层状硅酸盐矿物（如高岭石、蒙脱石、云母、伊利石和绿泥石等）在地壳表层环境中分布广泛且储量巨大。作为表生环境中化学风化的主要产物，同时也是沉积岩中较为丰富的成分，它们的形成和生长过程深刻地影响着地壳关键元素循环和重要矿产资源（如铝土矿、红土型镍矿和离子吸附型稀土矿等）的形成，并承载着古环境和古气候演化的重要信息。此外，层状硅酸盐矿物自身也是一类具有重要工业利用价值的非金属矿产资源，被广泛应用于建筑、环保等领域。因此，研究层状硅酸盐矿物的形成和生长机制具有重要的理论研究和实际生产意义。 

　　中科院广州地球化学研究所何宏平研究员、朱建喜研究员和李尚颖博士等选择铝土矿中常见的铝氢氧化物矿物勃姆石（亦称软水铝石，化学式γ-AlO(OH)）作为前驱体矿物，通过实验矿物学的方法成功实现了富硅条件下勃姆石向2:1型层状铝硅酸盐矿物的转变（图1），并基于对矿物晶体结构和微观形貌的综合表征结果，揭示了2:1型层状含铝硅酸盐矿物的形成和矿物演化过程中的生长机制。 

　　研究发现：（1）勃姆石向2:1型层状铝硅酸盐矿物演化是发生在矿物-胶体界面上的溶解-再结晶过程，且矿物演化体系中迁移态铝的浓度与形成的2:1型层状铝硅酸盐矿物的层电荷密度呈正相关（图2）；（2）在硅、铝质处于过饱和状态的矿物-胶体界面上所形成的2:1型层状铝硅酸盐矿物的生长机制主要为结构单元层沿着a−b方向的层生长模式，此外也偶尔伴随着沿片层c轴堆垛方向和片层端面的定向附着生长，但该机制主要发生在部分粒径较小的颗粒中（图3）。 

　　图1. 勃姆石（Boe）及其反应时间为1天（Boe-1d）、3天（Boe-3d）、1周（Boe-1w）和2周（Boe-2w）所形成产物的X-射线衍射谱图 

　　图2. 勃姆石反应时间为3天（Boe-3d）、1周（Boe-1w）和2周（Boe-2w）所形成产物的固体核磁共振谱图 

　　图3. 2:1型层状铝硅酸盐矿物的层生长（a）和定向附着（b和c）生长机制示意图 

　　该研究得到了国家杰出青年基金（41825003）和国家自然科学基金重点项目（41530313）等科研项目的联合资助，相关成果发表于Applied Clay Science和ACS Earth and Space Chemistry期刊上。 

　　论文信息： 

　　1. Li, S.Y., He, H.P.*, Tao, Q., Xi, Y.F., Chen, A.Q., Ji, S.C., Zhang, C.Q., Yang, Y.P., Zhu, J.X. Transformation of boehmite into 2:1 type layered aluminosilicates with different layer charges under hydrothermal conditions. Applied Clay Science, 2019, 181, 105207. 原文链接: 

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169131719302650?via%3Dihub 

　　2. Li, S.Y., He, H.P., Tao, Q., Du, P.X., Chen, A.Q., He, Y.L., Zhu, J.X.* Multiple growth mechanisms of 2:1 type layered aluminosilicates during mineral transformation. ACS Earth and Space Chemistry, 2022, 6, 1930–1936. 原文链接: 

　　https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsearthspacechem.2c00137?ref=PDF