最新發(fā)現(xiàn)的稀土硅酸鹽礦物倪培石及其共生礦物組合。 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心 圖

1月19日，自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布消息，河南一個(gè)稀土礦中發(fā)現(xiàn)的一種新礦物正式通過(guò)國(guó)際礦物學(xué)會(huì)審批，并被命名為倪培石（Nipeiite-(Ce)）。

這種以中國(guó)地質(zhì)學(xué)家、南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院倪培教授的名字命名的新礦物，是目前在自然界中發(fā)現(xiàn)的鈰（shì）元素含量最多的硅酸鹽礦物。

19日，參與申報(bào)該礦物的中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心副總工程師司馬獻(xiàn)章告訴澎湃科技，含有稀土元素鈰（Ce）的合金耐高溫、抗壓，強(qiáng)度和韌性都非常好，在航空航天等高科技領(lǐng)域，比如發(fā)動(dòng)機(jī)等方面有應(yīng)用。

司馬獻(xiàn)章表示，之所以說(shuō)倪培石是新礦物，因?yàn)槠涞V物的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、分子式，都是首次發(fā)現(xiàn)，過(guò)去在自然界沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)。

他表示，礦物學(xué)研究是為選礦、找礦以及開(kāi)發(fā)礦業(yè)提供基礎(chǔ)研究支撐的。新礦物的發(fā)現(xiàn)，除了對(duì)人類(lèi)基礎(chǔ)科學(xué)有重要的貢獻(xiàn)以外，在應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域，人們?cè)谶x礦的時(shí)候，也因此知道特定元素儲(chǔ)存在哪種礦物里?！拔覀冞x礦的時(shí)候，是先把礦物選出來(lái)，然后再提取它的稀土元素。所以說(shuō)礦物的發(fā)現(xiàn)，為我們選礦提供了非常重要的科學(xué)依據(jù)。”

科技日?qǐng)?bào)等媒體關(guān)于稀土的公開(kāi)報(bào)道顯示，鈰是中國(guó)特有的一種稀土資源，占比超過(guò)50%，它價(jià)格低廉，光物理特性獨(dú)特。鈰的合金耐高熱，可以用來(lái)制造噴氣式推進(jìn)器零件。鈰的中子俘獲截面積小，可作為反應(yīng)堆燃料的稀釋劑。

而來(lái)自上?？萍即髮W(xué)研究成果，使用鈰基催化劑，讓火箭推進(jìn)劑燃料更環(huán)保。

“礦物學(xué)奧林匹克”

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心（華北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心）發(fā)布的消息稱(chēng)，倪培石發(fā)現(xiàn)于河南省西峽縣太平鎮(zhèn)稀土礦，顏色為淺紅至紅棕色，單偏光下為灰白色，呈半透明-透明玻璃光澤，性脆，貝殼狀斷口，計(jì)算密度4.943克每立方厘米。

河南省核技術(shù)應(yīng)用中心發(fā)布的消息稱(chēng)，倪培石礦物由由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心曲凱、司馬獻(xiàn)章等與河南省核技術(shù)應(yīng)用中心教授級(jí)高級(jí)工程師李靖輝參與申報(bào)。新礦物的發(fā)現(xiàn)，素有“礦物學(xué)奧林匹克”之稱(chēng)，是一個(gè)國(guó)家礦物學(xué)研究水平的重要標(biāo)志之一，屬于礦物學(xué)領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)性研究工作，是人們認(rèn)知與利用自然界中新物質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

司馬獻(xiàn)章向澎湃科技講述了倪培石的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。

他表示，2013年時(shí)候，河南省西峽縣太平鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)稀土礦，他帶著學(xué)生曲凱同志到野外現(xiàn)場(chǎng)去考察。通過(guò)篩選檢測(cè)礦物成分。2019年時(shí)，他們就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新礦物太平石。

太平石是一種含氟稀土硅酸鹽礦物。

倪培石是天津地調(diào)中心新礦物研究團(tuán)隊(duì)和河南省核技術(shù)應(yīng)用中心團(tuán)隊(duì)繼太平石之后，在河南太平鎮(zhèn)稀土礦中發(fā)現(xiàn)的第二個(gè)自然界新礦物。

倪培石的礦物編號(hào)為IMA No.2022-106a，分子式為Ce9Fe3+(SiO4)6[SiO3(OH)](OH)3，屬于三方晶系，空間群R3c，晶胞參數(shù)a=10.897(2), c=38.739(8) ?。

倪培石和太平石作為罕見(jiàn)的稀土硅酸鹽礦物常與同樣罕見(jiàn)的稀土氟化物共生，它們被認(rèn)為是稀土碳酸鹽礦物（稀土礦的主要礦石礦物）的前體，對(duì)于探討稀土礦床早期成礦流體的性質(zhì)以及后期稀土元素的遷移和沉淀機(jī)制具有重要研究?jī)r(jià)值。

倪培石的發(fā)現(xiàn)，特別是其獨(dú)特的化學(xué)成分與晶體結(jié)構(gòu)特征，打破了之前硅鈰石超族的分類(lèi)命名體系，因此IMA-CMNNC邀請(qǐng)課題組負(fù)責(zé)人參加對(duì)硅鈰石超族分類(lèi)命名方案的修訂工作，修訂后的新方案對(duì)該族的礦物定義、晶體化學(xué)通式以及獨(dú)立結(jié)晶學(xué)占位進(jìn)行了系統(tǒng)規(guī)范與詳細(xì)解讀，并將中國(guó)的“太平石”升級(jí)為礦物亞族，作為硅鈰石超族中富氟端元礦物種的詞根，豐富了具中國(guó)文化特色的礦物命名方案，提高了中國(guó)在國(guó)際新礦物研究領(lǐng)域的影響力。

該礦物以倪培教授命名，致敬他長(zhǎng)期以來(lái)在鎢、錫多金屬以及稀有、稀土礦床研究領(lǐng)域的卓越成就。

南京大學(xué)相關(guān)網(wǎng)頁(yè)顯示，倪培，安徽淮南人，1963年12月生，教授，博士生導(dǎo)師。研究方向?yàn)榈V床學(xué)和地質(zhì)流體。曾任南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院黨委副書(shū)記?，F(xiàn)任內(nèi)生金屬成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，地質(zhì)流體研究所所長(zhǎng)。主要學(xué)術(shù)兼職包括國(guó)際礦物協(xié)會(huì)礦物包裹體工作組主席，國(guó)際成礦流體包裹體委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)等。

從打火機(jī)到火箭推進(jìn)劑燃料

武漢市科學(xué)家科普?qǐng)F(tuán)成員宋丹在科技日?qǐng)?bào)發(fā)表的文章介紹，鈰是元素周期表第58號(hào)元素。它是一種很活潑的金屬，燃燒后呈粉末狀。它也是豐度最高的稀土金屬。1803年，德國(guó)科學(xué)家克拉普羅特在一塊出產(chǎn)于瑞典小城瓦斯特拉斯的紅色重石中，找到了一種新元素的氧化物，在灼燒時(shí)出現(xiàn)赭色，同時(shí)瑞典化學(xué)家貝齊里烏斯和希辛格也在該礦石中發(fā)現(xiàn)了同一元素的氧化物。直到1875年，人們用電解法從融化的氧化鈰中得到金屬鈰。

該文章介紹，混有其他稀土元素的鈰鐵合金，與堅(jiān)硬的物體摩擦?xí)r能擦出漂亮的火花，引燃周邊的可燃物，是打火機(jī)、火花塞等點(diǎn)火裝置里的關(guān)鍵材料。鈰也是很好的玻璃添加劑，能吸收紫外線與紅外線，被大量應(yīng)用于汽車(chē)玻璃，不僅能防紫外線，還可降低車(chē)內(nèi)溫度，以節(jié)約空調(diào)用電。

光促鈰催化甲烷碳?xì)滏I官能團(tuán)化反應(yīng)示意圖。

2018年7月，上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院發(fā)布消息稱(chēng)，該院左智偉科研團(tuán)隊(duì)在光促進(jìn)甲烷轉(zhuǎn)化這一重要能源化工領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展：他們成功發(fā)展了一種廉價(jià)、高效的鈰基催化劑和醇催化劑的協(xié)同催化體系。這一基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的突破，解決了利用光能在室溫下把甲烷一步轉(zhuǎn)化為液態(tài)產(chǎn)品的科學(xué)難題，為甲烷轉(zhuǎn)化成高附加值的化工產(chǎn)品，例如火箭推進(jìn)劑燃料，提供了嶄新和更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的解決方案。同時(shí)，對(duì)這一高效、可持續(xù)的光促進(jìn)鈰催化模式的深入研究和進(jìn)一步推廣應(yīng)用，將為中國(guó)高效利用特有的稀土金屬資源提供新的思路和前景。北京時(shí)間2018年7月27日凌晨，這一重大科研成果以“Selective functionalization of methane, ethane, and higher alkanes by ceriumphotocatalysis”為題，于國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）上在線發(fā)表。

光促進(jìn)甲烷轉(zhuǎn)化研究團(tuán)隊(duì)合影（左起）：胡安華（共同第一作者）、左智偉（通訊作者）、潘輝（第二作者）、郭婧婧（共同第一作者）。