广州地化所稀土元素四分组效应地球化学研究取得重要进展

地球化学作业习题1、为什么硅酸盐矿物中K地配位数经常比Na地配位数大？答： K和Na都属于碱性元素，其离子半径分别为：1.38A和1.02A(Krauskopf et al,1995)或1.59和1.24A(Gill,1996).以与阴离子O2-结合为例，O2-离子半径1.40A(Krauskopf et al,1995)或1.32(Gill,1996),根据阳离子与氧离子半径比值与配位数关系，K+/O2-＝0.9857, Na+/O2-=0.7286，由于等大球周围有12个球，而在离子晶体中，随阳离子半径地较小，为达到紧密接触，因此配位数也要减少，因此，在硅酸盐矿物中K地配位数经常比Na地配位数大，前者与氧地配位数为8，12，而后者为6,8.b5E2R。

2、Zn2+和Mg2+地离子半径相近，但在天然矿物中，前者经常呈四面体配位，后者则常呈八面体配位，为什么？答：这是由于二者地球化学亲和性差异造成地，Mg2+离子半径0.72A，Zn2+离子半径≈0.70A，二者离子半径相近，但是前者地电负性为1.2,后者电负性为1.7，在与氧形成地化学键中，前者71%为离子键成分，后者离子键成分仅为63%.前者易于亲氧，后者则是典型地亲硫元素.根据确定配位数地原则，Zn2+/S2-＝0.41(Krauskopf et al,1995)，因此闪锌矿形成典型地四面体配位，而后者Mg2+/O2-=0.51，因此呈八面体配位.p1Ean。

林伍德电负性法则-具有较低电负性地离子优先进入晶格当阳离子地离子键成分不同时，电负性较低地离子形成较高离子键成分(键强较高)地键，它们优先被结合进入矿物晶格，而电负性较高地离子则晚进入矿物晶格.例如，Zn2+地电负性为857.7kJ/mol，Fe2+地电负性为774 kJ/mol，而Mg2+地电负性为732 kJ/mol，用林伍德法则判断，三个元素中Mg2+和Fe2+优先进入晶格组成镁铁硅酸盐，Zn2+则很难进入早期结晶地硅酸盐晶格，这与地质事实十分吻合.电负性决定了元素之间相互化合时地化学键性，因此可以用电负性大小来衡量离子键地强弱，由此判断元素进入矿物晶格地先后顺序.Zn2+(0.083nm)与Mg2+(0.078nm)、Fe2+(0.083nm)地离子性质很相似，若按戈氏法则从相互置换质点间地电价和半经地角度进行判断，Zn2+应于早期进入铁镁硅酸盐晶格.由于Zn2+地电负性较大，化合时共价键性较强，难于以类质同象方式进入Fe2+和Mg2+结晶矿物中，Zn2+往往在硅酸盐熔体晚期结晶形成ZnSiO4(硅锌矿)和Zn4[Si2O7][OH]2.2H2O）(异极矿)等矿物.林伍德电负性法则更适合于非离子键性地化合物.DXDiT。

中国科学院中国科学院大学大学2013年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称科目名称：：地球化学考生须知1．本试卷满分为150分，全部考试时间总计180分钟。

2．所有答案必须写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。

3．所有试题回答必要时可辅以图表说明。

一、名词解释题（任选10题。

每小题4分，共计40分。

如果多答，按照答题顺序的前10题给分。

）地球化学体系元素的地球化学亲和性离子电位相律微量元素 稀土元素四分组效应稳定同位素δ值；大气降水线εNd (t)初始铅；封闭温度二、简答题（每小题10分，共计60分。

）1、何谓元素的克拉克值？简述其研究的地球化学意义。

2、何谓类质同象？类质同象置换的条件有哪些？请指出下列微量元素通常会类质同象替代硅酸盐矿物中的哪种主量元素？1) Rb, 2) Sr, 3) Ga, 4) Pb, 5) Mn, 6) REE3、简述如何区分相容元素与不相容元素，大离子亲石元素与高场强元素？4、在稀土元素球粒陨石标准化图解中，与其他稀土元素相比Eu 经常出现异常的原因是什么？哪些矿物的结晶或熔融残余可造成熔体中Eu 的异常（正异常或负异常）？5、何谓同位素分馏？造成自然界中氢氧同位素分馏的机制有哪些？6、以Rb-Sr 同位素体系为例，简述放射性同位素测年的基本原理？三、论述论述题题（第1、2小题每题16分，第3小题18分，共计50分）1、什么是能斯特分配系数？论述影响分配系数的主要因素，并说明既然分配系数是变化的，为什么在大部分岩浆演化过程模拟计算中可以认为分配系数基本不变？2、试用图示说明稀土元素配分型式（LREE 富集和亏损）与εNd 值（>0, <0等）变化的关系。

3、分别论述Sm-Nd 、U-Pb 、K-Ar 同位素年龄可靠的前提条件，并说明各定年方法在地质研究中的适用性？科目名称：地球化学第1页 共1页。

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。

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。

中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室分析价格表1. 主、微量元素分析收费标准送样和分析价格说明(1) 所有样品，必须通过仪器管理系统（/）预约登记，在相关主管人员批准后，才能进入实验室分析测试；(2) 送样要求请参照“中科院广州地化所元素及同位素分析送样单”；(3) 粒度不符合要求的样品, 将视情增加10%～15%的分析费；(4) 超基性岩等Pb、Sr、REE含量低的样品、将增加25%的分析费；(5) TDS ＞0.1％的溶液样品、水样，需在本实验室再稀释或加内标，将增加25%的分析费；(6) 用户自己来本实验室完成样品的化学处理及仪器分析者，可获得分析价格的8折优惠；(7) 所有在本实验获得分析测试数据的研究人员，须在其研究成果中注明；由中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室分析完成[Analyses were carried out at State Key Laboratory of Isotope Geochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences]2. 同位素分析（MC- ICP-MS、TIMS、ICP-MS等）收费标准送样和分析价格说明（同上）3.稳定同位素分析收费标准：相关注意事项如下：(1)用户自己来本实验室完成分析者，可获得分析价格的8折优惠；(2)所有委托本实验获得分析测试数据的研究人员，须在其研究成果中注明；(3)参照表述形式：碳、氧（氢、氧）同位素数据在中国科学院同位素地球化学国家重点实验室GV IsoPrime II稳定同位素质谱仪上测试完成。

δ18O and δ13C (δD and δ18O) are measured on a GV IsoPrime II stable isotope ratio mass spectrometry in the State Key Laboratory of Isotope Geochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences.4.电子探针收费标准注：均包含了必要的仪器调试、标样检测、换样时间。

稀土元素的分布规律研究报告研究报告：稀土元素的分布规律研究摘要：稀土元素是一组具有重要地球化学和工业应用价值的元素。

本研究旨在探讨稀土元素在地球中的分布规律，通过分析不同地质环境中的样品，研究结果表明稀土元素的分布受到多种因素的控制，包括地壳成分、地质过程和环境因素等。

本研究为深入理解稀土元素的地球化学行为和资源勘探提供了重要参考。

引言：稀土元素是指具有原子序数为57至71的15个元素，它们在地球化学和工业应用中具有重要地位。

稀土元素广泛存在于地壳中，但其分布规律尚不完全清楚。

过去的研究主要集中在稀土元素的地球化学行为以及其在矿床和矿石中的富集机制上。

然而，对于稀土元素在不同地质环境中的分布规律的研究还相对较少。

因此，本研究旨在通过分析不同地质环境中的样品，揭示稀土元素的分布规律。

方法：本研究选取了来自不同地质环境的样品进行稀土元素分析。

样品包括岩石、土壤、沉积物和水体等。

稀土元素的分析采用了常用的离子交换色谱法和质谱法。

通过对样品中稀土元素的含量和分布进行分析，揭示了稀土元素的地球化学行为和分布规律。

结果与讨论：1. 地壳成分对稀土元素的分布起着重要作用。

稀土元素在地壳中的含量相对较低，但它们在不同岩石类型中的含量差异较大。

例如，碱性岩石中的稀土元素含量通常较高，而酸性岩石中的含量较低。

这与岩浆的成分和地壳演化过程密切相关。

2. 地质过程对稀土元素的分布也有重要影响。

例如，火山喷发和热液活动可以导致稀土元素的富集。

此外，岩石的风化和侵蚀过程也会影响稀土元素的分布。

这些地质过程对稀土元素的迁移和富集起着重要作用。

3. 环境因素对稀土元素的分布具有一定影响。

例如，水体中的稀土元素含量通常较低，但在特定环境下，如沉积盆地和湖泊等，稀土元素可以被富集。

此外，人类活动也会对稀土元素的分布产生一定影响，如稀土元素的开采和利用等。

结论：稀土元素在地球中的分布受到地壳成分、地质过程和环境因素的共同影响。

地壳成分决定了稀土元素在不同岩石类型中的含量差异，地质过程导致了稀土元素的迁移和富集，而环境因素则影响了稀土元素的分布。

地球化学作业习题1、为什么硅酸盐矿物中 K 的配位数经常比 Na的配位数大？答： K 和 Na都属于碱性元素，其离子半径分别为： 1.38A 和 1.02A(Krauskopf etal,1995) 或1.59 和 1.24A(Gill,1996) 。

以与阴离子 O2-结合为例， O2-离子半径 1.40A(Krauskopf etal,1995)+ 2- + 2-或 1.32(Gill,1996), 根据阳离子与氧离子半径比值与配位数关系，K+/O2-＝ 0.9857, Na+/O2-=0.7286 ，由于等大球周围有 12 个球，而在离子晶体中，随阳离子半径的较小，为达到紧密接触，因此配位数也要减少，因此，在硅酸盐矿物中 K 的配位数经常比 Na的配位数大，前者与氧的配位数为8， 12，而后者为 6,8 。

2、Zn2+和 Mg2+的离子半径相近，但在天然矿物中，前者经常呈四面体配位，后者则常呈八面体配位，为什么？答：这是由于二者地球化学亲和性差异造成的， Mg2+离子半径 0.72A ，Zn2+离子半径≈0.70A ，二者离子半径相近，但是前者的电负性为 1.2, 后者电负性为 1.7 ，在与氧形成的化学键中，前者 71% 为离子键成分，后者离子键成分仅为 63%。

前者易于亲氧，后者则是典型的亲硫元素。

根据确定配位数的原则， Zn2+/S2-＝0.41(Krauskopf et al,1995) ，因此闪锌矿形成典型的四面体配位，而后者2+ 2-Mg2+/O2-=0.51 ，因此呈八面体配位。

林伍德电负性法则 - 具有较低电负性的离子优先进入晶格当阳离子的离子键成分不同时，电负性较低的离子形成较高离子键成分 ( 键强较高 ) 的键，它们优先被结合进入矿物晶格，而电负性较高的离子则晚进入矿物晶格。

例如，Zn2+的电负性为2+ 2+857.7kJ/mol ，Fe2+的电负性为 774 kJ/mol ，而 Mg2+的电负性为 732 kJ/mol ，用林伍德法则判断，三个元素中 Mg2+和 Fe2+优先进入晶格组成镁铁硅酸盐， Zn2+则很难进入早期结晶的硅酸盐晶格，这与地质事实十分吻合。

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.。

稀土元素四分组效应稀土元素是指原子序数为57至71的元素，它们具有相似的化学性质和电子结构。

由于它们在地壳中的含量较低，因此被称为“稀土”。

稀土元素四分组效应是指在同一四分组内，随着原子序数的增加，稀土元素化学性质逐渐变化的现象。

首先，稀土元素四分组效应表现在其原子半径和离子半径上。

随着原子序数的增加，原子半径和离子半径逐渐缩小。

这是因为随着电荷核吸引力的增强，电子云向核心靠拢。

同时，在同一四分组内，由于外层电子数量相同，电荷云对核心的屏蔽效应也相同，因此影响半径大小的主要因素是核电荷数。

其次，在同一四分组内，稀土元素化学性质逐渐变化。

在第一种情况下，由于外层电子构型相似（f轨道填充），与其他元素形成价键时能够提供类似的电荷密度和配位方式。

因此，在同一族中不同元素之间很容易发生置换反应。

在第二种情况下，由于电子云的屏蔽效应，原子核对外层电子的吸引力逐渐减弱，因此稀土元素化学性质会发生变化。

例如，在同一族中，随着原子序数的增加，稀土元素氧化态的稳定性逐渐降低。

这是因为随着原子序数的增加，电子云向核心靠拢，外层电子与核之间的距离减小，使得氧化态更容易被还原。

此外，在同一四分组内，稀土元素磁学性质也会发生变化。

由于f轨道电子自旋和轨道角动量相互作用的结果，在不同稀土元素中f轨道电子自旋和轨道角动量之间存在不同程度的耦合。

在某些情况下，这种相互作用可能导致稀土元素表现出磁各向异性和磁畴结构等特殊磁学性质。

最后，在同一四分组内，稀土元素物理性质也会发生变化。

例如，在第一四分组中，由于镧系元素（La至Eu）具有顺磁性和铁磁性特征，在低温下可以形成磁畴结构，而钆系元素（Gd至Lu）则表现出反铁磁性和顺磁性特征。

此外，稀土元素的光学性质也会随着原子序数的增加而发生变化。

例如，在同一族中，由于电子云的屏蔽效应，原子核对外层电子的吸引力逐渐减弱，因此随着原子序数的增加，稀土元素发射光谱中的谱线逐渐向长波方向移动。

综上所述，稀土元素四分组效应是指在同一四分组内，随着原子序数的增加，稀土元素化学性质、磁学性质、物理性质和光学性质等逐渐变化的现象。

恩《地球化学》练习题第一章太阳系和地球系统的元素丰度（答案）1.概说太阳成份的研究思路和研究方法。

2.简述太阳系元素丰度的基本特征。

3.说说陨石的分类及相成分的研究意义.4.月球的结构和化学成分与地球相比有何异同？5.讨论陨石的研究意义。

6.地球的结构对于研究和了解地球的总体成分有什么作用？7.阐述地球化学组成的研究方法论。

8.地球的化学组成的基本特征有哪些？9.讨论地壳元素丰度的研究方法。

10.简介地壳元素丰度特征。

11.地壳元素丰度特征与太阳系、地球对比说明什么问题？12.地壳元素丰度值（克拉克值）有何研究意义？13.概述区域地壳元素丰度的研究意义。

14.简要说明区域地壳元素丰度的研究方法。

15.岩浆岩中各岩类元素含量变化规律如何？16.简述沉积岩中不同岩类中元素含量变化规律。

第二章元素结合规律与赋存形式（答案）1.亲氧元素和亲硫元素地球化学性质的主要差异是什么？2.简述类质同像的基本规律。

3.阐述类质同像的地球化学意义。

4.简述地壳中元素的赋存形式及其研究方法。

5.举例说明元素存在形式研究对环境、找矿或农业问题的意义。

6.英国某村由于受开采ZnCO3矿的影响，造成土壤、房尘及饮食摄入Cd明显高于其国标，但与未受污染的邻村相比，在人体健康方面两村没有明显差异，为什么？第三章自然界体系中元素的地球化学迁移（答案）1.举例说明元素地球化学迁移的定义。

2.举例说明影响元素地球化学迁移过程的因素。

3.列举自然界元素迁移的标志。

4.元素地球化学迁移的研究方法。

5.水溶液中元素的迁移形式有那些？其中成矿元素的主要迁移形式又是什么？6.解释络离子的稳定性及其在地球化学迁移中的意义。

7.简述元素迁移形式的研究方法。

8.什么是共同离子效应？什么是盐效应？9.天然水的pH值范围是多少？对于研究元素在水介质中的迁移、沉淀有何意义？10.举例说明Eh、pH值对元素迁移的影响。

11.非标准电极电位E及环境的氧化还原电位Eh，在研究元素地球化学行为方面有什么作用？12.试述影响元素溶解与迁移的内部因素。

地球化学中的稀土元素分析技术稀土元素是指具有相似的化学性质、在地壳中含量很少、通常需要用高级化学分离技术才能获取的一组元素，共有17种，包括镧、铈、镨、钕、钷、铕、钡、铽、钇、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钆和铽等。

稀土元素在地球化学、地球化学勘探、冶金、环境科学等领域有广泛的应用，例如用于地球化学勘探中的矿物探测、冶金工业中的特种合金制备、环境科学中的废水处理等。

因此，稀土元素分析技术的研究和应用对于上述领域的发展具有重要的意义。

稀土元素分析技术的发展历程自20世纪初以来，稀土元素分析技术经历了多次重要的发展。

20世纪50年代，原子吸收光谱（AAS）技术开始用于稀土元素分析；60年代，红外光谱（IR）和紫外光谱（UV）技术在稀土元素分析中得到了广泛应用。

90年代以来，随着高效液相色谱（HPLC）、气相色谱-质谱联用（GC-MS）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术的崛起，稀土元素分析技术得到了极大的提升。

HPLC高效液相色谱（HPLC）是指将流动相压缩到高压下进行液相色谱分离。

HPLC技术可以实现对复杂的稀土元素样品进行精确的分析，具有分离效率高、分离速度快的优点。

同时，HPLC技术还能够配合荧光检测器对稀土元素进行定量分析，因此逐渐成为稀土元素分析的主流技术之一。

GC-MS气相色谱-质谱联用（GC-MS）是一种将气态物质进行分离和检测的分析技术。

GC-MS技术以其高分辨率、高灵敏度和高专属性等特点，在稀土元素分析领域中得到了广泛应用。

与传统的AAS技术相比，GC-MS技术可以对大多数稀土元素进行分析，并具有更高的灵敏度和分离能力。

ICP-MS电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）是一种将离子源与质谱分析相结合的分析技术，广泛用于稀土元素分析和其他元素的定量分析。

ICP-MS技术具有灵敏度高、精度高、工作范围广等特点，并可以对各种不同的样品类型进行分析。

相比其他技术，ICP-MS技术在稀土元素分析中更能够达到高精度和准确度的要求。

18新技术 近日，中国科学院广州地球化学研究所研究员何宏平团队利用微生物溶解花岗岩的实验研究，揭示了微生物对花岗岩风化过程中稀土元素活化和分异的影响。

相关研究成果在线发表于Geochimica et Cosmochimica Acta。

离子吸附型稀土矿床主要发育于富含稀土元素的花岗岩风化壳中。

风化过程中稀土元素的活化、迁移和再富集是形成此类矿床至关重要的环节。

尽管越来越多的研究已经认识到，微生物和其他地球化学因素共同控制着风化过程中的稀土元素地球化学行为，但具体的微生物效应及作用机制仍未明晰。

为了探究微生物对花岗岩风化过程中稀土元素活化和分异的影响，以及了解微生物对离子吸附型稀土矿床成矿的潜在贡献，何宏平团队利用江西省大埠离子吸附型稀土矿床的花岗岩基岩和矿床风化壳中的野生微生物菌株开展了微生物溶解花岗岩的实验研究。

他们研究发现，在常温常压及寡营养条件下，实验菌株均能显著促进花岗岩中稀土元素的活化。

30天反应结束时，微生物将总稀土元素表观溶解量提升约4～21倍。

而在实际反应过程中，部分溶解的稀土元素会被微生物细胞和胞外代谢物再次吸附固定，这使得稀土元素的表观溶出率被降低约25%～82%。

微生物生长代谢导致溶液酸化并分泌丰富的小分子有机酸，从而对花岗岩溶解产生积极影响。

在实验菌株溶解花岗岩的过程中，溶液pH 在弱酸性至近中性范围内。

此条件下，有机酸配体的络合作用是微生物促进稀土元素释放的主导机制。

花岗岩溶解过程中的稀土元素分异主要受稀土元素赋存矿物的物理化学性质的制约，但同时也受微生物作用的影响。

在花岗岩溶解的初始阶段，抗风化能力弱的氟碳钙铈矿和氟碳钙钇矿优先溶解，导致不同反应条件下轻稀土和中稀土元素均具有较高的溶出率。

微生物分泌的小分子有机酸与不同稀土元素的络合稳定性差异也是影响稀土元素分异的重要因素。

实验使用的两株芽孢杆菌分泌的丰富有机酸，尤其是苹果酸和酒石酸，可能是导致花岗岩溶解过程中稀土和重稀土元素优先释放的关键。

RARE EARTH INFORMATION 稀土信息 No.9 20235 2023年9月15日，广东省地质学会在广东省梅州市组织召开科技成果评价专家论证会，与会专家组一致认为，中国科学院广州地球化学研究所何宏平研究员团队完成的科技成果“风化壳型稀土矿的电驱开采技术”整体达到国际领先水平。

评价委员会由来自国内著名高校、研究院所及企业的院士和知名专家组成，何宏平研究员代表项目团队作成果汇报。

会议由学会秘书长林希强教授主持，广东省科学技术厅吴世文副厅长、中国科学院广州分院孙龙涛副院长、梅州市平远县周小勇县长、广晟有色金属股份有限公司李保云总裁和林振东副总裁、广东省富远稀土有限公司曹源董事长、平远县华企稀土实业有限公司谢汉想副总经理等出席会议。

该项目针对现有的风化壳型稀土矿开采工艺（铵盐原地浸取技术）存在的生态环境破坏严重、资源利用效率低、浸出周期长等问题，在国际上首创了风化壳型稀土矿电驱开采技术。

通过多学科交叉综合研究，项目团队揭示了外加电场条件下风化壳中稀土离子活化-迁移-富集机理及其控制因素，阐明了电驱开采“自除杂”过程的反应机理；模拟实验、放大试验和场地示范等表明，与现有开采工艺相比，风化壳型稀土矿电驱开采技术在稀土采收率、浸取剂用量、开采周期以及杂质去除等方面均有显著优化，是风化壳型稀土矿开采的绿色高效新技术。

Science 新闻栏目曾对该技术进行了专访报道，“欧洲地平线计划”关键金属首席科学家A·Borst 教授称之为“改变游戏规则”的技术。

相关成果在Nature Sustainability 等期刊发表高水平论文11篇，获授权发明专利7件（含国际发明专利1件），并建成了5000吨（土方规模）的示范工程。

评价委员会专家听取了项目组的汇报，审查了相关资料，实地考察了示范工程，经质询讨论和评议，评价委员会一致认为，该成果总体上达到国际先进水平。

何宏平代表项目团队衷心感谢学会的精心组织及与会专家的悉心指导，表示将根据评价委员会意见进一步完善技术集成，加快成果的转移转化。

十二种地球化学方法取得进展
加.,格G;杨军
【期刊名称】《石油勘探开发情报》
【年(卷),期】1992(000)004
【总页数】9页(P6-14)
【作者】加.,格G;杨军
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】P632
【相关文献】
1.分子有机地球化学研究取得重要进展 [J], 傅家谟;盛国英
2.广州地化所稀土元素四分组效应地球化学研究取得重要进展 [J], 广州地球化学研究所
3.夯实学会基础,中国矿物岩石地球化学学会制度建设取得重要进展 [J],
4.穿透性地球化学勘查技术取得重大进展 [J],
5.我国地幔矿物岩石地球化学研究取得新进展我会新组建的地幔矿物岩石地球化学委员会成立同时召开第一次学术交流会 [J],
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