板块俯冲是深渊海沟形成和分布的根本原因。俯冲带动力学中的一个重要科学问题是：什么控制着俯冲板片与地幔楔之间的最大解耦深度（maximum depth of decoupling，MDD）——这一全球观测到的、将冷的刚性弧前地幔与热的对流弧下地幔分隔开的边界？围绕该问题，中国科学院深海科学与工程研究所（以下简称“深海所”）科研人员开展高温高压实验模拟研究，揭示滑石的交代脱水反应可能是控制MDD的关键机制，相关成果于近日发表于国际地球科学权威杂志Communications Earth & Environment。

滑石广泛分布于俯冲板片与上覆地幔楔之间的界面处（图1）。作为含水矿物，滑石也是已知最软的矿物，不仅在俯冲带深部水循环中扮演重要角色，还对俯冲板片与地幔楔之间的界面起到润滑作用。因此，滑石在俯冲带中的稳定范围和脱水深度至关重要。

以往对滑石最大稳定极限的评估，大多基于富硅的理想化条件，所得脱水温度约为800 ℃，对应俯冲深度最深可达160 km。然而，在真实的自然俯冲带界面中，滑石常与蛇纹石和橄榄石共生，处于一种富水、低硅的复杂流体环境中。这种环境下的滑石脱水行为及其地球动力学效应，长期以来缺乏直接的实验约束。

因此，研究人员开展了高达33.8 kbar和875 ℃的原位高温高压实验，并与热力学计算的结果进行了对比。结果表明，在富水、低硅环境中，滑石会发生一种特殊的交代脱水反应（metasomatic dehydration），生成镁橄榄石和含硅的水溶液流体，而非传统上认为的顽火辉石、石英/柯石英和水。该反应比传统石英饱和模型预测的温度低90–170 ℃，将滑石脱水深度推至约80 km（图2），与观测到的MDD深度一致，适用于从马里亚纳到卡斯卡迪亚等全球冷、热俯冲带。该成果为理解俯冲带动力学机制提供了全新的实验约束。

本研究第一作者和通讯作者为深海所程南飞副研究员，合作单位为中国科学院海洋研究所。研究获深地国家科技重大专项、国家自然科学基金项目和海南省“南海新星”科技创新人才平台项目资助。

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.

冷俯冲带剖面示意图。图中展示了来自脱水板片的两种潜在流体运移路径：沿封闭界面下方上倾方向运移，或直接进入地幔楔熔融区（俯冲带基础模型修改自Wada & Wang (2009)；流体路径概念据Halpaap et al. (2019)）。最大解耦深度（MDD，紫色星标）在此由滑石的分解所界定。

压力（深度）-温度图解，展示了在低 m(SiO₂) 条件下滑石脱水反应相对于硅饱和（高 m(SiO₂)）条件的偏移，并同时给出了两条滑石+镁橄榄石反应曲线以及三种典型俯冲带的热梯度。