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突破!西北大学地质学系青年教师发现两种新矿物

日期: 2023-03-17
浏览次数: 16

以下文章来源于西北大学 ,作者西大宣传部

近日,经国际矿物学学会新矿物命名与分类专业委员会(IMA-CNMNC)审查、投票,西北大学地质学系、大陆动力学国家重点实验室刘鹏副教授与中国地质大学(北京)李国武教授团队申请的两种新矿物,均通过认定。新矿物的国际矿物学会编号为IMA2022-120和IMA2022-142,英文名分别为yuchuanite-(Y)和wenlanzhangite-(Y),中文名为毓川碳钇矿和文兰钒钇矿。

突破!西北大学地质学系青年教师发现两种新矿物

毓川碳钇矿镜下照片. Ych-Y:毓川碳钇矿

毓川碳钇矿是一种罕见的含水碳酸盐重稀土矿物,在粤东北玉水铜矿所发现,以我国著名矿床地质与矿产勘查学家,原中国地质调查局局长、中国工程院陈毓川院士的名字命名。在显微镜下,毓川碳钇矿呈透明、亮灰色,多以30-300um的板状或脉状晶体,与磷钇矿、氟碳钇矿、斑铜矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、硬石膏等共生。

玉水铜矿中发育有多种重稀土矿物,包括氟碳酸盐、砷酸盐、磷酸盐、硅酸盐、复酸盐等。初步研究发现,这些重稀土矿物形成于晚三叠世,为华南地区首次识别出的三叠纪重稀土矿化。矿物学与Nd同位素研究表明,其形成可能与盆地卤水有关,重稀土来源于下部的红色砂岩。

研究团队认为,玉水铜矿中多种重稀土新矿物的发现为拓展重稀土成矿新类型提供了重要启示为稀土矿物新种类的预测提供了理论基础

突破!西北大学地质学系青年教师发现两种新矿物

毓川碳钇矿晶体结构图

文兰钒钇矿是以电子探针分析专家、南京大学地球科学与工程学院张文兰教授的名字命名,是2021年刘鹏副教授等人发现的景文矿(理想化学式为:Y2Al2V4+2[SiO4]2O4[OH]4)的富钒端元,常产于景文矿的边缘和核部,属于景文矿的类质同象端元矿物,理想化学式Y2V3+2V4+2[SiO4]2O4[OH]4。

突破!西北大学地质学系青年教师发现两种新矿物

文兰钒钇矿显微镜下、BSE以及FIB取样制样照片

Jw-Y:景文矿;Wlz-Y:文兰钒钇矿

通常情况下,类质同象的替代不会改变矿物的晶体结构构型,但对文兰钒钇矿开展X射线单晶衍射分析后发现,文兰钒钇矿具有不同的晶体结构,与景文矿相比,其晶体结构对称性降低,属于三斜晶系(景文矿属于单斜晶系),这种现象比较罕见。

为了验证X射线衍射单晶结构数据,研究团队将双聚焦离子束与透射电镜(FIB-TEM)联用,对文兰钒钇矿进行了TEM选区电子衍射分析,结果显示两种方法获得的晶体结构一致,进一步验证了文兰钒钇矿具有不同的晶体结构。

文兰钒钇矿和景文矿的发现不仅对华南重稀土成矿与找矿具有重要启示,而且对于晶体结构学具有重要意义。由于该系列矿物中有多个可容纳Al和V的晶体结构位置,且V优先占据结构中某些位点,而V的有序分布导致文兰钒钇矿的对称性降至三斜晶系。由于有序,该系列可能还存在Al-V在不同位点占优的过渡矿物种类,这为未来发现该系列更多新矿物提供了理论依据。


突破!西北大学地质学系青年教师发现两种新矿物

文兰钒钇矿晶体结构图

新矿物的发现属于0到1原创性成果,代表了矿物学基础研究的突破性进展。截止目前,全球共发现的矿物数量约5900个,我国科学家发现的矿物数量只有约180个。

刘鹏所在团队近两年内已发现三种新矿物,均为重稀土矿物。重稀土在航空航天和国防科技等高科技产业领域用途广泛,是光学器材和永磁材料重要生产原料。上述三种重稀土矿物的发现,不仅对拓展我国华南地区重稀土资源具有重要启示,其特殊的晶体结构对于未来重稀土材料的应用前景还具有重要意义,是科技工作面向国家重大需求的重要代表。



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