表1…8在球粒陨石和月球中的稀土元亲丰度(ppm) 元素的平均值(常作为 吉林球粒 美贞岩(常 比较用的标准) 陨石 月球 作为比较用 的标准 0.21 0.91 0.58 2.34 73 P 0.21 0.081 7.9 1.74 0.195 0.13 0.57 5.7 0.083 0.21 1.24 0.26 0.191 0.75 5.2 Th 0.047 0.035 0.14 D 0.30 0.30 0.93 H 078 0.062 0.21 1.04 0.225 C.61 Tm 0.038 O.088 Yb 0.16 3.1 Lu 0.034 0.032 0.093 0.48 稀士元素在地球整体和地球大陆地壳中的估计丰度(ppm)见 表1-9和1—10。 表1—9稀土元素在地球整体中的丰度[9(ppm) Ganapathy的 Smith的 Ganapathy的 Smith的 元素 元素 数据(1974)!数据(1977) 数据(1974)数据(1977) La 0.48 0.78 Tb 67 C l.28 2.2 0.45 0.21 Pr 0.162 Ho 0.101 Nd 1.2 0.29 0.093 21·
续表 Ganapathy的 Smith的 Ganapathy的 Smith的 元素数据(1974)数据(197 元素 数据(1974)数据(1977) Sm 0.26 0.22 T 0.014 E 0.100 0.066 Yb Gd 0.37 0.35 Lu 0.049 0.015 表1-10稀元在地球大陆地亮中的估计丰度 及与其他元亲的比较(ppm) Taylo Goldschmidt Goldschmidt 素 元素 的数据(1964)191 的数据201 的数据[20 Cu 5.6 Nd 6.5 40 16 5.4 6.3 Be 3(?) 4.3 3 E 2.8 Hg T 0.48 0.3 Bi 0,2 Yb Lu 0.5 0.7 Pt 0.005 A 0.005 从表1-10可见Ce的丰度大于常见的元素Zn、Co和Sn;Ia
Y和Nd的丰度 記 也大于常见的 Pb,已不是稀有 0 北奠页誉(NAsC)了;Pr、Sm、Gd 球粒陨石 的丰度类似于 Be和As而大 于常见的元素 B。即使含量少 的Eu,其丰度 也类似于Sb而 大于Hg、Bi、 Ag、Pt和 Ln+Y的总和 L a Pr Pm Eu Tb Ho Tm L 约为180pp Ce Nd Sm Gd Dy Er Yb 也大于常见的 原子序数Z 图1—10稀土元素的丰度 元素Cu和N a.球粒陨石中b.北美页岩中c.北美贞岩 因此,有些稀土 以球粒陨石标准化后的稀土元素丰度 元素并不是稀 有的,只是当初在发现它们时,认为它们是稀有的氧化物(当时称 为土)而称为稀土。 从表1-7至1-10可见,稀十元素不论是在太阳、太阳系陨 石或月球中,还是在地壳中,其丰度随原子序(Z)的变化都符合 奇偶数变化规律,即原子序为偶数的元素的丰度大于相邻的原子 序为奇数的丰度(图1-10)。这是出于核的结合能和稳定性的改 变取决于中子数(N)和质子数(Z)是奇数或偶数,N和Z都是偶 数的核最稳定;N和Z都是奇数的穩定性取小。 23·
表1—-11是稀土同位素的天然丰度(原子百分数)及其半衰期 (年)。从表可见: ①具有放射性的稀土元素天然同位素有 1Nd、*18sm.15Gd、5Dy和Iu,它们的半衰期都远远大于 地球的年龄(5×10年) ②原子序为偶数的稀土,其稳定同位素的数目(47个)多于 原子序为奇数的稀土(12个);有些原子序为奇数的稀土只有 个天然同位素:4Pr,5Tb,6Ho和159Tm ③在同“元素中,具有如下的等中子数(N=82)的同位素的 天然丰度最大:13La.Ce,4Pr和Nd。这与某些“奇异”数 (“ Magic” Number)的效应有关,当核中的质子(Z)和中子(N)的数 日为如下一些“奇异数时:20,50或82,这种核的丰度大。 近年来,随着质谱技术的改进,已可利用47Sm蜕变为43Nd (或1°Lu蜕变为4Hf),按如卜公式测定岩石和矿物的年龄(t)1: Nd“Na(e"-1)+()Nd 148 Nd 14,Sm 144Nd D (1—12) 利用质谱仪测定上式中的同位素比值,其中的“Nd/Nd和 147Sm/14Nd是实验测得的同位素比,以4Nd/4Nd对sm/14Nd 作图可得直线(等时线图),从斜率及Sm的半衰期T12=1.06× 101年和蜕变常数λ=ln2/Tu2=6.54×1042,可计算求得样品的 年龄t,从截矩可求得样品在其生成时的初始同位素比(14Nd/ 1Nd)。图1-11是用此法测定阿波罗17采集到的玄武岩75075 样品,求得月球年龄为3.70士0.07×10°年,初始的Nd同位素比 为0.50825±12。这种以稀土为探针的方法对地质年代学的研究 有很大的帮助,可提供较准确的地质年代数据,可作为地球及行星 演化的指示剂,探讨地球及行星的演化规律。利用Sm-Nd元素
对的方法比过去用以测定地质年代的3Rb…Sr或U-Pb元素 对的方法具有明显的优点,因为稀土的化学性质类似,而且在变质 过程中不易迁移,所得年龄的结果可与利用RbSr元素对的结 果相互补充 表111稀土同位素的天然丰度(原子百分数)及半衰期(年) 与中子吸收截 卡度 中子吸收 TI/ 丰度 1 截面(×102cm2) 05×1011sr3.07 a1a99.91 I5.c01.60×10 11.24 15 36Ce0193 13.82≥1×1016 66000 3Cc0.250 7,33 m 26.74 ×101 22.75 IP 4 Eu52.18 Eu 1500 4Nd27.17 13000 4Nd12 Gd!0.201.1×10 14Nd23.732.1×l Nd|8.29 Gd14.73 4Nd17.18 Nd5.743 6d15.68 25