Tropical - 푸에르토리코, Lara MC (2022)

https://agupubs-onlinelibrary-wiley-com-ssl.access.ewha.ac.kr/doi/10.1029/2021JF006366

N2 OpenLink User Authentication

 

Abstract

 

푸에르토리코의 열대 유역에서 10m 깊이의 토양 프로파일을 샘플링했습니다. 이 지역에서는 암석이 매우 빠르게 용해되고 있습니다. 우리는 이곳의 풍화가 너무 강해 점토가 지속적으로 용해되어 지구에서 기록된 가장 낮은 δ7Li 값을 생성하고 있다는 것을 발견했지만, 이 유역에서 배수되는 하천수는 이러한 값을 반영하지 않습니다. 따라서 우리의 연구는 이 추적자의 알려진 값의 범위를 확장하고 지구화학자들에게 열대 유역의 강에서의 δ7Li가 풍화 강도와 직접적인 관계가 없을 수도 있음을 경고합니다.

 이곳은 지구에서 가장 높은 실리케이트 풍화 속도가 기록된 지역입니다. 우리는 현재까지 발표된 포어워터에서의 가장 낮은 δ7Li 값(−27‰)과 벌크 레골리스에서의 값(−38‰)을 발견했으며, 이는 각각 부모 암석에 대한 명백한 분별화 값 −31‰ 및 −42‰을 나타냅니다. 또한, 교환 가능한 분획에서의 δ7Li 값이 벌크 레골리스나 포어워터보다 낮다는 것을 발견했으며, 이는 이차 광물 침전에서 예상되는 것과는 반대입니다. 우리는 이러한 큰 동위원소 오프셋과 리튬 풀 간의 비정상적인 관계가 레골리스의 서로 다른 깊이에서 발생하는 두 가지 뚜렷한 풍화 과정의 결과라고 해석합니다. 바닥암과 레골리스의 경계(9.3–8.5 m 깊이)에서는 이차 광물 침전이 더 가벼운 6Li 동위원소를 선호하여 보유합니다. 이러한 광물은 이후 프로파일의 상부에서 용해되어 벌크 고체에서 6Li를 용출하며, 이는 주로 점토 용해에 기인한 프로파일 내에서 약 +50‰의 총 변화를 초래합니다. 중요한 것은, 하천수의 δ7Li(약 +35‰)가 이러한 레골리스 풍화 과정과는 전혀 관련이 없으며, 대신 더 깊은 풍화 반응(>9.3 m)을 반영한다는 점입니다. 따라서 우리의 연구는 고도로 풍화된 유역에서 배수되는 물의 δ7Li가 레골리스를 덮고 있는 풍화 강도가 아니라 바닥암의 광물학 및 수문학을 반영할 수 있음을 보여줍니다.

- 푸에르토리코 열대 유역에서 10m 깊이의 토양 프로파일 샘플링: 지구 상에서 실리케이트 풍화 속도가 가장 높은 지역
- 풍화가 너무 강해 점토가 지속적으로 용해되어 가장 낮은 7Li 값 생성하고 있음
- porewater(공극에 존재하는 물), bulk regolith(암석의 풍화로 bedrock 윗부분에 생성), bedrock(regolith의 기반이 됨)

 

Sampling Area

- 푸에르토리코 열대 지역
- 평균 연 강수량이 3,878 mm이고 평균 일일 기온이 24.2°C인 성숙한 산악 열대림으로 덮여 있음
- The regolith at this site (0–8.5 m depth) is highly weathered (Chemical Index of Alteration [CIA] >98%; Ta ble 1; Figure S2a in Supporting Information S1) and almost completely depleted of base cations (e.g., 90% loss of Ca and 100% loss of Na; Chapela Lara et al., 2018).
- The mineralogy of this regolith also reflects a high de gree of weathering: about 74 wt. % kaolinite, 15 wt. % illite, 5 wt. % Fe(III)-(hydr)oxides, and 20 wt. % quartz

 

Results

-Li 농도는 깊이에 따라 증가

-Porewater의 7Li값은 지표에 가까워질수록 값이 커짐. (9.3m 깊이에서 -26.7, 0.3m에서 +7.9)

Discussion

<Li isotopic fractionation by weathering processes>

1) Driven by secondary mineral precipitation (from 9.3 to 8.5m)

2) Driven by secondary mineral dissolution (from 8.5m to the surface)

 

<Implications for the 7Li signature of highly weathered catchments>

그동안 선행연구로 알려진 사실: 풍화가 진행됨에 따라 하천수의 7Li 값이 bedrock보다 높아지다가 다시 낮아지는(weathered regolith의 낮은 7Li 값 반영) 경향을 보임.

-> 이거에 따르면 고도로 풍화된 Bisley 1에서는 낮고 bedrock 값과 비슷한 7Li 값을 보여야 함

BUT 실제로는 7Li 값이 높게 관찰됨

(highly weathered 지역에 대한 현장 연구 부족하다는 문제)

- 보통 7Li 값은 풍화 강도(풍화정도)를 예측하는 데에 쓰일 수 있지만, higly weathered 환경에서는 관계가 성립하지 않을 수 있음

- In these highly leached tropical environments, the liquid products of weathering can evolve toward extremely low 7Li values as weathering advances BUT without the stream necessarily becoming isotopically lighter