我科學家在銅礦中發現兩種新礦物

礦物是具有穩定的相界面和結晶習性的天然化合物，擁有特定的化學組成。長期以來，人類文明的發展演變離不開對礦物的利用，社會生産水準的升級迭代也與新種類礦物的發現關聯頗深。

近日，經國際礦物學學會新礦物命名與分類專業委員會（以下簡稱委員會）審查、投票，西北大學地質學系、大陸動力學國家重點實驗室副教授劉鵬與中國地質大學（北京）李國武教授團隊等合作者申請的兩種新礦物——毓川碳釔礦和文蘭釩釔礦均通過認定。

為進一步了解兩種新礦物的特徵，以及其被發現和認定的歷程，科技日報記者採訪了劉鵬副教授。

都屬於較為罕見的重稀土礦物

“毓川碳釔礦是一種罕見的含水碳酸鹽重稀土礦物，以我國著名礦床地質與礦産勘查學家、中國工程院陳毓川院士的名字命名。”劉鵬對記者表示，“而文蘭釩釔礦則是我們此前發現的景文礦的富釩端元，屬於景文礦的類質同象端元礦物，也是一種重稀土礦物。以我國電子探針分析專家、南京大學地球科學與工程學院張文蘭教授的名字命名。”

據悉，研究人員往往把稀土類元素分為輕、重兩組。兩組的分法以釓為界，釓以前的鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪7個元素為輕稀土元素；而釓及釓以後的鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥和釔9個元素為重稀土元素。含有輕稀土元素的礦物被稱為輕稀土礦物，含有重稀土元素的礦物則被稱為重稀土礦物。“一般來説，重稀土礦物比輕稀土礦物更罕見，可利用價值也更高，在航空航太等高科技産業領域用途廣泛，是光學器材和永磁材料重要生産原料。”劉鵬介紹。

景文礦是劉鵬等研究人員在2021年發現的一種新礦物，也是自然界首次發現的含重稀土和釩的硅酸鹽礦物。此次新發現的文蘭釩釔礦與此前發現的景文礦可謂是密不可分，二者互為類質同象端元礦物。通常情況類質同象具有相同晶體結構，但文蘭釩釔礦與景文礦卻具有不同的晶體結構，這一發現對於晶體結構學具有重要意義。“通俗地説，文蘭釩釔礦與景文礦是‘雙胞胎兄弟’，但長相和身高卻差別很大。”劉鵬説。

是礦物學基礎研究的重要進展

顯然，新礦物不可能自己“走”到科研人員面前。對於新礦物的發現和認定，需要付出辛苦的汗水與專業的實踐。“此次新發現的兩種礦物，都是我們在廣東省梅州市的玉水銅礦發現的。”劉鵬説，“在礦區的調查工作是辛苦的，歷經了很長的時間。但顯然我們的付出得到了回報。”

在玉水銅礦調查時，劉鵬及合作者偶然發現，這裡下石炭統（時期）的紅色砂岩中存在很多重稀土礦物。這引起了他們的興趣。通過詳細的資料查閱和數據比對，劉鵬及合作者發現當地玉水銅礦中的重稀土含量較高，顯然此前的發現並非偶然。在蒐集、提取了多個玉水銅礦的樣本之後，他們進一步對樣本進行了分析。分析結果表明，樣本中的稀土礦不符合任何已知礦物的定義。“這表明，我們成功發現了新礦物。”劉鵬説。

僅僅發現新礦物顯然是不夠的，要成功通過委員會的認定，還需要複雜的鑒定過程。為鑒定兩種新礦物，劉鵬與合作者利用了電子探針技術、雙聚焦離子束與透射電鏡技術等先進的鑒定技術，歷經了多次的反覆操作，克服重重困難與挑戰，終於成功完成了鑒定，並最終通過了委員會的認定。

截至目前，全球共發現的礦物數量約5900個，我國科學家發現的礦物數量約180個。此次新礦物的發現不僅是礦物學基礎研究的重要進展，也是我國新礦物發現、利用上的重要突破。“特別需要指出的是，此次我們新發現的兩種重稀土礦物相比大多數離子吸附型的重稀土礦物，利用起來更為環保，成本也更低，但需要進一步查明這種稀土礦物的數量及存在的普遍性。” 劉鵬表示，“下一步，我們將進一步發掘新礦物的科研和利用價值，為擴展我國華南地區重稀土資源，啟發重稀土材料的未來應用貢獻力量。”