锂同位素在川西碰撞环境碳酸岩研究中取得重要进展

锂（Li）是最轻的金属元素，有两种稳定同位素（⁶Li和⁷Li）。Li具有中等不相容性、强烈的流体活动性以及同位素之间较大的相对质量差等特点，Li同位素体系在示踪壳幔物质循环过程等方面显示了独特的优越性。与对流地幔相对均一的锂同位素组成（δ⁷Li=+4±2 ‰）相比，俯冲沉积物与洋壳具有高的锂含量和不同的锂同位素组成，岩石圈地幔的锂同位素组成变化非常大（可达40 ‰）。高温条件下锂同位素平衡分馏很小，幔源岩浆的锂同位素组成记录了源区物质的组成。
    资源所同位素实验室田世洪研究员及其合作者在美国马里兰大学和国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室利用多接收等离子体质谱仪（MC-ICPMS）对川西碰撞环境碳酸岩进行了锂同位素地球化学研究，结果显示：川西碰撞环境碳酸岩的锂同位素组成δ⁷Li为-4.5-10.8 ‰，明显不同于裂谷环境碳酸岩的锂同位素组成（^δ7Li=+4±2 ‰）。研究表明，川西碳酸岩的锂同位素组成反映了岩石圈地幔的组成，受到俯冲洋壳物质循环的影响。碳酸岩的锂同位素组成变化范围大，暗示了古老岩石圈地幔存在异常的δ⁷Li组成。模拟计算表明，碳酸岩异常的δ⁷Li来源于次大陆岩石圈地幔（SCLM），受到俯冲洋壳和沉积物的不同比例流体的交代。元古代俯冲的洋壳和沉积物富Li流体交代SCLM，形成交代富集的次大陆岩石圈地幔，新生代软流圈上涌和始新世–渐新世减压熔融导致岩石圈地幔部分熔融，形成碳酸岩–正长岩母岩浆，两者发生液态不混溶作用，形成碳酸岩和正长岩。裂谷环境碳酸岩来源于次岩石圈地幔（与地幔柱有关），没有受到俯冲作用和地壳循环的影响；而碰撞环境碳酸岩来源于次大陆岩石圈地幔，受到洋壳和沉积物流体的交代作用。因此，锂同位素提供了一种鉴别裂谷环境和碰撞环境碳酸岩以及研究地壳循环的有效方法。
    本研究受国家973项目、国家自然科学基金、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金、IGCP/SIDA–600等项目的联合资助。相关研究成果以题为: “The anomalous lithium isotopic signature of Himalayan collisional zone carbonatites in western Sichuan, SW China: enriched mantle source and petrogenesis” 的研究论文发表在杂志《Geochimica et Cosmochimica Acta》（2015, 159: 42-60）。 (田世洪 供稿)
    全文见：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703715001581。