黏土矿物是地球表层的重要组成矿物。在一些地质地球化学过程中，黏土矿物会发生物相的转变。由于黏土矿物的转变及其转变产物的特征明显受其所处的环境体系制约，因此，它成为了一些重大地质事件的关键信息载体；同时，由于黏土矿物具有巨大的比表面积、高的表面反应活性，对相关地质地球化学过程中的物质循环方式和途径也有重要影响。因此，黏土矿物物相转变研究是认识、理解古气候与古环境演变、元素的迁移与富集、油气的形成与聚集等地质地球化学过程的重要窗口。

　　到目前为止，已被证实的黏土矿物转变途径主要有两类，即2:1型黏土矿物间的转变（如，蒙皂石族矿物的伊利石化）和2:1型黏土矿物向1:1型矿物转变（如，蒙皂石族矿物的高岭石化），其中所涉及的转变机制主要包括“固相转变”和“溶解-再结晶”。与上述两种转变途径相比，1:1型黏土矿物向2:1型矿物的转变却鲜有报导。

　　鉴此，广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室何宏平研究员团队，通过模拟自然界的热液过程，探讨1:1型黏土矿物向2:1型黏土矿物转变的可能性及其转变机制，并获得了以下新认识：

　　（1）蛇纹石可固相转变为蒙皂石，即1:1型黏土矿物可固相转变为2:1型黏土矿物。这可能是自然界存在但尚未被发现的第三类黏土矿物转变途径。

　　（2）研究结果表明，利蛇纹石的转变反应不仅发生在片层边缘，同时也发生在片层内部；而叶蛇纹石的转变反应仅发生在片层边缘。说明，矿物结构对其物相转变具有重要制约。

　　（3）在新形成的蒙皂石矿物的结构片层中，两层四面体片拥有不同的层电荷，很好地解译了自然界混层矿物中存在的“极性结构”（polar layer）结构这一难题。

　　

　　 

　　图1. 利蛇纹石及其水热产物的HRTEM图。（L = lizardite，S = smectite）

　　

　　

　　 

　　图2. 叶蛇纹石及其水热产物的HRTEM图。（A = antigorite，S = smectite）

　　

　　 

　　图3. 利蛇纹石和叶蛇纹石转变过程示意图

　　

　　该成果不仅对理解黏土矿物特殊的结构与物理化学性质具有重要意义，而且对探讨板块俯冲的动力学机制、重大地质灾害的成因，以及元素的地球化学循环等都有重要的启示作用。相关成果已在线发表于American Mineralogist。该研究获得国家自然科学基金和国家外专局/中国科学院“矿物结构域表明物理化学”创新国际团队项目等资助。

　　

　　论文信息：

　　Shichao Ji, Jianxi Zhu, Hongping He, Qi Tao, Runliang Zhu, Lingya Ma, Meng Chen, Shangying Li, and Junming Zhou. （2018） Conversion of serpentine to smectite under hydrothermal condition: Implication for solid-state transformation. American mineralogist, 103, 241-251. Doi: https://doi.org/10.2138/am-2018-6183CCBYNCND 241.

　　

　　论文链接：https://pubs.geoscienceworld.org/msa/ammin/article/103/2/241/527051/Conversion-of-serpentine-to-smectite-under　

　　

　　                                                （中科院矿物学与成矿学重点实验室 & 所综合办公室 供稿）