稀土元素地球化学研究论文
稀土元素地球化学研究论文
1区域地质背景
老君山成矿区大地构造处于华夏地块、江南造山带、扬子地块、三江
造山带等几大构造单元接合部位(图1)。研究区主要出露寒武系、奥陶系和泥盆系，其中早、中寒武统为主要赋矿层位；中部为老君山燕山
期S型复式花岗岩体，出露面积约153km2；紧邻老君山花岗岩体形成
了一套穹窿状变形变质岩系，被称为“老君山变质核杂岩”（李东旭
和许顺山，2000；Yanetal.,2005，2006；），变形-变质作用的峰期
为印支期（约235Ma）（刘玉平等，2007a；冯佳睿等，2011）。成矿
区受到多期地质作用叠加(早加里东期、印支期、燕山期)，成矿过程
十分复杂。区内都龙超大型锡多金属矿床在20世纪60年代被探明，
因为矿床紧邻老君山花岗岩体，且岩体富含锡、钨等成矿物质，该矿
床最初被认为是典型的花岗岩岩浆热液型矿床（宋焕斌，1989；安保华，1990；忻建刚和袁奎荣，1993）。20世纪末期至今，随着区内新寨、南秧田等矿床的发现，相关该区矿床的理解也取得了新的进展，
因为主矿体呈层状或似层状与地层整合产出，块状硫化物矿石中发现
了大量鲕状结构、层纹条带状构造等典型特征，并通过地层和矿石的
稀土、微量元素分析证实了加里东期海底（火山）喷流沉积成矿作用
的存有（罗君烈，1995b；周建平和徐克勤，1997；曾志刚等，1999；
贾福聚，2010a；石洪召等，2011；戴婕等，2011）。王学焜通过对新
寨锡矿床、南秧田白钨矿床S，Pb同位素测试，测得成矿年龄为200Ma，与区域变质年龄接近，提出印支期变质热液改造成矿的观点（王学焜，1994）。刘玉平通过都龙锡锌矿床锡石和锆石U-Pb年代学研究，测得
该矿床存有大量燕山期成矿年龄，证明该区存有大规模花岗岩成岩、
成矿事件（刘玉平等，2007b）。纵观以往研究成果，该区矿床应为多
期复合叠加成矿模式，与成矿相关的地质作用主要包括加里东期火山
喷流沉积成矿作用、印支期区域变质作用和燕山期花岗岩叠加改造成
矿作用。
2主要岩类及矿床类型
老君山燕山期花岗岩体按照其演化顺序大致可分为三期（冯佳睿等，2011）：第一亚期占岩体出露总面积的三分之二，为灰白色含斑中粗
粒二云母花岗岩，组成矿物有斜长石、微斜长石、黑云母、白云母、
石英，为似斑状花岗结构、块状构造。第二亚期约占该岩体总面积的
三分之一，为灰白色中细粒二云母花岗岩，呈岩株状侵入于第一期岩
体中，主要矿物为微斜长石、更长石、石英、黑云母、白云母，具细
粒花岗结构，块状构造。第三亚期为灰白色花岗斑岩，呈岩枝及岩脉
穿插于早期花岗岩及变质岩系中，斑晶主要为钾长石、石英，次为黑
云母、斜长石，具斑状结构、块状构造。经野外实地调研及综合分析，都龙、南秧田矿区出露的第三期花岗岩斑岩脉对锡钨等元素的富集具
有积极意义（贾福聚等，2010b）。老君山成矿区主要变质岩类型包括：（1）片岩类，主要有绿泥石片岩、角闪片岩、云母片岩、云母石英片岩、石英电气石片岩、长石云母片岩等，在研究区普遍发育；（2）大
理岩类，有方解石大理岩、白云石大理岩、含碳质大理岩、含砾钙泥
质大理岩，与其它变质岩呈互层状产出；（3）混合片麻岩类，包括眼
球状花岗片麻岩、条痕状花岗片麻岩，在南秧田地区发育较广；（4）
夕卡岩是成矿区内主要的赋矿岩石，根据组成矿物组合及复杂水准，
可分为简单夕卡岩及复杂夕卡岩两类。简单夕卡岩主要矿物为透辉石、绿帘石、阳起石、斜黝帘石、普通角闪石、石英、长石、黑云母，及
少许磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿等，层位稳定，呈似层状、层状分布，厚度小，一般小于40m，延长小于40km。复杂夕卡岩由十余种硅酸盐
矿物组成，主要有透辉石、钙铁辉石、斜黝帘石、绿帘石、绿泥石、
阳起石、石榴子石等，其次有石英、云母、方解石、电气石、钠长石、萤石，普遍含金属硫化物，呈囊状、透镜状、似层状产出，厚度一般
小于60m，走向延伸超过10km以上。复杂夕卡岩是成矿区最重要的赋
矿围岩，都龙、新寨、南秧田等超大型、大型矿床均产于复杂夕卡岩
层位中。老君山成矿区矿床类型包括简单夕卡岩型锡矿床，片岩、复
杂夕卡岩型锡钨多金属矿床，和与花岗岩相关的石英脉、伟晶岩型钨
锡矿床，赋矿围岩主要为花岗岩及变质岩类。简单夕卡岩型锡矿床分
布于成矿区的北东部，矿体产出地层为中寒武统田蓬组（2t），层状
含矿简单夕卡岩广泛分布，长达30余公里（巷香寨—茅草坪—三水），
普遍发育锡矿化，矿物组合简单，一般不超过四种非金属矿物，主要
金属矿物有锡石、黄铁矿，脉石矿物有透辉石、绿泥石、阳起石等，
典型矿化点有茅草坪、三水等。片岩、复杂夕卡岩型矿床可分为锡石
多金属硫化物矿床及白钨矿床两类，是老君山成矿区的主要矿床类型。锡石多金属硫化物矿床主要分布于花岗岩体南西部的都龙及北东部的
新寨，赋矿地层为中寒武统田蓬组（2t），矿体产出于碎屑岩与碳酸
盐岩过渡带，矿体走向长几十米至2000余米，厚度数米至数十米，倾
斜延伸几十米至数百米；主要金属矿物有锡石、铁闪锌矿、磁铁矿、
磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、毒砂；脉石矿物有钙铁辉石、透辉石、
绿泥石、阳起石、石榴石、透闪石、绿帘石、石英、白云母、萤石、
方解石等。白钨矿矿床分布于花岗岩体东部的南秧田，赋矿地层为下
寒武统冲庄组（1ch）浅灰绿色云母石英片岩、透辉石片岩、阳起石片岩，下部矿层多为似层状、层状矿体展布，走向长10余公里，厚度数
米至10余米，倾斜延伸百余米至千余米，白钨矿颗粒细小，上部矿层
有脉状、透镜状矿体穿插，脉状矿体中白钨矿颗粒粗大；主要金属矿
物有白钨矿、磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、黄铜矿及少量锡石，脉石矿
物有石英、长石、云母、透辉石、透闪石、阳起石、斜黝帘石。与花
岗岩相关的石英脉、伟晶岩型钨锡矿床位于老君山成矿区中心近花岗
岩体部位，典型矿点有花石头、戈岭、老寨等。矿体呈脉状产出于花
岗岩体内部、及其与围岩的接触带中，组成矿脉的主要矿物有锡石、
黑钨矿、绿柱石、黄铁矿、黄铜矿、石英、长石、云母、电气石、石
榴子石、绿泥石。
3稀土元素地球化学特征
老君山成矿区与成矿密切相关的岩类主要有海相火山喷流沉积岩，花
岗岩及变质岩，根据前人研究成果和已有理解（王中刚等，1989；邱
家骧，1991），各岩类的稀土元素地球化学特征分述如下。
3.1海相火山沉积岩
海底火山活动形成的海相火山岩，能够涵盖从基性到酸性各类复杂的
岩石类型（韩宗珠等，2005），总体以玄武岩类为主。按照玄武岩形
成的构造环境可分为大洋中脊玄武岩、洋岛玄武岩、岛弧玄武岩和活
动大陆边缘玄武岩等，其中岛弧玄武岩及活动大陆边缘玄武岩，形成
于大洋板块俯冲和大陆边缘裂解的环境下，伴随深源成矿物质的上涌
往往形成金属矿床，如黑矿型矿床。大洋中脊拉斑玄武岩与岛弧拉斑
玄武岩，由稀土元素亏损的地幔岩较高水准（15%~30%）的熔融形成，
稀土总量低，轻稀土表现为弱异常或无异常，稀土配分模式曲线总体
近于平坦，Eu常表现为正异常。洋岛碱性玄武岩由地幔岩较低水准（5%）的熔融形成，轻稀土优先进入熔融体，造成了其轻稀土元素的
富集和稀土总量的明显提升。
3.2花岗岩
根据成岩物质来源和成岩机制，花岗岩可分为幔源型、过渡型地壳重
熔型和陆壳改造型三类（徐克勤和涂光炽，1984）。其中幔源型花岗
岩稀土配分模式曲线为平滑的右倾斜型，轻稀土富集，
LREE/HREE=3.93~4.13，一般无Eu异常，δEu=0.94~1.00；过渡型地
壳重熔型花岗岩稀土配分模式曲线亦为平滑的右倾斜型，轻稀土富集
更强烈，LREE/HREE=5.00~10.00,具弱Eu异常，δEu=0.7~1.1；陆壳
改造型花岗岩中的混合岩化花岗岩轻稀土相对富集，Eu呈中等负异常，陆壳改造型花岗岩中的陆壳重熔再生花岗岩则重稀土明显富集，
LREE/HREE=1.00~3.00，Eu负异常加剧，δEu<0.4（王中刚等，1989）。
3.3变质岩
在低级变质作用过程中，因为稀土熔点与沸点很高、化学性质稳定等
特点，稀土元素组成及含量基本保持不变。在区域变质作用过程中，
因为没有外来物质的大量参与，其对原岩稀土元素组成的影响应与低
级变质作用过程类似（陈德潜和陈刚，1990）。在与交代作用相关的中、高级变质作用过程中，随着元素组分的带入与带出，稀土总量及
组成往往发生变化。个旧燕山期花岗岩体交代围岩发生的夕卡岩化研
究（赵一鸣和李大新，1987）表明，夕卡岩较原岩稀土总量常有较大
增高，其中轻稀土总量变化大，且多表现为增高，而重稀土含量基本
稳定，轻、重稀土比值（ΣLREE/ΣHREE）明显增大。对广西平英花岗
岩交代基性杂岩形成的蚀变分带实行的系统研究（毛景文等，1988）
显示，围绕岩体自下往上形成了钾长石岩带→黑云母岩带→青盘岩带
→电英岩带→石英脉带→碳酸岩脉带，随着蚀变水准的降低，稀土总
量依次降低，且负Eu异常亦逐渐减弱，反映了花岗岩对基性围岩稀土
配分模式的影响水准依次降低。
4成矿系列的厘定
根据野外地质调研和已有资料的综合分析，认为影响研究区矿床形成
的地质作用主要包括：加里东期海底火山喷流沉积成矿作用、印支期
区域变质作用和燕山期花岗岩侵入地质作用。在火山喷流沉积时期形
成了分布广泛的多金属块状硫化物矿石和矿源层；区域变质期火山喷
流沉积物质普遍变质、成矿物质得到改造和富集；老君山花岗岩体中
成矿元素丰富，在侵位过程中不但形成了多处石英脉、伟晶岩型矿床，对周边大型多金属硫化物矿床的形成也具有一定的叠加改造作用。结
合成矿区不同地质体的成矿作用特点，研究区可划分为3大成矿系列，分述如下。1）加里东期海底火山喷流沉积-印支期变质成矿系列,分布
在老君山花岗岩体北东的外围区域，成矿以海底火山喷流沉积作用、
区域变质作用为主，形成简单夕卡岩型锡矿床，赋矿围岩主要为区域
变质岩，典型矿点有茅草坪、三水等。2）加里东期海底火山喷流沉积
-印支期区域变质-燕山期花岗岩热液叠加改造成矿系列,该系列矿床与
加里东早期海底火山活动密切相关，海相火山喷流沉积成矿作用形成
了矿源层或矿体，并受到印支期区域变质作用和燕山期花岗岩热液作
用的的影响，成矿物质迁移、叠加而富化，形成片岩、复杂夕卡岩型
矿床，可分为锡石多金属硫化物矿床及白钨矿矿床两类，典型矿床有
都龙锡多金属硫化物矿床、新寨锡多金属硫化物矿床和南秧田白钨矿床。3）燕山期花岗岩热液成矿系列,老君山花岗岩体及接触带中形成
了一系列的石英脉型钨、锡矿床，和伟晶岩型铍、锡矿床，这些矿床
的形成与花岗岩体的侵位密不可分，典型矿床有花石头石英脉型锡钨
矿床、瓦渣含铍伟晶岩型矿床。
5样品选择、分析与测试结果
稀土元素分析样品包括3件简单夕卡岩取自茅草坪（MCP-1,MCP-
2,MCP-3），1件相关矿石中的方铅矿编号K14。6件复杂夕卡岩分别取自都龙（DL-1,DL-2）、新寨（XZ-1,XZ-2）和南秧田（NYT-1,NYT-2），2件相关矿石中的方铅矿编号K15、毒砂编号K16。3件花岗岩来自都
龙北部老君山岩体（G-1,G-2,G-3），2件相关矿石中的黄铁矿编号
K23和K24。稀土元素由宜昌地质矿产研究所电感藕合等离子体质谱法（ICP-MS）测定，分析精度5％~10％，稀土分布模式图采用Boynton （1984）球粒陨石推荐值标准化，分析结果见表1，稀土配分模式图见图2。取自茅草坪的3件简单夕卡岩，稀土总量（ΣREE）较低，均值
为47.33×10-6。轻重稀土比值（ΣLREE/ΣHREE）也比较低，均值为6.30。样品同时具有Eu正异常和Ce负异常。简单夕卡岩稀土元素配
分模式与岛弧拉斑玄武岩基本一致。与简单夕卡岩相关的方铅矿，稀
土总量（ΣREE）为1.26，轻重稀土比值（ΣLREE/ΣHREE）为9.69，
亦同时具有Eu正异常和Ce负异常，简单夕卡岩和相关方铅矿具有相
似的稀土配分模式，说明二者具有同源性。都龙、新寨和南秧田的6
件复杂夕卡岩样品稀土元素总量变化性较大，变化范围为31.20×10-
6~295.98×10-6。轻重稀土比值变化性也比较大，变化范围为
5.06~10.94。6件样品均具有弱的Ce负异常特征，其中4件样品表现
为Eu负异常，2件样品Eu正异常。Eu正异常样品稀土总量低（ΣREE
均值为41.58×10-6），分布在稀土配分模式曲线的下部，Eu负异常
样品稀土总量高（ΣREE均值为241.24×10-6），位于稀土配分模式
曲线的上部。与复杂夕卡岩相关的金属硫化物方铅矿和毒砂，均具有
弱Ce负异常特征，其中Eu呈正异常的方铅矿，稀土总量低（ΣREE为0.83×10-6），Eu呈负异常的毒砂，稀土总量高（ΣREE为4.36×10-6）。取自老君山花岗岩体的5件花岗岩及其相关矿石中的黄铁矿，稀
土总量(ΣREE)高，均值为97.19×10-6。轻重稀土比值
(ΣLREE/ΣHREE)也较高，均值为11.46。5件样品均为Eu负异常，其
中4件样品表现为Ce弱正异常，1件样品表现为Ce弱负异常。老君山花岗岩稀土元素配分模式曲线与地壳重熔型花岗岩相吻合。花岗岩及
其相关矿石中的黄铁矿具有相似的稀土配分模式，说明金属硫化物的
形成源自于花岗岩岩浆热液。所有样品均具轻稀土富集、重稀土亏损
的特征，ΣLREE/ΣHREE值变化范围为2.78~11.95。各类岩石稀土元
素配分模式与相关矿石中的金属硫化物具有相似的稀土元素配分模式，说明各含矿岩系的成岩与成矿具有相似的地质作用过程。
6讨论
6.1加里东期海底火山喷流沉积-印支期变质成矿系列的稀土元素特征
茅草坪的简单夕卡岩及矿石样品，稀土总量较低，同时具有Eu正异
常和Ce负异常，稀土配分模式与岛弧拉斑玄武岩相类似。Eu正异常代表成矿流体具有较高的温度和相对还原的性质，Ce负异常代表海水的
参与（ElderfieldandGreaves.,1982；Shikazono,1999），还原、高
温热水流体不具明显的Ce负异常，而海水不发育Eu正异常，单靠热
水流体的简单传导冷却，不会使流体发育Ce负异常，而从海水正常沉
淀出的物质也很少发育Eu的正异常，所以二者同时在矿石中出现，应
指示在海底火山喷流沉积成矿时相对高温的热水流体和较低温的海水
在海底发生了对流混合（Barrettetal.,1990；Hofmann,1997）。
6.2加里东期海底火山喷流沉积-印支期区域变
质-燕山期花岗岩热液叠加改造成矿系列的稀土元素特征都龙、新寨
和南秧田地区夕卡岩及相关矿石稀土元素分析表明，稀土总量低的样
品与茅草坪地区简单夕卡岩稀土元素配分模式类似，同时具有Eu正异
常和Ce负异常，其原岩属于海底火山喷流沉积成因。其它稀土总量高
的样品，Eu和Ce元素均表现为负异常，推测是是由花岗岩热液的叠加改造作用引起的。花岗岩热液叠加改造作用过程使岩石轻稀土含量具
有明显增加，轻重稀土比值（ΣLREE/ΣHREE）得到提升，同时造成了
稀土总量的增加和Eu的明显负异常，钨、锡、锌等成矿元素得到了进
一步富集。本成矿系列变质岩及矿石的稀土配分模式：Eu正异常的样
品稀土总量低，稀土配分模式曲线位于下部，Eu负异常的样品稀土总
量高、稀土配分模式曲线位于上部，这种现象在其它地区火山沉积-叠
加变质岩类中也较普遍（图3）。该现象在南秧田矿区被认为是层状矿体与脉状矿体稀土配分模式的区别（曾志刚和李朝阳，1998；王冠等，
2012）。推测这种稀土配分组合模式可作为火山喷流沉积-花岗岩热液
叠加改造复合成矿模式的判别标志。6.3燕山期花岗岩热液成矿系列的稀土元素特征老君山花岗岩及相关矿石中的黄铁矿，Eu表现为强烈的
负异常，稀土总量高，轻重稀土比值（ΣLREE/ΣHREE）也较高，显示
了花岗岩体分异水准较高，其稀土配分模式与地壳重熔花岗岩相吻合。 7结论
通过综合分析众多前人研究成果，结合不同矿床地质特征，认为老君
山成矿区矿床的形成是主要受加里东期海底火山喷流沉积、印支期区
域变质和燕山期花岗岩侵位三期地质作用的制约。结合不同类型矿床
的稀土元素地球化学特征，在老君山成矿区厘定出3大成矿系列。1）
加里东期海底火山喷流沉积-印支期变质成矿系列，位于研究区的最外围，距离岩体较远。该类矿床样品稀土总量较低，同时具有Eu正异常
和Ce负异常，具有海相火山喷流沉积岩特征，岩石样品稀土元素配分
模式与岛弧拉斑玄武岩类似。相关矿石样品稀土元素配分特征与围岩
一致，反映了二者具有同源性。2）加里东期海底火山喷流沉积-印支
期区域变质-燕山期花岗岩热液叠加改造成矿系列，分布于老君山花岗
岩体外围空间，距离岩体较近。该类矿床Eu为正异常、Ce为负异常的样品，稀土总量低，具有海底火山喷流沉积岩（岛弧拉斑玄武岩）的
特征；Eu和Ce元素均表现为负异常的样品，稀土总量高，反映了花岗岩热液叠加改造的特征。3）燕山期花岗岩热液成矿系列，分布于老君
山花岗岩体及其接触带。该类矿床，稀土总量高，Eu为负异常，Ce以
弱负异常为主，与地壳重熔型花岗岩稀土元素配分模式一致。可见，
在受多期地质作用影响地区，通过不同成矿系列稀土元素组成的对比
研究，能够分析各期地质作用对成矿的影响，从而验证成矿系列划分
的合理性。
稀土元素地球化学研究论文
稀土元素化学
稀土在高分子材料中的应用 王鹏 （天水师范学院生命科学与化学学院化学二班20102030231） 【摘要】: 由于稀土元素基本相同的外层电子排布和独特的内层4f 电子结构, 赋予了稀土元素及其化合物独特的电、光、磁、热等性能, 以及界面效应、屏蔽作用和化学活泼性等多种特殊的功能, 使其在高分子材料的合成、改性等方面有广泛的应用。作者综述了稀土化合物在高分子催化、聚合物填充、改性等方面的应用。 【关键词】: 稀土化合物; 催化剂; 聚合物; 聚氯乙烯 Abstract: Basically the same as the outer layer of rare earth electronic arrangement and the unique inner4f electronic structure o f rare earth element s g iv e the unique electrical, optical, magnetic, thermal and other properties; and the interface effect, shielding effect , chemical activity and a variety o f special features to rare earth compounds, which has ex tensive applications in polymer synthesis, modification and so on. This paper review s the applications o f rare earth compounds in the polymer catalysis, polymer filling polymer modifying and so on. Key words: Rare earth compound; Catalyst ; Polymer; PVC 稀土元素指元素周期表中ó B 的钪( 21 Sc) 和钇( 39Y) 及原子序数从57La∽71Lu的15个镧系元素, 由于其基本相同的外层电子排布和独特的内层4f 电子层结构,具有丰富的能级跃迁,大的原子磁矩,很强的自旋轨道耦合等特性,与其它元素形成稀土配合物时, 配位数可在3∽12 间变化, 使稀土化合物晶体结构多样化。这些特性赋予了稀土元素及其化合物独特的电、光、磁、热等性能【1】,以及界面效应、屏蔽作用和化学活泼性等多种特殊的功能。在一些体系中加入少量的稀土化合物往往会出现意想不到的效果, 产生明显不同于原体系的独特性能, 因而有工业味精之称【2】。 稀土高分子泛指稀土金属掺杂或键合于高分子中的聚合物, 主要分为两大类型: 一是稀土化合物作为掺杂剂均匀地分散在单体或聚合物中, 制成以掺杂方式存在的掺杂型稀土高分子; 二是稀土化合物以单体形式参与聚合或缩合, 或稀土化合物配位在聚合物侧链上, 获得以键合方式存在的含稀土的聚合物, 称为键合型稀土高分子【3,4】。 1 稀土催化高分子材料 Zieglar-Nat ta催化剂的组成自1953年问世以来,已有成千种类型,但当时的催化剂组成中并未包括位于ó B 的稀土化合物, 最早见诸报道的是1956年Saldick【5】用铈盐引发丙烯腈聚合, 接着1958 年Venkatakr ishman 等【6】以水溶液中的铈离子引发得到聚甲基丙烯酸, 同年Mino 等【7】采用铈离子氧化还原体系制备聚丙烯酰胺和聚乙烯醇的共聚物; 1960 年Finch【8】率先用稀土催化剂来合成聚乙烯, 以及Anderson、Merckling【9】和Stuart【10】关于此项技术专利,开辟了稀土催化合成聚烯烃的新纪元。20世纪60年代初,沈之荃、欧阳均等采用YCl3 与AlEt3 组成的催化体系制备高顺式含量的聚丁二烯【11】,开辟了稀土催化剂在高分子合成中的应用。70 年代初, 长春应用化学研究所开展了稀土催化体系合成双烯烃聚合物的研究工作, 发现了该体系的某些突出的优点, 取得了一些成果【12,13】。80 年代起, 浙江大学将Zieglar-Natta 型稀土催化剂应用于炔烃聚合, 环氧烷烃、环硫丙烷和丙交酯的开环聚合, 二氧化碳与环氧烷烃共聚合成聚碳酸酯, 环氧烷烃与马来酸酐共聚合成不饱和聚酯, A-烯烃和极性单体的齐聚、均聚和共聚等, 获得了一系列富有特定性能的新型高分子【14】。经过近半个世纪的探索, 人们对稀土催化剂的制备, 稀土催化稀烃的聚合反应动力学、反应机理有了深入的了解, 相继开发了一些聚合物,取得了丰硕的成果,如稀土催化的顺丁橡胶和异戊橡胶分别在锦州石化公司和吉林石化公司研究院实现了中试规模的长周期运转,各
黔东震旦系_下寒武统黑色岩系稀土元素地球化学特征
第54卷 第1期 2008年1月 地 质 论 评 GEOLOGICAL REVIEW V ol.54 N o.1Jan. 2008 注:本文为国家自然科学基金资助项目(编号40162002)、黔科合J 字[2007]2151号、973项目(编号2006C B806401)、中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX3 SW 141)和贵州大学博士启动基金项目的成果。收稿日期:2007 05 20;改回日期:2007 09 19;责任编辑:章雨旭。 作者简介:杨兴莲,女,1976年生。副教授,博士。古生物学与地层学专业。Em ail:yangxinglian2002@https://www.360docs.net/doc/e2183088.html, 。 黔东震旦系 下寒武统黑色岩系 稀土元素地球化学特征 杨兴莲 1) ,朱茂炎2),赵元龙1),张俊明2),郭庆军3),皮道会3) 1)贵州大学资源与环境工程学院,贵阳,550003; 2)中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室,南京,210008; 3)中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳,550002 内容提要:通过对黔东丹寨南皋剖面和三都渣拉沟剖面的稀土元素分析发现:两条剖面的梅树村期与筇竹寺期分界处大量稀土元素明显富集,黑色页岩中存在明显的Ce 负异常和Eu 、Y 正异常,表明为缺氧和热水沉积的产物。这套黑色岩系总体沉积于缺氧和具热水注入的环境中,但发生缺氧和热水注入的时间和强度在不同地方会有不同的表现。 关键词:黑色岩系;前寒武纪 寒武纪转换时期;稀土元素;黔东 最近30多年来,稀土元素地球化学日益受到人们重视。一方面,稀土在农业和科学技术中显示出越来越广泛的应用,促进人们对稀土资源的日益增长的需求;另一方面,稀土元素作为示踪剂,显示出他们在成岩和成矿过程中,对物质来源、形成环境和构造位置等有着重要的指示作用(涂光炽等,1998)。 稀土元素的含量、总量及组合规律客观反映地质体的演化过程、地质作用的物理化学条件以及成矿的物质来源,常被用作地球化学作用的指示剂(刘云,1998)。稀土模式可用来指示沉积岩的物源,LREE/H REE 比值低,无Eu 异常,则物源可能为基性岩石;LREE/H REE 比值高,有负Eu 异常,则物源多为酸性岩石(赵红格等,2003),因而对其组成和配分的研究是探讨沉积岩岩石物源的重要途径之一。 在中国南方下寒武统广泛发育一套以富含有机质为特征的海相黑色岩系,包括各种暗色页岩、硅质岩、粉砂岩和少量碳酸盐岩(高振敏等,1997)。这套黑色页岩组合,蕴藏着丰富的石煤、钒、磷、钡及多金属富集层等矿产资源,是地质历史发展进程中重要的岩相标志层。近年来不少学者对这套黑色岩系进行了多种地球化学分析,试图解释其物质来源、形成环境和一些地球化学元素的富集机理等(李胜荣等, 1995;彭军等,1999;冯洪真等,2000;曹双林等,2004;杨剑等,2005;Steiner et al.,2001;Feng et al.,2004;Pan et al.,2004;Jiang et al.,2003, 2006;杨瑞东等,2007),基本都得出了该期沉积主要为缺氧环境,且热水提供了大量多金属元素物质来源的结论。就贵州地区而言,研究主要集中在扬子地台浅水相区,而在扬子地台过渡区和江南区的研究几乎为空白。因此本文对贵州东部深水相区的丹寨南皋剖面和三都渣拉沟剖面进行了系统的稀土元素地球化学研究,旨在探讨该区前寒武纪 寒武纪转换时期沉积的黑色岩系的形成环境和物质来源。 1 地质背景 丹寨和三都地区位于贵州东南部,分属寒武纪华南沉积区的过渡区和江南区(尹恭正,1987),发育了不同的沉积组合及生物组合特征。 丹寨南皋下寒武统地层剖面位于丹寨以北南皋乡九门村(图1),出露较好,剖面层序自下而上为灯影组、老堡组、牛蹄塘组、九门冲组、变马冲组。老堡组由黑色薄层硅质岩及磷块岩组成,厚7 8m ;牛蹄塘组由黑色炭质页岩、泥岩、粉砂质泥岩组成,厚121 1m ,产大量海绵化石,主要有Saetasp ongia,Choia 和Sanshap entella 等;九门冲组由深灰色、黑
17种稀土元素名称及用途
17种稀土元素名称及用途 镧(La) "镧"这个元素是1839年被命名的，当时有个叫"莫桑德"的瑞典人发现铈土中含有其它元素，他借用希腊语中"隐藏"一词把这种元素取名为"镧"。镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。 铈（Ce）"铈"这个元素是由德国人克劳普罗斯，瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的，以纪念1801年发现的小行星--谷神星。 铈的广泛应用: （1）铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线，还可降低车内温度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约1000多吨. （2）目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中。美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。 （3）硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。 （4）Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。 镨(Pr) 大约160年前，瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素，但它不是单一元素，莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似，便将其定名为"镨钕"。"镨钕"希腊语为"双生子"之意。大约又过了40多年，也就是发明汽灯纱罩的1885年，奥地利人韦尔斯巴赫成功地从"镨钕"中分离出了两个元素，一个取名为"钕"，另一个则命名为"镨"。这种"双生子"被分隔开了，镨元素也有了自己施展才华的广阔天地。镨是用量较大的稀土元素，其用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。 镨的广泛应用: （1）镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。
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=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。 Eu异常值=1.8，为强正异常；Ce异常值=0.84，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。
稀土就是化学元素周期表中镧系元素
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个元素密切相关的两个元素——钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素（Rare Earth）。简称稀土（RE或R）。 稀土的分类】 1）轻稀土（又称铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。 2）重稀土（又称钇组）：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。 铈组与钇组之别，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇比例多的而得名。 稀土金属(rare earth metals)又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE表示。它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、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)。它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。 【名称由来】 17种稀土元素名称的由来及用途 镧(La) "镧"这个元素是1839年被命名的，当时有个叫"莫桑德"的瑞典人发现铈土中含有其它元素，他借用希腊语中"隐藏"一词把这种元素取名为"镧"。镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。 铈（Ce） "铈"这个元素是由德国人克劳普罗斯，瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的，以纪念1801年发现的小行星--谷神星。 铈的广泛应用: （1）铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅 能防紫外线，还可降低车内温度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻 璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约1000多吨. （2）目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中 美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。 （3）硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色 ，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。 （4）Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用 于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领 域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电 陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢 及有色金属等。 镨(Pr) 大约160年前，瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素，但它不是单一元素，莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似，便将其定名为"镨钕"。"镨钕"希腊语为"双生子"之意。大约又过了40多年，也就是发明汽灯纱罩的1885年，奥地利人韦尔斯巴赫成功地从"镨钕"中分离出了两个元素，一个取名为"钕"，另一个则命名为"镨"。这种"双生子"被分隔开了，镨元素也有了自己施展才华的广阔天地。镨是用量较大的稀土元素，其用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。 镨的广泛应用: （1）镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作 釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。 （2）用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料，其抗氧性能 和机械性能明显提高，可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器件和马 达上。 （3）用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催 化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用， 用量不断增大。 (4)镨还可用于磨料抛光。另外，镨在光纤领域的用途也越来越广。
煤中稀土元素地球化学的研究进展
煤中稀土元素地球化学的研究进展 刘文中,肖建辉,陈 萍 (安徽理工大学地球与环境学院安徽省矿山地质灾害防治重点实验室,安徽淮南 232001) 摘 要:对国内外有关煤中稀土元素丰度的资料做了最新的统计分析,并讨论了煤中稀土元素的丰度、来源和赋存形式及地质成因。研究结果表明,稀土元素在煤中主要与硅酸盐矿物结合,其来源主要是陆源碎屑或溶液,同时也不排除煤中有机质在吸附稀土元素时起的重要作用;煤中稀土元素的分布特征继承了陆源物质铕(Eu)负异常的地球化学特征;煤中稀土元素的分布特征不受煤变质程度的影响,煤中稀土元素含量主要取决于煤的无机组分含量。 关键词:稀土元素;地球化学;煤 中图分类号:P595 文献标志码:B 文章编号:0253-2336(2007)11-0106-03 R esearch progress on geochem istry of rare earth elem ent i n coal LIU W en zhong ,X I A O Jian hu,i C HEN P i n g (Anhui P rov i n ci a lK ey L ab of m i ne g eolog ic a l d isaste r pre v e n ti on and con t rol ,School o f Ea rt h and E nvironm e n t , Anhui Universit y o f S cie n ce and Tec hn ology,Hua i nan 232001,C hina ) 基金项目:安徽省教育厅高校省级自然科学重点研究资助项目(KJ2007A006) 稀土元素有特殊的地球化学性能,如化学性质稳定、均一化程度高、不易受变质作用干扰,一经 纪录 在含煤岩系中,容易被保存下来,是研究煤地质成因的地球化学指示剂。稀土元素在自然界分布广泛,虽然煤中稀土元素含量不高,但在煤灰中稀土元素可以富集,并可望得到综合利用。因此,对煤中稀土元素的研究已成为煤地质学、环境科学以及材料科学的重要内容。 1 煤中稀土元素的丰度 国外研究煤中稀土元素起步较早,一些学者在 实验基础上得出了可靠的数据,如Sw a i n 报道了世界多数煤中稀土元素含量大致范围[1] ;世界煤中 稀土元素总量的平均值为46 3 g /g [2] ;美国煤中稀土元素总量的平均值为62 1 g /g [3];加拿大悉 尼盆地煤中稀土元素总量的平均值为30 g /g [4] 。 国内开展煤中稀土元素研究始于20世纪90年代,近年来取得了一些重要的研究成果。赵志根等人对中国110个煤样中稀土元素的含量分布进行了分析与总结[5] ,由于煤中稀土元素的赋存受多方面因素影响,稀土元素在煤中的含量分布范围相当宽,中间值段80%样品的分析数据可较为客观地 反映中国多数煤中稀土元素的丰度。研究者们还发现,在La ,Ce ,N d ,Sm,Eu ,Tb ,Yb,Lu 这8个稀土元素中,除Eu 外其余7个元素在煤中的平均值含量明显高于世界煤。华南二叠纪煤中稀土元素总量的平均值最大,其次是华北石炭、二叠纪煤,中新生代煤最小 [6] 。淮北煤田二叠纪煤中稀 土元素明显富集,稀土元素总量平均值为141 2 g /g ,高于中国及世界其他地区的煤 [7] 。华南地 区晚二叠世和晚三叠世的煤中,不同煤层的稀土元素含量平均值变化较大,在32~456 g /g [8] 。虽然不同地区、不同数量煤样的分析结果丰富了煤中 稀土元素丰度的数据,但就样品数量和代表性而言,研究中国煤中稀土元素的丰度仍具有很大的局限性。 2 煤中稀土元素的来源和赋存形式 近年来,国内外陆续报道了有关煤中稀土元素来源和赋存形式的研究成果:!保加利亚Piri n 煤中稀土元素主要与硅酸盐矿物相结合,煤中稀土元素的含量随灰分的增高而增加;与灰分及灰分的主要成分(S,i A ,l Fe ,Na )具有较好的正相关关系,而与低灰分中的典型组分钙缺少相关性,煤和岩石夹层的稀土元素标准化分布模式相似;与典型的陆源灰分的微量元素(T ,i Pb ,C r ,Th ,Ta , 106
地球化学稀土元素配分分析
地球化学稀土元素配分分 析 Final revision by standardization team on December 10, 2020.
《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。 （3）块状黄铁矿：∑REE=225ppm，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=，为Ce弱异常；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，Eu正异常明显特征。 五、结论 1、绿帘石、磁铁矿矿石、块状黄铁矿的配分模式具有相似性，均为右倾型，正Eu 异常，富集轻稀土元素。差别在于（1）稀土元素含量，绿帘石和块状黄铁矿具有较丰
稀土元素在镁合金中的作用及其应用
稀土元素在镁合金中的作用及其应用() 稀土元素在镁合金中的作用及其应用(1).txt爱情是艺术，结婚是技术，离婚是算术。这年头女孩们都在争做小“腰”精，谁还稀罕小“腹”婆呀？高职不如高薪，高薪不如高寿，高寿不如高兴。稀土元素在镁合金中的作用及其应用.. 张景怀1,2,唐定骧1,张洪杰1,王立民1,王..军1,孟..健1* (1.中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室,吉林长春130022;2.中国科学院研究 生院,北京100039) 摘要:综述了稀土元素在镁合金中的主要作用和效果,从冶金物理化学角度对稀土元素在镁合金中的作用行为进行了初步分析。结合中国科 学院长春应用化学研究所的初步研究成果介绍了含稀土镁合金Mg..Zn..RE,Mg..Al..RE,Mg..RE等系列的性能及其应用,展示了含稀土镁合金的 优良综合性能,特别是高强、高韧、耐热和抗蠕变性能、耐腐蚀性能,稀土镁合金将成为研制高性能镁合金的重要方向。 关键词:镁合金;力学性能;耐热性;稀土 中图分类号:TG146.2;O614.33....文献标识码:A....文章编号: 0258-7076(2008)05-0659-09
....镁合金是工程应用中最轻的金属结构材料, 具有密度低、比强度高、比刚度高、减震性高、易加工、易回收等优点,在航天、军工、电子通讯、交通运输等领域有着巨大的应用市场,特别是在 全球铁、铝、锌等金属资源紧缺大背景下,镁的资源优势、价格优势、产品优势得到充分发挥,镁合金成为一种迅速崛起的工程材料。面临国际镁金 属材料的高速发展,我国作为镁资源生产和出口 大国,对镁合金开展深入研究和应用前期开发工 作意义重大。然而目前普通镁合金强度偏低、耐热耐蚀等性能较差仍然是制约镁合金大规模应用的 瓶颈问题[1~5]。 稀土元素由于具有独特的核外电子结构,作 为一种重要的合金化元素,在冶金、材料领域起着独特的作用,例如净化合金熔体、细化合金组织、提高合金力学性能和耐腐蚀性能等。作为合金化 元素或微合金化元素,稀土已经被广泛应用于钢 铁及有色金属合金中[6]。在镁合金领域,尤其是在耐热镁合金领域,稀土突出的净化、强化性能逐渐被人们认识与把握,稀土被认为是耐热镁合金中 最具使用价值和发展潜力的合金化元素。我国的 镁资源和稀土资源特别丰富,近年来国内科研工
有色金属中稀土元素的化学分析
有色金属中稀土元素的化学分析 发表时间：2018-12-20T09:25:25.597Z 来源：《基层建设》2018年第33期作者：赵芳 [导读] 摘要：稀土元素作为工业合金的必要元素，其稳定性和结构功能会对合金本身的性能产生很大的影响，为了有效的提高有色金属的使用性能，必须对有色金属中的稀土元素进行化学分析，对其性能进行稳定的控制，本文主要分析了有色金属中稀土元素的作用，并对进一步提有色金属稀土元素的分析和应用进行了阐述。 西藏玉龙铜业股份公司 854000 摘要：稀土元素作为工业合金的必要元素，其稳定性和结构功能会对合金本身的性能产生很大的影响，为了有效的提高有色金属的使用性能，必须对有色金属中的稀土元素进行化学分析，对其性能进行稳定的控制，本文主要分析了有色金属中稀土元素的作用，并对进一步提有色金属稀土元素的分析和应用进行了阐述。 关键词：有色金属；稀土元素；化学分析 有色金属中的稀土元素在化学领域应用广泛，为了提高合金的稳定性和结构功能性，必须要对稀土元素中的各项元素进行化学分析，以进一步提升合金的性能，稀土元素的引入能够降低合金中的氢含量，改变金属的耐高温氧化性和耐腐蚀性提升合金表面张力，通过与金属杂质发生作用，析出的化合物能够有效提升合金的刚度，减少裂缝现象的出现，但是在当前的研究过程当中，稀土元素应用仍然存在着一定的问题需要解决。 一、有色金属中稀土元素的作用 1.稀土元素可以降低氢的含量 当氢融入到液态金属中时，会以原子态的形式在有色金属当中存在，所以为了减少原子形态对有色金属本身产生的影响，必须要引入稀土元素，稀土元素中稀土元素能够有效降低铝和其合金中氢的含量，研究表明通过有色金属中加入适当的稀土元素，能够有效降低轻的含量，减少裂纹的产生，增强有色金属的材料性能，减少工程事故的出现。 2.稀土元素能够改变有色金属中杂质的存在状态 由于有色金属中存在很多杂质，那么利用稀土元素可以充分的与这些杂质金属进行反应，形成不同的化合物，因此改变部分金属的固溶方式，降低金属的电阻率，同时稀土元素和非金属元素能够通过化学反应来形成熔点较高的化合物，细化其中的有色金属晶粒网络结构，形成稳定的高熔点的化合物，进一步提升有色金属的综合性能。稀土元素与金属杂质发生作用是能够有效的改变产品的库容存在方式，强化合金的效果，稀土元素与金属杂质之间发生的化学反应生成物熔点较高，从而使得机体的整体熔点升高，它能够使得枝晶网络和晶粒网络变细，稀土元素能够有效的降低块状物的存在，添加稀土混合物能够使氧元素和氢元素明显减少，降低合金中杂质的含量。 3.改变金属表面张力 当稀土元素融入合金，是能够有效降低机体表面张力，提高合金的成型性和主导性，对于金属合金性能进行衡量时，通常以金属的成型性和主导性为指标，当适量的稀土元素融入到铝和铝合金中时，可以有效的降低合金表面张力，提升金属的性能，减少金属裂缝现象的出现 4.改变有色金属及合金耐高温氧化和耐腐蚀性 在有色金属中，特别是铝中，通过加入多种混合的稀土，与没有加入稀土的铝相比，在海水中合金的耐腐蚀性和耐高温氧化性都有所增强，由此表明将适当的稀土化合物混入到有色金属合金当中，可以有效的改善金属和合金的耐腐蚀性和耐高温氧化性，以提升合金的性能。 二、有色金属中稀土元素的化学应用 1.铝合金 在铝合金中通过与稀土元素的混合，采用电化学测试方法，将25%的氢氧化钾溶液作为稀土元素化学分析的介质，同时利用金属箔作为辅助性电极进行实验，放置在电化学溶液中，利用丙醇去除电机铝合金表面覆盖的化学反应物，可以发现到稀土元素加入到铝合金中时的活性降低，不易与溶液中的稀土元素发生反应的抗腐蚀性能得到了提升，同时稀土元素能够对铝合金的放电现象进行抑制，使其在强碱笥溶液中具有较好的稳定性。通过实验可以发现，稀土元素能够有效的强化铝合金的性能，提高铝合金的稳定性，能够对铝合金的综合性能进行全面的提升，并且加入稀土元素以后能够让铝参加化学反应并由此产生氯化合物，这些化合物从铝合金中析出时，能够有效的提高铝合金的纯度和强度，稀土元素能够单独对铝合金起到强化和净化的作用，目前在工业生产中，铝合金稀土元素的化学应用在许多方面都应用广泛。 2.铜合金 在铜合金中，来信元素应用较广其中蓝颜的利用频率较多，它能够提高铜金属的耐腐蚀性，所以可以选择硝酸溶液作为反应溶液，利用点滴的方式来研究稀土元素在铜合金中的反应，利用硝酸溶液进行提纯，在保证试验温度和恒温的状况下获取强度转化膜，利用SEM手段分析转化膜元素的性能，这类合金通常体现为铜离子和镧系元素的共同化合物，耐腐蚀性强，能够有效的保护合金的内部构造不受损坏，实验表明，稀土的添加能够有效的提升合金的耐腐蚀性，特别是铜合金中，对于稀土元素的利用较广，所以在大电流和高压的双重作用下，可采用稀土铜合金来铸造。 3.镁合金 在镁合金中加入适量的稀土元素，可以有效的去除氢氧硫铁等杂质，对熔体具有较好的净化作用，增强镁合金的稳定性，使其具有更高的强度和延展性，当前在我国的汽车和航天事业当中，镁合金应用较广，能够有效的保证生产出来的产品具有较好的稳定性，同时在高温高压化的环境下不易发生反应，镁合金的高延展性为我国汽车和航天事业提供了更好的材料支持，这对于我国航空航天事业的进一步发展也是十分有利的。 4.钨合金 钨合金由于具有较好的耐高温和稳定性，在很多行业当中都有所应用，通过在钨合金当中引入稀土元素可以进一步提升合金的强度和延展性，稀土元素能够进一步细化为元素内部的晶粒，对于钨铜合金的电触头材料，钨铜合金具有较好的耐压性和耐电烧蚀性，但由于结合力较差，或者由于局部性能分布不均匀，容易产生腐蚀事故，针对这种状况，可以将稀土元素适量插入其中，稀土元素深入到合金的内
17种稀土元素用途
17种稀土元素名称的由来及用途 一个常用的比喻是，如果说石油是工业的血液，那稀土就是工业的维生素。 稀土是一组金属的简称，包含化学元素周期表中镧、铈、镨等17种元素，目前已被广泛应用于电子、石化、冶金等众多领域。几乎每隔3-5年，科学家们就能够发现稀土的新用途，每六项发明中，就有一项离不开稀土。 中国稀土矿藏丰富，雄踞着三个世界第一：储量第一，生产规模第一，出口量第一。同时，中国还是唯一一个能够提供全部17种稀土金属的国家，特别是军事用途极其突出的中重稀土，中国占有的份额让人艳羡。 稀土是宝贵的战略资源，有“工业味精”“新材料之母”之称，广泛应用于尖端科技领域和军工领域。据工业和信息化部介绍，目前稀土永磁、发光、储氢、催化等功能材料已是先进装备制造业、新能源、新兴产业等高新技术产业不可缺少的原材料，还广泛应用于电子、石油化工、治金、机械、新能源、轻工、环境保护、农业等。。 早在1983年，日本就出台了稀有矿产战略储备制度，其国内83%的稀土来自中国。值得一提的是，曾有媒体报道称，日本在购得大量稀土后，并不急于使用，而是将之存于海底，以应对未来能源之需。 再看美国，它的稀土储量仅次于中国，但其从1999年开始，就采取封存等手段逐步停止开采本国稀土资源，转而从中国大量进口。 邓小平同志曾说：“中东有石油，中国有稀土。”其话语的弦外之音不言而喻。稀土不但是世界上1/5高科技产品必备的“味精”，更是未来中国在世界谈判桌上的一张强有力的底牌筹码。保护并科学利用好稀土资源，不让宝贵的稀土资源盲目贱卖出口西方国家，成为近年来诸多仁人志士呼吁的一项国家战略。邓小平在1992年就一语道明了中国稀土大国的地位。全球97%的稀土供应量来自中国，西方担心对中国稀土资源的过分依赖。但是稀土是中国的资源，中国有权处置，无需在意欧美的不满态度。 17种稀土用途一览 1 镧用于合金材料和农用薄膜 2 铈大量应用于汽车玻璃 3 镨广泛应用于陶瓷颜料 4 钕广泛用于航空航天材料 5 钷为卫星提供辅助能量 6 钐应用于原子能反应堆 7 铕制造镜片和液晶显示屏 8 钆用于医疗核磁共振成像 9 铽用于飞机机翼调节器 10 铒军事上用于激光测距仪 11 镝用于电影、印刷等照明光源 12 钬用于制作光通讯器件 13 铥用于临床诊断和治疗肿瘤
稀土元素分配型式及地球化学参数的计算
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0.86?—1.14?）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。 1.计算球粒陨石标准化有关的稀土元素地球化学参数 N RE RE RE = 式中 RE ——某稀土元素的丰度； RE N ——某稀土元素轻球粒陨石标准化以后的丰度； RE 0——某稀土元素的球粒陨石丰度值。 )Pr (La 2 1Ce *Ce Ce Ce N N N N +==δN N N Pr La 2Ce += 式中：Ce δ——铈异常系数； Ce*——铈的理想值。
稀土元素的化学反应
稀土元素的化学反应 一、稀土元素简介 稀土元素是指周期表中第57（镧）~71（镥）号原子序的镧系元素，以及第三副族的钪和钇共17个元素，即镧La(lan)、铈Ce(shi)、镨Pr(pu)、钕Nd(nv)、钷Pm(po) 、钐Sm(shan) 、铕Eu(you) 、钆Gd(ga)，铽Tb(te)、镝Dy(di)、钬Ho(huo)、铒Er(er)、铥Tm(diu)、镱Yb(yi)、镥Lu(lu)以及钇Y(yi)、钪Sc（kang）。它们在自然界中共同存在，性质非常相似，但彼此之间又存在有一些差别，这是由它们的原子和离子的电子结构决定的。由于这些元素发现的比较晚，又难以分离出高纯的状态，最初得到的是元素的氧化物，他们的外观似土，所以称它们为稀土元素。其实从它们在地壳中的含量（丰度）看，其中的某些元素并不稀少。 二、稀土元素的化学反应 1、稀土金属及合金制取 制备稀土金属，首先是制备出稀土氧化物、氯化物或氟化物后再用熔盐电解法或金属热还原法等制取金属。单一稀土金属的制备方法因元素不同而异。熔盐电解法被广泛用于制取稀土合金，金属热还原也可以直接制取某些具有实际价值的稀土合金。此外，国外还研究了其他制取稀土金属的还原方法。 (1) 熔盐电解法制取稀土金属与合金 熔盐电解法是用稀土的氧化物、氯化物或氟化物，与钙、钡、钠或钾的氯化物或氟化物组成的混合熔盐作为电解质，高温下进行电解。一般而言，熔盐电解法生产规模较大，适用于生产混合稀土金属、铈组或镨钕混合金属以及镧、铈、镨、钕等单一稀土金属，其产品纯度有限。钐、铕、铥、臆因蒸汽压高等原因不适宜用熔盐电解法制备。 (2) 金属热还原法制取稀土金属 根据化学热力学的计算，在一定温度、压力和物理条件下，一些碱金属或碱土金属与无水稀土氯化物反应可以将稀土氯化物还原为稀土金属，并与反应生成的渣相分离，这就是金属热还原法。 钙热还原稀土氟化物 2REF3(s)+3Ca(l) →2RE(l)+3CaF2(l) (1450-1750度) 锂热还原稀土氯化物 RECl3(l)+3Li(g) →RE(l)+3LiCl(g) (800-1100度) 镧、铈还原稀土氧化物 RE2O3(s) + 2La (l) →2RE(g) + La2O3 (s) (1200-1400度) 2RE2O3(s) + 3Ce(l) →4RE(g)+ 3CeO2(s) 2、稀土元素的活泼性及氧化还原性 （1）稀土元素的活泼性 稀土元素是典型的金属元素。稀土元素的化学活性很强，仅次于碱金属和碱土金属。 17种稀土元素中，按金属活泼性顺序排列，由钪→钇→镧递增，由镧→镥递减，即镧
稀土元素地球化学
在岩浆作用中，REE趋向于晚期富集。由超基性岩、基性岩、中性岩一酸性岩或碱性岩，REE逐浙增高，并在钠质火成岩类的碱性岩中达最大富集。从世界上各类稀土矿床的产出情况来看，REE成矿的母岩主要是碱性岩、碳酸岩和花岗岩。和其他稀有元素一样，REE 在岩浆岩中的矿化宫集作用在很大程度上取决于REE的丰度和岩石化学条件。 Cullers和Grat(1984)用Eu／Sm表示Eu的异常，他以成粒陨石的Eu焰皿比值0．35为标准：大于此值为正Eu异常；小于此值为负Eu异常，与此值相近为无异常。 δEu值在稀土乔素地球化学参缉中占有轻重要的地位，它常常作为划分同二大类岩石的亚类和讨论成岩成矿条件的重要参数之一。例如花岗岩类可划分为壳型与壳樱型和富碱侵入体型。壳型花岗岩Eu为中等亏损，δEu平均值为0.46；壳幔型花岗岩Eu为弱亏损，δEu平均值为0.84；碱性花岗岩Eu则强烈亏损，δEu＜0.30。 2．总的说来，REE的分馏程度较低，稀土球粒陨石标准化分布型式比较简单。其中大陆玄武岩富集∑Ce；侵入基性岩的稀土分馏较小；从中大西洋脊和东太平洋隆起采集的深海次碱性玄．武岩看，其REE分布型式与球粒陨石相似，仅La、Ce、Pr有明显亏损，在更碱性的深海玄武岩中未见La、Ce、Pr亏损。 3.大陆玄武岩的稀土改分变化很大，但存在两个明显的趋势。无论是∑REE或∑Ce／∑Y均大于球粒陨石。除个别例外，玄武岩的铕异常都很不明显，其δEu值高于沉积岩和花岗岩的δEu值。有时还见有负铈异常，如西伯利亚玄武岩的∑Ce均＜l。 (2)碳酸岩和共生的碱性硅酸盐岩石 虽然碳酸岩具有最高的REE含量和LREE／HREE比值，但其变化范围也很大(∑REE ＝72—15515ppm，(La/Lu)cn＝7．1 —1240)。碳酸岩无Eu异常，但出现负Ce异常。无Ce异常的样品比有Ce异常的样品可能形成于更低的氧化条件下。 三、稀土参数图解 这类图解很多，可用于探讨岩石的形成机理或成因分类等问题。分别叙述如下： (一)La／Sm—La图解 La／Sm对La的图解(图70)，在此图上，可以把部分熔融与分离结晶作用区分开来。如该图所示，取自大洋中脊的样品主要落在部分熔融的趋势线上，而冰岛及其附近的样品则沿分离结晶的趋势线分布，这反映了上述岩石的不同成因。此图解用于基性岩类是没有问题的，但对于花岗岩类能否应用则有不同的认识。因为在基性岩中无含REE的副矿物，而在花岗岩类中则常出现含REE的副矿物，如磷灰石、德石、锆石等，甚至于出现REE的独立矿物，如褐帘石、独居石、磷亿矿等；另外，在基性岩中无挥发分，而在花岗岩类(尤其是岩浆分异晚期岩体)中常有挥发分，特别是氟)的聚集，后者的出现对REE分配系数有很大影响。因此在对花岗岩类制作La／Sm—La图解或进行定量模式计算对都要充分考虑上述影响因素，并设法加以排除，否则所计算与团解得出的结论难以令人信服。