氟、氯等卤素元素，是如何穿越数百公里进入地球深处的？这个长期困扰地学界的谜题近日被破解。4月2日，记者从中国科学院广州地球化学研究所获悉，该所研究员王煜团队联合中国地质大学（武汉）教授陈春飞等，通过高温高压实验发现了一种关键的“搬运载体”——多硅白云母。相关成果已于近日发表在国际顶尖学术期刊《科学进展》（Science Advances）上。

地球内部的挥发分（如氟、氯、水、碳等）异常活跃，它们不仅对深部幔源岩浆活动起着控制作用，也影响着金刚石等的形成。传统地球化学观点认为，氟、氯这类卤素在板块俯冲早期，就会随着含水矿物的脱水分解而大量流失，极难进入数百公里深的地幔。

然而，近年来全球多地出产的深部金刚石中，科学家却发现了高密度富盐流体包裹体，部分深部地幔矿物也记录了异常的氟富集现象。这些本应在浅部“半路流失”的元素，究竟是如何突破屏障进入地球深处的？

针对这一循环矛盾，王煜团队以富钾蚀变洋壳为模拟初始物，在相当于地下150至330公里深的高温高压条件下（5至11GPa、850℃至1200℃），系统查明了多硅白云母的相稳定性及其赋存氟、氯的能力。实验证实，多硅白云母在约330公里深度的极端环境下依然能保持稳定。

“这种看似普通的矿物，展现出了惊人的相稳定性，它就像一艘‘深地潜水器’，成为护送卤素突破浅部脱水关口的核心载体。”王煜告诉记者，多硅白云母不仅能将卤素带入深部，其在更深处的表现也出人意料。

随着俯冲深度继续增加，当多硅白云母失稳分解或发生部分熔融时，氟和氯会发生明显的“地球化学解耦”现象：氯更易分配进入释放的流体或熔体中，而氟则主要被新生成的高压矿物（氟镁钾矿）截留，并以固相形式继续向更深部地幔迁移。

这一发现，为解释深部金刚石的形成机制提供了全新线索。实验显示，在约330公里深处，多硅白云母分解释放出的超临界流体具有富钾、富氯的特征，其氯含量高达9.6%至19.9%，这与天然深部金刚石中的富盐包裹体成分高度吻合。

“俯冲洋壳中的多硅白云母在深部分解，极可能就是地幔深部高盐流体的重要源头。”王煜介绍，“这些富集挥发分的流体，为深部金刚石的结晶生长提供了极其重要的流体介质和生长环境。”

为了让这项宏观的地球化学过程更直观，研究团队基于实验数据估算了多硅白云母每年向深部地幔输送的卤素通量：氟约为170万至260万吨，氯约为52万至110万吨。

刘颖卓打了个形象的比方：“如果以杭州西湖约1450万吨的总蓄水质量为参照，这意味着平均每4到6.5年，该俯冲过程向地球深部输送的卤素总质量，就相当于一整个西湖的水重。这一巨大的物质通量，为我们理解地幔深部流体活动及地球长期的化学演化，提供了全新的理论认识。”

南方+记者 钟哲