2.2同位素效应
碳酸盐岩沉淀过程的锂同位素分馏
刘飞翔
1,2，尹新雅
3，刘琪
1*
1. 中国科学院 地球化学研究所 矿床地球化学国家重点实验室，贵阳 550081；2. 中国科学院大学，北京 100049；3. 贵州民族大学，贵阳 550025
锂同位素已被用于示踪大陆风化、大洋缺氧等地质过程。其示踪古环境的出发点在于寻找锂同位素记录的有效载体，并以此反演地质历史的锂同位素组成变化。例如，有孔虫碳酸盐壳体的锂同位素组成被认为反映了有孔虫生长环境下海水的锂同位素组成。然而，碳酸盐岩的锂同位素组成能否真实地反映古海洋的锂同位素记录，目前尚有争议。
为此，Vigier等（2015）对Amphistegina属有孔虫进行培养实验，发现有孔虫壳的锂同位素组成与培养环境的pH无关，与DIC呈正相关。但Roberts等（2018）对同种有孔虫进行类似的培养实验，得到了与Vigier等完全相反的观察结果。Roberts等的实验结果显示，有孔虫壳的锂同位素组成与培养环境的DIC无关，而与pH呈负相关关系。这些实验结论表明，我们目前并未对有孔虫壳与海水间锂同位素组成的关系达成准确的认知。此外，考虑生物成因碳酸盐岩可能受到生物效应的影响，Pogge von Strandmann等（2019）测定了海水无机和生物成因碳酸盐岩的锂同位素组成，发现现代海水环境的碳酸盐岩和海水间的锂同位素分馏较为均一。因此，Pogge von Strandmann等提出直接测定海相碳酸盐岩的锂同位素组成，并以此反演海洋的锂同位素记录。然而，该研究并未阐明碳酸盐岩沉淀过程物理化学条件的变化，对锂同位素组成的影响。
因此，我们基于第一性原理计算，模拟海洋环境碳酸盐岩沉淀过程的锂元素嵌入过程，并计算了相关过程锂同位素分馏的受控机制。本研究为厘清碳酸盐岩沉淀过程的锂同位素分馏以及重建古海洋锂同位素组成提供了理论支持，并为了解痕量元素在矿物形成过程中的嵌入机制和同位素分馏提供了理论参考。
基金项目：国家自然科学基金项目（批准号：41603015)
第一作者简介: 刘飞翔（1996—），男，硕士研究生，研究方向：计算地球化学. E-mail：liufeixiang@mail.gyig.ac.cn
*通信作者简介：刘琪，男，副研究员，研究方向：计算地球化学，E-mail：liuqi@mail.gyig.ac.cn
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