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张立豫石
［Lukechangite-（Ce）］

一、简述

张立豫石是加拿大自然博物馆研究部的J. D. Grice和加拿大渥太华卡尔顿大学地球科学系的赵彦奇（G. Y. Chao）教授在加拿大魁北克省圣-希莱尔峰（Mont Saint-Hilaire）山区的Poudrette 采矿场中发现的一种钠和铈的氟碳酸盐矿物（图10-1） ^[1] ，其化学式为Na ₃ Ce ₂ （CO ₃ ） ₄ F。该新矿物及其Lukechangite（Ce）的命名于1996年获得国际矿物学协会新矿物命名与分类专业委员会的批准（IMA-1996-033）。介绍该新矿物的论文于1997年发表在 American Mineralogist 上 ^[1] 。L. Horváth等也于2000年在 Rivista Mineralogica Italiana 上发表了他们对圣-希莱尔峰山区所产张立豫石的研究成果 ^[2] 。

二、产状

加拿大魁北克省圣-希莱尔峰是一个碱性侵入岩复合体，是十个Monteregian山体中的一个，它由沿着圣·劳伦斯山谷延伸至150 km的一系列火成侵入体组成。张立豫石的标本是在Poudrette采矿场内霞石正长岩侵入体中的一个大伟晶岩脉中采到的。其共生矿物有微斜长石、方沸石、方钠石、霓石、针钠锰石、异性石、钠锆石、萤石、彼得森石、菱铁矿、星叶石和钠长石 ^[1] 。化学成分与张立豫石相近的氟碳钠钇矿［Horváthite-（Y），NaYCO ₃ F ₂ ］在同一个伟晶岩的切片中也有产出 ^[4] ，这两个矿物的组合被认为是在伟晶岩的晚期形成的。

三、物理性质

张立豫石多以板状、短柱状和桶状晶体产出，长度可达1 mm。观察到的晶形有{0001}、{112-0}和{112-1}，晶体颜色为无色至浅米黄色，条痕为白色，具玻璃光泽或者在{0001}上有些许珍珠光泽。晶体质软，莫氏硬度为4.5，性脆，不平坦或贝壳状断口，具{0001}完全解理，无荧光现象，计算密度为4.02g/cm ³ ，溶于1∶1的HCl中有起泡现象 ^[1] 。

光学性质：一轴晶（-），在波长为589nm光照下，测定张立豫石晶体的折光率为： ω =1.728（3）， ε =1.542（1）。基于Gladstone-Dale的计算，给出的0.004相容性指数非常好 ^[1] 。

四、化学成分

使用Cambridge Microscan MK5型电子探针测定张立豫石的化学成分，获得其上5个测点的平均化学成分为：Na ₂ O——14.94wt%，CaO——0.10wt%，SrO——0.12wt%，La ₂ O ₃ ——16.36wt%，Ce ₂ O ₃ ——29.48wt%，Pr ₂ O ₃ ——1.95wt%，Nd ₂ O ₃ ——5.88wt%，F——3.58wt%，CO ₂ ——28.40wt%，-O=F——1.51wt%，总计99.30wt%。在氧原子为10的基础上，计算出张立豫石的经验化学式为 理想式为Na ₃ Ce ₂ （CO ₃ ） ₄ F ^[1] 。

五、粉晶X射线衍射分析

对张立豫石进行粉晶X射线衍射分析，共获得32条谱线，其中最强的10条谱线[ d (Å) ( I ) ( hkl ) ]为：5.71 (50) (004)，4.31 (100) (101)，3.804 (50) (006)，3.479 (40) (104)，3.169 (70) (105)，2.877 (60) (106)，2.534 (70) (110)，2.192 (90B) (109，200，201)，1.978 (70) (205)，1.658 (50) (209，210，211) ^[1] 。

张立豫石属六方晶系，空间群为 P 63 /mmc ，晶胞参数为： a =5.068（1）Å， c =22.87（5）Å， V =509（1）Å ³ ， Z =2 ^[1] 。

六、晶体结构

张立豫石具有平行于（001）面的层状晶体结构，该结构中存在三种不同成分的结构层，分别为Na ₂ （CO ₃ ）层、NaF层和Ce（CO ₃ ）层（图10-2）。碳酸盐组为“平层”类型，与常见的“立于角顶”类型的CO ₃ 相比，具“平层”类型CO ₃ 晶体结构的稀土氟碳酸盐甚为罕见 ^[1] 。张立豫石晶体结构中与结构层平行的CO ₃ 组与阳离子Ce ²⁺ 或者Na ⁺ ，以及一个Na-F层结合在一起，形成厚的板块。该结构与黄河矿［BaCe（CO ₃ ） ₄ F］和白云鄂博矿［NaBaCe ₂ （CO ₃ ） ₄ F］的结构相似，与合成的Na ₃ La ₂ （CO ₃ ） ₄ F则是等结构的 ^[1] 。

七、矿物命名

张立豫石是以著名的矿物学家、美国马里兰大学地质系教授张立豫（Luke L .Y. Chang）的姓名命名的，以表彰他在碳酸盐群矿物研究上作出的杰出贡献。

张立豫（图10-3），男，1934年9月18日出生，吉林省九台县（现长春市九台区）人，1948年与母亲及四兄妹赴台湾，1956年毕业于台湾大学地质系，获学士学位，后赴美国留学，20世纪60年代初，在芝加哥大学获得博士学位。在马里兰大学地质系任终身教授，曾担任该地质系主任。

张立豫教授出生在我国东北的一个知识分子家庭，其父张莘夫是我国现代史上著名的地质学家。张莘夫早年随父亲到北京读书，参加过五四运动，后来赴美国密西根大学学习，获地质学博士学位，1926年回国后，出任黑龙江省穆棱煤矿矿长兼总工程师。“九一八”事变后，张莘夫不甘做亡国奴，与妻子流亡关内，参与汞、锡、钨等战略金属的生产，为抗日战争的胜利作出重要贡献。不幸的是，1946年1月16日，张莘夫等一行8人在从抚顺回沈阳途中，于抚顺以西的李二石寨车站，被一伙不明身份武装人员劫往南山枪杀，8人全部遇难，张莘夫时年48岁。1946年5月1日，沈阳市为张莘夫举行了隆重的葬礼，送葬者达万余人。迄今为止，“张莘夫先生纪念碑”仍立于沈阳的北陵公园（图10-4）。

张莘夫的长子张立豫继承了张莘夫的专业，成为国际知名的地质矿物学家。张莘夫次子张立纲于1963年获得斯坦福大学博士学位，是国际著名固体物理学家、美国国家工程院院士、美国国家科学院院士、中国科学院外籍院士。香港科技大学成立后，张立纲被聘请为该校理学院院长，后任香港科技大学副校长。本书编者曾有幸于1993年秋在香港科技大学做访问时与张立纲院士进行了亲切的会见和交谈。

张立豫教授在硫盐矿物研究上建树颇多，特别是在硫盐矿物的晶体化学、PbS-Fe _{1- x} S-Sb ₂ S ₃ 系和Ag ₂ S-Cu ₂ S-PbS-Bi ₂ S ₃ 系的研究上成果丰硕。他还将矿物学理论与应用相结合，使矿物学与材料科学相结合，即在天然矿物结构和性能的基础上，改变某些阳离子类型，使得在内部结构不变的情况下，生成许多具有特殊性能的新型材料。他在黏土矿物、沸石和无机颜料矿物学及其应用方面也取得了很多创新性成果。

张立豫教授与本书编者谢先德同年出生，于1980年结识于华盛顿，随后成为好友，共同出席了一些矿物学方面的学术活动，彼此经常相互访问。张立豫曾邀请谢先德参观访问了他工作的马里兰大学地质系，谢先德于1982—1986年间先后向张立豫介绍了广州地球化学研究所（以下简称广州地化所）的吴大清、王辅亚、郑楚生和李锡林四位同事，并在马里兰大学张立豫的实验室访问工作了一年。张立豫也被聘为广州地化所的学术顾问。

张立豫教授与国内地学界的联系颇为密切，曾多次回国访问和讲学，介绍他在矿物学和工业矿物与陶瓷材料方面的研究成果。张立豫教授用中文编写的《矿物研究及应用》一书（图10-5）于1987年由东北工学院出版社出版发行。1998年8月20—21日，张立豫教授应中国地质科学院领导的邀请，出席了“工业矿物的利用”学术报告会，并做了主题演讲，还与国内从事工业矿物利用相关工作的专家进行了广泛的讨论，就工业矿物利用的发展前景、方向进行了多方面的深入交流 ^[6] 。

图10-6中的三幅照片是张立豫和谢先德的三次合影。

参考文献

［1］ GRICE J D, CHAO G Y. Lukechangite-(Ce), a new rare-earth- fluorocarbonate mineral from Mont Saint Hilaire, Quebec［J］. American Mineralogist, 1997, 82: 1255-1260.

［2］ HORVÁTH L, PFENNINGER HORVÁTH E. I minerali di Mont-Saint-Hilaire (Quebec, Canada)［J］.Rivista Mineralogica Italiana, 2000, 24: 140-202.

［3］MINDAT. Org. Lukechangite-(Ce)［DB/OL］.［2022-03-01］. https://zh.mindat.org/min-7159.html.

［4］ GRICE J D, CHAO G Y. Horváthite-(Y), rare-earth-fluorocarbonate, a new mineral species from Mont Saint-Hilaire, Quebec［J］. Canadian Mineralogist, 1997, 35: 743-749.

［5］张立豫．矿物研究及应用［M］. 沈阳：东北工学院出版社，1987.

［6］郝梓国. 工业矿物利用报告会纪要［J］. 地质论评，1998（6）：575. OgMieYVHpkXdgNovKsR9O2BoEQ2UNTxgnrLVzx2Uv7ZMBGztupq1KLtOt0OJ8Nbs