近日，中國科學技術大學地球和空間科學學院肖益林教授團隊與青海省青海湖景區保護利用管理局、中國科學院青海鹽湖所、美國賓夕法尼亞大學以及南寧師范大學合作系統測定了青海湖的水、沉積物和補給水的元素及Li同位素組成，并對湖水系統的Li循環過程和Li同位素分餾機制進行了詳細解剖。研究成果發表在最新一期國際知名學術期刊《應用地球化學》上。

青海湖是中國最大的咸水湖（4625平方公里），位于干旱區、高寒區和季風區的交匯處，對于全球氣候變化十分敏感。同時該地區人口和農牧業活動少，人類活動影響可以忽略，因此青海湖可以很好地記錄青藏高原區域的古氣候信息。鋰同位素(δ⁷Li) 由于分餾大、不受生物作用影響等獨特優勢被認為是示蹤古氣候環境變化的良好工具。然而，在進行示蹤工作之前，必須解開湖泊水和沉積系統中鋰同位素分餾和元素循環的機制。

圖1.(a)青海湖水樣橫向剖面采樣點(b)青海湖水樣垂直剖面的采樣點(c)青海湖沉積物采樣點

研究結果表明湖水鋰濃度為略微波動，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‰）則表現出顯著的均勻性。不同采樣點的湖泊沉積物礦物組成相差不大，與湖水之間的分餾高達30‰，主要是自生粘土形成所致，通過計算可以確定二者的平衡分餾系數為0.973。

圖2.(a)(b)分別是青海湖的兩個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循環模型，模型顯示青海湖現階段處于非穩態，Li輸入（46.8t/a）略高于Li輸出（44.4t/a），在基于現階段氣候條件不變的情況下，湖泊的Li儲量將逐漸上升，預計在1.2 ka內達到穩定狀態，湖水的δ⁷Li值將增加，直到6ka后達到~45‰。該研究一方面加深了我們對封閉盆地內水系地球化學過程的理解，并重建青藏高原古氣候環境歷史具有重要意義。另一方面鑒于青海湖與海洋系統的高度相似性，也有可能為海洋Li同位素的演化提供見解，有助于加深我們對全球Li循環的理解。

圖3.（a）（b）分別是海洋（Misra and Froelich., 2012）和青海湖的Li循環模式示意圖。

中國科學技術大學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。該項工作得到中國科學院戰略重點研究計劃（B）和國家自然科學基金的聯合資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2024.106190

（地球和空間科學學院、科研部）