一、引言
新礦物研究,，是地球科學(xué)領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)性研究工作,。新礦物的發(fā)現(xiàn)不僅可以增加自然界的礦物種類，同時(shí)也可以為人類認(rèn)識和利用自然界礦物提供新的參考,。截至2022年3月,，全球已累計(jì)發(fā)現(xiàn)新礦物5794種。新礦物的發(fā)現(xiàn)數(shù)量,、研究深度及分析技術(shù)水平展現(xiàn)了一個國家基礎(chǔ)科技的軟實(shí)力與硬實(shí)力,，是國家綜合實(shí)力的體現(xiàn),。近年來，我國加大了對新礦物研究的支持力度,，我國新礦物事業(yè)迎來了難得的發(fā)展契機(jī),。中國地質(zhì)調(diào)查局礦產(chǎn)資源研究所李以科研究團(tuán)隊(duì)長期致力于戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)成礦作用與資源評價(jià)研究工作。
二,、成果介紹
12月2日,，由中國地質(zhì)調(diào)查局礦產(chǎn)資源研究所（以下簡稱“資源所"）李以科研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)并申報(bào)的新礦物“白鴿礦"，獲得國際礦物學(xué)協(xié)會-新礦物命名及分類委員會（IMA-CNMNC）高票通過,，批準(zhǔn)號IMA 2021-002a,。新礦物英文名稱“Nioboixiolite-(□)"，為紀(jì)念在白云鄂博地區(qū)發(fā)現(xiàn)鈮鐵礦并開啟鈮資源調(diào)查研究的白鴿研究員（1930-2020）,，申報(bào)者將新礦物中文名稱確定為“白鴿礦",，目前其標(biāo)型樣品存放于中國地質(zhì)博物館，編號M16118,。
圖1 白鴿礦晶體結(jié)構(gòu)示意圖
白鴿礦發(fā)現(xiàn)于白云鄂博稀土-鈮-鐵床隱伏碳酸巖體中,，是在白云鄂博礦床發(fā)現(xiàn)的第16個新礦物。它是一種黑色不透明的鈮鉭氧化物,。
一直以來,，白云鄂博被認(rèn)為是極度富釷（Th）貧鈾（U）和極度富鈮（Nb）貧鉭（Ta）的碳酸巖型稀土-鈮-鐵礦床，本次發(fā)現(xiàn)的白鴿礦中UO2,、Ta2O5含量分別達(dá)到20.21%,、13.75%，這些成分含量不同尋常,，可能經(jīng)歷了特殊的成礦過程,。對白鴿礦礦物學(xué)深入研究，為理解白云鄂博鈮,、釷元素超常富集機(jī)制提供了新的視角,。該新礦物的發(fā)現(xiàn)不僅豐富了白云鄂博富鈮礦物的種類，為鈮礦的開發(fā)提供了重要啟示,，同時(shí)為找尋更加珍貴的鈾,、鉭資源提供了新方向。[1]
三,、礦物的XPS測試
按照IMA-CNMNC規(guī)定,，礦物種主要以其化學(xué)組成和結(jié)晶學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)加以確定，如果發(fā)現(xiàn)一個礦物,，其化學(xué)性質(zhì)和結(jié)晶學(xué)性質(zhì)與任何已存在的礦物種明顯不同,，則存在著該礦物為新種的可能性。
為了確定礦物的化學(xué)組成和結(jié)晶結(jié)構(gòu)特征,，進(jìn)行了紅外光譜,、電子探針,、掃描電鏡、單晶X射線衍射和X射線光電子能譜測試等,。新礦物一般呈現(xiàn)化學(xué)成分具有新穎性的微量微小特征,，所以礦物顆粒的化學(xué)態(tài)精確測試成了新礦物研究的困難事，這是因?yàn)槌Ｒ?guī)XPS的X射線束斑尺寸太大（直徑400微米或700微米X 300微米）,，不可避免會測試到礦物顆粒周圍的信號,，對礦物顆粒的化學(xué)態(tài)和含量的判定帶來較大誤差。這次發(fā)現(xiàn)的白鴿礦的礦石的粒度較小,，約200微米,，測試上如果差之毫厘極，結(jié)果可能就是天壤之別,。為了礦物顆粒的精確測試,，李以科研究員跑了很多實(shí)驗(yàn)室，測試結(jié)果都不理想,。結(jié)果在PHI CHINA實(shí)驗(yàn)室,，利用PHI XPS的微區(qū)測試定位功能—SXI影像對礦物進(jìn)行精確定位(圖2所示)，然后采用直徑100 微米的X射線束斑,，終于圓滿完成了白鴿礦的化學(xué)態(tài)和組分精測（如圖3所示）,，為新礦石的認(rèn)證之路取得了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
圖2. 礦物顆粒的SXI影像（左）和SEM影像（右）
圖3. 礦物顆粒的XPS測試結(jié)果
X射線光電子能譜(XPS)作為重要的表面分析技術(shù),，可以對樣品表面組分和化學(xué)態(tài)進(jìn)行定性和定量分析,，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究中。特別是XPS空間分辨能力的提升,，微區(qū)XPS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對樣品表面的組分和化學(xué)態(tài)的局域化分布信息的獲取,，為礦物、微電子,、半導(dǎo)體和新能源中的微區(qū)研究提供重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),。
-轉(zhuǎn)載于《PHI表面分析 UPN》文章
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