中科院廣州地球化學(xué)研究所研究員何宏平、博士研究生楊宜坪等在礦物生長機制研究中取得新進展。相關(guān)研究近日發(fā)表于《美國礦物學(xué)家》。
層生長機理和螺旋生長機理是礦物晶體生長的兩大主流觀點。后來，科學(xué)家報導(dǎo)了在水熱合成的銳鈦礦中發(fā)現(xiàn)納米顆粒定向附著生長的新機制，并發(fā)現(xiàn)在表生作用、生物成礦等過程中均存在這種非傳統(tǒng)礦物生長機制。然而，在復(fù)雜的地質(zhì)過程(如巖漿作用、變質(zhì)作用等)中，是否存在類似的礦物結(jié)晶與生長機制是近年科學(xué)家關(guān)注的熱點。
基于表面生長痕跡和晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)可記錄礦物生長信息這一基本事實，研究人員利用高分辨透射電鏡系統(tǒng)研究了巖漿巖和變質(zhì)巖中云母類礦物的微觀結(jié)構(gòu)，并與人工合成的氟金云母對比，發(fā)現(xiàn)并率先提出了硅酸鹽巖漿結(jié)晶和高溫?zé)嵋哼^程中納米晶粒定向堆砌的礦物生長機制，突破了基于單原子堆積的“層生長”和“螺旋生長”兩大傳統(tǒng)理論。國際同行指出，這是關(guān)于硅酸鹽熔體中礦物非傳統(tǒng)生長機制的首次報道。
需要指出的是，該研究與已報道的表生環(huán)境礦物非傳統(tǒng)生長機制相比，熔體中云母的生長過程存在明顯差異：前者表現(xiàn)為納米晶粒在三維方向的直接附著，納米晶粒間的取向具有一致性;后者不僅表現(xiàn)為兩個階段生長模式，而且納米顆粒在c軸方向的堆垛具有隨機性，并受控于熔體的物理化學(xué)條件。
該研究不但揭示了巖漿演化過程中礦物生長的新機制，而且為認(rèn)識地球系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和元素的地球化學(xué)行為提供了新視角。此外，該研究也為闡釋黏土礦物等層狀硅酸鹽礦物的特殊形貌和結(jié)構(gòu)，以及功能納米材料的合成提供了新思路。
