近日，廣州化學(xué)的科研人員發(fā)現(xiàn)了一種天然高壓新礦物——毛河光礦（maohokite）。這種新發(fā)現(xiàn)的礦物究竟是何方神圣？

一探究竟 高壓變形新礦物

毛河光礦新礦物主要由中科院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點實驗室研究員陳鳴博士團隊和北京高壓科學(xué)研究中心合作發(fā)現(xiàn)。通過對岫巖隕石坑沖擊變質(zhì)礦物的分析，科研人員發(fā)現(xiàn)了新礦物“毛河光礦”。

通過成份、結(jié)構(gòu)等的表征，研究者發(fā)現(xiàn)該新礦物具有與鎂鐵礦相同的化學(xué)組分，但是具有更致密的結(jié)構(gòu)——超尖晶石結(jié)構(gòu)，是鎂鐵礦的一種高壓多形。

根據(jù)形成壓力條件，自然界中的礦物可劃分為低壓礦物和高壓礦物兩大類型。天然高壓礦物的形成主要與地球深部或星球碰撞的高溫高壓環(huán)境有關(guān)。

毛河光礦是一種高密度的鎂鐵氧化物礦物，化學(xué)成分為MgFe2O4，形成的壓力大于25GPa，相當(dāng)于離地表670km以下深度的壓力條件。岫巖隕石坑巖石中的鎂鐵碳酸鹽礦物在隕石撞擊產(chǎn)生的高溫高壓下發(fā)生了分解和重新組合，形成了毛河光礦。

陳鳴指出，根據(jù)現(xiàn)有的地幔礦物學(xué)模型，富含鎂和鐵等元素的下地幔主要由布萊基曼石 (Mg,Fe)SiO3和鐵方鎂石(Mg,Fe)O等礦物組成。根據(jù)礦物的晶體化學(xué)式，鐵在這兩種礦物中以二價形式存在。

然而，近來的高溫高壓實驗研究表明，二價鐵在下地幔的高溫高壓條件下可發(fā)生歧化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槿齼r鐵和金屬鐵，產(chǎn)生豐富的三價鐵。在富含三價鐵的下地幔物質(zhì)中，什么礦物可以成為三價鐵的主要載體？很顯然，布萊基曼石和鐵方鎂石因受到礦物本身的晶體化學(xué)制約難以容納大量的三價鐵離子。

據(jù)悉，毛河光礦是一種以三價鐵為基本組分的鎂鐵氧化物高壓礦物，天然毛河光礦的發(fā)現(xiàn)表明它是下地幔中潛在的重要礦物組成之一。

意義匪淺 開啟地球探索新紀(jì)元

毛河光礦是天然新礦物，不是人造礦物，其科學(xué)意義重大。毛河光礦是中國第一個也是唯一獲國際認(rèn)證的、從中國東北岫巖隕石坑中發(fā)現(xiàn)的天然高溫高壓鐵鎂氧化物新礦物，它是地球深部下地幔極為重要組成礦物，為了解地球內(nèi)部構(gòu)造和形成發(fā)展史提供了重要信息。

與此相關(guān)還發(fā)現(xiàn)了納米金剛石。隕石撞擊產(chǎn)生了相當(dāng)于廣島原子彈（大約五百個左右）的能量，使地球上碳酸鹽巖（如鐵白云石等）高溫高壓形成的鎂鐵氧化物同時伴隨有碳的高溫高壓相－金剛石。金剛石形成新機理也伴隨著這一發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)。

陳鳴研究員介紹說，在所研究的巖石中不僅有高壓相的“毛河光礦”，還有低壓相鎂鐵礦。高壓、低壓相的共存，是因為隕石撞擊過程引起的高壓持續(xù)時間十分短暫，形成納米尺度的“毛河光礦”。在這個隕石坑里，還發(fā)現(xiàn)了大量高溫高壓礦物如柯石英（Si02）萊氏石（ZrSi04），還有金紅石（Ⅱ）等。

陳鳴表示，新礦物——毛河光礦是以國際著名高壓地球物理學(xué)家毛河光的名字命名，目前已獲得國際礦物學(xué)協(xié)會的批準(zhǔn)，編號為IMA 2017-047。毛河光先生等人早年在實驗室中合成了鎂鐵礦的高壓相，但一直沒有在自然環(huán)境中找到對應(yīng)的天然原石。此次毛河光礦的發(fā)現(xiàn)，無疑是該研究領(lǐng)域的重大進展。