利用礦物原位鋰同位素分析方法，我國科學(xué)家發(fā)現了海水中鋰擴散作用等地表過(guò)程是地球深部地幔鋰同位素變重的原因，為研究地質(zhì)歷史時(shí)期青藏高原不同圈層相互作用開(kāi)拓了新思路，可服務(wù)國家礦產(chǎn)資源戰略需求。相關(guān)成果日前在線(xiàn)發(fā)表于《自然》旗下學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)報告》。

以往研究認為，地幔鋰同位素組成的不均一性主要受控于地球深部地質(zhì)作用。近年來(lái)，鋰同位素體系廣泛運用于地幔橄欖巖研究。中國科學(xué)院青藏高原研究所碰撞隆升及影響團隊史仁燈研究員及其合作者選取青藏高原消失的特提斯洋殘留的巖石圈地幔橄欖巖作為研究對象，系統分析了青藏高原地幔橄欖巖中的鋰含量和鋰同位素組成。

地幔鋰同位素值約為2‰，而海水鋰同位素較重，其值約為31‰。研究發(fā)現，越靠近橄欖石礦物顆粒邊緣，海水鋰同位素特征越明顯；越靠近橄欖石礦物顆粒中心位置，地幔鋰同位素特征越明顯，這揭示了海水中鋰元素經(jīng)過(guò)擴散作用進(jìn)入橄欖石。論文第一作者史仁燈介紹，研究團隊選擇的絕大多數數據點(diǎn)均沿海水和大陸地幔二元混合曲線(xiàn)分布，說(shuō)明樣品中鋰同位素特征同時(shí)受控于海水和大陸地幔。

研究進(jìn)一步發(fā)現，由于鋰同位素在低于350℃的溫度下會(huì )發(fā)生強烈分餾，又會(huì )在高溫下快速達到均一，可見(jiàn)地球深部高溫地質(zhì)作用并不是鋰同位素組成發(fā)生變化導致不均一的終極因素。

而在大陸裂解過(guò)程中，地幔橄欖巖逐漸上浮，露于海底，海水滲透到尚處于較熱狀態(tài)的地幔橄欖巖中。研究團隊分析，在這個(gè)階段，地幔橄欖巖具有足夠的能量，供海水中的鋰元素擴散到橄欖石中，并且鋰同位素分餾程度非常低，使得橄欖石保存了海水鋰同位素特征。

該研究得到第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究專(zhuān)項和國家自然科學(xué)基金項目聯(lián)合資助。（記者 許琦敏）