2017年6月7日至2017年6月28日,美国威斯康辛大学徐惠芳教授应何宏平研究员邀请,来中科院广州地球化学研究所进行为期一个月的学术交流。
徐惠芳教授,国际著名矿物学家,于1993年获霍普金斯大学博士学位,研究领域涉及纳米地球科学、矿物材料、透射电镜分析应用等,包括粘土矿物晶体化学、纳米孔表面化学反应活性、微生物对矿物形貌结构成分的控制、矿物界面诱导碳酸盐化、BIF形成机制与白云岩化作用、洁净能源材料的开发等研究内容,并提出纳米孔地球化学概念。
访学期间徐惠芳教授开设了“Transmission Electron Microscopy in Mineralogy”课程,为学生讲述了透射电镜的相关理论知识,并且指导学生进行仪器操作,理论与实践相结合,让学生更加了解透射电镜的工作原理与实际操作。
6月23日,徐惠芳教授面向全所开展了“白云岩问题与沉积白云岩的形成机理”讲座。
提出Mg2+在水溶液中极强的水合作用是抑制白云石成核和生长的主要因素。而白云岩表面Mg2+-水复合物的脱水作用是控制其结晶的关键因素。徐惠芳教授团队最新的研究结果表明:在微生物胞外聚合物/胞外蛋白(EPS)及其主要成分可溶性多糖存在的情况下,无序白云岩在正常海水中可以发生沉淀和生长。并且,从Mg/Ca值固定的溶液中析出的Ca-Mg碳酸盐的Mg含量与溶液中的多糖和微生物EPS的溶度呈正相关关系。分子动力学模拟指示,多糖吸附后能削弱矿物表面的Mg与水分子之间的键合,从而促进Mg与碳酸根阴离子的结合以及白云石的结晶生长。研究证实,在白云岩与石灰岩互层的沉积碳酸盐岩(如条纹岩)中,富有机物(即富微生物)层的白云石化程度较强。多糖与碳酸盐沉积物(方解石、高镁方解石和文石)结合在白云石化过程中起到了非常重要的催化作用。在催化剂存在的条件下,白云石化可能是沉积物与环境中海水相互作用的准同期过程,因此,白云石化不需要特定的“白云石化流体“的存在。在有光照的浅海环境中,有机物的溶解会促进生物膜的形成,进而有利于沉积白云岩的形成。