浅析稀土元素地球化学研究与应用
课程名称：应用地球化学课程编号：课程类型：学位课考核方式：考查
学科专业：地质工程年级：2011级姓名：冯铭学号：10076119102 河北工程大学2011～ 2012学年第二学期研究生课程论文报告
浅析稀土元素地球化学研究与应用
摘要:本文简单介绍了稀土元素的分类、稀土元素地球化学的主要性质、稀土元素的电子构型以及稀土元素含量和分布的控制因素。通过阐述稀土元素的这些地球化学原理引出稀土元素在在地球化学等各个方面的应用，从而展望出稀土元素的重要性与发展空间。
关键词:稀土元素；地球化学；研究；应用
前言：稀土元素（Rare Earth Element）是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土(Rare Earth，简称RE或R)。稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素。近年来，稀土元素的研究十分活跃，业已成为微量元素地球化学研究的热点。我国是稀土资源大国，储量占全球近80%，在这方面积累了相当丰富的第一手资料。自上世纪9O年代以来稀土的应用得到了蓬勃的发展，也越来越受到人们的关注，为了更好更有效的利用稀土，就要了解和掌握稀土元素的地球化学行为。
1.稀土元素的分类
一般将稀土元素划分为两个亚族：
1）轻稀土元素包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕七个元素，或称铈族（cerium group）稀土，它们具有较低的原子序数和较小质量；分布在以包钢稀土为代表的北方轻稀土。2）重稀土元素（heavy rare earth elements, HREE），包括钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，它们具有较高的原子序数的较大质量，有人将化学性质与重稀土元素相近的钆也列入重稀土亚族，因此重稀土元素也称为钆族（yttrium group）稀土。我国重稀土资源主要分布在江西、广东、广西、福建、湖南等南方地区，以罕见的离子态赋存于花岗岩风化壳层中，主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和镧、钕等元素。
2.稀土元素地球化学的主要性质
1）稀土元素属新增电子充填在4f亚层的“4f型元素”：4f亚层电子因受5s2和5p6亚层中8个电子的屏蔽，很少参与化学反应，故这15个元素的化学性质相似，在自然界密切共生，成组进入矿物晶格。
4. 稀土元素含量和分布的控制因素
1）溶液酸碱性的控制：
虽然稀土元素性质相似，但是从La到Lu，离子半径不断减小，离子电位（π=W/R）不断增大，碱性减弱，氢氧化物溶解度减小。因此开始沉淀时溶液的pH值由8→6，并产生下列的分异：
碱性岩：La、Ce、Pr、Nd等和Sr、Ba、Ca、K共生，
碱性花岗岩：相对富集Sm、Gd、Tb、Dy，
钙碱性花岗岩：以Y、Ho、Er、Tm、Lu等重稀土，与Sc、Mn等元素共生。
2）氧化还原条件控制:
某些稀土元素的变价性，对外界氧化还原条件变化反应敏感：Ce3+→Ce4+：离子半径R1.07?→0.94?，Eu3+→Eu2+：R0.98?→1.24? ，由于离子价态变化，导致半径和酸碱性的变化，致使与REE3+整体分离。
3）络离子稳定性的差异:
REE可与F-、Cl-、CO32-、PO43-、SO42-等形成络阴离子，但不同元素稳定性各异，ΣY络离子稳定性＞ΣCe络离子稳定性，这样ΣCe矿物沉淀后，ΣY元素尚可呈络合物形式在溶液中迁移，在较晚的阶段沉淀，导致ΣCe与ΣY的分异。
4）被吸附能力的差异：
ΣCe被胶体、有机质和粘土矿物吸附能力大于ΣY。
5）结晶矿物和熔体中的分异：
岩石中稀土元素主要赋存在副矿物中，分配系数是采用火山岩中斑晶/基质法进行测定。由图1可见：
图1 斜长石/熔体间、英安岩和流纹岩中矿物/熔体间REE的分配系数
①不同矿物中稀土元素的含量有着明显的不同；
②同一矿物中轻重稀土元素的含量有一定的差异；
③元素Eu在图中所涉及的矿物里相对亏损；
④除Eu以外，不同稀土元素对同种矿物的分配系数比较接近，而Eu则明显偏大。
5.稀土元素的应用
近些年稀土元素的应用蓬勃发展，已扩展到科学技术的各个方面，尤其现代一些新型功能性材料的研制和应用，稀土元素已成为不可缺少的原料。
5.1 稀土元素在传统产业领域中应用
1）农业领域：目前发展有稀土农学、稀土土壤学、稀土植物生理学、稀土卫生毒理学和稀土微量分析学等学科。稀土作为植物的生长、生理调节剂，对农作物具有增产、改善品质和抗逆性三大特征；同时稀土属低毒物质，对人畜无害，对环境无污染；合理使用稀土，可使农作物增强抗旱、抗涝和抗倒伏能力。当前我国农田施用稀土面积达5000-7000万亩/年，为国家增产粮、棉、豆、油、糖等6-8亿公斤，直接经济效益为10-15亿元，年消费稀土1100-1200吨。
2）冶金工业领域：稀土在冶金工业中应用量很大，约占稀土总用量的1/3。稀土元素容易与氧和硫生成高熔点且在高温下塑性很小的氧化物、硫化物以及硫氧化合物等，钢水中加入稀土，可起脱硫脱氧改变夹杂物形态作用，改善钢的常、低温韧性、断裂性、减少某些钢的热脆性并能改善加热工性和焊接件的牢固性。
稀土在铸铁中作为石墨球化剂、形核剂核对有害元素的控制剂，提高铸件质量，对铸件的机械性能有很大改善，主要用于钢锭模、轧锟、铸管和异型件四个方面。
在有色合金方面应用，对以有色金属为基的各种合金都有良好的作用，改善合金的物理和机械性能。应用最多的使铝、镁、铜三个系列。
3）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。
4）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)。
5）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)。
6）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%。
5.2 稀土元素在高新技术产业领域中应用
1）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。
2）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。
3）储氢材料：稀土与过渡元素的金属间化合物是优良的吸氢材料，被称为氢海绵。其最为成功的应用是制造二次电池——金属氢化物电池，即镍氢电池。其等体积充电容量是目前广泛使用的镍镉电池的2倍，充放电循环寿命和输出电压与镍镉电池一样，但没有了镉污染。我市南开大学在储氢材料研究开发上有很大优势，通过863项目，和平海湾公司已开始了镍氢电池产业化工作。
4）激光材料：稀土离子是固体激光材料和无机液体激光材料的最主要的激活剂，其中以掺Nd3+的激光材料研究得最多，除钇铝石榴石(YAG)、铝酸钇(YAP)玻璃等基质外，高稀土浓度激光材料可能称为特殊应用的材料。
5）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。
6）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。
7）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。
6.结论
以上从宏观的性能表现和微观的晶体结构方面粗浅地分析了稀土元素地球化学性质,从而列举了一系列到目前为止人们在各个领域对稀土元素最大化的利用。然而，稀土元素在无论是传统产业还是在高新技术产业的作用可能并非这么简单,还有待我们进一步的研究和探讨。
参考文献
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黔东震旦系_下寒武统黑色岩系稀土元素地球化学特征
第54卷 第1期 2008年1月 地 质 论 评 GEOLOGICAL REVIEW V ol.54 N o.1Jan. 2008 注:本文为国家自然科学基金资助项目(编号40162002)、黔科合J 字[2007]2151号、973项目(编号2006C B806401)、中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX3 SW 141)和贵州大学博士启动基金项目的成果。收稿日期:2007 05 20;改回日期:2007 09 19;责任编辑:章雨旭。 作者简介:杨兴莲,女,1976年生。副教授,博士。古生物学与地层学专业。Em ail:yangxinglian2002@https://www.wendangku.net/doc/d82869759.html, 。 黔东震旦系 下寒武统黑色岩系 稀土元素地球化学特征 杨兴莲 1) ,朱茂炎2),赵元龙1),张俊明2),郭庆军3),皮道会3) 1)贵州大学资源与环境工程学院,贵阳,550003; 2)中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室,南京,210008; 3)中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳,550002 内容提要:通过对黔东丹寨南皋剖面和三都渣拉沟剖面的稀土元素分析发现:两条剖面的梅树村期与筇竹寺期分界处大量稀土元素明显富集,黑色页岩中存在明显的Ce 负异常和Eu 、Y 正异常,表明为缺氧和热水沉积的产物。这套黑色岩系总体沉积于缺氧和具热水注入的环境中,但发生缺氧和热水注入的时间和强度在不同地方会有不同的表现。 关键词:黑色岩系;前寒武纪 寒武纪转换时期;稀土元素;黔东 最近30多年来,稀土元素地球化学日益受到人们重视。一方面,稀土在农业和科学技术中显示出越来越广泛的应用,促进人们对稀土资源的日益增长的需求;另一方面,稀土元素作为示踪剂,显示出他们在成岩和成矿过程中,对物质来源、形成环境和构造位置等有着重要的指示作用(涂光炽等,1998)。 稀土元素的含量、总量及组合规律客观反映地质体的演化过程、地质作用的物理化学条件以及成矿的物质来源,常被用作地球化学作用的指示剂(刘云,1998)。稀土模式可用来指示沉积岩的物源,LREE/H REE 比值低,无Eu 异常,则物源可能为基性岩石;LREE/H REE 比值高,有负Eu 异常,则物源多为酸性岩石(赵红格等,2003),因而对其组成和配分的研究是探讨沉积岩岩石物源的重要途径之一。 在中国南方下寒武统广泛发育一套以富含有机质为特征的海相黑色岩系,包括各种暗色页岩、硅质岩、粉砂岩和少量碳酸盐岩(高振敏等,1997)。这套黑色页岩组合,蕴藏着丰富的石煤、钒、磷、钡及多金属富集层等矿产资源,是地质历史发展进程中重要的岩相标志层。近年来不少学者对这套黑色岩系进行了多种地球化学分析,试图解释其物质来源、形成环境和一些地球化学元素的富集机理等(李胜荣等, 1995;彭军等,1999;冯洪真等,2000;曹双林等,2004;杨剑等,2005;Steiner et al.,2001;Feng et al.,2004;Pan et al.,2004;Jiang et al.,2003, 2006;杨瑞东等,2007),基本都得出了该期沉积主要为缺氧环境,且热水提供了大量多金属元素物质来源的结论。就贵州地区而言,研究主要集中在扬子地台浅水相区,而在扬子地台过渡区和江南区的研究几乎为空白。因此本文对贵州东部深水相区的丹寨南皋剖面和三都渣拉沟剖面进行了系统的稀土元素地球化学研究,旨在探讨该区前寒武纪 寒武纪转换时期沉积的黑色岩系的形成环境和物质来源。 1 地质背景 丹寨和三都地区位于贵州东南部,分属寒武纪华南沉积区的过渡区和江南区(尹恭正,1987),发育了不同的沉积组合及生物组合特征。 丹寨南皋下寒武统地层剖面位于丹寨以北南皋乡九门村(图1),出露较好,剖面层序自下而上为灯影组、老堡组、牛蹄塘组、九门冲组、变马冲组。老堡组由黑色薄层硅质岩及磷块岩组成,厚7 8m ;牛蹄塘组由黑色炭质页岩、泥岩、粉砂质泥岩组成,厚121 1m ,产大量海绵化石,主要有Saetasp ongia,Choia 和Sanshap entella 等;九门冲组由深灰色、黑
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（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=266.49ppm，表明稀土元素含量较高；LR/HR=4.98，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=2.26，(Gd/Lu)N=1.47，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=1.23，为强正异常；Ce异常值=0.95，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=10.75ppm，表明稀土元素含量较低；LR/HR=3.15，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=1.47， (Gd/Lu)N=0.88，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=1.8，为强正异常；Ce异常值=0.84，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。
煤中稀土元素地球化学的研究进展
煤中稀土元素地球化学的研究进展 刘文中,肖建辉,陈 萍 (安徽理工大学地球与环境学院安徽省矿山地质灾害防治重点实验室,安徽淮南 232001) 摘 要:对国内外有关煤中稀土元素丰度的资料做了最新的统计分析,并讨论了煤中稀土元素的丰度、来源和赋存形式及地质成因。研究结果表明,稀土元素在煤中主要与硅酸盐矿物结合,其来源主要是陆源碎屑或溶液,同时也不排除煤中有机质在吸附稀土元素时起的重要作用;煤中稀土元素的分布特征继承了陆源物质铕(Eu)负异常的地球化学特征;煤中稀土元素的分布特征不受煤变质程度的影响,煤中稀土元素含量主要取决于煤的无机组分含量。 关键词:稀土元素;地球化学;煤 中图分类号:P595 文献标志码:B 文章编号:0253-2336(2007)11-0106-03 R esearch progress on geochem istry of rare earth elem ent i n coal LIU W en zhong ,X I A O Jian hu,i C HEN P i n g (Anhui P rov i n ci a lK ey L ab of m i ne g eolog ic a l d isaste r pre v e n ti on and con t rol ,School o f Ea rt h and E nvironm e n t , Anhui Universit y o f S cie n ce and Tec hn ology,Hua i nan 232001,C hina ) 基金项目:安徽省教育厅高校省级自然科学重点研究资助项目(KJ2007A006) 稀土元素有特殊的地球化学性能,如化学性质稳定、均一化程度高、不易受变质作用干扰,一经 纪录 在含煤岩系中,容易被保存下来,是研究煤地质成因的地球化学指示剂。稀土元素在自然界分布广泛,虽然煤中稀土元素含量不高,但在煤灰中稀土元素可以富集,并可望得到综合利用。因此,对煤中稀土元素的研究已成为煤地质学、环境科学以及材料科学的重要内容。 1 煤中稀土元素的丰度 国外研究煤中稀土元素起步较早,一些学者在 实验基础上得出了可靠的数据,如Sw a i n 报道了世界多数煤中稀土元素含量大致范围[1] ;世界煤中 稀土元素总量的平均值为46 3 g /g [2] ;美国煤中稀土元素总量的平均值为62 1 g /g [3];加拿大悉 尼盆地煤中稀土元素总量的平均值为30 g /g [4] 。 国内开展煤中稀土元素研究始于20世纪90年代,近年来取得了一些重要的研究成果。赵志根等人对中国110个煤样中稀土元素的含量分布进行了分析与总结[5] ,由于煤中稀土元素的赋存受多方面因素影响,稀土元素在煤中的含量分布范围相当宽,中间值段80%样品的分析数据可较为客观地 反映中国多数煤中稀土元素的丰度。研究者们还发现,在La ,Ce ,N d ,Sm,Eu ,Tb ,Yb,Lu 这8个稀土元素中,除Eu 外其余7个元素在煤中的平均值含量明显高于世界煤。华南二叠纪煤中稀土元素总量的平均值最大,其次是华北石炭、二叠纪煤,中新生代煤最小 [6] 。淮北煤田二叠纪煤中稀 土元素明显富集,稀土元素总量平均值为141 2 g /g ,高于中国及世界其他地区的煤 [7] 。华南地 区晚二叠世和晚三叠世的煤中,不同煤层的稀土元素含量平均值变化较大,在32~456 g /g [8] 。虽然不同地区、不同数量煤样的分析结果丰富了煤中 稀土元素丰度的数据,但就样品数量和代表性而言,研究中国煤中稀土元素的丰度仍具有很大的局限性。 2 煤中稀土元素的来源和赋存形式 近年来,国内外陆续报道了有关煤中稀土元素来源和赋存形式的研究成果:!保加利亚Piri n 煤中稀土元素主要与硅酸盐矿物相结合,煤中稀土元素的含量随灰分的增高而增加;与灰分及灰分的主要成分(S,i A ,l Fe ,Na )具有较好的正相关关系,而与低灰分中的典型组分钙缺少相关性,煤和岩石夹层的稀土元素标准化分布模式相似;与典型的陆源灰分的微量元素(T ,i Pb ,C r ,Th ,Ta , 106
地球化学稀土元素配分分析
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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。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/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=，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
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。分别叙述如下： (一)La／Sm—La图解 La／Sm对La的图解(图70)，在此图上，可以把部分熔融与分离结晶作用区分开来。如该图所示，取自大洋中脊的样品主要落在部分熔融的趋势线上，而冰岛及其附近的样品则沿分离结晶的趋势线分布，这反映了上述岩石的不同成因。此图解用于基性岩类是没有问题的，但对于花岗岩类能否应用则有不同的认识。因为在基性岩中无含REE的副矿物，而在花岗岩类中则常出现含REE的副矿物，如磷灰石、德石、锆石等，甚至于出现REE的独立矿物，如褐帘石、独居石、磷亿矿等；另外，在基性岩中无挥发分，而在花岗岩类(尤其是岩浆分异晚期岩体)中常有挥发分，特别是氟)的聚集，后者的出现对REE分配系数有很大影响。因此在对花岗岩类制作La／Sm—La图解或进行定量模式计算对都要充分考虑上述影响因素，并设法加以排除，否则所计算与团解得出的结论难以令人信服。
《稀土元素在沉积学中的应用》
稀土元素在沉积学中的应用 摘要：稀土元素之间化学性质极其相似、溶解度普遍较低及在风化、剥蚀、搬运、再沉积和成岩作用过程中元素分馏作用极为复杂等性质对沉积方向诸多问题的研究具有重要意义。本文则主要通过概括和实例来介绍稀土元素在地质方面的应用，特别是在沉积学领域判断岩石成因、构造背景、物源、环境的酸碱性、白云岩成因、古气候分析及古水深分析等方面的具体应用。 关键字:稀土元素沉积学应用物源古气候古水深构造背景岩石成因 1.引言： 由于近年来国家对稀土元素的重视，导致了大家对稀土元素的研究更加深入，研究表明稀土元素在工业、军事、农业、地质等领域都能得到广泛应用。而对沉积环境中REE（稀土元素）的最早研究工作是Minami（1935）对古生代欧洲和日本“页岩”的分析。直到六十年代，才进行了一些其他方面的研究（Haskin 和Gehl，1962;Balashov等，1964；Wildeman和Haskin,1965；Haskin等，1966）,在这之前，这些方面几乎是空白。而随着稀土元素在国内地位的提升，学者们对它的研究也在不断进步，目前国内学者把沉积岩的稀土元素地球化学特征主要应用于研究不同地区和时代的地层的稀稀土元素地球化学的差异及其与地质事件、界线剖而、地壳演化的关系[1]。本文主要介绍稀土元素在沉积学中的应用，不仅利用稀土元素对沉积环境的判断，还对在判断岩石成因、构造背景、物源、白云岩成因、古气候分析及古水深分析等方法进行了详细的介绍。 2.判别岩石成因 岩石、矿石与矿物中的REE组成特征可用于探讨其成因。不仅对火成岩，而且对沉积岩与变质岩也适用。就火成岩而言，通过REE定量模式的计算可以确定其由部分熔融或者分离结晶作用所形成；根据REE球粒陨石标准化分布型式的异同可为岩石的成因与分类提供证据。比如，根据湖南香花岭43l岩墙与癞子岭花岗岩REE分布型式及REE参数的相似性，论证了黄玉霏细斑岩为地壳重熔型花岗岩浆的晚期分异产物[2]。又如对花岗伟晶岩的成因长期来争论不休，主要有费尔斯曼的残余岩浆说与查瓦里茨基的交代说。而按照分离结晶作用的原理，如果某伟晶岩体由残余岩浆形成，则其REE地球化学特征应与母花岗岩间
浅析稀土元素地球化学研究与应用
课程名称：应用地球化学课程编号：课程类型：学位课考核方式：考查 学科专业：地质工程年级：2011级姓名：冯铭学号：10076119102 河北工程大学2011～ 2012学年第二学期研究生课程论文报告
浅析稀土元素地球化学研究与应用 摘要:本文简单介绍了稀土元素的分类、稀土元素地球化学的主要性质、稀土元素的电子构型以及稀土元素含量和分布的控制因素。通过阐述稀土元素的这些地球化学原理引出稀土元素在在地球化学等各个方面的应用，从而展望出稀土元素的重要性与发展空间。 关键词:稀土元素；地球化学；研究；应用 前言：稀土元素（Rare Earth Element）是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土(Rare Earth，简称RE或R)。稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素。近年来，稀土元素的研究十分活跃，业已成为微量元素地球化学研究的热点。我国是稀土资源大国，储量占全球近80%，在这方面积累了相当丰富的第一手资料。自上世纪9O年代以来稀土的应用得到了蓬勃的发展，也越来越受到人们的关注，为了更好更有效的利用稀土，就要了解和掌握稀土元素的地球化学行为。 1.稀土元素的分类 一般将稀土元素划分为两个亚族： 1）轻稀土元素包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕七个元素，或称铈族（cerium group）稀土，它们具有较低的原子序数和较小质量；分布在以包钢稀土为代表的北方轻稀土。2）重稀土元素（heavy rare earth elements, HREE），包括钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，它们具有较高的原子序数的较大质量，有人将化学性质与重稀土元素相近的钆也列入重稀土亚族，因此重稀土元素也称为钆族（yttrium group）稀土。我国重稀土资源主要分布在江西、广东、广西、福建、湖南等南方地区，以罕见的离子态赋存于花岗岩风化壳层中，主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和镧、钕等元素。 2.稀土元素地球化学的主要性质 1）稀土元素属新增电子充填在4f亚层的“4f型元素”：4f亚层电子因受5s2和5p6亚层中8个电子的屏蔽，很少参与化学反应，故这15个元素的化学性质相似，在自然界密切共生，成组进入矿物晶格。
稀土元素地球化学研究论文
稀土元素地球化学研究论文 1区域地质背景 老君山成矿区大地构造处于华夏地块、江南造山带、扬子地块、三江 造山带等几大构造单元接合部位(图1)。研究区主要出露寒武系、奥陶系和泥盆系，其中早、中寒武统为主要赋矿层位；中部为老君山燕山 期S型复式花岗岩体，出露面积约153km2；紧邻老君山花岗岩体形成 了一套穹窿状变形变质岩系，被称为“老君山变质核杂岩”（李东旭 和许顺山，2000；Yanetal.,2005，2006；），变形-变质作用的峰期 为印支期（约235Ma）（刘玉平等，2007a；冯佳睿等，2011）。成矿 区受到多期地质作用叠加(早加里东期、印支期、燕山期)，成矿过程 十分复杂。区内都龙超大型锡多金属矿床在20世纪60年代被探明， 因为矿床紧邻老君山花岗岩体，且岩体富含锡、钨等成矿物质，该矿 床最初被认为是典型的花岗岩岩浆热液型矿床（宋焕斌，1989；安保华，1990；忻建刚和袁奎荣，1993）。20世纪末期至今，随着区内新寨、南秧田等矿床的发现，相关该区矿床的理解也取得了新的进展， 因为主矿体呈层状或似层状与地层整合产出，块状硫化物矿石中发现 了大量鲕状结构、层纹条带状构造等典型特征，并通过地层和矿石的 稀土、微量元素分析证实了加里东期海底（火山）喷流沉积成矿作用 的存有（罗君烈，1995b；周建平和徐克勤，1997；曾志刚等，1999； 贾福聚，2010a；石洪召等，2011；戴婕等，2011）。王学焜通过对新 寨锡矿床、南秧田白钨矿床S，Pb同位素测试，测得成矿年龄为200Ma，与区域变质年龄接近，提出印支期变质热液改造成矿的观点（王学焜，1994）。刘玉平通过都龙锡锌矿床锡石和锆石U-Pb年代学研究，测得 该矿床存有大量燕山期成矿年龄，证明该区存有大规模花岗岩成岩、 成矿事件（刘玉平等，2007b）。纵观以往研究成果，该区矿床应为多 期复合叠加成矿模式，与成矿相关的地质作用主要包括加里东期火山 喷流沉积成矿作用、印支期区域变质作用和燕山期花岗岩叠加改造成 矿作用。 2主要岩类及矿床类型
矿区稀土元素地球化学特征及指示意义
第２２卷第５期现代地质ＶｏＬ２２Ｎｏ．５２００８年ｌＯ月ＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥＯｃｔ．２００８ 阜新萤石成矿区稀土元素地球化学特征及壬匕； 寸日刁、 意义 杨子荣１，刘敬党２，孙祥１，王文武２，徐大地２，王永春１（１．辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁阜新１２３０００；２．辽宁省化工地质勘查院，辽宁锦州１２１０００） 摘要：为了研究阜新萤石成矿机制，对其稀土元素地球化学特征进行了分析。阜新地区萤石矿赋存于早二叠世、晚三叠世和晚侏罗世花岗岩中。地球化学分析结果显示，所有萤石均具有弱的ｃｅ负异常，其稀土配分模式存在３种类型：Ｅｕ明显亏损型、Ｅｕ弱亏损型和Ｅｕ富集型。萤石中稀土元素的含量并不随围岩中的稀土元素含量的增加而增加，晚期侵入的花岗岩富集轻稀土元素。从成矿早期到成矿晚期，萤石的稀土元素配分型式从Ｅｕ明显亏损型向富集型演化，稀土元素总量逐渐降低。赋存于早二叠世和晚三叠世花岗岩中萤石矿流体包裹体中ｓ０；。含量及液相成分还原参数指标指示，成矿流体由还原条件向氧化条件转变，成矿物质主要来源于赋矿花岗岩。 关键词：稀土元素；地球化学；成矿流体；萤石矿床；阜新 中图分类号：Ｐ６１８．７文献标志码：Ａ文章编号：１０００—８５２７（２００８）０５一０７５１—０６ ＲＥＥＧｅｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦｌｕｏｒｉｔｅｉｎＦｕｘｉｎ ＭｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃＲｅ＃ｏｎａｎｄＩｔｓＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＩｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ＹＡＮＧＺｉ．ｒｏｎ９１，ＬＩＵＪｉｎｇ．ｄａｎ９２，ＳＵＮＸｉａｎ９１，ＷＡＮＧＷｅｎ—ｗｕ２，ＸＵＤａ—ｄｉ２，ＷＡＮＧＹｏｎｇ－ｃｈｕｎｌ （１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＲｅ，￥ｏｕＡｒｃｅａｎｄＥｍ，ｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，“∞廊孵ＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｎｉ：ｙ，Ｆｕｘｉｎ，“∞而增１２３０００，Ｃｈ／ｎａ； ２．厶∞面ｗ＆幽咖ｆＳｕｒｖｅｙ加ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕａｒｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ，Ｕｏｏｎ嘶１２１０００，Ｃｈ／ｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＦｕｘｉｎｆｌｕｏｒｉｔｅｏｒｅａｒｅａ，ｔｈｅｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓ－ｓｅｓｔｈｅＲＥＥｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｆｌｕｏｒｉｔｅｓｏｃｃｕｒｉｎＥａｒｌｙＰｅｒｍｉａｎ，ＬａｔｅＴｒｉａｓｓｉｃａｎｄＬａｔｅＪｕｒａｓｓｉｃｇｒａｎｉｔｅｗｉｔｈｎｅｇａｔｉｖｅＣｅａｎｏｍａｌｙａｎｄｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆｔｈｅＲＥＥｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｓｕｃｈ鼬ｎｅｇ－ａｔｉｖｅ．ｎｏｒｍａｌａｎｄｐｏｓｉｔｉｖｅＥｕａｎｏｍａｌｙｆｏｒｆｌｕｏｒｉｔｅ．ＴｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＲＥＥｉｎｆｌｕｏｒｉｔｅｄｏｅｓｎｏｔｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｌｌｅｆｌｕ－ｏｒｉｔｅｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｈｅｃｏｕｎｔｒｙｒｏｃｋｓ．ＴｈｅｇｒａｎｉｔｅｗｈｉｃｈｉｎｔｅｒｕｄｅｄｉｎｌａｔｅｐｅｒｉｏｄｉｓｒｉｃｈｉｎｌｉｇｈｔＲＥＥ．ＴｏｔａｌＲＥＥｃｏｎｔｅｎｔｄｅｃｒｅａｓｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙａｎｄｔｈｅＲＥＥｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｅｖｏｌｖｅｓｆｒｏｍｄｅｐｌｅｔｅｄＥｕｔｏｅｎｒｉｃｈｅｄＥｕｆｒｏｍｔｈｅｅａｒｌｙｐｅｒｉｏｄｔｏｔｈｅｌａｔｅｐｅｒｉｏｄ．７ｒｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆ ｓｏ：一ｉｎｔｈｅＩＩｌｉｎｅｒａｌｆｌｕｉｄｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｌｉｑｕｉｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｒｅ－ｄｕｃｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎＥａｒｌｙＰｅｒｍｉａｎａｎｄＬａｔｅＴｒｉａｓｓｉｃｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｏｒｅ．ｆｏｒｍｉｎｇｆｌｕｉｄｈａｓｅｖｏｌｒｅｄｆｒｏｍｄｅｏｘｉｄｉｚｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｏｏｘｉｄｉｚｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．ｎｅｏｒｅ－ｆｏｒｍｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｏｕｒｃｅｓｏｒｉｇｉｎａｔｅｆｒｏｍｔｈｅｇｒａｎｉｔｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲＥＥ；ｇｅｏｃｈｅＩＩｌｉｓ缸ｙ；Ｏｒｅ—ｆｏｒｍｉｎｇｆｌｕｉｄ；ｆｌｕｏｒｉｔｅｄｅｐｏｓｉｔ；Ｆｕｘｉｎ ０引言 萤石是重要的冶金化工原料，在化工、冶炼、建材和国防领域中用途广泛。自２０世纪８０年代末，国内外对萤石矿的研究主要集中在流体包裹体、稀土元素、同位素等地球化学领域ｎ‘１１１，其主要研究目的有两个：（１）是解决成矿物质来源、成矿机制和成矿年代等理论问题；（２）将这些理论研究成果应用于找矿实践，从而探索出一套更为行之有效的找矿方法。 阜新萤石成矿区位于阜蒙县一彰武县哈尔套镇一带，是辽宁省萤石矿的重要产地。２０世纪７０ 收藕日期：２００８—０６—２２；改回日期：２００８—０９—２２；责任编辑：戚开静。 基金项目：辽宁省科技规划项目（ＫＪ一２００５—００１）；辽宁工程技术大学基金项目（０７－９９）。 作者简介：杨子荣，男，教授，博士生导师，１９５１年出生，地质工程专业，主要从事地质勘察与技术研究。 Ｅｍａｉｌ：ｙａｎｇｚｉｒｏｎ９９２８＠ｙａｈｏｏ．ｏｏｍｃｎ。