中國科學院廣州地球化學研究所研究員何宏平、博士研究生李尚穎等人在黏土礦物演化機制研究中取得新進展。相關成果日前發表在《美國礦物學家》上。
黏土礦物是一類具有納米結構的含水層狀矽酸鹽礦物，廣泛分布於地球表層系統，不僅對關鍵帶的物質循環具有重要影響，而且很可能是早期生命孕育和演化的催化劑和反應器。高嶺石化是自然界中最常見的黏土礦物轉變反應，但目前對其反應過程與機制還存在不同認識。
基於對礦物結構與性質的認識，研究人員提出，黏土礦物的納米結構和特殊的物理化學性質是決定其演化途徑的關鍵因素。為此，他們以蒙脫石（膨脹）、累託石（部分膨脹）和伊利石（非膨脹）三種具有不同膨脹性能的2:1型黏土礦物為主要研究對象，通過實驗礦物學方法與譜學、顯微電子技術的結合，系統對比考察了上述黏土礦物的高嶺石化過程，並獲得新進展。
研究顯示，2:1型黏土礦物高嶺石化的反應區域為片層端面而非層間，促進高嶺石化反應的關鍵結構因素為前驅體礦物的破裂端面；2:1型黏土礦物高嶺石化的轉變機制為原位的溶解—再結晶，其間，前驅體礦物的「殘餘」片層起到了「模板」作用，礦物再結晶作用發生在「殘餘」片層構成的局域環境中；通過原位的溶解—再結晶機制形成的高嶺石結構片層在一定程度上「繼承」了前驅體礦物的片層大小和堆垛有序度。
該研究為其他學者此前提出的「礦物表/界面是發生溶解—再結晶耦合反應的重要場所」這一觀點提供了重要的礦物學證據。但與三維結構礦物不同的是，2:1型黏土礦物的溶解發生在片層端面，而高嶺石的沉澱則發生在前驅體礦物的基面。該研究還為理解自然界廣泛存在的2:1型黏土礦物層間複合物的成因提供了新機制。（來源：中國科學報 朱漢斌 鄧土連）
相關論文信息：https://doi.org/10.2138/am-2020-7339
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