海水中的锂元素可经过扩散作用进入地幔橄榄岩

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近年来，锂同位素分析在地幔橄榄岩研究中得到广泛应用。 地幔中的锂同位素丰度约为2‰，而海水中的锂同位素丰度更高，达到31‰。 地幔中锂同位素的分布不均匀。 此前的研究认为，这种不均匀的分布是地球深处地质作用的结果。

理论上，锂同位素在低于350摄氏度的温度下会发生强烈分馏，而在高温下锂同位素的分布会很快达到均匀状态。 然而，地幔中锂同位素的分布并不均匀，这表明地幔中的同位素分布不仅仅是地球深处高温地质作用的结果。

这次，研究人员分析了史前海洋特提斯洋遗留在青藏高原上的地幔橄榄岩。 “我们发现，越靠近橄榄石矿物颗粒的边缘，海水的锂同位素特征越明显；越接近橄榄石矿物颗粒的中心，海水的锂同位素特征减弱，而橄榄石矿物颗粒的锂同位素特征越明显。这意味着海水中的锂元素可以通过扩散进入地幔橄榄岩，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、中科院青藏高原研究所研究员史仁登告诉记者。

“在大陆裂解过程中，地幔橄榄岩会逐渐上浮，暴露在海底。此时，海水可以渗入仍处于较热状态的橄榄岩中。在这个阶段，地幔橄榄岩中的锂元素海水可以顺利地扩散到橄榄岩中，从而使橄榄岩保留了海水的锂同位素特征。” 史仁登进一步解释道。

史仁登说，这种迄今为止保留了海水锂同位素特征的地幔橄榄岩，只能生存在板块构造单元的被动大陆边缘。 这为利用锂同位素示踪技术研究青藏高原特提斯构造域地幔橄榄岩的成因和结构背景提供了研究范例，可以更好地服务国家矿产资源战略需求。