河南发现新矿物专家:研究其形成条件或为合成材料提供思路

科技日报记者 乔地 实习记者 孙越

日前,由河南省地矿局参加的一个科研团队发现并命名了一种自然界新矿物——空铁黝银矿。该矿物近日正式获得国际矿物学会新矿物命名及分类委员会批准。新矿物全型标本将由中国地质博物馆收藏。此前国际矿物学会宣布2022年为矿物学年,而空铁黝银矿很幸运地成为了2022年的第1号矿物。

据介绍,空铁黝银矿发现于河南省南阳市桐柏县银洞坡金矿,经物理性质、化学成分、晶体结构和谱学特征等系统矿物学研究后,研究团队确认其为一种自然界此前尚未被发现的黝铜矿族新矿物。受访方供图

受访方供图

该项研究由河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院、中国地质调查局天津地质调查中心、南京大学、中南大学、核工业北京地质研究院和中国地质大学(北京)六家单位合作完成。科技日报记者专访了空铁黝银矿第一发现人及研究团队的负责人曲凯,对该“2022年第1号矿物”进行深度解读。

科技日报记者:空铁黝银矿是一种新问世的矿物,能否详细介绍一下它?

中国地质调查局天津地质调查中心 曲凯:黝铜矿族作为“古老”的矿物种族,常见于多种类型热液矿床中。由于多个结晶学位置存在同价或异价元素替代,常被认为是最复杂的硫盐矿物族。空铁黝银矿相较一般的黝铜矿,因其空位少了一个二价阴离子,通过出现[Ag6]4+这一特殊结构,从而保持整个矿物的电价平衡。

该矿物英文名为Kenorozhdestvenskayaite-(Fe),是按照该族命名规则取自黝银矿的词根rozhdestvenskayaite。空铁黝银矿的晶体结构模型图。受访方供图

空铁黝银矿的晶体结构模型图。受访方供图

科技日报记者:此次空铁黝银矿的样本是怎样被发现的?在河南桐柏县银洞坡金矿“现身”,有什么特定的条件?

中国地质调查局天津地质调查中心 曲凯:去年我们在银洞坡金矿中发现了另外一种自然界新矿物“空锌银黝铜矿”,结合矿床的成矿地质背景,我们当时推测该矿床存在特殊产出部位出现极端富银黝铜矿的可能性。所以我们当初设定的第一目标是试图在银洞坡矿床中找到自然界的铁黝银矿。

在随后的工作中,我们找到了特别富银的黝铜矿,但随着系统矿物学研究的不断深入,我们发现它竟然又是一个具有[Ag6]4+结构的空黝铜矿系列矿物。要知道,在空铁黝银矿发现之前,矿物学家们认为空位黝铜矿的成因是黝铜矿族的未解之谜,并推测这一特殊结构可能与矿物形成时,热液中特定的Ag-Cu含量比例有关。在这种假设的前提下,过多的Ag含量可能反而不利于黝铜矿中空位的形成。空铁黝银矿的发现实际上基本否定了上述猜想,这是发现空铁黝银矿的重要价值之一。

至于银洞坡哪些方面的特定条件决定了它们的形成,这正是我们下一步研究工作的重点。

科技日报记者:据了解,[Ag6]4+特殊结构在催化、化学传感和光电功能方面的突出性能使其成为银簇研究领域的热点。那么作为新矿物的空铁黝银矿在未来能够发挥哪些作用?

中国地质调查局天津地质调查中心 曲凯:新矿物的发现只是开始,关于其具体应用还需多学科领域研究的不断挖掘。但就目前来看,其意义可以在于以下几个方面:

首先,空铁黝银矿是自然界最富银的黝铜矿族矿物,银含量高达52.3%。作为矿床中重要的载银矿物,其在空间上的分布规律、赋存状态以及晶体化学研究可以为矿产勘查单位有针对性地开展选矿试验提供依据,从而提升矿床的经济价值。

同时,作为热液矿床中的常见矿物,含银黝铜矿中银的含量也是成矿温度的指标参数,对矿床成因研究有着重要意义。

更为重要的是,空铁黝银矿所具有的[Ag6]4+特殊结构在自然界极为罕见,直到最近两年才在富银黝铜矿中被人们发现。截至目前,自然界具有[Ag6]4+结构的矿物只有3个,空铁银黝铜矿、空锌银黝铜矿和最近发现的空铁黝银矿,后两个都是在河南桐柏的银洞坡金矿中发现的。[Ag6]4+作为自然条件产出的特殊结构,针对其形成条件的研究或将可以为合成材料提供新的思路。

科技日报记者:世界上已发现的矿物共有多少种?其中我国发现了多少?我国的矿物研究有什么特点?

中国地质调查局天津地质调查中心 曲凯:截至2022年3月底,在我国发现的有效新矿物159种,空铁黝银矿是我国发现的第160个新矿物。截至目前,全世界共发现矿物5794种,我国发现的矿物总数占世界的2.76%,世界排名第8。

自然元素大类的新矿物是我国新矿物研究工作的优势和特色。自1958年以来,在中国发现的自然元素大类新矿物共计27种。我国新矿物研究未来还将聚焦于深地和深空,从矿物学角度探讨地球内部结构以及太阳系行星形成与演化的奥秘。

原标题:《河南桐柏发现自然界新矿物!科技日报专访地质专家解读→》

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