本世纪我国新矿物的发现与研究进展(2000~2019年)

从1958年我国发现第一个新矿物"香花石"开始至今,逾60年的时间里在中国发现和报道的新矿物达175种,其中142种为获得国际矿物协会新矿物委员会(IMA CNMNC)正式批准的有效独立矿物种。本世纪近二十年来我国新矿物研究进展尤为突出,已发现新矿物数量达60种,位列世界第六。特别是关于自然元素矿物大类新矿物的发现位于世界前列,关于稀土新矿物和冲击变质超高压新矿物的发现和研究也取得了令世界瞩目的进展。本文着重从上世纪中国新矿物种的修订、本世纪在中国发现的新矿物种的数量和晶体化学类型以及产出特征等方面对本世纪我国新矿物研究进展进行综述,以期为推进我国新矿物工作提供参考、借鉴和启迪。     

尼日利亚石类矿物的晶体化学研究及其意义

湖南省安化、临武、柿竹园等地区有一类含锡、镁、铁、锌、钛、锰、铝等多种元素的复杂氧化物矿物 ,它们是尼日利亚石、镁尼日利亚石 (彭志忠石 )等。本文从紧密堆积原理出发 ,深入探讨了尼日利亚石类矿物的晶体化学特征。它们的晶体结构可用O(阳离子八面体配位的层 )、T1(阳离子八面体配位与一种方向阳离子四面体配位的混合层 )、T2 (阳离子八面体配位与两种方向阳离子四面体配位的混合层 )堆积方式表征 ,O层与T层交替排列。尼日利亚石 6H的晶体结构表示为…OT2 OT1OT1… ,尼日利亚石 2 4R的晶体结构表示为…OT1OT2 OT2 OT1…× 3 ,等等 ;它们的晶体结构中既有尖晶石的…OT2 OT2 … ,又有铁钒矿的…OT1OT1…晶体结构单位。这类矿物研究在矿物学、宝石学、材料科学等方面有重要的理论和实际意义     

柱撑粘土矿物材料的晶体结构和晶体化学特征

以铝基柱撑粘土矿物和钛基柱撑粘土矿物为例，讨论了柱撑粘土矿物材料的晶体结构和晶体化学特点，Al多核笼状阳离子基团的结构形式为1：12Keggin型离子，Ti多核笼状阳离子基团的结构形式为2：19Dawson型离子，两类笼状阳离子的直径均在1nm左右，前者的高度约为0．9nm，后者的高度约为1．4nm，经与粘土矿物层间阳离子交换后，择位固定在粘土矿物层间，由于多核笼状阳离子与粘土矿物硅氧四面体之间形成了较强的化学键，其具有不可交换性，铝基柱撑粘土和钛基柱撑粘土的层间孔道分别为1．2nm*1.2nm*1.2nm，和0.52nm*0.52nm*1.60nm。柱粘土矿物材料有很好的化学稳定性和耐热性，且又有一定的层间化学活性，可用于催化剂载体，由于它又具有选择性吸附能力，有望制造成新一代环保材料。     

我国矿物材料研究进展(2000-2010)

本文介绍了我国关于矿物材料定义、分类及矿物材料学内涵的讨论及其发展现状,系统综述了近十年我国功能矿物材料(包括环境、光功能、电功能、声功能、生物医用等矿物材料)、结构矿物材料(包括矿物聚合材料、矿物摩擦材料、矿物复合材料)和纳米矿物材料的研究进展.资料表明:近十年来环境矿物材料依然是我国矿物材料研究最活跃的领域,其中固体废弃物利用研究得到明显加强,电、光、声学功能矿物材料研究相对不足.结构矿物材料方面,矿物聚合材料研究的兴起引人注目.纳米矿物材料则仍以聚合物/层状结构硅酸盐纳米复合材料研究为主.我国矿物材料研究存在的主要问题是研究方向分散、创新性不强、成果推广应用薄弱.笔者指出,今后我国矿物材料研究应更紧密地结合国家经济社会发展的需要和我国矿物资源的特点,大胆创新研究方法和思路,在进一步加强基础研究的同时,更加重视成果的应用与推广.     

新矿物彭志忠石-6H的晶体结构和晶体化学研究

彭志忠石(镁尼日利亚石)是一种新矿物,除了Sn、Al外,过去发现的尼日利亚石都是以Fe、Zn为主的,而这次在湖南安化发现的,则是镁的端元矿物。矿物为三方晶系,P_(3m1),a_0=0.5692nm,c_0=1.3782nm。晶体化学式为:Mg_2(Zn,Fe,Al)_2(Sn,Fe)_2(Al,□)_(10)O_(22)(OH)_2。在全自动X射线射仪上,收集了单晶独立衍射强度数据443点进行结构计算,R=0.10。结构中氧沿c轴成…ABCACB…紧密堆积。阳离子充填四面体和八面体部分空隙,形式为…OT_2OT_1OT_0…。最后讨论了尼日利亚石—黑铝镁铁矿—塔菲石系列矿物的晶体结构和晶体化学。     

矿物学的发展及核幔物质的晶体结构与晶体化学

1 从第十九届国际矿物学大会看当前矿物学发展现状 1.1 概况 2006年7月23～28日在日本神户召开的第19届国际矿物学大会是当代矿物学成就和水平的最全面的展示.共50个国家的975人参加了会议,提交的论文达874篇,我国中科院系统、南京大学、中国科技大学、西南科技大学、中国地质大学(北京)及港台许多学者都参加了会议.会议涉及到的领域的宽广,研究程度的深入都明显地超过了历届大会.     

新矿物袁复礼石的晶体结构

本文采用直接法测定了袁复礼石的晶体结构，结构参数经最小二乘法修正后R=0．048。结构分析表明袁复礼石与硼镁钛矿结构类型一致，M1位置上为Fe端元组分，M2位置上为Mg端元组分的新矿物，晶体化学式为：（Mg0.9342+Fe0.1852+）1.119（Fe0.6033+Al0.1793+T0.1094+Mg0.1092+）1.000（B0.89O3）O     

新矿物——罗布莎矿的晶体结构精修

利用微量衍射方法得到的粉晶衍射数据和Rietveld全谱拟合方法精修了合金新矿物罗布莎矿(β-FeSi2)的晶体结构,新矿物计算理论分子式为Fe0.83Si2.00,属斜方晶系,空间群为Cmca,a=0.98362 nm,b=0.78301 nm,c=0.78655 nm,z=16。结构精修发现Fe有明显的占位不足,并且这种不足只表现在Fe2位置上,结构中Fe2有明显的空位缺席构造特征。     

新矿物丁道衡矿的晶体结构

对产于内蒙白云鄂博晶态富Ti和Fe2+的硅钛铈矿族新矿物丁道衡矿Ce4Fe2+(Ti,Fe2+)2Ti2Si4O22进行了晶体结构的精测,求得晶胞参数:a=1.34656(15)nm,b=0.57356(6)nm,c=1.10977(12)nm,β=100.636(2)°,晶胞体积V=0.84239(16)nm3。单位晶胞中的分子数Z=2。晶体结构测定中分别用P21/a和C2/m空间群来进行晶体结构解析,解析表明,两种结构模型最终得到的R因子分别为0.026和0.021。两种结构精修后的原子坐标、键长键角都完全合理。根据结构分析及衍射数据消光规律统计认为,丁道衡矿的空间群应该为P21/a,而C2/m为赝对称空间群,结构属于具有C2/m赝对称的P21/a超结构,是一种超结构的新类型。     

Crystal Chemistry Research of Minerals of Nigerite Group and Its Significance

SinceJacobsonandWebb (194 7)firstlyfoundthenigeriteinNigeria ,mineralogistshavefounditinmanycountriessuchasRussia (EastSiberia ,195 8) ,China(Hunan ,196 3) ,Portugal (196 5 ) ,Australia (1976 )andsoon .Greyetal.(1979)determinedaccuratelythecrystalstructureofnigerite (2 4R) .In 1988,Chenfoundakindofendmembermineralofnigerite ,whichisMg riched .ByapprovingofCommissiononNewMineralsandMineralNames (CNMMN) ,thismineralwasnamedpengzhizhongite .Inthepast ,somemineralogistsdidnotfurtherdis t…     

我国深海矿产研究:进展与发现(2011-2020)

深海矿产是地球上尚未被人类充分认识和利用的最大潜在战略矿产资源,近十年我国在该领域的研究取得了重要进展.在太平洋国际海底区域申请到2块多金属结核勘探区、1块富钴结壳勘探区,在西南印度洋中脊申请到1块多金属硫化物勘探区.研究阐明了我国多金属结核和富钴结壳勘探区小尺度成矿规律,揭示了其成矿作用过程及古海洋古气候记录,探讨了...     

矿物热膨胀的晶体化学研究综述

热膨胀是矿物材料的重要属性之一,对它的研究在矿物学及材料科学中具有重要意义。前人关于矿物的热膨胀系数和晶体化学参数之间关系的研究表明,矿物的 结构、成分、化学键及原子价态、配位数、外层电子结构等对热膨胀系数都有不同程度的影响。晶体化学方法是研究矿物热膨胀系数的有效方法,但由 于矿物的热膨胀系数和晶体化学参数之间的定量关系尚未完全弄清,目前仅仅能对简单结构矿物的热膨胀系数进行计算,结构、成分较复杂的矿物的热膨胀系数计算尚缺乏好的晶体化学模型。为达到精确计算矿物热膨胀系数的目的,必须对矿物按照晶体化学特性进行分类。 在分类的基础上,把晶体化学方法和理论计算方法有效地结合起来。矿物的热膨胀性可按照 受热时结构有无旋转划分为键膨胀型和结构旋转型,过渡金属阳离子所形成的化合物根据d电子层电子云的分布进行分类。通过以上的分类,在计算不同类型矿物热膨胀系数时 ,可按矿物类型处理。对键膨胀型的矿物只需估计键的膨胀情况,而对于结构旋转型除考虑 键的膨胀性以外还要考虑配位多面体旋转的情况。     

The Crystal Structure of Lisiguangite

The crystal structure of lisiguangite,CuPtBiS3,from Yanshan mountains,Chengde Prefecture,Hebei Province,China has been determined by single crystal X-ray diffraction.It belongs to orthorhombic space group P2_12_12_1 with a = 7.7372(15) A,b = 12.844(3) A,c = 4.9062(10) A,V =487.57(17) A~3,Z = 4.The final full-matric least-square refinement on F2 converged with Rl = 0.0495 and wR2 = 0.0992 for 704 observed reflections[I≥2σ(I)].Lisiguangite is the isomorph of known CuNiSbS_3 and CuNiBiS_3· Pt~(2+) and Bi~(3+) have the distorted octahedral coordination enviroments composed of two metal and four S and Cu~(+2) has a distorted tetrahedral coordination environment with four S atoms.Each S atom is surrounded by four metals to give a tetrahedral environment.The crystal structure is a complex 3 dimensional network.     

钙钛矿-锶钛矿-钠镧钛矿体系化合物晶体化学的研究概况

钙钛矿—锶钛矿—钠镧钛矿三元系是钙钛矿族矿物的典型代表。常温常压下CaTiO3为Pbnm结构，但随温度增高可分别相变为I4／mcm和Pm3m结构；SrTiO3的稳定结构是Pm3m14／mcm相；Na／2Ln1／2TiO3的结构则随Ln代表的元素种类不同而有所差异。三个端员组分在压力下的结构变化均没有明确的结论。在三个二元系中，只有CaTiO3—SrTiO3体系研究较深入，并已给出了T-X相图。本从样品的合成实验及高温和高压原位测量等方面展望钙钛矿型化合物的晶体化学研究及其意义。     

粘土矿物在气候环境变化研究中的应用进展

在古环境和古气候的重建中,粘土矿物和碳-氧同位素、孢粉、树轮、冰芯等代用指标一样具有同等重要的地位。在没有地质构造运动影响时,气候是影响粘土矿物形成的主要因素,沉积物中的粘土矿物可用来分析古气候和古环境。粘土矿物及其组合可以独立或作为主要指标反映气候和环境变化,并已应用于高分辨率的晚第四纪地层的气候环境研究中。粘土矿物在很短的时间内也会发生明显地变化,不仅可以反映千年-百年尺度的气候环境变化,而且也可以反映几十年尺度的古气候环境变化过程。粘土矿物与其它指标对同一气候环境响应的相位差有待深入研究。不同的半定量分析方法测量出的同一剖面中粘土矿物的含量变化趋势和特征具有一致性。     

蒙山矿的晶体结构

本文对产于我国山东的新矿物蒙山矿(Mathiasite)进行了晶体结构精测。蒙山矿的晶体化学式为:(K、Ca、Sr)(Ti、cr、Fe、Mg、Zr)_(21)O_(38),三方晶系,空间群R,晶胞参数:a_o=10.3722,c_o=20.7161(六方定向),a_R=9.1403,a=69.187°(菱面体定向)。应用RASA-5RP自动转靶四圆单晶衍射仪,对蒙山矿收集了独立的1554个衍射强度。经结构解析和修正,求得了晶体中各原子的坐标、温度因子、占位度。并计算了原子的间距和键角。结构修正的偏离因子: R=0.047。蒙山矿产于金伯利岩中,形成于高温高压下。通过结构测定,确定了该矿物中Ti、Cr、Mg、K等元素的配位形式,特别是查明了Zr在这种以Ti为主的复杂氧化物中有独立的结晶学位置,并有缺席现象。以上研究成果丰富了金伯利岩中金属副矿物的矿物学和晶体化学内容。     

地球深部金属碳化物的晶体化学

金属碳化物的矿物十分稀少,但人工合成物则在化学成分及晶体结构两方面分布均较为丰富,可分成两种结构类型,即填隙结构型及复杂化合物型,其形成机理与碳原子与金属原子的半径比(Rc/Rm)有关。金属碳化物是西藏罗布莎铬铁矿床地幔矿物群的重要组成部分。列举了在该地区已发现的若干金属碳化物种属。探讨了该类矿物的形成机理以及该类矿物中的某些种属表征其形成的温度、压力状态的可能性。     

X射线衍射技术应用于宝石鉴定-合成及晶体结构研究进展

因宝石检测常附带无损要求、宝石评价具科学性和不确定性等特点,X射线衍射(XRD)在宝石学这门矿物学的分支学科中的应用具有特殊性,其应用领域主要集中在三个方面。①宝石鉴定领域:对单晶宝石和多晶宝石进行物相鉴定、宝石产地特征研究以及宝石矿物多型的种类划分等。例如根据XRD图谱,可将品种繁多的微晶石英隐晶质变种玉髓中不同的SiO₂质矿物相精确区分;通过黏土矿物成分及其含量可将鸡血石中"地"的种类进行划分。②宝石矿物的晶体结构研究:对成分复杂的单晶宝石进行晶体化学分析、获取矿物类质同象替代情况、利用结晶度划分宝石品质。例如晶格参数中的c/a比值可将绿柱石的Al八面体类质同象替代和Be四面体类质同象替代进行区分;软玉中通过XRD数据计算出的结晶度与软玉的品质关系密切。③宝石学研究技术的开发:对宝石的优化处理过程进行监测,在宝石合成过程中检验矿物晶形大小、结晶质量及内应力等,以有机宝石的晶体结构为基础的人工养殖技术研究。例如尖晶石在热处理过程中,Mg离子由四面体中的T位迁移至八面体中的M位,导致M-O和T-O键长随温度变化,并反映在尖晶石的色调中;在托帕石合成过程中,XRD数据显示770~800℃时形成含氟托帕石(与天然托帕石结构相同),而在950℃和1000℃出现含氟托帕石离解成刚玉和莫来石。目前,我国在宝石学的XRD应用方面起步较晚,国外在宝石鉴定、优化与合成方面的应用相对成熟。本文认为,该技术与扫描电镜、质子探针等分析技术的联用仍有很大发展空间。