【中国科学报】大陆地幔中发现来自海洋的锂元素

中国科学院青藏高原研究所研究员史仁灯及合作者利用矿物原位锂同位素分析方法，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，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，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。近日，相关成果在线发表于《科学报告》。

论文第一作者和通讯作者史仁灯介绍，近年来，锂同位素体系广泛应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。此次，研究团队选取青藏高原特提斯洋残留的岩石圈地幔橄榄岩作为研究对象。

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位置，海水锂同位素特征越明显；而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。这揭示了海水中的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。

研究进一步发现，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，使橄榄石保存了海水锂同位素特征。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41598-024-54616-6

（原载于《中国科学报》 2024-02-26 第3版 综合）