表 5.4 稀土元素在自然界的分布(单位 ppm,据 Webepohl 等)
元素 |
球粒陨石 |
超基性岩 |
辉长岩 |
玄武岩 |
闪长岩 |
安山岩 |
花岗岩 |
霞石正长岩 |
页岩 |
海水(大西洋)* |
地壳平均 |
月海玄武岩** |
克里普岩(KREEP)* |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
La |
0.32 |
1.73 |
9.41 |
7.28 |
28.00 |
44.14 |
50 |
125.43 |
32 |
0.0034 |
16 |
5.54 |
48.0 |
Ce |
0.94 |
4.47 |
21.79 |
17.38 |
48.22 |
64.44 |
100 |
241.94 |
73 |
0.0012 |
31 |
16.9 |
139.2 |
Pr |
0.12 |
0.605 |
3.41 |
2.89 |
6.83 |
8.35 |
11.4 |
28.99 |
7.9 |
0.00064 | 4.5 |
20 |
- |
Nd |
0.60 |
2.49 |
14.28 |
13.57 |
29.00 |
35.51 |
46 |
107.58 |
33 |
0.0028 |
17 |
11.65 |
74.7 |
Sm |
0.20 |
0.61 |
4.27 |
4.46 |
6.07 |
6.89 |
8.3 |
23.43 |
5.7 |
0.00045 | 4.2 | 3.78 |
23.0 |
Eu |
0.073 |
0.23 |
1.38 |
1.62 |
1.82 |
1.78 |
1.1 |
4.87 |
1.24 |
0.00013 | 1.3 | 0.96 |
1.87 |
Gd |
0.31 |
0.81 |
4.75 |
6.01 |
6.13 |
7.37 |
7.6 |
17.86 |
5.2 |
0.00070 | 4.2 | 5.24 |
25.6 |
Tb |
0.050 |
0.13 |
0.89 |
1.13 |
1.32 |
- |
1.12 |
3.84 |
0.85 |
0.00014 | 0.7 | 0.74 |
4.40 |
Dy |
0.031 |
1.12 |
4.58 |
4.36 |
5.21 |
5.39 |
- | 16.53 | - | 0.00091 | 3.85 | 5.48 |
29.65 |
Ho |
0.073 |
0.17 |
1.02 |
1.33 |
1.38 |
0.90 |
1.62 |
7.91 |
1.04 |
0.00022 | 0.9 | 3.45 |
5.2 |
Er |
0.21 |
0.49 |
2.51 |
3.80 |
2.78 |
2.15 |
4.7 |
12.33 |
3.4 |
0.00087 | 2.6 | 3.2 |
17.84 |
Tm |
0.033 |
0.058 |
0.38 |
3.76 |
0.46 |
0.40 |
0.74 |
4.25 |
0.50 |
0.00017 | 0.4 | 0.4 |
1.4 |
Yb |
0.19 |
0.46 |
2.44 |
3.27 |
2.17 |
1.66 |
4.8 |
15.63 |
3.1 |
0.00082 | 2.3 | 2.4 |
15.82 |
Lu |
0.031 |
0.118 |
0.49 |
0.65 |
0.61 |
- |
0.78 |
5.47 |
0.48 |
0.00015 | 0.34 | 0.36 |
2.31 |
Y |
1.96 |
3.87 |
22.97 |
35.06 |
27.65 |
22.04 |
42 |
127.42 |
27 |
0.0133 |
23 |
27 |
120 |
共计 |
5.42 |
17.37 |
94.54 |
106.57 |
167.65 |
201.02 |
288 |
743.48 |
200 |
0.026 | 112 | 89.14 |
508.99 |
∑ Y |
0.71 |
1.4 |
1.36 |
0.80 |
2.51 |
4.04 |
2.05 |
5.52 |
3.68 |
0.50 |
2.23 | 1.22 |
1.29 |
*单位 ppb;**为阿波罗 15 和 16 样品(据 A.П.Виноградов);各类岩石中稀土元素丰度以基性、超基性岩最低(碱性系列岩石除外),
酸性岩石及碱性岩(如花岗岩、霞石正长岩)最高,按超基性—基性—中性
—中酸性—酸性—碱性岩顺序依次递增。基性、超基性岩中相对富集钇组稀土,酸性岩、碱性岩则相对富铈组稀土,图 5.17 表示了原始岩浆成分演化过程中稀土元素的分馏作用。
稀土元素在自然界中可形成独立矿物,共约 150 种左右,常见的、具有工业意义的矿物有独居石、磷钇矿、褐钇铌矿、黑稀金矿、硅铍钇矿与易解石等。常见的稀土矿床类型有伟晶岩型、气成热液型、碳酸岩型、沉积变质型、风化壳型及砂矿等。
各类岩石的稀土分配型式是岩石地球化学研究的一个新领域,大量的工作表明,稀土分配型式是评价岩石成因的重要途径。下面非常概略地作一介绍。
- 超基性岩类
霞石岩为轻稀土高度富集型。橄榄岩为略亏损型至略富化型,它取决于橄榄岩中橄榄石、单斜辉石和斜方辉石的含量比例。金伯利岩为高度富集型, 其(La/Yb)N 可达 100 以上。碳酸岩也为富集型,氧化条件下形成的碳酸盐岩,有 Ce 的负异常。蛇绿岩套岩石,作为一组共生岩石组合,具有各种类型分配型式。
- 基性岩类
大洋中脊拉斑玄武岩有略亏损至平坦的配分型式,中重稀土分馏不明显。洋岛玄武岩一般为富化型,碱性越强、富化程度越高。大陆拉斑玄武岩和碱性玄武岩均为富化型,后者富化程度更高。大陆裂谷碱性玄武岩和洋岛碱性玄武岩稀土分配型式非常相似。层状辉长岩体变化很大,某些岩石有显著正铕异常。
- 中性岩类
中性岩类稀土含量居中,安山岩的稀土资料表明,其分配有很大的不同。造山安山岩中随钾含量增高,稀土配分从略亏损至平坦至富化,负铕异常逐渐消失,重稀土分馏不明显,非造山安山岩稀土丰度高、多呈富化型。
- 花岗岩类
花岗岩类成分复杂,物质来源和形成方式多样,稀土的分配也较复杂。壳型花岗岩呈右倾斜富集的 V 字型分配,Eu 负异常明显,轻重稀土的分馏不强烈,(La/Yb)N 平均值小于 10。壳幔型花岗岩轻重稀土分馏强烈,Eu 负异常减弱,稀土总量降低。幔源花岗岩稀土总量最低,轻重稀土分馏和铕异常最弱。碱性花岗岩则以强烈的铕负异常(δEu<0.3),很高的稀土丰度、和相对富重稀土[(La/Yb)N≈1]为特征。◻◻芨叩南⊥练岫取⒑拖喽*
- 沉积岩和变质岩
沉积作用是在一定的构造环境中进行的,不同的构造环境对沉积岩的稀土元素分配有不同的影响,如地槽区火山作用的强度和火山产物的成分将明显地影响地槽沉积物中稀土元素分布。沉积岩的形成时代对稀土元素分布亦有一定影响。早期地壳沉积物以贫稀土总量、相对富重稀土和富集铕为特征, 晚期沉积物则以稀土总量较高、轻稀土富化、轻重稀土分馏明显和亏损铕(δ Eu<1)为特征。因此即便成分相似的沉积岩其稀土分配形式可以非常不同。此外,由于 Ce 和 Eu 的变价性质,在不同的沉积环境下常可造成正或负的异常。
与各类岩浆岩和沉积岩相比,变质岩的稀土元素资料还不多。对变质岩来说,人们研究稀土元素及其分布的主要兴趣和目的在于探讨原岩恢复及其形成过程,因为其他一些元素,如 K,Rb,U,Th 在变质作用过程中有较大的活动性而不能保持原来特征,而稀土元素则相对稳定,对恢复原岩岩性有较好的效果。但是对于高级变质作用中稀土元素是否会发生迁移和分馏作用, 还存在一些不同的看法,这是当前研究变质岩中稀土元素地球化学问题的中心。