【ニジュール川上流河川水の溶存物・懸濁物の主要成分・微量成分の測定、およびこれらの成分の起源と挙動の解明】
【化学削剥速度は0.2〜1.9×106トン/年（26×103〜100×103モルCO2/km2/年）、物理削剥速度は3.9〜8.2トン/km2/年）】
『Abstract
This study describes the chemistry of the upper Niger river system
upstream of the inland delta in Mali. It constitutes the first
geochemical investigation of suspended and dissolved loads of
this region of the world. The Niger, on its way between Banankoro
and Ke-Macina（eの頭に´） and its tributary, the
Bani river at Douna, were sampled during eight hydrological years
(from 1991/1992 to 1997/1998). Major elements were determines
for all 8 years and trace elements during 2 years (1996/1997 and
1997/1998). The total period of investigation is representative
of the hydrological fluctuations over the last 25 years. Dissolved
concentrations show that in comparison with other rivers, upper
Niger rivers are among the least mineralised and are strongly
influenced by silicate rocks, which underlie almost the totality
of the basin. The contribution of atmospheric precipitation to
the rivers' chemistry (using the technique of marine contribution)
appears very low. Normalised to the upper crust, the chemical
composition of the different phases shows that in each tributary,
suspended sediment and dissolved load are chemically complementary
for the most soluble elements (Ca, Na, Sr, K, Ba, Rb and U). The
depletion of these elements in the suspended phase (and the corresponding
enrichment in the dissolved phase) is related to their high chemical
mobility during silicate weathering. The variability over the
hydrological year of trace elements in suspended matter has been
attributed to the mixing between inputs of clay minerals and quartz.
The distribution of the dissolved particulate ratio in the upper
Niger basin leads to the conclusion that for the majority of elements,
the sediment content controls the quantity of elements in the
dissolved phase. As carbonate outcrops are insignificant in the
upper Niger basin, it is possible to calculate chemical denudation
rates by correcting water quality for atmospheric inputs. For
the studied period, the denudation rates found range from 0.2
to 1.9×106 tons/year, corresponding to 26×103
to 100×103 mol CO2/km2/year.
Physical denudation rates were also estimated and range from 3.9
to 8.2 tons/km2/year. It appears that the low values
of these chemical and physical denudation rates are related to
a number of factors such as the lithology (silicate rocks), the
lack of tectonism (permitting thick soil formation that limits
bedrock weathering) and low precipitation (limiting runoff). Finally,
a simple steady state model has been applied to the chemical composition
of dissolved and solid products of silicate weathering. This model
shows a good agreement between the modelled and the measured values
of the suspended sediment concentrations, thus confirming the
existence of steady state conditions in this tropical area.
Keywords: Geochemistry; Chemical and physical denudation rates;
Steady state; River Niger』
『要旨
本研究は、マリの内陸三角州の上部ニジュール河系上流の化学的性質を記述している。世界でこの地域の懸濁負荷と溶存負荷の最初の地球化学的調査を行ったものである。
Banankoro と Ke-Macina（eの頭に´） 間のニジェール川本流およびDounaでのその支流Bani川からの河川水が、8水文年（1991/1992年〜1997/1998年）の間
採取された。主要元素は8年間すべてについて、微量元素は2年間（1996/1997年と1997/1998年）について決定された。調査の全期間は過去25年にわたって代表的な水文変動の期間である。溶存濃度は、他の河川に比べて、上部ニジュール川は最も鉱物を含んでいない中に入り、流域のほとんど全体の下に横たわる珪酸塩岩による影響を強く受けていることを示す。河川の化学組成への大気沈着物の寄与は（海洋の寄与を調べる手法を用いて）非常に低いと思われる。上部地殻にノーマライズすると、異なる相の化学組成は、それぞれの支流において、懸濁物と溶存負荷は最も可溶な元素（Ca・Na・Sr・K・Ba・Rb・U）に対して化学的に同源であることを示す。懸濁相におけるこれらの元素の欠損（および溶存相における対応する富化）は珪酸塩風化の間の化学的移動性の高さに関係する。懸濁物中の微量元素の水文年にわたる変動は、粘土鉱物と石英の入力における混合のためであった。上部ニジェール流域における溶存粒子比の分布から、元素の大部分について、堆積物含有量は溶存相中の元素量をコントロールするという結論が導かれる。炭酸塩の露頭は上部ニジェール流域ではわずかであるので、大気からの入力について水質を補正することで、化学削剥速度を計算することは可能である。研究した期間について、削剥速度は
0.2 〜 1.9×106トン/年であり、26×103 〜 100×103
mol CO2/km2/年に相当することがわかった。物理削剥速度も見積られ、3.9
〜 8.2 トン/km2/年である。これらの化学削剥速度と物理削剥速度が低い値なのは、岩石相（珪酸塩岩）、構造運動がないこと（基盤岩の風化を制限する厚い土壌生成を許している）、そして少ない降水量（流出量を制限する）のような多くの要因に関係していると思われる。最後に、簡単な定常状態モデルが、珪酸塩風化の溶存および固体生成物の化学組成に適用されている。このモデルは、懸濁物濃度についてモデルによる値と測定値の間によい一致を示し、したがってこの熱帯地域における定常状態条件の存在を確証している。』
1. Introduction
2. Main features of the Niger basin upstream of the inland delta
3. Sample sites, collection and analytical methods
3.1. Major elements
3.2. Trace elements
3.2.1. Sampling and filtration
3.2.2. Analyses
4. Results
4.1. Dissolved load
4.1.1. Major elements
4.1.2. Trace elements
4.2. Suspended load
4.2.1. General features
4.2.2. Trace elements
5. Partitioning of elements
6. Chemical weathering
6.1. Atmospheric input to river chemistry
6.2. Rock weathering inputs
6.3. Silicate weathering flux and inorganic CO2
consumption
7. Physical weathering rates
7.1. Measured suspended sediment yields
7.2. Predicted suspended sediments yields according to a steady
state model
8. Conclusions
Acknowledgements
References