『Abstract
　Quantifying long-term rates of chemical weathering and physical erosion is important for understanding the long-term evolution of soils, landscapes, and Earth's climate. Here we describe how long-term chemical weathering rates can be measured for actively eroding landscapes using cosmogenic nuclides together with a geochemical mass balance of weathered soil and parent rock. We tested this approach in the Rio Icacos watershed, Puerto Rico, where independent studies have estimated weathering rates over both short and long timescales. Results from the cosmogenic/mass balance method are consistent with three independent sets of weathering rate estimates, thus confirming that this approach yields realistic measurements of long-term weathering rates. This approach can separately quantify weathering rates from saprolite and from overlying soil as components of the total. At Rio Icacos, nearly 50％ of Si weathering occurs as rock is converted to saprolite; in contrast, nearly 100％ of Al weathering occurs in the soil.Physical erosion rates are measured as part of our mass balance approach, making it particularly useful for studying interrelationships between chemical weathering and physical erosion. Our data show that chemical weathering rates are tightly coupled with physical erosion rates, such that the relationship between climate and chemical weathering rates may be obscured by site-to-site differences in the rate that minerals are supplied to soil by physical erosion of rock. One can normalize for variations in physical erosion rates using the “chemical depletion fraction,” which measures the fraction of total denudation that is accounted for by chemical weathering. This measure of chemical weathering intensity increases with increasing average temperature and precipitation in data from climatically diverse granitic sites, including tropical Rio Icacos and six temperate sites in the Sierra Nevada, California. Hence, across a wide range of climate regimes, analysis of chemical depletion fractions appears to effectively account for site-to-site differences in physical erosion rates, which would otherwise obscure climatic effects on chemical weathering rates. Our results show that by quantifying rates of physical erosion and chemical weathering together, our mass balance approach can be used to determine the relative importance of climatic and nonclimatic factors in regulating long-term chemical weathering rates.』

『化学風化と物理浸食の長期的な速度を定量化することは、土壌、景観、および地球気候の長期的進展を理解するために重要である。ここで我々は、風化土壌と母岩の地球化学的マスバランスとともに宇宙線源核種を用いて、活発に浸食されている景観に対して長期的化学風化速度がどのように測定できるかを述べている。我々はこのアプローチを、別の研究で短期と長期の両方で風化速度が見積もられている、プエルトリコのRio Icacos流域で試験した。宇宙線源/マスバランス法から得られた結果は、3つの独立に得られた風化速度の見積りと一致し、このアプローチが長期風化速度の現実的な測定値を与えることを確かなものにしている。このアプローチは、全体の成分としてサプロライトからの風化速度と、上を覆っている土壌からの風化速度を別々に定量化できる。Rio Icacosでは、Si風化の50％近くは岩石がサプロライトに変わるときに生じており；Al風化の100％近くが土壌中で生じている。物理浸食速度は我々のマスバランスアプローチの一部として測定され、化学風化と物理浸食の間に相互関係があることを研究するのに特に役立つようになっている。化学風化速度は物理浸食速度としっかりと結びついており、それで、岩石の物理浸食により鉱物が土壌に供給される速度が場所ごとに異なるため、気候と化学風化速度間の相互関係が覆い隠されることになることを、我々のデータは示している。全削剥量のうち化学風化によると説明される割合を示す『化学減損率』を用いて物理浸食速度の変動をノーマライズすることができる。化学風化強度のこの尺度は、熱帯のRio Icacosとカリフォルニア州シエラネバダの温暖帯の6つの観測点を含む、気候的に異なる花崗岩地域からのデータでは、平均温度と降水量が増加すると増加する。したがって、気候型の広い範囲にわたって、化学減損率の分析は物理浸食速度の場所ごとの差を効果的に説明するように思われるが、そうでなければその差は化学風化速度に対する気候の影響を包み隠してしまうであろう。我々の結果は、物理浸食と化学風化の速度を同時に定量化することによって、我々のマスバランスアプローチは、長期の化学風化速度を制御している気候要因と非気候要因の相対的な重要性を決定するのに使うことができることを示している。』

1. Introduction
2. Field site
3. Mass balance approaches for measuring long-term chemical weathering rates
　3.1. Theory
　3.2. Chemical weathering rates from noneroding soils of known age
　3.3. Chemical weathering rates from eroding landscapes
　　3.3.1. Relationship between immobile element enrichment and chemical weathering rate for eroding soils
　　3.3.2. Chemical weathering rates of saprolite
　　3.3.3. Volumetric strain
　　3.3.4. Importance of parent material homogeneity
　3.4. Quantifying denudation rates with cosmogenic nuclides
　3.5. Sampling
　　3.5.1. Sampling soils, rock, and saprolite for bulk chemical analysis
　　3.5.2. Sampling soils and sediment for cosmogenic nuclide analysis
4. Results and discussion
　4.1. Element concentrations, chemical depletion fractions, and element mobility in regolith
　4.2. Cosmogenic nuclide measurements of denudation rates
　4.3. Comparison of short- and long-term chemical weathering rates
　4.4. Steady-state soil depth
　4.5. Zirconium as an immobile element
　4.6. Eolian fluxes
　4.7. Erosional climatic effects on chemical weathering rates
　4.8. Mineral supply effects: The importance of differences in bedrock mineralogy
5. Conclusions
Acknowledgments
References