稀土元素地球化学
稀土元素地球化学
稀土元素地球化学
稀土元素地球化学
稀土元素球粒陨石标准化值
学科：地球化学
词目：稀土元素球粒陨石标准化值
英文：REE chondrite-normalized
释文：稀土元素球粒陨石标准化值是样品中各个稀土元素的量分别与球粒陨石中相对应的各个稀土元素的量的比值。球粒陨石标准化后，使在稀土元素作图时消除奇偶效应。[1]
稀土元素的分配型式主要依据稀土元素总量，轻，重稀土的相对含量和特征元素的异常丰度来划分。
分为5种：
1以稀土元素总量划分
2以Ce/Yb或La/Yb比值划分
3以δEu的异常划分
4以δCe的异常划分
5以各稀土元素的分馏程度来划分
稀土分配型式可用于消除岩石样品丰度曲线因奇偶效应而产生的“锯齿”状，并可根据标准化值曲线是否平滑反推样品测试丰度的精度。在火成岩成因研究中，可以显示：1表示岩浆分异的程度2区分相似的岩石3判别岩石的不同成因4反映部分熔融和分离结晶的程度5指示洋中脊的扩张速度6确定岩浆来源（举例见课件：典型地壳的稀土元素配分型式，典型岛弧火山岩的稀土元素配分型式，活动大陆边缘岩浆岩的稀土元素配分型式，大陆碱性岩浆岩的稀土元素配分型式）不同样品应选取不同标准化：玄武岩—球粒陨石；花岗岩—MoRB；地幔岩—C1球粒陨石
1/ 1
稀土元素地球化学
20
( S m / Y b )N
20
10
石榴石橄 榄岩源区
10
0 0 5 尖晶石橄 10 (Yb)N 15 20
0 0
榄岩源区
5
10 (Yb)N
15
20
典型幔源火山岩的(Sm/Yb)N-YbN图解
岩浆作用微量元素地球化学小结:
1. 稀土元素岩浆成因判别标志: (1) LREE: 源区富集-亏损与熔融程度 HREE: 源区性质 (2) 比值: (La/Yb)N, (La/Sm)N, (Sm/Yb)N (Gd/Yb)N (3)异常值 Eu 斜长石的指纹 Ce 氧化环境和海水作用标志
④Eu/Eu*(Eu)，Ce/Ce*(Ce)
Eu N Eu Sm N Gd N 2
Ce N Ce La N PrN 2
正异常δEu＞1，在标准化图解中，Eu处出现”峰”
负异常δEu＜1，在标准化图解中，Eu处出现”谷” 无异常δEu=1， 用途：是划分岩石类型和讨论成岩成矿条件的重要参数 例如：花岗岩可划分成 壳型：δEu平均值为0.46，为中等亏损； 壳幔型：δEu平均值为0.84，为弱亏损； 富碱侵入体型：δEu平均值小于0.30，强烈亏损。
第三节 稀土元素地球化学
一 稀土元素的地球化学性质 • 原子序数：57-71 • 价态：主要为三价， • Eu2+ • Ce4+ • 由于镧系收缩，La系元素的离子半径随原 子序数的增加而稳定缩小。 使其晶体化学 性质相似,在自然界中常常共同迁移、沉淀。
稀土元素地球化学[精]
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稀土元素丰度表示法
• 另一个表示稀土丰度特征的是δEu，它表 示Eu异常的程度。
• δEu的计算是以科里尔图为基础的，它表 示在图中Eu的理论值Eu*（应为Sm和Gd 连线的中点）和实测值之比，其公式为：
• 式中下标N分别表示该元素的球粒陨石标 准化值，若δEu＞1.05，通常称正异常， 若δEu＜0.95，称负异常。
• 不管使用那一组丰度值，样品中丰度图形的总 趋势应该是一样的。
作为标准的球粒陨石和“北美页岩组合样”的 REE丰度
稀土元素配分模式
• 按照稀土元素球粒陨石标准化丰度特征，可将各类样 品的分布模式分成三类：
• 1.轻稀土富集型 • 丰度曲线向右倾斜，轻稀土比重稀土富集。具有这种
丰度型式的岩石有类酸性岩、页岩、砂岩、碱性岩类、 碳酸岩、金伯利岩等，是最常见的类型。 • 2.轻稀土亏损型 • 丰度曲线向左倾斜，轻稀土相对重稀土亏损。这类岩 石有洋中脊玄武岩、橄榄岩及科马提岩等。
稀土元素地球化学
• 稀土元素概述 • 稀土元素是指原子序数从57到71的15个镧系元
素，在周期表中属ⅢB族。 • 同族中39号元素钇一般也作稀土元素，同族中
21号元素钪早期也划入稀土元素，但多数将它 排除在外，因为它们在自然界中共生关系不密 切，性质差别也比较大。 • 稀土元素在周期表中占一格位置，其化学性质 极为相似，这是由它们的电子层结构决定的。
地球化学稀土元素配分分析
地球化学稀土元素配分分析
地球化学是研究地球内部和大气层、水圈、地外空间的化学成分、构造、变化及其规律的一门学科。稀土元素是指化学元素周期表中的镧（La）到镥（Lu）共17个元素，它们在地球化学中起着重要的角色。稀土元素
在地球化学中的配分分析是研究稀土元素在地球体系中分布、迁移和富集
的过程与机制，具有重要的价值和意义。
稀土元素在地球化学中具有以下特点：1.发生较强络合和配位作用，
容易在地球体系中形成稳定的络合物；2.稀土元素在地球体系中往往以沉
积物和矿物形式富集，对地质过程具有敏感响应，是一种重要的地球化学
示踪元素；3.稀土元素在地球化学中的分布格局复杂多样，受多种因素控制，包括岩浆作用、岩浆岩浆交互作用、流体交换作用、沉积过程和生物
富集等；4.稀土元素具有分馏效应，可以提供信息，了解地质过程和地球
演化的历史。
稀土元素配分分析可以通过对地球体系中岩石、矿物、沉积物和水体
等不同相的稀土元素含量进行测定和研究来实现。稀土元素的分析方法主
要包括原子吸收光谱、光电子能谱、同位素示踪、质谱和分光光度法等。
这些方法可以准确测定不同相中稀土元素的含量，进而推导稀土元素的地
球化学分布特征。
稀土元素的配分分析还可以揭示自然界中稀土元素的生物地球化学过程。例如，稀土元素在生物领域中具有重要的生理和生化功能，对植物和
微生物的生长和代谢有一定的影响。通过稀土元素的配分分析，可以了解
稀土元素在生物体内的分布规律，从而进一步研究生物地球化学循环过程
和生态系统的功能。
总之，地球化学稀土元素配分分析是研究稀土元素在地球体系中分布、迁移和富集的一种重要方法。通过稀土元素的配分分析，可以揭示地球体
稀土元素地球化学
第四章、稀土元素沉积地球化学
• ——精密陶瓷：氧化钇部分稳定的氧化镐是性能十分优异 的结构陶瓷，可制作各种特殊用途的刀剪；可以制作汽车 发动机，因其具有高导热、低膨胀系数、热稳定性能好、 在1 650℃下工作强度不降低，导致发动机马力大、省燃料 等优点。 • ——催化剂：稀土除用于制造石油裂化催化剂外，广泛应 用于很多化学反应，如稀土氧化物LaO3、Nd2O3和Sm2O3用于 环己烷脱氢制苯，用LnCoO3代替铂催化氧化氨制硝酸。并 在合成异戊橡胶、顺丁橡胶的生产中作为催化剂。 • 汽车尾气需要将CH、CO氧化，对NOX进行还原处理，以 解决目前城市空气污染问题。稀土元素是汽车尾气净化催 化剂的主要原料。我市化工研究院在这方面有很强的优势， 可推动形成一个汽车尾气净化器产品。
西北太平洋 表层 2500米 8.3 10 5.1 1.6 0.33 1.6 2.0 1.7 1.1 47 9.0 30 5.3 1.4 8.2 9.7 9.4 8.0
第四章、稀土元素沉积地球化学
• • • 2、海水中的稀土元素的特点 12 （1）浓度低，一般在10¯ 摩尔/千克。 （2）海水中的稀土元素表现为轻稀土亏损，重稀土富集的分配形 式。 • （3） Ce的行为与其他稀土元素明显不同，以出现负异常为特征。 • （4）所有稀土元素的浓度随深度的增加而增加，即深水区富集所 有的元素，同时轻稀土的富集比例比重稀土大。
稀土元素地球化学知识课件
• δEu值是稀土元素地球化中的一个重要参 数，常可作为划分同一大类岩石中的亚 类和讨论成岩成矿条件的重要依据。
稀土元素丰度表示法
• 除球粒陨石标准化之外，某些稀土元素 地球化学问题所采用的标准不是球粒陨 石，而是与研究对象有关的或可以作为 背景的岩石，如在研究地幔岩石时，可 采用原始地幔标准化，在研究沉积岩时 常以北美页岩为标准，在研究成矿作用 中，则以未矿化或未蚀变的岩石为标准 等。
• 在高配位数的矿物中富铈组稀土，低配位数矿物中富 钇组稀土；
• 在云霞正长岩的晚期相中富较碱性的铈组稀土，而在 钠质火成岩晚期相、伟晶岩和热溶产物中容易形成络 合物的钇组稀土元素；
• 在吸附能力强的粘土、铁-铝-锰沉积物，有机质和铁有机质等沉积物中富铈组稀土等等。
• 正是由于稀土元素作为既很相似、又有所不同的一组 元素，在自然界的地质作用和各种物理化学环境中的 特殊行为，使得有可能根据稀土元素的分离、变化作 为地球化学指示剂，去解释各种成岩成矿过程。
• 这种图解的优点在于它可消除原子序数的奇偶效应所 造成的各稀土元素间丰度的锯齿状变化，从而使样品 中各个稀土元素之间的任何程度的分离能在图中明确 的显示出来，因为一般认为球粒陨石中的各种轻、重 稀土元素之间是不存在分异的。
稀土元素丰度表示法
• 目前国际上采用的球粒陨石的稀土元素丰度值 尚未完全一致，表5.3列出了几种主要丰度值， 究竟那个丰度值最可靠并无定论，依研究者的 兴趣而异。
中国稀土元素地球化学基准值特征与分布
中国稀土元素地球化学基准值特征与分布
中国稀土元素是指在地壳中分布量较少的17种元素，它们在地球化学中具有重要的作用。中国稀土元素的地球化学基准值特征与分布可以从两个方面来考虑：一是元素的基本特征，二是元素的分布特征。
首先，中国稀土元素的基本特征是其具有较高的熔点、较低的沸点、较大的原子半径和较
大的原子量。这些特征使它们在地壳中分布量较少，但在地球化学中具有重要的作用。
其次，中国稀土元素的分布特征是它们在地壳中的分布不均匀，在不同的地质环境中具有
不同的分布特征。例如，在火山岩中，稀土元素的含量比在沉积岩中要高；在碳酸盐岩中，稀土元素的含量比在火山岩中要高；在火成岩中，稀土元素的含量比在碳酸盐岩中要高。
总之，中国稀土元素的地球化学基准值特征与分布是复杂的，它们在地壳中分布量较少，但在地球化学中具有重要的作用。因此，研究中国稀土元素的地球化学基准值特征与分布对于深入了解地球化学有重要意义。。
稀土元素地球化学
在岩浆结晶演化 过程中，如果有 角闪石结晶，则 残余岩浆中K/Rb 比值减小
Olivine Opx
Rb
0.010 0.022
Sr
0.014 0.040
Ba
0.010 0.013
Ni
14
5
Cr
0.70
10
La
0.007 0.03
Rare Earth Elements
Ce
0.006 0.02
Nd
0.006 0.03
Rb
0.010 0.022 0.031 0.042 0.071 0.29
Sr
0.014 0.040 0.060 0.012 1.830 0.46
Ba
0.010 0.013 0.026 0.023
0.23 0.42
Ni
14
5
7 0.955
0.01
6.8 29
Cr
0.70
10
34 1.345
0.01 2.00 7.4
第三部分 稀土元素地球化学
3.1 稀土元素的基本地球化学性质 3.2 稀土元素在岩石和矿物中的分布 3.3 稀土元素的地球化学应用
3.2 稀土元素在岩石和矿物中的赋存和分布
1. 地球上，REE的丰度并不低，也不稀，比许多贵金属高；
2. 一般说来，REE倾向于富集于含Ca的矿物中
稀土元素地球化学循环及其对生态环境影响
稀土元素地球化学循环及其对生态环境影响
稀土元素地球化学循环及其对生态环境影响如下：
1. 稀土元素在土壤、水体和生物中都有存在，并且其含量和分布受到多种因素的影响，如成土母质、气候条件、农业活动等。
2. 稀土元素在土壤中的含量和分布也会影响土壤质量、生物多样性和土壤中元素的活性和可利用性。
3. 稀土元素在水体中的迁移和转化受到水文地质条件、水化学条件和水生生物活动等的影响。地表水和地下水中的REE含量可能会影响水生生物的生态平衡和人类健康。
4. 稀土元素对水生生物的生长、繁殖和寿命等具有影响，还可通过与其他元素的配合作用影响生物体内酶的活性和结构，从而影响到生物的代谢、分子递质和信号转导等过程。
5. 稀土元素的生物地球化学循环还会对环境产生一定的影响，例如对土壤质量、水生生物的生态平衡等的影响。
因此，稀土元素的地球化学循环及其对生态环境的影响是一个复杂的问题，需要进一步深入研究和理解。
稀土元素地球化学
以往由于分析技术水平低，误认为它们在地壳 中很稀少，另外它们一般发现于富集的风化壳上， 呈土状，故名稀土。实际上稀土并不稀，REE的 地壳丰度为0.017%，Ce、La、Nd的丰度比W、 Sn、Mo、Pb、Co还高。中国是稀土大国，我 国的稀土矿尤为丰富（赣南、白云鄂博）。
第五章 稀土元素地球化学
稀有元素：是一类克拉克值低或极低且不易富集成矿、 而为现代工业、国防与尖端技术所必需的金属或非金 属元素。
各国对稀有元素分类的标准稍有不同，有些国家将W、 Sn、Mo、Bi列为稀有元素，有的国家将Ti、B、Sr、 Ba等也列为稀有元素。
第五章 稀土元素地球化学
❖稀有元素类型的划分
•主体稀有元素：Li、Rb、Cs、Be、Nb、Ta、Zr、 Hf
一般认为，稀土元素包括Ln+Y共16个元素。
第五章 稀土元素地球化学
原子 序数 39 57
元素 符号
Y La
58 Ce
59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm
63 Eu
64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu
元素 名称 钇 镧
铈
镨 钕 钷 钐
第五章 稀土元素地球化学
（2）二个变价元素及其形成条件：Eu4f7最稳定，它 仅失去6s层上两个电子，呈Eu2+（Eu3+），
稀土元素地球化学
稀土元素概述
• 在与其他元素作用时，稀土元素的原子总是较易失去 5d和6s两个最外层轨道结合较弱的电子，而转变成特 征的正三价状态。 • 这种价态的形成取决于4f层上电子能量的稳定状态。 对于多数稀土元素来说，是通过4f电子转变到5d层， 与6s层一起发生电子丢失，形成三价离子。 • 但En和Ce例外。En具有稳定的4f7电子状态，4f电子层 上电子很难脱离出来转变到5d层，因此它通常是失去 6s层上两个电子，构成正二价。 • Ce则恰好相反，它具有不稳定的4f1电子充填，4f层上 的一个电子很容易进入5d层，和5d层的一个电子以及 6s层上的二个电子一起丢失而构成正四价。En和Ce的 这种特殊价态，在稀土元素地球化学研究中具有重要 意义。
稀土元素分组
• 稀土元素根据它们在物理化学性质上的 某些差别，可以将它们分成二组。 • 从La到Eu称为轻稀土（LREE），或铈组 稀土。 • 从Gd到Lu，包括Y称为重稀土（HREE） 或钇组稀土。 • 这种分组和稀土元素在岩石矿物中的共 生情况大致相符。
稀土元素分组
• 根据稀土元素的分离工艺，又可将它们 分为三组， • 即铈组稀土、铽组稀土和钇组稀土，分 别称为轻、中、重稀土。 来自百度文库 铈组有La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm， • 铽组有En，Gd，Tb，Dy， • 钇组有Y，Ho，Er，Tm，Yb，Lu。
变质岩
• 变质岩的稀土元素资料还不多。 • 对变质岩来说，人们研究稀土元素及其分布的 主要兴趣和目的在于探讨原岩恢复及其形成过 程，因为其他一些元素，如K，Rb，U，Th在 变质作用过程中有较大的活动性而不能保持原 来特征，而稀土元素则相对稳定，对恢复原岩 岩性有较好的效果。 • 但是对于高级变质作用中稀土元素是否会发生 迁移和分馏作用，还存在一些不同的看法，这 是当前研究变质岩中稀土元素地球化学问题的 中心。
稀土元素地球化学
第三节 稀土元素地球化学
一、稀土元素的主要性质
（一）稀土元素及其分组
La-Lu+Y, LREE,HREE,MREE
（二）稀土元素的性质
1 电子构型 2 离子价态 3 离子半径 4 稀土元素的元素置换 5 稀土元素的分配系数
5. 稀土元素的分配系数
1）特定矿物REE分 配系数的模式一 般不变，数值上 看，富硅体系一 般高于基性体系。
第三节 稀土元素地球化学
Rare Earth Element (REE)
第三节 稀土元素地球化学
一、稀土元素的主要性质
（一）稀土元素及其分组
1. 稀土元素
稀 土 元 素 ， 是 从 镧 到 镥 ( 原 子 序 数 57—71) 的 15 个 化 学 元 素 ： La （ 镧 ） 、 Ce （ 铈 ） 、 Pr （镤）、Nd（钕）、Pm（钷）、Sm（钐）、Eu （铕）、Gd（钆）、Tb（铽）、Dy（镝）、Ho （钬）、Er（铒）、Tm（铥）、Yb（镱）、Lu （镥），再加上Y（钇，原子序数39 ），
6. 稀土元素在水溶液中的迁移
稀 土 元 素 的 迁 移 能 力 较 弱
6. 稀土元素在水溶液中的迁移
迁移能力的差异： 1）碱性不同
La-Lu，迁移能力不同
2）配合物稳定性 ΣY > ΣCe
3）被吸附能力 Lu<Er<Y <Ho<Gd<La<Eu<Ce
稀土元素的地球化学循环和应用
稀土元素的地球化学循环和应用地球化学循环是指地球物质在自然界中的不同环境下通过物理、化学作用发生转化和重新分配的过程，是地球物质演化史的基础。稀土元素是指元素周期表中21号元素镧到71号元素镥之间的元素，共17种，它们在地球化学循环中扮演着重要的角色。本篇文
章将分别从稀土元素的地球化学循环和应用两个方面进行探讨。
稀土元素的地球化学循环
稀土元素是构成地壳建盏的重要元素之一，同时也广泛分布于
大气、水体和生物体内。它们与地球化学循环的关联主要表现在
以下三个方面。
1. 稀土元素的地球化学循环与地壳物质的形成有关。地球形成
过程中，由于密度差异，大量铁、镍、铂等金属向地心集中，然
而稀土元素相对轻薄，散布于上地壳和地幔的表层部分，因此稀
土元素含量比地球内部普通介质要高。此外，火山作用、岩石侵
入作用等也是地壳稀土元素的重要来源。
2. 稀土元素参与了海水与陆地之间的质量交换。海水和大气中均含有稀土元素，其中海洋中稀土元素含量虽不高却非常均衡，这是海洋环境化学研究中稀土元素特殊研究的原因之一。当陆地上的水体通过风化和流水作用进入海洋中，其中的稀土元素就被抬升到海洋表层，形成稀土海水岩以及稀土淤泥等沉积岩石。
3. 稀土元素与生物体的生长和代谢密切相关。稀土元素在生态系统中多存在于植物和水生生物体内，它与其他元素一起参与了植物光合作用、呼吸作用、蛋白质合成等过程。稀土元素的生物循环对生态系统稳定性和可持续发展具有重要意义。
稀土元素的应用
稀土元素因其独特的物化性质和广泛的应用前景，被誉为“未来化工原材料百科全书”。稀土元素的应用分为以下四个方面。
沉积岩系稀土元素地球化学特征及勘探潜力评价研究
沉积岩系稀土元素地球化学特征及勘探潜力
评价研究
沉积岩系是地球上广泛分布的一种岩石类型，在沉积作用过程中，其成分主要
来自岩石风化、悬浮物、有机物质等，因此具有丰富的矿物质和化学元素组成，包括稀土元素。稀土元素是一组稀有金属元素，具有重要的战略地位和经济价值。因此，对沉积岩系中稀土元素地球化学特征及其勘探潜力进行评价研究具有重要的意义。
一、沉积岩系中稀土元素的地球化学特征
沉积岩系中稀土元素的存在形式主要有三种，即吸附态、碳酸盐和矿物质。其中，吸附态稀土元素主要与粘土矿物、有机质质量等物质赋存，此类稀土元素易被提取和富集。碳酸盐形态的稀土元素以碳酸钙为主，这种形态的稀土元素受到沉积环境中溶解度、生物作用和有机物质的影响较大。矿物质形态的稀土元素与各种矿物质结合形成稀土矿或稀土混合矿物，易被氧化还原作用影响。
在岩石圈内，沉积岩系中稀土元素的富集与物质来源、成岩作用有较大的关系。例如，在弧后海盆层序中，以富Bazr元素干旱（BAR）、富铵质果皮（AN）相为
主的沉积岩系为主，稀土元素富集在碳酸盐、铝硅质颗粒等成分中。而在沉积抬升的地壳层中，由于沉积作用与火山作用相互作用，使得沉积岩中大量成分被溶解丢失，因此稀土元素含量较低。
二、沉积岩系中稀土元素的勘探潜力评价
在勘探实践中，如何准确预测沉积岩系中的稀土元素含量和分布，是提高勘探
效率和成本控制的关键问题。
1. 综合条件因素评价
在勘探过程中，需要考虑沉积岩系中稀土元素含量的多个因素，包括成分来源、成矿作用、热流体作用、物质迁移和沉积环境等。通过综合考虑这些因素，可以确立有利的勘探区域和方向。
稀土元素地球化学
稀土元素地球化学
稀土元素地球化学的一个研究领域。通过研究地质体中稀土元素的组成特点，来探讨岩石、矿床形成条件以及地球、月球、陨石等的形成和演化过程。稀土元素(REE或TR)是指元素周期表中57号到71号的镧系元素和39号元素钇。从镧到铕为铈组（轻稀土），从钆到镥及钇为钇组（重稀土）。地壳中稀土元素的丰度为0.34～31ppm,总量为112ppm。
稀土元素在陨石、月球、地球各种岩石中的分布有如下规律。
①在岩浆岩中,从超基性岩→基性岩→中性岩→酸性岩→碱性岩,稀土元素总含量增加。基性、超基性岩相对富含重稀土，酸性岩，尤其是碱性岩富含轻稀土。②在沉积岩中，以泥质岩石（如页岩）稀土含量最高，碳酸盐类（如石灰岩）稀土含量最低。③稀土元素在地壳中的分布不均匀。太古宙地壳稀土组成相当于英云闪长岩，太古宙后地壳相当于花岗闪长岩。大陆地壳稀土元素总量高，相对富轻稀土;大洋地壳稀土元素含量较低,相对富重稀土。上地壳稀土元素含量高，相对富含轻稀土；下地壳稀土含量低，相对富含重稀土。④地球的稀土元素丰度与球粒陨石相似，原始地幔的稀土元素含量约为普通球粒陨石的1.9～2.6倍。⑤稀土元素在月表各种岩石中的含量相当于地球的3～10倍。克里普岩（一种富钾、稀土和磷的岩石）稀土总含量达500ppm以上。⑥球粒陨石稀土元素总含量为数个ppm,铁陨石。
稀土元素含量最低。⑦河水、海水中稀土元素含量很低，总量低于1ppm，重稀土含量高于轻稀土。
地球化学中的稀土元素分析技术
地球化学中的稀土元素分析技术稀土元素是指具有相似的化学性质、在地壳中含量很少、通常
需要用高级化学分离技术才能获取的一组元素，共有17种，包括镧、铈、镨、钕、钷、铕、钡、铽、钇、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钆和铽等。稀土元素在地球化学、地球化学勘探、冶金、环
境科学等领域有广泛的应用，例如用于地球化学勘探中的矿物探测、冶金工业中的特种合金制备、环境科学中的废水处理等。因此，稀土元素分析技术的研究和应用对于上述领域的发展具有重
要的意义。
稀土元素分析技术的发展历程
自20世纪初以来，稀土元素分析技术经历了多次重要的发展。20世纪50年代，原子吸收光谱（AAS）技术开始用于稀土元素分析；60年代，红外光谱（IR）和紫外光谱（UV）技术在稀土元素
分析中得到了广泛应用。90年代以来，随着高效液相色谱（HPLC）、气相色谱-质谱联用（GC-MS）和电感耦合等离子体
质谱（ICP-MS）技术的崛起，稀土元素分析技术得到了极大的提升。
HPLC
高效液相色谱（HPLC）是指将流动相压缩到高压下进行液相色谱分离。HPLC技术可以实现对复杂的稀土元素样品进行精确的分析，具有分离效率高、分离速度快的优点。同时，HPLC技术还能够配合荧光检测器对稀土元素进行定量分析，因此逐渐成为稀土元素分析的主流技术之一。
GC-MS
气相色谱-质谱联用（GC-MS）是一种将气态物质进行分离和检测的分析技术。GC-MS技术以其高分辨率、高灵敏度和高专属性等特点，在稀土元素分析领域中得到了广泛应用。与传统的AAS技术相比，GC-MS技术可以对大多数稀土元素进行分析，并具有更高的灵敏度和分离能力。
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O liv in e Rb Sr Ba Ni Cr La Ce Nd Sm Eu Tb Er Yb Lu 0 .0 0 6 0 .0 1 0 .0 0 6 14 2 .1 O px 0 .0 2 0 .0 1 0 .1 2 5 10 0 .0 2 0 .0 2 0 .0 5 0 .0 5 0 .0 5 0 .0 5 0 .3 1 0 .3 4 0 .1 1
La Ce Pr N d
S m E u G d T b D y H o E rT mY b L u
岩石/球粒陨石
岩石/球粒陨石
Eu亏损型
锰结核
海水
La Ce Pr N d S m E u G d T b D y H o E rT mY b L u
La Ce Pr N d
S m E u G d T b D y H o E rT mY b L u
R a r e E a r t h E le m e n t s
0 .0 0 7 0 .0 0 9 0 .0 0 9 0 .0 0 9 0 .0 0 8 0 .0 1 0 .0 1 3 0 .0 1 4 0 .0 1 6
d a ta f r o m H e n d e r s o n ( 1 9 8 2 )
4.2 元素协变图
22 10
Al2O3
17 5
MgO
12
0 15
FeO* 10
5
10
CaO
5
0
0 4
6
Na2O
4 2 0 45
3 2 1 0 75
K2O
50
55
60
65
70
75 45
50
55
60
65
70
SiO2
SiO2
300
Ni
200
100
ppm
0 300
Zr
200
100
0 40
50
60
70
80
* Eu3+/Eu2+ Italics are estimated
Data from Rollinson (1993).
Rare Earth Elements
Sr/Ba比值
Sr倾向于进入斜长石，此外难以进入其他主要造岩矿物 Ba倾向于进入钾长石，此外难以进入其他主要造岩矿物
如果Pl结晶： 堆晶相中Sr/Ba高 残浆中 Sr/Ba低 如果Kf结晶： 堆晶相中Sr/Ba低 残浆中 Sr/Ba高
Opx 0.022 0.040 0.013 5 10 0.03 0.02 0.03 0.05 0.05 0.15 0.23 0.34 0.42
Cpx Garnet 0.031 0.042 0.060 0.012 0.026 0.023 7 0.955 34 1.345 0.056 0.001 0.092 0.007 0.230 0.026 0.445 0.102 0.474 0.243 0.582 1.940 0.583 4.700 0.542 6.167 0.506 6.950
第三部分 稀土元素地球化学
3.1 稀土元素的基本地球化学性质 3.2 稀土元素在岩石和矿物中的分布 3.3 稀土元素的地球化学应用
3.2 稀土元素在岩石和矿物中的赋存和分布
1. 地球上，REE的丰度并不低，也不稀，比许多贵金属高； 2. 一般说来，REE倾向于富集于含Ca的矿物中 3. 超基性岩基性岩中性岩中酸性岩酸性岩碱性岩 在岩石的上述变化序列中，稀土元素总量升高；超基性岩相 对富集HREE，而碱性岩相对富集LREE
活动大陆边缘岩浆岩 的稀土元素配分型式
大陆碱性岩浆岩的 稀土元素配分型式
3.2c 岩浆过程的鉴别与模拟计算
F
溶体
源岩含80%橄榄石、 10%斜长石、10% 单斜辉石
源岩
残留体
石榴石二辉橄ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ榄岩部分熔融
第四部分 微量元素地球化学研究 的主要思路和方法综述
微量元素地球化学研究的主要思路和方法综述
Ita l i c s a r e e s tim a te d
10.00
8.00
67% Ol
17% Opx
17% Cpx
sample/chondrite
6.00
石榴石和斜长石的影响
4.00
2.00
0.00 56 58 66 La Ce 60 Nd 62 Eu Tb Sm 64 68 Er 70 Yb Lu 72
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 微量元素的活动性和变质作用对微量元素组成的影响 元素协变图 元素比值及其变化 亏损与富集 元素变化矢量图 标准化图，稀土元素的配分和多离子配分图 构造判别图 地质过程的模拟计算 剖面图
4.1 微量元素的活动性和变质作用对微量元素组成的影响
P la g 0 .1 1 .8 0 .2 3 0 .0 1 10 0 .1 4 0 .1 4 0 .0 8 0 .0 8 0 .1 /1 .5 * 0 .0 3 0 .0 8 0 .0 7 0 .0 8
Am ph 0 .3 0 .5 7 0 .3 1 3 1 .6 0 .2 7 0 .3 4 0 .1 9 0 .9 1 1 .0 1 1 .4 0 .4 8 0 .9 7 0 .8 9
4. REE可形成的独立矿物主要有： 独居石 (Ce,La,Nd,Th)PO4 磷钇矿 YPO4
5. LREE一般富集在配位数高的矿物中，如PL、Cpx、Kf HREE一般富集在配位数低的矿物中，如Grt、Zr、Ol、Opx 6. LREE一般富集在含Ca、K、Th、Sr的矿物中 HREE一般富集在含Fe、Mn、Sc、Zr、U的矿物中 7. LREE一般富集在吸附能力强的沉积物中，如粘土、有机物 HREE一般富集在络合能力强的高温热液体系中，如伟晶岩
* Eu3+/Eu2+ Italics are estimated
Data from Rollinson (1993).
Rare Earth Elements
Ni/Cr比值 • Ni强烈倾向于进入橄榄石 > 单斜辉石 > 斜方辉石 • Cr强烈倾向于进入单斜辉石 > 斜方辉石 » 橄榄石 • Ni/Cr可以用来区分部分熔融和结晶分异过程中橄 榄石和辉石的相对影响
* Eu
3+
Cpx 0 .0 4 0 .1 4 0 .0 7 2 .6 8 .4 0 .0 8 0 .3 4 0 .6 0 .9 0 .9 1 1 0 .2 0 .8 2
/Eu
2+
Ga r n e t 0 .0 0 1 0 .0 0 1 0 .0 0 2 0 .4 0 .1 7 0 .0 5 0 .0 5 0 .0 7 0 .0 6 0 .9 5 .6 18 30 35
Rb Sr Ba Ni Cr La Ce Nd Sm Eu Dy Er Yb Lu Table 9-1. Partition Coefficients (CS/CL) for Some Commonly Used Trace Elements in Basaltic and Andesitic Rocks Olivine 0.010 0.014 0.010 14 0.70 0.007 0.006 0.006 0.007 0.007 0.013 0.026 0.049 0.045 Opx 0.022 0.040 0.013 5 10 0.03 0.02 0.03 0.05 0.05 0.15 0.23 0.34 0.42 Cpx Garnet 0.031 0.042 0.060 0.012 0.026 0.023 7 0.955 34 1.345 0.056 0.001 0.092 0.007 0.230 0.026 0.445 0.102 0.474 0.243 0.582 1.940 0.583 4.700 0.542 6.167 0.506 6.950 Plag Amph Magnetite 0.071 0.29 1.830 0.46 0.23 0.42 0.01 6.8 29 0.01 2.00 7.4 0.148 0.544 2 0.082 0.843 2 0.055 1.340 2 0.039 1.804 1 0.1/1.5* 1.557 1 0.023 2.024 1 0.020 1.740 1.5 0.023 1.642 1.4 0.019 1.563
MORB的稀土元素配分型式
岩石/球粒陨石
MORB的稀土元素配分型式
岩石/球粒陨石
岩石/球粒陨石
典型地壳的稀土元素配分型式
典型岛弧火山岩的 稀土元素配分型式
–同一岩浆系列的REE配分型 式相似，高度不同，起因于 Ol, Plag, Pyx结晶分离作用 – 岛弧岩浆系列起源于不均一 的地幔源区 – HREE 平坦，源区无石榴石
3.2 稀土元素的地球化学应用 3.2a 稀土元素的标准化图
为了消除丰度差异，一般 采用球粒陨石来标准化。
3.2b 稀土元素REE配分型式
岩石/球粒陨石 岩石/球粒陨石
富集型 平坦型 亏损型
La Ce Pr N d S m E u G d T b D y H o E rT mY b L u
Eu富集型
Plag Amph Magnetite 0.071 0.29 1.830 0.46 0.23 0.42 0.01 6.8 29 0.01 2.00 7.4 0.148 0.544 2 0.082 0.843 2 0.055 1.340 2 0.039 1.804 1 0.1/1.5* 1.557 1 0.023 2.024 1 0.020 1.740 1.5 0.023 1.642 1.4 0.019 1.563
在岩浆结晶演化 过程中，如果有 角闪石结晶，则 残余岩浆中K/Rb 比值减小
Rb Sr Ba Ni Cr La Ce Nd Sm Eu Dy Er Yb Lu
Olivine 0.010 0.014 0.010 14 0.70 0.007 0.006 0.006 0.007 0.007 0.013 0.026 0.049 0.045
SiO 2
wt. %
4.3元素比值及其变化 K/Rb 经常用来指示岩浆体系中角闪石的作用
– K和Rb行为相似，所以K/Rb一般变化很小 – 但是，如果角闪石存在，情况就改变了 – 在角闪石和溶体的平衡体系中，K的分配 系数约为1，Rb的分配系数约为0.3
Table 9-1. Partition Coefficients (CS/CL) for Some Commonly Used Trace Elements in Basaltic and Andesitic Rocks
th Elements
4.4 亏损与富集
石榴石强烈富集HREE，斜长石富集Eu 在部分熔融过程中，如果源区的残留相中有石榴石， 则部分熔融形成的溶体具有陡倾的REE配分型式，亏 损HREE。 T a b l e 9 -1 . P a rt it io n C o e ffic ie n t s fo r s o m e c o m m o n ly u s e d 如果源区的残留相中有斜长石，则部分熔融形成的溶 tr a c e e l e m e n ts i n b a s a l ti c a n d a n d e s i ti c r o c k s 体亏损Eu，显示Eu负异常。