科技日?qǐng)?bào)記者 陸成寬

記者22日從中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所獲悉，利用礦物原位鋰同位素分析法，該所科研人員分析了青藏高原地幔橄欖巖中的鋰含量和鋰同位素組成。他們發(fā)現(xiàn)，海水中的鋰元素可以經(jīng)過擴(kuò)散作用進(jìn)入地幔橄欖巖。這為研究地質(zhì)歷史時(shí)期青藏高原不同圈層的相互作用提供了新思路。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》。

近年來，鋰同位素分析法廣泛運(yùn)用于地幔橄欖巖研究。地幔中的鋰同位素豐度約為2‰，而海水中的鋰同位素豐度則更高，達(dá)到31‰。然而，鋰同位素在地幔中的分布卻是不均勻的。以往的研究認(rèn)為，地幔中鋰同位素分布不均勻是地球深部地質(zhì)作用的結(jié)果。

此次，研究人員分析了史前海洋——特提斯洋殘留在青藏高原的地幔橄欖巖。“我們發(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，海水鋰同位素特征減弱，而地幔鋰同位素特征加強(qiáng)。這意味著，海水中的鋰元素能夠經(jīng)過擴(kuò)散作用進(jìn)入地幔橄欖巖，青藏高原特提斯洋地幔橄欖巖的鋰同位素組成同時(shí)受到海水和大陸地幔的影響?！闭撐牡谝蛔髡?、中國(guó)科學(xué)院青藏高原所研究員史仁燈告訴記者。

“在大陸裂解過程中，地幔橄欖巖會(huì)逐漸上浮，露于海底。此時(shí)，海水可以滲透到尚處于較熱狀態(tài)的橄欖巖中。在這個(gè)階段，海水中的鋰元素可以順利擴(kuò)散到橄欖巖中，使得橄欖巖保存了海水鋰同位素特征?！笔啡薀暨M(jìn)一步解釋。

理論上，鋰同位素在小于350攝氏度的低溫下會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈分餾，在高溫下鋰同位素的分布會(huì)快速達(dá)到均勻狀態(tài)。而地幔中鋰同位素分布是不均勻的，這表明，地幔中的同位素分布并不只是地球深部高溫地質(zhì)作用的結(jié)果。

史仁燈表示，這種迄今還保留有海水鋰同位素特征的地幔橄欖巖，只有在板塊構(gòu)造單元的被動(dòng)大陸邊緣才能幸存。這就為利用鋰同位素示蹤技術(shù)研究青藏高原特提斯構(gòu)造域中地幔橄欖巖的成因構(gòu)造背景提供了研究范例，可更好地服務(wù)國(guó)家礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略需求。

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)院青藏高原所供圖）