近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院肖益林教授團(tuán)隊(duì)與青海省青海湖景區(qū)保護(hù)利用管理局、中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖所、美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)以及南寧師范大學(xué)合作系統(tǒng)測(cè)定了青海湖的水、沉積物和補(bǔ)給水的元素及Li同位素組成，并對(duì)湖水系統(tǒng)的Li循環(huán)過(guò)程和Li同位素分餾機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)解剖。研究成果發(fā)表在最新一期國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《應(yīng)用地球化學(xué)》上。
青海湖是中國(guó)最大的咸水湖（4625平方公里），位于干旱區(qū)、高寒區(qū)和季風(fēng)區(qū)的交匯處，對(duì)于全球氣候變化十分敏感。同時(shí)該地區(qū)人口和農(nóng)牧業(yè)活動(dòng)少，人類(lèi)活動(dòng)影響可以忽略，因此青海湖可以很好地記錄青藏高原區(qū)域的古氣候信息。鋰同位素(δ7Li) 由于分餾大、不受生物作用影響等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)被認(rèn)為是示蹤古氣候環(huán)境變化的良好工具。然而，在進(jìn)行示蹤工作之前，必須解開(kāi)湖泊水和沉積系統(tǒng)中鋰同位素分餾和元素循環(huán)的機(jī)制。
圖1.(a)青海湖水樣橫向剖面采樣點(diǎn)(b)青海湖水樣垂直剖面的采樣點(diǎn)(c)青海湖沉積物采樣點(diǎn)
研究結(jié)果表明湖水鋰濃度為略微波動(dòng)，主要受控于與氧化鐵或懸浮物的吸附作用影響，δ7Li值（32.1‰±0.4‰）則表現(xiàn)出顯著的均勻性。不同采樣點(diǎn)的湖泊沉積物礦物組成相差不大，與湖水之間的分餾高達(dá)30‰，主要是自生粘土形成所致，通過(guò)計(jì)算可以確定二者的平衡分餾系數(shù)為0.973。
圖2.(a)(b)分別是青海湖的兩個(gè)垂直斷面湖水元素濃度，前者水深27m，后者水深14m(c)是青海湖橫向剖面湖水元素濃度
該研究建立了青海湖的Li循環(huán)模型，模型顯示青海湖現(xiàn)階段處于非穩(wěn)態(tài)，Li輸入（46.8t/a）略高于Li輸出（44.4t/a），在基于現(xiàn)階段氣候條件不變的情況下，湖泊的Li儲(chǔ)量將逐漸上升，預(yù)計(jì)在1.2 ka內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，湖水的δ7Li值將增加，直到6ka后達(dá)到~45‰。該研究一方面加深了我們對(duì)封閉盆地內(nèi)水系地球化學(xué)過(guò)程的理解，并重建青藏高原古氣候環(huán)境歷史具有重要意義。另一方面鑒于青海湖與海洋系統(tǒng)的高度相似性，也有可能為海洋Li同位素的演化提供見(jiàn)解，有助于加深我們對(duì)全球Li循環(huán)的理解。
圖3.（a）（b）分別是海洋（Misra and Froelich., 2012）和青海湖的Li循環(huán)模式示意圖。
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士研究生李尹為論文第一作者，肖益林教授和王洋洋特任副研究員為共同通訊作者。該項(xiàng)工作得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究計(jì)劃（B）和國(guó)家自然科學(xué)基金的聯(lián)合資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2024.106190
（地球和空間科學(xué)學(xué)院、科研部）
