地球化学稀土元素配分分析()

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。

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。

地球化学稀土元素配分分析地球化学是研究地球内部和大气层、水圈、地外空间的化学成分、构造、变化及其规律的一门学科。

稀土元素是指化学元素周期表中的镧（La）到镥（Lu）共17个元素，它们在地球化学中起着重要的角色。

稀土元素在地球化学中的配分分析是研究稀土元素在地球体系中分布、迁移和富集的过程与机制，具有重要的价值和意义。

稀土元素在地球化学中具有以下特点：1.发生较强络合和配位作用，容易在地球体系中形成稳定的络合物；2.稀土元素在地球体系中往往以沉积物和矿物形式富集，对地质过程具有敏感响应，是一种重要的地球化学示踪元素；3.稀土元素在地球化学中的分布格局复杂多样，受多种因素控制，包括岩浆作用、岩浆岩浆交互作用、流体交换作用、沉积过程和生物富集等；4.稀土元素具有分馏效应，可以提供信息，了解地质过程和地球演化的历史。

稀土元素配分分析可以通过对地球体系中岩石、矿物、沉积物和水体等不同相的稀土元素含量进行测定和研究来实现。

稀土元素的分析方法主要包括原子吸收光谱、光电子能谱、同位素示踪、质谱和分光光度法等。

这些方法可以准确测定不同相中稀土元素的含量，进而推导稀土元素的地球化学分布特征。

稀土元素的配分分析还可以揭示自然界中稀土元素的生物地球化学过程。

例如，稀土元素在生物领域中具有重要的生理和生化功能，对植物和微生物的生长和代谢有一定的影响。

通过稀土元素的配分分析，可以了解稀土元素在生物体内的分布规律，从而进一步研究生物地球化学循环过程和生态系统的功能。

总之，地球化学稀土元素配分分析是研究稀土元素在地球体系中分布、迁移和富集的一种重要方法。

通过稀土元素的配分分析，可以揭示地球体系中各个部分的物质交换和能量转化过程，并进一步了解地球演化的历史和生物地球化学过程。

稀土元素配分分析研究的进展和成果将为地球化学和地球科学的发展提供重要的理论基础和实践指导。

中国地质大学（北京）课程期末考试作业矿床地球化学作业（一）根据下列给定的火山岩岩石化学数据计算火山岩的特征参数，并作出图解，分析火山岩岩石系列和形成环境（参考岩石矿床地球化学教材第三章计算方法）。

原数据中火山岩岩性有流纹斑岩、杏仁状流纹斑岩、角砾岩和硅化角砾岩。

共有样品18个，数据包括样品全分析与部分微量元素。

全析中大多样品SiO2含量大于63%，样品岩性以流纹岩为主。

根据样品全分析数据计算出的火山岩的各类特征参数如表1表示，先将样品数据进行CIPW 标准矿物计算，其中氧化铁调整方法为TFeO=FeO+0.8998Fe2O3，所计算出的标准矿物均为重量百分含量，则可得出各矿物分异指数(DI) = Qz + Or + Ab + Ne + Lc + Kp。

其中固结指数为(SI) =MgO×100/(MgO+FeO+F2O3+Na2O +K2O) (Wt%)。

里特曼指数算式为σ43=(Na2O+K2O)^2/(SiO2-43)，据表里特曼指数多位于1.8-3.3显示为钙碱性，由于原岩多数SiO2含量较高，里特曼指数确定出的钙碱度准确度差。

碱度率(AR) =[Al2O3+CaO+(Na2O+K2O)]/[Al2O3+CaO- (Na2O+K2O)] (Wt%)，当SiO2>50%, K2O/Na2O大于1而小于 2.5时, Na2O+K2O=2*Na2O，本例以碱度率对样品碱度进行判别，由表可知，杏仁状流纹斑岩的碱度率都为1-3，显示钙碱性，流纹斑岩为3.3-5显示出弱碱性。

图1 样品SiO2-K2O+Na2O 图解Pc－苦橄玄武岩；B－玄武岩；O1－玄武安山岩；O2－安山岩；O3－英安岩；R－流纹岩；S1－粗面玄武岩；S2－玄武质粗面安山岩；S3－粗面安山岩；T－粗面岩、粗面英安岩；F－副长石岩；U1－碱玄岩、碧玄岩；U2－响岩质碱玄岩；U3－碱玄质响岩；Ph－响岩；Ir－Irvine 分界线，上方为碱性，下方为亚碱性。

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=，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。

稀土元素的特点及其在地学中的应用木言（大学地球科学学院，湖北武汉55106）摘要：地球元素丰度在各个学科应用广泛，对于成矿作用探究及地球起源分析有着重要作用。

通过地球和太阳元素丰度的对比研究，发现地球元素于与太阳的核反应有着不可分割的联系，同时地球的一些元素也有着特殊性，地球上一些太阳没有的元素对于探究地球形成原因有着重要作用。

随着现代物理理论的完善以及现代科学技术的发展，地球元素的起源和演化动力有了基本完善的理论，但由于无法直接取得地球内部的样品，所以相关理论还需要进一步论证。

在地球的演化过程中，地球元素也经历过多次重大变革，现在的地球元素丰度是地球45亿年发展的结果和延续，地球元素丰度还有很多值得探究的地方。

关键词：地球；元素丰度；地球演化；元素来源；动力1.引言稀土元素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个元素密切相关的元素—钇(Y)和钪(Sc)共17种元素，它的得名是因为瑞典科学家在提取稀土元素时应用了稀土化合物，所以得名稀土元素。

然而稀土是历史遗留下来的名称。

稀土是从18世纪末开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土，例如，将氧化铝称为“陶土”，氧化钙称为”碱土“等。

稀土一般是以氧化物状态分离出来的，当时比较稀少，因而得名为稀土（Rare Earth，简称RE或R）[1]。

周期系ⅢB族中原子序数为21、39和57～71的17种化学元素的统称。

其中原子序数为57～71的15种化学元素又统称为镧系元素。

稀土元素的共性是：①它们的原子结构相似；②离子半径相近（RE3+离子半径1.06×10-10m~0.84×10-10m，Y3+为0.89×10-10m）；③它们在自然界密切共生。

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。

原始地幔稀土配分
原始地幔的稀土配分模式通常具有以下特征：
- 轻稀土元素（LREE）相对富集：原始地幔中的轻稀土元素，如镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）等，相对于重稀土元素（HREE）如钐（Sm）、铕（Eu）、钇（Gd）、铥（Tb）等，具有较高的浓度。

- Eu 异常不明显：原始地幔中的 Eu 异常通常不明显，意味着 Eu 在轻稀土元素和重稀土元素之间的分配相对较为均衡。

- 富集大离子亲石元素（LILE）：原始地幔中富含大离子亲石元素，如铯（Cs）、钡（Ba）、锶（Sr）等。

这些元素在地球化学上与稀土元素具有相似的行为，因为它们的离子半径较大，容易与其他元素结合。

- 亏损高场强元素（HFSE）：原始地幔中亏损高场强元素，如铌（Nb）、钽（Ta）、锆（Zr）等。

这些元素具有较小的离子半径和较高的电价，因此在地球化学上具有较高的稳定性，不易与其他元素结合。

需要注意的是，原始地幔的稀土配分模式可能会受到后期地质作用的影响而发生变化，因此实际观测到的地幔稀土配分可能与原始地幔有所不同。

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。

稀土元素地球化学分析在地质学中的意义周国兴;赵恩好;岳明新;曹丹红【摘要】稀土元素在地质学中具有重要的示踪意义,通过对稀土元素的地球化学特征进行研究,可以很好地解释一些地质现象,揭示矿物甚至矿床的成因,指导找矿,为地质学的发展提供有力的技术支撑.【期刊名称】《地质与资源》【年(卷),期】2014(023)005【总页数】5页(P495-499)【关键词】稀土元素;微量元素;地球化学;地质学【作者】周国兴;赵恩好;岳明新;曹丹红【作者单位】沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心,辽宁沈阳110032;沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心,辽宁沈阳110032;沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心,辽宁沈阳110032;沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心,辽宁沈阳110032【正文语种】中文【中图分类】P595在地质样品的测试分析中，除了成矿的主量元素以外，地质样品中的微量元素测试，对于理论研究和地质找矿工作同样具有显著意义.所谓主量元素，是指岩石中该元素氧化物的质量丰度大于0.1%；微量（痕量）元素的质量丰度小于0.1%；超微量元素小于0.1×10-6.有的学者把地球化学体系中浓度低到近似符合稀溶液定律范围的元素称为微量元素，根据这一定义，可以认为微量元素在不同的岩性岩体中可能也存在一定的分配系数，而这是地质学中应用微量元素的一个重要方法.在一定的环境（物理化学条件）中，一切自然作用体系均趋向于平衡.当达到平衡时，微量元素在一定程度上遵循能斯特分配定律：一定温度压力下，微量元素在平衡共存的两相之间进行分配，其分配系数KD是一常数，其大小等于微量元素在两相中浓度的比值，即KD=Xia/Xib.微量元素在岩石与熔体之间的分配系数常用岩石中所有矿物的分配系数与岩石中各矿物含量的乘积之和一表达：式中n为含量微量元素i的矿物数；Wj为第j种矿物的质量百分数；KDi为第j种矿物对微量元素的简单分配系数.分配系数受体系组分——硅酸盐熔体的结构、体系温度、体系压力等因素影响.分配系数的应用如下.（1）检验成岩、成矿过程的平衡性.一定温度、压力下各相处于平衡时，元素在共存矿物间的分配系数为一常数，可据此来检验自然过程是否达到平衡.方法为：①在体系的不同部位（为同时同成因的产物）采集若干个同种共存矿物的样品；②测定矿物对中某微量元素的含量；③计算分配系数，若接近某固定值，则可视成岩、成矿过程达到了平衡.（2）判别岩浆结晶过程中微量元素的地球化学行为.利用瑞利分馏定律，将岩浆结晶中某微量元素的瞬间浓度相对于该元素的原始浓度比值（XTr熔体/ X0Tr熔体）作为纵坐标，以反映岩浆结晶程度的F为横坐标，并赋于KD不同的值，即可作出反映元素行为的图解（图1）.①KD＜1的微量元素：都随着F值从1到0（代表结晶程度不断提高）的变化，而在残余的熔体中逐步富集起来，这些元素称为不相容元素（incompatible element），如W、Sn、Mo、Cu等（微观角度：残余富集）；②KD＞1的微量元素：则倾向在结晶矿物中富集.随着矿物不断晶出，在残余熔浆中逐渐贫化，这些元素即相容元素（compatible elements），如Ni、Co、Cr等（微观角度：晶体化学分散）.（3）微量元素分配系数温度计当微量元素在共存各相中分配达到平衡时，有如下函数关系：以-（ΔH/R）为斜率，B为截距，即当在所讨论范围内ΔH（热焓）可看作为常数时，分配系数（KD）的对数与温度倒数（1/T）存在线性关系.根据以上介绍的微量元素的分配性质，可以绘制出其构造环境的判别图，这不仅仅用于岩石形成构造环境的识别，有些图解还可示踪成岩过程，这是基于构造图解的微量元素参数是岩石源区物质及成岩过程（交代富集、部分熔融、分离结晶等）的指标［1］.由于以往分析技术水平低，误认为稀土元素在地壳中很稀少，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，稀土元素（REE）的地壳丰度为0.017%，其中Ce、La、Nd的丰度比W、Sn、Mo、Pb、Co还高.中国是稀土大国，稀土矿尤为丰富.稀土按照其原子量的大小可以分为轻稀土（LREE，即Ce族稀土或ΣCe：La—Eu轻稀土）和重稀土（HREE，即Y族稀土或ΣY：Gd—Y重稀土）.也有的学者把稀土分为3个类别，分别是轻稀土：La—Nd；中稀土：Sm—Ho；重稀土：Er—Lu+Y.络合物是稀土元素的主要迁移形式，稀土元素的碳酸盐、硫酸盐、氟化物的络合物易溶于水而进行迁移，如Na3［REEF6］、Na3［REE （CO3）3］、Na3［REE（SO4）3］等.在地壳中，从超基性岩→基性岩→中性岩→酸性岩→碱性岩，ΣREE是逐渐增加的；从地幔到地壳，ΣREE增加了20多倍，ΣCe/ΣY增加了3倍多；地幔、超基性岩、基性岩中ΣY占优势，随着分异，陆壳及酸性岩、碱性岩以ΣCe占优势.15个稀土元素在地壳中明显呈现出偶数元素高于相邻奇数元素的丰度（奇偶效应）的现象，为了便于对比研究，需消除奇偶效应，数据需进行标准化处理，即将岩石、矿物中某稀土元素含量除以球粒陨石的含量，例如La玄武岩/La球粒陨石=7.28/0.32=22.75.地壳中各类岩石稀土元素相对丰度曲线，根据Eu和Ce的分布可分为5种类型，见图2.按ΣLREE和ΣHREE的含量比例不同，又可以分为右倾型：ΣLREE>ΣHREE；平缓型：ΣLREE≈ΣHREE；左倾型：ΣLREE<ΣHREE.稀土元素在自然界的分异，受溶液酸碱性、氧化还原条件、络离子稳定性的差异、被吸附能力的差异、结晶矿物和熔体中的分异等因素控制.关于稀土元素数据的整理方法，主要有以下5种.（1）稀土总量和轻重稀土比值稀土元素在自然界的分异（稀土总量）：ΣREE；稀土元素在地壳中的分配（轻重稀土比值）：ΣCe/ΣY、La/ Yb、La/Lu；（2）某些特殊元素比值（δEu、δCe）负铕指数δEu，用来指示铕异常的大小：孙超等［2］从稀土的全量特征和分馏特征两方面对鞍山市铁矿区的土壤稀土元素进行系统研究，结果表明：齐大山区和大孤山区土壤稀土元素总量均值分别为195.50×10-6和278.57×10-6，均高于中国大陆土壤中稀土元素的含量（187.60×10-6）；大孤山区ΣREE平均含量明显高于齐大山区，并且每项稀土元素的含量都高于齐大山区；二区内ΣCe/ΣY值均大于l，分馏比值（La/Yb）N＞（La/Sm）＞（Gd/Yb）N，δEu＜l，δCe接近l；土壤中稀土元素含量遵循奥多-哈金斯法则，含量分布基本保持一致，土壤中轻重稀土元素分馏明显，呈现轻稀土元素相对富集；Ce元素无异常，Eu元素亏损［2］.（3）曾田彰正-科里尔图解样品中每种稀土元素浓度除以参照物质（常为球粒陨石）中各稀土元素浓度，得到标准化丰度.有人将研究体系的一部分作为参考物质作标准化图解.例如，各种不同构造环境的玄武岩用大洋拉斑玄武岩作为参考物质，能较清楚地显示出不同玄武岩稀土彼此分异的程度和数量.早在20上世纪80年代，赵振华等［3］对西藏南部花岗岩类的稀土元素地球化学特征进行了研究，重点讨论了其丰度及变化规律，划分了岩石的稀土组成模式类型，给出了该地花岗岩为深成型和浅成型两种成因类型的解释［3］.（4）稀土配分三角图解①把总量做分母，每个分量做分子，乘以100%，算出各元素在总量中所占百分数；②把各分量分成轻、中、重3部分作三角图解（图3）；③把各样品投在三角图解，分析岩石（矿物）轻、中、重稀土时空变化趋势. （5）稀土参数图解这类图解很多，可用于探讨岩石形成机理或成因分类.如La/Yb-REE图解（图4），用以区分不同类型的玄武岩、花岗岩和碳酸盐岩.稀土元素地球化学之所以在微量元素地球化学中占据很重要的地位，这主要是由稀土元素以下4个优点所决定的：①它们是性质极相似的地球化学元素组，在地质、地球化学作用过程中作为一个整体而活动——集体观念强；②其分馏作用能灵敏地反映地质、地球化学过程的性质——指示功能强；③稀土元素除受岩浆熔融作用外，其他地质作用基本上不破坏其整体组成的稳定性——应变能力强；④在地壳岩石中分布较广——广泛性.基于以上4点，任耀武［4］探讨了岩石、矿物甚至矿床成因，对稀土元素在地质科研及找矿工作中的应用进行了概括总结，具体如下.（1）ΣREE：稀土元素总量,单位以10-6计，一般包括Y，有的不包括，应注明.ΣREE在岩浆岩中按超基性→基性→中性→酸性→碱性顺序递增.（2）LREE、HREE：即轻、重稀土含量，单位以10-6计.（3）LREE/HREE或ΣCe/ΣY：轻、重稀土元素含量比值，反映轻、重稀土元素分异程度.HREE形成络合物的能力及迁移能力均大于LREE，所以依岩浆分异演化顺序从早到晚递增.（4）δEu：表示Eu异常度.δEu＞1为正异常，反之为负异常，等于1为无异常.采用球粒陨石标准化后数值计算，其计算公式为：δEu=（Eu）N/0.5（Sm+Nd）N（在稀土元素特征指数中，凡右下角标有N者，即是用球粒陨石标准化后计算）.在稀土元素球粒陨石标准化图解（又称科里尔图解）中，正异常为峰，负异常为谷，无异常为直线.δEu值越小，则岩石的分异指数（DI）越大，则分异度越高.造成Eu严重亏损主要有3个原因，即多次分馏、广泛交代作用及多阶段分离结晶的结果（Zielinski和Frey）.Drake（1975）认为：δEu与fo2存在反比关系，Taylor认为：太古宙以后的沉积岩，δEu＜1，太古代以前者，δEu≥1.据王中刚报道，δEu大的花岗岩多由地壳深部较基性的岩石经重熔作用或基性岩浆分异作用形成，而δEu值小的花岗岩则为地壳浅部岩石经重熔作用形成.（5）Eu/Sm：Cullers等用此指数表示Eu异常度，以球粒陨石的Eu/Sm=0.35为标准，大于此值为Eu正异常，小于此值为Eu负异常，等于此值为Eu无异常.实际上Eu/Sm值反映的是岩浆演化分异程度.（6）δCe：表示Ce异常度，δCe＞1为Ce正异常，δCe＜1为Ce负异常，δCe=1为Ce无异常.δCe是由稀土元素含量经球粒陨石标准化后计算的，其计算公式为：δCe=（Ce）N/0.5（La+Pr）N.一般认为Ce亏损是古俯冲带及古洋壳残骸标志之一.（7）（La/Yb）N、（La/Lu）N、（Ce/Yb）N：这3个指数是球粒陨石标准化科里尔图解中曲线斜率的程度，反映轻重稀土分馏度.在岩浆岩中，一般侵位浅者大于侵位深者.这些指数值大，即斜率大，曲线右倾（左高右低），说明富集LREE （如酸性岩浆岩）；如这些指数值近似于1，曲线走势接近水平，属球粒陨石型模式（如大洋拉斑玄武岩、科马提岩等）；此值小于1，为亏损型，即HREE富集型（如浅色花岗岩等）.（8）La/Sm：反映轻稀土分馏度，此值越大，LREE越富集.（9）（Gd/Yb）N：反映重稀土分馏度，此值越小，重稀土越富集、LREE/HREE 越小.（10）Sm/Nd：划分轻、重稀土富集类型，此值小，为轻稀土富集型.Sm/Nd值在岩浆岩中从超基性→基性→中性→酸性→碱性渐减，一般低于球粒陨石标准值（0.33）.Sm/Nd深源大于浅源，壳层为0.1～0.31，深源可达0.5～1.0.据Ю·A·巴拉索夫，地壳Sm/Nd初始值为0.308，大洋玄武岩为0.234～0.425，壳源花岗岩及沉积岩小于0.3.（11）Nd/Eu：稀土元素分馏重熔度.（12）Y/La：此值与深度成正比.（13）La/Yb：轻稀土分馏度，此值大，富集轻稀土.（14）La/Y：与重熔度相关，此值浅源大于深源.（15）Ce/Nd：此值浅源大于深源.（16）Ce/La：侵位浅大于侵位深者.（17）EV/OD：稀土元素奇偶比值：即偶数稀土元素（EV）含量之和与奇数稀土元素（OD）含量之和的比值.反映岩石成因类型及岩浆演化规律，岩浆岩从基性→酸性或从侵位深→侵位浅，此值一般趋于减小.（18）稀土元素四分组效应:最早由Peppard等(1969)提出，即把稀土元素按其性质的相似变化分成四组：La-Ce-Pr-Nd，（Pm）-Sm-Eu-Gd，Gd-Tb-DY-Ho和Er-Tm-Yb-Lu，并进一步划分为W型和M型，W型分布曲线为Dy、Yb下凹而Er上凸；而M型则相反，Ce、Sm、Dy上凸，而Nd、Gd及Er下凹.稀土元素如存在四分组效应，说明在其演化（或成岩成矿）过程中有水参与［4］.此处只列出了常用稀土元素特征指数的种类、计算方法及其指示意义，至于造成其变异的原因，将有专文报道.庞奖励以二道沟矿床为例，研究了稀土的示踪作用，通过对稀土元素地球化学的研究，证实成矿物质来源于火山岩并非来源于对面沟花岗闪长岩，为进一步研究该矿床提供了新的证据［5］.总之，微量元素特别是稀土元素在地质学中具有重要的示踪意义，微量元素在地球系统中不是独立存在的，它们与各种地球物质的地质过程相联系，参与各种地球化学作用，作用过程中体系物理化学状态的转变，作用物质的质量迁移，能量的输运与动量的传递等，必然在微量元素组成上打上作用随时间演化的烙印.为此，通过观察、捕捉微量元素提供的地球化学作用的时空信息，可用来解释各种复杂的地质作用的原因和条件，追踪作用演化历史，使为地球科学基础理论的发展，为人类提供充足资源和良好生存环境等作出贡献成为可能.【相关文献】［1］赵振华.关于岩石微量元素构造环境图解使用的有关问题［J］.大地构造及成矿学,2007,31（1）:92—103.［2］孙超，李月芬，王冬艳，等.鞍山市铁矿区土壤稀土元素的地球化学特征［J］.吉林农业大学学报,2011,33（3）:301—305.［3］赵振华，王一先，钱志鑫，等.西藏南部花岗岩类稀土元素地球化学［J］.地球化学,1981（1）:26—35.［4］任耀武.稀土元素演化特征及应用［J］.河南地质,1998,16（4）:303—308.［5］庞奖励.稀土元素的示踪作用研究——以二道沟矿床为例［J］.山西师范大学学报：自然科学版,1997,25（4）:78—83.。

稀土元素的生物地球化学循环稀土元素是指在自然界中分布较为稀少的元素，存在于哑铃状元素周期表的第三个周期中，包括锕系和镧系元素。

稀土元素具有一系列特殊的物理和化学性质，例如良好的磁性、较高的硬度、较高的熔点、较强的稳定性和良好的电学和光学性能，因此在工业、电子、农业和医学等领域具有广泛的应用前景。

稀土元素的生物地球化学循环对环境和生态系统具有重要的影响，因此深入了解稀土元素的生物地球化学循环机制和影响因素具有重要的研究价值和应用前景。

稀土元素的循环路径稀土元素在自然界中存在于岩矿、土壤、水体和生物体中。

岩矿是稀土元素的主要存储和释放方式，其中以花岗岩、玄武岩、火山岩等构成的深层岩石是稀土元素的主要富集体。

稀土元素在地质过程中的富集主要是由于石榴石、长石、角闪石等矿物对稀土元素的亲和性差异所导致，同时还与流体热液和液态石墨中稀土元素的溶解度有关。

岩矿中的稀土元素在地球化学循环中会随着地质作用的变化而释放，形成稀土元素的物质循环的一个重要环节。

稀土元素在水体中主要以溶液的形式存在，同时也可以附着在悬浮颗粒和底泥中。

水体中稀土元素的浓度受到季节变化和地理位置等因素的影响。

稀土元素也可以被生物体吸收和富集，例如在水生生物体中，稀土元素可以被藻类吸收并进一步富集在微小浮游动物中，形成陆海转换流和沉积作用的一个重要环节。

稀土元素在环境中的循环和生物作用过程是稀土元素生物地球化学循环的重要环节。

显微藻、硅藻、蓝藻和绿藻等水生植物对稀土元素的富集作用已被广泛研究。

例如，国内外研究表明，稀土元素在水生植物中的分布模式受到生物-环境因素的共同影响。

与其他营养元素相比，稀土元素在生物有机体中的含量较低，但仍然起到了重要的生物作用和环境影响作用。

稀土元素的生物作用和环境影响主要包括以下几个方面。

首先，稀土元素在光合作用、呼吸作用、有机物合成和能量转化等方面具有生物催化作用，对生物体代谢活动的调节具有重要作用。

其次，稀土元素的不同含量对水生生物的生长、繁殖和寿命等具有影响。

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。

矿床地球化学结课作业（原著-可直接交）中国地质⼤学（北京）课程期末考试作业矿床地球化学作业（⼀）根据下列给定的⽕⼭岩岩⽯化学数据计算⽕⼭岩的特征参数，并作出图解，分析⽕⼭岩岩⽯系列和形成环境（参考岩⽯矿床地球化学教材第三章计算⽅法）。

原数据中⽕⼭岩岩性有流纹斑岩、杏仁状流纹斑岩、⾓砾岩和硅化⾓砾岩。

共有样品18个，数据包括样品全分析与部分微量元素。

全析中⼤多样品SiO2含量⼤于63%，样品岩性以流纹岩为主。

根据样品全分析数据计算出的⽕⼭岩的各类特征参数如表1表⽰，先将样品数据进⾏CIPW 标准矿物计算，其中氧化铁调整⽅法为TFeO=FeO+0.8998Fe2O3，所计算出的标准矿物均为重量百分含量，则可得出各矿物分异指数(DI) = Qz + Or + Ab + Ne + Lc + Kp。

其中固结指数为(SI) =MgO×100/(MgO+FeO+F2O3+Na2O +K2O) (Wt%)。

⾥特曼指数算式为σ43=(Na2O+K2O)^2/(SiO2-43)，据表⾥特曼指数多位于1.8-3.3显⽰为钙碱性，由于原岩多数SiO2含量较⾼，⾥特曼指数确定出的钙碱度准确度差。

碱度率(AR) =[Al2O3+CaO+(Na2O+K2O)]/[Al2O3+CaO- (Na2O+K2O)] (Wt%)，当SiO2>50%, K2O/Na2O⼤于1⽽⼩于 2.5时, Na2O+K2O=2*Na2O，本例以碱度率对样品碱度进⾏判别，由表可知，杏仁状流纹斑岩的碱度率都为1-3，显⽰钙碱性，流纹斑岩为3.3-5显⽰出弱碱性。

图1 样品SiO2-K2O+Na2O 图解Pc－苦橄⽞武岩；B－⽞武岩；O1－⽞武安⼭岩；O2－安⼭岩；O3－英安岩；R－流纹岩；S1－粗⾯⽞武岩；S2－⽞武质粗⾯安⼭岩；S3－粗⾯安⼭岩；T－粗⾯岩、粗⾯英安岩；F－副长⽯岩；U1－碱⽞岩、碧⽞岩；U2－响岩质碱⽞岩；U3－碱⽞质响岩；Ph－响岩；Ir－Irvine 分界线，上⽅为碱性，下⽅为亚碱性。