汞（Hg）是一种强挥发性的重金属元素，也是自然界迄今发现唯一存在显著同位素质量分馏（简称Hg-MDF, 常用δ²⁰²Hg表示）和非质量分馏（简称Hg-MIF，常用Δ¹⁹⁹Hg表示）的金属元素。前人已对Hg在地球表生储库（包括水圈、大气圈、生物圈和土壤圈）的来源、迁移和形态转化等方面开展了大量研究并取得了重要研究进展，但对汞在地球深部的地球化学循环的研究薄弱。原始地幔的Δ¹⁹⁹Hg近于0‰，而地表汞的光致还原反应可导致海洋系统（如海水、大洋沉积物）具有正的Δ¹⁹⁹Hg，而陆地系统（如植物和土壤）具有负的Δ¹⁹⁹Hg。因此，汞同位素成为示踪地表物质俯冲再循环和壳幔相互作用的有效工具。

大陆上地壳是汞最主要的储库之一，确定其汞同位素组成对于理解地表和岩浆过程中汞同位素的分馏行为，以及示踪壳幔物质的循环过程具有重要意义。为准确厘定大陆上地壳的汞含量和同位素组成，中科院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室的田振东博士后在导师尹润生研究员指导下，通过与国内外科研人员的合作，对我国华南和中亚造山带不同类型的花岗岩（包括I、S、A型，图1）开展了系统研究，取得了若干创新认识：

图1 不同类型花岗岩采样位置图

（1）上地壳具有高度不均一的汞同位素组成，其δ202Hg变化范围为-4.40~+0.47‰，Δ199Hg为-0.46~+0.33‰（图2）。

图2 大陆上地壳不同类型岩石δ²⁰²Hg和Δ¹⁹⁹Hg柱状图

（2）岩浆演化过程轻汞同位素丢失会使得残余岩浆富集重δ202Hg，但上述过程不会产生Hg-MIF（图3）。

图3 我国华南和中亚造山带不同类型花岗岩δ²⁰²Hg vs. Δ¹⁹⁹Hg图解

（3）修订了大陆上地壳的平均汞含量（13.5 ppb），并初步定义了其汞同位素组成（δ202Hg = -1.15 ± 1.01 ‰；Δ199Hg = 0.03 ± 0.15 ‰; 2SD；图4）。这一结果对示踪地球不同圈层中Hg的循环提供了重要参数。

图4 地球不同深部和表生储库Hg同位素组成示意图

上述成果以“Mercury abundance and isotopic composition in granitic rocks: Implications for Hg cycling in the upper continental crust”为题发表在《Geochimica et Cosmochimica Acta》上。 

原文信息：

Zhendong Tian, Bernd Lehmann, Changzhou Deng, Anbo Luo, Xingchun Zhang, Frédéric Moynier, Runsheng Yin^*. Mercury abundance and isotopic composition in granitic rocks: Implications for Hg cycling in the upper continental crust. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2023, 361: 200-209. https://doi.org/10.1016/j.gca.2023.09.019.

（矿床室 尹润生 田振东 供稿）