中国科大通过实验研究揭示蒸发岩记录水体Li同位素的潜力

  大陆地表有很大一部分被古老的蒸发岩所覆盖，主要以盐岩和硬石膏为主，主流观点认为Li对蒸发岩矿物亲和力不强，主要集中在水体中，但是在海洋或者湖泊蒸发阶段的后期，Li会作为流体包裹体或者结构性掺入蒸发矿物中。现阶段对Li进入蒸发岩矿物的机制、程度以及蒸发岩沉淀过程中对流体δ⁷Li值的潜在影响尚不清楚。近日，中国科学技术大学地球和空间科学学院肖益林教授团队通过三种天然水体蒸发实验对蒸发沉淀过程中Li的行为机制进行了界定。研究成果发表在国际地学知名期刊《Chemica Geology》上。

研究团队通过对三种自然水体（青海湖水、茶卡盐湖水、黄海水）的常温蒸发实验，收集蒸发过程中的水体及对应蒸发产物，进行Li同位素分析，并结合EQL/EVP软件模拟蒸发序列。实验结果表明，首先生成的沉淀物（文石、方解石、石膏和/或三水菱镁矿）与流体之间的Li同位素分馏可达4‰~17‰（图1）。蒸发后期石盐（NaCl）大量析出，其与流体之间的分馏可以忽略不计，并且整个蒸发过程中流体的δ⁷Li值保持不变。这一发现对于准确解释地质记录中古蒸发岩的δ⁷Li值至关重要，因为它清晰地揭示蒸发岩形成过程中Li及其同位素的变化特征，同时为研究类似环境中Li的地球化学循环及其同位素特征提供了方法论基础。

图1青海湖、黄海、茶卡盐湖水蒸发过程中水体与沉淀物的δ⁷Li值，图顶部为EQL/EVP软件模拟的蒸发序列。

李尹博士研究生为第一作者，肖益林教授为论文通讯作者，合作作者包括中国科学技术大学王洋洋特任副研究员，宾夕法尼亚大学的Jack G. Murphy博士和普林斯顿大学Mebrahtu F. Weldeghebriel博士。该项工作得到中国科学院战略先导专项（B）（XDB41000000）和国家自然科学基金（42073003, 42230304）的联合资助。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2024.1223