周六. 1月 29th, 2022

——中国地质大学(北京)李国武教授团队发现两种新矿物

如今,发现具有全新成分与结构的新矿物种已不多见且非常困难,而同时发现全新成分和全新结构的新矿物族在世界上也尚未报道。

2021年9月,由中国地质大学(北京)科学研究院李国武教授的团队率先实现了突破,在云南东川铜矿带发现了一个具有全新化学成分组成和全新晶体结构类型的矿物新族。本次发现的新矿物不是单个的矿物种,而是由多个结构相似而成分占位不同的新矿物种组成的全新矿物族。根据其发现地,我国著名铜都云南东川铜矿,该族矿物被命名为东川石族,矿物族晶体化学通式A4VIBIVB2(X1O4)2(X2O4)2(OH)2,属于磷砷酸盐的表生矿物类。目前,首批获得国际矿物学协会新矿物命名及分类委员会(IMA-CNMNC)批准的两个新矿物种分别是锌东川石Dongchuanite(IMA2021-058)和铜东川石Cuprodongchuanite(IMA2021-065)。均具有东川石型结构,此前从未发现过类似的本族矿物,该矿物新族的发现,为矿物宝库又添加了一个全新的矿物族,这是基础矿物学中的又一重大新发现。本团队李国武教授、博士生孙宁岳、博士后薛源、电子探针室的郝金华以及武汉理工大学的硕士生沈洪涛等参与了新矿物的发现与研究工作。

化学成分和晶体结构研究发现,该族新矿物具有全新的化学成分组成,锌东川石的晶体化学式为Pb4VIZnIVZn2(PO4)2(PO4)2(OH)2,铜东川石的晶体化学式为Pb4VICuIVZn2(PO4)2(PO4)2(OH)2;全新的晶体结构类型展现出特殊的层状结构,B类、X类离子分别呈四面体和八面体共角顶构成带环的网层平行(011)分布,A类离子充填层间。在锌东川石矿物晶体结构中还首次发现了Zn元素独特的晶体化学性质,在同一晶体结构中Zn同时具有四面体配位IVZn和八面体配位VIZn,其中,四面体配位的Zn在整个矿物族中稳定占据IVB位置,这一新发现对于研究Zn的晶体化学行为有重要的意义。此外,两个不同的晶体化学位置X1、X2上分别存在磷和砷的占位,显示了该族矿物还有潜在的矿物新种。

人类对自然的认识是一个不断探索、不断丰富的发展过程,新矿物的发现具有十分重要的理论意义与实际意义。新矿物的发现不仅可以丰富矿物学宝库,增加可用矿物资源种类,而且也彰显了我国矿物学家对基础矿物学所做出的重大新贡献,同时也为青年矿物学者提供了成长空间,提高了我国矿物学基础研究水平,极大提升了我国学者在国际矿物学领域的影响力。

图1. 锌东川石(Dongchuanite(Dc))与共生矿物石英(Qz)、异极矿(Hmp)
图2. 铜东川石Cuprodongchuanite(Cdc)与共生矿物异极矿(Hma轴投影加标注
图3. 东川石族矿物全新的晶体结构
图4. 部分研究人员与铜东川石标本和CNMNC主席签署的新矿物批准书合影
(右起:薛源 李国武 郝金华 孙宁岳)

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