位于內(nèi)蒙古包頭市的世界著名“資源圣地”白云鄂博礦床再度刷屏。據(jù)中核集團(tuán)近日發(fā)布消息，10月3日，由中核地質(zhì)科技有限公司（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院）葛祥坤、范光和李婷研究員等研究發(fā)現(xiàn)的新礦物鈮包頭礦（niobobaotite）獲得國(guó)際礦物協(xié)會(huì)新礦物、命名及分類委員會(huì)（IMA CNMNC）的正式批準(zhǔn)，批準(zhǔn)號(hào)為IMA 2022-127a。

據(jù)介紹，鈮包頭礦產(chǎn)出于鈮-稀土-鐵礦石中，呈棕色至黑色，柱狀或板狀，半自形至他形，粒度約為20-80μm。研究稱，這種富含Ba、Nb、Ti、Fe、Cl的硅酸鹽礦物，是發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)60年代包頭礦的富Nb（鈮）類似物。

中核集團(tuán)方面表示，新礦物的發(fā)現(xiàn)與研究隸屬基礎(chǔ)科學(xué)研究范疇，是人類不斷認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)自然界未知事物的重要體現(xiàn)，體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的礦物學(xué)研究水平。葛祥坤等人的研究解決了國(guó)際礦物學(xué)界爭(zhēng)論已久的包頭礦電價(jià)平衡問(wèn)題，也為鈮包頭礦的研究奠定了理論基礎(chǔ)。具有富Nb特征的鈮包頭礦增加了該礦床鈮礦石礦物的種類，同時(shí)也為鈮的富集成礦機(jī)理提供了新的研究視角，為鈮等戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬的開(kāi)發(fā)提供了新的方向。

鈮包頭礦背散射電子圖像。

戰(zhàn)略性新礦物：用于超導(dǎo)合金等領(lǐng)域

鈮包頭礦是我國(guó)核地質(zhì)系統(tǒng)成立近70年來(lái)發(fā)現(xiàn)的第13個(gè)新礦物，中核集團(tuán)核工業(yè)北京地質(zhì)研究院（下稱“核地研院”）先后主導(dǎo)發(fā)現(xiàn)了11種。官網(wǎng)顯示，核地研院成立于1959年3月，是一所以鈾礦地質(zhì)為主的多學(xué)科綜合性研究機(jī)構(gòu)，為我國(guó)原子能事業(yè)的發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)，現(xiàn)隸屬于中核集團(tuán)。

值得一提的是，這同時(shí)也是白云鄂博礦床發(fā)現(xiàn)的第17個(gè)新礦物。全球矚目的白云鄂博，蒙古語(yǔ)意為“富饒的神山”，白云鄂博礦床最早由丁道衡先生作為鐵礦床發(fā)現(xiàn)于1927年。1958年依礦建區(qū)，白云鄂博礦區(qū)系獨(dú)立工礦區(qū)。

據(jù)官網(wǎng)介紹，白云鄂博礦區(qū)轄區(qū)內(nèi)的白云鄂博鐵礦是一座大型的鐵、稀土、鈮等多種金屬共生礦床，蘊(yùn)藏著占世界已探明總儲(chǔ)量41%以上的稀土礦物及鐵、鈮、錳、磷、螢石等 71 種元素、175種礦物。其中鐵礦石儲(chǔ)量14億噸，平均品位34%；稀土儲(chǔ)量1億噸，占世界已探明總儲(chǔ)量的38%，居世界第一；鈮儲(chǔ)量660萬(wàn)噸，居全國(guó)之首、世界第二；釷儲(chǔ)量22萬(wàn)噸，螢石、富鉀板巖約1億噸以上，居全國(guó)前列。

實(shí)際上，澎湃新聞?dòng)浾呤崂戆l(fā)現(xiàn)，這一“資源圣地”自發(fā)現(xiàn)以來(lái)的近百年時(shí)間里，研究人員和地質(zhì)工作者們對(duì)其認(rèn)識(shí)仍處于不斷加深過(guò)程中。

近年來(lái)公開(kāi)發(fā)表的一些文獻(xiàn)資料顯示，由于白云鄂博巨大的經(jīng)濟(jì)意義和獨(dú)特的成礦背景，從 20世紀(jì)50年代至今，來(lái)自海內(nèi)外的學(xué)者對(duì)白云鄂博礦床的地質(zhì)、地球化學(xué)進(jìn)行了大量的工作，在礦床地質(zhì)特征、賦礦碳酸巖的成因、成礦年代、稀土礦物學(xué)等方面取得了一系列重要進(jìn)展。然而，由于白云鄂博礦床經(jīng)歷了多期成礦后構(gòu)造變形和熱液蝕變，其地質(zhì)和地球化學(xué)特征十分復(fù)雜，研究難度大，因此也造成其成因和成礦過(guò)程一直飽受爭(zhēng)議。

同時(shí)值得關(guān)注的是，由于基礎(chǔ)研究薄弱等多種原因，白云鄂博礦區(qū)資源的合理利用問(wèn)題也是業(yè)內(nèi)的一根“硬骨頭”。此前即有專家指出，由于歷史原因，對(duì)白云鄂博礦的開(kāi)采比較粗放，稀土礦長(zhǎng)期被當(dāng)成鐵礦開(kāi)采，核心技術(shù)被“卡脖子”，稀土價(jià)格偏離真實(shí)價(jià)值。

此次研究中提到的鈮是一種銀灰色、質(zhì)地較軟、延展性較強(qiáng)的稀有金屬，和稀土、鋰、鈹、鉭、鍶、鎵、鍺等均屬“三稀礦產(chǎn)”。“三稀礦產(chǎn)”這一概念在十幾年前被提出，指的就是稀土金屬、稀有金屬和稀散元素。值得關(guān)注的是，在新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展浪潮之下，高科技領(lǐng)域?qū)Α叭〉V產(chǎn)”的需求越來(lái)越依賴。

鈮包頭礦的晶體結(jié)構(gòu)圖。

相關(guān)文獻(xiàn)指出，鈮為高溫合金元素。全球約3/4的鈮用來(lái)生產(chǎn)各種鋼合金，用于管道、道路和建筑等領(lǐng)域。鎳基、鈷基和鐵基超合金中都含有鈮，用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)部件、核反應(yīng)堆包殼、燃?xì)廨啓C(jī)、火箭組件、渦輪增壓器系統(tǒng)以及其他耐熱和燃燒設(shè)備。鈮合金(如NbTi和Nb3Sn)超導(dǎo)磁鐵用于核磁共振、粒子加速器以及超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)、超導(dǎo)電纜、磁懸浮機(jī)車等。

此外，鈮鋯合金作為牙科合金和骨植入物已得到應(yīng)用。鈮與錫或鍶的合金具有類超導(dǎo)性，有望被用于儲(chǔ)能材料。摻雜鈮氧化物可以作為太陽(yáng)能電池的薄膜電容器。鈮酸鹽有望作為太陽(yáng)能光解水制氫催化劑。鈮酸鋰是非線性光學(xué)儀器中的重要材料。未來(lái)鈮金屬可能用作超級(jí)電容器電極。

不過(guò)，由于鈮礦物分散度大、成分復(fù)雜，除白云鄂博礦區(qū)鈮作為伴生資源少量回收外，其它均未能很好地開(kāi)發(fā)利用。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前中國(guó)鈮資源超過(guò)90%依賴進(jìn)口。

來(lái)自中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、自然資源部礦產(chǎn)勘查技術(shù)指導(dǎo)中心、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)等單位的22位專家在去年曾發(fā)表一篇綜合述評(píng)。該文章提到，當(dāng)前國(guó)際貿(mào)易爭(zhēng)端由經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域、技術(shù)領(lǐng)域擴(kuò)展到礦產(chǎn)資源領(lǐng)域，世界局勢(shì)變化對(duì)中國(guó)礦產(chǎn)資源安全保障提出了新的挑戰(zhàn)，也帶來(lái)了新的機(jī)遇。

他們同時(shí)提出了一份37種中國(guó)關(guān)鍵礦產(chǎn)建議清單，包括大宗礦產(chǎn)、三稀金屬礦產(chǎn)（包括鈮在內(nèi)）、關(guān)鍵黑色有色貴金屬礦產(chǎn)、戰(zhàn)略非金屬礦產(chǎn)和特種氣體礦產(chǎn)。這份清單中31種礦產(chǎn)與美國(guó)、歐盟、日本清單重合。

中國(guó)新礦物發(fā)現(xiàn)提速，捷報(bào)頻傳

另外值得一提的是，中國(guó)近年來(lái)在新礦物發(fā)現(xiàn)方面捷報(bào)頻傳。

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所研究員蔡劍輝此前曾專門對(duì)21世紀(jì)以來(lái)我國(guó)新礦物的發(fā)現(xiàn)與研究進(jìn)展進(jìn)行了梳理。她在文章中指出，本世紀(jì)近二十年來(lái)我國(guó)新礦物研究進(jìn)展尤為突出，已發(fā)現(xiàn)新礦物數(shù)量達(dá)60種，位列世界第六。 特別是關(guān)于自然元素礦物大類新礦物的發(fā)現(xiàn)位于世界前列，關(guān)于稀土新礦物和沖擊變質(zhì)超高壓新礦物的發(fā)現(xiàn)和研究也取得了令世界矚目的進(jìn)展。

中國(guó)發(fā)現(xiàn)的新礦物則始于1958年的“香花石”。截至2019年底，超過(guò)60年的時(shí)間里，在中國(guó)發(fā)現(xiàn)和報(bào)道的新礦物達(dá)175種，其中142種為獲得國(guó)際礦物協(xié)會(huì)新礦物委員會(huì)(IMA CNMNC)正式批準(zhǔn)的有效獨(dú)立礦物種。

蔡劍輝在今年的一篇最新文章中進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)，截至2023年1月，全球已發(fā)現(xiàn)并為IMA CNMNC批準(zhǔn)的有效礦物種達(dá)5900個(gè)。自1958年IMA CNMNC成立以來(lái)至2022年，64年間全球共發(fā)現(xiàn)新礦物種4144種，其中在中國(guó)和由中國(guó)學(xué)者主導(dǎo)發(fā)現(xiàn)的新礦物共181種，約占全球總量的4%。

盡管本世紀(jì)的前二十年時(shí)間里我國(guó)新礦物研究進(jìn)展突出，但自1958年至2020年，我國(guó)每年發(fā)現(xiàn)新礦物的數(shù)量一直徘徊于個(gè)位數(shù)。在2000至2019年期間，中國(guó)發(fā)現(xiàn)的新礦物僅占全球發(fā)現(xiàn)新礦物的3.5%。

蔡劍輝指出，直至2021年中國(guó)發(fā)現(xiàn)的新礦物數(shù)量首次晉級(jí)十余，2022年繼續(xù)保持上升勢(shì)頭直接沖入二十。2022年全球共發(fā)現(xiàn)新礦物125種，其中中國(guó)發(fā)現(xiàn)的新礦物數(shù)達(dá)20種，占比16%，達(dá)到歷史新高。2022年的數(shù)量也是首次超過(guò)世界新礦物強(qiáng)國(guó)之一俄羅斯，位列世界第二。

其中在2022年9月公布的“嫦娥石”也一度刷屏。彼時(shí)，國(guó)家航天局、國(guó)家原子能機(jī)構(gòu)聯(lián)合宣布，中國(guó)科學(xué)家首次在月球上發(fā)現(xiàn)新礦物，并命名為“嫦娥石”。該礦物是人類在月球上發(fā)現(xiàn)的第六種新礦物，我國(guó)成為世界上第三個(gè)在月球發(fā)現(xiàn)新礦物的國(guó)家，這也是嫦娥五號(hào)月球樣品研究取得的又一重大科學(xué)成果。

“嫦娥石”發(fā)現(xiàn)于嫦娥五號(hào)月球樣品的玄武巖碎屑中，是一種新的磷酸鹽礦物，屬于隕磷鈉鎂鈣石族。呈柱狀晶體，顆粒大小為2-30微米。該成果也由核地研院，該院月球樣品研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)X射線衍射等一系列技術(shù)手段，在14萬(wàn)個(gè)月球樣品顆粒中，分離出一顆粒徑約10微米大小的單晶顆粒，并成功解譯其晶體結(jié)構(gòu)。

蔡劍輝還提到一個(gè)現(xiàn)象，近年來(lái)隨著我國(guó)國(guó)家綜合實(shí)力的不斷增強(qiáng)，特別是中國(guó)礦物學(xué)研究在國(guó)際上的影響力進(jìn)一步擴(kuò)大，以中國(guó)學(xué)者和華人學(xué)者姓氏命名的新礦物數(shù)量明顯增多。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，截至2022年底，以中國(guó)人姓氏命名的礦物種已達(dá)50種，其中2022年一年內(nèi)就有11個(gè)新礦物以中國(guó)人名命名。

進(jìn)入2023年以來(lái)，新礦物發(fā)現(xiàn)成果仍不斷公布。今年2月，澎湃新聞也曾報(bào)道，經(jīng)國(guó)際礦物學(xué)學(xué)會(huì)新礦物命名與分類專業(yè)委員會(huì)（IMA-CNMNC）審查、投票，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系、大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉鵬副教授、姚薇博士（現(xiàn)西安礦產(chǎn)資源調(diào)查中心高級(jí)工程師）、楊文強(qiáng)工程師與其合作者中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）李國(guó)武教授團(tuán)隊(duì)、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源所毛景文院士等申請(qǐng)的新礦物通過(guò)審查，正式獲得批準(zhǔn)。

該新礦物的國(guó)際礦物學(xué)會(huì)編號(hào)為IMA2022-120，英文名為yuchuanite-(Y)，中文名為毓川碳釔礦，礦物為縮寫Ych-(Y)。該新礦物就是以中國(guó)工程院院士、我國(guó)著名礦床地質(zhì)與礦產(chǎn)勘查學(xué)家陳毓川的名字命名。