西北大學地質學系青年教師發現兩種新礦物

近日，經國際礦物學學會新礦物命名與分類專業委員會（IMA-CNMNC）審查、投票，西北大學地質學系、大陸動力學國家重點實驗室劉鵬副教授與中國地質大學（北京）李國武教授團隊申請的兩種新礦物，均通過認定。新礦物的國際礦物學會編號為IMA2022-120和IMA2022-142，英文名分別為yuchuanite-(Y)和wenlanzhangite-(Y)，中文名為毓川碳釔礦和文蘭釩釔礦。

毓川碳釔礦是一種罕見的含水碳酸鹽重稀土礦物，在粵東北玉水銅礦所發現，以我國著名礦床地質與礦產勘查學家，原中國地質調查局局長、中國工程院院士陳毓川的名字命名。在顯微鏡下，毓川碳釔礦呈透明、亮灰色，多以30-300um的板狀或脈狀晶體，與磷釔礦、氟碳釔礦、斑銅礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、硬石膏等共生。

玉水銅礦中發育有多種重稀土礦物，包括氟碳酸鹽、砷酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、復酸鹽等。初步研究發現，這些重稀土礦物形成于晚三疊世，為華南地區首次識別出的三疊紀重稀土礦化。礦物學與Nd同位素研究表明，其形成可能與盆地鹵水有關，重稀土來源于下部的紅色砂巖。研究團隊認為，玉水銅礦中多種重稀土新礦物的發現為拓展重稀土成礦新類型提供了重要啟示，為稀土礦物新種類的預測提供了理論基礎。

文蘭釩釔礦是以電子探針分析專家、南京大學地球科學與工程學院張文蘭教授的名字命名，是2021年劉鵬副教授等人發現的景文礦（理想化學式為：Y₂Al₂V⁴⁺₂[SiO₄]₂O₄[OH]₄）的富釩端元，常產于景文礦的邊緣和核部，屬于景文礦的類質同象端元礦物，其理想化學式Y₂V³⁺₂V⁴⁺₂[SiO₄]₂O₄[OH]₄。

通常情況下，類質同象的替代不會改變礦物的晶體結構構型，但對文蘭釩釔礦開展X射線單晶衍射分析后發現，文蘭釩釔礦具有不同的晶體結構，與景文礦相比，其晶體結構對稱性降低，屬于三斜晶系（景文礦屬于單斜晶系），這種現象比較罕見。

為了驗證X射線衍射單晶結構數據，研究團隊將雙聚焦離子束與透射電鏡（FIB-TEM）聯用，對文蘭釩釔礦進行了TEM選區電子衍射分析，結果顯示兩種方法獲得的晶體結構一致，進一步驗證了文蘭釩釔礦具有不同的晶體結構。

文蘭釩釔礦和景文礦的發現不僅對華南重稀土成礦與找礦具有重要啟示，而且對于晶體結構學具有重要意義。由于該系列礦物中有多個可容納Al和V的晶體結構位置，且V優先占據結構中某些位點，而V的有序分布導致文蘭釩釔礦的對稱性降至三斜晶系。由于有序，該系列可能還存在Al-V在不同位點占優的過渡礦物種類，這為未來發現該系列更多新礦物提供了理論依據。

新礦物的發現屬于0到1原創性成果，代表了礦物學基礎研究的突破性進展。截止目前，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只有約180個。

劉鵬所在團隊近兩年內已發現三種新礦物，均為重稀土礦物。重稀土在航空航天和國防科技等高科技產業領域用途廣泛，是光學器材和永磁材料重要生產原料。上述三種重稀土礦物的發現，不僅對拓展我國華南地區重稀土資源具有重要啟示，其特殊的晶體結構對于未來重稀土材料的應用前景也具有重要意義，是科技工作面向國家重大需求的重要代表。

毓川碳釔礦鏡下照片 Ych-Y：毓川碳釔礦

毓川碳釔礦晶體結構圖

文蘭釩釔礦顯微鏡下、BSE以及FIB取樣制樣照片

Jw-Y：景文礦；Wlz-Y：文蘭釩釔礦

文蘭釩釔礦晶體結構圖（圖片均由西北大學提供）