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。

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。

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。

元素在地球中的演化特征及演化规律摘要：元素在地球中特别是在上地壳中的演化规律，前人已经研究的很多了，相关的文献也异常丰富。

而利用稀土元素演化特征来探讨岩石、矿物甚至矿床成因,是地质科研及找矿工作的一个有效手段，作者也刚刚学习过《地球化学》这门课，因此结合所学和搜集的相关资料，本文将重点探讨稀土元素在地球演化中的特征，演化规律以及应用。

关键词：稀土元素、演化特征、规律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个元素密切相关的元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素。

其中61号元素Pm(钷)同位素衰变太快,自然界尚未测定出来,故应用中只利用其14个元素。

由于同族元素钇(Y)的地球化学性质与稀土元素相似且密切伴生,故通常把钇也归于此类,用REE或TR 示之。

稀土元素多数呈银灰色，有光泽，晶体结构多为HCP或FCC。

性质较软，在潮湿空气中不易保存，易溶于稀酸。

原子价主要是正三价（铈正四价较稳定，镨和铽也有极个别的四价氧化物，钐、铕、镱有二价化合物），能形成稳定的配合物及微溶于水的草酸盐、氟化物、碳酸盐、磷酸盐及氢氧化物等。

在三价稀土氧化物中，氧化镧的吸水性和碱性与氧化钙相似，其余则依次转弱。

三价稀土的化学性质除钪的差异较显著外，其余都很相似，所以分离较难。

一般把稀土元素分为两组,即La(57)-Eu(63)为轻稀土或铈族稀土,用LREE示之;Gd(64)-Lu(71)为重稀土,一般把钇(Y)计入重稀土,故又称钇族稀土,用HREE 或Y示之。

但也有把稀土元素划分为三组的,即轻稀土(LREE,La-Nd)、中稀土(MREE,Sm-Ho)及重稀土(HREE,Er-Lu),但一般均采用二分法2常用稀土元素特征指数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,致于造成其变异的原因,将有专文报道。

稀土元素地球化学通过研究地质体中稀土元素的组成特点，来探讨、形成条件以及、月球、等的形成和演化过程。

稀土元素(REE或TR)是指元素周期表中57号到71号的镧系元素和39号元素钇。

从镧到铕为铈组（轻稀土），从钆到镥及钇为钇组（重稀土）。

稀土元素在自然界的丰度和分布地壳中稀土元素的丰度为0.34～31ppm,总量为112ppm。

稀土元素在陨石、月球、地球各种岩石中的分布有如下规律。

①在岩浆岩中,从超基性岩→基性岩→中性岩→酸性岩→碱性岩,稀土元素总含量增加。

基性、超基性岩相对富含重稀土，酸性岩，尤其是碱性岩富含轻稀土。

②在中，以泥质岩石（如页岩）稀土含量最高，碳酸盐类（如）稀土含量最低。

③稀土元素在地壳中的分布不均匀。

地壳稀土组成相当于英云闪长岩，太古宙后地壳相当于花岗闪长岩。

大陆地壳稀土元素总量高，相对富轻稀土;大洋地壳稀土元素含量较低,相对富重稀土。

上地壳稀土元素含量高，相对富含轻稀土；下地壳稀土含量低，相对富含重稀土。

④地球的稀土元素丰度与球粒陨石相似，原始地幔的稀土元素含量约为普通球粒陨石的1.9～2.6倍。

⑤稀土元素在月表各种岩石中的含量相当于地球的3～10倍。

克里普岩（一种富钾、稀土和磷的岩石）稀土总含量达500ppm以上。

⑥球粒陨石稀土元素总含量为数个ppm,铁陨石稀土元素含量最低。

⑦河水、海水中稀土元素含量很低，总量低于1ppm，重稀土含量高于轻稀土。

稀土元素在自然样品中的分布特点可以用图解来表示。

将样品的稀土元素含量对球粒陨石标准化，取其对数值为纵坐标，以原子序数为横坐标作图，称为增田科里尔图解。

地球各种岩石的稀土元素分布形态绝大多数是两条直线性线段或一条完整的直线，即呈对数线性分布。

根据铕和铈的分布特征,可划分为5种类型（见图[稀土元素分布类型]）：①铕亏损型，铕呈负异常，分布曲线在铕处为一谷形，如花岗岩；②铕富集型，铕呈正异常,分布曲线在铕处为一峰,如斜长岩；③平坦型（或球粒陨石型），分布曲线为平滑直线，铕无异常，如大洋拉斑玄武岩；④铈亏损型,分布曲线在铈处为一谷,铈呈明显亏损，如海水，现代海洋沉积物及某些铁建造；⑤铈富集型，富铈,分布曲线在铈处为一峰,如海洋中锰结核。

《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。