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  • 2024年春节前夕,中国地质科学院矿产资源研究所(以下简称“资源所”)矿物微区物质组分与结构实验室(以下简称“矿物室”)的诸泽颖等人在江西某伟晶岩中发现并申报的新矿物“铈钽易解石”,获得国际矿物学协会——新矿物命名及分类委员会(IMA-CNMNC)批准通过,批准号IMA 2023-058,英文名为tantalaeschynite-(Ce),矿物缩写为Taes-Ce。

    铈钽易解石发现于江西某稀有金属伟晶岩矿床中,显微镜下呈针状、束状或短柱状产出,棕黑色或黑色,与长石、细晶石、萤石等矿物共生(图1a~d)。矿物成分分析在资源所矿物室电子探针实验室完成,成分中极度富钽,w(Ta2O5)可达41.68%,w(TiO2)为16.5%~20.1%,w(Ce2O3)为13.92%~16.71%,计算获得经验分子式(Ce0.38Ca0.38Nd0.12La0.07Pr0.04Sm0.01Eu0.01Fe0.01)Σ1.02(Ti0.94 Ta0.74Nb0.21Si0.08W0.02Al0.01)S2.00(O5.69OH0.22F0.09)Σ6.00,理想化学式为Ce(TiTa)O6。尽管实验室中合成过Ce(TiTa)O6,但在自然界中铈钽易解石一直未被发现。此次在江西稀有金属伟晶岩矿床中发现的铈钽易解石矿物单矿物颗粒较小,长不足10 μm,宽小于1 μm,远远小于目前X射线单晶衍射分析技术的极限。因此在结构解析过程中运用到资源所矿物室JEM-2100型透射电子显微镜获取一系列的选区电子衍射光谱并进行重构,得到铈钽易解石的晶胞参数,并利用国家纳米科学中心的Spectra300型球差透射电子显微镜从原子尺度对晶胞中的原子占位进行了细致的分析。综合结果显示,铈钽易解石属于斜方晶系,空间群Pnma(#62),晶胞参数a=10.9694(3)Å,b=7.5519(2)Å,c=5.4217(1)Å,V=449.13(2)Å3,Z=4(图2)。

    铈钽易解石属于易解石族中富钽富铈的端员。易解石族矿物通用分子式为AB2O6,其中A位置包括Y3+、REEs、Ca、Th、U等,B位置可被Ti、Nb、Ta等元素占据。根据IMA最新命名规则,易解石族端员矿物为维铌钙矿vigezzite(CaNb2O6),钽钙矿rynersonite(CaTa2O6),易解石aeschynite REE(TiNb)O6以及钽易解石tantalaeschynite REE(TiTa)O6,后两类又可根据所含稀土元素种类细分为铈易解石Ce(TiNb)O6、钕易解石Nd(TiNb)O6、钇易解石Y(TiNb)O6、铈钽易解石Ce(TiTa)O6以及钇钽易解石Y(TiTa)O6。在中国,易解石最早由张培善先生于1957年发现于内蒙古白云鄂博矿区,自此开启了白云鄂博铌矿找矿的序幕,因此易解石族矿物对中国稀有金属找矿具有重要的指示作用。自然界常见的易解石为富铌富钛端员,富钽易解石较少。钽作为重要的稀有金属元素,在高端电容领域以及航空航天材料领域具有重要的应用,但中国钽资源较为缺乏且成分分散,原矿中钽铌品位低,钽资源的对外依存度将近93%,亟需进一步开展钽矿找矿。铈钽易解石出现于高演化的稀有金属伟晶岩中,代表了成矿流体极度富钽、富铈的特征,对稀有金属钽矿及稀土找矿,以及其成矿作用的研究具有较大指示意义。



    图1铈钽易解石产出状态,矿物共生组合以及形貌特征a.铈钽易解石显微镜照片;b.铈钽易解石与榍石、细晶石、萤石等矿物共生;c.铈钽易解石背散射图像;d.铈钽易解石二次电子图像Taes-(Ce)—铈钽易解石;Fl—萤石;Ttn—榍石;Ta-Ttn—富钽榍石;Mic—细晶石;Kfs—钾长石;Ab—钠长石;Qtz—石英;BSE—背散射电子图像;SE—二次电子图像

    Fig.1 Occurrence of tantalaeschynite-(Ce), paragenetic assemblage and its morphologya. Photomicrographs of tantalaeschynite-(Ce); b. Tantalaeschynite-(Ce) intergrowth with titanite, fluorite, and microlite; c. Backscatter electron (BSE) image of tantalaeschynite-(Ce); d. Secondary electron (SE) image of tantalaeschynite-(Ce)Taes-(Ce)—Tantalaeschynite-(Ce); Fl—Fluorite; Ttn—Titanite; Ta-Ttn—Ta-rich titanite; Mic—Microlite; Kfs—K-feldspar; Ab—Albite;Qtz—Quartz; BSE—Backscatter electron image; SE—Secondary electron image




    图2铈钽易解石晶体结构,结构显示晶胞由Ce-O8多面体和Ti(Ta)-O6八面体组成(虚线框代表单个晶胞)

    Fig. 2 Crystal structure of tantalaeschynite-(Ce), showing the unit composed of Ce(Ca)-O8 polyhedra and Ti(Ta)-O6 octahedral (the dashed box represents a single cell)

    致 谢 电子探针测试过程中得到陈小丹助理研究员的帮助;晶体结构的解析得到国家纳米中心的郑强研究员和郭延军研究员的大量帮助;新矿物申报过程中获得浙江大学饶灿教授的帮助,在此一并感谢!

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