08
方人和矿
（Fangite）

一、简述

方人和矿最初是德国马克斯·普朗克核物理研究所的A. El Goresy和M. K. Pavicevic于1988年在南斯拉夫Alshar地区的Crven Dol矿床中发现的（图8-1） ^[1] ，因为矿物太细小，没能对其进行晶体结构分析，故未能申报新矿物。1993年，美国犹他州韦伯州立大学的J. R. Wilson等在犹他州图埃勒（Tooele）县Mercur地区异化了的金矿床中发现了集中含铊的矿物，其中就有方人和矿，其化学式为Tl ₃ AsS ₄ 。他们对其做了详细的物理性质、化学成分和晶体学研究后，向国际矿物学协会新矿物命名与分类专业委员会申报了该新矿物及其Fangite的矿物命名，并很快获得了批准（IMA-1991-047）。介绍该新矿物的论文于1993年发表在 American Mineralogist 上 ^[2] 。2017年，P. Roth报道了在瑞士瓦莱州的碧茵山谷（Binn Valley）的Lengenbach采石场中也发现有方人和矿产出 ^[3] 。

二、产状

在美国犹他州Mercur地区的金矿床中，方人和矿（图8-2）与黄铁矿和一些成分复杂的硫化物矿物一起产于一块淤泥质和富碳石灰岩大砾石内的一个小晶洞中，砾石内的方解石脉中还产有雄黄和雌黄。与方人和矿共生的黄铁矿为半自形（粒径为20~40 mm），其他成分复杂的硫化物矿物可能为富As和Tl的黄铁矿，含As、Fe、Tl的闪锌矿（粒径为2~20 mm），以及一些硫化物矿物的混合体。方人和矿可能是早期铊的硫盐矿物经过变化后的产物，也可能是由富Tl流体置换了雄黄和雌黄而形成的 ^[2] 。

三、晶体形态和物理性质

在南斯拉夫Alshar地区的Crven Dol矿床中发现的方人和矿，以红铊矿、雌黄和雄黄颗粒薄的环边形式产出（图8-1），边的厚度小于2 mm ^[1] 。在美国犹他州Mercur地区的金矿床中发现的方人和矿，在光片中多为不规则形颗粒，偶尔也可见到半自形的颗粒轮廓（图8-2），其主要颗粒大小为0.9 mm×0.5 mm和0.4 mm×0.4 mm ^[2] 。

方人和矿晶体颗粒多为半透明，颜色为深红色到栗色，但会褪为接近金属的暗色。天然产方人和矿的条痕没有获得，但人工合成的Tl ₃ AsS ₄ 的条痕为橙色，通常具玻璃光泽，但褪色后会变成金属光泽。人工合成的Tl ₃ AsS ₄ 的硬度为59.3~63.3，对应的莫氏硬度为2~2.5。计算密度为6.185g/cm ³ ，解理不明显。利用在400nm波长下测定的光折射数据可计算出方人和矿的折光率为3.1~3.3，在700nm波长下折光率为2.6~2.7 ^[2] 。

四、化学成分

美国犹他州Mercur地区金矿床中的方人和矿的化学成分是用全自动的Cameca SX50型电子探针测定的 ^[2] ，测定结果为：Tl——75.7（8）wt%，As——9.16（4）wt%，S——15.6（1）wt%，总计100.46（8）wt% ^[2] 。其他的微量成分还有Fe、Cu、Zn、Au、Sb、Se、Te和Ni，但它们的含量均低于0.2wt%。根据分析结果计算出方人和矿的化学式为Tl ₃ AsS ₄ 。

五、粉晶X射线衍射分析

美国产方人和矿的粉晶X射线衍射分析是用干道菲相机完成的，而人工合成的Tl ₃ AsS ₄ 的粉晶衍射分析则是在全自动粉晶衍射仪上进行的。

使用直径为114.6 mm的干道菲相机对天然产方人和矿进行分析，测得了15条粉晶衍射谱线，其中的8条强线[ d (Å)]为：2.813（最强），3.99（强），2.264（中强），4.14（中），3.80（中），3.47（中），3.35（中），2.537（中）。对人工合成的Tl ₃ AsS ₄ 进行分析，共测得81条衍射谱线，其中的10条强线[ d (Å) ( I ) ]为：2.536 (100)，2.714 (87)，3.361 (71)，2.273 (62)，2.981 (58)，2.807 (53)，2.682(48)，3.241 (47)，3.174 (40)，2.256 (39) ^[2] 。

六、晶体结构

方人和矿属斜方晶系，空间群为 Pnma ，晶胞参数为： a =8.894（8）Å， b =10.855（9）Å， c =9.079（9）Å， V =877（1）Å ³ ， Z =4， D =6.185g/cm ³ 。单晶结构测定结果表明，As原子与S位于四次配位体中，而Tl2原子与S位于五次配位体中，形成三方双锥体。双锥体和四面体相互连接，形成平行于（010）面的多面体层，各层之间有Tl1原子相互连接（图8-3） ^[2] 。

七、矿物命名

方人和矿是以美籍华人学者、美国阿拉巴马大学晶体化学家方人和（Jen-Ho Fang）教授的姓氏命名的。

方人和（图8-4），1929年10月21日出生于中国台湾台南市，早年在台湾大学地质系学习，后赴美国留学，在明尼苏达大学获得硕士学位，1961年转入宾夕法尼亚大学攻读博士学位，获得博士学位后成为麻省理工学院的博士后。1964年进入南伊利诺斯大学地质系任教，1970年升任该系教授。1972年方人和休假一年回台湾做研究，随后又在欧洲进行了为期3个月的访问旅行。1982—1991年，担任阿拉巴马大学地质系主任，1998年退休。

方人和教授是一位出色的矿物学家，在结晶学、晶体化学和地质统计学领域作出了杰出的贡献。他在任阿拉巴马大学地质系主任期间，表现出杰出的领导能力，把该系发展成拥有重大研究计划、聚集了一群以研究为主的杰出人才的单位，还提出了招收博士研究生的全新计划，使该系于1990年顺利搬进了该校的Bevill研究大楼。他的学生J. R. Wilson等以他的姓氏命名他们发现的新矿物，是为了表彰方人和教授在结晶学、晶体化学和地质统计学领域所作出的杰出贡献，也为了表彰他为建设和发展阿拉巴马大学地质系作出的重要贡献。该校还设立了以他的姓名命名的“方人和奖学金”，每年奖励在阿拉巴马大学艺术与自然科学学院地质科学专业就读的大学生和研究生。

2020年5月24日，方人和教授因病逝世，享年91岁。

参考文献

［1］El GORESY A, PAVICEVIC M K. A new thallium mineral in the Alshar deposit in Yugoslavia［J］. Die Naturwissenschaften, 1988, 75: 37-39.

［2］ WILSON J R, SEN GUPTA P K, ROBINSON P D, et al. Fangite, Tl ₃ AsS ₄ , a new thallium arsenic sulfosalt from the Mercur Au deposit, Utah, and revised optical data for gillulyite［J］. American Mineralogist, 1993,78: 1096-1103.

［3］ ROTH P. Fangite: neue Mineralart fü r die Schweiz und die ersten Kristalle［J］. Schweizer Strahler, 2017,51（2）: 35-37. tGR3nod97nvDbk2r5tLKPL13dMa8p9E7WnJgfkgr3thPkfdW1EJPdvXSCUaxVSTp