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        地球深部地幔鋰同位素為何變重?中國科學家青藏高原最新研究揭秘

        發布時間:2024-02-23 10:32:00來源: 中國新聞網

          中國科學院青藏高原研究所2月22日發布消息說,該所碰撞隆升及影響團隊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,研究發現海水中鋰擴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。


        海水鋰元素擴散到大陸巖石圈地幔橄欖巖中的示意圖。中國科學院青藏高原研究所/供圖

          中國科學家在大陸地幔中發現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,近日在國際學術期刊《科學報告》(Scientific Reports)上線發表,既可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,也可服務國家礦產資源戰略需求。

          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用于地幔橄欖巖研究。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。

          史仁燈研究員在青藏高原實地考察永珠地幔橄欖巖,以身體做比例尺記錄純橄巖產出規模。中國科學院青藏高原研究所/供圖

          在本項研究中,研究團隊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象。他們發現,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過擴散作用進入橄欖石。同時,絕大多數數據點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受控于海水和大陸地幔。

          進一步研究發現,由于鋰同位素在低于350℃溫度下會發生強烈分餾,在高于350℃高溫下會快速達到均一,可見地球深部高溫地質作用并不是鋰同位素組成發生變化導致不均一的終極因素。


        風化后的地幔橄欖巖。中國科學院青藏高原研究所/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的地幔橄欖巖中這個階段,地幔橄欖巖具有足夠的能量,供海水中的鋰元素擴散到橄欖石中,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。

          本次研究對象純橄巖和方輝橄欖巖中橄欖石的測點位置與鋰同位素組成。中國科學院青藏高原研究所/供圖

          他透露,由于能保留這一特征的地質條件苛刻,一般只有在被動大陸邊緣能保存,這對界定該類巖石的成因構造背景具有指示意義,所以,在此次研究成果基礎上,研究團隊后續將根據這一標準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造演化研究。

        (責編:陳衛國)

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