宁芜玢岩铁矿磷灰石的稀土元素特征

2002年矿　床　地　质

MIN ERAL DEPOSITS第21卷　第1期

文章编号:0258-7106(2002)01-0065-09

宁芜玢岩铁矿磷灰石的稀土元素特征Ξ

余金杰毛景文

(中国地质科学院矿产资源研究所,北京　100037)

摘　要　文章分析了宁芜玢岩铁矿4种产状磷灰石的稀土元素组成,并与K iruna型铁矿和斜长岩、苏长岩及钛铁霞辉岩中磷灰石的稀土元素组成进行了对比。结果表明产地和母岩不同的矿床中,它们的磷灰石稀土元素分布型式一致,以轻稀土富集和Eu负异常明显为特征,属陆相岩浆成因。前3种产状磷灰石的ΣREE变化于3031.48×10-6～12080×10-6,第4种产状磷灰石的ΣREE仅为1958×10-6,反映岩浆演化到热液的晚期阶段成矿溶液稀土元素含量较低。尽管辉长闪长玢岩与磷灰石的稀土元素分布型式一致,但辉长闪长玢岩无Eu异常或有弱Eu正异常,代表它们的地幔源区低氧逸度的还原环境,或反映氧逸度较高情况下的分离结晶作用。不混溶作用形成的矿浆在冷凝过程中,Eu2+优先被透辉石捕获,使得稍晚结晶的磷灰石产生负Eu异常。

关键词　玢岩铁矿　磷灰石　稀土元素组成　不混溶　矿浆　宁芜

中图分类号:P618.31;P618.7;P578.92+2 文献标识码:A

对内生金属矿床中磷灰石的稀土元素特征国内外仅有零星报道(Fleischer,1983;Frietsch et al., 1995;K olker,1982;中国科学院地球化学研究所, 1987)。关于氧化物磷灰石岩的成因,许多设想已被提出。Philpotts(1967)注意到钛铁磷灰岩中铁-钛氧化物与磷灰石的体积比约为2∶1,认为磁铁矿和磷灰石由闪长岩熔融体不混溶所形成。在矿物共生组合、矿石结构和构造、矿体产状及围岩蚀变等方面,宁芜玢岩铁矿可与瑞典K iruna型铁矿进行对比。K iruna型铁矿磁铁矿-磷灰石-阳起石共生组合被认为是岩浆-侵入成因(Frietsch,1978;Frietsch et al., 1995,1997),而另外一些学者(Barton et al.,1996; Bookstron,1977;Hilderband,1986)强调了K iruna 型铁矿的热液交代成因。在国内,宁芜玢岩铁矿的成因同样有矿浆说(陈毓川等,1981;李秉伦等, 1984;宁芜研究项目编写小组,1978;常印佛等, 1991;翟裕生等,1992)和热液交代成因(中国科学院地球化学研究所,1987;卢冰等,1990)两种看法。最近,林新多(1999)认为陶村铁矿和凹山铁矿为岩浆-热液过渡型矿床。

本文研究了宁芜玢岩铁矿磷灰石和成矿母岩辉长闪长玢岩的稀土元素特征,并与K iruna型铁矿和斜长岩、苏长岩及钛铁霞辉岩中磷灰石的稀土元素特征进行了对比,试图进一步探讨玢岩铁矿的成因。

1　区域地质概况

宁芜玢岩铁矿床沿长江构造剪切带东侧呈北北东向带状展布,北起江苏省梅山铁矿,南至安徽省钟姑山矿田,全长约80km。宁芜矿集区内有3个明显的矿床(点)密集段:北段以梅山铁矿为中心,中段以凹山铁矿为中心,南段为钟姑矿田。宁芜盆地呈纺锤形,略向长江方向倾伏,四周出露火山岩基底(T2-J2)。自梅山北到当涂一带,火山岩带最宽约16km,向南沿宁芜线呈狭窄的带状,宽度不足3km,明显受北北东向拉张断裂控制。宁芜盆地火山岩由龙王山组、大王山组、姑山组和娘娘山组组成(图1)。盆地中部为火山隆起带,由大王山组火山杂岩的串珠状火山隆起和次火山岩穹隆(辉长闪长玢岩或辉长闪长岩)等正向火山构造构成,其连线(断裂喷发侵入岩带)也显示受北北东向基底拉张断裂控制;盆地西部为火山拗陷带,以火山洼地、破火山口等负向火山构造为主,其深部多被花岗岩侵占。宁芜研究项目编写小组(1978)首次认为矿集区内不同成因类型

Ξ本文得到国家重大基础研究项目(编号:G1999043206)资助

第一作者简介　余金杰,男,1966年生,副研究员,从事矿床地质研究。收稿时期　2001-04-02;改回日期　2001-08-21。张绮玲编辑。

图1　宁芜盆地地质简图(据宁芜研究项目编写小组1978年资料改编)

Fig.1　G eological sketch map of the Ningwu basin (Simplified from Ningwu Research group ,1978)

1—Eruptive center ;2—Quaternary ;3—Paleogene basalt ;4—Niangniangshan Formation volcanic rocks ;5—Gushan Formation volcanic rocks ;6—Granite ;7—G abbro-diorite porphyrite ;8—Dawangshan Formation volcanic rocks ;9—Longwangshan Formation volcanic rocks ;10—Syncline

and anticline axis ;11—Fault

6 矿床地质 2002年　

(矿浆、岩浆晚期、伟晶、高温气液交代充填、高温接触交代、中低温热液及火山喷发沉积)的铁矿床在时空和成因上是密切相关的,因此,可用用玢岩铁矿模式来解释这套矿床组合在空间上的分布规律和成因上的相互联系。

2　磷灰石产状及稀土元素分析方法

宁芜玢岩铁矿中磷灰石的产状复杂多样,根据矿物共生组合、赋矿围岩和磷灰石稀土元素特征,将玢岩铁矿中磷灰石分为4种类型:①与磁铁矿共生,构成磁铁矿-磷灰石-阳起石(透辉石蚀变而成)三矿物共生组合矿石,以凹山和大东山矿为代表。在太山铁(磷)矿的透辉石岩带,表现为透辉石-磁铁矿-磷灰石三矿物组合共同组成块状和(或)浸染状矿石(宁芜研究项目编写小组,1978)。在宁芜盆地南部平山头一带,透辉石-磁铁矿-磷灰石脉产于黄马青组砂泥岩中。②产于铁矿石裂隙中的磁铁矿-磷灰石脉;③

的磁铁矿-磷灰石脉和(或)团块;④磷灰石与黄铁矿、石英共生,在宁芜南段狮子山呈脉状充填于象山群砂岩破碎带中(中国科学院地球化学研究所, 1987)。

本次研究采集了5件磷灰石样品和2件成矿母岩辉长闪长玢岩样品,收集到前人11件宁芜玢岩铁矿磷灰石样品。其中,凹1、凹101、凹102、W-10、W-41、W-6采自凹山铁矿,凹16采自大东山铁矿,TS-19和TS-14采自太山铁(磷)矿床的透辉石岩带(宁芜研究项目编写小组,1978),姑35采自钟姑矿田平山头,透辉石-磷灰石-磁铁矿呈脉状充填于黄马青组砂泥岩中,它们属于第1种类型;M26采自梅山网脉状铁矿石中,吉5采自吉山浸染状铁矿石中,属于第2种类型;大7采自宁芜北段大王山组火山岩中,向8采自向山黄铁矿矿床深部岩体中,2B35采自白象山铁矿辉长闪长岩中,这3个样品属于第3种类型;姑61采自宁芜南段狮子山磷矿,磷灰石与黄铁矿、石英共生,呈脉状充填于象山群砂岩破碎带中,属于第4种类型。

磷灰石样品用王水溶解后,用ICP-AES进行测定,测试精度5%;辉长闪长玢岩样品经Na2O熔融、水提、过滤、酸解,经离子交换树脂分离富集后,用ICP-AES测定,测试精度5%～10%,稀土元素含量大于10-6者,ICP-AES能检测出其准确值。分析单位用10-6表示,Eu异常用Eu/Eu3=〔Eu cn/(Sm cn×Gd cn)0.5〕-1表示(Taylor et al.,1985)。L REE、HREE和ΣREE各自表示轻稀土元素含量之和、重稀土元素含量之和(不含Y)和稀土总量,(La/Yb)cn 表示用球粒陨石标准化后的La/Yb比值。

3　磷灰石的稀土元素组成

宁芜玢岩铁矿磷灰石稀土元素组成见表1。为了对比,表1同时列出了K iruna型铁矿(Frietsch et al.,1995)、其他钛铁磷灰岩的磷灰石(K olker,1982)及辉长闪长玢岩的稀土元素组成。除姑61外(其特征下文讨论),玢岩铁矿磷灰石的ΣREE变化于3031.48×10-6～12080×10-6,L REE/HREE介于7.12～18.52,(La/Yb)cn变化于8.0～47.7,Eu/Eu3 =-0.40～-0.73,以富集轻稀土和Eu负异常为特征;K iruna型铁矿ΣREE变化于2290.42×10-6～6739.9×10-6,L REE/HREE介于3.63～8.72, (La/Yb)cn变化于2.5～9.3,Eu/Eu3=-0.24～-0.67;K iruna型铁矿磷灰石与本区磷灰石稀土元素组成基本相似,但本区磷灰石更富轻稀土。成矿母岩辉长闪长玢岩ΣREE变化于84.45×10-6～89.91×10-6,L REE/HREE介于11.97～13.18, (La/Yb)cn变化于18.3～22,Eu/Eu3=0.07～0.16,以富集轻稀土和无Eu异常(或弱正Eu异常)为特征。挪威Hesnes和Eigeroy矿床产于斜长岩-淡色苏长岩地体中,属岩浆成因(K olker,1982);挪威K odal, Vestfold矿床产于钛铁霞辉岩中,同样为岩浆成因(K olker,1982);Kydlandsvatn矿床产于苏长岩-花岗岩带中,由热液交代所形成(K olker,1982)。上述岩浆成因磷灰石稀土总量ΣREE变化于6046.2×10-6～8230×10-6,L REE/HREE介于 5.0～13.57,(La/Yb)cn变化于7.2～17.8,Eu/Eu3= -0.29～-0.69;Kydlandsvatn热液交代型矿床磷灰石稀土总量ΣREE为1919.3×10-6,L REE/ HREE为 5.45,(La/Yb)cn为 6.8,Eu/Eu3= -0.26,以稀土总量低为特征。

4　玢岩铁矿磷灰石稀土元素分布型式

按照磷灰石的不同产状,分别作稀土元素分布型式图(图2、3、4、5)。第1种类型磷灰石样品较多,以2张图表示(图2、3),凹16采自大东山铁矿,姑

　第21卷　第1期余金杰等:宁芜玢岩铁矿磷灰石的稀土元素特征

表1　磷灰石和辉长闪　

T able 1　REE composition of apatite

序号

样号

w B /10-6

Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er 1TS -19820.201395.60107.54421.8085.5414.4077.749.3643.558.6424.702TS -141342.402128.00158.10582.20111.9218.06103.8612.5459.8011.2632.463W -10711.801928.80204.801010.20231.4026.08175.4627.34133.1827.8272.744W -41539.401427.00149.88767.40188.4219.64151.3623.48116.6823.5461.425W -6

864.002214.00227.801141.60251.80

26.74183.6025.60141.7629.12 4.606凹1

114729264171342261372673414031617凹101109028614441511336403294717740818凹10283021453201114242282433313733

599凹16110024662507201341916019803610姑35

1002188521261411719133156629

11M26

168129283299161642219821104234212吉53021569962517872804932037132284813大7960225031410532233023028127205114向8

43323952636941162514312671126152B35

822

2015283887170151711483193116姑613378121153668415841155162717玢岩铁矿平均值1043.82342.2276.2933187.225.2185.623.1103.920.147.318瑞典K iirunavaara 25278210152412214.915723.213025.275.819瑞典K iirunavaara 544165018884615121.516323.410820.358.820瑞典Pektorn 9232460260113019021.421331.614326.876.521瑞典Henry 549167019389916920.519728.5132246722瑞典Malmberget 435107215848870.620.710117.669.118.139.523瑞典Malmberget 8052456440160527546.138264.22786814824K iruna 型铁矿平均值584.7

1681.7223.3

915.3162.924.2202.231.4143.430.477.625挪威Hesnes 9512649210846644.542367.930055.114226挪威Kydlandsvatn 20451973213630.812017.78718.332.327挪威Eigeroy 82021921563

42143.740064.527355.213128挪威K odal ,Vestfold 14883334436199834564226168387929铁磷灰岩平均值.865.82173.54361600.334245.8292.350.020741.796.130辉长闪长玢岩21.0739.43 3.9015.15 2.97 1.05 2.620.35 1.720.320.5131辉长闪长玢岩20.3236.27 3.5113.99 2.910.94 2.510.39 1.760.330.6032

球粒陨石标准化值0.34

0.91

0.121

0.64

0.195

0.073

0.26

0.047

0.3

0.078

0.2

样品6～16据中国科学院地球化学研究所,1987

;18～23为K iruna 型矿床的磷灰石,据Frietsch 等,1995;25～28引自K olker ,1982;32

35采自钟姑矿田平山头,为磁铁矿-磷灰石-阳起石

三矿物共生组合矿石,故作图时将凹16和姑35二

件样品与凹山铁矿一并列入图3,第4种类型磷灰石仅一件样品,作图时与第3种类型磷灰石合并(图5)。从图2、3、4、5可以看出,玢岩铁矿4种类型磷灰石均富集轻稀土且具Eu 负异常,它们的稀土元素分布曲线基本一致,反映它们具有相同成因。磷灰石稀土元素分布型式同成矿母岩辉长闪长玢岩具有相似的形状,但辉长闪长玢岩ΣREE 明显偏低且无Eu 异常或有弱Eu 正异常(图2),同庐枞盆地安粗岩相类似(中国科学院地球化学研究所,1987),代表它们处于地幔源区低氧逸度的还原环境(中国科学院地球化学研究所,1987),或反映氧逸度较高情况下

图2　辉长闪长玢岩和太山铁矿石中磷灰石的稀土元素

分布型式图

Fig.2　Chondrite-normalized REE patterns of gabbro-diotite porphyrite and apatites from Taishan iron ores

6 矿床地质 2002年　

　长玢岩稀土元素组成表　and gabbro -diorite porphyrite

序号

w B /10-6

Yb Lu Y ΣREE

L REE HREE

L REE/HREE

Eu/Eu 3(La/Yb )cn 磷灰石类型

1 2.8816.78 2.75223.603031.482845.08186.415.26-0.4631.61

2 4.3423.26 3.67292.804591.874340.68251.1917.28-0.4837.3138.4249.187.75687.204614.974113.08501.898.20-0.609.4147.6643.40 6.90578.603526.183091.74434.447.12-0.648.0158.1253.048.43739.005250.214725.94524.279.01-0.6210.516852169036739613060910.17-0.5714.31777091180704262827608.27-0.6310.1189536891525246795738.17-0.6410.11942310

5375021468933214.12-0.6030.91101244504117384926814.36-0.5327.011123796696476604043613.85-0.6229.42124419963120801146161918.52-0.5047.721354210804534348305139.42-0.6014.831412345184213392628713.68-0.4012.231522276034541419234912.01-0.7324.23163276364195817292297.55-0.458.14

17 4.4837.57.2650.25237.35807.7429.611.2-0.5720.4189.1165.88.418022290.421795.9494.52 3.63-0.67 2.519 6.9851.1 6.336383838.413400.5437.917.77-0.58 6.9208.9463.97.97955556.044984.4571.648.72-0.679.3217.7155 6.647144018.353500.5517.85 6.76-0.65 6.5227.8240.2 6.743872544.362244.3300.067.48-0.247.02327.512718.114176739.95627.11112.8 5.06-0.56 4.12411.3

67.29.0792.2

4164.63592.1572.5 6.3-0.56 6.12583.910.47300.86218.51082.3 5.75-0.697.32619.5 2.71919.31621.8297.5 5.45

-0.26 6.82773.896046.25039.71006.5 5.00-0.677.228548230766556513.57-0.2917.82957.87.376205.45463.3752.27.3-0.489.8300.100.620.107.1289.9183.57 6.3413.18+0.1622.0310.100.720.107.14

84.45

77.94

6.51

11.97

+0.07

18.3

0.0320.22

0.034

为Wakita 等(1971)获得的球粒陨石标准值,引自王中刚等,1989;其他数据由本文提供。

图3　凹山、大东山和平山头铁矿石中磷灰石的稀土元素分布型式图

Fig.3　Chondrite-normalized rare earth elements patterns of the apatites from Washan ,Dadongshan and Pingshantou iron ores

的分离结晶作用(邓晋福等,1992)。一般认为Eu 异常的产生与斜长石的分离有关。在氧逸度较低的情

况下,Eu 主要以Eu 2+存在,斜长石的分离结晶使得岩浆产生Eu 负异常。但是,在氧逸度较高时,Eu 主

96　第21卷　第1期余金杰等:宁芜玢岩铁矿磷灰石的稀土元素特征

图4　铁矿石中脉状磷灰石的稀土元素分布型式图

Fig.4　Chondrite-normalized REE patterns of vein

apatites in iron

ores

图5　岩体和围岩中磷灰石脉或团块的

稀土元素分布型式图

Fig.5　Chondrite-normalized REE patterns of vein and nodule apatites in gabbro-diorite porphyrite and country rocks

要以Eu 3+存在,即便有斜长石的分离也不可能产生

Eu 负异常(邓晋福等,1992)。考虑到长江中下游燕山期岩浆岩普遍遭受了混染作用和结晶分异作用,上面两种方式都可能引起辉长闪长玢岩无Eu 异常或弱正Eu 异常。

虽然玢岩铁矿磷灰石稀土元素分布型式与K iruna 型铁矿(图6)相似,均以轻稀土富集和显著的负Eu 异常为特征,但玢岩铁矿磷灰石更加富集轻稀土,轻重稀土分馏程度更高(表1和图7)。这与成矿母岩富碱有关(Frietsch et al.,1995)。宁芜盆地与成矿有关的辉长闪长岩-辉长闪长玢岩w (Na 2O +K 2O )含量为4.78%～9.08%,平均为6.98%,

w (Na 2O )平均为4.79%,w (K 2O )平均为2.19%

(宁芜研究项目编写小组,1978),支持了上述设想。

其他钛铁磷灰岩磷灰石的稀土元素分布曲线基本一致,但热液交代形成的磷灰石稀土总量较低。

玢岩

图6　K iruna 型铁矿床磷灰石的稀土元素分布型式图

Fig.6　Chondrite-normalized REE patterns of apatites

from K iruna type iron deposit

铁矿、K iruna 型铁矿和钛铁磷灰岩中磷灰石平均值

稀土元素分布型式(图7)显示这些产地不同的磷灰石稀土元素分布型式基本一致,可能反映它们形成机理的相似性

。

图7　玢岩铁矿、K iruna 型铁矿和钛铁磷灰岩的

磷灰石稀土元素分布型式图

Fig.7　Chondrite-normalized REE patterns of apatites from porphyrite iron deposit ,K iruna type iron deposit ,

and nelsonite

5　讨论和结论

姑61号样品采自宁芜南段狮子山磷矿,磷灰石与黄铁矿、石英共生,胶磷矿呈脉状充填于象山群砂岩破碎带中(中国科学院地球化学研究所,1987)。从矿物共生组合及产状来看,应属晚期热液阶段产物,其磷灰石ΣREE 仅为1958×10-6,反映岩浆演化到热液的晚期阶级成矿溶液稀土元素较低,这与Kydlandsvatn 矿床中磷灰石相似。因此,热液交代成因磷灰石ΣREE 较低(<2000×10-6)。表1中

7 矿床地质 2002年　

K iruna型铁矿属岩浆-侵入成因(Frietsch et al., 1995),产于斜长岩-淡色苏长岩地体中Hesnes和Eigeroy矿床,属岩浆成因(K olker,1982);挪威K o2 dal,Vestfold矿床产于钛铁霞辉岩中,同样为岩浆成因(K olker,1982)。上面这些矿床产地不同,成矿母岩岩石类型不同,玢岩铁矿磷灰石轻重稀土比值L REE/HREE和(La/Yb)cn较K iruna型铁矿和其他铁矿略高(表1),但总体而言,玢岩铁矿、K iruna型铁矿和其他铁矿床稀土元素分布型式图基本一致(图2、3、4、5、6、7),反映这些产地和母岩不同的铁矿床可能具有相同的机理,它们均为岩浆成因。

吉5样品为吉山浸染状铁矿石中磁铁矿-磷灰石脉,其稀土总量高达12080×10-6,L REE/HREE 为18.5,(La/Yb)cn为47.7(表1),稀土总量和轻重稀土分馏程度最高,由矿浆贯入所形成。

太山铁(磷)矿床透辉石岩带由透辉石、磷灰石、磁铁矿组成,磷灰石中熔融包裹体和气液两相包裹体共存,凹山铁矿磷灰石同样存在熔融包裹体和气液两相包裹体,矿物中熔融包裹体和气液两相包裹体共存是岩浆-热液过渡性矿床的显著标志之一(林新多,1999)。玢岩铁矿属多成因和多阶段成矿,梅山铁矿的形成经受了矿浆阶段、伟晶阶段和热液阶段,表现为磁铁矿热爆温度为760℃、480℃和290℃三个区间;陶村铁矿由两次主要的矿化蚀变所形成,在磁铁矿热爆曲线上表现出残浆-气液作用温度(805℃)和热液作用温度(410℃)两个区间(李秉伦等,1984),陶村铁矿磷灰石和透辉石中也见有熔融包裹体和气液两相包裹体。总之,把宁芜玢岩铁矿归为岩浆-热液过渡性矿床有一定的证据。从上面的分析,得出以下初步认识:

(1)辉长闪长玢岩和磷灰石稀土元素分布型式基本一致(图2),说明两者具有共同的成因。但成矿母岩辉长闪长玢岩无Eu异常或有弱正Eu异常,笔者推测:上地幔部分融熔产生的成矿岩浆,因其部位深,处于封闭的还原环境,它可能按Fenner趋势发生分离结晶作用,导致残浆富集铁质(Osborn,1959; Xu,1990)。当这种岩浆侵入到与地表相通的断陷盆地的断裂内时,因大气氧混入,氧逸度升高,在一定的温度条件下,将发生不混溶作用,形成岩浆和矿浆(Philpotts,1967)。与玢岩铁矿中各种类型磷灰石共生的矿物为透辉石和磁铁矿(除姑61外),矿浆冷凝过程中透辉石比磷灰石稍早结晶,当矿浆中Eu2+被透辉石优先捕获时,稍晚结晶的磷灰石便产生负Eu 异常。

(2)早期岩浆或岩浆-热液过渡性流体形成的磷灰石ΣREE变化于3031.48×10-6～12080×10-6,晚期热液阶段充填-交代作用形成的磷灰石,其稀土元素总量ΣREE较低,小于2000×10-6。辉长闪长玢岩主要由斜长石、辉石组成,其次为少量磁铁矿、磷灰石和榍石。由于岩石中磷灰石和榍石含量甚低,岩浆中大部分稀土元素可能富集在早期岩浆及岩浆-热液过渡性阶段的磷灰石中,随着早期磷灰石的析出,溶液中稀土元素含量降低,表现为岩浆演化到热液的晚期阶段成矿溶液稀土元素含量较低。但早期岩浆磷灰石与晚期热液磷灰石具相同的稀土元素分布型式,说明两者均同岩浆分离结晶作用有关。

(3)对矿浆或矿浆-热液过渡阶段形成的磷灰石而言,宁芜玢岩铁矿磷灰石稀土元素总量比K iruna 型铁矿要高,同成矿火山岩富碱有关(Frietsch et al.,1995)。但玢岩铁矿、K iruna型铁矿和钛铁磷灰岩中磷灰石具有基本一致的稀土元素分布型式,说明三者均由岩浆不混溶作用所形成。

致　谢　本文野外工作期间得到徐志刚研究员、王立华研究员、盛继福研究员、贺菊瑞研究员、叶水泉总工、阮光荣高级工程师和娄永良高级工程师等同志热心帮助,笔者深表谢意。

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矿床地质 2002年　

R are E arth Elements in Apatite from Porphyrite Iron Deposits of Ningwu Area

Yu Jinjie and Mao Jingwen

(Institute of Mineral Resources ,Chinese Academy of G eological Sciences ,Beijing 100037,China )

Abstract

There are four modes of occurrence for apatites in porphyrite iron deposits :(1)magnetite-apatite-actinolite bodies in iron ores and country rocks ,(2)apatite-magnetite veins hosted in iron ores ,(3)apatite-magnetite veins or nodules hosted in gabbro-diorite porphyrite ,and (4)apatite-quarte-pyrite veins hosted in country rocks.This paper investigates rare earth elements in apatites of four modes of occurrence in porphyrite iron deposits.The REE patterns of apatites in porphyrite iron deposits are in general similar to those of apatites in anorthosite ,norite and jacupirangite.The apatites are enriched in light REE ,with pronounced negative Eu anomaly.The similarity of REE distribution in apatites from various deposits indicates the existence of a common process for the formation of various ore types ,i.e.,immiscibility.Early magmatic or magmatic-hydrothermal transitional apatite contains (3031.48～12080)×https://www.360docs.net/doc/a212696249.html,ter hydrothermal apatite contains 1958×10-6REE ,sug 2gesting that later hydrothermal ore-forming solution contains lower REE.Although gabbro-diorite porphyrite and apatite exhibit similar REE patterns ,gabbro-diorite porphyrite does not show europium depletion ,possibly caused either by reduction environment of mantle source or by fractionation and crystallization (immiscibility )under the high fugacity condition.Negative Eu anomaly of later apatites resulted probably from the acquisition of Eu 2+by earlier diopsite during the cooling of ore magma.

K ey w ords :porphyrite iron deposit ,rare earth elements ,immiscibility ,ore magma ,Ningwu area

7　第21卷　第1期余金杰等:宁芜玢岩铁矿磷灰石的稀土元素特征

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/a212696249.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

稀土金属的特性及其在钢铁中的作用

稀土金属的特性及其在钢铁中的作用殷都学刊 f, 稀三,午问.衔破lI (自然斟学版)1993年第3期 ].I 6一稀土金属的特性及其在钢铁中的作用田沂ji『稀土金属(Re)的研究日益深入,稀土工业在迅速发展.我们应当对稀土的性质和在钢铁中的作用有较多的认识. 1稀土金属的特性稀土金属指钪,钇和1;个镧系元素.它们的原子结构有两个明显的特征:一是稀土原子的价电子基本构型同为(n,1)dns.,有三个价电子.二是由于镧系收缩形成的稀土原子相互间的原子半径,离子半径相差不大.这两个因素决定了稀土金属之间性质十分相似,化学活性很强. 稀土金属单质多显银白色或灰色,有金属光泽,辩和钕显淡黄色.钪的比重为3.】,钇的比重为4.3.其余介于6—9之间.镧和铈柔软可塑与锡相似.钕和钐的硬度和铁相似,

稀土金属的熔点大致随着原子尺寸的减小而顿序增高.按La到cd到Lu的顺序由9000 到1700?逐渐增加. 稀土的化学活性很大,与许多元素反应,尤其与氧,硫反应最为强烈稀土金属在化合物中多为三价,有些元素表现出三价或四价稀土元素以氧化物的形式存在于自然界,因彼此性质相似成为分离稀土的难题.从化合物中分离稀土的方法一般有分步结晶法,分级沉淀法,氧化还原法及离子交换法.有时根据性质和用途把稀土金属分为两个系列;一个是从La到Eu,一个是从Gd到Lu.短系列开始的元素表现出较高化合价,短系列未端表现出低出化合价.这正符合4f亚层上电子排布1—7成半充满状态,另一为8一】4到全充满状态.半充满或全充满的状态表现出较稳定的低价性质.还依比重数值称作轻稀土金属和重稀土金属.这均显示结构决定着性质的原则. 2稀土在钢铁中的作用稀土在钢铁中应用很广,在稀土处理钢的品种方面已纳入标准,通过鉴正的品种达 40多个,我国经常生产的已有2O多种. 稀士处理的铸铁有球铁,蠕铁及灰铁三大类.我国还发展了一些中国特色的用作球化

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。

稀土的性质及用途

立志当早，存高远稀土的性质及用途稀土元素系典型的金属元素，其金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属。稀土元素的电子层结构和核结构决定了稀土元素及其化合物的性质，而稀土的许多独特性质，又决定着它们的应用。有关稀土的结构与性质的关系示于下表。经历了60 多年的开发，因提取工艺复杂，产品价格昂贵，发展速度缓慢，消费量也不大。20 世纪50 年代以后，稀土分离技术得到了迅速的发展，近代的离子交换法、溶剂萃取法取代了经典的分级结晶、分步沉淀法，并在工业生产中获得各种较纯的单一稀土产品，从而为稀土的应用奠定了基础。近十年，稀土广泛用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、新材料领域。在冶金工业方面：稀土金属或氧化物、硅化物加入钢中，能起到精练、脱硫、中和低熔点有害质的作用，并可以改善钢的加工性能；稀土铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁，由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件，被广泛用于汽车、拖拉机，柴油机等机械制造业；稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中，可以改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能。在石油化工方面：用稀土制成的分子筛催化剂，具有活性高、选择性好，抗重金属中毒能力强的优点，因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程；在合成氨生产过程中，用少量的硝酸稀土为助催化剂，其处理气特比镍铝催化剂大1.5 倍；在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中，采用环烷酸稀土－三异丁基铝型催化剂，所获得的产品性能优良，具有设备挂胶少，运转稳定，后处理工序短等优点；复合稀土氧化物还可以用作内燃机尾气净化催化剂，环烷酸铈还可用作油漆催干剂等。在玻璃陶瓷方面：稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿，可作为抛光粉广

地球化学稀土元素配分分析()

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。

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

各种稀土元素的应用领域

各种稀土元素的应用领域镧(La)：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）：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)：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。钕(Nd)：钕元素的到来活跃了稀土领域，在稀土领域中扮演着重要角色，并且左右着稀土市场。金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料。钕铁硼永磁体的问世，为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。钕铁硼磁体磁能积高，被称作当代"永磁之王"，以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业。阿尔法磁谱仪的研制成功，标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。钕还应用于有色金属材料。在镁或铝合金中添加1.5～2.5%钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料。另外，掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束，在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在医疗上，掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。随着科学技术的发展，稀土科技领域的拓展和延伸，钕元素将会有更广阔的利用空间。

稀土的分类及其用途

稀土的分类及其用途 2009年09月28日 09点34分06秒【概述】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(RareEarth)。简称稀土(RE或R)。韩国并不是主要的稀土使用国，目前我国出口的稀土数量达到每年5万吨(合法出口)，主要的应用大国为日本，欧洲和北美。与此同时稀土在我国的应用也在积极开展，目前占到7万吨。我国每年稀土实际的矿产的实际投入量大约为15万吨，这个数字近年来没有明显变化。尽管如此，稀土的数量仍然不能满足目前全球在汽车，电子等行业用量的要求。特别是稀土在抛光，催化，磁性材料方面的增长也是非常突出。然而稀土的应用也存在着参差不齐的问题，一些元素，例如：Sm，Gd，Ho，Er等就没有得到充分的应用而大量荒弃，非常可惜。【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(rareearthmetals)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)。【17种稀土元素名称的由来及用途】稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土；把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇称为重稀土或钇组稀土。也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。这些稀土元素的发现，从1794年芬兰人加多林(J.Gadolin)分离出钇到1947年美国人马林斯基(J.A.Marinsky)等制得钷，历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、化学家、冶金学家等发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁(L.E.Glendenin)和科列尔(C.D.Coryell)用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。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"。

稀土习题

1.试述稀土元素的原子序数、符号、名称、分类方法及其依据。镧系元素：位于周期表的第六周期的57号位置上。57镧(La)，58铈(Ce)，59镨(Pr)，60钕(Nd)，61钷(Pm)，62钐(Sm)，63铕(Eu)，64钆(Gd)，65铽(Tb)，66镝(Dy)，67钬(Ho)，68铒(Er)，69铥(Tm)，70镱(Yb)，71镥(Lu) 。非镧系稀土元素：21钪(Sc)，39钇(Y)。分类方法及依据：国际理论与应用化学联合会(IUPAC)为了避免名称上的混乱，在1968年推荐把镧以后的原子序数为58—71铈至镥等14个元素称为镧系元素，把钪、钇、镧和镧系元素一起称为稀土元素。稀土分组按化学性质：轻稀土(铈组)La~Eu；重稀土(钇组)Gd~Lu, Y 按分离工艺：轻稀土La~Pm, 中稀土Sm~Dy, 重稀土Ho~Lu, Y 2.稀土元素电子层结构有何特点？它与稀土元素间化学性质的相似性及相异点有何关系？何为镧系收缩？产生的原因是什么？根据能量最低原理，镧系元素自由原子的基态电子组态有两种类型： [Xe]4fn6s2和[Xe]4fn-15d16s2 其中[Xe]＝1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6。 La后其它的元素，电子填充4f轨道，两种情况4fn-15d16s2 ；4fn6s2 ШB族基态价电子层结构 21 Sc 3d14s2 1s22s22p63s23p63d14s2 39 Y 4d15s2 1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2 57 La 5d16s2 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p65d16s2 89 Ac 6d17s2 遵循洪特规则，即等价轨道全充满、半充满或全空的状态比较稳定。三价镧系离子的基组态、基谱项和基支谱项在镧系中从镧至钆（或铕）和从钆至镥的周期性变化的这种离子内部结构的特征，正是镧系元素分为轻镧系元素（镧至钆）和重镧系元素（钆至镥）的内在原因，是镧系元素化合物性质在该系列中变化的某些规律性（如四分组效应等）的内在特性的反映。镧系元素的原子半径和离子半径随原子序数的增加而逐渐减少的现象称为镧系收缩。产生的原因：镧系元素中，原子核每增加一个质子，相应的有一个电子进入4f轨道，而4f电子对核的屏蔽不如内层电子，因而随原子序数的增加，有效核电荷增加，核对最外层电子的吸引增强，使原子半径和离子半径逐渐减少。 3.稀土元素有哪些重要化合物？试述其与冶炼有关的重要性质。氧化物：不溶于水，但能和水化合生成氢氧化物，镧的碱性最强，轻稀土氢氧化物的碱性比碱土金属氢氧化物的碱性稍弱。碱性，La →Lu碱性递减氧化物在空气中能吸收CO2生成碱式碳酸盐，La2O3的吸收能力最强，La →Lu递减易和其它金属氧化物生成复合氧化物。氢氧化物：随着RE金属离子半径减小，碱度减弱，开始沉淀的pH值La →Lu降低。硫酸盐：RE2(SO4)3 容易吸水，溶于水时放热。 RE2(SO4)3?nH2O的溶解度随温度的升高而降低，因此易于重结晶。溶解度Ce →Eu下降，Gd →Lu升高。

稀土元素及用途

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.

17种稀土元素名称的由来及用途(图文)

17种稀土元素名称的由来及用途 2010年03月22日 13:30 在海湾战争中，加入稀土元素镧的夜视仪成为美军坦克压倒性优势的来源。上图为氯化镧粉末。（资料图）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。镧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。

铈可作催化剂、电弧电极、特种玻璃等。铈的合金耐高热，可以用来制造喷气推进器零件。（资料图）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。镨钕合金（资料图）

稀土矿用途及分类

稀土矿的用途和分类稀土的分类 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)。铥的主要用途有以下几个方面：（1）铥用作医用轻便X光机射线源，铥在核反应堆内辐照后产生一种能发射X射线的同位素，可用来制造便携式血液辐照仪上，这种辐射仪能使铥-169受到高中子束的作用转变为铥-170，放射出X 射线照射血液并使白血细胞下降，而正是这些白细胞引起器官移植排异反应的，从而减少器官的早期排异反应。（2）铥元素还可以应用于临床诊断和治疗肿瘤，因为它对肿瘤组织具有较高亲合性，重稀土比轻稀土亲合性更大，尤其以铥元素的亲合力最大。（3）铥在X射线增感屏用荧光粉中做激活剂LaOBr:Br（蓝色），

达到增强光学灵敏度，因而降低了X射线对人的照射和危害，与以前钨酸钙增感屏相比可降低X射线剂量50%，这在医学应用具有重要现实的意义。（4）铥还可在新型照明光源金属卤素灯做添加剂。（5）Tm3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料，这是目前输出脉冲量最大，输出功率最高的固体激光材料。Tm3+也可做稀土上转换激光材料的激活离子。镱（Yb）年，查尔斯（Jean Charles）和马利格纳克（G.de Marignac）在"铒"中发现了新的稀土元素，这个元素由伊特必（Ytterby）命名为镱（Ytterbium）。镱的主要用途有（1）作热屏蔽涂层材料。镱能明显地改善电沉积锌层的耐蚀性，而且含镱镀层比不含镱镀层晶粒细小，均匀致密。（2）作磁致伸缩材料。这种材料具有超磁致伸缩性即在磁场中膨胀的特性。该合金主要由镱/铁氧体合金及镝/铁氧体合金构成，并加入一定比例的锰，以便产生超磁致伸缩性。（3）用于测定压力的镱元件，试验证明，镱元件在标定的压力范围内灵敏度高，同时为镱在压力测定应用方面开辟了一个新途径。（4）磨牙空洞的树脂基填料，以替换过去普遍使用银汞合金。（5）日本学者成功地完成了掺镱钆镓石榴石埋置线路波导激光器的制备工作，这一工作的完成对激光技术的进一步发展很有意义。另外，镱还用于荧光粉激活剂、无线电陶瓷、电子计算机记忆元件（磁泡）添加剂、和玻璃纤维助熔剂以及光学玻璃添加剂等。

稀土金属主要用途

十七种稀土用途一览 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 14 镱电脑记忆元件添加剂 15 镥用于能源电池技术 16 钇制造电线和飞机受力构件 17 钪常用于制造合金 1 . 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。镧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。铈可作催化剂、电弧电极、特种玻璃等。铈的合金耐高热，可以用来制造喷气推进器零件。（资料图） 2. 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。 3. 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

稀土元素的发现、种类和用途

稀土元素的发现、种类和用途稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。这些稀土元素的发现，从1794年芬兰人加多林(J.Gadolin)分离出钇到1947年美国人马林斯基(J.A.Marinsky)等制得钷，历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、化学家、冶金学家等发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁(L.E.Glendenin)和科列尔(C.D.Coryell)用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。 1.稀土种类镧系元素：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)共15种元素。与镧系的15个元素密切相关的：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）。 2.稀土分类 (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。也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组： (1)除钪之外(有的将钪划归稀散元素) (2)轻稀土组：为镧、铈、镨、钕、钷； (3)中稀土组：钐、铕、钆、铽、镝； (4)重稀土组：钬、铒、铥、镱、镥、钇。

稀土元素介绍

稀土元素介绍在周期系中，你知道什么是镧系元素？什么是稀土元素吗？它们的电子层结构和性质有什么特点？它们在科学技术和生产中扮演了什么样的角色？ “镧系元素”在周期表中从原子序数为57号的镧到原子序数为71号的镥共15种元素，它们的化学性质十分相似，都位于周期表中第ⅢB 族，第6周期镧的同一格内，但它们不是同位素。同位素的原子序数是相同的，只是质量数不同。而这15种元素，不仅质量数不同，原子序数也不同。称这15种元素为镧系元素，用Ln 表示。它们组成了第一内过渡系元素。 “稀土元素”镧系元素以及与镧系元素在化学性质上相近的、在镧系元素格子上方的钇和钪，共17种元素总称为稀土元素，用RE 表示。按照稀土元素的电子层结构及物理和化学性质，把钆以前的7个元素：La 、Ce 、Pr 、Nd 、Pm 、Sm 和Eu 称为轻稀土元素或铈组稀土元素；钆和钆以后的7个元素：Gd 、Tb 、Dy 、Ho 、Er 、Tm 、Yb 、Lu ，再加上Sc 和Y 共10个元素，称为重稀土元素或钇组稀土元素。 “稀土”的名称是18世纪遗留下来的。由于当时这类矿物相当稀少，提取它们又困难，它们的氧化物又和组成土壤的金属氧化物Al2O3很相似，因此取名“稀土”。实际上稀土元素既不“稀少”，也不像“土”。它们在地壳中的含量为0.01534，其中丰度最大的是铈，在地壳中的含量占0.0046，其次是钇、钕、镧等。铈在地壳中的含量比锡还高，钇比铅高，就是比较少见的铥，其总含量也比人们熟悉的银或汞多，所以稀土元素并不稀少。这些元素全部是金属，人们有时也叫它们稀土金属。我国稀土矿藏遍及18个省（区），是世界上储量最多的国家。内蒙包头的白云鄂博矿是世界上最大的稀土矿。在我国，具有重要工业意义的稀土矿物有氟碳铈矿Ce(CO 3)F ，独居石矿RE(PO 4)，它们是轻稀土的主要来源。磷钇矿YPO 4和褐钇铌矿YNbO 4是重稀土的主要来源。我们从以下几个方面来讨论镧系元素的通性： 1、价电子层结构 2、氧化态 3、原子半径和离子半径 4、离子的颜色 5、离子的磁性 6、标准电极 7、金属单质电子层结构这是目前根据原子光谱和电子束共振实验得到的镧系元素原子的电子层结构：

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