汞（Hg）是自然界中唯一具有显著同位素质量分馏（常以δ²⁰²Hg表示）和非质量分馏（常以Δ¹⁹⁹Hg表示）的金属元素。其在表生地球化学领域已经开展了大量的储库研究并取得了广泛的应用，而对于地球深部储库Hg体系的研究还比较薄弱。近年来的研究填补了部分空白（地幔和大陆上地壳），由于研究样品的稀缺性，连接地幔和中上地壳纽带、发生壳幔相互作用主要场所的下地壳的Hg体系组成特征尚缺乏直接限定。

针对上述科学问题，我校地球科学与资源学院博士后张京渤，在侯增谦院士和王瑞教授指导下，与中国科学院地球化学研究所尹润生研究员和田振东副研究员展开合作，对完整出露且保存完好的巴基斯坦Kohistan弧下地壳样品开展了系统的Hg浓度和Hg同位素分析，结合前人数据，取得如下创新性认识：

（1）俯冲带弧下地壳储库的平均Hg浓度为2.21 ± 3.65 ppb，δ²⁰²Hg 为-0.91 ± 0.47‰， Δ¹⁹⁹Hg 为0.02 ± 0.04‰ （图1和2）。

（2）该研究数据集与前人对中亚造山带新生下地壳Hg浓度和同位素组成的估算呈现一定差异，表明除源区的交代作用外，壳内的同化混染作用也是导致Hg浓度变化和同位素分馏的重要原因（图3）。

（3）对于地球深部不同储库Hg体系特征的完善为Hg同位素示踪壳幔相互作用提供了重要理论依据（图4）。

图1 本研究和前人已发表的各储库Hg浓度特征

图2 本研究和前人已发表的各储库Hg同位素特征

图3 壳内同化混染作用导致的Hg同位素分馏

图4 已建立的地球各储库Hg同位素组成示意图

该研究受国家重点研发计划项目（2022YFF0800902）、深地探测与矿产勘查全国重点实验室开放课题（SL202402）以及国家资助博士后项目（GZC20232485）资助，研究成果发表在国际地学权威期刊《Geological Society of America Bulletin》上：Zhang, J., Wang, R.^*, Yin, R.^*, Tian, Z., Hou, Z.Q., 2025. Mercury systematics in the arc lower crust of subduction zones and implications on crust-mantle interactions. GSA Bulletin, doi: 10.1130/B38170.1.

全文链接：https://doi.org/10.1130/B38170.1