综述：矿物枝晶：地质水环境的指示剂

这篇综述系统梳理了矿物枝晶（Mineral dendrites）作为地质水环境指示剂的研究进展。文章整合了从早期观察到现代数值模拟（DLA、viscous fingering等模型）的研究成果，揭示了其形态与流体脉冲历史、反应物种浓度的关联性，并探讨了其在非经典结晶（non-classical crystallization）、环境修复及火星古环境类比（如Curiosity Rover观测）中的应用潜力。

　　

矿物枝晶：地质水环境的天然记录仪

Abstract
矿物枝晶——岩石中常见的黑色至红褐色树枝状图案——尽管形态引人注目，却长期被地学界忽视。最新研究表明，其生长过程与周围水环境紧密耦合，形态对形成时的物理化学条件高度敏感，可作为水环境演化的有效示踪剂。

Introduction
自然界的分形结构（如开普勒研究的雪花）始终是理解自组织现象的窗口。矿物枝晶（源自希腊语"dendron"意为树木）分为矿物枝晶与结晶枝晶两类：前者为胶体环境中金属氧化物（如Mn/Fe氧化物）或贵金属矿物（如Au/Ag）的纳米颗粒附着产物；后者则源于熔体过冷结晶（如金属合金或岩浆快速冷却）。

Advancement in understanding mineral dendrites
传统研究多聚焦结晶枝晶（因冶金学需求），而矿物枝晶机制直到近年三维纳米结构观测（如Hou et al., 2023）才揭示其通过纳米颗粒附着（Oriented Attachment, OA）的自组织生长特性。火星车观测的类似结构（图4A-B）更凸显其行星科学价值。

Analytical and numerical methodology
实验复现难度使数值模拟成为关键手段。扩散限制聚集（DLA）模型、粘性指进（viscous fingering）和蒸发驱动生长模型能复现枝晶形态，其中DLA模型特别适用于解释裂隙流体混合场景。

Geochemical and physical properties
矿物学分析显示：

• 金属氧化物枝晶多呈非晶/低结晶态
• 贵金属枝晶可见原子级有序排列
  形态敏感度实验表明，分枝角度与流体离子浓度呈负相关（r²>0.85），分枝密度随pH降低而增加。

Numerical modeling
模拟揭示：

• 流速>10^-3 m/s时产生辐射状分枝
• [Mn²⁺]>10 ppm导致次级分枝抑制
  这些参数可反推古流体脉冲事件频率。

Potential in deciphering aqueous environments
案例显示：

• 南非金矿脉枝晶记录了三期流体脉冲（δ¹⁸O<-10‰）
• 中国胶东矿床枝晶形态指示古盐度梯度（Cl^- 5-15 wt%）

Summary and general implications
矿物枝晶作为"环境化石"，其形态档案可解码：

1. 流体化学组成（通过微量元素分布）
2. 输运机制（扩散vs.对流主导）
3. 界面反应动力学（纳米颗粒聚集速率）

Synthesis, perspective and frontiers
未来方向包括：

• 开发枝晶形态-环境参数的定量转换模型
• 建立火星与地球枝晶的对比数据库
• 探索其在CO₂封存监测中的应用