钾长石在碱性条件下的蚀变机制及其蚀变产物托贝莫来石的纳米结构研究

作     者：翟媛媛 曾庆栋 HELLMANN Roland 刘善科 刘建明 南景博 ZHAI YuanYuan;ZENG QingDong;HELLMANN Roland;LIU ShanKe;LIU JianMing;NAN JingBo

作者机构：中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学北京100049 CNRS and Universite Grenoble AlpesISTerreGrenoble 38058 中国科学院深海科学与工程研究所深海地质与地球化学研究室三亚572000 

出 版 物：《岩石学报》 (Acta Petrologica Sinica)

年 卷 期：2020年第36卷第9期

页      面：2834-2844页

核心收录：

学科分类：0709[理学-地质学] 0819[工学-矿业工程] 07[理学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(91962104) 岩石圈演化国家重点实验室自主研究课题(SKL-Z201905)联合资助. 

主　　题：钾长石 界面溶解-再沉淀 非晶质层 托贝莫来石 纳米孔隙 

摘      要：钾长石在碱性流体蚀变过程中会形成层状铝硅酸盐等矿物,前人对其反应机制和反应产物进行了研究,但缺乏微观尺度尤其是纳米尺度的探讨。因此,作者对钾长石在极端碱性条件下(190℃,24h,初始p H=12.4)的蚀变机制及其蚀变产物层状硅酸盐托贝莫来石的显微结构开展了纳米尺度的研究。X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、能量色散光谱等观测结果显示,钾长石在碱性条件下水热蚀变所得到的产物主要为托贝莫来石、水钙铝榴石和方解石。高分辨率的透射电镜结果表明,在钾长石与次生矿物相的界面形成了纳米级的多孔非晶质层,且在空间上表现出结构的不连续性。界面溶解-再沉淀(CIDR)机制很好地解释了钾长石与次生矿物相界面的空间不连续性和非晶质层的形成。对蚀变产物中纤维状的托贝莫来石晶体进行显微结构表征,结果表明托贝莫来石的孔隙直径为0~160nm,平均孔径约为40nm;其构成的纳米孔隙和通道有利于增加周围流体中离子和气体的溶解度,并可能会影响局部化学平衡。这为层状铝硅酸盐作为自然界以及工业吸附材料和催化剂的更广泛应用提供了重要依据。