稀土元素分餾作用地球化學(xué)意義

稀土元素分餾作用可以廣泛應(yīng)用于大陸地殼的演化模式、礦床勘測(cè)方向。2100433B

正是稀土元素原子量和電離系統(tǒng)的變化造成了稀土元素在地質(zhì)地球化學(xué)過程中出現(xiàn)了輕稀土(LREE:La~Eu)與重稀土（HREE:Gd~Lu)行為的差異,導(dǎo)致輕稀土與重稀土元素發(fā)生分餾。巖漿的分離結(jié)晶作用是造成巖漿演化過程中稀土元素分餾的重要方式。分離結(jié)晶相的礦物組合、巖漿結(jié)晶程度和母巖性質(zhì)等,是控制殘留巖漿稀土元素分餾的主要因素。巖漿的混合作用、圍巖的混染作用以及巖漿的液態(tài)分離作用等,但其規(guī)模和影響相對(duì)較小。此外,花崗巖中的稀土礦物在地表?xiàng)l件下的穩(wěn)定性極大地影響離子吸附型稀土礦床能否形成;稀土礦物的穩(wěn)定性除了

受其晶體結(jié)構(gòu)和晶格能控制外,其變生程度也是重要的制約因素。

位于元素周期表相同位置的原子序數(shù)為57至71號(hào)的鑭系元素及39號(hào)元素釔就是通常所說的稀土元素(REE),有時(shí)也包括21號(hào)鈧。鑭系元素隨著原子序數(shù)增大,電子充填在內(nèi)層4f軌道上,致使它們具有相似的化學(xué)性質(zhì)和地球化學(xué)特性。表現(xiàn)為在自然界中稀土離子大多呈 3價(jià)(例外的情況是在還原條件下銪可出現(xiàn) 2價(jià),而在氧化條件下鈰可呈現(xiàn) 4價(jià))。然而,隨著原子序數(shù)增大,鑭系元素的原子半徑出現(xiàn)系統(tǒng)減小的“鑭系收縮”現(xiàn)象,但原子量和電離能卻系統(tǒng)增加。

稀土元素是17種特殊的元素的統(tǒng)稱，它的得名是因?yàn)槿鸬淇茖W(xué)家在提取稀土元素時(shí)應(yīng)用了稀土化合物，所以得名稀土元素。

然而稀土是歷史遺留下來的名稱。稀土是從18世紀(jì)末開始陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)人們常把不溶于水的固體氧化物稱為土，例如，將氧化鋁稱為“陶土”，氧化鈣稱為”堿土“等。稀土一般是以氧化物狀態(tài)分離出來的，當(dāng)時(shí)比較稀少，因而得名為稀土（Rare Earth，簡(jiǎn)稱RE或R）。

這些稀土元素的發(fā)現(xiàn)，從1794年芬蘭人加多林（J。Gadolin）分離出釔到1947年美國人馬林斯基（J。A。Marinsky）等制得钷 ，歷時(shí)150多年。其中大部分稀土元素是歐洲的一些礦物學(xué)家、化學(xué)家、冶金學(xué)家等發(fā)現(xiàn)制取的。钷是美國人馬林斯基、格蘭德寧（L。E。Glendenin）和科列爾（C。D。Coryell）用離子交換分離，在鈾裂變產(chǎn)物的稀土元素中獲得的。過去認(rèn)為自然界中不存在钷，直到1965年，芬蘭一家磷酸鹽工廠在處理磷灰石時(shí)發(fā)現(xiàn)了痕量的钷。

大多數(shù)稀土元素呈現(xiàn)順磁性。釓在0℃時(shí)比鐵具更強(qiáng)的鐵磁性。鋱、鏑、鈥、鉺等在低溫下也呈現(xiàn)鐵磁性，鑭、鈰的低熔點(diǎn)和釤、銪、鐿的高蒸氣壓表現(xiàn)出稀土金屬的物理性質(zhì)有極大差異。釤、銪、釔的熱中子吸收截面比廣泛用于核反應(yīng)堆控制材料的鎘、硼還大。稀土金屬具有可塑性，以釤和鐿為最好。除鐿外，釔組稀土較鈰組稀土具有更高的硬度。

稀土元素已廣泛應(yīng)用于電子、石油化工、冶金、機(jī)械、能源、輕工、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。應(yīng)用稀土可生產(chǎn)熒光材料、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料、儲(chǔ)氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超導(dǎo)材料、磁致伸縮材料、磁致冷材料、磁光存儲(chǔ)材料、光導(dǎo)纖維材料等。

常用的氯化物體系為KCl-RECl3他們?cè)诠まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研中有廣泛的用途，在鋼鐵、鑄鐵和合金中加入少量稀土能大大改善性能。用稀土制得的磁性材料其磁性極強(qiáng)，用途廣泛。在化學(xué)工業(yè)中廣泛用作催化劑。稀土氧化物是重要的發(fā)光材料、激光材料。

中國擁有豐富的稀土礦產(chǎn)資源，成礦條件優(yōu)越，堪稱得天獨(dú)厚，探明的儲(chǔ)量居世界之首，為發(fā)展中國稀土工業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2100433B