传统理论认为，部分熔融后的难熔型岩石圈地幔因挥发分丢失而极度贫水。然而，中国科学院地质与地球物理研究所苏本勋研究员联合国内外学者，对土耳其Bursa和Lycian蛇绿岩的40件地幔样样品（图1）进行了橄榄石的水含量测试，发现橄榄石含水量变化范围为5-169ppm，与难熔指标橄榄石Fo值（90-96）呈显著正相关（图2）。通过全球其他蛇绿岩及地幔捕掳体的系统分析，揭示水含量与Fo值的正相关在岩石圈地幔的普遍存在，即越难熔的组分越富水（图3）。这一发现远超此前预期，完全不同于熔体抽取或岩浆分异导致的负相关模式（图3），挑战了岩石圈地幔“干”的经典模型，揭示了其作为地球深部重要水储库的关键角色。
图1 土耳其蛇绿岩分布、Bursa和Lycian蛇绿岩地质简图及代表性样品岩石学特征
图2 蛇绿岩中地幔橄榄石的Fo与水含量的正相关关系
图3 蛇绿岩和地幔捕掳体与侵入岩中橄榄石的Fo值与水含量相关性对比，以及橄榄石与辉石的水含量相关性图解
该研究提出熔体抽取后的即时水化作用是主控因素，而难熔橄榄石富水的主要原因包括：
（1）热力学条件：高压、高温及俯冲带高氧逸度环境促进橄榄石晶格缺陷生成，提升储水能力；
（2）矿物竞争效应：难熔地幔中单斜辉石/斜方辉石含量锐减，削弱其与橄榄石对水组分的竞争，使橄榄石成为主要赋存矿物（图3）；
（3）扩散稳定性：高Fo橄榄石中氢扩散速率比富铁橄榄石低1个数量级，利于长期保水。
难熔岩石圈地幔富水特征的发现具有重要的地球动力学意义：
（1）水-熔融反馈循环：水渗入降低难熔地幔固相线温度，诱发反复熔融，进一步促进难熔残留体形成，同时驱动岩石圈地幔增厚（图4）；
（2）全球水循环枢纽：俯冲带深部或地幔再循环物质持续供水，使难熔岩石圈成为长期稳定的深部水库（图4）；
（3）俯冲带特殊性：蛇绿岩中地幔橄榄石含水量甚至与大陆石榴石相橄榄石相当，揭示俯冲环境水化强度更高。
该研究建立了“熔融-水化”协同演化的新范式（图4），阐明了岩石圈地幔通过水循环实现自我改造与增生的关键过程，为理解地球内部水分布、板块构造及岩浆活动提供了全新框架。
图4 地幔水分布及岩石圈地幔形成过程中水迁移的示意图
研究成果发表于国际学术期刊GPL (苏本勋，张万峰，潘旗旗，白洋，崔梦萌，刘霞，Ibrahim Uysal，夏小平，顾笑龑. Water storage in the refractory lithospheric mantle[J]. Geochemical Perspectives Letters,2025, 36: 23-27. DOI: 10.7185/geochemlet.2530.)。研究得到国家自然科学基金（42350001、42302062和92462305）的资助。
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