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PNAS:一种对矿物进行分类的新方法
2021-02-26 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

  钻石恒远,但这并不意味着所有的钻石都有共同的历史。每一颗钻石在成分和成因上都与其他钻石不同,但根据国际矿物学协会(IMA)的权威规定,它们都被归类为“钻石”。对于物理学家而言,这种不一致不构成任何问题,但是对于行星科学家以及其他努力了解矿物历史背景的人,这种分类系统埋下了问题。 

  科学的进步取决于不断发展的分类,即将自然物体和现象划分为自然种类由于自然种类对于阐述成功的科学理论具有核心作用,因此人们认为它代表了自然界的真正的划分。在物理科学中,理论上有效的分类系统(如元素周期表),通常与时间无关。类似地,国际矿物学协会(IMA)新矿物命名和分类委员会提出的矿物种类的分类标准取决于理想的化学组成和晶体结构,这些属性是基于化学理论和固体物理的理论考量而选择的,亦与时间无关。然而,在行星演化的背景下考虑矿物种类时,则需要一个不同的依赖于时间的分类方案 

  基于对矿物在行星系统起源和发展中的作用的认识,作者提出一个进化的矿物分类系统。新的矿物分类系统,将基于IMA矿物定义和分类,加入时间因素的考量,聚焦矿物的起源和之后经历的环境变化。该分类方案(1)涉及的具有时间信息的属性,包括微量元素、同位素、流体和固体包裹体、晶体粒度和形态、伴生矿物、结构缺陷和其它物理化学属性等;(2)将矿物范畴拓展到固体物质范畴,包括非晶质物质、凝聚的行星物质,火山玻璃,土壤中似粘土相,与生物活动有关的固体(如琥珀、煤、甘洛根等);(3)将研究对象延伸到行星领域(月球、火星等),即在行星演化的背景下考虑矿物种类强调矿物研究在行星演化研究中的重要作用 

  由于缺少能够解释宇宙化学组成随时间复杂化的综合理论,作者建议根据野外地质研究观察、天文观测、实验研究、自然样品和环境的分析,采用自举法进行矿物分类。依赖IMA分类系统中详尽的矿物目录,应用聚类分析的方法来区分给定的IMA矿物。例如,通过大小、形状、颜色、包裹体、同位素和微量元素等特征区分恒星钻石、地幔钻石和撞击钻石。这个方法是有可能阐明宇宙化学复杂化的基本原理的。具体开展的工作包括:(1)综合过去200年的大量研究文献,整理所有已知矿物的历史形成模式。这项工作对于比较不同行星和卫星(如地球和火星)的矿物演化是至关重要的。(2)将现有的和新的矿物数据资源整合到一个开放存取、集成和“FAIR”(可查找、可访问、可互操作、可重复利用)的存储库中。针对大量的典型标本开展多维分析,定义新的矿物分类。成功地开发、扩展和管理这样的数据资源将成为未来矿物学家的重要挑战。 

  原文:Cleland C E, Hazen R M, Morrison S M. Historical natural kinds and mineralogy: Systematizing contingency in the context of necessity[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021, 118(1): e2015370118.链接

  全文翻译:见附件。     

  (撰稿:何畅通,周起凤/矿产室;审阅:秦克章/矿产室)

 
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