11个!中国团队又发现重磅新矿物,2024年都有哪些喜讯?

创业   2024-12-27 00:01   广东  


2024年,依然是中国地矿界蓬勃发展的一年,今年也涌现了不少由我国地质团队发现的新矿物,截止写稿日期,在2024年正式被国际矿物学会通过的新矿物超11个!到底都有哪些?又对我国地质界有何影响?


1、稀土新矿物——倪培石

2024年1月,自然资源部中国地质调查局发布消息,河南一个稀土矿中发现的一种新矿物正式通过国际矿物学会审批,并被命名为倪培石(Nipeiite-(Ce))。它是以中国地质学家、南京大学地球科学与工程学院倪培教授的名字命名的新矿物,是目前在自然界中发现的铈(shì)元素含量最多的硅酸盐矿物。

矿石简介

倪培石(Nipeiite-(Ce))是稀土硅酸盐矿物,属于硅铈石矿物超族,三方晶系,发现于河南省西峡县太平镇稀土矿,颜色为浅红至红棕色,单偏光下为灰白色,呈半透明—透明玻璃光泽,性脆,贝壳状断口,计算密度4.943克/立方厘米,是目前在自然界中发现的最富铈的硅酸盐矿物。

含新矿物倪培石、太平石的稀土矿石
倪培石是天津地调中心新矿物研究团队和河南省核技术应用中心团队继太平石之后,在河南太平镇稀土矿中发现的第二个自然界新矿物。它的矿物编号为IMA No.2022-106a,分子式为Ce9Fe3+(SiO46[SiO3(OH)](OH)3,属于三方晶系。
倪培石和太平石作为罕见的稀土硅酸盐矿物常与同样罕见的稀土氟化物共生,它们被认为是稀土碳酸盐矿物(稀土矿的主要矿石矿物)的前体,对于探讨稀土矿床早期成矿流体的性质以及后期稀土元素的迁移和沉淀机制倪培石的发现,特别是其独特的化学成分与晶体结构特征,打破了之前硅铈石超族的分类命名体系,因此IMA-CMNNC邀请课题组负责人参加对硅铈石超族分类命名方案的修订工作,修订后的新方案对该族的矿物定义、晶体化学通式以及独立结晶学占位进行了系统规范与详细解读,并将中国的“太平石”升级为矿物亚族,作为硅铈石超族中富氟端元矿物种的词根,丰富了具中国文化特色的矿物命名方案,提高了中国在国际新矿物研究领域的影响力。

2、铈钽易解石

2月,由中国地质科学院矿产资源研究所矿物微区物质组分与结构实验室在江西黄山伟晶岩中发现并申报的新矿物——铈钽易解石,经历严格的审查与投票后,获得国际矿物学协会(IMA)新矿物命名及分类委员会(CNMNC)高票批准,批准号IMA2023-058,英文名为Tantalaeschynite-(Ce),矿物缩写为Taes-Ce。铈钽易解石样品现保存于中国地质博物馆,编号为M16122。

铈钽易解石产出状态及其共生矿物组合(图源:中国地调局)

铈钽易解石属于易解石族中富钽富铈的端元,其成分中极度富钽,显微镜下为针状、束状或短柱状产出,呈棕黑色或黑色,与长石、细晶石、萤石等矿物共生。

铈钽易解石结构图片(图源:中国地调局)

矿石简介

易解石,其独特的化学组成——(Ce,Th)(Ti,Nb)2O6,让它可以作为提炼多种关键矿物元素的原料的潜力,如铈、钇、铀、钍、铌和钽等。这些元素在现代工业、能源和医疗等领域有着广泛的应用。

易解石主要产于碱性岩及与碱性岩有关的矿床中,这为其开采和利用提供了特定的地质背景。其颜色和条痕均为黑色至褐色,表面光泽从树脂光泽到金刚光泽不等,透明度则从透明到半透明变化。这些物理特性使得易解石在矿物学和宝石学领域具有独特的鉴别特征。

值得一提的是,易解石具有强放射性,这既是其独特性质之一,也对其开采和利用提出了特殊的安全要求。在实际应用中,需要采取严格的安全措施来确保工作人员和公众的健康安全。

在我国,易解石的发现之旅始于1957年,由著名的地质学家张培善先生在白云鄂博地区首次发现。这一发现不仅丰富了我国的矿物资源,更标志着白云鄂博铌矿找矿的序幕正式拉开。

在自然界中,易解石通常以富铌富钛的形式存在,而富钽的易解石则相对稀少。钽是一种重要的稀有金属,广泛应用于电子、通讯、航空航天等领域。然而,钽矿资源的稀缺性和开采难度使得其价格昂贵,因此,寻找新的钽矿资源一直是地质学家的研究重点。值得一提的是,此次铈钽易解石的发现,为钽矿找矿提供了新的方向和思路。

3、褐磷钒铁铅石和绿磷铁铅石

3月份,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IMA2023-113和IMA2023-119,英文名分别为nigelcookite和plumbojohntomaite,中文名为褐磷钒铁铅石和绿磷铁铅石。
褐磷钒铁铅石和绿磷铁铅石的显微照片。西北大学供图
注:Ngc:褐磷钒铁铅石;Pjta:绿磷铁铅石

矿石简介

褐磷钒铁铅石和绿磷铁铅石均属于绿磷铝钡石族。褐磷钒铁铅石呈半透明,为褐色或绿褐色,呈他形粒状、板状、粒径约5-100um,常包裹黑钒铁矿,分布在黄铜矿中,与方铅矿、闪锌矿、硬石膏等伴生。绿磷铁铅石呈深绿色,未见包裹黑钒铁矿。两种磷酸盐新矿物的晶体结构特征与绿磷铝钡石族其他矿物相似,均为单斜晶系。
褐磷钒铁铅石(a)和绿磷铁铅石(b)的晶体结构图。西北大学供图
以上两个新矿物的发现为绿磷铝钡石族增加了两个新的端元,且均发现于粤东北玉水铜矿,与该团队此前发现的重稀土矿物景文矿、文兰钒钇矿、毓川碳钇矿的产地相同。自2021年10月起,该团队已在玉水矿区发现了5种新矿物。
据团队成员介绍,新矿物的发现属于从0到1的原创性成果,代表了矿物学基础研究的突破性进展。

4、鄂博铌矿和翟钪闪石

6月,中国科学院地质与地球物理研究所通过对白云鄂博稀土矿山开展深部增储找矿研究,发现了两个关键金属新矿物鄂博铌矿(Oboniobite)和翟钪闪石(Scandio-fluoro-eckermannite),并重新估算了稀土的潜在资源。

白云鄂博矿床是铁-稀土-铌共生多金属矿,由于矿山初始勘查目标为铁矿,以及受到稀土成矿理论与探查技术的限制,白云鄂博的稀土资源量一直缺少权威数据。

为了调查清楚白云鄂博稀土矿的家底,中国科学院地质与地球物理研究所组成“何作霖稀土攻关突击队”,自2019年开始对矿区开展专项研究。

科研人员建立了“碳酸岩铁-稀土-铌成矿与叠加改造”模型,证实白云鄂博的碳酸岩体自身就是稀土矿体,最高稀土氧化物含量可达20%。

在研究过程中,科研人员发现两个新矿物,命名为鄂博铌矿(Oboniobite)和翟钪闪石(Scandio-fluoro-eckermannite)。

矿物简介

据统计,该矿床已发现矿物200余种,其中新矿物20种,鄂博铌矿和翟钪闪石是在该矿床发现的第19种、第20种新矿物。

▲鄂博铌矿镜下照片
▲翟钪闪石镜下照片

鄂博铌矿的命名,是为了纪念何作霖先生发现的鄂博矿。而翟钪闪石则是在我国境内发现的第一种含钪新矿物,以中国科学院地质与地球物理研究所研究员、中国科学院院士翟明国先生的姓氏命名。

鄂博铌矿和翟钪闪石可以提供的铌金属和钪金属,分别属于我国战略性关键金属中的稀有金属和稀土金属。铌和钪对于新材料、新能源、信息技术、航空航天、国防军工等新兴产业具有不可替代的重大用途,也是支持“双碳”目标实现必不可少的物质基础。白云鄂博矿床的铌资源占全国的70%左右,钪资源占全国的20%左右。

这一研究不仅增加了白云鄂博可用铌、钪金属选冶矿物种类,而且为铌、钪资源的高效利用提供了理论支撑。

▲鄂博铌矿晶体结构

▲翟钪闪石晶体结构

5、氟碳钙钕矿

8月,由我国科研人员发现、命名并申报的新矿物“氟碳钙钕矿”以及“菊兴铜矿”近日分别获得国际矿物学协会-新矿物命名及分类委员会批准通过。此次发现的氟碳钙钕矿是在内蒙古白云鄂博矿床发现的第21种新矿物。

氟碳钙钕矿形貌、产出状态及矿物共生组合

矿物简介

钕作为当今稀土元素家族中的佼佼者,对促进稀土在永磁材料、激光材料等高新技术领域中的应用,发挥着极为重要的作用。此次新发现的氟碳钙钕矿属于钙稀土氟碳酸盐系列矿物,是常见的稀土矿物氟碳钙铈矿的富钕类似矿物,也是钕资源的重要矿物原料。氟碳钙钕矿呈黄褐色至褐色,与方解石、萤石、霓石、钠闪石、磁铁矿等矿物共生,钕氧化物平均含量约为30%,稀土氧化物平均含量约为60%,且具有多型、体衍交生等复杂晶体微结构特征。

氟碳钙钕矿晶体结构

氟碳钙钕矿的发现对丰富稀土氟碳酸盐矿物学基础理论知识,认识白云鄂博稀土元素赋存状态和替代机制,了解矿床的形成与演变、元素赋存状态、元素迁移、富集机制等具有重要的意义。

6、菊兴铜矿

8月,菊兴铜矿由中国地质科学院矿产资源研究所顾枫华助理研究员、中国地质大学(北京)章永梅副教授,联合江西应用科技学院/中南大学谷湘平教授和核工业地质研究院范光研究员等发现于西藏甲玛世界级斑岩-矽卡岩型巨型铜多金属矿床中。
菊兴铜矿主要产出于下白垩统林布宗组与中新世斑岩接触带形成的矽卡岩型铜多金属矿体中,共伴生金属矿物主要包括黄铜矿、方铅矿、辉钼矿、黄铁矿、蓝辉铜矿、辉铜矿,以及少量金—银矿物和含铋矿物(如硫铋铜矿)。该新矿物常在斑铜矿中呈固溶体产出,粒径多变化于数至100微米之间。

西藏甲玛巨型斑岩-矽卡岩型铜多金属矿床中含菊兴矿的含铋斑铜矿矿石手标本照片 (Bn-含铋斑铜矿,Adr-钙铁榴石,Wo-硅灰石) 

矿物简介

菊兴铜矿为复杂金属硫化物,不透明,具金属光泽;反射色为浅黄白色,均质性,无双反射和反射多色性;理想晶体化学式为Bi6Cu140Fe30S125,等轴晶系,其晶体结构由硫、 硫-铋原子层和不同比例空位的铜-铁原子层组成,与斑铜矿、黄铜矿的结构存在联系。 

初步研究表明,菊兴铜矿是一种重要的载金载银矿物,结构复杂,其形成与中高温热液贵金属矿化密切相关。该矿物的发现不仅为硫化物矿物家族增添了新的一员,而且对于研究斑岩-矽卡岩型矿床的成矿物理化学条件与成矿作用过程具有重要的科学意义。

7、王焰钯矿

10月,中国科学院矿物学与成矿学重点实验室陈晨博士后、鲜海洋副研究员和朱建喜研究员等科研人员发现的自然界富钯的铂族新矿物,获得国际矿物学协会新矿物命名及分类委员会(IMA-CNMNC)的批准,编号为IMA2024-008a,英文名为Wangyanite,矿物缩写为Wyn,中文名为“王焰钯矿”,以我国知名的岩浆铜镍硫化物矿床专家王焰研究员的名字命名。该矿物为国际矿物学协会IMA批准的第83个含Pd矿物,也使铂族矿物种类达到168个。

王焰钯矿发现于美国Stillwater层状岩体的J-M Reef铂族元素矿床的浸染状硫化物矿石中。该新矿物粒径变化大,从数微米至数百微米不等,主要与镍黄铁矿和含钯的铂族矿物伴生,呈半自形粒状产出于斜长石的粒间。王焰钯矿为不透明矿物,金属光泽,性脆易碎,无裂理,反射色为黄棕色,均质性,无双反射和反射多色性;理想晶体化学式为PdNi8S8,等轴晶系,空间群Fm-3m (#225),晶胞参数a=10.1167(12) Å, V=1035.4(4) Å3 (Z=4),属镍黄铁矿族的富钯新矿物。

图1 王焰钯矿(Wyn)的形貌、产状及共生矿物组合

(Pl-斜长石;Brg-硫镍钯铂矿;Ccp-黄铜矿)

矿物简介

初步研究表明,王焰钯矿是岩浆铜镍硫化物矿床中重要的富钯矿物,其形成机制与演化的富镍硫化物熔体和前期形成的铂族矿物密切相关。该矿物的发现及与其伴生硫化物和铂族矿物的结构关系,为揭示硫化物熔体的演化历程和铂族元素的分配行为提供了重要信息和新的研究思路。

王焰钯矿的所有发现和检测工作由中国科学院广州地球化学研究所应用矿物学科组新矿物研究团队主导完成。在课题组长朱建喜研究员带领下,团队主要成员鲜海洋副研究员、杨宜坪工程师、林枭举工程师等建设了包括(冷冻)聚焦离子束加工、(冷冻)三维电子衍射、扫描电镜-拉曼联用方法等用于形貌、成分和晶体结构解析的全流程微-纳米级新矿物研测平台。研究得到了国家自然科学基金项目,中国科学院青年促进会和中国科学院仪器设备功能开发技术创新项目资助。

8、福元铌矿

12月,中国科学院地质与地球物理研究所范宏瑞研究员团队在内蒙古白云鄂博矿床发现并命名的新矿物—福元铌矿(Fuyuanite)经国际矿物协会新矿物命名及分类委员会(IMA-CNMNC)审查并全票通过,正式获得批准(编号IMA 2024-059)。该工作由我所佘海东博士后、范宏瑞研究员、李晓春研究员、杨奎锋副研究员和展云翔博士生与江西应用科技学院谷湘平教授、包头稀土研究院王其伟高级工程师合作完成。福元铌矿是该团队今年在白云鄂博矿床相继发现鄂博铌矿(5月初批准,编号IMA 2023-118a)和翟钪闪石(6月初批准,编号IMA 2024-002)新矿物后的又一重要研究成果。

矿物简介

福元铌矿产于白云鄂博矿床的碳酸岩中,呈红褐色至褐色、玻璃光泽、板状、自形至半自形,粒度约为40~60 μm,密度为4.156 g/cm3,通常以矿物集合体的形式与鄂博铌矿、磁铁矿、铌铁矿、铌钙矿、烧绿石、碳酸盐矿物等共生(图1)。福元铌矿是一种具有全新结构与化学成分(且含水)、以镁(Mg)和铌(Nb)为主要成分的金属氧化物类矿物,Nb2O5平均含量67.3 wt.%,化学式为(Mg6.31Fe0.53Mn0.207.03(Nb5.96Ti0.035.99O18(OH)8,理想化学式Mg7Nb6O18(OH)8,三方晶系,空间群P图2)。
图1 背散射图像下的福元铌矿(Fuy),与鄂博铌矿(Obo)、烧绿石(Pcl)、铌钙矿(Fsm)、磁铁矿(Mag)、方解石(Cal)和白云石(共生)共生


图2 福元铌矿晶体结构图
该新矿物以中国科学院院士吴福元研究员的名字命名,以致敬他在淡色花岗岩成因及稀有金属成矿规律研究方面取得的杰出成就,特别是他在推动白云鄂博矿物学、矿床学及稀土资源潜力等研究方面作出的巨大贡献。
 白云鄂博矿床是全球最大稀土矿床、第二大铌矿床,同时也是矿物学研究的宝库。本次发现的福元铌矿是在该矿床发现的第23个新矿物。铌是极为稀有的战略性关键金属,我国铌资源对外依存度极高。福元铌矿铌含量高,有望增加白云鄂博潜在可用铌矿物种类。此外,该矿物为鄂博铌矿蚀变产物,铌含量显著升高,可作为流体蚀变过程中铌矿物相转变及铌迁移行为研究的绝佳对象。福元铌矿和鄂博铌矿与已有铌矿物族(如铌铁矿族、烧绿石族、褐钇铌矿族等)在晶体结构类型及阳离子种类等方面存在显著差异,这两种矿物有望成为新的含铌矿物族。

9、梅州天蓝石

12月,西北大学地质学系、大陆动力学国家重点实验室刘鹏、西安矿产资源调查中心姚薇和中国地质大学(北京)李国武教授团队等联合申报的新矿物经国际矿物学学会新矿物命名与分类专业委员会(IMA-CNMNC)审查并全票通过,正式获得批准。新矿物国际矿物学会编号为IMA 2024-036,英文名为Meizhouite,中文名为梅州天蓝石,以其产地广东省梅州市命名。自2021年10月起,该团队已在梅州市玉水铜矿中发现6种新矿物。

矿物简介

天蓝石(lazulite)是一种稀有矿物,蓝色透明的被用作宝石。梅州天蓝石为天蓝石族的新成员,理想分子式为Fe2+V3+2(PO4)2(OH)2,呈半透明,为青蓝色、褐色,呈他形粒状、板状或柱状,粒径约5至50微米之间,与黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等矿物共生(图1)。梅州天蓝石的晶体结构与天蓝石族其他矿物的相似,为单斜晶系,空间群为:P21/C(#14)。V-O八面体共角顶连接成平行于C轴的链(图2),两个V-O八面体与一个Fe-O八面体共棱和共面组成八面体群,八面体群与八面体群及[PO4]四面体通过角顶相连接。

图1 梅州天蓝石的显微照片,注:Mzh—梅州天蓝石。

图2 梅州天蓝石的晶体结构图
梅州天蓝石是首次发现的含钒天蓝石族矿物,不仅对晶体化学具有重要意义,而且对于成矿环境的氧化还原条件具有指示意义。


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