利用矿物原位锂同位素分析方法，中国科学院青藏高原研究所碰撞隆升及影响团队史仁灯研究员及其合作者系统分析了青藏高原地幔橄榄岩中的锂含量和锂同位素组成。研究发现，海水中锂扩散作用等地表过程是地球深部地幔锂同位素变重的原因。
北京时间2024年2月19日，上述成果在线发表于Nature旗下刊物《科学报告》（Scientific Reports），为研究地质历史时期青藏高原不同圈层相互作用开拓了新思路，可服务国家矿产资源战略需求。
该文章的第一作者，史仁灯研究员介绍，近年来，锂同位素体系广泛运用于地幔橄榄岩研究。以往研究认为，地幔锂同位素组成的不均一性主要受控于地球深部地质作用。研究团队选取青藏高原消失的特提斯洋残留的岩石圈地幔橄榄岩作为研究对象。
该文第一和通讯作者史仁灯研究员在青藏高原实地考察永珠地幔橄榄岩，以身体做比例尺记录纯橄岩产出规模。
风化后的地幔橄榄岩。
地幔锂同位素值约为2‰，而海水锂同位素较重，其值约为31‰。研究发现，越靠近橄榄石矿物颗粒边缘，海水锂同位素特征越明显；越靠近橄榄石矿物颗粒中心位置，地幔锂同位素特征越明显，揭示了海水中锂元素经过扩散作用进入橄榄石。绝大多数数据点均沿海水和大陆地幔二元混合曲线分布，说明样品中锂同位素特征同时受控于海水和大陆地幔。
海水锂元素扩散到大陆岩石圈地幔橄榄岩中的示意图。
研究进一步发现，由于锂同位素在低温下（＜350℃）会发生强烈分馏，在高温下会快速达到均一，可见地球深部高温地质作用并不是锂同位素组成发生变化导致不均一的终极因素。
在大陆裂解过程中，地幔橄榄岩逐渐上浮，露于海底。海水渗透到尚处于较热状态的地幔橄榄岩中。在这个阶段，地幔橄榄岩具有足够的能量，供海水中的锂元素扩散到橄榄石中，并且锂同位素分馏程度非常低，使得橄榄石保存了海水锂同位素特征。
研究对象纯橄岩和方辉橄榄岩中橄榄石的测点位置与锂同位素组成。
该研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究专项和国家自然科学基金项目联合资助。（来源：科学网）
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41598-024-54616-6
