俯冲带是驱动地表与地球深部挥发分循环的核心枢纽。卤素（如F、Cl）作为探究深部流体演化与壳幔相互作用的灵敏探针，其自身的深部迁移规律及机制长期悬而未决。根据传统地球化学模型，Cl极易进入流体相而发生活跃迁移，F虽易赋存于矿物晶格，却也会随浅部含水矿物的脱水分解而大量流失。这就意味着，在俯冲板片抵达弧岩浆发源深度（通常小于150公里）之前，板片携带的F与Cl（尤其是后者）即已在脱挥发分作用下消耗殆尽。由此推论，深部地幔本应相对贫F和Cl。然而，天然样品却提供了相悖的记录：全球多地的深部金刚石包裹体中频繁发现高盐度流体成分，而深部地幔矿物中也探测到异常的氟富集现象。这些本应在浅部流失的挥发分，究竟是如何突破浅部脱挥发分屏障，并成功运移至数百公里深的地幔之中？

 针对这一长期困扰学界的科学难题，中国科学院广州地球化学研究所王煜研究员团队联合中国地质大学（武汉）陈春飞教授，将研究对象锁定为具有高压稳定性且广泛分布的多硅白云母，并开展了系统的高温高压实验研究。团队基于富钾蚀变洋壳初始物，在5-11 GPa（约150-330公里深度）、850-1200℃条件下，系统评估了多硅白云母在深部交代体系中的相稳定性及其携带、运输F和Cl的能力。

 实验结果表明，多硅白云母在高达11 GPa（约330公里深度）和1050℃的深俯冲环境中仍可保持稳定（图1）。这一发现说明，多硅白云母能够携带地表来源的挥发分有效突破浅部挥发分释放限制，是将F、Cl输送进入深部上地幔的重要载体。进一步研究显示，当多硅白云母在深部失稳分解时，F与Cl的地球化学行为发生显著解耦一方面，Cl表现出极强的不相容性，主要进入释放出的流体相中。实验获得的富Cl流体（9.6-19.9 wt.% Cl）与天然克拉通深部金刚石中的高密度盐水包裹体（HDFs）在成分上高度吻合（图2）。这一结果从实验角度表明，这类深部金刚石中流体包裹体的成分很可能与俯冲洋壳物质的深部再循环密切相关。另一方面，与Cl不同，F会被新生成的高压残余相——氟镁钾矿（KMgF₃）有效截留，从而脱离流体相约束，以固相形式继续向更深地幔运输。

 此外，基于实验数据，研究团队还定量评估了多硅白云母在洋壳深俯冲过程中的卤素输入通量。结果显示，由其携带进入深部的F和Cl通量分别可达1.7-2.6 × 10¹² g/yr 和 0.52-1.1 × 10¹² g/yr（图3）。

 该研究为解释传统地球化学模型与天然深部记录之间的差异提供了关键实验依据。这一发现不仅拓宽了关于地球深部卤素循环机制的传统认知，也为理解地球长期宜居性演化提供了新的实验约束。

 论文第一作者为中国科学院广州地球化学研究所博士研究生刘颖卓，其他作者包括王煜研究员（通讯作者），陈春飞教授，高名迪副研究员和徐义刚研究员。相关成果获得国家重点研发计划（2023YFF0803403、2022YFF0801001）、中国科学院先导专项B类（XDB0840200）和广东省自然科学基金（2024A1515012214）等项目资助。

    论文信息：Yingzhuo Liu (刘颖卓), Yu Wang* (王煜), Chunfei Chen (陈春飞), Mingdi Gao (高名迪), Yi-Gang Xu (徐义刚). 2026. Phengite-mediated fluorine and chlorine fluxes from subduction zones to the deep mantle. Science Advances 12, eaee6110. DOI:10.1126/sciadv.aee6110.

图1. 含 F、Cl 多硅白云母的高压稳定性及其对深俯冲卤素循环的贡献

图2. 多硅白云母高压分解释放流体与天然金刚石高密度盐水包裹体的成分对应关系

图3. 蚀变洋壳深俯冲卤素循环示意图