广州海洋实验室在深海自生钛氧化物矿物形成机制方面取得新进展----广州海洋实验室

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广州海洋实验室在深海自生钛氧化物矿物形成机制方面取得新进展

发布时间：2024-08-19 来源：海洋地质与矿产资源研究团队

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广州海洋实验室杨胜雄教授团队在深海自生钛氧化物矿物形成以及火山玻璃蚀变过程中Ti元素的迁移方面取得新进展，相关成果以“Formation of authigenic titania during the alteration of volcanic glasses in modern deep-sea environments” 发表于国际地球与行星科学领域Nature Index期刊Geochimica et Cosmochimica Acta（JCR-Q1/中科院一区），澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室刘晶助理教授为该论文第一作者，广州海洋实验室博士后周军明为通讯作者。

钛(Ti)是一种典型造岩元素，传统观点认为Ti具有亲石性、不相容性和流体不活动性。海洋环境（如沉积物）中，Ti通常被认为来自于陆源碎屑。沉积物中Ti含量及其同位素特征常被用作了解海洋环境变化的重要指标。海洋环境中丰富的火山物质（如火山灰沉积物、海山、洋壳等）在蚀变过程中伴随着元素的迁移、富集，但该过程所释放的Ti元素的赋存机制及其地球化学行为尚不清楚。

本研究采用多种微区分析技术对Line和Marshall海山火山玻璃的微观形貌与结构进行深入分析，详细阐述了火山玻璃蚀变过程中Ti的迁移和自生TiO2矿物微/纳米颗粒的晶体结构演化机制。具体结果如下：（1）火山玻璃蚀变，发生溶解与重结晶，Si、Al、Mg、Ca和K元素的亏损，以及Ti和Fe元素的被动富集，主要形成伊蒙混层和钙十字沸石矿物；（2）发现伊蒙混层-TiO2的球壳结构，火山玻璃蚀变形成的自生TiO2主要存在两种聚集形态：①包裹伊蒙混层球形聚集体表面的球形壳层，壳层厚度为450–1000 nm，②附着于伊蒙混层矿物孔隙中的TiO2纳米颗粒聚集体，粒径为4–32 nm；（3）自生TiO2矿物的主要物相为板钛矿，伴随少量金红石和锐钛矿，存在TiO2颗粒生长过程中矿物相的连续演化，同时，Fe通过类质同相替换赋存于TiO2晶体结构；（4）火山玻璃蚀变过程中自生TiO2的形成和分布揭示了Ti的短距离（几百微米）迁移性，且存在潜在的以TiO2纳米颗粒形态的长距离运移。

本研究，一方面揭示了火山玻璃蚀变过程中自生TiO2的形成和分布揭示了Ti的短距离（几百微米）迁移性，另一方面发现了Ti在弱碱性和富氧海洋环境中可形成板钛矿，更新了前人对于TiO2矿物常形成于酸性、有机且还原环境的认识，为理解板钛矿的形成以及Ti的迁移性提供了新的视角，对于揭示Ti的海洋地球化学行为具有重要意义。

论文信息：Jing Liu, Junming Zhou*, Xiaodong Jiang, Zhenquan Wei, Shengxiong Yang, Formation of authigenic titania during the alteration of volcanic glasses in modern deep-sea environments, Geochimica et Cosmochimica Acta, 2024, 382, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.gca.2024.08.007.

图1 样品位置信息

图2 伊蒙混层-TiO2的球壳结构的扫描和透射电子显微镜图

图3 海洋环境火山物质蚀变过程中Ti元素迁移和自生TiO2成矿模式图

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