（本文發(fā)表于2024年第2期）

作者簡介諸澤穎，博士，現(xiàn)為中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所博士后，長期從事稀有金屬成因礦物學(xué)研究。攻讀博士期間獲得南京大學(xué)和法國洛林大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)，并獲得中-法雙博士學(xué)位。主持國家自然科學(xué)基金項目“江西東北部靈山地區(qū)稀有金屬成礦研究”，等等。

稀土元素包括鑭系元素和鈧、釔共計17種，稀有元素包括鋰、銣、銫、鈹、鋯、鉿、鈮、鉭8種元素。稀土和稀有金屬是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)礦產(chǎn)或關(guān)鍵金屬礦產(chǎn)的重要組成部分，也是近幾年來國際上對礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略角逐的新焦點。我國是稀土資源大國，但稀有金屬，特別是鈮和鉭，則長期依賴進口，是我國被“卡脖子”的關(guān)鍵金屬礦產(chǎn)。因此，查明稀有金屬賦存狀態(tài)并提高資源利用效率迫在眉睫。

2024年2月5日，由中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所礦物微區(qū)物質(zhì)組分與結(jié)構(gòu)實驗室在江西黃山偉晶巖中發(fā)現(xiàn)并申報的新礦物——鈰鉭易解石，經(jīng)歷嚴格的審查與投票后，獲得國際礦物學(xué)協(xié)會（IMA）新礦物命名及分類委員會（CNMNC）高票批準，批準號IMA2023-058，英文名為Tantalaeschynite-（Ce），礦物縮寫為Taes-Ce。鈰鉭易解石樣品現(xiàn)保存于中國地質(zhì)博物館，編號為M16122。

鈰鉭易解石不僅是新礦物，而且還是一個“寶藏”，因為它不僅富含稀土和稀有元素，還能告訴我們一些地球的秘密。它的發(fā)現(xiàn)，將為我國開展的新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動提供新的線索，幫助我們更快更好地找到新的礦藏，而且它還有望為能源資源帶來新的可能性，可謂是地球的“財富密碼”。

石之初遇

鈰鉭易解石的發(fā)現(xiàn)可以說是地質(zhì)界的一次“奇遇”。它的故事始于江西葛源鎢錫鈮鉭多金屬礦區(qū)，這個地方可謂是礦藏的寶庫 。相關(guān)地質(zhì)報告顯示，黃山鈮鉭礦床出露中粗?；◢弾r、細粒鈉長石花崗巖及偉晶巖脈。偉晶巖型鈮礦又可分為富鈮偉晶巖礦體和富鉭偉晶巖礦體。富鈮偉晶巖礦體呈大脈狀，充填于近接觸帶的圍巖中，富鉭偉晶巖礦體則為不規(guī)則狀，充填于遠接觸帶的圍巖中。鈮鉭礦物主要以鈮鐵礦為主，主要賦存于富鈮偉晶巖中，在富鉭偉晶巖中較少見。

自2012年起，筆者所在團隊開始對江西葛源鎢錫鈮鉭多金屬礦區(qū)開展系統(tǒng)研究工作，多次深入黃山鈮鉭礦床進行野外考察，終于發(fā)現(xiàn)了大量偉晶巖脈。這些巖脈或穿插在粗?；◢弾r中、或侵入圍巖中，寬可達1~2米。由于這些偉晶巖脈含有大量天河石（一種富銣的鉀長石），因此，巖脈呈現(xiàn)一種淺藍綠色的迷人外觀。經(jīng)過精細的礦物學(xué)研究后，團隊發(fā)現(xiàn)這些巖脈中鈮鉭礦物的氧化鈮含量可達75.73%，但鉭含量極低，均為富鈮貧鉭的鈮鐵礦。也就是說，前期大量野外采樣工作只采到富鈮偉晶巖，未見富鉭偉晶巖。但根據(jù)推測，富鉭偉晶巖中的富鉭礦物可能分布于偉晶巖邊部，也就是細晶巖的位置。因此，在2021年，筆者所在團隊再次踏上赴江西葛源的征程，對一個廢棄坑道內(nèi)的偉晶巖接觸帶進行采樣工作，以期找到富鉭偉晶巖。

在這次采樣中，筆者所在團隊終于幸運地發(fā)現(xiàn)了富鉭偉晶巖，并且發(fā)現(xiàn)富鉭金紅石、富鉭榍石等富鉭礦物。其中一個礦物晶體呈束狀產(chǎn)出，其化學(xué)成分極度富鉭，氧化鉭含量可達41.68%。根據(jù)礦物形態(tài)及富鈰、鉭、鈦的化學(xué)特征，團隊推測其可能為易解石的富鉭端元。更令人驚喜的是，在查閱大量資料后，團隊發(fā)現(xiàn)該礦物目前還未被國際礦物學(xué)協(xié)會認定，屬于一種新礦物。隨后，筆者開始著手準備相關(guān)申報材料。得益于之前扎實的礦物學(xué)研究基礎(chǔ)，申請書的撰寫十分順暢，但在晶體結(jié)構(gòu)解析過程中犯了難。通常情況下，晶體結(jié)構(gòu)解析采用的是單晶衍射方法。然而，該礦物晶體呈束狀集合體產(chǎn)出，很難將單個晶體進行成功剝離，甚至在進行聚焦離子束（FIB）切割后，仍然以集合體聚集的形式出現(xiàn)，因此難以利用單晶衍射來擬合結(jié)構(gòu)。經(jīng)過查閱相關(guān)文獻，發(fā)現(xiàn)國外材料學(xué)方向研究者已經(jīng)合成了Ce（TiNb）O6成分材料并進行精細的結(jié)構(gòu)解析。經(jīng)過縝密研討，團隊最終決定采用透射電鏡來計算新礦物的晶體結(jié)構(gòu)，并在原子尺度上分析原子的堆垛排列方式，與已有的合成材料Ce（TiNb）O6的結(jié)構(gòu)進行擬合，兩者結(jié)構(gòu)擬合匹配非常好。這次，礦物學(xué)與材料學(xué)兩大學(xué)科的緊密結(jié)合發(fā)揮了作用，促進了跨學(xué)科的交流和應(yīng)用。隨后，新礦物的申報書多次獲得IMA-CNMNC主席的幫助，并提出相應(yīng)修改意見，于2024年2月憑借新礦物命名及分類委員會超2/3贊成票高票通過。自此，鈰鉭易解石新礦物被正式批準，并根據(jù)其化學(xué)成分命名。

> 鈰鉭易解石晶體結(jié)構(gòu)

石之特性

鈰鉭易解石在顯微鏡下為針狀、束狀或短柱狀產(chǎn)出，呈棕黑色或黑色，與長石、細晶石、螢石等礦物共生?；瘜W(xué)成分中極度貧鈮富鉭，計算獲得理想化學(xué)式為Ce（TiTa）O6。鈰鉭易解石屬于斜方晶系，其晶體結(jié)構(gòu)由鈰氧多面體和鈦/鉭氧八面體組成，屬于易解石族礦物結(jié)構(gòu)。

由于鈰鉭易解石單礦物顆粒相對較小，其硬度、條痕及反射率等物理化學(xué)參數(shù)和性質(zhì)，還需要通過后期的礦物學(xué)研究工作進行補充。但可以肯定的是，鈰鉭易解石是目前自然界發(fā)現(xiàn)的少數(shù)同時富稀土和富稀有金屬鉭的礦物之一，它的發(fā)現(xiàn)具有極大的地質(zhì)意義和經(jīng)濟意義，開啟了對于這類礦物研究的新篇章。

> 鈰鉭易解石礦物共生組合

石之家族

易解石族礦物的通用分子式為AB2O6，其中A位置可由三價的稀土元素、釔，以及二價的鈣或四價的釷和鈾占據(jù)，B位置被鈦、鈮、鉭等元素占據(jù)。目前被IMA-CNMNC所認定的易解石族礦物共有9種，包括鈰易解石（Aeschynite-Ce）、釹易解石（Aeschynite-Nd）、釔易解石（Aeschynite-Y）、鈰鈮易解石（Nioboaeschynite-Ce）、釔鈮易解石（Nioboaeschynite-Y）、釔鉭易解石（Tantalaeschynite-Y）、鈰鉭易解石（Tantalaeschynite-Ce）、維鈮鈣礦（Vigezzite）、鉭鈣礦（Rynersonite）。易解石族礦物出現(xiàn)于花崗偉晶巖、堿性巖及碳酸巖中，化學(xué)成分以富鈮富鈦端元的易解石和鈮易解石為主，在自然界中富鉭端元較少。

易解石和鈮易解石在我國最早是由著名礦物學(xué)家張培善先生于1957年發(fā)現(xiàn)于白云鄂博礦床，自此白云鄂博超大型共伴生型鈮礦被世人所熟知，也從此拉開了白云鄂博鈮礦綜合開發(fā)利用和科學(xué)研究的序幕。易解石族礦物本身含有較高含量的稀有金屬元素鈮，且顆粒較大，解離度較高，具有易采易選的優(yōu)勢，因此成為白云鄂博理想的選礦目標。此外，在我國湖北竹溪縣粗面質(zhì)巖和陜西朱家院堿性巖中也有報道，這些代表了富鈮富稀土的成礦環(huán)境，具有較大的成礦潛力。

> 易解石族礦物

石之意義

關(guān)鍵金屬在新興產(chǎn)業(yè)中扮演著重要角色，而鉭金屬和鈰金屬就是其中一份子。鉭金屬硬度高，具有一定延展性，無需退火就可軋制成很薄的鉭箔，厚度甚至可以小于0.01 毫米；鉭的熔點高達2996 ℃，僅次于鎢和錸，沸點可達5425 ℃，密度為16.68 克/立方厘米，莫氏硬度為6.5；鉭還具有耐腐蝕性，而且金屬鉭在常溫下穩(wěn)定性極高，只有加熱到500 ℃以上才會氧化形成氧化鉭。因此，鉭被廣泛應(yīng)用于電容器，全球約有34%的鉭應(yīng)用于鉭電容器。鉭還因其具有眾多優(yōu)異性能而在通信、計算機及航空航天等軍工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，例如，鉭酸鋰應(yīng)用于音箱、電視及手機聲波過濾器，而鉭錠則應(yīng)用于噴氣發(fā)動機渦輪盤等高溫合金和導(dǎo)彈穿甲彈頭，等等。鈰則是重要的輕稀土元素，在工業(yè)上主要用作還原劑、催化劑。含鈰的合金具有耐高熱等性能，用于制造噴漆推進器等零件。鈰也可用來生產(chǎn)鈰鹽，用于醫(yī)藥、制革、玻璃、紡織、冶金等工業(yè)，是工業(yè)上不可缺少的元素。

稀土、稀有元素作為重要的戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬元素，具有“稀”“伴”和“細”的特點，這些特點制約著稀土、稀有金屬綜合高效利用。鉭在地殼中的含量為百萬分之二，常與鈮共伴生，兩者是重要的化學(xué)元素對。截至2022年末，全球已探明的鉭資源只有約14萬噸，主要分布在剛果（金）、澳大利亞和巴西等地，已探明可采儲量之和占全球總量的99%以上。我國鉭礦床分布于江西、內(nèi)蒙古和廣東三?。ㄗ灾螀^(qū)），由于礦床總體規(guī)模小、礦石品位低、嵌布粒度低等問題，導(dǎo)致回收率較低。我國鉭的對外依存度超過80%，仍然長期依賴進口，高對外依存度下單一集中來源供給對我國資源戰(zhàn)略安全存在較大威脅。稀土在我國是絕對優(yōu)勢金屬礦產(chǎn)品種，但大量過度開采使得我國稀土資源的優(yōu)勢被逐年削弱，稀土資源安全局勢十分危急。這就要求我們進一步加強鈮鉭和稀土礦床的勘查及投入，摸清鉭、稀土資源家底，為我國稀有金屬、稀土元素綜合利用提供有利支撐。

摸清資源家底離不開對其賦存狀態(tài)和基礎(chǔ)礦物學(xué)的了解，從而推進了成因礦物學(xué)與找礦礦物學(xué)的研究。雖然自然界中存在大量含稀土的礦物，但能夠同時富含稀土和稀有金屬元素的礦物依然非常少見，因此鈰鉭易解石的發(fā)現(xiàn)具有重要的地質(zhì)意義和找礦意義。富鉭礦物常出現(xiàn)于高演化的偉晶巖中，而江西黃山花崗巖的鈰鉭易解石出現(xiàn)于偉晶巖邊緣相細晶巖中，這表明在偉晶巖邊界層中稀有金屬鉭元素極度富集。根據(jù)偉晶巖邊界層理論，對于稀有金屬元素的找礦方向可進一步聚焦在偉晶巖邊緣相的邊界層中。鈰鉭易解石的發(fā)現(xiàn)恰好說明特定的成礦環(huán)境能夠形成新的礦物，其成因理論給我們今后尋找類似礦物帶來一定啟示，應(yīng)更多關(guān)注偉晶巖的精細礦物學(xué)研究。通過礦物學(xué)的精細研究，以及成因礦物學(xué)理論的進一步深化，礦物學(xué)工作在新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動中將發(fā)揮舉足輕重的作用。

作者： 諸澤穎

編輯： 何陳臨秋

排版： 何陳臨秋

審核： 刁淑娟

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