Bedrock weathering regulates nutrient mobilization, water storage, and soil production. Relative to the mobile soil layer, little is known about the relationship between topography and bedrock weathering. Here, we identify a common pattern of weathering and water storage across a sequence of three ridges and valleys in the sedimentary Great Valley Sequence in Northern California that share a tectonic and climate history. Deep drilling, downhole logging, and characterization of chemistry and porosity reveal two weathering fronts. The shallower front is ∼7 m deep at the ridge of all three hillslopes, and marks the extent of pervasive fracturing and oxidation of pyrite and organic carbon. A deeper weathering front marks the extent of open fractures and discoloration. This front is 11 m deep under two ridges of similar ridge‐valley spacing, but 17.5 m deep under a ridge with nearly twice the ridge‐valley spacing. Hence, at ridge tops, the fraction of the hillslope relief that is weathered scales with hillslope length. In all three hillslopes, below this second weathering front, closed fractures and unweathered bedrock extend about one‐half the hilltop elevation above the adjacent channels. Neutron probe surveys reveal that seasonally dynamic moisture is stored to approximately the same depth as the shallow weathering front. Under the channels that bound our study hillslopes, the two weathering fronts coincide and occur within centimeters of the ground surface. Our findings provide evidence for feedbacks between erosion and weathering in mountainous landscapes that result in systematic subsurface structuring and water routing.

中文翻译：

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一系列山脊和山谷的地形，基岩风化和储水之间的关系

基岩风化调节营养物的动员，储水和土壤生产。相对于可移动的土壤层，关于地形和基岩风化之间的关系知之甚少。在这里，我们确定了北加州沉积大谷地层中三个山脊和谷地序列中常见的风化和储水方式，它们具有相同的构造和气候历史。深层钻探，井下测井以及化学和孔隙度表征揭示了两个风化前沿。在所有三个山坡的山脊处，较浅的前缘约为7 m，标志着黄铁矿和有机碳的普遍压裂和氧化程度。更深的风化锋线标志着开放性裂缝和变色的程度。在两个类似的山脊-谷距的山脊下，该前缘深11 m，但为17。在山脊下5 m深，几乎是山脊-谷间距的两倍。因此，在山脊顶部，风化的山坡地形的分数随山坡长度而缩放。在这第二个风化锋面以下的所有三个山坡上，闭合的裂缝和未风化的基岩在相邻通道上方的山顶标高上延伸了大约一半。中子探测调查显示，季节性动态水分的存储深度与浅层风化前沿大致相同。在界定我们的研究山坡的河道下，两个风化锋线重合，并发生在地表的厘米范围内。我们的发现为山区景观的侵蚀与风化之间的反馈提供了证据，这些反馈导致了系统的地下构造和水流路径。因此，在山脊顶部，风化的山坡地形的分数随山坡长度而缩放。在这第二个风化锋面以下的所有三个山坡上，闭合的裂缝和未风化的基岩在相邻通道上方的山顶标高上延伸了大约一半。中子探测调查显示，季节性动态水分的存储深度与浅层风化前缘大致相同。在界定我们的研究山坡的河道下，两个风化锋线重合，并发生在地表的厘米范围内。我们的发现为山区景观的侵蚀与风化之间的反馈提供了证据，这些反馈导致了系统的地下构造和水流路径。因此，在山脊顶部，风化的山坡地形的分数随山坡长度而缩放。在这第二个风化锋面以下的所有三个山坡上，闭合的裂缝和未风化的基岩在相邻通道上方的山顶标高上延伸了大约一半。中子探测调查显示，季节性动态水分的存储深度与浅层风化前沿大致相同。在界定我们的研究山坡的河道下，两个风化锋线重合，并发生在地表的厘米范围内。我们的发现为山区景观的侵蚀与风化之间的反馈提供了证据，这些反馈导致了系统的地下构造和水流路径。在第二个风化锋面以下，闭合的裂缝和未风化的基岩在相邻通道上方的山顶高程延伸约一半。中子探测调查显示，季节性动态水分的存储深度与浅层风化前沿大致相同。在界定我们的研究山坡的河道下，两个风化锋线重合，并发生在地表的厘米范围内。我们的发现为山区景观的侵蚀与风化之间的反馈提供了证据，这些反馈导致了系统的地下构造和水流路径。在第二个风化锋面以下，闭合的裂缝和未风化的基岩在相邻通道上方的山顶高程延伸约一半。中子探测调查显示，季节性动态水分的存储深度与浅层风化前缘大致相同。在界定我们的研究山坡的河道下，两个风化锋线重合，并发生在地表的厘米范围内。我们的发现为山区景观的侵蚀与风化之间的反馈提供了证据，这些反馈导致了系统的地下构造和水流路径。中子探测调查显示，季节性动态水分的存储深度与浅层风化前沿大致相同。在界定我们的研究山坡的河道下，两个风化锋线重合，并发生在地表厘米以内。我们的发现为山区景观的侵蚀与风化之间的反馈提供了证据，这些反馈导致了系统的地下构造和水流路径。中子探测调查显示，季节性动态水分的存储深度与浅层风化前沿大致相同。在界定我们的研究山坡的河道下，两个风化锋线重合，并发生在地表的厘米范围内。我们的发现为山区景观的侵蚀与风化之间的反馈提供了证据，这些反馈导致了系统的地下构造和水流路径。