Source and mobility of mercury within a continental magmatic system

Il mercurio (Hg) è un elemento volatile usato per applicazioni industriali e tecnologiche ma che può essere potenzialmente tossico per ogni tipo di ecosistema. Nelle Scienze della Terra, l’accumulo di Hg nelle sequenze sedimentarie è usato per collegare le maggiori crisi biologiche e climatiche dell’Era Fanerozoica con eventi vulcanici. Questo è dato dal fatto che il degassamento vulcanico è il meccanismo principale di rilascio del Hg nell’atmosfera. Se da una parte la comunità scientifica si sta interessando sempre più a questo aspetto, rimane ancora poco chiara quale sia la sorgente da cui qualsiasi sistema vulcanico acquisisce il suo contenuto in Hg prima del degassamento. I pochi studi che fino ad ora hanno cercato di capire il comportamento del Hg all’interno della Terra hanno adottato procedure di preparazione dei campioni e analitiche che possono avere, involontariamente, sotto- o sovrastimato il contenuto di Hg nelle rocce. Il progetto STECALMY cercherà di comprendere le principali sorgenti ed il trasporto di Hg nella crosta Terrestre studiando il Sistema Magmatico del Sesia (SMS), localizzato nel Sudalpino occidentale. Questa zona espone un sistema magmatico continentale che può essere studiato dalle sue radici profonde fino ai suoi prodotti vulcanici. Attraverso una rigorosa procedura di preparazione dei campioni e la valutazione di differenti metodi analitici, verrà sviluppato un protocollo analitico e metodologico per ottimizzare le analisi di Hg in rocce cristalline. Successivamente, questo protocollo verrà usato per investigare la concentrazione del Hg in rocce provenienti dall’SMS e che saranno attentamente selezionate. Verrannno analizzate rocce magmatiche non-contaminate e non-degassate, rocce metamorfiche della crosta in cui queste rocce magmatiche si sono messe in posto, e i prodotti vulcanici eruttati in superficie. Verrà studiata la petrografia e geochimica degli elementi maggiori ed in tracce di queste rocce per quantificare la perdita o l’acquisizione di Hg nei magmi durante l’assimilazione di rocce crostali, la loro cristallizzazione e il loro degassamento in settori continentali. Attraverso una robusta procedura metodologica, il progetto STECALMY produrrà il primo modello che provi a descrivere le sorgenti ed il trasporto del Hg in un sistema magmatico continentale.

Mercury (Hg) is a volatile element that is used for industrial and technological applications and can be potentially toxic for any ecosystem. In Earth science, its accumulation in sedimentary sequences has been recently used to link the major Phanerozoic climatic and biological crisis to massive volcanic events. This is because volcanic degassing is the main mechanism that releases Hg to the atmosphere. While these aspects are receiving increasing scientific interest, it is still unclear what is the source from which a volcanic system acquires its Hg content prior to magma degassing. The few studies addressing the behaviour of Hg in the deep Earth appear to have adopted sample preparation and analytical procedures that might have unintentionally under- or overestimated the actual Hg contents in the rock samples. Project STECALMY seeks to understand the source and mobility of Hg in the Earth's crust by studying the Sesia Magmatic System (SMS), western Southern Alps, Italy, an exposed continental magmatic system that can be tracked from its deepest roots up to its volcanic products. Through a rigorous sample preparation procedure and by testing different analytical methods, I will firstly develop a methodological and analytical protocol that optimises the analyses of Hg in crystalline rocks. Such protocol will then be used to investigate the Hg content in carefully selected rocks from the SMS, from the uncontaminated and undegassed magmatic rocks to the metamorphic rocks of the crust in which they emplaced and the volcanics erupted to the surface. This will be combined with petrography and major and trace element geochemistry of the same samples, in order to quantify the gain or loss of Hg in magmas during assimilation, crystallisation and degassing in a continental setting. Project STECALMY will produce the first methodologically-robust model on the source and mobility of Hg within a continental magmatic system.