历时46年，一种新矿物领到了“身份证”

原创 阔步新征程的  中国地质大学北京  2022-10-12 18:17 发表于北京

10月初，国际矿物学协会新矿物、矿物命名及分类委员会全票通过了中国地质大学（北京）科学研究院李国武教授团队申报的新矿物彭氏锑铅石（Pengite）。今年是彭志忠先生诞辰90周年，我们用彭志忠的姓名为该新矿物命名，既是对地大前辈的缅怀与致敬，也是对学校70周年校庆的又一献礼。

传承中的创新发展

1976年，地大晶体结构实验室获得了一种外表其貌不扬、内部结构复杂的矿物。矿物样品直径在150微米左右，只有大约两根发丝粗细。但正是这颗小小的板状单晶，凝聚了四代地大矿物工作者的心血。

早年，彭志忠、马喆生、施倪承等老一辈矿物学家的矿物学研究为它留下了珍贵的研究手稿，彭志忠先生的硕士研究生陆琦将其作为毕业课题进行了大量的研究工作。但由于实验条件所限，此前的研究始终没有完全解决其成分及结构问题。今年4月，李国武教授带领博士生孙宁岳、薛源重新对该矿物的化学成分及晶体结构与晶体化学进行了深入细致的研究，最终对成分及结构有了新的认识，解开了该矿物中长达40年未被解答的科学难题，成功申报获批新矿物。

“单晶样品所能提供的地质信息非常有限。我们很难了解这种矿物的产状与共生组合，但幸运的是手稿中对它的发现地、赋存状态、物理性质、光学性质等都进行了完整的描述。”李国武说，“经过四十余年的累积，实验室里的‘老家当’还有很多，但前人留下的，可不仅仅是’看得见’的 ‘宝藏’，还有‘看不见’的‘精气神’。”

“彭氏锑铅石”是用彭志忠的姓氏命名的新矿物，以此纪念实验室创始人、我国地质学界矿物晶体学领域的开拓者彭志忠教授，致敬他开拓创新、永不言弃、默默奉献的精神。

“半个多世纪以来，实验室一直致力于新矿物的发现与矿物晶体结构与晶体化学研究方向。我们也在研究过程中不断吸取着前人的经验，丰富自身的知识储备，努力做出更多突破。”博士生孙宁岳介绍道。近年来，晶体结构实验室共发现32种新矿物得到了国际矿物学协会新矿物、命名及分类委员会的批准，新矿物发现数量居全国之首。其中还包括多种罕见矿物新结构及晶体化学新现象，部分成果被选为我国2010年、2013年十大地质科技进展、国际矿物学协会“IMA2019年度矿物”，达到了国际先进水平。

一些必然的偶然

粉碎岩矿石样品，过120目筛网，保证颗粒样品基本保持在100微米及以下，再把经过重选、磁选的重砂样品在玻片上铺满、摊平成薄薄一层，用体视显微镜一行一行观看样品的颜色、光泽、形貌……分选是研究的第一步。有时为了找到可能的新矿物微粒，常常要坐在显微镜前观察上万个颗粒。一天八小时、一坐几星期是他们的日常。

工作很辛苦，但这群踏实又乐观的矿物学工作者好像总能以与旁人不同的新鲜视角看待问题。

“就像发现新矿物一样，发现枯燥工作中的闪光点也是我们擅长的事。”博士后薛源笑着说。“历时几个月挑选出的上百个颗粒在进行更进一步的成分结构测定后发现并不属于新矿物，这样的‘误诊’太寻常不过，我们把这个过程称为‘沉浸式’学习。”每一个肉眼观察到的有异常的重砂样品，都会被放入单晶衍射仪鉴定、与数据库匹配，以便工作者现场认识学习、丰富经验、掌握方法。

“新矿物的发现并非轻而易举，其中充满了各种困难与艰辛，所以要有厚积薄发的耐心。要知道，一旦我们发现某种新的矿物，不仅丰富了基础矿物学宝库，而且往往也能产生一定的国际影响。”李国武说。

发现新矿物的“偶然”，更像是对李国武教授团队多年来潜心钻研、探索的“必然”褒奖。2021年，李国武教授团队发现了新矿物锌东川石、铜东川石，并在其晶体结构中发现，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。在现有知识的基础上进行预测，李国武带领学生随即找到了其他两个端元新矿物，发现了东川石族中的全部四个新矿物种（锌东川石、铜东川石、磷砷锌东川石及磷砷铜东川石）。目前，团队正在为东川石族申报新矿物族分类命名方案，这也是我国首次为矿物新族制定分类规则。

触目可及的征途

发现新矿物是中国地质大学（北京）晶体结构实验室的传统优势和特色，新矿物是在进行精细的矿物成分和晶体结构的基础上才能够被认定。新矿物的发现不仅丰富了矿物学数据，从中发现的更多新结构和晶体化学的新规律也为其他领域研究提供了数据支撑。

与其他科学研究一样，新矿物及其晶体结构和晶体化学研究是对新事物的探索，面对每一种新矿物都是一次全新的挑战。“这是一个发现问题、解决问题的过程，我们既是出卷人，也是答卷人。”李国武说，“研究的目的就是找到表象之中的新现象，而这些新现象新规律也搭建起了与其他学科间的桥梁。”

“矿物和生命一样具有一个演化过程。人类目前在自然界发现的矿物有5800多种，其中有200多种来自外太空，还有数以万计的人工合成物。这几个数字间的差值就是我们未来的‘征途’。” 孙宁岳、薛源介绍道。为什么地球上的矿物更具有多样性？是不是很多人工合成物在大自然中也早已存在？带着这些问题，他们从矿物中解读成因，用成因帮助地质学者探究成矿演化规律；他们从矿物中探索新结构，用结构帮助材料学者认识新材料。  

李国武教授团队在今年9月发现的石匠山石便是学科交叉很好的范例。这种新矿物发现于内蒙古自治区林西县石匠山铅锌矿区，属于矽卡岩型矿床，石匠山石及其共生的特殊含水矿物群指示强碱环境，在矽卡岩中极为罕见，可能与成矿后期高碱度卤水参与有关。这一发现对成矿演化有重要的指示意义。

“矿物就是我们的星辰大海。”李国武说，“矿物晶体结构与晶体化学是矿物学中的基础学科，我们的成果将为地质学科提供基础科学依据，为我国未来的资源开发利用增添新的可能性。”

在更多的新矿物上打下中国人的印记

为祖国寻找新的“宝藏”

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