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地球科学において、地球化学サイクルとは、化学元素が地球の表面や地殻にある化学物質の貯蔵庫と相互作用できるようになるまでの経路のことである。[ 1 ] 「地球化学」という用語は、地質学的要因と化学的要因の両方が含まれていることを示している。沈み込みや火山活動によって加熱・圧縮されたケイ素、アルミニウム、一般的なアルカリ金属などの化学元素や化合物が移動することは、地質学の世界では地球化学サイクルとして知られている。
地球化学的サイクルは、元素の自然な分離と濃縮、および熱による再結合プロセスを包含する。生物地球化学的サイクルのように、短期的には変化が明らかにならない場合もあるが、長期的には大陸や海洋の進化など、大きな変化が起こる。[ 1 ]
生物地球化学サイクルと地球化学サイクルという用語は、どちらも地球の貯蔵庫に関わるため、同じ意味で使われることがあります。しかし、生物地球化学サイクルとは、大気圏、水圏、岩石圏、生物圏といった地表の貯蔵庫における化学的相互作用を指すのに対し、地球化学サイクルとは、深部地球や岩石圏といった地殻および地殻下の貯蔵庫における化学的相互作用を指します。
地球は、システムとしては太陽や宇宙からの放射線に対しては開放されているが、物質に関しては実質的に閉鎖されている。[ 2 ]すべての閉鎖系と同様に、物質は創造も破壊もされないという質量保存の法則に従うため、物質は変化したり移動したりしても、地球が形成された時と同じままである。地球システムには、大気、水圏、生物圏、土壌圏、岩石圏を含む地表の貯水池と、地球深部や宇宙を含む孤立した貯水池に分けられる7 つの異なる貯水池がある。[ 2 ]地球化学サイクルは、地球のマントルと核からなる地球深部と、地球の地殻からなる岩石圏との間の相互作用に関係している。
地球化学サイクルにおけるフラックスとは、地球深部と地表の貯留層との間の物質の移動のことである。これは、火山活動とプレートテクトニクスの沈み込みという2つの異なるプロセスによって起こる。
沈み込みとは、収束境界で起こるプロセスであり、一方のプレートがもう一方のプレートの下に潜り込み、プレートが収束するにつれてマントルに沈み込む現象である。これにより、一方のプレートがマントルに沈み込み、広範囲にわたる地球化学的変化、すなわち物質循環が生じる。
火山活動とは、発散境界で起こるプロセスであり、一方のプレートが他方のプレートから分離して裂け目を作り、そこで溶融岩（マグマ）が地球の表面に噴出します。この溶融岩マグマはその後冷えて結晶化し、火成岩を形成します。結晶化が地球の表面で起こると、噴出火成岩が形成されます。結晶化が地球の岩石圏内で起こると、貫入火成岩が形成され、その後、浸食によって地球の表面に運ばれます[ 3 ]。
地球化学的循環の分類と例：
