A high carbon content of the Hawaiian mantle from olivine-hosted melt inclusions

Tucker, J.; Hauri, E. H.; Pietruszka, A. J.; Garcia, Michael O.; Marske, J. P.; Trusdell, Frank A.

doi:10.1016/j.gca.2019.04.001

Cited by 69 publications

(144 citation statements)

References 81 publications

Supporting

Mentioning

136

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…An alternative, but complementary, approach to constraining CO 2 recycling efficiency is to estimate the amount of carbon within recycled mantle domains where they are sampled at ocean islands. CO 2 -noble gas systematics of fluid inclusions in material erupted in Hawaii and La Réunion Island indicate their mantle sources are carbon rich (Trull et al, 1993;Boudoire et al, 2018), which is further supported by models that couple CO 2 emission rates with magma supply rates at Hawaii (Anderson and Poland, 2017) and high CO 2 contents of primitive melts (Tucker et al, 2019). However, both Hawaii and La Réunion are underlain by mantle plumes transporting primordial (high 3 He/ 4 He) mantle, which may contain high concentrations of carbon (Miller et al, 2019).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 73%

“…Ratios of CO 2 and trace-element concentrations One process affecting carbon that it may be possible to successfully control for is melting. Ratios of CO 2 to Ba or Nb concentrations have been used to achieve this (Saal et al, 2002;Le Voyer et al, 2017;Hauri et al, 2018;Michael and Graham, 2015;Shimizu et al, 2016;Tucker et al, 2019;Shimizu et al, 2019;Miller et al, 2019), since CO 2 , Ba, and Nb partition similarly during mantle melting (Saal et al, 2002;Rosenthal et al, 2015). Given this similarity in partitioning behaviour, it should be expected that pre-degassing magmatic values of CO 2 /Ba and CO 2 /Nb will not be fractionated from their mantle sources; the exception to this being that even small differences between the partition coefficients can cause large variations in the CO 2 /Ba and CO 2 /Nb of instantaneous fractional melts extracted from a previously depleted source (Rosenthal et al, 2015).…”

Section: Estimating Mantle Carbonmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Melt inclusion constraints on mantle carbon heterogeneity within an individual mantle plume and at the global scale

Matthews¹,

Shorttle²,

Maclennan³

et al. 2019

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

The Earth’s mantle holds more carbon than its oceans, atmosphere and continents combined, yet the distribution of carbon within the mantle remains uncertain. Global variations in the carbon content of the depleted mantle have been inferred from carbon-trace element systematics of ultra-depleted mid-ocean ridge glasses and melt inclusions, though the origin of mantle carbon variability remains uncertain. A variety of observations suggest that the mantle plumes underlying ocean islands have high bulk carbon contents, but the characterisation of individual mantle plume components has not been possible.We supplement the existing melt inclusion data from Iceland with four new datasets, significantly en- hancing the spatial and geochemical coverage. Within the combined dataset there is significant variation in melt inclusion CO2/Ba ratio, which is tightly correlated with trace element enrichment. The trends in CO2/Ba–Ba space displayed by our new data coincide with the same trends in data compiled from global ocean islands and mid-ocean ridges, forming a global array. The overall structure of the global CO2/Ba array is not a property of the source, instead controlled by CO2 degassing before melt inclusion entrapment, and CO2 loss by decrepitation following inclusion entrapment.The position of melt inclusion datasets within the global array allows us to filter out inclusions likely tohave undergone decrepitation. Providing earlier CO2 degassing and magma mixing have not destroyed themantle signal, the remaining inclusions may preserve mantle CO2/Ba values. Using the observed covariationof the filtered CO2/Ba ratio with radiogenic isotope tracers of mantle source, we find CO2 concentrationsin the Icelandic depleted mantle of 102+53 -27 ppmw, typical of mantle underlying the mid-ocean ridge system,and high CO concentrations of 2.2+3.8 -1.5 wt% associated with the high 3He/4He component of the Iceland plume. However, source and process are difficult to deconvolve for the eruptions most sensitive to enriched, or recycled, mantle components; the presently available data is consistent with recycled material being either enriched or depleted in carbon.Extending our approach globally, we find no systematic variation in CO2/Ba or CO2/Nb with enrichment (in the absence of a primordial mantle contribution). The lack of global co-variation suggests mechanisms recycling CO2 from the surface into the convecting mantle are decoupled from those recycling most trace elements. However, the variation of CO2/Nb with Ba/Nb suggests Ba may behave similarly to CO2 during recycling.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 73%

Section: Estimating Mantle Carbonmentioning

confidence: 99%

Melt inclusion constraints on mantle carbon heterogeneity within an individual mantle plume and at the global scale

Matthews¹,

Shorttle²,

Maclennan³

et al. 2019

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Estimates of the carbon content of the subcontinental mantle lithosphere (SCLM) range from average concentration of <700 ppm C to several weight percent in the lowermost SCLM (Foley and Fischer, 2017;Lee et al, 2019), which is one to four orders of magnitude higher than the C contents of the convecting mantle (Dasgupta and Hirschmann, 2010;Tucker et al, 2019).…”

Section: The Evolution Of Carbon In the Mantle Lithosphere On Geologimentioning

confidence: 99%

Carbonatites as a record of the carbon isotope composition of large igneous province outgassing

Gales

Black

Elkins‐Tanton

2020

Earth and Planetary Science Letters

View full text Add to dashboard Cite

I am incredibly grateful to my adviser, Ben Black, for his infinite patience, expertise and guidance through every stage of this project. I am indebted to him for actively providing me with opportunities and sharing his enthusiasm for the field of volcanology and scientific endeavor. I would like to acknowledge Lindy Elkins-Tanton who has been an integral part of this project, from sample collection to reviewing and editing this manuscript. Thank you to my committee members, Dr Steven Kidder and Dr Zhengrong Wang, for their support and guidance during my time at CCNY.

show abstract

“…Для учета содержания СО2 в газовом пузыре и оценки общего содержаний CO2 внутри расплавных включений используются три метода: (1) метод расчета состава и количества равновесного флюида [напр., Steele-MacInnis et al, 2011;Aster et al, 2016;Moore et al, 2018;Tucker et al, 2019], (2) экспериментальная гомогенизация включений [напр., Mironov et al, 2015; и (3) массбалансовый расчет на основе измерения пропорций стекла и газовой фазы и содержания в них СО2 [напр., Наумов и др., 2006;Steele-MacInnis et al, 2011;Hartley et al, 2014;Moore et al, 2015;Aster et al, 2016;Robidoux et al, 2018;Taracsak et al, 2019 и др.]. Для определения содержания СО2 в газовой фазе, обычно представленной малоплотным флюидом, используют метод Рамановской спектроскопии [напр., Steele-MacInnis et al, 2011;Hartley et al, 2014;Moore et al, 2015 и др.…”

Section: ]unclassified

“…4а, табл.1). Почти идентичные к этим значениям (когда РВ -сфера) дает способ, когда толщина РВ принимается равной среднему значению между длиной и шириной (z=x/2+y/2) [напр., Tucker et al, 2019] (табл.1). Сравнение между собой объемных данных, полученных для РВ с измерением толщины включений оптически (z1) и в ортогональных сечениях z2показывает, что они хорошо соответствуют друг другу и их значения находятся в пределах погрешности оценки относительных объемов газовых пузырей РВ (рис.…”

Section: ]unclassified

Оценка Содержания Со2 В Газовой Фазе Расплавных Включений С Использованием Рамановской Спектроскопии (На Примере Включений В Оливине Вулкана Карымский, Камчатка)

2019

GiG

View full text Add to dashboard Cite

Углекислый газ (СО2) является одним из главных летучих компонентов природных магм, однако оценка его исходных концентраций остается трудной задачей. Изучение расплавных включений в минералах позволяет получить прямую оценку содержания CO2 в расплавах. Для точного определения его содержания в расплавных включениях необходим анализ концентрации СО2 как в стекле, так и в дочерней флюидной фазе включений. В результате данного исследования получена калибровочная зависимость между плотностью CO2 в интервале 0.01-0.22 г/см3 и расстоянием между его характеристическими пиками (диадами Ферми). Это расстояние было измерено с помощью конфокальной рамановской спектроскопии в пузырях расплавных включений с известной плотностью СО2. Точность определения плотности составляет ±0.03 г/см3. Полученная калибровка была применена для оценки плотности CO2 в газовой фазе расплавных включений в магнезиальном оливине (Fo88.5-84.8) из базальтов Карымского вулкана, Восточная Камчатка. Расчетная плотность составила 0.03-0.21 г/см3, что позволило впервые для Карымского вулкана оценить минимальное исходное содержание CO2 в его родоначальных магмах как 0.45 мас.%. Вместе с данными об исходном содержании воды (~4.5 мас.%) это свидетельствует о начале кристаллизации родоначальных магм Карымского вулкана при давлении не менее 7 кбар (>25 км). Для увеличения надежности метода в применении к оценке плотности СО2 в газовой фазе расплавных включений в оливине предлагается проведение предварительного нагрева включений для полной гомогенизации флюидной фазы, а также определение размеров включений в 3-х измерениях. Проведенное исследование открывает перспективы надежной оценки содержания СО2 в родоначальных магмах, глубины кристаллизации, степени дегазации магм, а также возможности сопоставления состава магматических флюидов и высокотемпературных вулканических газов.

show abstract

A high carbon content of the Hawaiian mantle from olivine-hosted melt inclusions

Cited by 69 publications

References 81 publications

Melt inclusion constraints on mantle carbon heterogeneity within an individual mantle plume and at the global scale

Melt inclusion constraints on mantle carbon heterogeneity within an individual mantle plume and at the global scale

Carbonatites as a record of the carbon isotope composition of large igneous province outgassing

Оценка Содержания Со2 В Газовой Фазе Расплавных Включений С Использованием Рамановской Спектроскопии (На Примере Включений В Оливине Вулкана Карымский, Камчатка)

Contact Info

Product

Resources

About