Deep root activity overprints weathering of petrogenic organic carbon in shale
Deep root activity overprints weathering of petrogenic organic carbon in shale
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深层根系活动叠加了页岩中成岩有机碳的风化作用
DOI：
10.1016/j.epsl.2023.118048
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发表时间：
2023
影响因子：
5.3
通讯作者：
Rempe, Daniella M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tune, Alison K.;Druhan, Jennifer L.;Lawrence, Corey R.;Rempe, Daniella M.
沉积基岩中有机碳的氧化（成岩OC、OC petro）越来越被认为是大气中CO 2 的潜在来源。最近的研究为岩石风化过程中沉积基岩中 OC 石油的流动和氧化提供了证据。然而，其机制和速率仍然不确定，特别是在上覆土壤和植被驱动最近固定的有机碳同时氧化的情况下。在这里，我们量化了北加州海岸山脉一个陡峭、快速侵蚀的森林山坡上 16 m 页岩深度剖面的 OC 石油风化。我们报告了从专门的原位采样器中提取的样品的固相和气相放射性碳和稳定同位素分析，以及页岩风化层的支持实验室孵化实验。 OC petro 从风化基岩中去除的速率约为 0.12 gC/m 3 年，这比我们在实验室中使用破碎样品实现的 OC petro 氧化速率（557.1 gC/m 3/yr）低几个数量级。尽管整个深度剖面的 O 2 (g) 含量较高，但这种差异仍然存在，表明 OC petro 的物理可及性可以调节氧化风化。在雨季和旱季风化剖面上部 13 m 范围内，没有直接的放射性碳证据表明 CO 2 (g) 中存在 OC 石油氧化。相反，渗流区CO 2 (g) 的产生主要是与深根相关的近期固定碳的呼吸作用。在这个快速侵蚀、富氧、生物动态山坡的风化过程中，OC petro 显然会在包气带中流动，但其速率远低于可测量的根部来源 CO 2 (g) 的贡献。
The oxidation of organic carbon in sedimentary bedrock (petrogenic OC, OC p e t r o) is increasingly recognized as a potential source of CO 2 to the atmosphere. Recent studies provide evidence for the mobilization and oxidation of OC p e t r o in sedimentary bedrock during rock weathering. However, the mechanisms and rates remain uncertain, particularly where overlying soils and vegetation drive contemporaneous oxidation of recently fixed organic carbon. Here, we quantify OC p e t r o weathering across a 16 m shale depth profile in a steep, rapidly eroding forested hillslope in the Northern California Coast Ranges. We report solid and gas phase radiocarbon and stable isotope analyses of samples extracted from specialized in-situ samplers, and a supporting laboratory incubation experiment of the shale regolith. OC p e t r o is removed from the weathered bedrock at a rate of approximately 0.12 gC/m 3 yr, which is orders of magnitude lower than the rate of OC p e t r o oxidation we achieved in the laboratory with crushed samples (557.1 gC/m 3/yr). This disparity occurs despite high O 2 (g) content across the depth profile, indicating that physical accessibility of OC p e t r o can regulate oxidative weathering. There is no direct radiocarbon evidence of OC p e t r o oxidation in CO 2 (g) across the upper 13 m of the weathering profile during both wet and dry seasons. Instead, vadose zone CO 2 (g) production at the site is dominated by respiration of recently fixed carbon associated with deep rooting. OC p e t r o is clearly mobilized across the vadose zone during weathering in this rapidly eroding, oxygen-rich, biologically dynamic hillslope, but at rates far below what can be measured given the contribution of root-derived CO 2 (g).
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DOI：
10.1073/pnas.1404763111
发表时间：
2014-04
期刊：
Proceedings of the National Academy of Sciences
影响因子：
--
作者：
D. Rempe;W. Dietrich
通讯作者：
D. Rempe;W. Dietrich
DOI：
10.1029/2020jf005848
发表时间：
2021-03
期刊：
Journal of Geophysical Research: Earth Surface
影响因子：
--
作者：
M. Pedrazas;W. Hahm;Mong‐Han Huang;D. Dralle;M. Nelson;Rachel E. Breunig;K. Fauria;A. Bryk;W. Dietrich;D. Rempe
通讯作者：
M. Pedrazas;W. Hahm;Mong‐Han Huang;D. Dralle;M. Nelson;Rachel E. Breunig;K. Fauria;A. Bryk;W. Dietrich;D. Rempe
影响因子：
9.7
作者：
Conor J. Murphy;E. Baggs;N. Morley;D. Wall;E. Paterson
通讯作者：
Conor J. Murphy;E. Baggs;N. Morley;D. Wall;E. Paterson
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影响因子：
5.2
作者：
Schmidt, Logan;Rempe, Daniella
通讯作者：
Rempe, Daniella
影响因子：
4.9
作者：
H. Wen;P. Sullivan;G. Macpherson;S. Billings;Li Li-Li
通讯作者：
H. Wen;P. Sullivan;G. Macpherson;S. Billings;Li Li-Li