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板塊俯沖是深淵海溝形成和分布的根本原因。俯沖帶動力學中的一個重要科學問題是：什么控制著俯沖板片與地幔楔之間的最大解耦深度（maximum depth of decoupling，MDD）——這一全球觀測到的、將冷的剛性弧前地幔與熱的對流弧下地幔分隔開的邊界？圍繞該問題，中國科學院深海科學與工程研究所（以下簡稱“深海所”）科研人員開展高溫高壓實驗模擬研究，揭示滑石的交代脫水反應可能是控制MDD的關鍵機制，相關成果于近日發表于國際地球科學權威雜志Communications Earth & Environment。

滑石廣泛分布于俯沖板片與上覆地幔楔之間的界面處（圖1）。作為含水礦物，滑石也是已知最軟的礦物，不僅在俯沖帶深部水循環中扮演重要角色，還對俯沖板片與地幔楔之間的界面起到潤滑作用。因此，滑石在俯沖帶中的穩定范圍和脫水深度至關重要。

以往對滑石最大穩定極限的評估，大多基于富硅的理想化條件，所得脫水溫度約為800 ℃，對應俯沖深度最深可達160 km。然而，在真實的自然俯沖帶界面中，滑石常與蛇紋石和橄欖石共生，處于一種富水、低硅的復雜流體環境中。這種環境下的滑石脫水行為及其地球動力學效應，長期以來缺乏直接的實驗約束。

因此，研究人員開展了高達33.8 kbar和875 ℃的原位高溫高壓實驗，并與熱力學計算的結果進行了對比。結果表明，在富水、低硅環境中，滑石會發生一種特殊的交代脫水反應（metasomatic dehydration），生成鎂橄欖石和含硅的水溶液流體，而非傳統上認為的頑火輝石、石英/柯石英和水。該反應比傳統石英飽和模型預測的溫度低90–170 ℃，將滑石脫水深度推至約80 km（圖2），與觀測到的MDD深度一致，適用于從馬里亞納到卡斯卡迪亞等全球冷、熱俯沖帶。該成果為理解俯沖帶動力學機制提供了全新的實驗約束。

本研究第一作者和通訊作者為深海所程南飛副研究員，合作單位為中國科學院海洋研究所。研究獲深地國家科技重大專項、國家自然科學基金項目和海南省“南海新星”科技創新人才平臺項目資助。

文章信息：Nanfei Cheng*, I-Ming Chou, Zhenhao Duan, Zhou Gui, Haiyan Zhang, Hao Yan, Jianhui Sun. Metasomatic dehydration of talc constrains the maximum depth of slab–mantle decoupling in subduction zones. Commun Earth Environ. 2026; in press. Available from: https://doi.org/10.1038/s43247-026-03979-x.

冷俯沖帶剖面示意圖。圖中展示了來自脫水板片的兩種潛在流體運移路徑：沿封閉界面下方上傾方向運移，或直接進入地幔楔熔融區（俯沖帶基礎模型修改自Wada & Wang (2009)；流體路徑概念據Halpaap et al. (2019)）。最大解耦深度（MDD，紫色星標）在此由滑石的分解所界定。

壓力（深度）-溫度圖解，展示了在低 m(SiO₂) 條件下滑石脫水反應相對于硅飽和（高 m(SiO₂)）條件的偏移，并同時給出了兩條滑石+鎂橄欖石反應曲線以及三種典型俯沖帶的熱梯度。