Abstract Seafloor hydrothermal systems are important sinks for Mg as their concentration in high-temperature hydrothermal vent fluids decreases to near zero through the formation of secondary minerals. However, the problem of mass balance still persists regarding the global sink for Mg via sub-seafloor high-temperature hydrothermal reactions. In this study, we measured isotopic compositions of Mg in high-temperature hydrothermal vent fluids from 5 arc and back-arc systems in the western Pacific. This was done to better understand Mg behavior during hydrothermal circulation and to quantify the oceanic Mg cycle. The samples with significantly low Mg concentrations showed 26Mg depletion due to Mg fractionation and Mg fixation during hydrothermal circulation. Addition of Mg to the permeable sub-seafloor during venting is the probable reason for the isotopic variation of Mg. The vent fluids (return flux) with lighter Mg isotopic compositions contain much smaller amounts of Mg than seawater. This confirms that the high-temperature hydrothermal sinks have a less significant effect on the oceanic Mg isotopic composition. Based on the simple steady state equations and low-temperature hydrothermal sinks of 26Mg (−0.25‰ to 0.00‰ of δ26Mg), 7–26% of the riverine Mg input is presumed to be removed through the high-temperature sink. This estimate is lower than that proposed by Mottl and Wheat (1994), which was 10–40%. Thus, other Mg sinks such as the low-temperature hydrothermal sink and/or the dolomite sink need to be considered.

中文翻译：

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西太平洋弧和弧后热液系统海底喷口流体的镁同位素组成

摘要 海底热液系统是镁的重要汇，因为它们在高温热液喷口流体中的浓度通过次生矿物的形成降低到接近于零。然而，关于通过海底高温水热反应全球镁汇的质量平衡问题仍然存在。在这项研究中，我们测量了来自西太平洋 5 个弧和弧后系统的高温热液喷口流体中镁的同位素组成。这样做是为了更好地了解热液循环过程中镁的行为并量化海洋镁循环。由于 Mg 分馏和水热循环过程中的 Mg 固定，具有显着低 Mg 浓度的样品显示 26Mg 消耗。在排放过程中向可渗透的海底添加 Mg 是 Mg 同位素变化的可能原因。具有较轻 Mg 同位素组成的排放流体（返回通量）含有比海水少得多的 Mg 量。这证实了高温热液汇对海洋镁同位素组成的影响较小。根据简单的稳态方程和 26Mg（δ26Mg 的 -0.25‰ 至 0.00‰）的低温热液汇，推测 7-26% 的河流镁输入通过高温汇去除。这一估计低于 Mottl 和 Wheat (1994) 提出的 10-40%。因此，需要考虑其他镁汇，如低温热液汇和/或白云石汇。具有较轻 Mg 同位素组成的排放流体（返回通量）含有比海水少得多的 Mg 量。这证实了高温热液汇对海洋镁同位素组成的影响较小。根据简单的稳态方程和 26Mg（δ26Mg 的 -0.25‰ 至 0.00‰）的低温热液汇，推测 7-26% 的河流镁输入通过高温汇去除。这一估计低于 Mottl 和 Wheat (1994) 提出的 10-40%。因此，需要考虑其他镁汇，如低温热液汇和/或白云石汇。具有较轻 Mg 同位素组成的排放流体（返回通量）含有比海水少得多的 Mg 量。这证实了高温热液汇对海洋镁同位素组成的影响较小。根据简单的稳态方程和 26Mg（δ26Mg 的 -0.25‰ 至 0.00‰）的低温热液汇，推测 7-26% 的河流镁输入通过高温汇去除。这一估计低于 Mottl 和 Wheat (1994) 提出的 10-40%。因此，需要考虑其他镁汇，如低温热液汇和/或白云石汇。根据简单的稳态方程和 26Mg（δ26Mg 的 -0.25‰ 至 0.00‰）的低温热液汇，推测 7-26% 的河流镁输入通过高温汇去除。这一估计低于 Mottl 和 Wheat (1994) 提出的 10-40%。因此，需要考虑其他镁汇，如低温热液汇和/或白云石汇。根据简单的稳态方程和 26Mg（δ26Mg 的 -0.25‰ 至 0.00‰）的低温热液汇，推测 7-26% 的河流镁输入通过高温汇去除。这一估计低于 Mottl 和 Wheat (1994) 提出的 10-40%。因此，需要考虑其他镁汇，如低温热液汇和/或白云石汇。