矿物学前沿：致敬 Edward S. Grew 80寿辰特刊——从石榴石、电气石到新矿物发现与演化

《Mineralogical Magazine》：Introduction to the Special Issue in honour of Dr. Edward S. Grew’s 80th Birthday

本特刊旨在致敬 Edward S. Grew 博士80寿辰及其在矿物学领域的卓越贡献。研究人员围绕石榴石超族命名、电气石成分多样性、新矿物发现及其在地质演化中的作用等主题展开研究，解决了极端还原条件下矿物形成、流体-岩石相互作用机制及矿物生态学等关键问题。结果表明，如rubinite的首次陆地发现及Y+REE在石榴石中的流体介导掺入机制，深化了对矿物成因、地球化学示踪及矿物演化规律的认识，对理解地壳流体活动、变质过程及矿物资源形成具有重要意义。

　　

在地球科学领域，矿物的多样性、成因及其演化历史一直是揭示地球内部过程和环境变化的关键。著名矿物学家 Edward S. Grew 博士在其长达近60年的职业生涯中，在硼、锂、铍矿物学、新矿物物种发现、石榴石超族分类以及矿物演化等方面做出了开创性贡献。为庆祝其80寿辰，《Mineralogical Magazine》推出了本期特刊，汇集了17篇研究论文，涵盖了从微观晶体结构到宏观地质过程的广泛主题，体现了 Grew 博士科学影响的广度和深度。

目前，矿物学研究面临诸多挑战，例如如何识别极端地质条件下形成的矿物标志、理解流体在变质过程中元素迁移的机制、厘清矿物在漫长地质历史中的演化规律，以及建立系统的新矿物分类方案。这些问题的解决对于完善成矿理论、示踪地质过程以及评估矿产资源至关重要。

为回答这些问题，本期特刊的研究人员开展了一系列深入探索。研究主题广泛，包括石榴石超族在极端还原环境和稀土元素（REE）掺入中的作用、电气石的复杂成分环带及其对热液流体的指示意义、多种新矿物的发现与晶体结构解析、以及矿物生态学中对矿物形成离子组合规律的大数据分析。这些研究得出的结论深化了我们对矿物形成条件、元素地球化学行为以及矿物-流体相互作用的理解。论文发表在《Mineralogical Magazine》上，代表了当前矿物学研究的前沿进展。

为开展研究，研究人员运用了多种关键技术方法。这些包括详细的野外观测和样品采集（如来自以色列Hatrurim Complex、西藏Luobusa蛇绿岩、捷克Trebic岩体、纳米比亚Tsumeb等地的典型标本）、高分辨率的显微结构分析（如扫描电子显微镜SEM、元素面分布分析）、晶体结构精修（单晶X射线衍射）、高温高压实验模拟（如900°C, 1000 MPa条件下的水热实验）、地球化学分析（如电子探针EPMA、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱LA-ICP-MS用于主微量元素和同位素分析）以及矿物信息学方法（对4834种IMA批准矿物的离子共生网络分析）。

研究结果

石榴石超族：从地外到地内及稀土元素掺入机制

Galuskin等（2025）报告了石榴石物种rubinite（Ca₃Ti³⁺₂Si₃O₁₂）在以色列Hatrurim Complex的首次陆地发现，该矿物此前仅见于CV3碳质球粒陨石的难熔包体中。其形成于磷化物角砾岩中，是极端还原条件的标志。Harlov（2025）通过高温高压实验证明，在含2N NaOH的流体作用下，Y和REE（Sm, Lu, Eu）能通过溶解-再沉淀机制快速掺入铝锰榴石-镁铝榴石中，取代方式为 ^[8](Y, REE)³⁺ + ^[4]Al³⁺ = ^[8](Fe, Mg, Mn, Ca)²⁺ + ^[8]Si⁴⁺。这一流体介导过程远比固态扩散有效，对Lu-Hf和Sm-Nd地质年代学、Y-磷钇矿地质温度计以及流体-岩石相互作用的示踪具有重要意义。

电气石：复杂环带记录多期热液活动与元素分配

Roach等（2025）研究了英国St. Austell的Dorothy中国粘土矿中一个具有复杂环带的蓝灰色电气石，其单晶记录了五个独立的热液阶段：（1）贫钠富锂的rossmanite核部；（2）elbaite；（3）富铁schorl-foitite；（4）富镁dravite边部；（5）fluor-schorl增生体。结构显示反复的溶解-再沉淀过程，电气石成分追踪了流体从富锂贫钠向富钠铁，再到更氧化和富镁，最终富铁氟的演化。Zachar等（2025）发现捷克Trebic岩体NYF型伟晶岩中，早期电气石结晶控制了铍矿物种类：富早期电气石的伟晶岩产出helvine-danalite±phenakite，而无早期电气石的则产出beryl±phenakite。早期电气石消耗了熔体中的Al、Mg、Zn，富集了Mn，从而促进了富锰helvine-danalite的形成。Bacik和Ertl（2025）提出，富铝锂电气石中Y位Li的占位受短程有序控制，X位无Ca时，Y位Li≤1 apfu；X位有Ca时可容纳更高Li。高^YLi导致O1位欠键合，利于F进入；而高^YAl导致O1位过键合，利于OH占据。Bosi等（2025）报道了莫桑比克Marina伟晶岩中新发现的铁主导碱性电气石物种ferro-bosiite，其经验式为 ^X(Na_0.99K_0.02)Σ_1.01^Y(Fe³⁺_1.56Mg_1.01Fe²⁺_0.20Ti_0.16)Σ_3.00^Z(Al_4.32Fe³⁺_0.41Fe²⁺_1.22)Σ_6.00^T(Si₆O₁₈)(BO₃)₃(OH)₃ O[O_0.62(OH)_0.34F_0.04]Σ_1.00，是bosiite的Fe²⁺类似物。

铍矿物及其他新矿物发现与晶体化学

Franz等（2025）研究了哥伦比亚祖母绿矿区热液脉中绿柱石（beryl）的复杂生长和解理结构，显示明显的扇形分带，Na和Mg在c扇区富集，Al及大部分微量元素在a扇区富集，反映了沿[0001]方向的快速骨架生长。Xiong等（2025）在中国西藏罗布莎铬铁岩中发现两种新钛铁氧化物maurogemmiite（Ti₁₀Fe₃O₃）和paulrobinsonite（Ti₈Fe₄O₂），它们存在于合金核内，外部被柯石英、蓝晶石等包围，反映了地幔来源合金与地壳物质的混合。Juroszek等（2025）在德国Eifel火山场Lohley采场报告了新环状硅酸盐steiningerite（Ba₂Zr₂(Si₄O₁₂)O₂），形成于高温气成条件下。Welch等（2025）描述了纳米比亚Tsumeb的新羟基钙钛矿nancyrossite（FeGeO₆H₅），是stottite氧化和部分脱氢的产物，为jeanbandyite的Ge类似物。

矿物分类、演化与地质应用

Krivovichev等（2025）阐述了ET_n同系行列，这是一个连接绿帘石型（n=0）和tornebohmite型结构的多体性系列，通式为A_2(n+1)M_n+3[Si₂O₇][SiO₄]_2n+1X_n+2。Hawthorne（2025）将krohnkite、talmessite、fairfieldite等群归纳为IMA批准的krohnkite超族，其结构稳定性遵循路易斯酸-碱匹配原则。Mitchell和Rodriguez Vega（2025）研究了墨西哥Sierra La Vasca侵入杂岩体与碳酸盐岩接触形成的独特cuspidine-hiortdahlite-wollastonite外矽卡岩，Zr以氟化物和氯化物络合物形式迁移并与方解石反应形成主要矽卡岩矿物。Aleinikoff等（2025）通过锆石颜色、年龄和REE分组，揭示了阿拉伯地盾Jabal Radwa过碱性花岗岩的岩浆和热液锆石种群，其年轻年龄（~501-493 Ma）可能与该地区570 Ma后岩浆活动及后期红海裂谷事件有关。Tuttle等（2025）研究了美国Beartooth山脉约2.80 Ga花岗岩中的堇青石-斜方辉石（COR）捕虏体，识别出三个变质事件（M1麻粒岩相，M2高角闪岩相，M3绿片岩相），记录了一个顺时针P-T路径，反映了太古代弧挤压、岩浆水化和后期低温蚀变。Bermanec等（2025）通过矿物信息学分析4834种矿物，识别出87种必需成矿离子，发现其组合主要受火成、热液、风化等地质背景而非晶体化学限制控制，并定义了离子不相容性（如碱金属离子与Ag⁺或Cr⁶⁺很少共存），这些模式主要源于地球化学可用性和成因不相容性。

研究结论与意义

本期特刊的研究成果显著推进了矿物学多个领域的发展。石榴石研究揭示了极端还原条件下矿物的形成及其作为地球化学过程示踪剂的潜力；电气石研究阐明了其环带结构对多期热液流体成分和物理化学条件变化的精细记录；一系列新矿物的发现和晶体结构解析丰富了矿物多样性并完善了分类体系；矿物生态学研究则从宏观尺度揭示了元素共生规律及其对地质环境的指示意义。这些研究不仅体现了Edward S. Grew博士广博的科学兴趣和深远影响，也为理解矿物形成机制、地球内部元素循环以及地质历史演化提供了新的关键证据和理论框架。研究成果对矿产勘查、变质作用研究、地球化学示踪以及比较行星学等领域均具有重要的理论和实践价值。