中國科學院廣州地球化學研究所研究員王煜團隊聯合中國地質大學（武漢）教授陳春飛等，通過高溫高壓實驗發現一種在俯沖帶中廣泛分布的礦物——多硅白雲母，其正是將鹵素帶入深地的關鍵“搬運者”。相關成果於2日發表在國際學術期刊《科學進展》上。

地球內部的氟、氯等鹵素，既控制著金剛石等戰略礦產的形成，也影響著火山地震的分布，甚至在地球長期氣候演變中扮演重要角色。按照傳統認識，這類元素在俯沖早期會隨含水礦物分解而大量流失，難以進入數百公裡深的地幔。然而，部分地幔礦物中卻記錄有它們的身影。這些本應在淺部“半路流失”的元素，究竟是如何進入地球深處的？對此，科研人員進行了深入研究。

俯沖帶是地表物質從地表返回地球深部的核心通道，多硅白雲母是俯沖帶中廣泛分布的一種礦物。研究團隊基於富鉀蝕變洋殼模擬初始物，在相當於地下150至330公裡深處的壓力（5至11GPa）、850至1200℃條件下，系統研究多硅白雲母的穩定性及其攜帶氟、氯的能力。結果發現，多硅白雲母在地下約330公裡深度的條件下仍可保持穩定，這意味著它能將氟、氯此類鹵素“護送”到以往認為難以企及的地球深處。

研究人員還發現多硅白雲母並非簡單地將兩種元素“一路帶到底”。當它在更深處失穩分解或發生熔融時，氯更容易隨深部流體遷移，而氟則會被新的礦物相“接力”帶往更深處。

基於實驗數據，研究團隊進一步估算了多硅白雲母每年向深部地幔輸送的鹵素總量：氟約為170萬至260萬噸，氯約為52萬至110萬噸。若以杭州西湖約1450萬噸的水量為參照，這意味著平均每5年，此過程向地幔輸送的鹵素質量就相當於“一個西湖”。

據介紹，該項發現還為解釋深部金剛石的形成機制提供了新線索。研究顯示，俯沖洋殼中的多硅白雲母在深部分解，很可能就是深部高鹽流體的“源頭”，而它們正是促進金剛石生長的理想“催化劑”。

該結果表明，多硅白雲母是全球深地鹵素循環中不可忽視的重要載體，並為解釋“淺部易流失、深部卻富集”的鹵素循環矛盾提供了關鍵實驗依據，也為理解深部流體活動、金剛石形成以及地球內部長期化學演化提供了新的認識。（記者 葉青）