黃土作為記錄地球氣候與環境變化的“天然檔案”，其組成與東亞季風強弱、后生淋濾及地下水活動等密切相關。如何精準示蹤或者量化水-巖相互作用對利用黃土反演氣候環境變化，是學界亟待解決的難題。

鋰（Li）是非傳統穩定同位素家族中質子數最小的金屬元素，其兩個穩定同位素（6Li和7Li）的質量差高達16.7%。因此，Li同位素組成（δ7Li）是有效的地球化學示蹤劑，尤其是其在低溫水-巖相互作用中高度敏感性，為解決上述難題提供了新視角。

地球環境研究所地表過程與化學風化研究團隊與國內多家單位合作，選擇位于黃土高原東南緣的渭南包括一個完整冰期-間冰期旋回的黃土-古土壤序列進行了不同相態δ7Li變化系統研究，首次測定了22米剖面中不同相態（水溶相、弱酸淋濾相、殘渣相）的鋰含量([Li])及δ7Li值。研究結果表明：

1.不同相態間[Li]和δ7Li差異顯著：[Li]殘渣＞[Li]弱酸淋濾＞[Li]水溶，而δ7Li值則呈現相反趨勢，δ7Li水溶＞δ7Li弱酸淋濾＞δ7Li殘渣。

2.[Li]弱酸淋濾及δ7Li弱酸淋濾變化與東亞夏季風強度在冰期-間冰期旋回中的波動高度吻合，同時期渭南[Li]弱酸淋濾大于洛川[Li]弱酸淋濾的值，指示了季風強度不同（圖1）。

圖1. 末次間冰期以來渭南和洛川黃土酸溶解相Li含量和同位素變化特征

3.[Li]弱酸淋濾和δ7Li弱酸淋濾的變化不僅可以指示黃土的后生風化成壤過程中“淋濾-遷移-再吸附”等過程，更清楚地反映了地下水的長期影響。因鈣結核層致密結構，地下水活動被阻隔，δ7Li弱酸淋濾與地下水達到平衡，此時鋰同位素主要反映地下水長期作用過程，而非表生風化過程。（圖2）。

圖2. 渭南黃土酸溶解相鋰同位素組成對地下水影響的響應示意圖

本研究依托新組建的黃土科學全國重點實驗室創新平臺，將非傳統穩定同位素示蹤技術引入第四紀黃土沉積體系研究，成功實現了該技術在地表物質循環與古氣候反演研究中的方法學突破。這一技術路徑的創新性應用，有望提升黃土序列中古環境信息的解析精度。

該研究成果近期在線發表于國際期刊《Global and Planetary Change》上。得到中國科學院西部之光交叉團隊項目、國家自然科學基金委和陜西省黃土高原地球關鍵帶國家野外科學觀測研究站共同資助。

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.

https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2025.104865.