The Mercury Isotopic Composition of Earth's Mantle and the Use of Mass Independently Fractionated Hg to Test for Recycled Crust

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作者
Frédéric Moynier,Matthew G. Jackson,Ke Zhang,Hongming Cai,Sæmundur A. Halldórsson,Raphaël Pik,James M.D. Day,Jiubin Chen
出处
期刊:Geophysical Research Letters [American Geophysical Union]
卷期号:48 (17) 被引量:42
标识
DOI:10.1029/2021gl094301
摘要

Abstract The element mercury (Hg) can develop large mass‐independent fractionation (MIF) (Δ 199 Hg) due to photo‐chemical reactions at Earth's surface. This results in globally negative Δ 199 Hg for terrestrial sub‐aerially‐derived materials and positive Δ 199 Hg for sub‐aqueously‐derived marine sediments. The mantle composition least affected by crustal recycling is estimated from high‐ 3 He/ 4 He lavas from Samoa and Iceland, providing an average of Δ 199 Hg = 0.00 ± 0.10, Δ 201 Hg = −0.02 ± 0.0.09, δ 202 Hg = −1.7 ± 1.2; 2SD, N = 11. By comparison, a HIMU‐type lava from Tubuai exhibits positive Δ 199 Hg, consistent with altered oceanic crust in its mantle source. A Samoan (EM2) lava has negative Δ 199 Hg reflecting incorporation of continental crust materials into its source. Three Pitcairn lavas exhibit positive Δ 199 Hg which correlate with 87 Sr/ 86 Sr, consistent with variable proportions of continental (low Δ 199 Hg and high 87 Sr/ 86 Sr) and oceanic (high Δ 199 Hg and low 87 Sr/ 86 Sr) crustal material in their mantle sources. These observations indicate that MIF signatures offer a powerful tool for examining atmosphere‐deep Earth interactions.
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