Chemical weathering of basaltic lava flows undergoing extreme climatic conditions: the water geochemistry record - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Chemical Geology Année : 2003

Chemical weathering of basaltic lava flows undergoing extreme climatic conditions: the water geochemistry record

Résumé

This study was dedicated to the early stage of the weathering of historic basaltic flows located in Mount Cameroon. The combination of high relief (i.e. 0 to 4071 m) and high rainfall range (i.e. 1.8 to 12 m/year) lead to strong climatic contrast. Spring and rivers were sampled all around the volcano. We report here the basic chemistry of the waters as well as strontium and uranium isotopic ratios. The combination of the molar proportions of solute obtained with the modal amounts of the minerals in the basalts gives a prediction of what should be the relative molar concentrations of major compounds in the weathering waters issuing from Mount Cameroon. The measured Alkalinity/Si and Mg/Si ratios are higher than the calculated ones while the measured Ca/Si ratio is equal to the calculated value. We suggest that the Si-poor waters of Mount Cameroon are due to biological pumping, trapping of Si in Fe-silicate minerals such as Si containing ferrihydrite and Si interaction with bacterial cell wall leading to the formation of allophane type minerals which were observed in Mount Cameroon soil profiles. Calcium uptake by plants explains the lower Ca/alkalinity ratios measured in the water samples. The water–rock ratio (R) calculated from the strontium isotopic compositions of the water samples, ranges from 29,452 to 367,450. The calculated weathering rates (WR) range from 1 to 20 mm/ky and from 1 to 103 mm/ky for high and low elevations, respectively, and agree with both the thickness and the age of paleosoils found in the same area and with previously published estimates from coupled reaction-transport models. This difference emphasizes the role of vegetation and rainfall at lower elevations as compared to what happens at high elevations.
Cette étude a été consacrée aux premiers stades de l'altération des coulées basaltiques historiques situées dans le Mont Cameroun. La combinaison d'un relief élevé (de 0 à 4071 m) et d'une pluviométrie importante (de 1,8 à 12 m/an) entraîne un fort contraste climatique. Des échantillons de sources et de rivières ont été prélevés tout autour du volcan. Nous présentons ici la chimie de base des eaux ainsi que les rapports isotopiques du strontium et de l'uranium. La combinaison des proportions molaires des solutés obtenues avec les quantités modales des minéraux dans les basaltes permet de prédire quelles devraient être les concentrations molaires relatives des principaux composés dans les eaux d'altération provenant du Mont Cameroun. Les rapports Alcalinité/Si et Mg/Si mesurés sont plus élevés que ceux calculés, tandis que le rapport Ca/Si mesuré est égal à la valeur calculée. Nous suggérons que les eaux pauvres en Si du Mont Cameroun sont dues au pompage biologique, au piégeage du Si dans les minéraux Fe-silicatés tels que la ferrihydrite contenant du Si et à l'interaction du Si avec la paroi cellulaire bactérienne conduisant à la formation de minéraux de type allophane qui ont été observés dans les profils de sol du Mont Cameroun. L'absorption de calcium par les plantes explique les rapports Ca/alcalinité plus faibles mesurés dans les échantillons d'eau. Le rapport eau-roche (R) calculé à partir des compositions isotopiques du strontium des échantillons d'eau varie de 29 452 à 367 450. Les taux d'altération calculés (WR) vont de 1 à 20 mm/ky et de 1 à 103 mm/ky pour les hautes et basses altitudes, respectivement, et correspondent à la fois à l'épaisseur et à l'âge des paléosols trouvés dans la même région et aux estimations précédemment publiées à partir de modèles couplés réaction-transport. Cette différence souligne le rôle de la végétation et des précipitations à basse altitude par rapport à ce qui se passe à haute altitude.

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Dates et versions

hal-04631835 , version 1 (02-07-2024)

Identifiants

Citer

Marc F. Benedetti, Aline Dia, Jean Riotte, François Chabaux, Martine Gérard, et al.. Chemical weathering of basaltic lava flows undergoing extreme climatic conditions: the water geochemistry record. Chemical Geology, 2003, 201 (1-2), pp.1-17. ⟨10.1016/s0009-2541(03)00231-6⟩. ⟨hal-04631835⟩
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