『Abstract
Concentrations of major ions and Sr, and Sr isotopic compositions
of two major river systems (Wujiang River and Yuanjiang River)
in karst-dominated regions, and during winter were measured. The
rivers and their tributaries have high total dissolved solid concentrations,
with TZ+ ranging from 2.1 to 6.3 meq/l, which are significantly
higher than that of the global river average. Calcium and HCO3-, followed by Mg2+ and
SO42-, dominate the chemical composition
of the major ions in the river waters. Both Na++K+
and Cl-+Si account for 5-10% of the cations and anions,
respectively. The waters of the Wujiang River have high Sr2+
concentrations and lower 87Sr/86Sr ratios
(0.7077-0.7110), while those of the Qingshuijiang River, one of
two major tributaries of the Yuanjiang River system, show higher
Sr isotopic ratios (0.7090-0.7145) and low Sr concentrations.
The lithology and geography of the river basins largely control
the chemical and isotopic compositions of these rivers. Analyses
of the stoichiometry of the river waters show that the water chemistry
is controlled by carbonate dissolution by both carbonic and sulfuric
acid (especially of the Wujiang River), and suggest an origin
of sulfate mainly from atmospheric input because of coal combustion
and/or oxidation of sulfide minerals in the catchments. We identify
three main weathering sources: limestone, dolomite and silicates.
Chemical and Sr isotopic composition of Wujiang River waters are
characterized mainly by limestone weathering, while those of the
Qingshuijiang River waters mainly by dolomite and silicate weathering.
Chemical weathering rates of carbonate and silicate are estimated,
and the results indicate that the chemical weathering rates of
carbonate in the catchments are remarkably high, significantly
higher than most large rivers. It is considered that presence
of sulfuric acid in the rock weathering, overuse of land and deterioration
of vegetation are most likely the key factors responsible for
the high weathering rates of carbonate in the catchments.
Keywords: Karst; Water chemistry; Catchment weathering rate; Carbonate
weathering』
『カルストが支配する地域の2つの主要河川系(Wujiang川およびYuanjiang川)の主要イオンとSrの濃度ならびにSr同位体組成が冬季に測定された。これらの河川および支流は、世界の河川平均よりもかなり高い2.1〜6.3meq/lの範囲のTZ+をもった、高い全溶存固体濃度をもつ。カルシウムとHCO3-、それに続いてMg2+ と SO42-が、河川水中の主要イオンの化学組成を支配している。Na++K+
と Cl-+Siの両者は、それぞれ陽イオンと陰イオンの5〜10%を説明する。Wujiang川の水は高いSr2+濃度と低い87Sr/86Sr
比(0.7077〜0.7110)をもち、一方、Yuanjiang河川系の2つの主要支流の1つであるQingshuijiang川は高いSr同位体比(0.7090〜0.7145)と低いSr濃度を示す。
河川流域の岩相と地形は、これらの河川の化学組成と同位体組成を大きくコントロールする。河川水の化学量論性の分析から、水の化学的性質は炭酸と硫酸(とくにWujiang川)の両方による炭酸塩溶解によりコントロールされていることが示され、流域における石炭燃焼および/または硫化鉱物の酸化のために大気からのインプットの主要な供給源は主に硫酸塩であることが示唆される。我々は3つの主要な風化供給源を確認している:石灰岩、苦灰岩、および珪酸塩岩である。Wujiang川の水の化学組成とSr同位体組成は石灰岩の風化により主に特徴づけられ、一方Qingshuijiang川の水はは主に苦灰岩と珪酸塩岩の風化による。炭酸塩と珪酸塩の化学風化速度が見積られ、その結果は、流域の炭酸塩の化学風化速度は著しく高く、大部分の大河川よりもかなり高いことを示している。岩石風化における硫酸の存在、土地の乱用および植生の悪化は、流域における炭酸塩の高い風化速度に対応するおそらく鍵となる要因であると考えられる。』
1. Introduction
2. Geography, climate and lithology of drainage catchments
3. Sampling and analytical procedures
4. Results and discussions
4.1. Compositional variations of major ions
4.2. Stoichiometry of the waters
4.3. Atmospheric and anthropogenic inputs
4.4. Identification of rock-weathering sources
4.4.1. Constrains from correlation between elemental ratios
4.4.2. Constrains from strontium isotopes
4.4.3. End-member characterization
4.5. Carbonate dissolution and its estimated rate from the Wujiang
River waters
4.6. Chemical budget and chemical erosion rate estimation
『
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(108m3/年) |
(108m3/年) |
(km2) |
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mm/ 1000年 |
CO2 103モル/km2/年 | トン/km2/年 |
mm/ 1000年 |
CO2 103モル/km2/年 | トン/km2/年 |
mm/ 1000年 |
CO2 103モル/km2/年 | ||||
Wujiang | 376 | 327 | 66,849 | 6.0 | 2.4 | 98 | 97 | 49 | 581 | 65 | 33 | 682 |
Wuyanghe | 35.7 | 31 | 6480 | 4.7 | 1.9 | 107 | 114 | 57 | 677 | 84 | 42 | 879 |
Qingshuijiang | 111 | 97 | 17,086 | 7.1 | 2.8 | 135 | 86 | 43 | 512 | 61 | 30 | 633 |
珪酸塩と炭酸塩に対して2.7と2.0の平均密度が、浸食速度の計算に適用された。年間平均流量の約87%である低流量期の流量が計算に使われている。 |
5. Summary
Acknowledgements
References