陈佳妮

南京大学 内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，南京 210023

透射电子显微镜（TEM）是以波长极短的电子束作为光源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。它可以直观获取纳米级样品的形貌、成分、结构等信息，是研究样品微观结构的重要仪器之一。自20世纪30年代诞生之日起，就广泛运用于材料、环境及生命科学等领域（Beaman, 1978; Buseck and Veblen, 1978;Banfield, 2001; 黄孝瑛，2008; 李叶等，2019）。近30年来，TEM测试技术在地球科学领域中也发挥了越来越重要的作用，尤其是高分辨率的TEM图像给出了很多相转变的直接证据。洪汉烈等在研究土壤中的黏土矿物组成和相转变时，利用TEM技术发现了同一高岭石颗粒中0.7 nm间距的晶格条纹直接转变为伊利石的1.0 nm和蒙脱石的1.5 nm的晶格条纹的现象，给出了高岭石伊利石化和蒙脱石化的产物是三组分混层黏土矿物的直接证据（Hong et al., 2015）。何宏平等在研究埃洛石和高岭石向贝德石转变时观察到了固态下001面网间距为0.7 nm的埃洛石向001面网间距为1.2～1.3 nm的蒙脱石转变的晶格尺度的证据，提出了1:1型黏土矿物向2:1型黏土转变的新路径(He et al., 2017)。近20年来,很多科研团队利用TEM技术研究了材料相变和生物矿化过程,发展并提出了一种新结晶学理论：颗粒定向粘附（crystallization by particle attachment(CPA)）理论，其中用TEM拍摄的形貌与晶格条纹像等就给出了最直接的证据（De Yoreo et al., 2015; Giulia et al., 2020; Liu et al., 2019, Zhang et al., 2019）。此外，在解决一些长期困扰地质学家的难题上，如破解e-斜长石无公度调制结构之谜（Jin and Xu, 2017）等，TEM提供了关键的数据支持。

TEM功能强大，但由于矿物样品结构成分复杂，非均质程度很高，存在样品制备难度大（Petrunic et al., 2006）、实验过程复杂、实验容易失败等问题，使得在矿物分析研究中应用TEM技术受到限制。……