纳米地球科学(Nanogeoscience)的兴起是近二十年来地球科学的重要进展之一;其深入到微观-介观层次,研究微尺度下的地质过程或地质地球化学事件及其微观机制。这些过程与事件往往与具有纳米尺寸的矿物颗粒及其关联的地质反应密切相关,因此,纳米尺度的矿物学研究是纳米地球科学研究的核心环节。具有纳米尺寸(粒径小于nm)的矿物分为“纳米矿物”(Nanominerals)和“矿物纳米颗粒”(MineralNanoparticles)两类。前者指其晶粒(或颗粒)仅以纳米尺寸存在的矿物;后者指既存在纳米尺寸颗粒,也存在常见尺寸颗粒的矿物。自然界的纳米尺寸矿物多属矿物纳米颗粒,纳米矿物的种类相对较少。为此,笔者曾提出用“纳米结构矿物”的概念代替“纳米矿物”,以扩大纳米矿物的范畴并充实其内涵。
铝硅酸盐纳米矿物是地表环境中广泛存在的一类矿物,主要包括埃洛石、伊毛缟石和水铝英石等。其中,管状埃洛石的管径通常约数十纳米,伊毛缟石和水铝英石的粒(管)径仅约几纳米。这些纳米矿物大多产出于表生地质作用所形成的风化沉积环境(如火山灰风化)中,彼此共生、相互转化,且与高岭石等其他常见富铝矿物伴生或共生。由于铝硅酸盐纳米矿物粒度极为细微,研究难度大,相当长一段时间以来,对它们的结构、性质的研究开展得很少,研究资料有限。也正是因为对其认知的不足,虽然上述矿物广泛分布于火山灰风化壤、风化壳淋积层等表生风化环境中,但对其资源的勘查工作很少,其作为工业原料应用的价值未引起重视。
近十余年来,随着高分辨显微-微区研究方法的进步和其在纳米矿物研究中的应用,对上述铝硅酸盐纳米矿物的认知水平有了显著提升。尤其是,埃洛石研究近十几年来发展迅速,产生了丰富的研究报道。我们发现,目前对这几种纳米矿物尤其是埃洛石的结构-性质的认识已较为全面;来自地球科学不同领域、