土は、玄武岩質岩石の風化物でミネラルが豊富である。酸性暗赤色土は、塩基性暗赤色土からミネラルが溶脱したもの。いずれも粘土質が良好で、腐植と相性が良く、黒ボク土へと変化していく過程にあると考えられる。そのため、客土材として有効で、実際に赤土客土した地域では土壌が改善している。
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長崎県県央振興局の依頼で、長崎地区青年農業者連絡協議会にて土壌分析活用の講演を行いました。長崎は島原の良質な土壌と、南部の栽培困難な土壌が混在する地域で、島原の赤土を客土として活用するなど、地形に合わせた栽培が盛んです。活発な情報交換が行われるこの地域で、土壌分析の知見を共有しました。長崎の農家は土壌と向き合い、地域により土壌の状態は向上している所とそうでない所の二極化が見られます。講演内容は「京都農販日誌」にも掲載されています。我々の知見が長崎の農業、特に秀品率向上に貢献できることを願っています。
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ある地域で土壌が悪化し栽培が困難になっているとの連絡を受け、筆者は現地を訪れた。地質図によれば、その地域はミネラル豊富な火山岩地帯で、土壌も有機質に富んでいるはずだった。しかし、現地の畑は悲惨な状態で、赤土粘土が多く存在していた。地域の人々は赤土粘土を嫌って畑から取り除いていたが、筆者は赤土粘土が栽培に有利だと考えている。長野県栄村小滝集落では、かつて水田に赤土粘土を投入して高品質の米を生産していた例もある。赤土粘土の有効性はまだ確証がないものの、鉱物学的視点からは有利と判断できる。この地域は赤土粘土を排除することで土壌を劣化させ、農業生産力を低下させている。この事例は、栽培技術の本質を問う良い機会となった。
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曽爾高原の土壌を理解するため、地形に着目する。曽爾高原は室生火山群に属し、倶留尊山や屏風岩といった柱状節理が見られる。屏風岩は流紋岩質溶結凝灰岩で、倶留尊山も同様の組成と推測される。つまり、ススキが生える土壌は流紋岩質岩石の影響を受けている可能性が高い。さらに、曽爾村の地質は花崗岩や片麻岩を基盤に、室生火山群の溶岩・火山灰が堆積し、浸食によって深い谷が形成された。しかし、曽爾高原の独特な地形の成因は未解明である。
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黒ボク土は、火山灰土壌であり、保水性、通気性、排水性に優れ、リン酸固定が少ないため、肥沃な土壌として認識されている。しかし、窒素供給力が低いという欠点も持つ。黒ボク土壌で窒素飢餓を起こさないためには、堆肥などの有機物施用と適切な土壌管理が必要となる。
記事では、鳥取砂丘の砂質土壌に黒ボク土を客土した圃場での栽培事例を通して、黒ボク土の特性と砂質土壌との比較、土壌改良の難しさについて考察している。黒ボク土は砂質土壌に比べて保水性が高い一方で、窒素供給力が低いことから、窒素飢餓対策が必要となる。また、砂質土壌に黒ボク土を客土しても、水管理の難しさは解消されず、土壌改良は容易ではないことが示唆されている。
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鹿野(2018)は、グリーンタフの層序学的枠組みと関連する地質学的事象を概説している。グリーンタフは、日本列島の中新世前期の火山活動と密接に関連し、西南日本に広く分布する緑色に変質した火山砕屑岩である。その形成は、背弧海盆の拡大とそれに伴う火山活動、堆積作用、続成作用、変質作用によって特徴づけられる。グリーンタフの層序は、下位から上位に向かって、非変質火山岩類、モンモリロナイト粘土を含む層、緑色凝灰岩、そして珪藻質頁岩へと変化する。この層序は、海底火山活動から陸化への過程を示唆し、黒鉱鉱床の形成や熱水活動といった重要な地質学的事象と関連付けられる。また、グリーンタフ中の化石は当時の環境復元に貴重な情報を提供する。
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伊勢神宮は中央構造線の境に位置し、地質学的に興味深い場所にある。周辺の岩石は玄武岩の付加体と三波川変成帯から成り、どちらも鉄分を多く含む。鉄分豊富な岩石は緑や黒色を呈し、伊勢神宮の重要な場所の石にも緑色の石が多く使われている。これらの岩石は地磁気や雷の影響で磁気を帯びる可能性がある。最近、人間にも磁気を感じる第六感があるという研究結果が報告された。伊勢神宮の位置と緑色の石の使用は、古代人が地球のダイナミックな活動、特に磁気に何かを感じていた可能性を示唆している。
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齋藤亮子氏による電子書籍第3巻「地質と栽培」が発刊。夫である齋藤氏が受け取った一通のメールをきっかけに、福井県への旅、そして各地の地質や岩石探訪が始まった。東尋坊の柱状節理、赤土、火山灰、フォッサマグナなど、多様な土地を巡り、土壌と地質の関係を探求する旅の記録をまとめたもの。岩石を知ることは土を知ること、ひいては栽培の土台を知ることになるという気づきから、一見無関係に思える地質や日本の成り立ちまでも探求対象となる。52記事、約267ページの内容には、著者の旅の思い出も深く織り込まれている。栽培への直接的な結びつきは不明瞭ながらも、一見関係ない事を知ることで得られる情報の重要性を説く。
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著者は有馬温泉を訪れた。NHK「ブラタモリ」の有馬温泉特集がきっかけだが、昨年訪れた大鹿村の中央構造線博物館で鹿塩温泉と有馬温泉の成り立ちに関する冊子を読んだことが大きな動機だった。その後、高槻のポンポン山で海底火山跡、飛騨小坂の巌立峡で溶岩流跡と炭酸鉱泉を観察し、温泉への興味が高まった。温泉の本を読み、有馬温泉への思いを募らせる中、「ブラタモリ」の放送があり、ついに有馬温泉へ。現地ではブラタモリで紹介された天神泉源を訪れ、道中で赤い川と赤土を発見した。
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ブルカノ式火山の火山灰土壌は、輝石や角閃石といった造岩鉱物を多く含み、植物の生育に有利な性質を持つ。これらの鉱物は風化速度が速いため、カリウムやマグネシウム、カルシウム、鉄などの植物必須元素を供給する。また、風化過程で粘土鉱物が生成され、保水性や保肥性を向上させる。ただし、リン酸固定能が高いため、リン酸肥料の施用には注意が必要となる。さらに、火山性土壌特有の軽石や火山礫は、土壌の通気性や排水性を高める効果がある。これらの特性から、ブルカノ式火山由来の土壌は、適切な管理を行うことで高い生産性を持つ農地となる可能性を秘めている。
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飛騨小坂ジオパークは、日本最長の御嶽山溶岩流を主軸とした大地の公園です。30万年前の噴火で流れ出した溶岩は、幅4km、長さ17kmに渡り、現在の地形を形成しました。ジオパークでは、この溶岩流が生み出した奇岩や滝、豊かな自然を体感できます。 特に、溶岩流末端の巌立峡は、高さ50mの柱状節理が屏風のようにそびえ立ち、圧倒的な景観を誇ります。他にも、溶岩洞窟や甌穴群など、溶岩が生み出した様々な地形が存在します。飛騨小坂は、地球のダイナミズムを間近で感じ、学ぶことができる場所です。
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鉄鉱石採掘跡の近くにある鍾乳洞を探検した記録。丹波地方の鐘乳洞は、かつて製鉄所で使われた鉄鉱石の産地付近に位置している。鉄鉱石は、鍾乳洞と同じく石灰岩地帯に多く存在する。鍾乳洞形成には、石灰岩を溶かす水と、空洞を作る地殻変動が必要となる。丹波地方は、地殻変動が活発な地域で、多くの鍾乳洞が存在する理由もそこにある。探検した鍾乳洞は、急斜面や狭い通路があり、内部は美しく、自然の神秘を感じさせる空間だった。鍾乳石や石筍などの鍾乳洞特有の景観も楽しめた。鉄鉱石と鍾乳洞という、一見無関係に見えるものが、地質学的な繋がりを持つことを示す興味深い探検だった。
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長野県栄村にある苗場山麓ジオパークの小滝四ツ廻りの運河跡を訪れた。ここは千曲川の河川敷にあり、かつて運河として利用されていた。時間の都合上、河川敷に降りて運河跡を間近に見ることはできなかったが、遠くからでも岩に掘られた穴を確認できた。この運河は凝灰円礫岩層を掘って作られたが、岩盤が非常に硬いため、綺麗な穴を空けるのは大変な作業だったようだ。栄村では山だけでなく、川も巧みに利用する文化があったことを感じさせる場所である。
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長野県栄村小滝集落では、水田の土壌と米の生育の関係を調査。ある水田で秋落ちが発生し、原因が不明であった。周囲の水田と異なり、この水田のみ山の土での客土を行っていなかった。小滝集落では伝統的に、赤い粘土質の土を水田に入れ、土壌改良を行っていた。これは、土壌中の鉄分バランスを保つのに役立っていた可能性がある。客土していない水田は基盤調整で砂っぽくなっており、鉄分不足が秋落ちの原因と考えられる。水田に流入する水にも鉄分が多く含まれるため、現在では客土の必要性は低いと考えられるが、秋落ちした水田で客土を行い、効果を検証する予定。
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東尋坊近くの国営農地で、深く掘り返された畑の土壌を観察した。土壌は赤っぽく粘土質で、安山岩質の火山岩が風化したものと推測される。地質図もこれを裏付けている。以前訪れた桜島も安山岩質であり、火山灰の風化による土壌形成との共通点が見られる。掘り返された土壌の粘土質な性質から、この地域の岩は粘土鉱物まで風化が進んでいると考えられる。赤っぽい土壌は安山岩由来の可能性を示唆しており、今後の土壌観察の指標となる。
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関西圏では、火山活動が少なく、黒ボク土は主に2:1型粘土鉱物が主体で、アロフェン質の黒ボク土に比べてアルミニウム障害が発生しにくい特徴があります。
一方、アロフェン質黒ボク土は火山灰の影響を強く受け、アルミニウム障害のリスクが高いです。
関西圏では、歴史的に黒ボク土での栽培が比較的容易であったため、「黒ボク土は良い土」というイメージが広まったと考えられます。
しかし、黒ボク土の性質は地域によって異なり、一概に「良い土」とは言えません。
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鳥取の砂丘農業地帯の周辺の地質は、磁鉄鉱を含む花崗岩が主体であり、風化しやすい柱状節理が見られる。この花崗岩は鉄分が豊富で、砂丘農業の土質に影響を与えている可能性がある。柱状節理は花崗岩では珍しい現象であり、周辺の土質の形成に貢献していると考えられる。
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リン鉱石の枯渇は食糧危機の要因とされ、肥料の三大要素であるリンは農業に不可欠だが、火山灰土壌におけるアルミニウム障害対策のための過剰使用が枯渇を早めている。リンは地下深くにリン酸アルミニウムとして固定され、再利用が困難となる。現状、農業でのリンの過剰施肥や畜産での過剰給餌によりリン資源は浪費されている。しかし、腐植による活性アルミナの無害化や、栽培と畜産の連携によるリン循環の最適化で、リン鉱石枯渇までの時間を延ばせる可能性がある。
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ベントナイトは火山灰が水中で変成した岩石で、モンモリロナイトなどの2:1型粘土鉱物を多く含む。吸水性、膨潤性、粘結性に優れ、農業や工業で幅広く利用される。成分分析によると、山形県月布産のベントナイトはスメクタイトが約半分、二酸化ケイ素などの無色鉱物が約1/3、残りはミネラルで構成される。構成ミネラルは元の火山灰に依存するため産地により変動する。ベントナイトは玄武岩質の火山灰だけでなく、他の火山灰からも形成されることがグリーンタフの観察から示唆されている。その高い粘土鉱物含有量から、農業利用での秀品率向上に貢献する可能性がある。
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植物に磁気が影響を与えるという前提で、土壌中の磁鉄鉱含有量に着目し、桜島の火山灰を例に検証した。真砂土は磁鉄鉱含有量が少ない一方、桜島の火山灰は論文でも多く含むとされている。実際に火山灰に鉄を近づけると砂鉄のように付着し、磁鉄鉱の存在を確認できた。火山灰の磁鉄鉱が作物成長を促進し、他の鉱物と相まって桜島の大型作物に繋がっている可能性を考察。土壌中の鉱物由来の磁気が植物に与える影響度合いは未解明であるとした。
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鹿児島中央での勉強会後、桜島へ渡りシラス台地を観察しようと試みた。桜島はブルカノ式火山のため、安山岩や火山灰由来の凝灰岩が多く、黒っぽい石や土壌が目立った。しかし、土壌をよく見ると白い鉱物が含まれており、ガラス質であることが確認できた。これは、無色の鉱物が黒い鉱物を反射し、全体が黒っぽく見えるためだと推測された。しかし、訪れた場所はシラス台地ではなく、時間の都合上、白い台地へは行けなかった。
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夜久野高原の宝山(田倉山)は、府内唯一の火山でスコリア丘。玄武岩質の溶岩が風化し、赤い土壌が確認できた。山麓は黒ボク土で、山頂付近になるにつれ赤茶色の土壌が目立つ。火口付近ではスコリアが多く見られ、ストロンボリ式噴火の特徴を示す形状が確認できた。宝山は玄武岩の成り立ち、スコリア丘の形成、土壌の変化を観察できる貴重な場所である。
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黒ボク土は腐植に富み、軽く、空気を取り込みやすい特徴から、栽培に適した土として認識されている。火山灰由来の鉱物に含まれるアルミニウムが腐植の分解を抑制することで、肥沃な土壌が形成される。しかし、火山灰由来であっても関東ローム層のように赤い土壌も存在する。これは火山灰の組成の違い、例えば石英の含有量などが影響すると考えられる。黒ボク土の形成には火山灰に加え、他の条件も関係しているため、より地球規模の視点、鉱物学的視点からの理解が必要とされている。
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枝は腐植になるか？の記事は、枝が分解されて腐植となる過程を検証しています。実験では、土壌に埋めた枝と地表に置いた枝の分解速度を比較。結果、土壌中の枝は1年でかなり分解が進んだ一方、地表の枝はほとんど変化が見られませんでした。これは、土壌中には分解を促進する微生物が豊富に存在する一方、地表は乾燥し微生物活動が抑制されるためです。さらに、枝の樹種による分解速度の違いも観察され、分解しやすい樹種とそうでない樹種が存在することが示唆されました。結論として、枝は土壌中で微生物の働きによって分解され腐植となるが、その速度は環境や樹種によって大きく異なることが明らかになりました。
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関東ローム層は、富士山の火山灰が堆積した赤土の地層。富士山から関東へは80km近く離れているが、火山灰は風で広範囲に飛散する。火山灰は草木灰ではなく、スコリアや火山弾の微細な鉱物で、0.1mm程度の粒子から成る。関東ローム層のさらさらとした土質は、この微細な火山灰の堆積によるもの。つまり、赤土は母岩の風化ではなく、火山灰の風化によって形成されたと言える。
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スコリアは、玄武岩質マグマが噴火時に発泡してできた多孔質の暗色の火山噴出物である。玄武岩は二酸化ケイ素含有量が少なく粘性が低いため、溶岩は遠くまで流れ、周辺に高い山は形成されない。噴火口付近では、噴き出たマグマが急速に冷却されスコリアや火山灰となる。関東ローム層もこの火山灰の堆積によって形成された。スコリアは風化しやすく、赤土の形成にも関わっている。実際に噴火口跡でスコリアを観察することで、赤土への理解を深めることができる。
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この記事は、火山岩、特に玄武岩の風化について考察しています。著者は、硬い岩が土に変わる過程に疑問を持ち、玄武岩の表面に見られる穴に着目します。これらの穴は、マグマが冷える際に、特に地表付近で水分が蒸発し体積が減少することで形成されたと説明されています。穴の多い玄武岩は、固い岩盤に比べて風化しやすく、土壌形成に寄与すると推測しています。しかし、実際に風化して土になるには長い時間が必要であることを認め、次の記事「スコリアという多孔質の塊」への繋がりを示唆しています。
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夜久野の玄武岩公園、かつての採石場を訪れ、玄武岩の風化過程を観察した。柱状節理の玄武岩地表で、木の根が侵入した箇所は茶色の赤土になっていた。さらに、局所的に鮮やかな赤い部分を発見。これは玄武岩中の鉄が風化し、土壌化している過程だと推測。茶色の土は腐植を含んでいると考えられる。超望遠レンズで撮影した画像は、これらの変化を捉えており、土壌への遷移を理解する手がかりとなった。
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夜久野高原で採取した玄武岩は、表面は赤褐色だったが、割ってみると内部は黒色だった。これは、玄武岩に含まれる鉄分が表面で酸化し、赤土と同じ原理で赤くなっていると考えられる。玄武洞博物館で入手した玄武岩の標本も同様に、風化面は赤褐色だったが、新鮮な破断面は黒色だった。これは、岩石の表面だけが酸化の影響を受けていることを示唆している。さらに、夜久野高原で採取した赤い石は、研磨すると鮮やかな赤色になった。これは、酸化鉄鉱物、おそらく赤鉄鉱の含有によるものと考えられる。これらの観察から、玄武岩の赤色は風化による酸化鉄の生成によるものであり、内部は鉄分を含むため黒色であることが確認された。
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知人は「師は向こうからやってくる」と言い、準備が整うと運命的に出会いが訪れると説く。それを実感する体験をした著者は、大陸の赤い土の写真を見たことがきっかけで、土壌への興味を抱く。福井の東尋坊訪問で、赤土が玄武岩の風化したものだと知り、土壌学の知識と繋がった。そこで、玄武岩を理解するため、兵庫県の玄武洞を訪れる。玄武洞は柱状節理の玄武岩の採掘場で、その岩石は亀の甲羅に似ていることから玄武と名付けられ、後に玄武岩の由来となった。著者は、赤土色の玄武岩の表面を見て、新たな発見の予感を感じている。
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火山岩由来の赤土と花崗岩由来の真砂土では、赤土の方が腐植が多い理由について考察している。花崗岩は風化しやすく土になりやすい一方、安山岩は風化しにくいため、土壌化に植物の根や微生物の活動がより必要となる。つまり、安山岩の風化には生物の介入が多く、結果として生物の死骸由来の腐植が蓄積しやすいため、赤土の方が腐植が多くなるという仮説を立てている。この理解が正しければ、山を切り開いた農地への取り組み方も変わると述べている。
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安山岩柱状節理周辺の土壌を観察したところ、赤土が見られた。水田では黒みがかっており、畑では薄い茶色だった。赤土の赤色は、鉱物中の鉄が酸化したためである。柱状の安山岩にも茶色い箇所があり、この地域の赤土は安山岩由来と考えられる。長い時間をかけて、硬い火山岩が風化し土壌になったと考えられる。侵食が激しい場所はより茶色く、植物の根から出る酸や潮風も風化を促進する。次の記事では、一般的に赤土には腐植が多いと言われることについて考察する。