Sueker et al.(2001)による〔『Effect of basin physical characteristics on solute fluxes in nine alpine/subalpine basins, Colorado, USA』(2749p)から〕

『米国コロラド州の9つの高山/亜高山流域における溶質フラックスへの流域物理特性の影響』

【米国のロッキー山脈国立公園の高山流域における、溶質放出速度を決定する重要な物理的特性を明らかにするために、デジタルの地質・地形・植生図も用いて、溶質フラックスと物理特性の関係を相関分析により評価】
【物理特性は、急傾斜(≧30゜)、非植生、新しい岩屑が重要】
【鉱物風化速度は300〜600 mol/ha/年、オリゴクレースは全鉱物風化フラックスの30〜73%、方解石は〜44%】


Abstract
 Alpine/subalpine basins may exhibit substantial variability in solute fluxes despite many apparent similarities in basin characteristics. An evaluation of controls on spatial patterns in solute fluxes may allow development of predictive tools for assessing basin sensitivity to outside perturbations such as climate change or deposition of atmospheric pollutants. Relationships between basin physical characteristics, determined from geographical information system (GIS) tools, and solute fluxes and mineral weathering rates were explored for nine alpine/subalpine basins in Rocky Mountain National Park, Colorado, using correlation analyses for 1993 and 1994 data. Stream-water nitrate fluxes were correlated positively with basin characteristics associated with the talus environment; i.e., the fractional amounts of steep slopes (≧30゜), unvegetated terrain and young debris (primarily Holocene till) in the basins, and were correlated negatively with fractional amounts of subalpine meadow terrain. Correlations with nitrate indicate the importance of the talus environment in promoting nitrate flux and the mitigating effect of areas with established vegetation, such as subalpine, meadows. Total mineral weathering rates for the basins ranged from about 300 to 600 mol ha-1 year-1. Oligoclase weathering accounted for 30 to 73% of the total mineral weathering flux, and was positively correlated with the amount of old debris (primarily Pleistocene glacial till) in the basins. Although calcite is found in trace amounts in bedrock, calcite weathering accounted for up to 44% of the total mineral weathering flux. Calcite was strongly correlated with steep slope, unvegetated terrain, and young debris - probably because physical weathering in steep-gradient areas exposes fresh mineral surfaces that contain calcite for chemical weathering. Oligoclase and calcite weathering are the dominant sources of alkalinity in the basins. However, atmospherically deposited acids consume much of the alkalinity generated by weathering of calcite and other minerals in the talus environment.

Key words: solute flux; mineral weathering; mass balance; basin characteristics』

要旨
 高山/亜高山流域は、流域特性に多くの明らかな類似性があるにもかかわらず、溶質フラックスにおいて相当な変動を示すことがある。溶質フラックスの空間的なパターンをコントロールする要因を評価することは、気候変化や大気汚染物質の沈着のような外部からの攪乱に対する流域の感度を査定するための予言可能な手段の開発を可能とするだろう。地理情報システム(GIS)の手段により決定された流域物理特性と溶質フラックスおよび鉱物風化速度との間の関係が、コロラド州のロッキー山脈国立公園の9つの高山/亜高山流域に対して、1993年と1994年のデータについての相関分析を用いて、調査された。流水の硝酸塩フラックスは崖錐環境;すなわち、流域における急傾斜(≧30゜)、非植生地域、そして新しい岩屑(主として完新世の氷河堆積物)の割合、に伴う流域特性と正に相関し、亜高山の草地地域の割合と負に相関した。硝酸塩との相関関係は、硝酸フラックスを促進する崖錐環境の重要性、ならびに亜高山性草地のような植生が定着した地域の緩和効果を示している。流域の全鉱物風化速度は、およそ300〜600 mol/ha/年の範囲である。オリゴクレースの風化は、全鉱物風化フラックスの30〜73%を占め、流域における古い岩屑(主として更新世の氷河氷礫土)の量と正に相関した。方解石は基盤岩中にわずかに見られるだけだが、方解石の風化は全鉱物風化フラックスの44%までを占める。方解石は急な斜面、未植生の地域、および若い岩屑と強く相関した−おそらく急な勾配の地域での物理風化が、化学風化しやすい方解石を含むような新鮮な鉱物表面を露出させるためである。オリゴクレースおよび方解石の風化は流域のアルカリ度の主要な源である。しかし、大気から沈着する酸は、崖錐環境における方解石や他の鉱物の風化によって生成されたアルカリ度の多くを消費する。』

Introduction
Methods
 Description of study area
 Determination of physical characteristics of drainage basins
 Flow measurements, sample collection and analyses
 Solute flux calculations
 Mineral weathering calculations
Results
 Water and solute fluxes
 Mineral weathering rates
 Comparison of influx and efflux
Discussion
 Nitrogen fluxes
 Mineral weathering
 Sensitivity analyses
Conclusions
Acknowledgments
References


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