近日,我國科學家發現了一種新礦物——鈮包頭礦,這是一種富含戰略性金屬的新礦物,富含的元素鈮在我國核工業系統等領域具有重要用途。
鈮包頭礦是一種富含鋇、鈮、鈦、鐵、氯的硅酸鹽礦物,被發現于內蒙古包頭市的白云鄂博礦床,鈮包頭礦顏色呈棕色至黑色,形狀為柱狀或板狀,顆粒大小約為20—80微米。
據介紹,發現鈮包頭礦的白云鄂博礦床,礦物種類相當豐富,迄今已發現170余種礦物,鈮包頭礦是在該礦床發現的第17個新礦物。
中核地質科技高級工程師 葛祥坤:從它的化學組成來看,是一種鈮含量很高的包頭礦,(有望)可以用來提取鈮元素。鈮是國家的戰略性關鍵金屬元素,可以用到很多場景,在核工業系統有相當(重要)的用處。另外,還可以制造超導材料、高溫合金等。
記者探訪:關鍵四步如何發現新礦物
鈮包頭礦的發現為國際礦物學作出了貢獻,截至目前,中核地質科技的科研人員一共發現了11種新礦物。那新礦物是怎樣被發現的?又用到哪些科學儀器呢?跟隨記者一起去看看。
總臺央視記者 吳天白:想要發現一種新礦物需要四步,第一步就是化學成分分析,靠的就是我身旁這臺電子探針設備,可以將樣品的化學成分精準檢測出來。
中核地質科技工程師鄧 劉敏:通過用高能聚焦的電子束打到樣品表面,測出各種元素的含量,你可以通過元素的含量確定化學式,從而確定它是不是新的。所以,測定化學成分對于新礦物的研究也是比較關鍵的一步。
通過電子探針的測試,科研人員獲得了新礦物的化學成分,但光有化學成分還不夠,想要確定它是一種新礦物,還需要對礦物晶體結構進行分析,這就要進入第二步——樣品制作。
中核地質科技工程師 王濤:鈮包頭礦的顆粒比較小,我們用聚焦粒子束把礦物顆粒給切出來,大概是20×10×7微米的顆粒。因為我們要對它進行晶結構解析,必須要保證它的成分是純的。這個就是我們切出來的一個樣品,接下來會采集它的結構信息。
總臺央視記者 吳天白:新礦物切片(割)后制成的樣品就是我手中這樣的,體積非常小,用肉眼無法看到。但是通過特殊的科學設備,用X光對它進行照射,我們就可以分析它的晶體結構。
中核地質科技高級工程師 李婷:我們的顆粒會放在儀器的正中間,在樣品座上。這邊是光源(X射線),這邊是接收器,當光(X射線)從晶體里面穿過被接收器接收的時候,它已經帶了晶體的結構信息了。鈮包頭礦,我們最后解出來它的結構就是一個四方晶系的晶體,這是原子之間彼此的排列方式。
記者:通過它的排列能看出礦物的哪些特點呢?
中核地質科技高級工程師 李婷:研究一個新礦物,你必須要說清楚它的結構是什么。就像生物一樣,要知道它歸屬在哪個族里,知道它的結構之后,這些參數都對得上,你才能把它歸類。
得到了新礦物的化學成分和晶體結構就完成了對新礦物的基本信息收集。接下來,科研人員還要進行光譜分析和物理特征檢測,來完善新礦物的相關資料,最終將材料匯總,提出新礦物申請,通過審查后就能得到國際批準。
審核嚴格 新礦物命名有學問
想要得到國際批準可不是一件容易的事。記者了解到,新礦物的命名需要層層審核。
在獲得新礦物數據后,科研人員要向世界最大礦物學組織——國際礦物學會提出申請,國際礦物學會新礦物、命名及分類委員會主席會對申請書進行初審,提出研究中存在的不足,并給出建議。
中核地質科技高級工程師 范光:這個步驟非常嚴格、非常嚴謹。得到(國際礦物學會新礦物、命名及分類委員會)主席的認可以后,會讓新礦物分類和命名委員會的委員投票。如果得到了三分之二多數的通過,(國際礦物學會新礦物、命名及分類委員會)主席就會簽發批準書,代表我們礦物正式獲得了批準,兩年內我們將會有正式的文章進行發表。
截至目前,我國已經發現了嫦娥石、冕寧鈾礦、欒鋰云母等180多種新礦物。
中核地質科技高級工程師 范光:新礦物的發現代表了一個國家礦物學研究的水平,發現新礦物是我們不斷追求極致、認識世界、認識自然的過程,希望在國際礦物學舞臺常見到中國人的身影。