科學家研究揭示出含鋅粘土礦物前世今生
粘土礦物是在一定的地質環境和氣候條件下形成的，廣泛分布于地表，其形成和轉化與氣候、特別是溫度和濕度有十分密切的關系。粘土礦物對于大氣顆粒物研究、星際探索也有重要意義。例如，對于火星黏土礦物的形成機制，火星黏土礦物的形成機制的研究尚眾說紛紜，其黏土礦物的形成機制的證據十分欠缺；目前提出的可能的機制包括地表風化、地下水熱蝕變、巖漿沉積和成巖作用，但存在爭論。火星黏土礦物研究對火星古氣候和火星水資源具有重要指示意義。一方面，黏土礦物對環境變化非常敏感，比如，在高溫高濕環境中有更多的高嶺石存在。因此黏土礦物可以被用于解釋地層的古氣候變化特征。另一方面，黏土礦物是一類含水硅酸鹽礦物，它需要含水的環境下形成?；鹦丘ね恋V物研究有利于未來開發火星上的水資源；探究火星黏土礦物研究還對尋找火星生命痕跡具有重大意義，能促進對生命起源科學的研究和認識。表生非硫化物賦存于碎屑硅質巖-碳酸鹽巖中，在成礦過程中，碎屑巖中鋁硅酸鹽的溶解會導致各種粘土礦物的形成，這些礦物中可能會富集鋅和銅等有價金屬。一般情況下，天然鋅粘土多形成于微酸性到中性的環境中，但許多實驗研究表明，它們可以在不同的pH和溫度條件(pH=6-12，T=20-200℃)下合成，且由于鋅粘土在結構礦石成分中具有不同的賦存狀態和不同的元素來源，鋅粘土的形成機制有不同的范式。因此，準確識別礦床中含鋅粘土礦物是了解和推測形成區和來源區的風化作用類型和氣候環境特點的關鍵。
近期，倫敦自然歷史博物館地球科學部、哈恩大學地質和工程系與意大利那不勒斯國家地球物理和火山學研究所等機構的研究人員利用XRD和TEM/HRTEM/STEM-HAADF相結合的分析方法，輔以掃描電子顯微鏡（SEM）和能譜分析，報道了Kihabe和Nxuu地區的鋅粘土礦物的化學和微觀結構特征以及鋅粘土的成因，并將該工作以“Zn-clays in the Kihabe and Nxuu prospects (Aha Hills, Botswana): A XRD and TEM study”為題發表在 American Mineralogist上。
非硫化物礦石是通過硫化物礦床表生蝕變而形成的氧化鋅含量大于氧化鉛的礦物體系，或者當熱液氧化成變質流體時，疊加至原有的鋅礦石上，從而形成該礦石。對博茨瓦納的Kihabe和Nxuu非硫化物前景調查中發現，鋅粘土礦物已被記錄為基金屬硫化物礦石的遠端蝕變暈。因此，為了闡明Kihabe和Nxuu礦區粘土礦物的性質，討論其生長的過程，提高這種粘土礦物組合的認識對研究人員至關重要。該研究對粘土的礦物學、結構和共生性進行了綜合分析，并用能量色散X射線顯微鏡(AEM-EDX)和成分圖分析了粘土的納米級化學組成。研究人員在樣品中識別出四種不同的礦物相：釩-鈣質相（貧鋅粘土）、低鋅粘土相（主要為低鋅粘土）、鋅粘土相（含適量的鋅粘土礦物）和硫化物相（不含鋅粘土）。利用透射電子顯微鏡進行的微納共生研究表明，其生長過程中主要作用步驟有：(1)碎屑云母的蝕變和長石碎屑的溶解，導致高嶺石和貝得石的形成；(2)混合大氣-熱液流體溶蝕閃鋅礦或硅鋅礦所產生的鋅離子輸入至貧瘠粘土，形成鋅鋁蛇紋石/蒙皂石和含鋅云母；(3)地區的干旱氣候促使低四面體電荷鋅蒙脫石的形成，它會在孔隙中形成或者作為表層過鹽化條件下鉀長石的替代物。該地區粘土形成經過了多個階段，最終以生成含鋅的層狀硅酸鹽組合而告終。這項研究為博茨瓦納西北部山帶的Zn-Pb-V礦床的成因提供了新的線索，可與類似礦床進行比較。在粘土礦物學方面，于Kihabe和Nxuu礦區發現的類硫鐵礦與實驗室條件下獲得的人造鋅礦之間的化學計量相似性為未來關于蒙脫石中鋅的富集性的研究提供了寶貴的線索。
深入了解粘土的礦物學和化學足跡及其分布對于粘土的加工和冶金流程與其在礦體中尋找潛在的其他有價值的原料來源具有關鍵作用。隨著科學技術的全面發展和開采工具的不斷提升，礦床的成因分析越來越重要。礦床分析的目標不僅僅局限于單一礦種和單個礦床的種類，更重要的是尋找該區存在的礦床組合，提高對礦床的整體性、綜合性的戰略眼光，還可以將研究的理論知識運用到其他礦產的開發和勘探中，這具有重要的實際經濟意義。
(XL Chen編報. ZZ Wang初審, CL Liu二審, JY He終審)
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