随着向可再生能源的转型以减少全球经济碳排放,发现新的关键矿产资源(例如铜、钴、钨、锂、石墨或稀土元素)以支持全球向可再生能源的过渡,仍然是可持续供应链的主要限制因素之一(Jowitt等人,2018年;Kalanantzakos,2020年)。传统的勘探方法,如钻探或探矿,以及地球化学调查、土壤分析、岩石研究或航空/地面地球物理勘探,几十年来一直是采矿业的支柱(Okada,2021年)。然而,随着对关键金属需求的增加,勘探行业正在关注非传统的矿化类型和更深的矿床,因此需要新的地表勘探技术来优化新发现。因此,研究和开发创新方法和技术以更好地解析地下矿床的地表特征日益受到重视(Winterburn等人,2020年)。在这方面,生物地球化学方法作为一种补充或替代传统矿物勘探方法显示出巨大潜力(Dunn,2011年)。其中,树皮地球化学提供了一种非侵入性和成本效益高的手段,可以在初始勘探阶段检测被覆盖的矿床,特别是在传统方法难以实施、位置偏远或冰川沉积物覆盖厚重的地区,因为这些地方的采样和钻探成本较高。
树皮是树木的最外层,能够抵御害虫、疾病和物理损伤等环境压力(Rosell等人,2014年)。然而,它也充当了一个被动的环境采样器,从大气、土壤和水中积累元素(Fujiwara等人,2011年)。树皮常用于追踪环境中的人为污染(Guéguen等人,2012年),并且树皮中的微量元素浓度反映了地质基质的差异(Dunn,2011年;Marques等人,2017年)。
总体而言,在高纬度地区进行生物地球化学勘探时,针叶树比阔叶树使用得更广泛,因为阔叶树的生长周期不规律或对关键地球化学指标的吸收能力较低(Dunn,2011年)。尽管针叶树的其他部分(例如嫩枝)可能更适于显示从周围环境中吸收的金属积累情况,但树皮已被证明在靠近地下矿化区域时能更好地浓缩金(Au,Dunn,2011年)或汞(Hg,Kovalevskii,1986年)。在追踪大气污染物沉积方面,树皮也被用于追踪铅(Pb)、锌(Zn)、铜(Cu)、镉(Cd)、镍(Ni)或砷(As)等元素的污染(Guéguen等人,2012年;Saarela等人,2005年)。
锂在生物功能中的作用及其在高等维管植物代谢中的重要性尚未完全了解(Tanveer等人,2019年)。尽管如此,由于锂在土壤和土壤溶液中的高移动性,植物可以很容易地获取锂(Kabata-Pendias和Szteke,2015年)。虽然锂不被视为生物必需营养素,但它可以替代某些关键营养素,如钠(Na)、钾(K)或镁(Mg),主要是因为其较高的极化率和较小的离子半径(Anderson,1990年;Sapse和Schleyer,1995年;Shahzad等人,2017年)。与钾类似,锂主要通过渗透过程在土壤溶液和植物之间交换(Kabata-Pendias和Szteke,2015年;Sapse和Schleyer,1995年)。如果植物长时间暴露在高浓度锂环境中,锂也可能对其产生毒性(Shahzad等人,2017年)。
在这里,我们探讨了树皮作为曾经被冰川覆盖地区地下锂异常现象指示工具的潜力。这项研究是更大范围调查的一部分,旨在使用传统的矿物勘探采样方法对一个潜在的富锂区域进行现场规模的地球化学调查,同时系统地评估非常规介质,以提供补充的地球化学见解。我们在加拿大新不伦瑞克省西南部的马加瓜达维克河沿岸收集了白云杉(Picea glauca)的外层树皮样本。选择这条河流是因为它流经最近发现的冰川沉积物中的锂异常区域(Gilmore,2025年;Rossiter,2023年),并且在更下游区域流经Taylor(1992年)描述的一个富锂花岗岩区。将树皮地球化学数据与其他样本介质(河床沉积物、水体和冰川沉积物)结合使用,以确定最佳的矿物勘探策略。