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锂的两个稳定同位素（^6Li和^7Li）相对质量差较大，因此易产生明显的同位素分馏。业已查明，自然界中δ^2Li值的变化在-40‰和＋50‰之间。其中较小的δ^7Li值见于海相生物碳酸盐样品，较大的δ^7Li值见于某些盐湖卤水以及有孔虫的样品。由于明显的同位素分馏和不同地质体中截然不同的δ^7Li值，锂同位素应用十分广泛，且在壳-幔演化、陆壳风化、卤水和污染水体示踪等研究领域取得显著成效。