稀土元素地球化学讲解
元素周期表中的稀土元素性质解析
元素周期表中的稀土元素性质解析元素周期表是化学家们对元素进行分类和归纳的重要工具。
在这个表中，稀土元素是一组特殊的元素，它们的性质独特而丰富。
本文将对稀土元素的性质进行解析，探讨它们在科学研究和工业应用中的重要性。
稀土元素是指周期表中镧系和锕系两个连续的元素系列。
它们的原子序数从57到71，以及90到103。
稀土元素的共同特点是外层电子结构比较复杂，容易形成稳定的化合物。
这也是为什么稀土元素在许多领域中都有广泛的应用。
首先，稀土元素在材料科学领域中扮演着重要的角色。
由于稀土元素具有特殊的电子结构，它们可以形成多种不同的化合物，这些化合物具有特殊的物理和化学性质。
例如，稀土元素可以用于制备高温超导材料，这些材料在低温下具有极低的电阻。
此外，稀土元素还可以用于制备磁性材料，这些材料在磁场中表现出强磁性。
因此，稀土元素在电子器件和磁性材料的制备中具有重要的应用价值。
其次，稀土元素在环境科学中也发挥着重要作用。
稀土元素在地球化学循环中扮演着重要角色，它们可以作为地球化学指示物来研究地球的演化和环境变化。
此外，稀土元素还可以用于环境污染的治理。
例如，稀土元素可以用作催化剂，促进有害气体的转化和降解。
因此，稀土元素在环境保护和治理中具有重要的应用潜力。
此外，稀土元素还在生物医学领域中发挥着重要作用。
稀土元素可以用于制备生物标记物和荧光探针，用于生物分析和成像。
例如，稀土元素可以用于制备荧光染料，这些染料在细胞和组织中具有较强的荧光信号，可以用于研究生物分子的定位和功能。
此外，稀土元素还可以用于制备荧光探针，用于疾病的诊断和治疗。
因此，稀土元素在生物医学研究和临床应用中具有广阔的前景。
最后，稀土元素还在冶金工业中发挥着重要作用。
稀土元素可以用于制备高强度的合金材料，这些材料具有优异的力学性能和耐腐蚀性。
此外，稀土元素还可以用于改善金属的熔点和流动性，提高金属的冶炼和加工性能。
因此，稀土元素在冶金工业中具有重要的应用价值。
稀土元素地球化学
0.074
0.259 0.047 0.322
1.24
5.2 0.85 5.8
Ho
Er Tm Yb Lu Y
123.6111
125.2381 118.125 115.311 113.0303 93.36735
95.27778
103.3333 90.625 89.47368 85.75758 65.81633
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• LaN/SmN：反映了轻稀土之间的分馏程度。该值越大， 轻稀土越富集。 根据LaN/SmN可以对岩石进行分类。如根据LaN/SmN比 值，Schilling（1975a）将洋中脊玄武岩划分成三种类型： N型（正常型），LaN/SmN＜1；稀土元素组成模式为亏 损型。 P（E）型，地幔柱型或异常型，LaN/SmN＞1；富集型。 T型，过渡型；LaN/SmN≈1 • GdN/YbN：反映了重稀土之间的分馏程度。该值越小， 重稀土富集程度越高。有人用GdN/YbN比值将马提岩划 分成三个组。
• 在成矿研究中，常用未矿化或蚀变的岩石 为标准，了解成矿或蚀变过程中，稀土元 素的变化。
这种方法的优点
• 一般公认球粒陨石的轻-重稀土元素之间不存在 分异。 采用球粒陨石标准化模式图可使样品中各REE 间的任何程度的分异更清楚地显示出来。 克服奇偶原子序数的元素丰度不同所造成的 REE曲线锯齿状变化。 可以反映所研究样品相对于原始地球稀土组成 的地球化学分异作用。 直线斜率、形态和偏离直线的稀土元素的异常 地球化学行为，为成岩成矿机理研究，提供了 重要信息。
• ② LREE/HREE—轻重稀土元素比值 • 用途：能较好地反映REE的分异程度以及 指示部分熔融残留体和岩浆早期结晶矿物 的特征。是判断残留相或结晶相矿物组合 的重要依据。
稀土元素地球化学[精]
![稀土元素地球化学[精]](https://img.taocdn.com/s3/m/7e0748ca910ef12d2af9e7bf.png)
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。
• 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。
稀土元素概述
• 三价稀土元素的离子半径和Ca2+很接近， 很容易以各种类质同象形式进入岩浆作 用变质作用和沉积作用中广泛出现的含 钙矿物中。
• 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。
稀土元素丰度表示法
• 在稀土元素地球化学研究工作中，除了用稀土总量和 各单个稀土含量直接列表来表示所研究对象的稀土元 素含量丰度外，常用作图方法形象地表示，这就是所 谓“增田—科里尔（Masuda-Coryell）图解，是由他们 二人分别提出的。
• 由于电离势低，稀土元素呈明显碱性。 其碱度处于Mg（OH）2和Al（OH）3之间， 这是稀土元素广泛进入到钙的铝硅酸盐 矿物中的原因。
稀土元素地球化学
• 稀土元素倾向于形成极性键和共价键， 因而具有形成络合物的性质。
•这
存在时，容易形成络合物而迁移。
•尽管稀土元素具有很相近的物理化学性质，由于 电子构型的规则变化、镧系收缩等，各稀土元素 之间仍存在一些性质上的微小不同，造成稀土元 素在自然界中发生某些分离。
稀土元素配分模式
• 3.平坦型（或球粒陨石型） • 丰度曲线呈现近乎水平，既不显示重稀土富集、
稀土元素地球化学
第四章、稀土元素沉积地球化学
• ——陶瓷工业领域：稀土可以加入陶瓷和瓷釉之 中，减少釉和破裂并使其具有光泽。稀土更主要 用做陶瓷的颜料，由于稀土元素有未充满的4f电 子，可以吸收或发射从紫外、可见到红外光区不 同波长的光，发射每种光区的范围小，导致陶瓷 的颜色更柔和、纯正，色调新颖，光洁度好。如 黄色、紫罗兰色、绿色、桃红色、橙色、棕色、 黑色等。稀土氧化物可以制造耐高温透明陶瓷 (应用于激光等领域)、耐高温坩埚(冶金)。 • ——电光源工业领域：稀土作为荧光灯的发光材 料，是节能性的光源，特点是光效好、光色好、 寿命长。比白炽灯可节电75—80%。
第四章、稀土元素沉积地球化学
第四章、稀土元素沉积地球化学
•
•
1.什么是稀土元素：
以往由于分析技术水平低，误认为他们在地壳 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 （稀土元素）的地壳丰度为0.017%，其中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。
第四章、稀土元素沉积地球化学
• ——高温超导材料：近几年研究表 明，许多单一稀土氧化物及其某些 混合稀土氧化物是高温超导材料的 重要原料。一旦高温超导材料进入 实用，整个世界将起翻天覆地的变 化。目前，我国在稀土超导材料的 成材研究方面取得了有意义的突破。
第四章、稀土元素沉积地球化学
• 二、河水中的稀土元素
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。
稀土元素的环境化学
57
La58Ce59Pr60Nd
61
Pm
62
Sm
63
Eu
64Biblioteka Gd65Tb
66
Dy
67
Ho68Er69Tm70Yb71Lu
镧铈镨钕钷 钐铕 轻稀土组
钆铽 镝钬铒铥镱镥 重稀土组
铕以前的镧系元素叫做轻稀土元素 或称铈组元素；铕以后的镧系元素加上钪、 钇叫做重稀土元素或称钇组元素。
210 205 200 195 190
世界稀土资源
全世界已经发现的稀土矿物约有250种； 具有工业价值的稀土矿物有50～60种；
目前具有开采价值的只有10种左右；
世界稀土资源储量
世界稀土资源储量（万吨REO）
国 家 中国 前苏联 美国 澳大利亚 其他国家
储 量 4300 1900 1300 520 2375
％ 41.3% 18.28% 12.51% 5.00% 22.85%
4、球粒陨石标准化图解是研究某种土壤是否有稀土污
染时必需的基本数据。
5、文献上还常用有关的岩石作标准，如研究河水、海 水、沉积物等常以北美页岩为标准。 6、还有用稀土元素和其他大离子亲石元
素以及过渡元素联合图解，可根据研
究目的选择不同的图解，一般原则是 选择最有判别或指示意义的元素或元 素对。
• 亲石元素：与氧亲和力强，自然界
•
•
稀土矿藏种类——独居石
独居石（Monazite）：又名磷铈镧矿，主要化学成 分为(Ce,La,Y,Th)[PO4]。矿物成分中稀土氧化物含 量可达50～68％。其晶体结构为单斜晶系，斜方柱 晶类。晶体成板状，晶面常有条纹，有时为柱、锥、 粒状。 物理性质：比重4.9～5.5。黄褐色、棕色、红色， 间或有绿色，条痕白色或浅红黄色。半透明至透明。 硬度5.0～5.5。性脆。电磁性中弱。在X射线下发绿 光。在阴极射线下不发光。 主要产在花岗岩及花岗伟晶岩中；稀有金属碳酸岩 中；云英岩与石英岩中；云霞正长岩、长霓岩与碱 性正长伟晶岩中；阿尔卑斯型脉中；混合岩中；风 化壳与砂矿中
稀土元素地球化学
Sm
0.007 0.05
Eu
0.007 0.05
Dy
0.013 0.15
Er
0.026 0.23
Yb
0.049 0.34
Lu
0.045 0.42
Data from Rollinson (1993).
Cpx Garnet Plag Amph Magnetite
0.031 0.042 0.071 0.29
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 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
0.056 0.001 0.148 0.544 2
0.092 0.007 0.082 0.843 2
0.230 0.026 0.055 1.340 2
0.445 0.102 0.039 1.804 1
0.474 0.243 0.1/1.5* 1.557 1
0.582 1.940 0.023 2.024 1
4.2 元素协变图
22
Al2O3
17
10
MgO
5
12
FeO* 10
5
0 15
10 CaO
5
0
6
Na2O
4
0 4
3
K2O
2
2
1
0
0
45 50 55 60 65 70 75 45 50 55 60 65 70 75
烧变岩岩石学及稀土元素地球化学特征
烧变岩岩石学及稀土元素地球化学特征
烧变岩是一种由高温高压作用下形成的岩石。
烧变岩的特征是晶粒细小、组成均匀、强化学反应和形态不规则。
在变质过程中，热液流体可以对烧变岩的成分进行大量的交换和注入，从而形成了一些地球化学特征。
其中最重要的特征之一是稀土元素的富集。
稀土元素在地球中是非常稀少的，但它们在烧变岩中往往会富集。
这是因为热液流体在变质过程中可以通过离子交换等方式将稀土元素集中在烧变岩中。
此外，在烧变岩中，矿物的形成也受到高温高压的影响。
例如，烧变石英和烧变云母在变质过程中会发生结晶，形成精细的晶体结构。
关于岩石学方面，烧变岩的成分通常会反映出岩石原始的特征。
例如，烧变花岗岩通常具有高硅、低铁的成分，而烧变黑云母二千年则具有高铝、低钠的组成。
总的来说，烧变岩是一种高温高压下形成的岩石，具有晶粒细小、组成均匀、强化学反应和形态不规则等特征。
其地球化学特征主要表现在稀土元素的富集和热液流体对矿物成分的影响。
稀土元素分析化学PPT课件
稀土元素具有丰富的电子能级，可与 其他元素形成稳定的化合物，表现出 独特的物理和化学性质，如荧光、催 化、磁性等。
稀土元素在地壳中的分布
分布
稀土元素在地壳中分布广泛，但 相对集中于某些矿物中，如氟碳 铈矿、独居石等。
储量
全球稀土资源丰富，主要分布在 中国、美国、澳大利亚等国家。
稀土元素的重要应用
04
CATALOGUE
稀土元素的分析方法
质谱法
总结词
高灵敏度、高分辨率
详细描述
质谱法是一种通过测量样品离子质量和丰度来进行分析的方法。在稀土元素分析中，质 谱法具有高灵敏度和高分辨率的特点，能够准确地测定稀土元素的质量数，进而确定元
素组成。
原子吸收光谱法
总结词
高精度、低背景干扰
VS
详细描述
原子吸收光谱法是一种基于原子能级跃迁 的分析方法。通过测量特定波长的光被吸 收的程度，可以确定样品中目标元素的存 在和浓度。在稀土元素分析中，原子吸收 光谱法具有高精度和低背景干扰的优点， 能够准确测定稀土元素的含量。
稀土元素分析化学的定义与重要性
定义
稀土元素分析化学是研究稀土元素的性质、组成、结构和形态，以及它们在环 境、材料和生物体内的存在、迁移、转化和检测的科学。
重要性
稀土元素在高科技产业、新材料、新能源等领域具有广泛应用，因此准确测定 稀土元素的含量和分布对于科学研究、工业生产和环境保护具有重要意义。
稀土元素分析化学的主要方法
THANKS
感谢观看
分析准确度与精密度的提高
总结词
提高分析准确度与精密度是稀土元素 分析化学的重要挑战，有助于减小误 差和提高分析质量。
详细描述
随着分析技术的发展，稀土元素分析 化学将不断提高准确度和精密度，减 少误差和不确定性，提高分析质量， 以满足更严格的质量控制和检测要求 。
稀土元素地球化学
在岩浆作用中，REE趋向于晚期富集。
由超基性岩、基性岩、中性岩一酸性岩或碱性岩，REE逐浙增高，并在钠质火成岩类的碱性岩中达最大富集。
从世界上各类稀土矿床的产出情况来看，REE成矿的母岩主要是碱性岩、碳酸岩和花岗岩。
和其他稀有元素一样，REE 在岩浆岩中的矿化宫集作用在很大程度上取决于REE的丰度和岩石化学条件。
Cullers和Grat(1984)用Eu／Sm表示Eu的异常，他以成粒陨石的Eu焰皿比值0．35为标准：大于此值为正Eu异常；小于此值为负Eu异常，与此值相近为无异常。
δEu值在稀土乔素地球化学参缉中占有轻重要的地位，它常常作为划分同二大类岩石的亚类和讨论成岩成矿条件的重要参数之一。
例如花岗岩类可划分为壳型与壳樱型和富碱侵入体型。
壳型花岗岩Eu为中等亏损，δEu平均值为0.46；壳幔型花岗岩Eu为弱亏损，δEu平均值为0.84；碱性花岗岩Eu则强烈亏损，δEu＜0.30。
2．总的说来，REE的分馏程度较低，稀土球粒陨石标准化分布型式比较简单。
其中大陆玄武岩富集∑Ce；侵入基性岩的稀土分馏较小；从中大西洋脊和东太平洋隆起采集的深海次碱性玄．武岩看，其REE分布型式与球粒陨石相似，仅La、Ce、Pr有明显亏损，在更碱性的深海玄武岩中未见La、Ce、Pr亏损。
3.大陆玄武岩的稀土改分变化很大，但存在两个明显的趋势。
无论是∑REE或∑Ce／∑Y均大于球粒陨石。
除个别例外，玄武岩的铕异常都很不明显，其δEu值高于沉积岩和花岗岩的δEu值。
有时还见有负铈异常，如西伯利亚玄武岩的∑Ce均＜l。
(2)碳酸岩和共生的碱性硅酸盐岩石虽然碳酸岩具有最高的REE含量和LREE／HREE比值，但其变化范围也很大(∑REE ＝72—15515ppm，(La/Lu)cn＝7．1 —1240)。
碳酸岩无Eu异常，但出现负Ce异常。
无Ce异常的样品比有Ce异常的样品可能形成于更低的氧化条件下。
三、稀土参数图解这类图解很多，可用于探讨岩石的形成机理或成因分类等问题。
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。
1. 稀土元素在冶金工业中的应用。
稀土元素在冶金行业中广泛应用，特别是在钢铁、有色金属、稀有金属材料等领域具有重要作用。
稀土元素可以改善金属材料的力学性能和化学稳定性，提高材料的高温性能和防腐蚀能力。
2. 稀土元素在电子行业中的应用。
稀土元素的光电性能和磁性能让它成为电子行业中的重要材料之一。
稀土元素地球化学
La
2. 稀土元素的分组
Ce
Pr
2.1 二分法
Nd
Pm
1）轻稀土元素 (LREE，ΣCe族稀土)
Sm
Eu
从La到Eu7个元素
Gd
Tb
2）重稀土元素 (HREE ，ΣY族稀土)
Dy
从Gd到Lu+Y 9个元素
Ho
Er
Tm
Yb
Y
La
2. 稀土元素的分组
Ce
2.2 三分法
Pr
Nd
1）轻稀土元素 (LREE)
全部的REE均显示稳定的正3价状态
2. 稀土元素的离子价态
Eu：[Xe]4f76s2 Eu2+ Yb：[Xe]4f146s2 Yb2+
Ce：[Xe]4f15d16s2 Ce4+
Tb：[Xe]4f96s2
Tb4+
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
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。
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
第三节 稀土元素地球化学
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。
2. 地球物理勘探技术物探技术是现代勘探领域中最重要的技术手段之一，其中地球物理勘探技术尤为重要，可以对沉积岩系中稀土元素的空间分布进行评价。
常见的物探技术包括重力法、电法、电磁法、磁法、地震法等，可以通过物探数据的反演，提取沉积岩系中的稀土元素丰度信息。
3. 地球化学勘探技术地球化学勘探技术是利用化学方法对沉积岩系中稀土元素含量进行测量和分析，根据岩石的化学成分特征，推断该区域的稀土元素赋存形态和分布规律。
稀土元素地球化学全解
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 （8个亲石元素）
•Li—氢弹材料、宇航固体燃料添加剂
•Be—航天工业；Nb、Ta—钢铁工业 •稀土元素：镧系元素+Y •分散元素：In、Ga、Ge、Cd、Se、Te、Tl、Re、Sc （主要是亲硫元素） In2O3—液晶显示器
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+）， Eu3++e还原为Eu2+，Eh0 = - 0.43伏特。 由于Eu2+与Ca2+晶体化学性质相似，往往可以使 Eu2+脱离REE3+整体，而单独活动，这样在岩浆早期富 Ca2+的环境中，斜长石一般含较高的Eu2+，形成斜长 石的“正铕异常”。 Ce正好相反，具有最不稳定的4f2电子充填，除 f2上二个电子，还有6s2二个电子都可丢失，故呈Ce4+ （Ce3+）， 在强氧化条件下，Ce3+氧化为Ce4+， Ce4+与REE3+ 整体脱离，形成所谓的“负铈异d的丰度比W、
第五章 稀土元素地球化学
中国是稀土大国，我国的稀土矿尤为丰富 。
我国内蒙白云鄂博稀土矿
第五章 稀土元素地球化学
稀土元素氧化物是一种含量稀少的不溶氧 化物，于是便得名rare earth element（REE）。 此外，TR=terres rares 在拉丁文里也代表稀 土元素。
4f 5d 6s 4f9 6s2 10 2 4f 6s 11 2 4f 6s 4f12 6s2 4f13 6s2 14 2 4f 6s 14 1 2 4f 5d 6s
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 用途：判断某种岩石的母岩特征和区分岩 石类型。
• ② LREE/HREE—轻重稀土元素比值
• 用途：能较好地反映REE的分异程度以及 指示部分熔融残留体和岩浆早期结晶矿物 的特征。是判断残留相或结晶相矿物组合 的重要依据。
③单元素轻重稀土元素比值
T型，过渡型；LaN/SmN≈1
• GdN/YbN：反映了重稀土之间的分馏程度。该值越小， 重稀土富集程度越高。有人用GdN/YbN比值将马提岩划 分成三个组。
④Eu/Eu*(Eu)，Ce/Ce*(Ce)
Eu
Eu N
SmN GdN
2
Ce CeN
La N PrN 2
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。
二.稀土的划分：
(1)两分： 轻稀土（LREE）La-Eu 重稀土（HREE）Gd-Lu (2) 三分： 轻稀土（LREE）La-Nd 中稀土（MREE）Sm-Ho 重稀土（HREE）Er-Lu
三.表征REE组成的参数 (1)稀土元素总量（REE） (2)比值
• LREE/HREE
• (La/Yb)N, (La/Lu)N , (Ce/Yb)N, • (La/Sm)N, (Gd/Lu)N (3)异常值 Eu/Eu*(Eu)，Ce/Ce*(Ce)
• ① ∑REE—稀土元素总量
• 单位一般用10-6（ppm）
3 648.3871 996.2871 299.1803 258.3333 164.6154 109.8649 155.9846 121.9149
113.354 108.75
110 102.8125 99.52153 98.18182
119.898
球 粒陨 石
0.31 0.808 0.122
0.6 0.195 0.074 0.259 0.047 0.322 0.072 0.21 0.032 0.209 0.033 1.96
青藏高原新生代火山岩 岩浆源区性质判别图解
样号 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y
1 735.4839 730.198 326.2295 288.3333
180 123.5135 169.8842 137.6596 129.5031 123.6111 125.2381
张广才岭A型花岗岩REE球粒陨石 标准化配分模式
( S m / Y b )N
( S m / Y b )N
30
30
Cr ＞300×10-6
Mean Cr
20 20
10
10
华南华钾镁南煌钾斑镁岩煌 斑岩 西藏西白榴藏石白玄榴武石岩-响玄岩武岩-响岩 甘肃甘钾质肃超钾基质性超次火基山性岩次火山 岩 滇西滇新生西代新拉生斑代玄武拉岩斑玄武岩
北美页岩 (L.A.Haskin,1984)
32 73 7.9 33 5.7 1.24 5.2 0.85 5.8 1.04 3.4 0.5 3.1 0.48 27
118.125 115.311 113.0303 93.36735
2 638.7097 962.8713 313.1148
265 167.6923 174.3243 128.8136 116.5957 103.7267 95.27778 103.3333
90.625 89.47368 85.75758 65.81633
岩浆分离 结晶-REE 分配模式
样 品/球 粒 陨 石
10 0 50
玄武岩 10
冰岛
流纹岩 冰岛岩
拉斑玄武 岩
3
La C e Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy H o Er Y b
冰岛火成岩球粒陨石标准化REE分配曲线
0 0
0
1 3 S
汉诺坝 玄武岩
板 大内 陆 玄 武 岩
a r u b u o d e d y r b
l/itareSophndCm
汉诺坝玄武岩REE球粒陨石标准化配分模式图
分离结晶作用-
岛
REE变化规律
弧
火
山
岩
REE patterns for liquids by Rayleigh fractional crystallization modeling: a. from basalt to andesite, b. from andesite to dacite, and c. from dacite to type 1 rhyolite. Patterns with stars represent calculated liquid compositions.
源区性质判别必需建立判别标志
微量元素蛛网图-判别岩浆源区性质
1-OIB型玄武岩 2-洋岛玄武岩 3-青藏高原新生
代钾玄岩系列 4-岛弧钙碱性玄武岩
不同类型火山岩原生地幔标准化蛛网图
• 不相容元素比值-比值源区判别图解
青藏高原新生代
•高Mg#火山岩源 区近似活动陆缘 性质; •钾玄质火山岩具 有OIB与活动陆 缘源区混合特征.
四 REE组成数据的表示方法
曾田彰正—科里尔（Masuda 1962 , Coryell 1963 ） 图解（球粒陨石标准化-原子序数图解法）
1.数据的标准化
• 样品中REE浓度/参照物REE浓度=标准化值，最常用
的参照物是球粒陨石（沉积岩常以北美页岩为标准）
然后以标准化值的对数值为纵坐标，以稀土元素按原 子序数排列为横坐标作图。
• LaN/SmN：反映了轻稀土之间的分馏程度。该值越大， 轻稀土越富集。
根据LaN/SmN可以对岩石进行分类。如根据LaN/SmN比 值，Schilling（1975a）将洋中脊玄武岩划分成三种类型：
N型（正常型），LaN/SmN＜1；稀土元素组成模式为亏 损型。
P（E）型，地幔柱型或异常型，LaN/SmN＞1；富集型。
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。
稀土元素地球化学的应用
金伯利岩 钾镁煌斑岩
高度富集LREE -极低程度熔融 HREE强烈分馏 -源区存在石榴 石残留
样 品/球 粒陨 石
200 0 100 0
2
100
1
1-华北金伯利岩 2-华南钾镁煌斑岩
2
10
1
1 La Pr
Eu Tb Ho Tm Lu
Ce Nd Sm Gd Dy Er Yb
金伯利岩-钾镁煌斑岩REE球粒陨石 标准化配分模式图
• LaN/YbN、LaN/LuN、CeN/ YbN： • 是稀土元素球粒陨石标准化图解中分布曲线的斜率，它
反映了曲线的倾斜程度， • LaN/YbN＞1，曲线向右倾，富集轻稀土—酸性岩类；
LaN/YbN≈1，曲线水平，属球粒陨石型—大洋拉斑玄武 岩；科马提岩； LaN/YbN＜1，曲线向左倾斜，为亏损型—橄榄质科马 提岩。 • （LaN/YbN，LaN/LuN、CeN/ YbN是样品中La、Yb、 Lu、Ce球粒陨石标准化值的比值。它们分别代表了轻稀 土元素和重稀土元素；而且其含量易于准确确定。
这种方法的优点
• 一般公认球粒陨石的轻-重稀土元素之间不存在 分异。 采用球粒陨石标准化模式图可使样品中各REE 间的任何程度的分异更清楚地显示出来。
• 克服奇偶原子序数的元素丰度不同所造成的 REE曲线锯齿状变化。
• 可以反映所研究样品相对于原始地球稀土组成 的地球化学分异作用。
• 直线斜率、形态和偏离直线的稀土元素的异常 地球化学行为，为成岩成矿机理研究，提供了 重要信息。
δEu负异常: •斜长石分离结晶
或 • 源区存在大量
斜长石残留
吉黑东部P2-T1碱长花岗岩REE 标准化模式图
Sample/C1 Chondrite
300 100
10
1
0.1 La Pr
Eu Tb Ho Tm Lu
Ce Nd Sm Gd Dy Er Yb
δEu负异常:
•斜长石分离结晶 或 • 源区存在大量 斜长石残留
五 稀土元素地球化学的应用
洋
中
LREE亏损
脊
HREEN一般
玄
为10-25
武
最高达80
岩
部分熔融作用REE变化规律
石榴子石橄榄岩批式熔融的 玄武岩浆的稀土组成
源岩矿物组成- Ol : Opx : Cpx : Ga = 0.55:0.25: 0.11: 0.09
稀土元素地球化学的应用
20 0
• 大洋岛
图解中稀土元素分布模式分类（三类）： • 轻稀土富集型：分布曲线向右倾斜，轻稀土富集。 • 轻稀土亏损型：分布曲线向左倾斜，轻稀土亏损。 • 平坦型（球粒陨石型）：轻重稀土富集不明显。 • 根据图解中Eu和Ce处曲线的形态，再划分出： • Eu /Ce亏损型、富集型、正常型。
• 在成矿研究中，常用未矿化或蚀变的岩石 为标准，了解成矿或蚀变过程中，稀土元 素的变化。
Ce 氧化环境和海水作用标志
2 微量元素岩浆成因判别标志:
(1) 岩浆作用判别(分离结晶 部分熔融) • 强不相容元素-强相容元素判别标志 • 强不相容元素-不相容元素比值判别标志 (2) 岩浆源区性质判别 • 微量元素蛛网图-判别岩浆源区性质 • 强不相容元素-不相容元素比值 • 强不相容元素比值-比值判别