『Abstract
We report in this paper major element and Sr isotopic ratio analyses
for 19 rivers draining the Stikine Province in the Western Canadian
Cordillera. Dissolved solutes, suspended sediments and river sands
were analyzed. The aim of the paper is to calculate chemical denudation
rates for this uplifted accretionary prism, mainly dominated by
volcanics and volcanic-derived sedimentary rocks. The major chemical
features of the Stikine rivers are their dilute character and
the excess of Ca, Mg and Sr in the dissolved load with regards
to Na. Molar Ca/Na ratios from 2 to 14, mean value of 5.4, are
observed although the region is dominated by silicate rocks. Suspended
sediments show Ca/Na ratios close to 0.4. Isotopically, most of
the rivers investigated display lower Sr isotopic ratios in the
dissolved load compared to the suspended load, which is very unusual.
To account for the excess of cations, three different hypotheses
are tested by an inversion method allowing us to determine the
origin of each major solute. The first scenario assumes that the
excess of Ca and Mg is due to the dissolution of unradiogenic
carbonates. The second scenario supposes that the excess of base
cations is derived from the preferential dissolution of Ca- and
Mg-rich minerals, such as amphiboles. In the third scenario, all
solutes are assumed to derived from silicate weathering. The cationic
weathering rates of silicates, although imprecise, are in the
order of 2-5 tons/km2/year for the two first
hypotheses. If all solutes are taken into account, denudation
rates are between 9 to 15 tons/km2/year. On a global
scale, these numbers are among the lowest found for rivers draining
basaltic rocks. They are however found to be consistent with the
global law for chemical weathering rates established for basaltic
rocks showing that chemical denudation rate are linearly correlated
to runoff and depend on temperature according to an Arrhenius
law. The rivers draining the complex assemblage of volcanic and
volcanic-derived rocks in the subduction/collision geological
context of the Stikine Province thus respond similarly to the
other volcanic provinces of the world. This does not seem to be
true for associated CO2 consumption rates.
The abundance of sulfate ions in the dissolved load, possibly
derived from oxidative weathering of sulfides, may indeed provide
a non-negligible part of the protons necessary for chemical weathering.
Within Canada, the Stikine geologic province is one whose silicates
weather at a high rate. The order of chemical weatherability of
Canadian geological province from the lowest to the highest is
established as follows: granites＜shales of the rockies＜volcanics
of the Western Cordillera＜shales of the interior platform＜carbonates.
Keywords: Silicate weathering; Canadian Cordillera; Rivers; 87Sr/86Sr;
Ca/Na ratio』
『我々は本論文で、カナダコルディレラ西部のStikine地域を流れる19河川について主要元素とSr同位体比の分析結果を報告している。溶存した溶質、浮遊物、および河川砂が分析された。本論文の目的は、この隆起した主に火山岩および火山由来の堆積岩が優勢な付加プリズムについての化学削剥速度を計算することである。Stikine川の主な化学的特徴は希薄であることとNaに関して溶存負荷中にCa、Mg、Srが過剰であることである。この地域は珪酸塩岩が優勢であるが、Ca/Naのモル比が2〜14で5.4の平均値を持つことが観察される。浮遊物は0.4に近いCa/Na比を示す。同位体は、調査した河川の大部分は、非常に異常な浮遊物に比べて溶存負荷では低いSr同位体比を示す。陽イオンに過剰であることを説明するために、3種類の異なる仮定が、それぞれの主要な溶質の起源を決定できる逆転法により試験されている。最初のシナリオは、過剰なCaとMgは非放射性起源の炭酸塩の溶解によると仮定する。2番目のシナリオは、過剰な塩基陽イオンは角閃石のようなCaとMgに富む鉱物の選択的な溶解から由来すると仮定する。3番目のシナリオは、すべての溶質は珪酸塩の風化に由来すると仮定する。不正確ではあるが、珪酸塩の陽イオン風化速度は最初の2つの仮定では2〜5トン/km2/年の桁である。もしすべての溶質が考慮されると、削剥速度は9〜15トン/km2/年の間になる。世界規模では、これらの値は、玄武岩質岩を流れる河川で知られているうちの最も低い値に入る。しかしそれらは、化学削剥速度が流出量に線形相関し、アレニウス則により温度に依存することを示すような、玄武岩質岩に対して確立された化学風化速度の世界的な法則と一致することがわかった。Stikine地域の沈み込み／衝突という地質環境の火山岩および火山由来岩石からなる複合岩体を流れる河川は、したがって世界の他の火山地域に同じように対応する。このことは、伴うCO2消費速度についても正しいとは思われない。おそらく硫化物の酸化的風化からもたらされた溶存負荷中の硫酸塩イオンが多いことは、実際に無視できない量の化学風化に必要なプロトンを生じているかもしれない。カナダにおいて、Stikine地質地域は珪酸塩が速い速度で風化しているところである。カナダの地質地域の化学風化し易さの順番は、最も低いところから最も高いところへと次のように確かめられた：花崗岩＜ロッキーの頁岩＜西コルディレラの火山岩＜内部台地の頁岩＜炭酸塩岩。』
1. Introduction
2. Setting of the Western Canadian Cordillera river basins
3. Sampling and analytical methods
4. Results and comments
4.1. Dissolved load
4.2. Suspended and bottom sediments
5. Identification and contribution of each rock reservoir
6. Model and results
6.1. Chemical weathering contributions
6.2. Silicate denudation rates
6.3. Alkalinity and CO2 consumption rates
7. Discussion
7.1. The use of suspended sediments to constrain silicate
weathering (hypothesis 1)
7.2. Could the excess Ca be due to silicate weathering?
7.3. Susceptibility of Canadian geological provinces to chemical
weathering
7.4. Worldwide comparison
8. Conclusion
Acknowledgements
References