俯冲作用将表层物质带入地球深部，是连接浅部与深部圈层、驱动元素循环与地幔演化的关键过程。俯冲洋壳中的金红石等富钛相含量虽低，却是高场强元素和钼（Mo）的重要载体，在高压下还可能容纳结构水。因此，富钛相的稳定性与相变不仅决定Mo何时从板片中释放，也关系到水能否被输送至地幔过渡带乃至更深部位。然而，现有认识主要来自简单的TiO₂或FeOOH-TiO₂体系，对于天然玄武质洋壳而言，水和氧逸度如何共同影响富钛相的相边界、含水能力与Mo分配，仍缺乏系统约束。

 针对这一问题，中国科学院广州地球化学研究所刘星成研究员团队采用多面顶压机，对无水和含水玄武岩开展了4–12 GPa、1000–1200 ℃的高温高压实验，系统限定俯冲洋壳中富钛相的稳定范围、组成与含水能力，并测定了Mo在富钛相与硅酸盐熔体之间的分配行为。

 研究获得以下主要认识：

（1）在天然玄武质成分中，金红石自约6 GPa起开始向α-PbO₂型Fe-Ti含水氧化物（α相）转变；与无水体系相比，水的加入可使α相在更低压力下出现。含水体系在12 GPa、1000 ℃还形成了富Ti的ε-FeOOH（ε相），表明冷俯冲板片中的富钛相会随深度由金红石向α相、ε相演变（图1）。

（2）α相含水量估算约为3–10 wt%，ε相最高约13 wt%；二者可在硬柱石分解之后继续充当深部水的接替载体。据实验中α相的质量比例估算，在氧化且含水的玄武质洋壳中，该相可贡献约0.04–0.6 wt%的整体储水能力。

（3）Mo在富钛相中的相容性依次降低，表现为金红石 > α相 > ε相（图2）。因此，随着俯冲加深与富钛相转变，Mo更易进入板片来源的熔流体；同时，金红石对Mo的分配还明显受氧逸度控制。这意味着富钛相的相变深度与板片氧化还原状态共同限定了Mo的释放窗口。

 该研究表明，富钛相的相变深度与板片氧化还原状态共同限定了Mo的释放窗口，而含水的α相和ε相则可能接替硬柱石，将水输送至更深部地幔。这些结果为解释岛弧岩浆的Mo含量及其同位素特征、评估俯冲带深部水循环提供了新的实验依据。广州地化所为论文第一完成单位，张磊、李立为共同第一作者，刘星成为通讯作者。该研究受国家重点研发计划、国家自然科学基金及中国科学院战略性先导科技B类专项等项目资助。相关成果在国际地学期刊Geology在线发表。

论文信息：Zhang, L.（张磊）, Li, L.（李立）, Xiong, X.（熊小林）, Takahashi, E.（高桥荣一）, and Liu, X.*（刘星成）, 2026. Titanium-rich phase stability in subducting oceanic crust and implications for molybdenum and water cycles. Geology.

论文链接：https://doi.org/10.1130/G54784.1

图1. 俯冲洋壳中富钛相的温压稳定范围。随俯冲加深，主要富钛相由金红石向α相、ε相演变；含水富钛相可沿冷俯冲板片进入地幔过渡带。

图2. 富钛相与硅酸盐熔体之间的Mo分配。（A）金红石和α相相对于熔体的Mo分配系数；（B）共存富钛相之间的Mo分配，显示Mo相容性总体为金红石 > α相 > ε相。