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涂氏磷钙石是谢先德等在陨落于我国湖北省随州市的随州陨石冲击熔脉（图11-1）中发现的一种高压矿物 [1-3] ，它是陨磷钙钠石（Merrillite）的高压多形，化学式为γ-Ca 3 （PO 4 ） 2 。该新矿物及其Tuite的矿物命名于2001年获得了国际矿物学协会新矿物命名与分类专业委员会的批准（IMA-2001-070）。介绍该新矿物的论文先后于2002年和2003年分别发表在 Geochimica et Cosmochimica Acta 和 European Journal of Mineralogy 以及我国的《地球化学》上。除我国外，涂氏磷钙石现已在Tenham、Sahara 98222、NWA 1662、NWA 3049 等普通球粒陨石，Tissint、DaG 670/735、MWA 4468、GRV 020090等火星陨石，以及Chassigny等SNC陨石中先后被发现 [4] ，这意味着涂氏磷钙石这一无水钙磷酸盐的高压相矿物可能普遍存在于太阳系的星球上。
图11-1 随州陨石冲击熔脉的背散射电子图像
注：本图展示的是涂氏磷钙石（Tut）在熔脉基质（Matrix）中的产状。
涂氏磷钙石呈孤立的多晶颗粒，产于随州陨石冲击熔脉基质中。早先仅在一块陨石光薄片的一条熔脉中发现了两个涂氏磷钙石颗粒，大的为10μm×20μm，小的仅5μm×2.5μm。后来在另外两条冲击熔脉中也分别发现有涂氏磷钙石产出，其大小分别为20μm×18μm和15μm×8μm。与涂氏磷钙石共生的高压矿物有粗粒的林伍德石、镁铁榴石、玲根石和熔脉基质中细粒的镁铁榴石-镁铝榴石等 [1] 。图11-2展示的是涂氏磷钙石在著名的Tissint火星陨石中与钛铁矿和玲根石-镁铁榴石密切共生的产状 [4] 。
图11-2 涂氏磷钙石（Tuite）在Tissint火星陨石中的产状（据Baziotis等，2013，经剪裁）
高温高压下人工合成的涂氏磷钙石为无色透明的晶粒，粒径为60~130μm，具玻璃光泽，条痕为白色，计算密度为3.447g/cm 3 。天然产涂氏磷钙石表面光洁，未见解理和裂隙。颗粒的端面有被熔体高温熔蚀而局部圆滑化现象。
光学性质：人工合成的涂氏磷钙石在镜下突起高，在正交偏光下干涉色低。一轴晶（＋）， ε =1.706（3）， ω =1.701（4）， ε － ω =0.005。天然产涂氏磷钙石在反射光下为灰色，其灰度与林伍德石和镁铁榴石相近，但比玲根石的浅 [2] 。
在一个大小为10μm×20μm的涂氏磷钙石颗粒的3个不同部位（图11-3），用Cameca SX-51型电子探针进行成分分析，结果非常一致，表明其化学成分很均匀，测定结果为：CaO——46.14wt%，MgO——3.58wt%，FeO——0.38wt%，NiO——0.05wt%，TiO
2
——0.04wt%，Na
2
O——2.80wt%，K
2
O——0.07wt%，P
2
O
5
——47.16wt%，合计100.22wt%。计算出其化学式为（Ca
2.51
Mg
0.29
）
2.80
Na
0.28
（P
1.02
O
4
）
2
或
，简化式为
图11-3 涂氏磷钙石颗粒上的3个不同测定点 [3]
用同步辐射X射线衍射原位分析技术对涂氏磷钙石进行分析，获得了涂氏磷钙石颗粒的17条粉晶衍射谱线
[3]
，其中较强的10条谱线
为：2.628 (100)，2.891 (80)，1.945 (47)，1.730 (25)，1.567 (22)，2.214 (20)，1.518 (19)，2.047 (16)，2.078 (12)，1.445 (11)。
用同步辐射X射线能量色散技术，查明涂氏磷钙石属三方晶系，空间群为 R -3 m ，晶胞参数为： a =5.258（1）Å， c =18.727（3）Å。该结果与人工合成产物γ-Ca 3 （PO 4 ） 2 所作的分析结果完全一致 [5] 。
用Renishaw-1000型激光拉曼探针测定了涂氏磷钙石3个测点的拉曼光谱（图11-4），三个谱图都给出了3组不同强度的谱峰：①975cm -1 的一条谱峰最强，其右下部还有一个997cm -1 的小肩峰；②中等强度的411cm -1 和578cm -1 两条谱峰；③强度较弱的192cm -1 、640cm -1 和1 095cm -1 三条谱峰。975cm -1 的最强峰可归属于（PO 4 ）的 ν 1 对称伸缩振动；1 095cm -1 谱峰可归属于（PO 4 ）的 ν 3 非对称伸缩振动；578cm -1 和640cm -1 两条谱峰可归属于 ν 4 弯曲振动，而小于411cm -1 的谱峰则与晶格振动模式有关。应用拉曼光谱，在其他一些陨石中也鉴定出涂氏磷钙石的存在，图11-5为Tissint火星陨石中涂氏磷钙石及其母矿物陨磷钙钠石的拉曼光谱图，可见二者的差别是很明显的 [3] 。
图11-4 涂氏磷钙石的拉曼光谱图 [3]
图11-5 Tissint火星陨石中的涂氏磷钙石及其母矿物陨磷钙钠石的拉曼光谱图（据Baziotis等，2013经剪裁）
对一个大小为0.04 mm×0.05 mm×0.05 mm的人工合成的涂氏磷钙石晶体进行单晶结构分析 [6] ，查明其空间群为 R -3 m ，晶胞参数为 a =5.2522（9）Å， c =18.690（3）Å。此结果与上述用同步辐射X射线能量色散技术测定的结果是一致的。
涂氏磷钙石的结构是由PO 4 、Ca1O 12 和Ca2O 10 三种不同的多面体构成，沿着 c 轴按PO 4 —Ca2O 10 —Ca1O 12 —Ca2O 10 —PO 4 的顺序平移连接。P-O四面体与Ca-O八面体以顶角紧密连接，从 c 轴往下看，就像一个由多个风车聚合而成的片层（图11-6） [6] 。
图11-6 涂氏磷钙石垂直于 c 轴的一个多面体层 [6]
用微束矿物学和激光拉曼光谱等分析测试技术，并结合人工高压实验结果，研究我国随州陨石冲击熔脉中的白磷钙石高压相变形成涂氏磷钙石的必要条件后发现，随州陨石中的陨磷钙钠石和氯磷灰石在高温高压下都能相变为涂氏磷钙石 [7，8] 。因此，陨磷钙钠石或氯磷灰石的存在是涂氏磷钙石得以形成的物质前提，陨石冲击熔脉中高达24 GPa和2 000 ℃以上的高压高温环境是涂氏磷钙石能够形成的外部条件，而压力释放后熔脉极快的冷却速率是涂氏磷钙石得以淬火并稳定保存的关键。由于陨石中的温度分布并不均匀，熔脉中温度高达2 000 ℃，脉边和脉外的温度有下降趋势，因而可能出现一个磷酸盐矿物颗粒仅发生部分相变的现象 [9] 。
涂氏磷钙石是以我国著名的地球化学家和矿床学家、中国矿物岩石地球化学学会创建人、新中国最早关注陨石学研究的科学家——涂光炽院士的姓氏命名的。
涂光炽（图11-7），男，1920年2月14日出生，湖北黄陂人，1937年毕业于天津南开中学，1938年赴延安，在抗日军政大学参加革命工作，1940年根据党组织安排，进入昆明西南联合大学地质地理气象学系学习，1944年毕业。后赴美国留学，1949年在美国明尼苏达大学获博士学位，同年8月，在美国光荣地加入了中国共产党。
1950年9月20日，涂光炽回到国内，在清华大学地质系任教。1951年9月，涂光炽作为新中国第一批赴苏留学生进入莫斯科大学学习，于1954年获得苏联地质矿物学副博士学位。1955年初，涂光炽从莫斯科回到北京，被调到新成立的北京地质学院任教。1956年，涂光炽又被调到中国科学院地质研究所任研究员，并先后担任矿床研究室主任和副所长。从1966年起，涂光炽先后在贵阳新成立的中国科学院地球化学研究所任研究员、副所长、所长、名誉所长。1980年当选为中国科学院院士，1993年当选为第三世界科学院院士，随后又当选为俄罗斯自然科学院外籍院士 [10] 。涂光炽院士曾任第五届、第六届全国人大代表和第七届贵州省人大常委会副主任，中国科学院地学部主任。他还是国务院学位委员会委员、国家自然科学奖励委员会委员、中国科学院学部主席团成员、中国矿物岩石地球化学学会名誉理事长。兼任北京大学、南京大学、浙江大学、中国科技大学、中国地质大学教授，《中国科学》《科学通报》编委，中、英文《地球化学》《矿物学报》主编。自1987年起，成为美国地质学会终身荣誉会员，曾任 Earth and Planetary Science Letters 杂志编委。
图11-7 涂光炽院士
涂光炽院士是我国著名的矿床学家、地球科学家和我国地球化学学科的奠基人。他为我国国民经济建设、国防和地球科学事业的发展以及地球化学领域优秀人才的培养作出了卓越的贡献。他的足迹遍布除南极洲以外的世界其他六大洲，汗水洒在了除台湾、西藏以外的我国各地，他的考察足迹遍布国内外600多个矿床（图11-8）。图11-9是涂光炽院士与涂氏磷钙石发现者谢先德于2000年春在北京合影。
图11-8 涂光炽院士（中）于1987年夏在新疆准格尔进行地质考察时留影（左为其夫人蔡凤英，右为本书编者谢先德）
图11-9 涂光炽院士（右）于2000年2月与涂氏磷钙石的发现者谢先德院士（左）在北京的合影
涂光炽院士从事地球科学研究近70年，提出了一系列新理论、新观点，为地球科学的发展作出了卓越贡献。20世纪50年代，他在祁连山及西北干旱地带进行综合地质考察。60年代从事华南花岗岩类有关矿床及铀矿地质研究。70年代，除继续前述研究工作外，着重从事富铁矿床研究。80年代主要研究层控矿床，后期侧重新疆北部及黄金地质研究。90年代开始进行超大型矿床、低温地球化学及分散元素成矿研究。1982年，《华南花岗岩类地球化学》获国家自然科学奖二等奖；1985年，获中国科学院“竺可桢野外科学工作奖”；1987年，《中国层控矿床地球化学》获国家自然科学奖一等奖；1993年，《中国金矿主要类型、成矿模式及找矿方向》获国家黄金管理局一等奖（他在以上著作中均为第一作者）；1995年获何梁何利基金科学与技术进步奖（地球科学）；1996年，《中国矿床》专著获国家科学技术进步奖二等奖（负责铅锌矿床部分）。
2007年7月31日，涂光炽院士因病在北京逝世，享年87岁。
［1］ XIE X D, MINITTI M E, CHEN M, et al. Natural high-pressure polymorph of merrillite in the shock vein of the Suizhou meteorite［J］. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2002, 66（13）: 2439-2444.
［2］ 谢先德，MINITTI M E，陈鸣，等. 涂氏磷钙石——一种磷酸盐高压相新矿物［J］. 地球化学，2003,32（6）: 566-568.
［3］ XIE X D, MINITTI M E, CHEN M, et al. Tuite, γ-Ca 3 (PO 4 ) 2 , a new phosphate mineral from the Suizhou L6 chondrite［J］. European Journal of Mineralogy, 2003, 15（6）: 1001-1005.
［4］ BAZIOTIS I P, LIU Y, DE CARLI P S, et al. The Tissint Martian meteorite as evidence for the largest impact excavation［J］. Nature Communication, 2013,（4）: 1404.
［5］ SUGIYAMA S, TOKONAMI M. Structure and crystal chemistry of a dense polymorph of tricalcium phosphate Ca 3 (PO 4 ） 2 : a host to accommodate large lithophile elements in the earth’s mantle［J］. Physics and Chemistry of Minerals, 1987（15）: 125-130.
［6］ THOMPSON R M, XIE X D, ZHAI S M, et al. A comparison of the Ca 3 (PO 4 ） 2 and CaSiO 3 systems, with a new structure refinement of Tuite synthesized at 15 GPa and 1 300 ºC［J］. American Mineralogist, 2013（98）: 1585-1592.
［7］谢先德，陈鸣．涂氏磷钙石形成条件的研究［J］. 地球化学，2008, 37（4）: 297-303.
［8］ XIE X D, ZHAI S M, CHEN M, et al. Tuite, γ-Ca 3 (PO 4 ） 2 , formed by decomposition of chlorapatite in a shock vein of the Suizhou L6 chondrite［J］. Meteoritics & Planetary Science, 2013, 48（8）: 1515-1523.
［9］ XIE X D, GU X P, CHEN M. An occurrence of Tuite, γ-Ca 3 (PO 4 ） 2 , partly transformed from Ca phosphates in the Suizhou meteorite［J］. Meteoritics & Planetary Science, 2016, 51（1）: 195-202.