巖漿銅鎳硫化物礦床是指與鎂鐵-超鎂鐵巖相關的富含Cu、Ni的硫化物礦床，可用於區域構造演化和巖漿過程示蹤研究，具有重要的經濟和科學價值。最初人們認為其形成於裂谷環境，而後研究表明其形成於幔源鎂鐵-超鎂鐵質巖漿中不混溶硫化物液滴的熔離和匯聚作用，多與地幔柱作用及相關的大火成巖省事件有關。近年來，伴隨著中亞造山帶中一系列小巖體型巖漿銅鎳礦的相繼發現，銅鎳礦與構造背景間的內在聯繫日益模糊。幔源巖漿應該具有怎樣的屬性才能更有利於形成巖漿銅鎳硫化物礦床？或者說，地幔部分熔融在巖漿銅鎳礦床形成過程中發揮著怎樣的作用呢？
迄今對這一過程的認知均基於Naldrett（2011）建立的原始地幔等壓批式熔融模型（圖1），其中幔源巖漿中的Ni隨著部分熔融程度的增加而升高，Cu、Pt和Pd則主要受地幔中殘餘硫化物相的控制（當硫化物完全耗盡時達到極大值，隨後逐漸降低）。該模型引起了人們的廣泛關注並已經運用於眾多礦床的解釋之中。但是，地幔部分熔融受源區成分和熱力學狀態、熔融類型和機制、溫壓條件、以及揮發組分含量等眾多因素的控制，這些因素不僅控制著地幔部分熔融的程度和產物，而且在不同構造背景（洋中脊、地幔柱和俯衝帶）下有著不同的呈現，已有的等壓熔融模型顯然無法精細刻畫元素的分配行為。
圖1 針對Ni、Cu、Pd和Pt元素在地幔部分熔融過程中分配行為的既有認識（Naldrett,2011，Fundamentals of magmatic sulfide deposits.Reviews in Economic Geology, 17, 1-50）
為清晰釐定不同因素（溫度、壓力、含水量以及地幔的熱力學狀態）對原始幔源巖漿中金屬元素含量的影響，中科院地質與地球物理研究所礦產資源研究院重點實驗室姚卓森博士與其導師秦克章研究員及加拿大卡爾頓大學James E. Mungall教授，針對地幔部分熔融生成初始巖漿這一個過程，採用熱力學模擬的手段探究不同構造背景對於Ni和Cu元素分配行為的控制作用，首次建立與巖漿銅鎳硫化物礦床相關的地幔部分熔融正演模型（圖2）。
圖2 Ni和Cu元素在洋中脊、地幔柱、巖石圈地幔和俯衝帶地幔楔部分熔融過程中的
分配行為
他們的研究發現主要如下：
（1）洋中脊和地幔柱背景下，地幔減壓熔融所產生的熔體中鎳元素的含量隨著熔融程度增加而遞減，與既有認識截然相反，因為減壓熔融中溫度、壓力下降以及熔體中MgO含量的降低都會導致分配係數升高。而俯衝帶地幔楔等壓條件下的加水熔融中，較高溫度可促進更多的鎳釋放進入熔體。原始巖漿中鎳元素的含量與其所處的構造背景間有著密切聯繫：（100ppm-300 ppm）<（320ppm-450 ppm）<（500ppm-1300 ppm）。
（2）地幔熔融中銅元素的分配行為也不同於現有認識，在深部地幔的減壓熔融和等壓熔融過程中銅元素含量並不完全受控於硫化物的耗盡與否，且俯衝帶與斑巖銅礦間的密切聯繫並不來自於源區的部分熔融過程。另一方面，源區含水量僅對原始巖漿中金屬元素含量產生微弱影響。
（3）地幔柱熔融過程中，熔體中鎳元素含量主要受控於壓力大小，因此上覆較厚巖石圈更有利於產生富鎳熔體（DeepMelting = Good Ore Potential）。同時，地幔潛能溫度愈高，生成熔體中MgO和Ni含量愈高。而大陸巖石圈地幔的部分熔融對於地幔柱-巖石圈相互作用中混合巖漿內金屬元素含量並沒有起到積極的提升作用。
該研究工作首次全面而細緻地描繪了Ni和Cu元素在不同構造背景下地幔部分熔融過程中的分配行為，糾正了等壓批式熔融模型的簡化處理，極大地更新了現有認識，引起了熱烈討論。
該研究成果發表在American Mineralogist, 並被推薦為「Notable paper」。（Yao Zhuosen, Qin Kezhang, Mungall E James. 2018. Tectoniccontrols on Ni and Cu contents of primary mantle-derived magmas for theformation of magmatic sulfide deposits[J]. AmericanMineralogist, 103(10): 1545-1567）。該研究得到國家重點科技研發計劃-北方東部複合造山成礦(2017YFC0601306)和國家自然科學基金重點項目(41830430)資助。