Earth’s missing argon paradox resolved by recycling of oceanic crust
Earth’s missing argon paradox resolved by recycling of oceanic crust
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洋壳循环利用解决了地球缺氩悖论
DOI：
10.1038/s41561-021-00870-6
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发表时间：
2022
影响因子：
18.3
通讯作者：
Ballentine, Chris J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tucker, Jonathan M.;van Keken, Peter E.;Ballentine, Chris J.
原始地幔域在多大程度上经历了数十亿年的对流混合，是地幔动力学和地球化学中的一个基本问题。地球大气中大约有一半的40 Ar消失了，这一观察结果被用来论证一个很大程度上是原始的、对流隔离的下地幔。洋岛玄武岩地幔源区的~（40）Ar/~（36）Ar比值明显低于洋中脊玄武岩，这显然支持这一假说。然而，强烈的层状对流是矛盾的地震层析观测和地球动力学的限制。利用地幔对流的联合地球动力学-地球化学模拟，我们表明，高40 Ar浓度与富钾俯冲洋壳加上未熔化的物质分散在整个地幔可以充分解释地球的40 Ar预算。这个解决方案的失踪Ar悖论既不需要大量减少地球的假设K浓度，也没有大的孤立域地幔。我们还表明，俯冲大气来源的Ar对地幔40 Ar预算的影响不大，但可以大大降低地幔40 Ar/36 Ar比值。不同于He和Ne同位素系统，其变化主要反映了原始物质的掺入，mantle 40 Ar/36 Ar比值可能是由于大气来源的Ar俯冲到地幔深部。
The extent to which primordial mantle domains have survived billions of years of convective mixing is a fundamental question in mantle dynamics and geochemistry. The observation that around half of Earth’s40Ar is missing from the atmosphere has been used to argue for a largely primordial, convectively isolated lower mantle. This hypothesis is apparently supported by lower40Ar/36Ar ratios in the mantle source of ocean-island basalts compared with mid-ocean-ridge basalts. However, strongly layered convection is contradicted by seismic tomographic observations and geodynamic constraints. Using joint geodynamic–geochemical modelling of mantle convection, we show that high40Ar concentrations associated with K-rich subducted oceanic crust plus unmelted material dispersed throughout the mantle can fully account for Earth’s40Ar budget. This solution to the missing Ar paradox requires neither a substantial reduction in Earth’s assumed K concentration nor large isolated domains in the mantle. We additionally show that subducted atmosphere-derived Ar has little effect on the mantle40Ar budget but can substantially reduce mantle40Ar/36Ar ratios. Unlike He and Ne isotope systems, whose variations reflect primarily incorporation of primordial material, mantle40Ar/36Ar ratios may instead result from subduction of atmosphere-derived Ar into the deep mantle.
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DOI：
10.1016/j.pepi.2004.05.011
发表时间：
2005-02
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
I. Tolstikhin;A. Hofmann
通讯作者：
I. Tolstikhin;A. Hofmann
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发表时间：
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通讯作者：
Kim, Jin Seog