利用礦物原位鋰同位素分析方法，我國科學家發現了海水中鋰擴散作用等地表過程是地球深部地幔鋰同位素變重的原因，為研究地質歷史時期青藏高原不同圈層相互作用開拓了新思路，可服務國家礦産資源戰略需求。相關成果日前線上發表于《自然》旗下學術期刊《科學報告》。

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作用。近年來，鋰同位素體系廣泛運用於地幔橄欖岩研究。中國科學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岩石圈地幔橄欖岩作為研究對象，系統分析了青藏高原地幔橄欖岩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‰。研究發現，越靠近橄欖石礦物顆粒邊緣，海水鋰同位素特徵越明顯；越靠近橄欖石礦物顆粒中心位置，地幔鋰同位素特徵越明顯，這揭示了海水中鋰元素經過擴散作用進入橄欖石。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均沿海水和大陸地幔二元混合曲線分佈，説明樣品中鋰同位素特徵同時受控于海水和大陸地幔。

研究進一步發現，由於鋰同位素在低於350℃的溫度下會發生強烈分餾，又會在高溫下快速達到均一，可見地球深部高溫地質作用並不是鋰同位素組成發生變化導致不均一的終極因素。

而在大陸裂解過程中，地幔橄欖岩逐漸上浮，露于海底，海水滲透到尚處於較熱狀態的地幔橄欖岩中。研究團隊分析，在這個階段，地幔橄欖岩具有足夠的能量，供海水中的鋰元素擴散到橄欖石中，並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徵。

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