Quantifying the importance of atmospheric event-driven physical erosion on the short-term chemical weathering in the tropics

Abstract

Silicate weathering is an important carbon sink in geological timescales, yet the processes that control weathering rates remain poorly constrained. Two main hypotheses have been proposed for this field of research; that is, that silicate weathering rates are limited by the mineral supply rate or by the reaction kinetics, although there are a few hypotheses that imply a combination of both. This study focused on testing the hypothesis that weathering rates are supply limited by exploring the relationship between Hurricane María’s physical erosion and the total dissolved solids (TDS) in 45 monolithic catchments in Puerto Rico. Results showed no correlation between the two metrics; however, results do indicate that Hurricane María’s landsliding event may not be an ideal data set to explore this relationship given that there was little to no exposure of fresh rock material. Furthermore, it is possible that TDS may not be an ideal proxy for weathering in humid tropical settings.

La meteorización química de las rocas de silicato representa un importante paso en el reservorio de carbono en escalas de tiempo geológico, pues este proceso de descomposición incorpora carbono de la atmósfera hacia la litósfera. Sin embargo, no se conoce mucho sobre los procesos que controlan esta meteorización química de rocas de silicato. Actualmente hay dos hipótesis principales sobre estos controles: la tasa de suministro de minerales y la cinética de las reacciones químicas. En otras palabras, la primera hipótesis sugiere que el control de la descomposición química de las rocas de silicato es mediante la tasa de exposición de minerales a agentes de meteorización. La segunda sugiere que la descomposición va a depender de la velocidad de las reacciones químicas envueltas, es decir, de las temperaturas a las que están expuestas las rocas. Este estudio busca explorar a fondo la primera hipótesis. Para lograrlo, se calculó la erosión física del Huracán María (tasa de suministro de minerales) en 45 cuencas hidrográficas monolíticas en Puerto Rico. Esta tasa fue comparada con la cantidad de solutos en los ríos que drenan estas cuencas y se encontró que no hay relación entre ambas métricas, lo que implica que la erosión física no es un control de la meteorización química. No obstante, se encontró que la erosión física tras el paso del Huracán María no fue un conjunto de datos ideal para explorar la relación propuesta, pues esta erosión física produjo poca a ninguna exposición de material fresco a agentes de meteorización. También, existe la posibilidad de que utilizar solutos de ríos como la métrica para la descomposición de rocas no sea apropiada en escenarios tropicales húmedos como lo es Puerto Rico.