Helium, carbon and nitrogen isotope evidence for slab influence on volcanic gas emissions at Rabaul caldera, Papua New Guinea
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The chemical and isotopic composition of gases emitted by subduction zone volcanoes can provide insights into the origin of magmatic volatiles. In volcanic arcs, magmatic volatiles can be supplied from the mantle, the subducting slab, or the rocks of the arc crust. Determining the relative contributions of these distinct sources is important for understanding the transfer of volatiles between Earth's interior and exterior reservoirs, which has implications for the physical and chemical evolution of both the mantle and the atmosphere. Each subduction zone has a different recycling efficiency, controlled by the composition of the slab and the pressure-temperature path it experiences upon subduction, and accordingly all volcanic arc emissions can be characterised by their chemical and isotopic compositions. In this study, we analyse the composition of volcanic gases from Rabaul caldera in the New Britain subduction zone, Papua New Guinea, and show that the emissions are substantially influenced by slab recycling of carbon and nitrogen. We find helium emissions are dominated by a mantle contribution, with little influence from the arc crust. Carbon isotopes point towards a mixture of mantle, carbonate and organic sediment-derived contributions, with the dominant input coming from carbonates. This may be of sedimentary origin, seafloor calcareous muds, or altered basalts of the subducting oceanic crust. Nitrogen isotopes also indicate a significant influence of sedimentary nitrogen and, potentially, a contribution from altered ocean crust. Our study is the first comprehensive investigation of volatile sources in the New Britain subduction zone and our results and interpretation are consistent with previous studies of element recycling based on New Britain arc lavas.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Helium, carbon and nitrogen isotope evidence for slab influence on volcanic gas emissions at Rabaul caldera, Papua New Guinea
- Date Crossref
- 01/12/2024
- Éditeur
- Elsevier BV
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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University of Manchester Department of Earth Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Department of Earth Sciences pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Woods Hole Oceanographic Institution Marine Chemistry and Geochemistry Department pays non établi dans la noticeOrganisme public
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University of New Mexico Department of Earth and Planetary Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Williams College Department of Geosciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Oxford Department of Earth Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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King Abdullah University of Science and Technology Division of Biological and Environmental Science and Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Papua New Guinea University of Natural Resources and Environment pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University College London Department of Earth Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Waikato Department of Earth Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Rabaul Volcanological Observatory pays non établi dans la noticeInstitution
Department of Earth Sciences — University of Manchester, Department of Earth Sciences et Marine Chemistry and Geochemistry Department — Woods Hole Oceanographic Institution, avec 8 autres affiliations.
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