礦物是具有穩(wěn)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(fā)展演變離不開對礦物的利用，社會生產(chǎn)水平的升級迭代也與新種類礦物的發(fā)現(xiàn)關聯(lián)頗深。

近日，經(jīng)國際礦物學學會新礦物命名與分類專業(yè)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征，以及其被發(fā)現(xiàn)和認定的歷程，科技日報記者采訪了劉鵬副教授。

(資料圖)

都屬于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產(chǎn)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(fā)現(xiàn)的景文礦的富釩端元，屬于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(jù)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；而釓及釓以后的鋱、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。“一般來說，重稀土礦物比輕稀土礦物更罕見，可利用價值也更高，在航空航天等高科技產(chǎn)業(yè)領域用途廣泛，是光學器材和永磁材料重要生產(chǎn)原料。”劉鵬介紹。

景文礦是劉鵬等研究人員在2021年發(fā)現(xiàn)的一種新礦物，也是自然界首次發(fā)現(xiàn)的含重稀土和釩的硅酸鹽礦物。此次新發(fā)現(xiàn)的文蘭釩釔礦與此前發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)對于晶體結構學具有重要意義。“通俗地說，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。”劉鵬說。

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。對于新礦物的發(fā)現(xiàn)和認定，需要付出辛苦的汗水與專業(yè)的實踐。“此次新發(fā)現(xiàn)的兩種礦物，都是我們在廣東省梅州市的玉水銅礦發(fā)現(xiàn)的。”劉鵬說，“在礦區(qū)的調查工作是辛苦的，歷經(jīng)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(fā)現(xiàn)，這里下石炭統(tǒng)（時期）的紅色砂巖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(shù)據(jù)比對，劉鵬及合作者發(fā)現(xiàn)當?shù)赜袼~礦中的重稀土含量較高，顯然此前的發(fā)現(xiàn)并非偶然。在搜集、提取了多個玉水銅礦的樣本之后，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(fā)現(xiàn)了新礦物。”劉鵬說。

僅僅發(fā)現(xiàn)新礦物顯然是不夠的，要成功通過委員會的認定，還需要復雜的鑒定過程。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(jīng)了多次的反復操作，克服重重困難與挑戰(zhàn)，終于成功完成了鑒定，并最終通過了委員會的認定。

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

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