Abstract Heavy noble gas (Ne, Ar, Xe) isotopic compositions provide powerful constraints on the nature of mantle heterogeneities in the mantle. The North Atlantic popping rock sample 2ΠD43 is unusually gas-rich and has long formed the basis of our understanding of the noble gas composition of the mantle source of mid-ocean ridge basalts (MORBs). Here we present new high-precision He, Ne, Ar and Xe isotopic compositions as well as He, Ne, Ar and Xe abundances measured in a split of the 2ΠD43 sample. After correcting the measured values for syn- to post-eruptive atmospheric contamination, we estimate a mantle source 21Ne/22Ne of 0.0590 ± 0.0002, 40Ar/36Ar of 23,900 ± 100 and 129Xe/130Xe of 7.41 ± 0.02 for 2ΠD43. Significant regassing of atmospheric Xe into the North Atlantic popping rock mantle source is evident, though differential regassing cannot explain systematic variations between MORB and plume-derived signatures. Rather, the fission Xe isotope signature of the 2ΠD43 mantle source indicates a greater extent of long-term degassing of the upper mantle relative to the plume mantle to explain heavy noble gas isotopic variations. The popping rock data also add to growing evidence that the MORB mantle differentiated from the reservoir supplying noble gases to plume sources within the first 100 Myr of Earth history, and that the two reservoirs have not been homogenized though 4.45 Ga of mantle convection.

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北大西洋爆裂岩 2ΠD43 的重惰性气体特征：对地幔惰性气体非均质性的影响

摘要 重稀有气体（Ne、Ar、Xe）同位素组成为地幔中地幔非均质性的性质提供了强有力的限制。北大西洋爆裂岩样品 2ΠD43 异常丰富，长期以来一直是我们了解大洋中脊玄武岩 (MORB) 地幔源的惰性气体成分的基础。在这里，我们展示了新的高精度 He、Ne、Ar 和 Xe 同位素组成以及在 2ΠD43 样品的分割中测量的 He、Ne、Ar 和 Xe 丰度。在校正了喷发后大气污染的测量值后，我们估计地幔源 21Ne/22Ne 为 0.0590 ± 0.0002，40Ar/36Ar 为 23,900 ± 100 和 129Xe/130Xe 为 7.41 ± 0.04 ΨD 大气中 Xe 大量再气进入北大西洋爆裂岩地幔源是很明显的，尽管差异再气不能解释 MORB 和羽流衍生特征之间的系统差异。相反，2ΠD43 地幔源的裂变 Xe 同位素特征表明上地幔相对于羽状地幔有更大程度的长期脱气，以解释稀有气体的重同位素变化。爆裂岩石数据还增加了越来越多的证据，即在地球历史的前 100 Myr 内，MORB 地幔与向羽流源供应稀有气体的储层不同，并且尽管 4.45 Ga 的地幔对流，这两个储层并未均质化。2ΠD43 地幔源的裂变 Xe 同位素特征表明上地幔相对于羽状地幔有更大程度的长期脱气，以解释稀有气体的重同位素变化。爆裂岩石数据还增加了越来越多的证据，即在地球历史的前 100 Myr 内，MORB 地幔与向羽流源供应稀有气体的储层不同，并且尽管 4.45 Ga 的地幔对流，这两个储层并未均质化。2ΠD43 地幔源的裂变 Xe 同位素特征表明上地幔相对于羽状地幔有更大程度的长期脱气，以解释稀有气体的重同位素变化。爆裂岩石数据还增加了越来越多的证据，即在地球历史的前 100 Myr 内，MORB 地幔与向羽流源供应稀有气体的储层不同，并且尽管 4.45 Ga 的地幔对流，这两个储层并未均质化。