『Abstract
We studied the water chemistry of two large and geologically
differing Himalayan watersheds in order to maximize the contrast
between silicate versus carbonate weathering effects on river
chemistry. Our previous research involved the Seti River of westernmost
Nepal, geologically typical of many rivers in Nepal in draining
mixed carbonate/silicate lithologies, including abundant carbonate
rocks of the Lesser Himalayan Sequence. For comparison, the Arun
River was chosen for study because south of the Himalayan front
it drains almost exclusively Greater and Lesser Himalayan silicate
rocks. Despite this dominance of silicate rocks, carbonate weathering−probably
of metamorphic calcite in Great Himalayan paragneisses−is clearly
in evidence in many Arun watersheds. Weathering of silicate rocks
exposed all along the Arun south of the range front has a small
impact on mainstem river chemistry. The mainstems of both the
Seti and Arun systems are dominated by weathering of carbonate
rocks, although the contribution of silicate weathering is more
visible in Arun mainstem chemistry. The carbonate weathering source
to the Arun mainstem is probably both limestone in the Tethyan
Sequence widely exposed in northern headwaters of the system,
and metamorphic calcite within the Greater Himalayan Sequence.
A number of small watersheds along the Arun and Seti appear to
be carbonate-free. They probably provide the best constraints
to date on the Ca/Na and Mg/Na ratios of waters draining Himalayan
silicate rocks, two critical parameters for calculation of CO2 consumption by silicate weathering in the Himalaya.
The observed Ca/Na and Mg/Na ratios would produce slightly higher
estimates of silicate weathering fluxes than previous studies.
The geologic contrasts between the Seti and the Arun produce
large differences in the 87Sr/86Sr ratio
of each mainstem, unlike the major element chemistry. The Seti
mainstem displays much higher 87Sr/86Sr
ratios than the Arun mainstem, the opposite of the expected relationship
since radiogenic silicate rocks of the Greater and Lesser Himalaya
are so widely exposed along the Arun. 87Sr/86Sr
ratios of the Arun mainstem never exceed 0.734 and show little
downstream change as the mainstem passes through silicate rocks
of the Greater and Lesser Himalaya. 87Sr/86Sr
ratios of the Seti mainstem increase sharply from 0.725 to 0.785
when the river enters the belt of metacarbonate rocks of the northern
Lesser Himalaya Sequence, a pattern also displayed by other Himalayan
rivers such as the Kali Gandaki and Bhotse Khola. Metacarbonate
rocks, including those of the Lesser Himalaya, are a major source
of radiogenic Sr in modern Himalayan Rivers and probably have
been key players in elevating marine 87Sr/86Sr
ratios since the Early Miocene.
Keywords: Himalayas; Silicate weathering; Carbonate weathering;
Strontium isotopes; Arun River; Seti River』
『我々は、河川の化学的性質への炭酸塩風化と珪酸塩風化の影響の相違を最大限に評価するために、2つの大きくて地質学的に異なるヒマラヤの流域における水の化学的性質を研究した。我々の以前の研究には、レッサーヒマラヤシーケンスの豊富な炭酸塩岩を含み、炭酸塩/珪酸塩の混じった岩相を流れるネパールの多くの河川の地質学的に典型的な、ネパールの最西端のSeti川が含まれていた。比較のために、Arun川が研究のために選ばれたが、これはヒマラヤの前部の南側でグレーターおよびレッサーヒマラヤの珪酸塩岩をほとんどもっぱら流れているためである。これは珪酸塩岩が優勢であるにもかかわらず、炭酸塩風化−おそらくグレートヒマラヤの準片麻岩中の変成方解石の−が多くのArun流域に明らかに存在している。この領域前部の南側のArunに沿ってすべてが露出した珪酸塩岩の風化は、本流の河川の化学的性質に小さな影響しか与えない。SetiおよびArunの河川系の両方の本流は、珪酸塩風化の影響がArun本流の化学的性質に多く見られるけれども、炭酸塩岩の風化に支配されている。Arun本流に対する炭酸塩風化の供給源は、河川系の北部源流に広く露出したテチスシーケンス中の石灰岩と、グレーターヒマラヤシーケンス内の変成方解石のおそらく両方である。
ArunとSetiに沿う小流域の多くは炭酸塩を伴わないように思われる。それらはおそらく、ヒマラヤにおける珪酸塩風化によるCO2消費の計算のための2つの重大なパラメーターである、ヒマラヤ珪酸塩岩を流れる水のCa/NaとMg/Na比にさかのぼるための最もよい制約を与えるだろう。観察されたCa/NaとMg/Na比は、従来の研究よりもわずかに高い珪酸塩風化フラックスの見積もりを生じるであろう。
SetiとArun間の地質の相違は、主要元素の化学的性質とは異なって、各本流の87Sr/86Sr比に大きな違いを生じる。Seti本流は、グレーターおよびレッサーヒマラヤの放射性起源珪酸塩岩はArunに沿って広く露出するためにそれから期待される関係とは反対の、Arun本流よりも非常に高い87Sr/86Sr比を示す。Arun本流の87Sr/86Sr比は決して0.734を超えず、本流がグレーターおよびレッサーヒマラヤの珪酸塩岩を通過するにつれて下流側にほとんど変化を示さない。Seti本流の87Sr/86Sr比は、Kali
GandakiやBhotse Kholaのような他のヒマラヤの河川によってまた示されるパターンであるが、河川が北部レッサーヒマラヤシーケンスの変成炭酸塩岩帯へ入る時に、0.725から0.785へ急に増加する。レッサーヒマラヤのものも含む、変成炭酸塩岩が、現代のヒマラヤ河川中の放射性起源Srの主要な供給源であり、初期中新世以来、海洋の87Sr/86Sr比の上昇におそらく鍵となる役割を果たしてきた。』
1. Introduction
2. Geologic setting
3. Methods
4. Results and discussion
4.1. Clast counts and petrography
4.2. Major element solute chemistry
4.3. Strontium isotope patterns in water, sediment, and rock
4.4. Carbonate weathering end-member
4.5. Silicate weathering end-member
4.6. Mixing patterns
4.7. Comparison of 87Sr/86Sr to other Himalayan
rivers
5. Broader implications
5.1. Major element chemistry
5.2. Strontium
Acknowledgements
References