中国是世界公认的稀土大国。内蒙白云鄂博矿床是世界最大的稀土矿床,其稀土资源占全国稀土资源的84%和世界资源的36%,除稀土外,该矿床还蕴藏有丰富的铁、铌、釷和钪等。1927年丁道衡先生发现了白云鄂博铁矿。1935年何作霖先生在白云鄂博的标本中发现了两种稀土矿物,并分别定名为白云矿和鄂博矿。
白云鄂博矿床稀土-铌-铁矿床研究始于上世纪五十年代。何作霖教授和索科洛夫教授领队,经过两年的野外地质工作和室内实验工作,编写出了《内蒙古白云鄂博铁-氟-稀土和稀有矿床研究总结报告》。六十年代初,张培善、王中刚和郭承基教授领导,全面研究白云鄂博矿床、矿物、岩石、同位素、地球化学等学科内容。1965年提交了《包头白云鄂博矿床物质成分研究》报告。1974年出版《内蒙白云鄂博矿床物质成分、地球化学及成矿规律研究》。1978年开始西矿地质大会战,除对矿物、岩石、矿石研究外,还开展了同位素地质学研究和主、东矿开采边坡稳定工作地质研究。1983年提交《白云鄂博矿床中同位素地质研究》的报告,1984年提交了《白云鄂博矿区地质矿物、同位素地质及工程地质研究汇编》。1988年年出版《白云鄂博矿床地球化学”》一书。本书详细讨论了矿床中的稀有元素矿物学和地球化学外,提出矿床形成的多源,多次,多成因的地球化学模式。并增添稳定同位素和包裹体等方面内容。此项研究后获1986年中国科学院科技成果一等奖和1989年国家自然科学二等奖。八十年代末九十年代初,张培善与英国岩石学家李巴斯博士开展白云鄂博碳酸岩成因的研究,认为赋矿白云岩是火成成因。其后,张先生的研究生杨学明发表了一系列的文章,进一步阐述了白云鄂博碳酸岩火成成因的矿物化学,元素地球化学和稳定同位素的证据。范宏瑞和王凯怡等在前人工作的基础上利用离子探针质谱进一步确定了碳酸岩墙的时代。谢奕汉和范宏瑞对白云鄂博矿包裹体的研究阐明了白云鄂博某些矿物中的流体包裹体的高盐特性并伴生有稀土子矿物,证明了白云鄂博矿广泛发育的流体是富盐和富稀土的。
中国南方离子型稀土研究始于上世纪八十年代。地质所承担了华南离子型稀土矿的地质学研究,任务内容为野外调查和室内研究南岭一带各省区的离子型稀土矿的分布、分类、成矿过程、利用前景和成因探讨。地质所以张培善、姜传武为首的课题组前往江西、湖南、福建、广东、广西等省区进行野外实地地质考察,在“六五”和“七五”期间完成了南方离子型稀土矿的地质学、矿物学和同位素地质学研究,并和地化所一起,完成了《华南离子型稀土矿地质矿物和地球化学》专著。
中国稀土矿物研究始于建所初期。何作霖教授等对白云矿石鉴定和研究,以及尔后的包钢试验炉渣的分析,鉴定等,提交鉴定报告。1953年郭承基先生发现白云矿为铈族稀土氟碳酸岩即氟碳铈矿,鄂博矿则为铈族稀土磷酸岩即独居石。何作霖教授的研究生张培善,于1959年提交了《白云鄂博稀土矿物学研究》论文。发现新矿物黄河矿。1957年夏在主矿上盘钠辉石型矿石中发现了稀土钽铌酸盐矿物易解石。1960年张培善课题组发现铌的工业矿物铌铁矿。1963年出版《白云鄂博矿物志》,系统描述氟碳铈钡矿、包头矿、黄河矿和钡铁钛石等稀土新矿物。1986年张培善和陶克婕发表论著《白云鄂博矿物学》。1995年出版《中国稀土地质矿物学》(英文版)。1998年出版《中国稀土矿物学》专著,全面研究描述了国内产出的一百二十余种稀土矿物和七十余种铌钽矿物。张培善等在白云鄂博新矿物研究获1978年全国科学大会奖。1987年《白云鄂博矿物学研究》获中国科学院科研成果三等奖。1988年叶大年教授发表的《结构光性矿物学》中,系统阐述了稀土碳酸盐的结构光性特征。1993年至今,我所主持了六项有关稀土矿物晶体化学研究的国家自然科学基金面上项目。获得的研究成果主要有:龙南离子型矿床粘土矿物研究以及黄河矿、氟碳铈钡矿、氟碳钡铈矿、顾家石和富铁硅钛铈矿的晶体结构精测;稀土氟碳酸盐矿物多体系列的模块晶体学分析;易解石族矿物、富钍铈硅磷灰石、铌钽铁矿族矿物和硅钛铈矿的晶体化学研究。1999年《中国稀土矿物学研究》获中国科学院自然科学二等奖。
进入二十一世纪以来,我所与日本等国外科研机构合作,在内蒙白云鄂博矿床又发现了5种新矿物,其中三种新矿物先后已获国际矿物学会新矿物、命名和分类委员会(IMA-CNMNC)批准,以我所科学家命名:即“张培善石”、“杨主明云母”和“何作霖矿”(详见照片),另外两种分别是氟四面体铁金云母和氟木下云母。
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何作霖矿的晶体结构
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张培善石标本(现保存于我所)
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由日本国立科学博物馆、东京大学和北海道大学合作研究,在内蒙白云鄂博发现新矿物Yangzhumingite(杨主明云母) (2009)。正交镜下显微照片,红色箭头标志。
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稀土矿物氟碳铈钡矿晶体结构测定,1995
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稀土矿物黄河矿晶体结构测定,1993
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