黄土作为记录地球气候与环境变化的“天然档案”，其组成与东亚季风强弱、后生淋滤及地下水活动等密切相关。如何精准示踪或者量化水-岩相互作用对利用黄土反演气候环境变化，是学界亟待解决的难题。

锂（Li）是非传统稳定同位素家族中质子数最小的金属元素，其两个稳定同位素（⁶Li和⁷Li）的质量差高达16.7%。因此，Li同位素组成（δ⁷Li）是有效的地球化学示踪剂，尤其是其在低温水-岩相互作用中高度敏感性，为解决上述难题提供了新视角。

地球环境研究所地表过程与化学风化研究团队与国内多家单位合作，选择位于黄土高原东南缘的渭南包括一个完整冰期-间冰期旋回的黄土-古土壤序列进行了不同相态δ⁷Li变化系统研究，首次测定了22米剖面中不同相态（水溶相、弱酸淋滤相、残渣相）的锂含量([Li])及δ⁷Li值。研究结果表明：

1. 不同相态间[Li]和δ⁷Li差异显著：[Li]_残渣＞[Li]_弱酸淋滤＞[Li]_水溶，而δ⁷Li值则呈现相反趋势，δ⁷Li_水溶＞δ⁷Li_弱酸淋滤＞δ⁷Li_残渣。
2. [Li]_弱酸淋滤及δ⁷Li_弱酸淋滤变化与东亚夏季风强度在冰期-间冰期旋回中的波动高度吻合，同时期渭南[Li]_弱酸淋滤大于洛川[Li]_弱酸淋滤的值，指示了季风强度不同（图1）。

图1. 末次间冰期以来渭南和洛川黄土酸溶解相Li含量和同位素变化特征

3. [Li]_弱酸淋滤和δ⁷Li_弱酸淋滤的变化不仅可以指示黄土的后生风化成壤过程中“淋滤-迁移-再吸附”等过程，更清楚地反映了地下水的长期影响。因钙结核层致密结构，地下水活动被阻隔，δ⁷Li_弱酸淋滤与地下水达到平衡，此时锂同位素主要反映地下水长期作用过程，而非表生风化过程。（图2）。

图2.  渭南黄土酸溶解相锂同位素组成对地下水影响的响应示意图

本研究依托新组建的黄土科学全国重点实验室创新平台，将非传统稳定同位素示踪技术引入第四纪黄土沉积体系研究，成功实现了该技术在地表物质循环与古气候反演研究中的方法学突破。这一技术路径的创新性应用，有望提升黄土序列中古环境信息的解析精度。

该研究成果近期在线发表于国际期刊《Global and Planetary Change》上。得到中国科学院西部之光交叉团队项目、国家自然科学基金委和陕西省黄土高原地球关键带国家野外科学观测研究站共同资助。

文章详见：

He M Y*,Dong J B,Liu X X,et al. Lithium isotope fractionation in Weinan loess and implications for pedogenic processes and groundwater impact. Global and Planetary Change,2025,252,104865.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2025.104865.