中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所2月22日發(fā)布消息說，該所碰撞隆升及影響團(tuán)隊(duì)史仁燈研究員與合作者利用礦物原位鋰同位素分析方法，通過系統(tǒng)分析青藏高原地幔橄欖巖中的鋰含量和鋰同位素組成，研究發(fā)現(xiàn)海水中鋰擴(kuò)散作用等地表過程也是地球深部地幔鋰同位素變重的原因。

海水鋰元素?cái)U(kuò)散到大陸巖石圈地幔橄欖巖中的示意圖。中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所／供圖

中國(guó)科學(xué)家在大陸地幔中發(fā)現(xiàn)來自海洋的鋰元素并揭秘地球深部地幔鋰同位素為何變重的研究成果論文，近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)報(bào)告》（Scientific　Reports）上線發(fā)表，既可為研究地質(zhì)歷史時(shí)期青藏高原不同圈層相互作用開拓了新思路，也可服務(wù)國(guó)家礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略需求。

論文第一作者和通訊作者史仁燈介紹說，地幔鋰同位素值約為2‰，而海水鋰同位素較重，其值約為31‰。近年來，鋰同位素體系廣泛運(yùn)用于地幔橄欖巖研究。以往研究認(rèn)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。

史仁燈研究員在青藏高原實(shí)地考察永珠地幔橄欖巖，以身體做比例尺記錄純橄巖產(chǎn)出規(guī)模。中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所／供圖

在本項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)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(duì)象。他們發(fā)現(xiàn)，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，揭示出海水中鋰元素經(jīng)過擴(kuò)散作用進(jìn)入橄欖石。同時(shí)，絕大多數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)均沿海水和大陸地幔二元混合曲線分布，說明研究樣品中鋰同位素特征同時(shí)受控于海水和大陸地幔。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，由于鋰同位素在低于350℃溫度下會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈分餾，在高于350℃高溫下會(huì)快速達(dá)到均一，可見地球深部高溫地質(zhì)作用并不是鋰同位素組成發(fā)生變化導(dǎo)致不均一的終極因素。

風(fēng)化后的地幔橄欖巖。中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所／供圖

史仁燈表示，地球在大陸裂解過程中，地幔橄欖巖逐漸上浮，露于海底。在海水滲透到尚處于較熱狀態(tài)的地幔橄欖巖中這個(gè)階段，地幔橄欖巖具有足夠的能量，供海水中的鋰元素?cái)U(kuò)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。

本次研究對(duì)象純橄巖和方輝橄欖巖中橄欖石的測(cè)點(diǎn)位置與鋰同位素組成。中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所／供圖

他透露，由于能保留這一特征的地質(zhì)條件苛刻，一般只有在被動(dòng)大陸邊緣能保存，這對(duì)界定該類巖石的成因構(gòu)造背景具有指示意義，所以，在此次研究成果基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)后續(xù)將根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)全面梳理青藏高原特提斯域中地幔橄欖巖的鋰同位素特征，完善青藏高原早期構(gòu)造演化研究。