The NASA MESSENGER mission revealed that lavas on Mercury are enriched in sulfur (1.5–4 wt%) compared with other terrestrial planets (<0.1 wt%) due to high S solubility in silicate melt under its very low oxygen fugacity (ƒO2). However, the speciation of that S remains poorly constrained. In this study, we evaluate the role of pressure, temperature, and melt composition on S solubility and speciation in reduced magmas relevant to Mercury. Sulfur speciation was determined by S K-edge XANES spectra collected in 60 experiments that span a range of pressure (0.1 to 5 GPa), temperature (1225 to 1850 °C), and ƒO2 (IW-0.8 to IW-8.6). Data were analysed using new relevant XANES standards and XANES spectral unmixing techniques. Stepwise forward regression was used to develop empirical equations for S species (MgS, CaS, and TiS). We found that fO2, P/T, and S content in the silicate melt at sulfide saturation (SCSS) exert the main controls on MgS content (wt.%) in the silicate melt, and that fO2 and MgS content in the silicate melt exert the main controls on SCSS.

中文翻译：

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用于 Mercurian 岩浆中硫化物形态的氧逸度-温度-压力-成分模型


NASA MESSENGER 任务显示，与其他类地行星 （<0.1 wt%） 相比，水星上的熔岩富含硫 （1.5-4 wt%），因为在其极低的氧逸度 （ƒO2） 下，硅酸盐熔体中的溶解度很高。然而，该 S 的物种形成仍然受到较差的限制。在这项研究中，我们评估了压力、温度和熔体成分对与汞相关的还原岩浆中 S 溶解度和形态形成的影响。硫形态是通过在 60 个实验中收集的 S K-edge XANES 光谱来确定的，这些实验跨越了压力（0.1 至 5 GPa）、温度（1225 至 1850 °C）和 ƒO2（IW-0.8 至 IW-8.6）范围。使用新的相关 XANES 标准和 XANES 光谱解混技术分析数据。逐步前向回归用于开发 S 物质 （MgS、CaS 和 TiS） 的经验方程。我们发现硫化物饱和度 （SCSS） 时硅酸盐熔体中的 fO2、P/T 和 S 含量对硅酸盐熔体中 MgS 含量 （wt.%） 起主要控制作用，硅酸盐熔体中的 fO2 和 MgS 含量对 SCSS 起主要控制作用。