編號：FTJS10543
篇名：高壓條件下蒙脫石層間域?qū)Φ谋Ｗo(hù)效應(yīng)
作者：曾慶進(jìn) 陶奇 吉世超 譚偉 何宏平
關(guān)鍵詞： 含銨蒙脫石 伊利石 層間域 N循環(huán)
機(jī)構(gòu)： 中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所礦物學(xué)與成礦學(xué)重點實驗室/廣東省礦物物理與材料研究開發(fā)重點實驗室 中國科學(xué)院深地科學(xué)卓越創(chuàng)新中心 中國科學(xué)院大學(xué)
摘要： 含銨(NH4+)蒙脫石不僅存在于陸地土壤中,還廣泛存在于蝕變洋殼、遠(yuǎn)洋和陸源沉積物中,是N的主要載體礦物,對地表N向地球深部的傳輸路徑和效率具有重要影響。本文利用微區(qū)和粉晶X射線衍射(XRD)、漫反射傅里葉紅外光譜(DRIFT)和元素分析等表征技術(shù),研究了不同溫度(25~700℃)和壓力(常壓和2.5 GPa)條件下含銨蒙脫石的物相及結(jié)構(gòu)演化,以及N的賦存狀態(tài)和N含量的變化特征。結(jié)果表明,在常壓條件下,溫度上升會導(dǎo)致蒙脫石層間距從1.20 nm(25℃)逐漸減小至0.96 nm(700℃)。同時,蒙脫石Al2–OH(914 cm−1)和AlMg–OH(844 cm−1)振動峰強(qiáng)度在升溫過程中逐漸減弱,表明蒙脫石結(jié)構(gòu)羥基逐漸脫失;在500℃時,蒙脫石結(jié)構(gòu)羥基完全脫失,并導(dǎo)致層間完全坍塌。在高壓(2.5 GPa)條件下,溫度上升會造成蒙脫石層間距從1.20 nm(25℃)逐漸減小至1.02 nm(700℃),但蒙脫石結(jié)構(gòu)羥基在700℃時依然存在。在此過程中,蒙脫石膨脹性逐漸降低,表明蒙脫石逐漸向伊利石轉(zhuǎn)變。在常壓加熱條件下,隨著溫度升高,含銨蒙脫石N含量從初始的1.52%減少到0.10%;而在高壓條件下,溫度升高對含銨蒙脫石的N含量影響極小,保持在約1.26%。這兩者的差異可能與產(chǎn)物層間域結(jié)構(gòu)的變化有關(guān),即常壓下溫度升高會導(dǎo)致蒙脫石層間域逐漸坍塌,NH4+失去賦存空間,分解逃逸;而高壓下溫度升高并不破壞蒙脫石層間域,而是逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐晾?從而為NH4+提供儲存空間。因此,高壓條件下蒙脫石的層間域?qū)H4+具有高溫保護(hù)效應(yīng),表明黏土礦物可將N元素向地球更深部輸送。該發(fā)現(xiàn)為揭示地表N向地球深部運移機(jī)制提供了新思路。
