蒙脱石向海绿石转变的“海绿石化”模拟研究

海绿石是一种浅海相沉积指示矿物,形成成熟的海绿石需1Ma。本文以含铁量很低的蒙脱石和0.1mol/LFe~(3+)、0.2mol/LK~+的离子溶液分别为初始物质在50℃恒温环境和不同的pH、Eh条件下,模拟海绿石化过程,并通过XRD、FTIR、SEM、ESR等检测反应产物。研究发现,在SEM下观察到球形纳米颗粒的海绿石出现;同时XRD谱图上除出现云母类矿物的001衍射峰外,还出现d值为0.1520nm和0.1498nm的代表海绿石和铁伊利石的060特征衍射峰。pH和氧化还原条件对产物的影响比较显著,pH为酸性时出现海绿石和铁伊利石的组合,其红外吸收谱中出现AlFe~(2+)OH或Mg~(2+)Fe~(3+)OH(3547~3562cm~(-1))、Fe~(3+)Fe~(3+)OH的伸缩振动峰,与之相应的ESR中出现g=1.978的八面体位Fe~(3+)的共振峰;当pH介于中性的时候,红外光谱谱图上出现明显的AlFe~(2+)OH、Mg~(2+)Fe~(3+)OH(3550~3562cm~(-1))和Al~(3+)Fe~(3+)OH(870cm~(-1))振动;pH为碱性时,出现Fe~(3+)Mg~(2+)OH(3560cm~(-1))振动;上述红外吸收振动的出现表明Fe~(3+)已经进入了蒙脱石结构的八面体位。蒙脱石在上述条件下发生明显的改变,发生海绿石化或铁伊利石化,pH和氧化还原条件对结果的影响比较显著,酸性的环境中海绿石化显著,而中性至碱性的环境则发生铁伊利石化。