磁铁矿结晶是控制弧岩浆铁亏损、微量元素分配及氧化还原演化的关键过程。磁铁矿饱和还可能诱发硫化物沉淀，将金、铜等亲铜元素从熔体中大量移除，从而深刻影响岩浆的金属成矿潜力。然而，以往实验体系的含水量普遍偏低，水和氧逸度如何共同调控深部富水岩浆中磁铁矿的稳定性与溶解度，至今仍缺乏系统约束。

 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以含水英安质熔体为对象，开展了系统的高温高压实验研究。实验条件覆盖1–2 GPa、850–1000 ℃、FMQ−1.5至FMQ+5.0的氧逸度以及2–30 wt%的熔体含水量。团队借助活塞圆筒装置模拟深部弧岩浆环境，结合电子探针和傅里叶变换红外光谱分析，定量刻画了温度、氧逸度和水含量对磁铁矿饱和及铁、硫行为的调控。

 研究取得以下主要认识：

（1）磁铁矿能否结晶，不仅取决于由氧逸度控制的熔体Fe³⁺/ΣFe比值，还要求熔体总铁含量达到磁铁矿饱和所需的溶解度阈值。实验显示，磁铁矿总体稳定于FMQ+1以上的氧化条件；但在高含水量或石榴子石大量结晶时，即便氧逸度位于磁铁矿稳定区间，熔体仍可能保持磁铁矿不饱和（图1）。

（2）磁铁矿溶解度随温度和熔体含水量升高而增大，却随氧逸度升高而降低。约FMQ+2条件下，熔体含水量由5 wt%升至15 wt%时，磁铁矿饱和熔体的总铁含量（以FeO_tot计）由约3 wt%增至约7 wt%，几近翻倍；含水量固定为5 wt%时，氧逸度由FMQ+1升至FMQ+3，FeO_tot则由约4 wt%降至约1 wt%。当含水量超过10 wt%时，FeO_tot的最高值出现在中等氧逸度（约FMQ+2）条件下（图2）。

（3）熔体FeO_tot含量升高会增强硫的溶解能力。因此，超富水条件不仅推迟磁铁矿饱和，也会延缓硫化物沉淀，从而降低金等亲铜元素在岩浆演化早期被硫化物捕获的可能性。

 综合来看，深部超富水岩浆能在较长的演化阶段维持较高的铁、硫含量。随着岩浆上升和水的出溶，磁铁矿溶解度随之降低，磁铁矿及硫化物可能相继饱和并结晶；与此同时，较高压力下的石榴子石结晶会优先从熔体中带走铁，进一步抑制磁铁矿饱和。这些结果将岩浆水含量、氧化还原状态、铁亏损趋势与亲铜元素演化有机联系起来，为理解弧岩浆分异及相关金属富集机制提供了新的实验依据。

 广州地化所为论文第一完成单位，李兰琴为第一作者，刘星成为通讯作者。该研究受国家自然科学基金项目和中国科学院战略性先导科技专项（B类）联合资助。相关成果以“Super-hydrous arc magmas delay magnetite saturation and sulfide precipitation”为题，发表于国际矿物学期刊 American Mineralogist 。

论文信息：Li, L., Liu, X.*, Wang, J., Sun, Z., and Xiong, X. (2026). Super-hydrous arc magmas delay magnetite saturation and sulfide precipitation. American Mineralogist, 111, 895–902.

论文链接：https://doi.org/10.2138/am-2025-9896

图1. 氧逸度、温度和熔体水含量对磁铁矿稳定性及溶解度的影响。1 GPa条件下，磁铁矿饱和英安质熔体中总铁（FeO_tot）、FeO和Fe₂O₃含量随氧逸度的变化。磁铁矿总体出现于FMQ+1以上，硫化物则在约FMQ+3.3以上消失；在中等氧逸度和高含水量条件下，熔体可保持较高的FeO_tot含量。

图2. 950 ℃条件下熔体水含量和氧逸度对磁铁矿溶解度的影响。随熔体水含量升高，磁铁矿饱和熔体中的FeO_tot在各氧逸度条件下均呈增加趋势；在含水量固定时，磁铁矿溶解度随氧逸度升高而降低。经验模型能够较好地再现实验观测的FeO_tot含量。