稀土是什么?为什么它们聚集在碱性岩浆活动附近?

Question

稀土在现代经济中发挥着至关重要的作用，在地缘政治领域也越来越成为人们关注的焦点。什么是“稀土”，为什么它们似乎与以下因素有关:

• 碱性至过碱性火成岩复合体
• 与碱性岩浆/碳酸岩侵入相结合的伟晶岩
• 碱性配合物中的钙钛矿矿物相
• 地幔衍生碳酸盐熔体
• 与碱性岩浆作用有关的热液矿床

Answer 1

“稀土”金属由钪、钇和其他15种所谓的“镧系”金属组成元素周期表的元素。基本上，这些是我们没有在学校化学课上学习。

像其他金属一样，它们的外层有两个电子，但与钠或镁等“金属”化学物质不同，它们有一个特殊的“金属”壳层来容纳电子。它们位于元素周期表的“左”(相对于碳族)或碱性末端，这就是为什么它们在碱性“化合物”中靠近碱性磁性。

这与更常见的化学物质形成对比，这些化学物质通常被发现为“氧化物”或“硫化物”，或者可能与氟或氯结合。这些常见的化合物在元素周期表的右边，或者说酸性的那一边。

Answer 2

什么是稀土?

稀土是一组几种元素。最广泛的定义包括15种镧系元素:La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu，以及另外两种元素:Sc和Y。快速浏览一下元素周期表，就会知道为什么Sc和Y也被认为是REE。

^{(修改这）}

我用红色边框和更大的字体标记了所有的REE。你可以看到，镧系元素实际上是一种假设的“元素”的扩展，否则它就会在第6周期和第3族，就在Sc和Y的下面。

为什么他们被组合在一起?所有稀土元素具有非常相似的化学性质，并且从La到Lu不断变化，其中Y位于Dy和Ho之间(性质方面)。这是由它们的电子排布造成的，但这是另一个问题了。请注意，Pm没有任何稳定的同位素，也不是自然存在的元素，所以实际上只有14+2种稀土元素。

为什么叫稀土?一个源（也这)声称:

这个名字来源于它们被分离出来的矿物，它们是不常见的氧化物型矿物。然而，IUPAC不赞成使用这个名字，因为这些元素既不稀有，也不“稀土”(一个过时的术语，指不溶于水的强碱性氧化物，这些氧化物是带电金属，不能用18世纪晚期的技术冶炼成金属)。江南登录网址app下载

和另一个：

…稀土元素通常是分散的，在经济上可开采的矿床中不常以稀土矿物的形式集中发现。3.正是由于这些矿物(以前称为“地球”)的稀缺性，才有了“稀土”这个词。

虽然IUPAC的定义包括稀土元素中的Sc和Y，但在专业文献中，它们通常被区分开来。这可以在b谷歌Scholar快速搜索中很容易看到:

从我个人的经验来看，在考虑REE的地质文献中很少考虑Sc。也看到//www.hoelymoley.com/a/2951/725在图中你可以看到Sc，至少在离子半径方面，不同于其他的稀土元素。Y被添加到REE中，但不被认为是REE的一部分，导致术语“REY”(REE+Y)的兴起。

稀土元素真的很稀有吗?

不是真的。这是地壳中元素丰度的示意图:

^（源）

(注意，根据这一点，Sc不被认为是稀土元素。相反,维基百科这个图表的版本包含了它。)

你可以看到稀土元素并不稀有。轻稀土元素在地壳丰度上接近于一些过渡元素，即使是丰度最低的稀土元素(Tm和Lu)也比银和汞的丰度高。Y和Sc比它们的邻居少，但这可以归因于Oddo-Harkins规则，而不是事实，他们是REE。那么，为什么它们仍然“稀有”呢?它们很少形成自己的矿床。虽然其他不那么丰富的金属很容易集中并形成易于开采的经济矿床(金块，有人吗?)，但稀土元素通常分散在其他矿物中。当它们形成自己的矿物质时(如。Allanite, monazite, xenotime)，它们通常不够丰富，不足以形成矿床。

为什么它们与碱性岩石有关?

碱性岩石(如。碳酸盐岩、正长岩等)确实富含含稀土矿物(我想到的就是焦绿石)。碱岩中微量元素(稀土等)富集和碱岩浆形成的细节仍存在争议。尽管如此，其基本思想现在已基本被理解。大多数碱岩浆是由相对较深的地幔岩石(例如，比产生玄武岩的地幔岩石更深)的极低熔融程度形成的。熔融程度低，导致地幔岩石中不相容的元素在液体中大量富集。这就是为什么这些液体是碱性的——Na和K在地幔中是不相容的，还有REE。

你可以在《碱岩浆》这本好书的第9章中读到更多关于碱岩浆的内容。火成岩和过程罗宾·吉尔(Robin Gill)。

Answer 3

在结晶的早期阶段，形成高温矿物的离子从熔体中耗尽。不参与普通造岩矿物结晶的稀有离子集中在熔体和被排除在外的水中。这些离子可以形成伟晶岩中常见的稀有矿物。集中在大晶体中的稀有元素使伟晶岩成为有价值矿石的潜在来源。

• 伟晶岩是什么?

它们通常与碱性岩浆相结合，因为这些岩浆在缓慢结晶的过程中高度分化。岩浆缓慢的结晶过程丰富了剩余的稀土熔体，因为它们不倾向于在结晶过程的早期形成矿物质。你可以把它想象成冷冻蒸馏。

“伟晶岩很重要，因为它们通常含有稀土矿物……”

• 伟晶岩(维基百科)