中國是世界公認的稀土大國。內蒙白云鄂博礦床是世界最大的稀土礦床,其稀土資源占全國稀土資源的84%和世界資源的36%,除稀土外,該礦床還蘊藏有豐富的鐵、鈮、釷和鈧等。1927年丁道衡先生發(fā)現了白云鄂博鐵礦。1935年何作霖先生在白云鄂博的標本中發(fā)現了兩種稀土礦物,并分別定名為白云礦和鄂博礦。
白云鄂博礦床稀土-鈮-鐵礦床研究始于上世紀五十年代。何作霖教授和索科洛夫教授領(lǐng)隊,經(jīng)過(guò)兩年的野外地質(zhì)工作和室內實(shí)驗工作,編寫(xiě)出了《內蒙古白云鄂博鐵-氟-稀土和稀有礦床研究總結報告》。六十年代初,張培善、王中剛和郭承基教授領(lǐng)導,全面研究白云鄂博礦床、礦物、巖石、同位素、地球化學(xué)等學(xué)科內容。1965年提交了《包頭白云鄂博礦床物質(zhì)成分研究》報告。1974年出版《內蒙白云鄂博礦床物質(zhì)成分、地球化學(xué)及成礦規律研究》。1978年開(kāi)始西礦地質(zhì)大會(huì )戰,除對礦物、巖石、礦石研究外,還開(kāi)展了同位素地質(zhì)學(xué)研究和主、東礦開(kāi)采邊坡穩定工作地質(zhì)研究。1983年提交《白云鄂博礦床中同位素地質(zhì)研究》的報告,1984年提交了《白云鄂博礦區地質(zhì)礦物、同位素地質(zhì)及工程地質(zhì)研究匯編》。1988年年出版《白云鄂博礦床地球化學(xué)”》一書(shū)。本書(shū)詳細討論了礦床中的稀有元素礦物學(xué)和地球化學(xué)外,提出礦床形成的多源,多次,多成因的地球化學(xué)模式。并增添穩定同位素和包裹體等方面內容。此項研究后獲1986年中國科學(xué)院科技成果一等獎和1989年國家自然科學(xué)二等獎。八十年代末九十年代初,張培善與英國巖石學(xué)家李巴斯博士開(kāi)展白云鄂博碳酸巖成因的研究,認為賦礦白云巖是火成成因。其后,張先生的研究生楊學(xué)明發(fā)表了一系列的文章,進(jìn)一步闡述了白云鄂博碳酸巖火成成因的礦物化學(xué),元素地球化學(xué)和穩定同位素的證據。范宏瑞和王凱怡等在前人工作的基礎上利用離子探針質(zhì)譜進(jìn)一步確定了碳酸巖墻的時(shí)代。謝奕漢和范宏瑞對白云鄂博礦包裹體的研究闡明了白云鄂博某些礦物中的流體包裹體的高鹽特性并伴生有稀土子礦物,證明了白云鄂博礦廣泛發(fā)育的流體是富鹽和富稀土的。
中國南方離子型稀土研究始于上世紀八十年代。地質(zhì)所承擔了華南離子型稀土礦的地質(zhì)學(xué)研究,任務(wù)內容為野外調查和室內研究南嶺一帶各省區的離子型稀土礦的分布、分類(lèi)、成礦過(guò)程、利用前景和成因探討。地質(zhì)所以張培善、姜傳武為首的課題組前往江西、湖南、福建、廣東、廣西等省區進(jìn)行野外實(shí)地地質(zhì)考察,在“六五”和“七五”期間完成了南方離子型稀土礦的地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)和同位素地質(zhì)學(xué)研究,并和地化所一起,完成了《華南離子型稀土礦地質(zhì)礦物和地球化學(xué)》專(zhuān)著(zhù)。
中國稀土礦物研究始于建所初期。何作霖教授等對白云礦石鑒定和研究,以及爾后的包鋼試驗爐渣的分析,鑒定等,提交鑒定報告。1953年郭承基先生發(fā)現白云礦為鈰族稀土氟碳酸巖即氟碳鈰礦,鄂博礦則為鈰族稀土磷酸巖即獨居石。何作霖教授的研究生張培善,于1959年提交了《白云鄂博稀土礦物學(xué)研究》論文。發(fā)現新礦物黃河礦。1957年夏在主礦上盤(pán)鈉輝石型礦石中發(fā)現了稀土鉭鈮酸鹽礦物易解石。1960年張培善課題組發(fā)現鈮的工業(yè)礦物鈮鐵礦。1963年出版《白云鄂博礦物志》,系統描述氟碳鈰鋇礦、包頭礦、黃河礦和鋇鐵鈦石等稀土新礦物。1986年張培善和陶克婕發(fā)表論著(zhù)《白云鄂博礦物學(xué)》。1995年出版《中國稀土地質(zhì)礦物學(xué)》(英文版)。1998年出版《中國稀土礦物學(xué)》專(zhuān)著(zhù),全面研究描述了國內產(chǎn)出的一百二十余種稀土礦物和七十余種鈮鉭礦物。張培善等在白云鄂博新礦物研究獲1978年全國科學(xué)大會(huì )獎。1987年《白云鄂博礦物學(xué)研究》獲中國科學(xué)院科研成果三等獎。1988年葉大年教授發(fā)表的《結構光性礦物學(xué)》中,系統闡述了稀土碳酸鹽的結構光性特征。1993年至今,我所主持了六項有關(guān)稀土礦物晶體化學(xué)研究的國家自然科學(xué)基金面上項目。獲得的研究成果主要有:龍南離子型礦床粘土礦物研究以及黃河礦、氟碳鈰鋇礦、氟碳鋇鈰礦、顧家石和富鐵硅鈦鈰礦的晶體結構精測;稀土氟碳酸鹽礦物多體系列的模塊晶體學(xué)分析;易解石族礦物、富釷鈰硅磷灰石、鈮鉭鐵礦族礦物和硅鈦鈰礦的晶體化學(xué)研究。1999年《中國稀土礦物學(xué)研究》獲中國科學(xué)院自然科學(xué)二等獎。
進(jìn)入二十一世紀以來(lái),我所與日本等國外科研機構合作,在內蒙白云鄂博礦床又發(fā)現了5種新礦物,其中三種新礦物先后已獲國際礦物學(xué)會(huì )新礦物、命名和分類(lèi)委員會(huì )(IMA-CNMNC)批準,以我所科學(xué)家命名:即“張培善石”、“楊主明云母”和“何作霖礦”(詳見(jiàn)照片),另外兩種分別是氟四面體鐵金云母和氟木下云母。
何作霖礦的晶體結構 |
張培善石標本(現保存于我所) |
由日本國立科學(xué)博物館、東京大學(xué)和北海道大學(xué)合作研究,在內蒙白云鄂博發(fā)現新礦物Yangzhumingite(楊主明云母) (2009)。正交鏡下顯微照片,紅色箭頭標志。 |
稀土礦物氟碳鈰鋇礦晶體結構測定,1995 |
稀土礦物黃河礦晶體結構測定,1993 |