俯冲板片在地球深部释放的富硅的熔-流体与地幔橄榄岩反应形成辉石岩，进而导致了地幔的不均一性。在相同条件下，橄榄石-熔体间镍分配系数显著大于辉石-熔体间镍分配系数，洋岛玄武岩中高镍橄榄石斑晶(相对洋中脊玄武岩橄榄石斑晶的镍含量)常被用于指示地幔源区存在这种交代成因的辉石岩。而Matzen等人(2013, 2017)系统实验研究发现温度升高降低橄榄石-熔体间镍分配系数，指出高镍橄榄石斑晶可能反映洋岛玄武岩形成的温度压力高于洋中脊玄武岩形成的温度压力。那么地幔内部是否真的存在富硅熔-流体交代橄榄岩形成的辉石岩（下文中的辉石岩都指此种机制下形成的辉石岩）？
弧地幔橄榄岩也遭受板片起源的熔-流体交代，而且由于水的加入，弧地幔熔融温度比大洋地幔熔融温度平均低100℃。因此，弧岩浆中的高镍橄榄石斑晶难以用高温高压熔融环境来解释。弧岩浆中的高镍橄榄石斑晶是验证地幔中是否存在辉石岩的理想对象。然而，镍在实验过程中极易丢失，导致目前仍缺乏可靠的弧地幔熔融及弧岩浆早期分异温压条件下的矿物-熔体间镍分配系数，阻碍我们利用镍行为验证弧地幔中是否存在辉石岩。
针对这些问题，台湾a片
许文良教授引领的“地球深部动力学”创新团队的孙众星副教授和熊小林教授，联合云南开放大学阮梦飞副教授以及中国科学院广州地球化学研究所王煜研究员和高名迪副研究员开发镍预饱和金属管技术，并在1.0-1.5GPa、1050-1250℃条件下系统地测定了橄榄石、辉石、尖晶石与含水镁铁质熔体间的镍分配系数。取得如下认识：
1) 实验结果表明，橄榄石-熔体、斜方辉石-熔体、单斜辉石-熔体间镍分配系数随温度升高和熔体MgO含量增加而降低（图1）。而在相同温度及熔体成分下，压力（图2）与熔体H2O含量（图3）对橄榄石与熔体间镍分配系数无明显影响。本研究结合前人实验数据，建立了两种矿物与熔体间镍分配系数经验表达式，且较前人模型具有更好的预测效果（图4）。
图1 矿物与熔体间镍分配系数随温度与熔体MgO含量变化图
图2 压力对矿物与熔体DNi影响
图3 （A）差值法与FTIR熔体H2O含量对比；（B）熔体H2O含量对橄榄石-熔体镍分配系数影响
图4（A）-（B）预测模型图；（C）两类模型对比；（D）Matzen et al. (2013)预测模型
2) 利用获得的镍分配系数模拟了尖晶石橄榄岩与石榴石橄榄岩源区的熔融及其对应岩浆结晶过程（图5）。模拟结果显示，对于夏威夷OIB，单一橄榄岩源区可以解释其高镍橄榄石斑晶的形成，并不需要额外引入辉石岩组分。这说明在高温高压条件下，橄榄岩熔融就能释放足够多的镍，并在后续结晶过程中形成高镍橄榄石。此外，弧橄榄岩镍含量和MgO含量变化以及弧岩浆含水量和氧逸度等变化并不能解释弧岩浆高镍橄榄石斑晶成因，需要源区有辉石岩贡献来解释天然弧岩浆样品中的高镍橄榄石斑晶。
图5 橄榄石结晶模拟对比（A）石榴石橄榄岩源区模拟；（B）尖晶石橄榄岩源区模拟（源区镍含量影响）；（C）尖晶石橄榄岩源区模拟（初始熔体MgO含量影响）；（D）尖晶石橄榄岩源区模拟（初始熔体H2O含量影响）；（E）尖晶石橄榄岩源区模拟（氧逸度影响）；（F）辉石岩源区模拟
3) 研究团队还发现，高镍橄榄石斑晶主要出现于大陆弧安山岩中，其形成与俯冲板片温度密切相关。较高的板片温度有利于板片熔融，从而促进辉石岩的形成，说明板片温度在弧岩浆源区辉石岩的生成以及高镍橄榄石斑晶的形成中起着关键作用。因此，该研究不仅为识别弧岩浆源区中的辉石岩贡献提供了实验依据，也为理解俯冲带物质循环、安山质岩浆成因以及大陆地壳生长提供了新的视角。
该研究成果发表于国际学术期刊GCA（//doi.org/10.1016/j.gca.2026.05.004）。该研究主要由中国国家重点研发计划（2024YFF0808200和2023YFF0803403）、中国科学院战略性先导科技专项（XDB0840200）及国家自然科学基金（42573073和42303029）共同资助。
