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Mercury's mantle as constrained by its crust

Namur, Olivier und Tosi, Nicola und Shorttle, Oliver und Cartier, Camille und Lin, Yanhao und Zhang, Yishen und Saracino, Fabrizio und LLado, Laurie und Pirotte, Adrien und Charlier, Bernard (2023) Mercury's mantle as constrained by its crust. 2023 Goldschmidt Conference, 2023-07-09 - 2023-07-14, Lyon, France.

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Kurzfassung

Primitive melts provide information on the thermo-chemical state of the mantle of terrestrial planets. On Earth, several billion years of plate tectonics has cycled surface material into the deep mantle, erasing information on the earliest conditions and producing a new fabric of lithological and chemical heterogeneity. On stagnant-lid planets, where cycling of surface material into the mantle is less efficient, we may have a chance to see further back to their formation. In this case, mantle heterogeneity may originate from magma ocean fractional crystallization. Mercury, as the smallest planet of the solar system, offers the chance to see such a primitive mantle structure. Mercury is characterized by a large core (70 vol.%), a thin (400 km) mantle, and a thick (20-70 km) volcanic crust. It is believed that the volcanic crust was dominantly produced from 4.2 to 3.5 Ga, with minor explosive magmatic activity that may have lasted until as recently as < 1 Ga. Mercury’s surface composition was mapped by the MESSENGER spacecraft and reveals various geochemical provinces ranging in compositions from Mg-rich magmas to Al-enriched lavas. In this contribution, we provide constraints on the temperature conditions of mantle melting needed to produce Mercury’s volcanic crust, based on low- to high-pressure, high-temperature, experiments. These novel experiments shed light on the likely mineralogy and composition of Mercury’s mantle sources. Mercury’s mantle is currently dominated by forsterite and enstatite and perhaps some large amounts of sulfide minerals. In contrast, during the main episode of crust formation, Mercury’s mantle was likely enriched in olivine-, garnet-, clinopyroxene/orthopyroxene- and perhaps plagioclase-bearing lithologies. Based on partial melting experiments of such sources, we will describe the role of mantle lithology, degree of partial melting, volatiles and Mercury’s reducing oxygen fugacity in controlling the major element composition of its erupted lavas as well as their concentrations of volatile (S, Cl, C) and heat-producing (U, Th, K) elements. In particular, we will show how high-degree melting of fertile sources results in highly-refractory mantle residues that cause large-scale magmatic activity to rapidly decline.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/202010/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Mercury's mantle as constrained by its crust
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Namur, OlivierDepartment of Earth and Environmental Sciences, KU Leuven, 3001 Leuven, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tosi, Nicolanicola.tosi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4912-2848NICHT SPEZIFIZIERT
Shorttle, OliverCambridge UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cartier, CamilleCRPG-CNRS, Université de LorraineNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lin, YanhaoHP StarNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, YishenDepartment of Earth and Environmental Sciences, KU Leuven, 3001 Leuven, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saracino, FabrizioUniversity of LiegeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
LLado, LaurieUniversity of LiegeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pirotte, AdrienUniversity of LiegeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Charlier, BernardDepartment of Geology, University of Liege, 4000 Sart-Tilman, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mercury, mantle
Veranstaltungstitel:2023 Goldschmidt Conference
Veranstaltungsort:Lyon, France
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:9 Juli 2023
Veranstaltungsende:14 Juli 2023
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Exploration des Sonnensystems
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Hinterlegt von: Tosi, Dr. Nicola
Hinterlegt am:12 Jan 2024 07:40
Letzte Änderung:11 Jul 2024 14:30

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