『Abstract
Calcium isotope ratios relative to seawater were studied in natural
waters in order to constrain the Ca isotopic flux to the oceans
and to discuss the oceanic Ca budget. This study includes the
analysis of (1) Ca isotopes in continental waters at the regional
scale of the Upper Rhine valley and (2) the determination of the
δ44Ca values of some major rivers and hydrothermal
vents. The data indicate that the global δ44Ca variability
of the studied waters, with a maximal range of 1‰, is limited
and must be linked to mass fractionation processes. At the scale
of a small watershed (Aubure, Vosges, France), the δ44Ca
river flux changes due to the variation of the proportion of waters
resulting from chemical alteration of rocks and biologically fractionated
soil solutions. Ca isotopes could therefore be an important tool
to quantify the impact of the plants and the biosphere on the
river water chemistry. At the regional scale of the Rhine valley
as well as at the global scale of world rivers, the δ44Ca
variability of river samples ranges from 0.5 to 1‰ without any
relationship with the lithology of the watershed or the climate.
Similarly, the δ44Ca value of hydrothermal vents is
also uniform and close to the mean value of river waters. Consequently,
the δ44Ca flux to the ocean should remain rather constant
through time with a mean of −1.1±0.2‰. This value confirms that
the Ca budget of the present-day seawater is in steady-state.
This was not necessarily the case in the past. Non-steady-state
periods should have been due to intensity variations of incoming
and outcoming Ca fluxes rather than to the variations in their
isotopic signatures.
Keywords: calcium; isotopic composition; oceanic budget; river
water; weathering; biological activity; continental flux; hydrothermal
flux』
『海水に対するカルシウム同位体比が、海洋へのCa同位体フラックスに制約を与え、海洋カルシウム収支を議論するために、天然水において研究された。本研究は、(1)ライン川上流流域の広域規模での大陸水のCa同位体の分析、および(2)いくつかの主要河川および熱水孔のδ44Ca値の決定を含んでいる。データは、1‰の最大範囲で、研究した水の世界的なδ44Ca変動は限定され、質量分別過程に結びついているに違いないことを示している。小さな流域の規模では(フランスのVosgesのAubure)、δ44Ca河川フラックスは、岩石の化学的変質と生物的に分別された土壌溶液から生じる水の割合の変動により、変化する。したがって、Ca同位体は、河川水の化学的性質に対する植物と生物圏の強い影響を定量化するのに重要な手段となるだろう。世界の河川の世界的な規模におけると同様に、ライン川流域の広域的規模で、河川試料のδ44Caの変動は、流域の岩相あるいは気候とは関係せずに0.5〜1‰の範囲である。同様に、熱水孔のδ44Ca値も、均一で、河川水の平均値に近い。したがって、海洋へのδ44Caフラックスは、−1.1±0.2‰の平均内に時間を通じてかなり一定に留まるに違いない。この値は、現在の海水のCa収支が定常状態にあることを裏づけている。これは必ずしも過去もそうであったわけではない。非定常状態の期間は、それらの同位体の特徴の変動よりむしろ入ったり出たりするCaフラックスの激しい変動によるに違いない。』
1. Introduction
2. Materials and methods
2.1. Sample description
2.2. Analytical methods
3. Results
4. Discussion
4.1 The δ44Ca signature of the incoming flux to
the ocean
4.1.1. δ44Ca variation of river waters
4.1.1.1. The Aubure watershed
4.1.1.2. The Upper Rhine valley
4.1.1.3. The world rivers
4.1.1.4. δ44Ca river mean input value
4.1.2. δ44Ca variation of hydrothermal vents
4.2. The Ca oceanic budget
4.2.1. The oceanic Ca budget for the past 19 Ma
4.2.2. The Ca oceanic budget between 19 and 25 Ma
5. Conclusion
6. References mentioned in the Appendix
Acknowledgements
References