國際地質新動態

國際地質新動態

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徐慧,編譯.朱建東,校.

科學家發現新型超硬碳

碳元素的豐度值在宇宙中排名第四，并且以多種形式存在，稱為碳的同素異形體。碳的同素異形體包括金剛石和石墨。最近，由卡內基地球物理學實驗室的科學家們所組成的一支科研團隊發現一種新型的超硬碳，這種碳能夠承受極大的壓應力，這種壓力以前只有金剛石能夠承受。這個突破性的發現將刊登在《物理評論通訊》上。

該團隊由斯坦福大學的溫迪教授(Wendy L. Mao)和她的研究生于林(Yu Lin)所率領。該實驗用一種叫做玻璃碳的物質來作實驗原料，該物質于上世紀50年代初首次合成成功，且綜合了玻璃和陶器的優良特性與石墨的優點。該團隊通過給玻璃碳施加超過400 000倍的標準大氣壓，從而“制造出”這種新的碳同素異形體。

據測定，這種新型碳的某一個方向能夠承受130萬倍的標準大氣壓，而其它方向則能夠承受60萬倍的標準大氣壓。除了金剛石以外，目前還沒有發現其它物質能承受如此強度的壓應力，這表明這種新的碳同素異形體具備超乎想象的硬度值。

然而，與金剛石和其它的晶體碳所不同的是，這種新型碳的結構并不是重復的原子單位。它是一種非晶體物質，因而它的結構不具備晶體的晶格特征。如果這種非晶體超硬碳同素異形體的硬度是各向同性的，那么與金剛石相比它就具有一個潛在優點，即在各個方向上該物質的硬度都一樣大。相比較而言，金剛石的硬度在很大程度上是由晶體定位的方向決定的。

卡內基地球物理學實驗室的主任拉塞爾·赫姆利(Russell Hemley)認為，這些發現使得包括開發超硬鐵砧以用于高壓研究在內的潛在應用成為可能，并且有利于開發出新一代的超密超強材料。

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徐慧,編譯.朱建東,校.

美國維吉尼亞州、北—南卡羅萊納州、佐治亞州

板巖帶型金礦

美國東南部地區是全美重要的產金區，橫貫于維吉尼亞州、北卡羅萊納州、南卡羅萊納州及佐治亞州的卡羅萊納板巖帶內分布有眾多大型金礦山。據調查，該地區仍有巨大的找礦潛力，其礦種包括金、銀、銅、鉛、鋅、鉬和錫。南卡羅萊納州內金礦山的產金量居于全美第六位，該地區一直為全球礦業界所密切關注。

針對卡羅萊納板巖帶所具有的潛在科研價值和經濟價值，美國地調局開展了一項綜合找礦計劃，旨在對該地區開展一系列多學科、多州府合作的長期綜合研究。由于地質資料數據更新及獲取速度的大幅提高，同時由于板巖帶金礦成礦機制上存在著爭議，這一切都將卡羅萊納地區的金礦找礦工作推向了最具前沿的研究領域。確定板巖帶型金礦的成因機制是很重要的，這對于指導進一步找礦和提高阿巴拉契亞山脈南部金礦潛力評價的精確度，都具有不可估量的重大意義。

美國地調局卡羅萊納板巖帶綜合找礦計劃包括以下幾項任務：

(1) 通過區域、礦區及礦床尺度范圍的地質填圖等方法手段，查明含礦巖石在構造作用發生前后的含礦性變化特征；通過重點成礦區域大比例尺地質填圖等工作，查明并詳細劃分礦體賦存層位，同時對佐治亞州和阿拉巴馬州金礦重點成礦帶開展地質填圖工作。

(2) 通過地質綜合研究、地球化學研究以及成礦流體演化等方面的研究，判定成礦環境的物理化學條件，查明金以及其他成礦元素在含礦巖石中的富集成因，查明成礦元素活化、遷移、沉淀的物理化學條件，并確定成礦流體的類型。

(3) 通過氬—氬巖石礦物定年、鋯石鈾—釷—鉛同位素測定等放射性同位素研究，確定成礦年代先后順序；通過地球化學研究等手段，查明主成礦元素及微量元素在含礦巖石中品位的變異特征，據此推測金的富集成因機制及富集過程。

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徐慧,編譯.朱建東,校.

地球深部金屬物質特性新發現

地球深部極端的高溫高壓使得金屬物質內部原子之間的距離被異常壓縮，導致這些金屬物質表現出異常的特性。最新的實驗數據以及超級計算機計算模擬的結果表明，氧化亞鐵(FeO)在下地幔的豐度值為第二位，同時也是鐵方鎂石的主要組成礦物，氧化亞鐵在如此超高溫超高壓環境中經歷了一段奇特而又鮮為人知的轉變過程。這個最新發現將會改變人類對于地球內部動力學以及地磁場形成機制的認識。

鐵方鎂石的組成成分中含有鎂和鐵的氧化物?？茖W家在實驗室中成功地模擬出地幔與地核交界面的極端物理條件，即140萬個標準大氣壓、4 000 ℉，并在此條件下研究鐵氧化物的導電率。同時科學家們采用了一種新的基于基礎物理學的計算方式，對電子間的多體相互作用進行綜合建模。理論與實驗結果均預測出氧化亞鐵中將產生的一種新的金屬化現象。

與以往的認識所不同，科學家們通過實驗發現，當壓力、溫度到達69萬個標準大氣壓、3 000 ℉時，常溫常壓下是絕緣體的氧化亞鐵，竟然轉變為一種超級導體，而其礦物結構構造并未發生改變！而先前人們普遍認為，氧化亞鐵在發生金屬化的同時，其礦物晶格結構必將發生改變。研究結果表明，氧化亞鐵既可以是一種絕緣體也可以是一種金屬導體，這取決于其所在環境的溫度和壓力。

科研團隊中的科恩(Cohen)教授認為，氧化亞鐵在下地幔的溫壓條件中是極好的導體，而其自身的結構可以維持不變。氧化亞鐵的金屬化的相態將提高電場與磁場之間的相互作用，而地球外地核熔融金屬層的運動是地磁場產生的“引擎”。因此，人們對于地磁場從地球深部傳播到地球表面機制的認識，將隨著本次實驗的結果而發生轉變。

科恩教授強調，一種礦物的性質發生巨大的改變，主要取決于其物質成分以及礦物在地球中所處的位置。

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徐慧,編譯.朱建東,校.

美國銀礦公司加利納銀礦

美國銀礦公司(U.S. Silver Corporation)所擁有的加利納礦山(The Galena Mine)為銀—鉛—銅多金屬礦床，位于蒙大拿州西部的艾林地區。其礦體主要賦存于一套中元古代變沉積巖的巨厚層變質巖帶中，巖石年齡約14.0億～14.7億年。該變質巖帶主要分布于美國蒙大拿州、愛荷達州西部以及加拿大卑斯省南東部；在美國華盛頓州、懷俄明州以及加拿大艾伯達省也有零星出露。據悉，這套變質巖在艾林地區的厚度約為21 000英尺(約6 400 m)。

這套變質巖的原巖主要為沉積碎屑巖及富含疊層石的白云巖等。沉積碎屑巖的成分主要為硅質巖、硅質碎屑巖及硅質粘土巖等，往往呈互層狀，顏色為白色、灰色、紫色、黑色不等。

該變質巖帶在蒙大拿州的大部分地區變質程度均不強，然而在該州西部的艾林地區由于區域變質作用的增強，巖石的變質程度異常強烈，局部可達綠片巖相。礦床圍巖中的黑云母和石榴子石等變質礦物并不常見，但巖石中的高嶺土均已變為細小鱗片狀絹云母。艾林地區出露的幾處白堊系花崗質由于其侵入作用，使得周邊局部圍巖發生熱變質作用，然而礦床范圍內的熱變質作用并不顯著。

從構造角度來看，艾林地區恰好位于一條區域性斷裂破碎帶中，毫無疑問，該礦床的形成與該斷裂帶中成礦物質的運移和沉淀密切相關。

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徐慧,編譯.朱建東,校.

佛圖納銀礦公司加緊墨西哥銀礦勘查工作

據報道，總部設在秘魯首都利馬市的佛圖納銀礦公司(Fortuna Silver)目前加緊了其在墨西哥的銀礦資源勘查工作，以期抵擋其股票市值在紐約證券交易所(New York Stock Exchange)近9%的大跌。

佛圖納銀礦公司在墨西哥擁有圣·何塞銀—金礦，為了擴大礦床資源儲量，該公司最近在礦區北部展開大規模的勘查工作。據悉，該公司預計今年將投入3 500 000美元用于礦床的勘查工作，其中包括12 000 m的鉆探工作量。

佛圖納銀礦公司期望通過圣·何塞銀—金礦和秘魯的凱羅姆(Caylloma)多金屬礦床的礦區外圍勘查工作，新增12 000 000盎司銀金屬量(1 kg≈35.27盎司)，目前銀金屬的開采生產成本為5.01美元/盎司。

同時，圣·何塞銀—金礦將擴大其礦石選冶加工能力，預計明年夏季其礦石處理能力將達到3 000 t/d。

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徐慧,編譯.朱建東,校.

秘魯稀土資源勘查獲重大突破

稀土元素目前已廣泛地應用于電子、石油化工、冶金、機械、能源、輕工、環境保護、農業等領域，是一種極為重要的金屬元素。

秘魯能源與礦產部門日前宣布，秘魯境內新發現一處大型稀土元素及多金屬礦床，該礦床目前為南美地區最大的稀土礦。

據最新的地質勘查報告顯示，該礦床沿走向延伸約10 km，富含有巨量輕、重稀土元素，如鑭、釹、鈧、鐿、鈰、銪以及這些元素的氧化物等。特別注意的是，該礦床的放射性元素的含量卻是異常的低。

該礦床位于秘魯南部城市庫斯科(Cusco)北西方向123 km處，同時也富含銅、鋅、鈷、鋁、鐵等常規金屬。

秘魯有關部門認為，此次稀土資源的重大發現，表明在中國之外仍有大量的稀土資源存在，這將大大提升秘魯發展新型產業的能力。

該礦床最新一輪的勘查工作為期兩年，主要由美國里奧·蘇爾(RioSol)礦業公司完成，公司總部設在美國俄勒岡州波特蘭市。據悉，該公司原先在工作區范圍內從事的是常規金屬的地質勘查工作，通過實驗測試數據，發現稀土元素的含量比背景值高出很多，從而轉向稀土礦床的勘查，最終發現了該特大型稀土礦。

關于該稀土礦床的勘查進展及初步估算的資源量，該公司將在2015年5月的第九屆國際探礦者年會(The 9th International Congress of Prospectors and Explorers)上正式發布。