化学风化在地球表生物质、元素循环以及调控气候稳定方面都发挥了重要作用，锂 (Li) 同位素是重要的大陆硅酸盐风化指标，前人已开展从流域水体、悬浮物到大洋沉积物等诸多载体的广泛研究。然而，沉积物/悬浮颗粒物所携带的非硅酸盐相态Li同位素组成研究仍较匮乏，它们对水体δ7Li变化的影响更是知之甚少。针对这一问题，我室杨承帆研究员通过顺序提取法细致分析长江口悬浮物非硅酸盐相态组分，开展系统的Li同位素测试分析，进而揭示了河口水体混合过程中非硅酸盐相态锂同位素行为。相关成果近日发表在国际著名地学杂志《Geochimica et Cosmochimica Acta》上。
研究结果表明：Fe-Mn 氧化物/氢氧化物是最大的非硅酸盐锂储库，约占悬浮物样品锂含量的 5%，锂同位素组成介于-9.1‰ 到 -0.2‰；可交换态组分Li的比例仅为0.3±0.1%，δ7Li值在14.2‰至22.4‰之间。
在长江口水体混合过程中，随着河口咸、淡水的混合，溶解态Na逐渐取代物理吸附的 Li（图1），而化学吸附的 Li 会发生同位素分馏，分馏系数为 0.9883；Fe-Mn氧化物/氢氧化物δ7Li对环境变化响应迅速，Li 进入自生Fe和Mn氧化物/氢氧化物过程中，同位素分馏系数分别为0.981和0.9735。
悬浮颗粒物Li同位素分馏过程的上述差异，可能是由于悬浮物在河口滞留时间较短，非硅酸盐态相态吸附锂并不能导致河口水体锂含量的变化；但在流域过程中，氧化物/氢氧化物吸附锂可能改变水体锂同位素组成。有必要开展进一步的工作，深入探索非硅酸盐相态锂同位素行为及其在环境重建中的应用。
图1 河口水体混合过程中非硅酸盐相态锂同位素变化机制示意图
该论文第一兼通讯作者为我室杨承帆研究员，合作者包括我室杨守业教授和法国科学研究中心LOV实验室Nathalie Vigier研究员。该研究得到国家自然科学基金（42230410, 42103050）、国家重点研发计划（2022YFF0800504），以及中央高校基本业务费（2022-4-ZD-06）的资助。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2023.06.020
撰稿：杨承帆
编辑：高小丰
审核：拓守廷