稀土元素地球化学资料

稀土元素的分类
LREE：La → Eu HREE：Gd→Lu，Y
Ce和 Y
LREE：La → Sm MREE：Eu →Dy
HREE：Ho→Lu，Y
第五章 稀土元素地球化学
表征REE组成的参数
（1）稀土元素总量ΣREE； （2）轻重稀土元素比值 ΣCe/ΣY；ΣLREE/ΣHREE； （3）（La/Yb）N、(La/Lu)N、(Ce/Yb)N （4）Eu/Eu*(δEu)和Ce/Ce*（δCe）： δEu=EuN/[(SmN+GdN)/2] δEu>1为正异常
2 1 2
英文名称 Yttrium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Proymethium Samarium Europium Gadolium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutec tium
Eu N
Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
第五章 稀土元素地球化学
稀土元素的主要性质
（1）57—71号“镧系元素”属电子充填在第 三层“4f型元素”,易失去6s25d1或6s24f1三个 电子，呈三价，这十五个元素在自然界密切共 生，成组成串进入矿物晶格。Y是第5周期过渡 元素的起点，次外层d型充填，外电子排布为 5s24d1 ，呈三价阳离子。
•放射性元素：U、Th、Po、At、Rn、Fr与锕系等元素。
第五章 稀土元素地球化学
稀土元素名称的由来
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， 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）。
化合价 3+ 3+ 3 +， 4+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3 +， 2+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+
天然 同位素 1 2 4 1 7 0 7 2 7 1 7 1 6 1 7 2
6s
2
4f3 4 4f 5 4f 6 4f 4f
7 7 1
6s2 2 6s 2 6s 2 6s 6s
2 2
第五章 稀土元素地球化学
第五章 稀土元素地球化学 Rare earth element geochemistry
第一节
第二节 第三节
概述
稀土元素的丰度 稀土元素的地球化学行为
第四节
稀土元素在地质中的应用
第五章 稀土元素地球化学
第一节
概述
稀土元素是稀有元素的一部分，“稀有元素”这一 名称是历史原因造成的，并不十分科学。大约在 19世 纪中叶起，人们将某些发现较晚且应用有限的元素称 之为“稀有元素”以后就一直沿用下来。 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 （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
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
第五章 稀土元素地球化学
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 兰 市 普 女 迫 三 友 轧 特 敌 伙 尔 丢 肄 路
REE的地壳丰度为0.017%，Ce、La、Nd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。
δEu<1为负异常 δEu=1为无异常
δCe=CeN/[(LaN+PrN)/2]
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100
Ce N
粒 岩 陨 石/球 石
Ce N 2Ce N Ce * La N PrN Ce
EuN 2 EuN Eu * SmN Gd N Eu
Ce*
10
Eu*
2 1 La Ce Pr Nd
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1968年国际纯化学和应用化学学会建议“稀土元
素”代表周期表上的ⅢB族元素即Sc、Y、Ln（镧系 元素）、锕系元素。但这一用法没有为地球化学文 献所采纳。 一般认为，稀土元素包括Ln+Y共16个元素。
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第五章 稀土元素地球化学
第五章 稀土元素地球化学
原子 序数 39 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 元素 符号 Y La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 元素 名称 钇 镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 拼音 yǐ lán shì pǔ nǜ pǒ shān yǒ u gá tè dī huǒ ěr diǔ yì lǔ REE3+ 离 子半径 0.893 Å 1.06 Å 1.03 Å 1.01 Å 1.00 Å 0.98 Å 0.96 Å 0.95 Å 0.94 Å 0.92 Å 0.91 Å 0.89 Å 0.88 Å 0.87 Å 0.86 Å 0.85 Å 外层电子 4d 5s 5d 1 6s2 4f
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（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“负铈异常”。