稀土元素地球化学
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。
地球化学 (14)
REE的较大半径削弱着共价键性和静电的相互作 用， 成为阻止REE形成稳定络合物的主要因素之 一。溶液中三价REE离子能同CO23-，Br+，I-， NO3-和SO42-等组成离子对，形成碳酸盐，硫酸盐， 氯化物和氟化物型络合物. ；
在富CO2溶液中REE极活动。 实验证明HREE在共 存硅酸盐和碳酸盐熔体(岩浆熔离)之间优先富集于 碳酸盐熔体中；在共存富CO2蒸气相中REE更加富 集；
尽管REE化学行为相似， 还是能通过某些成岩和 成矿过程发生彼此分离。这是因电子构型对它们 离子价态和半径施加影响的结果，也与REE在造 岩矿物配位多面体类型众多和大小变化有关。
2. REE价态
REE是强正电性元素， 以离子键为特征， 只含极 少共价成分。电离顺序是先移去6s亚层上两个电 子，然后丢失1个5d或4f电子，因为5d和4f电子在 能量上相对接近于1个6s电子。设想再从4f移去1 个，即第4个电子，但是这个电子电离能太高， 不易移去。因此REE在化学和地球化学上均显示 三价离子状态，只有Eu和Yb可呈2价， Ce和Tb可 呈4价。原因：Eu2＋和Tb4＋具有半充满4f亚层， Yb2＋具有全充满4f亚层，Ce4＋具有贵气体氙(Xe) 电子构型，这些电子构型可以提高该价态离子的 稳定性。
变价离子(Eu，Ce等)不同价态的比例取决于 体系的成分、氧逸度、温度和压力；
3．REE的配位和离子半径
矿物中REE占据多种多样的配位多面体，从六次 到十二次，甚至更高的配位均有。较小的稀土元 素占据六次配位位置，但这种情况在矿物中少见。
一般REE在矿物中的配位要大些，最常见的配位 是七次到十二次，如榍石中为七次，锆石中为八 次，独居石中为九次，褐帘石中为十一次和钙钛 矿中为十二次。
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。
稀土元素在地球化学样品中的含量分析
186管理及其他M anagement and other稀土元素在地球化学样品中的含量分析彭 萌（四川省地质矿产勘查开发局成都综合岩矿测试中心，四川 成都 610081）摘 要：稀土元素存在于在地球化学样品中，且具有非常相似的物理化学特性，因此常作为研究地球化学的示踪剂。
本文主要对地球化学样品中稀土元素的分析方法进行介绍与研究，稀土分析主要应用现代仪器进行分析，现代仪器分析手段繁多，不同的实验分析所用到的化学仪器也不一样，本文从地球化学样品的特点入手，简单介绍现代仪器在地球化学样品分析中的技术应用，并着重介绍电感耦合等离子体质谱分析技术（ICP-MS）分析地球化学样品中稀土元素含量的方法。
关键词：稀土元素；地球化学样品；含量；特征 中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）17-0186-2收稿日期：2020-09作者简介：彭萌，男，生于1983年，汉族，四川成都人，大学本科，工程师，研究方向：岩矿分析。
地球化学样品组分复杂，不同元素在不同的样品中含量相差较大，实验分析的物质种类繁多，问题也多种多样。
在使用现代仪器分析实验的过程中，要对实验数据和仪器操作慎之又慎。
由于地球化学样品分析的物质品类广，影响分析结果的因素也比较多，这就造成了无机化学的分析难度大，所以如何合理应用现代仪器分析地球化学样品，得出准确的实验数据和结论，体现出现代仪器分析的实际价值。
稀土元素主要指的是镧系元素以及和镧系元素密切相关的钪（Sc）、钇（Y），共17种元素总称为稀土元素（RE）。
La （镧），Ce （铈），Pr （镨），Nd （钕），Pm （钷），Sm （钐），Eu （铕）称为铈组稀土（轻稀土）；Gd （钆），Tb （铽），Dy （镝），Ho （钬），Er （铒），Tm （铥），Yb （镱），Lu （镥），Sc，Y 称为钇组稀土（中重稀土）。
稀土元素含量分析是地质科学研究最常用的方式之一。
稀土元素地球化学[精]
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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、
稀土元素地球化学特性及分布规律考核试卷
20.下列哪个稀土元素在陨石中的含量较高？（）
A.镧
B.铕
C.铈
D.钇
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.稀土元素的地球化学特性包括以下哪些？（）
A.分馏效应
B.淋滤效应
C.富集效应
D.稳定效应
2.下列哪些因素影响稀土元素在沉积物中的分布？（）
C.钕
D.镧
17.稀土元素在煤炭中的分布规律与下列哪个因素有关？（）
A.煤炭的成熟度
B.煤炭的硫含量
C.煤炭的挥发分
D.煤炭的灰分
18.下列哪个稀土元素在超基性岩中相对富集？（）
A.镧
B.铕
C.铈
D.钇
19.稀土元素在河流沉积物中的分布规律与下列哪个因素有关？（）
A.河流流速
B.河流径流量
C.河流侵蚀作用
A.过渡元素
B.碱金属
C.稀有气体
D.稀土元素
2.稀土元素地球化学特性中，哪一个特性是指稀土元素在地球化学过程中不易被淋滤迁移？（）
A.分馏效应
B.固定效应
C.富集效应
D.淋滤效应
3.下列哪个稀土元素在地球表面的平均含量最高？（）
A.铕
B.钕
C.铈
D.镧
4.稀土元素的电子排布特点是什么？（）
A.外层电子全满
3.氧化还原状态
4.独立矿物，类质同象替代
5.温度，压力，流体活动
6.递减
7.内蒙古
8.成熟度
9.吸附
10.生物吸收，生物沉淀
四、判断题
1. ×
2. ×
3. √
4. √
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
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。
稀土元素在地球化学样品中的含量分析
稀土元素在地球化学样品中的含量分析摘要：地球化学样品中的稀土元素，具有相似的物化特性，常用来作为地球化学研究的示踪剂。
本文研究了地球化学样品中稀土元素含量的分析方法，稀土元素分析采用现代仪器设备进行，手段丰富多样。
从地球化学样品中稀土元素含量分析的特点与方法入手，介绍仪器分析的技术应用，以期为地球化学研究提供参考。
关键词：稀土元素；地球化学样品；含量分析地球化学样品的成分较为复杂，不同元素在不同样品中呈现的物化性质及含量都有所差别。
通过实验来分析地球化学样品中的物质种类，遇到的问题比较复杂。
当前地球化学样品分析大量引入了现代仪器，对仪器的操作和实验数据的分析应仔细谨慎。
地球化学样品分析的物质品类非常广泛，影响分析准确性的因素较多，提高了分析难度，应合理利用现代仪器展开分析，得出准确数据，推导正确的结论，体现现代仪器分析和分析技术的价值。
稀土元素含量测定分析可辅助地球化学样品研究。
稀土元素指的是镧系元素以及与之密切相关的两种元素，共17种元素。
一、稀土元素含量分析在地球化学样品研究中的意义当今稀土元素在战略矿藏储备上的重要意义已经越来越为人们所重视。
我国作为稀土资源大国，近年来在稀土资源的勘探、开采、生产、贸易领域深入耕耘，取得了较大成就，受到多方瞩目。
稀土元素被誉为“工业维生素”，在工业生产领域得到广泛应用。
而稀土在地球化学分析中也占据重要的地位，可以作为示踪剂，对于地球化学研究、地质理论研究、矿产勘探研究等有着极强的推动作用。
稀土元素和地球的地质发展过程联系紧密，参与了地球地质各个阶段的变化，通过测算和分析稀土元素的含量可以了解地球地质变化过程，为地质研究提供参考。
当前测算稀土元素含量采用的电感耦合等离子体质谱分析技术有以下作用：首先，稀土元素在地球化学样品中的含量分析可以通过仪器精确定量。
稀土元素分析的定量化能够解释地球的地质环境和条件，判断其中是否存在矿藏，有助于矿产资源的勘探开发。
根据不同的分析目的，采用不同的分析手段，对不同元素展开同位素分析，通过合理运用分析技术和分析手段来实现分析目的。
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
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
稀土元素配分曲线
稀土元素配分曲线
稀土元素配分曲线是指在地球化学研究中，描述稀土元素（Rare Earth Elements，简称REE）在地球物质中的分布模式的一种图形表示方法。
稀土元素是指化学周期表中镧系元素的15个成员，包括镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）以及伊特饱（Y）。
稀土元素配分曲线通常以正规化（normalized）的形式呈现，即将每个稀土元素的含量除以一个参考元素的含量，常用的参考元素是铁（Fe）或铝（Al）。
这样做的目的是消除样品之间的差异，突出各个稀土元素之间的分布模式。
在稀土元素配分曲线中，横轴表示稀土元素的原子序数，纵轴表示稀土元素的含量。
每个稀土元素的含量以百分比或千分比表示。
通常情况下，配分曲线呈现出一条平缓的曲线，即“右倾曲线”，即从镧（La）到镥（Lu）的含量逐渐递减。
稀土元素配分曲线的形态可以反映地球物质中稀土元素的分馏和分配过程。
例如，正规化后的曲线上升或下降的幅度越大，可表示相对富集或亏损。
曲线的形态特征可以用于识别和区分不同的岩石类型和地质过程，如岩浆来源、岩石演化、地壳物质来源等。
稀土元素配分曲线在地质学、地球化学、矿床学等领域具有重要的应用价值。
通过分析和解释曲线的形态特征，可以推断地球物质的成因、岩浆活动的性质、构造环境等信息，对于地质过程和资源勘探具有重要的指示意义。
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
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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
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
1. 稀土元素的电子构型
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f0-145s25p65d0-16s2
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 ），
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
2. 稀土元素的离子价态
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f0-145s25p65d0-16s2 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f0-145s25p6
英安岩熔体
/
石
榴
石
二
辉
样
橄
品
榄 岩 平 衡 部
球 粒 陨 石
分
熔
融
一般来讲，稀土元素整体表现为不相容元素，而且 LREE的不相容性高于HREE
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 元素置换 5 分配系数 6 在水溶液中的迁移
（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
基本参数
3 离子半径
4 元素置换 5 分配系数 6 在水溶液中的迁移
控制稀土元素在自然界分 馏与否的关键参数
碳质球粒陨石中稀土元素的组成（10-6）
第三节 稀土元素地球化学
一、稀土元素的主要性质
的置换。
4. 稀土元素的元素置换 电价补偿：
REE3++A13++CaAl2Si2O8→REEAl3SiO8+Ca2++Si4+ REE3++Na++2CaAl2Si2O8→2(REE,Na)Al2Si2O8+2Ca2+ 2REE3++Ca5(PO4)3OH→(REE2Ca2□)(PO4)3OH+3Ca2+
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
第三节 稀土元素地球化学
一、稀土元素的主要性质
Pm
Sm
从La到Nd 4个元素
Eu
Gd
2）中稀土元素 (MREE)
Tb
Dy
从Sm到Ho 6个元素
Ho
3）重稀土元素 (HREE)
Er
Tm
从Er到Lu+Y 5个元素
Yb
Y
第三节 稀土Biblioteka 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
5. 稀土元素的分配系数
2 ） 除 Eu 以 外 ， 对 许多造岩矿物来 说 ， REE 的 平 均 分配系数一般都 小于1。在酸性岩 中，单斜辉石和 角闪石的D值常大 于1。
相容
分 配 系 数
石榴石 角闪石 单斜辉石 斜方辉石
斜长石 橄榄石
不相容
5. 稀土元素的分配系数
3）副矿物对REE的分 配起着重要作用。 REE的副矿物/熔体 分配系数一般很大， 并 造 成 REE 彼 此 强 烈分馏。
（一）稀土元素及其分组
La-Lu+Y, LREE,HREE,MREE
（二）稀土元素的性质
二、稀土元素组成数据的表示方法
第三节 稀土元素地球化学
（二）稀土元素的性质
1 电子构型 2 离子价态 3 离子半径
3. 稀土元素的离子半径
离子半径（10-10m)
1.2 Eu2+
1.1
镧系收缩
1
0.9 Ce4+
M3+,VI Y
0.8 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
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
4. 稀土元素的元素置换
自然界见有 REE3+对
Ca2+，Y3+, Th4+，U4+， Mn2+，Zr4+
Eu2+对Sr2+ ， Ca2+和Pb2+