矿物是其形成环境的地质时间胶囊。 通过正确的方法,可以解开它们的奥秘,揭示古代地球或其他行星的关键特征。
地质学家传统上根据矿物独特的化学式和晶体结构组合对其进行分类——例如,捕捉碳原子堆叠方式的差异如何导致光滑的石墨层或坚硬的钻石。 但是,这种有200年历史的正式分类系统忽略了一个重要的考虑因素:矿物是如何形成的。
“你无法从这种非常量化、非常明确的矿物种类分类法中获得的是背景,”卡内基科学研究所的矿物学家和行星科学家肖娜·莫里森说。 因此,莫里森和她的同事在《美国矿物学家》上发表了两篇论文,旨在通过对矿物生长和转变的所有方式进行分类来补充旧系统。
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研究人员报告称,闪亮的金色矿物黄铁矿(如上图所示)可以通过 21 种不同的方式形成——从在火山喷口内结晶到在细菌的帮助下生长。 每种方式都有其自身的化学指纹,由微量污染物和元素的放射性版本形成。 莫里森是火星好奇号团队的成员,她希望利用这种细节来确定该行星的黄铁矿是如何形成的——以及生命是否可能参与其中。

图片来源: ARKENSTONE/Rob Lavinsky
地球上百分之八十的矿物在没有水的情况下不会存在。 这种方解石的结晶形式反映了中国南方洞穴中冰河时代水位的变化。 这种矿物至少可以通过 17 种方式形成。

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当水和二氧化硅的混合物渗透到其他遗骸腐烂后留下的深埋的贝壳、骨骼或牙齿中时,化石(例如这种蛋白石化的菊石)会逐渐形成。 研究人员确定了 1,900 种直接由生物过程形成的矿物。

图片来源: ARKENSTONE/Rob Lavinsky
地球上生命的出现直接或间接地促成了地球上近一半矿物类型的形成。 有些矿物,例如深绿色的孔雀石,只有在早期地球上的细菌开始呼出氧气后才稳定形成。
尽管矿物演化的概念本身并不新鲜,但这个拟议的框架提供了一种“刺激,试图让人们以稍微不同的方式思考[矿物学],并可能为研究提供途径,从而使该领域更加稳健和有趣”,最近重新设计了美国自然历史博物馆矿物厅的地质学家乔治·哈洛说,他没有参与新的研究。
科罗拉多大学博尔德分校的矿物物理学家阿丽莎·克拉克也没有参与这项研究,她说她将开始在课堂上采用这种修改后的分类法。 她认为这是一种为最初僵化的矿物分类增加一些灵活性的方法:“我认为看到科学发展并记住有新的方法来看待问题令人兴奋。”
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