第08章 微量元素地球化学原理
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＋2和／或＋4价离子，但在地球化学研究中只有Ce4+ 和Eu2+ 有意 义。它们分别形成比＋3价氧化态更小和更大的离子
0.88（4＋）
1.25（2＋）
Ǻ 1.09 1.08 1.06 1.04 1.04 1.03 1.02 1.00 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94
.
在表生作用中稀土分异较弱；
因。实测获得：
K B Nr/a 海 C 水 l[B ]N ra /B C [ ] l海 r 水 0 .15
.
三、稀土元素地球化学
.
1、稀土元素和镧系收缩
因为f 层核的屏蔽常数较小，所以有效核电荷对 内层（f）电子的吸引力增大。由此造成随原子序
数增加，即核电荷增大使镧系元素的离子半径减 小。同样有锕系收缩。
和玻璃） 2.人工实验：
.
(二)分配系数的影响因素 1.温度
(
ln K T
D
)
P
H RT 2
ln
K
D
H RT
B
2.压力的影响：
(lnK)
Vo
P T RT
.
.
3.熔体（溶剂）成分的影响
分配系数 分配系数
斜长石
2.5
流纹岩浆
2
玄武岩浆
1.5
1
0.5
0 Ce Nd Sm Eu Gd Dy Er Yb Lu 元素
.
作者
Nakamura, 1974
Boynton, 1984
Taylor & McLennan, 1985
球 粒 陨
参考文献
Geochim. Cosmochim. Acta, v38, 757-
775.
Rare earth element geochemistry, Elsevier, pp. 63-
.
(1)溶剂性质遵守拉乌尔定律： 溶剂的活度等于纯溶剂的活度与其摩尔分数的乘积： aj = aoj • Xj
(2)稀溶液性质遵守亨利定律： 即溶质的活度与溶质的摩尔分数成正比： ai = i • Xi
.
.
为什么？
.
二、微量元素的分配系数 (一)分配系数的测定 1.天然样品： 利用地质体中两种平衡相中元素（如火山岩中斑晶
第八章 微量元素地球化学
.
提纲
一、微量元素的概念和稀溶液的性质 二、微量元素的分配系数 三、稀土元素地球化学
.
一、微量元素的概念和稀溶液的性质
微量元素的概念：<0.1%。是一个相对于主要元素 而言。主量元素、次要元素、微量元素。
理想溶液：ai=Xi
1.溶质、溶剂和稀溶液 溶质：含量较少的部分 溶液：较多的部分 稀溶液：溶质与溶质之间的相互作用可以忽略 2.稀溶液的性质(=>理想溶液)
.
元素
ECA（1） PAAS（2） NASC（3） ES（4）
页 岩
La
50
Ce
88
中
Pr
9.8
的
Nd
40
稀
Sm 7.2
土
Eu
1.4
平
Gd 6.2
均
Tb
1.0
含
Dy
5.8
量
Ho
1.2
Er
3.2
38.2 79.6 8.83 33.09
5.55 1.08 4.66 0.774 4.68 0.991 2.85
114.
The continental crust: its composition and evolu-tion, Blackwell Sci. Publ., pp.298.
石
La
0.3290
0.3100
0.3670
Ce
0.8650
0.8080
0.9570
稀
Pr
0.1220
0.1370
土
Nd
0.6300
Ǻ 1.09 1.08 1.06 1.04 1.04 1.03 1.02 1.00 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94
10－12m
半衰期不超过5年
稀土元素的离子半径
.
稀土元素的分类： 轻稀土(LREE）：La～Sm; 重稀土(HREE)：Gd～Lu； 有时将Sm～Ho称为中稀土（MREE） 稀土元素都能形成＋3价离子。虽然部分稀土元素在化学上也能形成
0.0356
Yb
0.2200
0.2090
0.2480
Lu
0.0339
0.0322
0.0381
Y
2.1000
.
源自文库
（1）球粒陨石标准化
洋中脊玄武岩的稀土元素分配模式（Saunders,1984） A：N－型（正常型）洋中脊玄武岩，实线为采自太平洋的样 品，虚线为大西洋样品；B：E－型（富集型）洋中脊玄武岩
Ce和Eu的变价（Ce和Eu的异常）可用于指示氧化还原条件。
.
2、标准化
消除因原子数奇偶变化造成的含量影响； 确定样品相对于标准所产生的分异程度; （1）球粒陨石标准化 球粒陨石被认为代表了太阳系最初元素核合成过程以来相对未分异的原始 物质。 （2）页岩标准化 化学元素在细粒沉积岩中被充分混合，从而使其含量变得相当均匀。这种 “平均沉积岩”经常用来作为对稀土标准化的参照值。 （3）对其它特定岩石的标准化 研究岩套的演化和分配系数。
0.6000
0.7110
平
Sm
0.2030
0.1650
0.2310
均
Eu
0.0770
0.0735
0.0870
Gd
0.2760
0.2590
0.3060
含
Tb
0.0474
0.0580
量
Dy
0.3430
0.3220
0.3810
Ho
0.0718
0.0851
Er
0.2250
0.2100
0.2490
Tm
0.0324
单斜辉石
2.5
2
1.5
流纹岩浆
1
玄武岩浆
0.5
0 Ce Nd Sm Eu Gd Dy Er Yb Lu 元素
.
(三)微量元素分配系数的应用 1.地质温度计
.
.
.
.
2.研究地球化学过程的平 衡程度
根据两中相，如矿物与矿 物、矿物与熔体（玻璃 ）等之间微量元素的分 配特征
.
3.研究地质作用过程 沉积盆地演化历史的研究 海相石盐Br=0.11-0.44 例：德国司塔斯福特的策克斯泰因岩系中盐层的成
在岩浆作用中，尤其在玄武质岩浆中稀土分异较弱 ，LREE— HREE相容性增强；
稀土元素在表生作用、热液作用和低级变质作用中具有相对稳定 的地球化学性质。因此，能更有效地排除各种岩浆期后作用的 影响；
相邻的稀土元素可能指示岩浆物质来源；而相隔较远的稀土元素 比值或轻稀土(LREE)／重稀土(HREE)比值则可能指示岩浆的分 异作用；
32 73
7.9 33 5.7
1.24 5.2 0.85 5.8 1.04 3.4
41.1 81.3 10.4 40.1 7.3 1.52 6.03 1.05
1.20 3.55
Tm 0.49
0.405
0.5
0.56
Yb
3.0
2.82
3.1
3.29
Lu
0.47
0.88（4＋）
1.25（2＋）
Ǻ 1.09 1.08 1.06 1.04 1.04 1.03 1.02 1.00 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94
.
在表生作用中稀土分异较弱；
因。实测获得：
K B Nr/a 海 C 水 l[B ]N ra /B C [ ] l海 r 水 0 .15
.
三、稀土元素地球化学
.
1、稀土元素和镧系收缩
因为f 层核的屏蔽常数较小，所以有效核电荷对 内层（f）电子的吸引力增大。由此造成随原子序
数增加，即核电荷增大使镧系元素的离子半径减 小。同样有锕系收缩。
和玻璃） 2.人工实验：
.
(二)分配系数的影响因素 1.温度
(
ln K T
D
)
P
H RT 2
ln
K
D
H RT
B
2.压力的影响：
(lnK)
Vo
P T RT
.
.
3.熔体（溶剂）成分的影响
分配系数 分配系数
斜长石
2.5
流纹岩浆
2
玄武岩浆
1.5
1
0.5
0 Ce Nd Sm Eu Gd Dy Er Yb Lu 元素
.
作者
Nakamura, 1974
Boynton, 1984
Taylor & McLennan, 1985
球 粒 陨
参考文献
Geochim. Cosmochim. Acta, v38, 757-
775.
Rare earth element geochemistry, Elsevier, pp. 63-
.
(1)溶剂性质遵守拉乌尔定律： 溶剂的活度等于纯溶剂的活度与其摩尔分数的乘积： aj = aoj • Xj
(2)稀溶液性质遵守亨利定律： 即溶质的活度与溶质的摩尔分数成正比： ai = i • Xi
.
.
为什么？
.
二、微量元素的分配系数 (一)分配系数的测定 1.天然样品： 利用地质体中两种平衡相中元素（如火山岩中斑晶
第八章 微量元素地球化学
.
提纲
一、微量元素的概念和稀溶液的性质 二、微量元素的分配系数 三、稀土元素地球化学
.
一、微量元素的概念和稀溶液的性质
微量元素的概念：<0.1%。是一个相对于主要元素 而言。主量元素、次要元素、微量元素。
理想溶液：ai=Xi
1.溶质、溶剂和稀溶液 溶质：含量较少的部分 溶液：较多的部分 稀溶液：溶质与溶质之间的相互作用可以忽略 2.稀溶液的性质(=>理想溶液)
.
元素
ECA（1） PAAS（2） NASC（3） ES（4）
页 岩
La
50
Ce
88
中
Pr
9.8
的
Nd
40
稀
Sm 7.2
土
Eu
1.4
平
Gd 6.2
均
Tb
1.0
含
Dy
5.8
量
Ho
1.2
Er
3.2
38.2 79.6 8.83 33.09
5.55 1.08 4.66 0.774 4.68 0.991 2.85
114.
The continental crust: its composition and evolu-tion, Blackwell Sci. Publ., pp.298.
石
La
0.3290
0.3100
0.3670
Ce
0.8650
0.8080
0.9570
稀
Pr
0.1220
0.1370
土
Nd
0.6300
Ǻ 1.09 1.08 1.06 1.04 1.04 1.03 1.02 1.00 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94
10－12m
半衰期不超过5年
稀土元素的离子半径
.
稀土元素的分类： 轻稀土(LREE）：La～Sm; 重稀土(HREE)：Gd～Lu； 有时将Sm～Ho称为中稀土（MREE） 稀土元素都能形成＋3价离子。虽然部分稀土元素在化学上也能形成
0.0356
Yb
0.2200
0.2090
0.2480
Lu
0.0339
0.0322
0.0381
Y
2.1000
.
源自文库
（1）球粒陨石标准化
洋中脊玄武岩的稀土元素分配模式（Saunders,1984） A：N－型（正常型）洋中脊玄武岩，实线为采自太平洋的样 品，虚线为大西洋样品；B：E－型（富集型）洋中脊玄武岩
Ce和Eu的变价（Ce和Eu的异常）可用于指示氧化还原条件。
.
2、标准化
消除因原子数奇偶变化造成的含量影响； 确定样品相对于标准所产生的分异程度; （1）球粒陨石标准化 球粒陨石被认为代表了太阳系最初元素核合成过程以来相对未分异的原始 物质。 （2）页岩标准化 化学元素在细粒沉积岩中被充分混合，从而使其含量变得相当均匀。这种 “平均沉积岩”经常用来作为对稀土标准化的参照值。 （3）对其它特定岩石的标准化 研究岩套的演化和分配系数。
0.6000
0.7110
平
Sm
0.2030
0.1650
0.2310
均
Eu
0.0770
0.0735
0.0870
Gd
0.2760
0.2590
0.3060
含
Tb
0.0474
0.0580
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0.3430
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0.3810
Ho
0.0718
0.0851
Er
0.2250
0.2100
0.2490
Tm
0.0324
单斜辉石
2.5
2
1.5
流纹岩浆
1
玄武岩浆
0.5
0 Ce Nd Sm Eu Gd Dy Er Yb Lu 元素
.
(三)微量元素分配系数的应用 1.地质温度计
.
.
.
.
2.研究地球化学过程的平 衡程度
根据两中相，如矿物与矿 物、矿物与熔体（玻璃 ）等之间微量元素的分 配特征
.
3.研究地质作用过程 沉积盆地演化历史的研究 海相石盐Br=0.11-0.44 例：德国司塔斯福特的策克斯泰因岩系中盐层的成
在岩浆作用中，尤其在玄武质岩浆中稀土分异较弱 ，LREE— HREE相容性增强；
稀土元素在表生作用、热液作用和低级变质作用中具有相对稳定 的地球化学性质。因此，能更有效地排除各种岩浆期后作用的 影响；
相邻的稀土元素可能指示岩浆物质来源；而相隔较远的稀土元素 比值或轻稀土(LREE)／重稀土(HREE)比值则可能指示岩浆的分 异作用；
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7.9 33 5.7
1.24 5.2 0.85 5.8 1.04 3.4
41.1 81.3 10.4 40.1 7.3 1.52 6.03 1.05
1.20 3.55
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0.405
0.5
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2.82
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