镁铁-超镁铁质岩体赋含多种岩浆矿床，其中最为熟知的是岩浆铜镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿矿床。查明这些矿床形成的岩浆过程对于揭示控制矿体空间分布的主要因素至关重要，也可为找矿勘查提供有效的理论支撑。中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室王焰研究员，联合芬兰Oulu大学杨胜洪教授、北京大学刘平平研究员、中国科学院地球化学研究所陈列锰研究员等，作为客座编辑在Journal of Asian Earth Sciences组织出版了最新一部专辑，刊出了有关镁铁-超镁铁质岩体成矿过程的多尺度研究工作，涵盖了从野外尺度的岩体几何形态、到手标本尺度的矿石构造，甚至到矿物尺度的亚微米级结构研究等。随着分析技术的不断进步，高分辨率和原位分析手段（微米CT、μ-XRF、μ-XRD、EBSD、SEM-FIB、TEM、APT等）结合晶体粒度分布（CSD）理论的应用，可以实现对矿石多尺度的成分、结构和构造进行分析，为研究金属元素赋存状态、晶体生长、晶体取向和变形等提供了全新的视角（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2024.106113）。
该专辑旨在展示高分辨率原位分析技术在不同尺度岩浆过程研究中的应用，共收录了16篇论文，涉及与镁铁-超镁铁质岩体相关的镍（Ni）、铜（Cu）、钴（Co）、铂族元素（PGE）、铁（Fe）、钛（Ti）、钒（V）和钪（Sc）等矿化，揭示了从宏观到微观不同尺度的岩浆过程对金属元素富集的控制作用。该专辑包括四个专题：
（1）峨眉山大火成岩省中的碱性杂岩体
我国峨眉山大火成岩省由峨眉山溢流玄武岩和相关的镁铁-超镁铁质岩体组成，这些岩体产出了重要的岩浆铜镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿矿床。其中，沿着南北向康滇裂谷带还分布众多碳酸岩-碱性岩杂岩体，之前关注较少，研究程度也较低。Zhou et al. (2022) 发现这些碳酸岩-碱性岩杂岩体主要由辉石岩、辉长岩、霞石正长岩和少量的碳酸岩组成，Sc主要赋存于各类岩石的单斜辉石中。这些碱性岩类全岩Sc含量可达70 ppm，且规模巨大，具有重要的Sc成矿潜力（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2022.105309）。
峨眉山大火成岩省中赋存巨量钒钛磁铁矿的层状岩体在时空上伴随着同期的A型花岗岩侵位。Xue et al. (2024) 对攀西地区白马层状岩体发育的微晶辉长岩冷凝边开展了详细的地质地球化学研究，并利用MAGEMin程序进行了热力学的结晶分异模拟，结果表明在玄武岩早期结晶的过程中可能发生了富铁钛熔体的不混溶，持续结晶则可形成具有亏损同位素特点的偏铝质和过碱性花岗岩，而具有富集同位素特点的过铝质和偏铝质花岗岩是由新生和古老的下地壳重熔形成的（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2023.105893）。
（2）汇聚板块边缘岩浆铜镍硫化物矿床
我国中亚造山带分布了大量二叠纪-三叠纪的镁铁-超镁铁质岩体，产出了众多汇聚板块边缘型岩浆铜镍硫化物矿床，是我国镍钴资源的重要产出基地。前期对该带部分矿床的研究发现：成矿所需的硫主要来自于地幔，不存在明显的地壳硫加入；地壳中还原性的有机物加入，导致氧化的母岩浆发生还原而达到硫化物饱和（Wei et al., 2019; Cao et al., 2020）。这些发现均与经典板内岩浆铜镍硫化物矿床成矿理论完全不同，但是否在整个中亚造山带岩浆铜镍硫化物矿床具有普遍性，仍需更多研究来验证。
Wang et al. (2024) 选取了中亚造山带二红洼和黄山东两个岩体开展了研究，前者含矿性较差，而后者赋存岩浆铜镍硫化物矿床。通过对比两个岩体矿物的主微量元素特征，提出以下认识：两个岩体的地幔源区均经历过不同程度的流体交代作用，但二红洼岩体的母岩浆相对于黄山东岩体更氧化和富水，可能源于混染的地壳物质不同；与黄山东岩体不同，二红洼岩体的母岩浆未在深部岩浆房停留并发生硫化物饱和，而是直接上升到地壳浅部，因此含矿性较差（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2024.106105）。
Yang et al. (2024) 指出中亚造山带坡北岩体是由多期岩浆注入而形成。相对于岩体的镁铁质岩相，超镁铁质岩相的母岩浆镍含量更高，分离结晶程度较低，而镁铁质岩相母岩浆的地壳混染程度较高，但局限于镁铁质岩相的顶部，可能是侵位后局部的围岩混染所导致。镁铁质岩相的形成来自于相对演化的母岩浆注入，具有Cr-V的成矿潜力，而超镁铁质岩相的形成来自于更原始的含有橄榄石和硫化物的母岩浆注入，是Ni-Cu矿化的主要找矿方向（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367912023004534）。
Gao and Wang (2024) 总结了汇聚板块边缘岩浆铜镍硫化物矿床的成矿特点，并与典型的板内环境矿床进行了对比，提出汇聚板块边缘矿床成矿的母岩浆为高硅高镁的玄武质岩浆，并具有与板内环境矿床母岩浆相当的Ni和Cu含量，是由含水的交代地幔相对低温的部分熔融作用形成。该文以中亚造山带中的岩浆铜镍硫化物矿床为例，分析了不同矿床的母岩浆在地壳中经历了不同的岩浆过程，对于岩浆的硫化物饱和与成矿起到了关键控制作用。选择性的地壳混染包括地壳硫或者还原性有机物，是岩浆硫化物饱和的重要机制。岩浆在深部岩浆房停留并发生地壳混染而达到硫化物饱和，随后这种携带硫化物的岩浆在快速到达地壳浅部岩浆房后，再次达到硫化物饱和，是有利于成矿的岩浆过程（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2024.106071）。
（3）岩浆成矿过程的矿物学研究
高分辨的分析手段例如微米CT、微区XRF和EBSD等，结合晶体粒度分析（CSD），为从手标本和薄片尺度研究岩浆成矿过程提供了有力的技术支撑。该专辑中，有8篇论文利用这些分析技术来研究铁钛氧化物和铜镍硫化物矿石的结构构造，对相关的岩浆成矿过程提出了新的认识。
攀西地区的攀枝花层状岩体呈岩席状，延伸可达19 km，厚层铁钛氧化物矿石主要赋存在岩体底部，从北东端的朱家包包块段到南西端的纳拉箐块段，矿石层厚度具有降低的趋势。目前，对于攀枝花岩体岩浆的侵位过程、以及矿体为何呈现这种展布特征仍然存在诸多疑问。Cao and Xing (2023) 利用电子探针（EPMA）分析技术对不同块段铁钛氧化物矿石的矿物成分和显微结构开展了对比研究，主要有以下发现：首次在朱家包包块段底部发现超镁铁质岩石组合，其中磁铁矿具高Cr特征，表明它们很可能形成于最早侵位的一期小规模富Fe-Ti-Cr岩浆，随后大量富Fe-Ti贫Cr岩浆从朱家包包侵位并沿南西方向延伸至纳拉箐；铁钛氧化物矿石中的斜长石发育大量的显微反应结构，表明粒间熔体发生了不混溶，岩体底部的厚层矿石很可能是铁钛氧化物从不混溶的富Fe熔体中结晶形成的（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2023.105772）。
Wang JZ et al. (2023) 利用单斜辉石的CSD分析和铁钛氧化物的微米CT三维成像分析，揭示了攀枝花岩体铁钛氧化物的堆晶聚集机制。发现单斜辉石可划分为Cpx1（>0.9mm）和Cpx2（<0.9mm）两种晶体群。Cpx1较早从主体岩浆中结晶，形成晶粥骨架。Cpx2可能较晚从晶粥粒间的富铁熔体中结晶。微米CT三维成像结果显示，铁钛氧化物的颗粒配位数及在硅酸盐粒间形成的广泛互连的三维网络特征，支持大量铁钛氧化物是在岩浆房下部不混溶的粒间熔体中原位结晶的模型（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2023.105858）。Wang MX et al.（2023）对扬子北缘毕机沟层状岩体主要含矿段中磁铁矿和钛铁矿进行了系统的CSD分析，发现铁矿层是高氧逸度条件下铁钛氧化物从富Fe熔体中原位结晶形成的（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2023.105773）。以上两项工作表明，岩/矿石显微结构定量化分析能够揭示层状岩体中铁钛氧化物的富集机制。
攀西地区的白马层状岩体下部发育显著的条带状铁矿石，其由厘米级厚的海绵陨铁矿石薄层与橄长岩层交替互层组成，其成因尚不清楚。Xing & Cao (2023)利用电子探针（EPMA）扫面技术对条带状铁矿石的显微结构特征和矿物成分组成进行了详细研究，发现橄榄石Fo值在这些密集层中具有隐藏的倒转变化。海绵陨铁矿石薄层中的橄榄石发育复杂的P环带结构，表明这些橄榄石经历了两期生长过程：早期过冷却不平衡结晶形成P环带，晚期不混溶富Fe熔体导致早结晶的橄榄石溶解-再结晶。橄长岩层中的橄榄石不发育P环带，表明其没有经历过冷却过程，是斜长石晶粥层中粒间熔体结晶形成。因此，条带状铁矿石的形成可能是岩浆房早期形成的橄长岩晶粥与不混溶富Fe熔体的滑塌导致（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2023.105783）。
Tan et al. (2024) 采用电子背散射衍射（EBSD）等方法分析了白马岩体中的海绵陨铁状矿石的微结构/织构特征，发现矿石中铁钛氧化物（含钛磁铁矿和钛铁矿）部普遍存在轻度的晶内塑性变形，证明重结晶作用并不显著，没有改变矿物的取向特征。铁钛氧化物的织构（多晶取向特征）分析发现，相比于以“随机分布”方式形成的聚集体，含钛磁铁矿与钛铁矿相邻“个体”之间低角度取向差明显较多，证明相邻“个体”在初始结晶阶段就开始聚集并相互作用，并通过转动使相邻“个体”的取向趋同以降低界面能。这种“个体”间的取向特征支持海绵陨铁状矿石可能是不混溶熔体原位结晶产物，而非重力分选与压实作用所致（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2024.106022）。
层状岩体中的粒间显微结构记录了晶粥凝固时的晚期岩浆过程。Dong et al. (2023) 利用电子探针（EPMA）技术系统研究了攀西地区白马岩体的粒间显微结构，发现了几种不同类型的反应型显微结构，如替代交生体、鱼钩状辉石/橄榄石/角闪石和角闪石边。结合成分特征，表明这些粒间微观结构是在层状岩体固化过程中由斜长石主晶与粒间富铁熔体反应而成。下部带中大量的反应结构是因为晶粥中硅酸盐熔体发生不混溶作用后，其中较轻的富硅熔体被排出，较重的富铁熔体留在岩浆室下部与主晶矿物发生反应。结构中普遍存在的角闪石和金云母/黑云母表明，富铁熔体的连续演化导致后期固化过程中粒间熔体逐渐富含挥发分（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2023.105774）。
岩浆铜镍硫化物矿床的矿石构造为揭示硫化物熔体运移的物理过程提供了关键证据。Wei et al. (2023) 在新疆喀拉通克铜镍硫化物矿床中发现了一种特殊的角砾状构造矿石。通过详细的岩相学观察和微区XRF扫面发现，矿石中硫化物包裹的硅酸盐角砾为岩体的主体岩相苏长岩，且苏长岩角砾在二维图像中呈孤立分布特点。利用微米CT 三维成像技术发现，苏长岩角砾在三维图像中实际上是完全互相连通的，硫化物和苏长岩互相穿插呈网脉状，由此约束了硫化物熔体的迁移过程和方向，并指出在角砾状矿石分布区之上可能存在更具经济价值的块状矿体（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2023.105706）。
磁铁矿的矿物学和化学成分在岩浆铜镍硫化物矿床形成过程的研究中具有重要意义。Liang et al. (2024) 利用电子探针（EPMA）扫面和激光剥蚀等离子质谱（LA-ICPMS）技术，对俄罗斯Pechenga地区Zhdanov矿床稠密浸染状矿石进行分析，发现硅酸盐和硫化物中磁铁矿具有基本一致的化学成分，并且稠密浸染着矿石中磁铁矿的W、Sc、Ga、Cr、Mo、Mn含量，与块状矿石中磁铁矿相近。这项研究表明，向下渗透的硫化物熔体穿过硅酸盐矿物堆晶体，并包裹了一些从硅酸盐熔体中结晶的磁铁矿，同时为块状矿石的形成贡献了硫化物熔体（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2023.105903）。
（4）钴和铂族元素的亚微米尺度赋存状态
贱金属硫化物（BMS）中钴（Co）和铂族元素（PGE）的赋存状态研究可为铜镍硫化物或者钒钛磁铁矿石中关键金属的选冶方案提供理论依据。SEM-EDS扫面和FIB-TEM等技术的运用，可以在微纳米尺度有效查明铂族矿物（PGM）的产出特征及其与邻近接触矿物的晶体曲向关系。
青海夏日哈木铜镍硫化物矿床Co的富集机理仍不清楚。Bao et al. (2024) 利用SEM-EDS、EPMA、LA-MC-ICPMS等技术，对该矿床各类硫化物开展了原位的Co含量以及Fe-S同位素分析。结果显示，辉石岩和辉长岩中镍黄铁矿的Co含量最高，平均值分别为2.79 wt.%和7.34 wt.%，表明二者的母岩浆经历了不同的岩浆过程。镍黄铁矿和磁黄铁矿中的Co与Fe和Ni的含量呈正相关关系，说明Co可能是以类质同象的形式替代Fe和Ni进入硫化物中。此外，橄榄岩相和辉石岩相中镍黄铁矿的δ34S和δ56Fe值与其Co含量大体正相关，表明地壳硫的加入对于Co的富集起到了促进作用（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2023.105886）。
PGE通常赋存于岩浆硫化物矿床的BMS和PGM中。PGM可以直接从硫化物熔体中结晶，也能通过亚固相冷却从BMS中析出或在变质作用/热液叠加过程中从BMS中重结晶。但在贫硫的镁铁-超镁铁质岩石中，PGM的分布和成因尚不清楚。Bai et al. (2023) 在攀西地区红格层状岩体中发现了52粒PGM，且在岩石中呈随机分布，与BMS无明显成因关系。进一步利用透射电镜技术发现，砷铂矿(PtAs2)、斜铋钯矿(PdBi2)和六方铋钯矿[Pd(Bi, Te)]并不是从邻近BMS中析出形成的。表明在硫不饱和的镁铁-超镁铁质岩浆中，Te、As、Bi、Sb和Sn (TABS)的存在对PGE富集起着至关重要的作用（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2023.105776）。
越南Ban Phuc铜镍硫化物矿床的块状矿石中几乎不含PGM，大多数PGM被包裹在浸染状硫化物矿石中，包括砷铂矿(PtAs2)等。在浸染状矿石中，独立PGM颗粒被包裹在蛇纹石和BMS中。Wang CY et al. (2023) 研究发现，块状矿石中的辉砷钴矿-辉砷镍矿固溶体（CGss）早于BMS结晶，微量的CGss（0.004 vol.%）中所富集的PGE含量远超BMS，是PGE的主要赋存矿物相。通过透射电镜分析发现，硫砷铱矿（IrAsS）是CGss中出溶形成的；在未包裹PGM的CGss颗粒中，PGE呈均匀分布。表明即使在硫化物熔体中，PGE在高温单硫化物固溶体（MSS）结晶之前，可能已优先分配进入富As熔体相、而非硫化物相（https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2023.105781）。
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