稀土元素分配型式及地球化学参数的计算
第四章 稀土元素地球化学
1. 稀土元素的主要地球化学性质
Rare Earth Element (REE)
REE的组成分组
两分法：轻稀土元素（LREE）：La-Eu 重稀土元素（HREE）：Gd-Lu (Y) （Gd以后4f电子自旋方向相反） 三分法：轻稀土元素（LREE）：La-Nd 中稀土元素（MREE）：Sm-Ho 重稀土元素（HREE）：Er-Lu (Y)
3.纵坐标以对数表示；
为什么用球粒陨石?
球粒陨石的非挥发性成分可以代表原始太阳星 云的平均化学成分=地球整体成分
球粒陨石
墨西哥Allende CI型球粒陨石元素丰度与太阳元素丰度对比,组成十分一致
为什么用球粒陨石标准化?
1. 消除奇偶效应，曲线平滑, 2. 利于对比,可以直观鉴别岩石样品相对于球粒陨 石的分异程度. 3. 有利于直观展示岩石的类型和成因.
(2)离子半径相近(REE3＋ 离子半径1.06Å ～0.84 Å）
(3)它们在自然界密切共生
REE的优点决定了REE在微量元 素地球化学研究中的重要地位
1.
2.
3.
REE是性质极其相似的元素组，在地质、地球化 学作用过程中作为一个整体而活动； REE的分馏作用能灵敏地反映地质、地球化学过 程（良好的示踪剂）； REE在各类岩石和矿物中的分布非常广泛。
其他标准化数据
常用的球粒陨石和原始地幔标准化数值
REE描述的重要参数
1） 稀土元素总含量ΣREE
各稀土元素含量的总和，常以ppm 或者10－6为单位
ΣREE=La+….+Lu (14个元素)
ΣREE能明显反映出各类岩石的特征， 例如：一般在超基性岩、基性岩中ΣREE较低，在酸性 岩和碱性岩中ΣREE较高；沉积岩中砂岩和页岩的 ΣREE较高…… 因此ΣREE对于判断岩石的源岩特征和 区分岩石类型有意义。
地球化学-稀土元素标准化计算
表中数据为山东济南辉长岩、沂南花岗岩7件样品的REE组成(ppm)1，用球粒陨石值对样品的REE组成进行标准化，作其分配模式图，对图件中表达的地球化学特征进行说明；2，计算各样品的Eu/Eu*，并对其地球化学意义进行说明；,3，假设辉长岩中造岩矿物的组成为：CPX45%，PL35%，OL20%。
结合课件中提供的REE在矿物和熔体间的分配系数，计算与辉长岩平衡的熔体的REE组成，并作REE配分模式图。
解答：1，如下表1-1为常用球粒陨石和原始地幔稀土元素组成，我采用C1 球粒陨石数据（Sun & McDonough,1989）对样品的REE进行标准化，得到了下表1-2，再根据对样品REE标准化的数据进行作样品的分配模式图，得到了图1-1表1-1表1-2图1-1通过对样品配分模式图进行分析可知道，沂南花岗岩样品中富集轻稀土元素而亏损重稀土元素，这与花岗岩的成分岩性有一定关系，花岗岩为酸性岩，主要矿物为长石、石英和云母，而这矿物主要富集轻稀土元素，并且从图中可以看出Eu的负异常，说明在岩浆结晶形成花岗岩之前就有长石结晶出来，使岩浆呈Eu 的负异常。
济南辉长岩的样品配分模式图表现出来的富集轻稀土元素没有沂南花岗岩样品那么显著，富集程度较低，这也与辉长岩的岩性成分有关，辉长岩中主要矿物为辉石和长石，长石富集轻稀土元素较为显著，而辉石相对较富集重稀土元素，但程度不是很显著，所以岩石总体表现较为富集轻稀土元素，但程度不是那么显著。
并且从图中可以看出Eu的正异常，只是不是很显著，说明长石结晶出来使岩石呈Eu的正异常。
2，Eu/Eu*=2×Eu/(Sm+Gd)(其中Eu、Sm、Gd都是为球粒陨石标准化值)，根据这个求出各样品中的Eu/Eu*，如下表1-3：表1-3由上表中的Eu/Eu*值可知山东济南的辉长岩为Eu的正异常，说明在岩浆结晶时，长石和辉石先结晶出去形成辉长岩，而长石中富集Eu元素，所以在辉长岩中Eu为正异常，而后期岩浆因长石的结晶分异而呈Eu的负异常，并且逐渐向酸性过渡，结晶形成酸性岩。
地球化学稀土元素配分分析
地球化学实习测验REE图表处理及参数计算一、实习目的1、掌握稀土元素组成模式图的制作方法;2、掌握表征稀土元素组成的基本参数;3、培养独立查阅文献及处理数据的能力;二、基本原理1、稀土元素组成模式图1、原子序数为横坐标2、标准化数据为纵坐标3、对数刻度2、表征稀土元素组成的基本参数3、稀土总量4、轻重稀土比值5、轻稀土分异指数6、重稀土分异指数7、铕、铈异常三、实习测验内容1、绘制各类侵入岩的稀土元素组成模式图；2、计算各类侵入岩稀土元素组成的基本参数；3、对已绘制的图表和计算出的数据进行解释;4、在以上实习内容掌握之后,自行查阅文献一篇,并进行以上3项操作;四、实习测验步骤1、根据查阅文献数据,找到自己想要的数据表1 蒙库铁矿床岩石、矿石、矿物稀土元素成分分析ppm2、选出自己要的数据建立表格表2 稀土元素组成模式图ppm3、对数据进行球粒陨石标准化表3球粒陨石标准化后稀土元素组成模式图ppm图1 蒙库铁矿床稀土元素配分图5、计算稀土元素基本参数表4 表征稀土元素组成的基本参数6、数据及图表的解析1绿帘石：∑REE=,表明稀土元素含量较高；LR/HR=,表明轻重稀土元素间发生了较大的分异,轻稀土元素相对富集；La/SmN=,Gd/LuN=,显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用,轻稀土元素分异更明显;Eu异常值=,为强正异常；Ce 异常值=,表明Ce基本无异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集,重稀土相对亏损的右倾型,图像具有左陡右缓特点,Eu正异常明显特征;2磁铁矿矿石：∑REE=,表明稀土元素含量较低；LR/HR=,表明轻重稀土元素间发生了较大的分异,轻稀土元素相对富集；La/SmN=,Gd/LuN=,显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用,轻稀土元素分异更明显;Eu异常值=,为强正异常；Ce异常值=,位弱Ce异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集,重稀土相对亏损的右倾型,图像具有左陡右缓特点,Eu正异常明显特征;3块状黄铁矿：∑REE=225ppm,表明稀土元素含量较高；LR/HR=,表明轻重稀土元素间发生了较大的分异,轻稀土元素相对富集；La/SmN=,Gd/LuN=,显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用,轻稀土元素分异更明显;Eu异常值=,为强正异常；Ce异常值=,为Ce弱异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集,重稀土相对亏损的右倾型,Eu正异常明显特征;五、结论1、绿帘石、磁铁矿矿石、块状黄铁矿的配分模式具有相似性,均为右倾型,正Eu异常,富集轻稀土元素;差别在于1稀土元素含量,绿帘石和块状黄铁矿具有较丰富的稀土元素,磁铁矿矿石具有较低的稀土元素2轻重稀土元素内部分馏程度不同3Eu异常程度不同;以上表明这三种矿石具有相同的成因,不具备多期成矿作用叠加成矿特征;2、绿帘石、磁铁矿矿石、块状黄铁矿都为较强Eu正异常,表明他们生成于较高温环境下;表明他们成因为岩浆作用成因;3、绿帘石为夕卡岩矿石之一,蒙库铁矿床的矿石呈似层状顺层产出,又是高温环境生成;判断其为岩浆成因夕卡岩,所以矿床为岩浆成因矿床;参考文献：新疆蒙库铁矿床稀土元素地球化学及对铁成矿作用的指示——1杨富全,1毛景文,2徐林刚,3张岩,1刘锋,4黄成林,5周刚,5刘国仁,2代军治1.中国地质科学院矿产资源研究所,北京 1000372.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京 1000833.宁夏国土资源厅信息中心,银川 7500024.新疆富蕴县八钢蒙库铁矿采选分厂,新疆富蕴县 8361005.新疆地质矿产勘探开发局第四地质大队,阿尔泰 836500。
稀土元素分配型式及地球化学参数的计算
一、实习目的由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径及化合价的相似性，导致它们在自然界中常常紧密共生在一起。
因镧系收缩的缘故，使得稀土元素的离子半径从La→Lu逐渐减小，于是在岩浆过程中，这些元素在固相和液相间的分配呈现出明显的规律性变化。
Ce和Eu在自然界具有变价（Ce4+、Eu2+）的特征，Ce 和Eu的相对富集与亏损程度往往反映了特殊的地质背景。
本次实习要求掌握稀土元素的计算和作图方法，理解稀土元素的富集程度、分馏程度的地质意义，掌握Eu的亏损与富集的地质背景。
二、实习内容某地区的岩浆岩种类极为发育（表1—１和表1—２），请画出各岩类的稀土配分曲线图、结合稀土元素参数进行地质过程分析。
两种方法所得到的稀土元素参数表1—1 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6）注：１－橄榄苏长岩，２－钾长花岗岩，３－H型花岗岩，４－A型花岗岩，５－石英闪长岩(M型花岗岩)。
稀土元素由某单位等离子光谱方法分析。
表1—2 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6）注：表中数据由中子活化方法分析一、基本原理稀土元素通常指的是镧系元素的(La 、Ce 、Pr 、Nd 、Pm 、Sm 、Eu 、Gd 、Tb 、Dy 、Ho 、Er 、Tm 、Yb 、Lu ，其中Pm 在自然界无天然同位素)，由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径（RE 3+变化于0.86Å—1.14Å）及化合价的相似性使得它们在自然界往往紧密共生。
因镧系收缩造成稀土元素的离子半径从La →Lu 逐渐减小，Ce 和Eu 在自然界具有变价（Ce 4+、Eu 2+）的特征，以及介质（岩石、土壤、矿物等）的不同而引起稀土元素在自然界的分离。
为便于研究稀土元素在某介质中的分配型式，必须排除“偶数规则”的影响，最常用的方法是利用球粒陨石丰度值对稀土元素进行标准化。
这里向大家推荐W.V .Boynton(1984)提出的球粒陨石丰度值（×10-6）：La 0.31；Ce 0.808；Pr 0.122；Nd 0.6；Sm 0.195；Eu 0.0735；Gd 0.259；Tb 0.047；Dy 0.322；Ho 0.0718；Er 0.21；Tm 0.0324；Yb 0.209；Lu 0.0322。
地球化学-稀土元素标准化计算
表中数据为山东济南辉长岩、沂南花岗岩7件样品的REE组成(PPm)1, 用球粒陨石值对样品的REE组成进行标准化，作其分配模式图，对图件中表达的地球化学特征进行说明；2, 计算各样品的Eu/Eu* ,并对其地球化学意义进行说明；,3,假设辉长岩中造岩矿物的组成为：CPX45%, PL35%, OL20%。
结合课件中提供的REE在矿物和熔体间的分配系数，计算与辉长岩平衡的熔体的REE组成, 并作REE配分模式图。
解答:1如下表1-1为常用球粒陨石和原始地幔稀土元素组成，我采用C1球粒陨石数据(Sun & MCDOnough,1989)对样品的REE进行标准化，得到了下表1-2,再根据对样品REE标准化的数据进行作样品的分配模式图，得到了图1-1表1-1MJN0608MJNO607MJN0609MJN0606MYN0625MYN0625MYNO607La21. 055 25. 570 27. 38476 371489. 451 337.975464,135 Ce20, 261 24. 837 124.673 66 340 369* 281 254, 902 341. 503 Pr18. 421 22. 421 ΞL E7952； 421 235. 789 164, 211 205. 263 Nd17. 880 32. 270 21. 370 46. 467 165. 739 114. 347 131.692Sm14. 96717. 320 16. 60132.026 75. 163 50. 327 46. 993EU13. 793 14. 4S3 19. 130 27÷41424.138 16.897 21, 379Gd9. 732 11.290 IL 33S Ξ0.00035,961 25, 937 Γ 18,735Tb8. 824 9. 626 9. 626 17. 112 Ξ8, 34219, 786 11. 230 Dy7. 953 8. 7019. 094 16. 024 24. 291 16. 811 7. 795HO7. 067 7. 774 8. 12714. 311ΞC. S4S14. 841 6L 007Er 5. 921 6. 6477. 130 12, 085 181852 12. 50S 5. 498Tm 5. 098 5. 4&0 1 6. 275 10, &80 18, 039 IL 765 Γ 0. 490Yb 5. 588 6. 059 6. 706 12. 294 18, 647 12. 471 6. 176LU 5. 118 5. 118 5. 906 11. 024 16. 929IL 811 5. 906表1-2→-IJN06Q8 →-IJN0607IJN0609IJNO 606 T^iYNo &药 →-lYN0625 -^lYNO 607图1-1通过对样品配分模式图进行分析可知道，沂南花岗岩样品中富集轻稀土元素 而亏损重稀土元素，这与花岗岩的成分岩性有一定关系， 花岗岩为酸性岩，主要 矿物为长石、石英和云母，而这矿物主要富集轻稀土元素，并且从图中可以看出 EU 的负异常，说明在岩浆结晶形成花岗岩之前就有长石结晶出来，使岩浆呈EU的负异常。
稀土元素分配型式及地球化学参数的计算
一、实习目的由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径及化合价的相似性，导致它们在自然界中常常紧密共生在一起。
因镧系收缩的缘故，使得稀土元素的离子半径从La→Lu逐渐减小，于是在岩浆过程中，这些元素在固相和液相间的分配呈现出明显的规律性变化。
Ce和Eu在自然界具有变价（Ce4+、Eu2+）的特征，Ce 和Eu的相对富集与亏损程度往往反映了特殊的地质背景。
本次实习要求掌握稀土元素的计算和作图方法，理解稀土元素的富集程度、分馏程度的地质意义，掌握Eu的亏损与富集的地质背景。
二、实习内容某地区的岩浆岩种类极为发育（表1—１和表1—２），请画出各岩类的稀土配分曲线图、结合稀土元素参数进行地质过程分析。
两种方法所得到的稀土元素参数表1—1 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6）注：１－橄榄苏长岩，２－钾长花岗岩，３－H型花岗岩，４－A型花岗岩，５－石英闪长岩(M型花岗岩)。
稀土元素由某单位等离子光谱方法分析。
表1—2 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6）注：表中数据由中子活化方法分析一、基本原理稀土元素通常指的是镧系元素的(La 、Ce 、Pr 、Nd 、Pm 、Sm 、Eu 、Gd 、Tb 、Dy 、Ho 、Er 、Tm 、Yb 、Lu ，其中Pm 在自然界无天然同位素)，由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径（RE 3+变化于0.86Å—1.14Å）及化合价的相似性使得它们在自然界往往紧密共生。
因镧系收缩造成稀土元素的离子半径从La →Lu 逐渐减小，Ce 和Eu 在自然界具有变价（Ce 4+、Eu 2+）的特征，以及介质（岩石、土壤、矿物等）的不同而引起稀土元素在自然界的分离。
为便于研究稀土元素在某介质中的分配型式，必须排除“偶数规则”的影响，最常用的方法是利用球粒陨石丰度值对稀土元素进行标准化。
这里向大家推荐W.V .Boynton(1984)提出的球粒陨石丰度值（×10-6）：La 0.31；Ce 0.808；Pr 0.122；Nd 0.6；Sm 0.195；Eu 0.0735；Gd 0.259；Tb 0.047；Dy 0.322；Ho 0.0718；Er 0.21；Tm 0.0324；Yb 0.209；Lu 0.0322。
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。
地球化学稀土元素配分分析
地球化学稀土元素配分分析标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]《地球化学》实习测验REE图表处理及参数计算一、实习目的1、掌握稀土元素组成模式图的制作方法。
2、掌握表征稀土元素组成的基本参数。
3、培养独立查阅文献及处理数据的能力。
二、基本原理1、稀土元素组成模式图1、原子序数为横坐标2、标准化数据为纵坐标3、对数刻度2、表征稀土元素组成的基本参数3、稀土总量4、轻重稀土比值5、轻稀土分异指数6、重稀土分异指数7、铕、铈异常三、实习测验内容1、绘制各类侵入岩的稀土元素组成模式图；2、计算各类侵入岩稀土元素组成的基本参数；3、对已绘制的图表和计算出的数据进行解释。
4、在以上实习内容掌握之后，自行查阅文献一篇，并进行以上3项操作。
四、实习测验步骤1、根据查阅文献数据，找到自己想要的数据表1 蒙库铁矿床岩石、矿石、矿物稀土元素成分分析（ppm）2、选出自己要的数据建立表格表2 稀土元素组成模式图（ppm）3、对数据进行球粒陨石标准化表3球粒陨石标准化后稀土元素组成模式图(ppm)图1 蒙库铁矿床稀土元素配分图5、计算稀土元素基本参数表4 表征稀土元素组成的基本参数6、数据及图表的解析（1）绿帘石：∑REE=，表明稀土元素含量较高；LR/HR=，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=，(Gd/Lu)N=，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。
Eu异常值=，为强正异常；Ce异常值=，表明Ce基本无异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集，重稀土相对亏损的右倾型，图像具有左陡右缓特点，Eu正异常明显特征。
（2）磁铁矿矿石：∑REE=，表明稀土元素含量较低；LR/HR=，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=，(Gd/Lu)N=，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。
地球化学-稀土元素标准化计算
表中数据为辉长岩、沂南花岗岩7件样品的REE组成(ppm)1，用球粒陨石值对样品的REE组成进行标准化，作其分配模式图，对图件中表达的地球化学特征进行说明；2，计算各样品的Eu/Eu*，并对其地球化学意义进行说明；,3，假设辉长岩中造岩矿物的组成为：CPX45%，PL35%，OL20%。
结合课件中提供的REE在矿物和熔体间的分配系数，计算与辉长岩平衡的熔体的REE组成，并作REE配分模式图。
解答：1，如下表1-1为常用球粒陨石和原始地幔稀土元素组成，我采用C1 球粒陨石数据（Sun & McDonough,1989）对样品的REE进行标准化，得到了下表1-2，再根据对样品REE标准化的数据进行作样品的分配模式图，得到了图1-1表1-1表1-2图1-1通过对样品配分模式图进行分析可知道，沂南花岗岩样品中富集轻稀土元素而亏损重稀土元素，这与花岗岩的成分岩性有一定关系，花岗岩为酸性岩，主要矿物为长石、石英和云母，而这矿物主要富集轻稀土元素，并且从图中可以看出Eu的负异常，说明在岩浆结晶形成花岗岩之前就有长石结晶出来，使岩浆呈Eu 的负异常。
辉长岩的样品配分模式图表现出来的富集轻稀土元素没有沂南花岗岩样品那么显著，富集程度较低，这也与辉长岩的岩性成分有关，辉长岩中主要矿物为辉石和长石，长石富集轻稀土元素较为显著，而辉石相对较富集重稀土元素，但程度不是很显著，所以岩石总体表现较为富集轻稀土元素，但程度不是那么显著。
并且从图中可以看出Eu的正异常，只是不是很显著，说明长石结晶出来使岩石呈Eu的正异常。
2，Eu/Eu*=2×Eu/(Sm+Gd)(其中Eu、Sm、Gd都是为球粒陨石标准化值)，根据这个求出各样品中的Eu/Eu*，如下表1-3：表1-3由上表中的Eu/Eu*值可知的辉长岩为Eu的正异常，说明在岩浆结晶时，长石和辉石先结晶出去形成辉长岩，而长石中富集Eu元素，所以在辉长岩中Eu 为正异常，而后期岩浆因长石的结晶分异而呈Eu的负异常，并且逐渐向酸性过渡，结晶形成酸性岩。
地球化学学习主要流程步骤
地球化学实习主要流程步骤实习四概率分布型式的检验及背景值和异常下限的确定1.将实习用的数据新建一个文件夹，以自己的学号命名2.复制表4-1的数据，选择性粘贴→文本，然后保存。
文件→另存为→一共3个要点：保存的位置：自己建的文件夹里，必须和运行程序在同一级目录；文件名：推荐4-1；保存的文件类型：csv逗号分隔 (后缀必须是csv格式)；然后以同样的操作方式复制表4-2的数据进行相同操作。
3.运行BASIC程序，得出结果4.以写字板方式（EXCEL）打开运行结果.5.简单解释一下相关参数的意思6.以相同的方式运行4-2的数据，得出运行结果.7.演示做作业。
复制实习4的作业到另外一个空白的WORD文档里，单独以自己的学号命名。
具体方式为：姓名+学号+实习内容的顺序。
比如：200701010326朱国勋No.18.开始填表：首先求出均值和方差，用各组组上限值（Xi），计算，以4-1为例：均值为1.46，方差为0.26，用EXCEL编辑公式=ROUND((A2-1.46)/0.26,2)9. 据值查标准正态概率分布函数表，得到各Xi点的累积概率F（）。
10.计算Dn值，在F（）的基础上加减13.6分组间隔频数f频率f累计频率∑fμ值概率F(μ)%临界曲线（上）临界曲线（下）0.77-0.97 3 3 3 -1.88 3.01 16.61 -10.590.97-1.17 9 9 12 -1.12 13.14 26.74 -0.461.17-1.37 22 22 34 -0.35 36.32 49.92 22.721.37-1.57 32 32 66 0.42 66.28 79.88 52.681.57-1.77 20 20 86 1.19 88.3 101.9 74.71.77-1.97 12 12 98 1.96 97.5 111.1 83.91.97-2.17 2 2 100 2.73 99.68 113.28 86.0811.建立画图的文件。
第四章稀土元素地球化学
第四章、稀土元素沉积地球化学
• ——石油化工领域：稀土用于石油裂化工业中的稀土分子 筛裂化催化剂，特点是活性高、选择性好、汽油的生产率 高。稀土在这方面的用量很大。 • ——玻璃工业领域：稀土在玻璃工业中有三个应用：玻璃 着色、玻璃脱色和制备特种性能的玻璃。用于玻璃着色的 稀土氧化物有钕(粉红色并带有紫色光泽)、镨玻璃为绿色 (制造滤光片)等；二氧化铈可将玻璃中呈黄绿色的二价铁 氧化为三价而脱色，避免了过去使用砷氧化物的毒性，还 可以加入氧化钕进行物理脱色；稀土特种玻璃如铈玻璃 (防辐射玻璃)、镧玻璃(光学玻璃)。
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
• 2、稀土元素在高新技术产业中应用 • ——显示器的发光材料：稀土元素中钇、铕是红色荧光 粉的主要原料，广泛应用于彩色电视机、计算机及各种 显示器。目前，我国年产彩电红粉300—400吨，计算机 显示器红粉50—100吨，以满足国产3500万支彩显管和近 百万支显示器的需求。 • ——磁性材料：钕、钐、镨、镝等是制造现代超级永磁 材料的主要原料，其磁性高出普通永磁材料4—10倍，广 泛应用于电视机、电声、医疗设备、磁悬浮列车及军事 工业等高新技术领域。据专家预测，本世纪末此类材料 产值将达到35亿美元。我市南开大学研究开发出拥有自 主知识产权的钕铁硼永磁材料就属此类，现正与肯达集 团合作进行产业化。
第四章、稀土元素沉积地球化学
地球化学-稀土元素标准化计算
表中数据为山东济南辉长岩、沂南花岗岩7件样品的REE组成(ppm)1，用球粒陨石值对样品的REE组成进行标准化，作其分配模式图，对图件中表达的地球化学特征进行说明；2，计算各样品的Eu/Eu*，并对其地球化学意义进行说明；,3，假设辉长岩中造岩矿物的组成为：CPX45%，PL35%，OL20%。
结合课件中提供的REE在矿物和熔体间的分配系数，计算与辉长岩平衡的熔体的REE组成，并作REE配分模式图。
解答：1，如下表1-1为常用球粒陨石和原始地幔稀土元素组成，我采用C1 球粒陨石数据（Sun & McDonough,1989）对样品的REE进行标准化，得到了下表1-2，再根据对样品REE标准化的数据进行作样品的分配模式图，得到了图1-1表1-1表1-2图1-1通过对样品配分模式图进行分析可知道，沂南花岗岩样品中富集轻稀土元素而亏损重稀土元素，这与花岗岩的成分岩性有一定关系，花岗岩为酸性岩，主要矿物为长石、石英和云母，而这矿物主要富集轻稀土元素，并且从图中可以看出Eu的负异常，说明在岩浆结晶形成花岗岩之前就有长石结晶出来，使岩浆呈Eu 的负异常。
济南辉长岩的样品配分模式图表现出来的富集轻稀土元素没有沂南花岗岩样品那么显著，富集程度较低，这也与辉长岩的岩性成分有关，辉长岩中主要矿物为辉石和长石，长石富集轻稀土元素较为显著，而辉石相对较富集重稀土元素，但程度不是很显著，所以岩石总体表现较为富集轻稀土元素，但程度不是那么显著。
并且从图中可以看出Eu的正异常，只是不是很显著，说明长石结晶出来使岩石呈Eu的正异常。
2，Eu/Eu*=2×Eu/(Sm+Gd)(其中Eu、Sm、Gd都是为球粒陨石标准化值)，根据这个求出各样品中的Eu/Eu*，如下表1-3：表1-3由上表中的Eu/Eu*值可知山东济南的辉长岩为Eu的正异常，说明在岩浆结晶时，长石和辉石先结晶出去形成辉长岩，而长石中富集Eu元素，所以在辉长岩中Eu为正异常，而后期岩浆因长石的结晶分异而呈Eu的负异常，并且逐渐向酸性过渡，结晶形成酸性岩。
13-微量元素地球化学
1000
碳酸盐岩
La/Yb
100
沉积岩 钙质泥岩
N
EuN，SmN和GdN均为相应元素实测值的球粒陨石标
准化值。δEu(或Eu/Eu*)>1为正异常，δEu<1为负
异常，δEu＝1无异常。
4.稀土元素地球化学
A negative Eu anomaly is typical of many
continental rocks, as well as most sediments and seawater.
上次课回顾
3.岩浆过程中微量元素定量模型
两花岗岩体，经采样，测得La、Sm含量（ppm）分别为：
样 品
花岗岩A
花岗岩B
La 7.5 11.0 33.1 38.2 20.5 42.3 50.2 30.8 38.4 68.5
Sm 6.0 4.5 5.8 6.2 6.1 8.4 10.1 7.9 5.97 13.9
REE球粒陨石标准化图 解，表示Eu异常的计算
4.稀土元素地球化学
δEu(或Eu/Eu*)计算以曾田彰正-科里尔图解为根据，
无Eu异常时，Eu的应有含量值为标准化曲线上旁侧
两个元素Sm和Gd的丰度值以内差法求得。δEu(或
Eu/Eu*)按下式得出:
δEu ＝ Eu/Eu*＝
EuN
(
Sm
2
Gd
)
4.稀土元素地球化学
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。
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。
பைடு நூலகம் 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、 也不显示轻稀土富集，如T型洋中脊玄武岩等。 • 通常我们把稀轻土富集型和轻稀土亏损型的分 布模式简称之为富集型或亏损型。 • 在上述三种类型基础上，根据图形中曲线在Eu 和Ce处的形态还可再划分出Eu亏损型、Eu富集 型、Ce亏损型和Ce富集型等几种类型，这是因 为Eu和Ce有着与其他稀土元素不同的价态而引 起的
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。
稀土元素丰度表示法
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
稀土元素原始地幔标准化计算公式
稀土元素原始地幔标准化计算公式
稀土元素原始地幔标准化计算公式的研究是地球化学领域的重要课题之一。
稀
土元素是指具有原子序数为57-71的一系列元素。
它们在地壳中分布广泛，对于地
球科学和地质学的研究具有重要意义。
原始地幔标准化计算公式是一种方法，用于研究地球内部的化学成分变化，特别是地幔的成分。
原始地幔标准化计算公式主要基于稀土元素的浓度比值。
它的计算公式如下：
X/Y = (X/Y)sample / (X/Y)chondrite
其中，X和Y代表两种稀土元素，(X/Y)sample代表样本中X和Y的浓度比值，(X/Y)chondrite代表矿物群球粒陨石中X和Y的浓度比值。
原始地幔标准化计算公式的目的是将地球内部的化学成分与标准的地质样本进
行比较。
通过这种比较，地球化学家可以深入了解地球内部的物质循环、岩石形成和地球演化过程。
标准化计算公式使得不同地质样品之间的比较更加准确，消除了样品大小和地球历史的影响。
在稀土元素原始地幔标准化计算公式中，矿物群球粒陨石被选择为标准样品，
因为它们被认为是距离地幔最接近的岩石类型。
通过将地球内部的样品与矿物群球粒陨石进行比较，我们可以确定地球内部各个区域的化学差异。
总而言之，稀土元素原始地幔标准化计算公式是一种重要的地球化学计算方法，用于研究地球内部的化学成分变化。
通过这种方法，我们可以更深入地了解地球的演化过程和内部地质活动。
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实习一稀土元素分配型式及地球化学参数的计算
一、实习目的
由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径及化合价的相似性，导致它们在自然界中常常紧密共生在一起。
因镧系收缩的缘故，使得稀土元素的离子半径从La→Lu逐渐减小，于是在岩浆过程中，这些元素在固相和液相间的分配呈现出明显的规律性变化。
Ce和Eu在自然界具有变价（Ce4+、Eu2+）的特征，Ce 和Eu的相对富集与亏损程度往往反映了特殊的地质背景。
本次实习要求掌握稀土元素的计算和作图方法，理解稀土元素的富集程度、分馏程度的地质意义，掌握Eu的亏损与富集的地质背景。
二、实习内容
某地区的岩浆岩种类极为发育（表1—１和表1—２），请画出各岩类的稀土配分曲线图、结合稀土元素参数进行地质过程分析。
两种方法所得到的稀土元素参数
表1—1 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6）
注：１－橄榄苏长岩，２－钾长花岗岩，３－H型花岗岩，４－A型花岗岩，５－石英闪长岩(M型花岗岩)。
稀土元素由某单位等离子光谱方法分析。
表1—2 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6）
注：表中数据由中子活化方法分析
实习一 稀土元素分配型式及地球化学参数的计算
一、基本原理
稀土元素通常指的是镧系元素的(La 、Ce 、Pr 、Nd 、Pm 、Sm 、Eu 、Gd 、Tb 、Dy 、Ho 、Er 、Tm 、Yb 、Lu ，其中Pm 在自然界无天然同位素)，由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径（RE 3+变化于0.86Å—1.14Å）及化合价的相似性使得它们在自然界往往紧密共生。
因镧系收缩造成稀土元素的离子半径从La →Lu 逐渐减小，Ce 和Eu 在自然界具有变价（Ce 4+、Eu 2+）的特征，以及介质（岩石、土壤、矿物等）的不同而引起稀土元素在自然界的分离。
为便于研究稀土元素在某介质中的分配型式，必须排除“偶数规则”的影响，最常用的方法是利用球粒陨石丰度值对稀土元素进行标准化。
这里向大家推荐W.V.Boynton(1984)提出的球粒陨石丰度值（×10-6）：
La 0.31；Ce 0.808；Pr 0.122；Nd 0.6；Sm 0.195；Eu 0.0735；Gd 0.259；Tb 0.047；Dy 0.322；Ho 0.0718；Er 0.21；Tm 0.0324；Yb 0.209；Lu 0.0322。
1.计算球粒陨石标准化有关的稀土元素地球化学参数
N RE RE RE = 式中
RE ——某稀土元素的丰度；
RE N ——某稀土元素轻球粒陨石标准化以后的丰度；
RE 0——某稀土元素的球粒陨石丰度值。
)Pr (La 2
1Ce *Ce Ce Ce N N N N +==δN N N Pr La 2Ce += 式中：Ce δ——铈异常系数；
Ce*——铈的理想值。
)Gd (Sm 2
1Eu *Eu Eu Eu N N N N +==δN N N Gd Sm 2Eu += Eu δ——铕异常系数；Eu*——铕的理想值。
,Yb La Yb La N N N =⎪⎭⎫ ⎝⎛ ,Sm La Sm La N N N =⎪⎭⎫ ⎝⎛ N
N N Nd Sm Nd Sm =⎪⎭⎫ ⎝⎛。
,Sm La ,Y b La N N ⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛ N
Nd Sm ⎪⎭⎫ ⎝⎛分别反映了稀土元素、轻稀土元素和中稀土元素的富集程度和分馏程度。
2.计算稀土元素总量
REE 代表从La 到Lu 共14个稀土元素含量的总和。
LREE 代表La 、Ce 、Pr 、Nd 、Sm 和Eu 六个稀土元素含量的总和（即轻稀土元素总量）。
HREE 代表从Gd 到Lu 8个重稀土元素含量之总和。
LREE/HREE 代表轻稀土元素总量与重稀土元素总量的比值。
3.估算未测稀土元素的丰度
有些测试方法并不能测全所有的稀土元素，如中子活化法通常只能测出La 、Ce 、Nd 、Sm 、Eu 、Tb 、Yb 和Lu 8个元素。
根据稀土元素往往服从对数正态分布的特点，以及在球粒陨石标准化稀土元素分配图（对数座标）上近于直线分布等规律，可以用下式估算未测稀土元素的丰度：
⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⋅=⋅=⋅=⋅=⋅=⋅=-0.8N 0.2N N 0.6
N 0.4N N
4.0N 0.6N N 0.2N 0.8N N 0.2N 1.2N N 3
/2N 1/3N )
(Yb )(Tb Tm )(Tb )(Tb Er )
(Yb )Tb (Ho )(Yb )(Tb Dy )
(Yb )(Tb Gd )(Nd )La (Pr N
二、步骤
1.输入原始数据
设有n 个样品，每个样品有m 个元素（m=8或m=14），X ij 为第i 个样品第j
个稀土元素，S i 为第i 个样品的样号。
数据输入型式为：
nm 1m n n2n1n 2m 1m 22221
21m 1m 11211
1x x x x S x x x x S x x x x S ---
，，，
2.调用程序
本程序为BASIC 语言编写，首先运行QBASIC ·EXE 文件，然后利用菜单打开 “REE ·BAS ”文件并运行（RUN ）该程序。
（1）输入内容
① number of the sample (样品数)
② select the way of inpution 1=8 etements 2=14 elements (选择输入方式 ：8个元素输1，14个元素则输入2)
③ data filename （输入原始数据文件名）
④ do you print the data y/n （数据是否存盘y/n ）
⑤ input data filename for outpution （输出文件名，不存盘无此项） ⑥ input the length of the one unit (mm) dx=8—11, dy=15—30）。
（图形大小控制参数，两个元素间的间距为dx ，每一个对数作图单位间的实际距离为dy 毫米）
⑦ do you write the figure y/n （屏幕图形是否存盘y/n ）
⑧ enter the name of memary image file （输入图形文件名，图形不存盘无此项）
⑨ do you figure again y/n （是否重选制图参数再画图）
（2）输出内容：
① 屏幕上输出稀土元素配分型式图（彩色），可以把此图形拷贝到剪贴板上（使用Print Screen 键）并粘贴到“画图”程序中供进一步修改。
②文件输出表1、表2和表3。
表1 稀土元素含量表
表 2 球粒陨石标准化稀土元素丰度表（本表中数据可以提供给Golden Software Grapher，Microsoft Excel等软件，以便画出更美观图形）表3 稀土元素地球化学参数表
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
请预览后才下载，期待你的好评与关注！）。