我国科学家在大陆地幔中发现来自海洋的锂元素

科技日报记者 陆成宽

记者22日从中国科学院青藏高原研究所获悉，利用矿物原位锂同位素分析法，该所科研人员分析了青藏高原地幔橄榄岩中的锂含量和锂同位素组成。他们发现，海水中的锂元素可以经过扩散作用进入地幔橄榄岩。这为研究地质历史时期青藏高原不同圈层的相互作用提供了新思路。相关研究成果在线发表于《科学报告》。

近年来，锂同位素分析法广泛运用于地幔橄榄岩研究。地幔中的锂同位素丰度约为2‰，而海水中的锂同位素丰度则更高，达到31‰。然而，锂同位素在地幔中的分布却是不均匀的。以往的研究认为，地幔中锂同位素分布不均匀是地球深部地质作用的结果。

此次，研究人员分析了史前海洋——特提斯洋残留在青藏高原的地幔橄榄岩。“我们发现，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，海水锂同位素特征减弱，而地幔锂同位素特征加强。这意味着，海水中的锂元素能够经过扩散作用进入地幔橄榄岩，青藏高原特提斯洋地幔橄榄岩的锂同位素组成同时受到海水和大陆地幔的影响。”论文第一作者、中国科学院青藏高原所研究员史仁灯告诉记者。

“在大陆裂解过程中，地幔橄榄岩会逐渐上浮，露于海底。此时，海水可以渗透到尚处于较热状态的橄榄岩中。在这个阶段，海水中的锂元素可以顺利扩散到橄榄岩中，使得橄榄岩保存了海水锂同位素特征。”史仁灯进一步解释。

理论上，锂同位素在小于350摄氏度的低温下会发生强烈分馏，在高温下锂同位素的分布会快速达到均匀状态。而地幔中锂同位素分布是不均匀的，这表明，地幔中的同位素分布并不只是地球深部高温地质作用的结果。

史仁灯表示，这种迄今还保留有海水锂同位素特征的地幔橄榄岩，只有在板块构造单元的被动大陆边缘才能幸存。这就为利用锂同位素示踪技术研究青藏高原特提斯构造域中地幔橄榄岩的成因构造背景提供了研究范例，可更好地服务国家矿产资源战略需求。

海水锂元素扩散到大陆岩石圈地幔橄榄岩中的示意图

（中国科学院青藏高原所供图）