【ヒマラヤの流域の氷河性土壌クロノシーケンスで、Ca/SrとSr同位体比の体系的な測定により、表層の生成年代の違いと炭酸塩/珪酸塩風化の相対的強度の変化との関係を検討】
【ヒマラヤの母岩をなす珪酸塩と炭酸塩岩が風化環境に機械的に曝された後、数万年の間、炭酸塩風化がSrの溶存フラックスを支配した】
『Abstract
We explored changes in the relative importance of carbonate vs.
silicate weathering as a function of landscape surface age by
examining the Ca/Sr and Sr isotope systematics of a glacial soil
chronosequence located in the Raikhot watershed within the Himalaya
of northern Pakistan. Bedrock in the Raikhot watershed primarily
consists of silicate rock (Ca/Sr≒0.20 μmol/nmol, 87Sr/86Sr≒0.77
to 1.2) with minor amounts of disseminated calcite (Ca/Sr≒0.98
to 5.3 μmol/nmol, 87Sr/86Sr≒0.79 to 0.93)
and metasedimentary carbonate (Ca/Sr≒1.0 to 2.8 μmol/nmol, 87Sr/86Sr≒0.72
to 0.82). Analysis of the exchangeable, carbonate, and silicate
fractions of seven soil profiles ranging in age from 〜0.5 to 〜55
kyr revealed that carbonate dissolution provides more than 〜90%
of the weathering-derived Ca and Sr for at least 55 kyr after
the exposure of rock surfaces, even though carbonate represents
only 〜1.0 wt% of fresh glacial till. The accumulation of carbonate-bearing
dust deposited on the surfaces of older landforms partly sustains
the longevity of the carbonate weathering flux. As the average
landscape surface are in the Raikhot watershed increases, the
Ca/Sr and 87Sr/86Sr ratios released by carbonate
weathering decrease from 〜3.6 to 〜0.20 μmol/nmol and 〜0.84 to
〜0.72, respectively. The transition from high to low Ca/Sr ratios
during weathering appears to reflect the greater solubility of
high Ca/Sr ratio carbonate relative to low Ca/Sr ratio carbonate.
These findings suggest that carbonate weathering controls the
dissolved flux of Sr emanating from stable Himalayan landforms
comprising mixed silicate and carbonate rock for tens of thousands
of years after the mechanical exposure of rock surfaces to the
weathering environments.』
『要旨
我々は、パキスタン北部のヒマラヤのRaikhot流域に位置する氷河土壌クロノシーケンスのCa/SrとSr同位体系統分類を検討することにより、地表年代の関数として炭酸塩と珪酸塩の風化の相対的な重要性の変化を調べた。Raikhot流域の基盤岩は主に、少量の散在する方解石(Ca/Sr≒0.98
〜 5.3 μmol/nmol、87Sr/86Sr≒0.79 〜 0.93)を伴う珪酸塩岩(Ca/Sr≒0.20
μmol/nmol、87Sr/86Sr≒0.77 〜 1.2)および変堆積炭酸塩岩(Ca/Sr≒1.0
〜 2.8 μmol/nmol、87Sr/86Sr≒0.72 〜 0.82)からなる。〜500年から〜5万5000年の年代にわたる7つの土壌断面からの、交換性・炭酸塩・珪酸塩のそれぞれの画分を分析した結果は、たとえ炭酸塩が新鮮な氷河氷礫土のわずか〜1.0
wt%であっても、岩石表面が露出してから少なくとも5万5000年で、風化由来のCaとSrの〜90%以上を炭酸塩の溶解が提供していることを示している。古い地表に堆積した炭酸塩を含む粉塵の集積により、炭酸塩風化フラックスの寿命が部分的に維持されている。Raikhot流域では、平均の地表面が増加しているので、炭酸塩風化により放出されたCa/Sr
および 87Sr/86Sr比は、それぞれ〜3.6 から 〜0.20 μmol/nmol
へ、および 〜0.84 から 〜0.72 へ減少している。風化の間にCa/Sr比が高い値から低い値に推移したのは、低いCa/Sr比の炭酸塩に比べて高いCa/Sr比の炭酸塩の溶解度が大きいことを反映しているように思われる。これらの発見は、炭酸塩風化が、岩石表面が機械的に風化環境に露出した後数万年の間、珪酸塩岩と珪酸塩岩からなる安定なヒマラヤ地形から放出されているSrの溶存フラックスをコントロールしていることを示す。』
1. Introduction
2. Geologic setting
3. Regional climate
4. Materials and methods
4.1. Sampling
4.2. Sequential leach and digestion procedure
4.3. Elemental chemistry and Sr isotope analysis
5. Results
5.1. Exchangeable fraction
5.2. Carbonate fraction
5.3. Silicate fraction
6. Discussion
6.1. Sources of dissolved Ca and Sr
6.1.1. Metasedimentary carbonate
6.1.2. Dry atmospheric deposition: Nanga Parbat vs. Kohistan
rock material
6.2. Evolution of Ca/Sr and 87Sr/86Sr systematics
as a function of landscape surface age
6.2.1. Soil parent material
6.2.2. Time = 0: Raikhot watershed stream chemistry
6.2.3. Time≦0.5 kyr: Fluvial outwash terrace
6.2.4. Time = 0.5 to 1 kyr: Terminal moraines
6.2.5. Time = 5 to 8 kyr: Fairy Meadows moraine
6.2.6. Time = 55 kyr: High-elevation lateral moraine
6.3. Summary of weathering in the Raikhot watershed
7. Conclusions and implications
Acknowledgments
References