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）

序La Ce 号 Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu １ 2.97 6.5 1.07 5.0 1.26 0.68 0.75 0.14 0.99 0.23 0.68 0.11 0.72 0.122 ２ 30.4 68.2 6.43 23.1 4.91 0.24 6.28 1.11 7.46 1.63 4.66 0.70 4.43 0.737 ３ 22.5 42.5 5.16 19.3 3.5 0.65 2.61 0.43 2.69 0.55 1.46 0.2 1.2 0.18 ４ 78.3 159 18.0 67.6 10.6 0.735 9.0 1.43 8.64 1.69 4.37 0.59 3.36 0.538 ５ 9.9 22.4 3.18 14.1 3.1 1.14 3.17 0.56 3.76 0.82 2.35 0.36 2.24 0.378 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） 样号 D336H P57H P1305H La 14 39 Ce Nd Sm 2.5 Eu Tb Yb 2.7 Lu 0.45 岩石名称 钾长花岗岩 钾长花岗岩 橄榄辉长岩 60.5 10.5 0.19 0.61 79.7 32.0 5.82 0.46 1.11 3.83 0.67 2.5 1.63 0.55 0.26 0.95 0.17 2.62 3.05 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（RE3+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（Ce4+、Eu2+）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。 1.计算球粒陨石标准化有关的稀土元素地球化学参数

RENRE RE0式中

RE——某稀土元素的丰度；

REN——某稀土元素轻球粒陨石标准化以后的丰度； RE0——某稀土元素的球粒陨石丰度值。

Ce2CeNCeNCeN LaNPrNCe*1(LaNPrN)2式中：Ce——铈异常系数； Ce*——铈的理想值。

Eu2EuNEuNEuN

1SmGdEu*NN(SmNGdN)2Eu——铕异常系数；Eu*——铕的理想值。

LaNLa, YbYbNNLaNSmNLaSm, 。 SmSmNdNdNNNNLaLa,, YbSmNNSm分别反映了稀土元素、轻稀土元素和中稀土元素的NdN富集程度和分馏程度。 2.计算稀土元素总量

REE代表从La到Lu共14个稀土元素含量的总和。

LREE代表La、Ce、Pr、Nd、Sm和Eu六个稀土元素含量的总和（即轻稀土元素总量）。

HREE代表从Gd到Lu 8个重稀土元素含量之总和。 LREE/HREE代表轻稀土元素总量与重稀土元素总量的比值。 3.估算未测稀土元素的丰度

有些测试方法并不能测全所有的稀土元素，如中子活化法通常只能测出La、Ce、Nd、Sm、Eu、Tb、Yb和Lu 8个元素。根据稀土元素往往服从对数正态分布的特点，以及在球粒陨石标准化稀土元素分配图（对数座标）上近于直线分布等规律，可以用下式估算未测稀土元素的丰度：

PrN(LaN)1/3(NdN)2/31.20.2GdN(TbN)(YbN)Dy(Tb)0.8(Yb)0.2NNN 0.60.4HoN(TbN)(YbN)Er(Tb)0.4(Tb)0.6NNN0.20.8TmN(TbN)(YbN) 二、步骤 1.输入原始数据

设有n个样品，每个样品有m个元素（m=8或m=14），Xij为第i个样品第j个稀土元素，Si为第i个样品的样号。数据输入型式为：

S1，x11x12x1 m1S2，x21x22x2 m1Sn，xn1xn2xn m1 2.调用程序

x1mx2m xnm本程序为BASIC语言编写，首先运行QBASIC·EXE文件，然后利用菜单打开 “REE·BAS”文件并运行（RUN）该程序。

（1）输入内容

① number of the sample (样品数)

② select the way of inpution 1=8 etements 2=14 elements (选择输入方式 ：8个元素输1，14个元素则输入2) ③ data filename（输入原始数据文件名） ④ do you print the data y/n（数据是否存盘y/n）

⑤ input data filename for outpution（输出文件名，不存盘无此项）

⑥ input the length of the one unit (mm) dx=8—11, dy=15—30）。（图形大小控制参数，两个元素间的间距为dx，每一个对数作图单位间的实际距离为dy毫米）

⑦ do you write the figure y/n （屏幕图形是否存盘y/n）

⑧ enter the name of memary image file （输入图形文件名，图形不存盘无此项）

⑨ do you figure again y/n（是否重选制图参数再画图） （2）输出内容：

① 屏幕上输出稀土元素配分型式图（彩色），可以把此图形拷贝到剪贴板上（使用Print Screen键）并粘贴到“画图”程序中供进一步修改。

② 文件输出表1、表2和表3。 表1 稀土元素含量表

表2 球粒陨石标准化稀土元素丰度表 （本表中数据可以提供给Golden Software Grapher，Microsoft Excel等软件，以便画出更美观图形）

表3 稀土元素地球化学参数表