Редкоземельные элементы одними из последних кристаллизовались из первичного расплавленного состояния материи Вселенной. Они обладают уникальными свойствами, что влияет на их участие в геологических процессах. Все это делает важным изучение распределения редкоземельных элементов на различных космических телах, так как это может объяснить, какие процессы происходили на ранних этапах развития солнечной системы, в каком порядке происходило ее развитие.
Редкоземельные элементы: ключ для понимания структуры и истории планет.

Читайте также:

  • Динамика цен на РЗМ в 2012
  • Обзор рынка РЗМ 2011
  • Обзор рынка РЗМ 2012
  • Редкоземельные элементы (РЗЭ)
  • Редкоземельные шахматы Китая
  • Получение и основные источники РЗЭ
  • Месторождение Томтор, Якутия
  • РЗЭ: ключ для понимания последовательности геологических процессов в солнечной системе.

    Темой для обсуждения в широких кругах РЗЭ стали по причине резко возросшей необходимостью их применения для изготовления высокотехнологичной продукции и «зеленых технологий». По причине ограниченного производства, недостатка специалистов высокого уровня в Китае и крайней важностью этих материалов для современной культуры и технологий, РЗЭ стали предметом подробного изучения, приоритетным продуктом для США и других экономически развитых государств.
    Необходимость изучения РЗЭ в геологии сейчас очень высока и, что немаловажно, продолжает расти. Базовые знания об этих материалах, геологические процессы с их участием, влияющие ландшафт, роль РЗЭ в современных технологиях и их применение для изучения геологических процессов как на Земле, так и в космосе – все это сейчас одна из важнейших областей для различных наук, чья специализация – геологические процессы различных космических тел.

    Для астрофизика и астрогеолога эти элементы являются мощным геохимическим инструментом для понимания процессов планетарной дифференциации, вулканических петрогенетических (горнообразующих) процессов в глубинных или первых существовавших породах, которые мы уже не сможем увидеть. В известной степени, распределение несовместимых элементов в породе создает некую капсулу времени геологических процессов, происходивших на ранних и современных стадиях развития солнечной системы. Это окно, которое, несмотря на то, что многое скрыто, показывает, как сейчас развиваются горные породы и минералы, как они распределялись на протопланетах и их ранней среде. Данная статья – обзор исследований на эту тему.

    Распределение РЗЭ в Солнечной системе.

    РЗЭ включают 17 элементов таблицы Менделеева: скандий, иттрий и элементы от Лантана до Лютеция, то есть, так называемые лантаниды. Прометий из-за своего крайнего непостоянства существует в очень небольших количествах в Солнечной системе, поэтому его часто исключают из рассмотрения. ИЮПАК включает скандий в перечень РЗЭ, а оксид иттрия часто не включается в каталоги РЗЭ геохимиками.

    Одна из первых вещей, которую следует отметить, повествуя о РЗЭ, заключается в том, что, несмотря на свое название, они на самом деле не такие редкие. С точки зрения геологи, чей предмет изучения – породы земной коры, это действительно так. Но в планетарных и космических масштабах такое заявления нельзя считать ни точным, ни соответствующим истине. Редкоземельные элементы, по факту, являются редчайшими в солнечной системе. В целом, по сравнению с другими элементами на Земле, редкоземы также являются редчайшими. По факту, 12 из 20 стабильных редчайших элементов в солнечной системе и на Земле включены в группу РЗЭ.

    Термин «редкоземельные элементы», между тем, происходит не от их недостатка. РЗЭ довольно распространены в горных породах, но не концентрированны. Термин «редкий» происходит от того, насколько необычен и нетипичен способ, которым образовались горные породы, содержащие РЗЭ в более концентрированном объеме. Массивы, богатые РЗЭ, образуются при низких температурах, в поздно кристаллизованных породах, сформировавшихся в результате гидротермальных и вулканических процессов на периферии образования планет в солнечной системе. Породы, богатые РЗЭ, включают карбонаты и преалкалиновые вулканические породы.

    РЗЭ широко распространены, но случайным образом рассеяны в силикатных минералах, с которыми они несовместимы и представлены только как нарушение в кристаллической решетки. В большей степени РЗЭ просто «пойманы» растущими минералами, нежели включены в них. За небольшим исключением в силикатах, эти элементы несовместимы с другими. Только в редких случаях стабильные РЗЭ могут присутствовать при низких температурах в карбонатах и фосфорах. Так как эти свойства делают концентрации РЗЭ очень чувствительными даже к минимальным изменениям химической совместимости, это обеспечивает тенденцию РЗЭ быть редко и беспорядочно распределенными в силикатах, и делает их инструментом для планетарной геохимии.

    В верхних слоях земной коры РЗЭ встречаются так же или даже более часто, чем никель, медь, свинец, олово. Даже самые редкие из РЗЭ встречаются чаще, чем серебро, золото, платина или ртуть. РЗЭ рассеяны в земной коре, и по сравнению с вышеуказанными металлами их концентрация гораздо ниже. Толька в самых редких горных породах их концентрация достаточна, чтобы вести разработки, и нельзя сказать, что на других космических телах в солнечной системе распространены подобные горные породы.

    Активная, давняя и продолжающаяся трансформация земной коры проводит распределение несовместимых элементов повторением исключений, которое не дублируется в короткие жизненные циклы геологической активности, что кажется доминирующим на других планетах солнечной системы и, конечно, не происходит в холодных условиях лун или на самых больших астероидах. Даже на геологически активных с низкой температурой лунах такое невозможно. Субстанциональная концентрация в силикатных ареалах несовместимых элементов может быть возможной в действующих и остывших в обедненных скованных гидро и ледяных магмах при очень низких температурах в литолгических циклах космических тел.

    Понимание того, что РЗЭ продвигаются как группа в среде минералов не может быть завышено. Такое поведение, в сравнении с другими минералами, чья сложность в добыче и восстановлении падает, связано не с расположением или извлечением их из земных недр, несмотря на раритетность их концентрированных ареалов, но более в процессе распределения элементов относительно друг друга. Семь РЗЭ элементов были открыты и извлечены из горных пород рядом с Иттерби, Швеция, где они были найдены в решетках других минералов. История открытий РЗЭ с конца 18в и до середины 20в была, в общем и целом, долгой и кропотливой работой по разделению элементов. Минералы, богатые РЗЭ, не существуют только с каким-то одним редкоземельным элементом. Чаще всего, полдюжины или более элементов включены в минерал и перемешаны между собой.

    Какие виды бывают у РЗЭ? Фракционная кристаллизация и частичное плавление.

    Виды редкоземельных элементов в планетарных и региональных масштабах большей частью определяются способом их возникновения – фракционной кристаллизацией и частичным плавлением, происходящими по мере нагревания и охлаждения горных пород.

    Фракционная кристаллизация проходит по мере того, как расплавленные породы в виде охлажденной магмы расширяют или проделывают проходы под землей. Охлажденная магма формирует специфические минералы при различных температурах по мере охлаждения пород. Формирующиеся минералы извлекают специфические элементы из расплавленных пород, выходя из оставшейся магмы, которая уже по составу отличается от своего изначального состояния. Примером такого процесса может быть формирование высокотемпературного минерала оливина, состав которого варьируется от Mg2SiO4 до Fe2SiO4, который кристаллизуется при температуре от 1900С до 1200С. Так как оливин кристаллизуется из магмы, железа, магния, кремния и кислорода, компоненты оливина отделяются от магмы и образуют минерал. Магма может быть обогащена любым другим элементом, включая РЗЭ, если они присутствовали до формирования оливина и использовались как формирующие элементы оливина. Так как кремний и кислород очень распространены в горных породах внутри солнечной системы, их истощение, возможно, даст небольшой эффект на более поздних стадиях формирования минералов из магмы. Если значительное количество железа и магния будет извлечено, оставшаяся магма может продуцировать очень разные группы минералов по мере своего охлаждения.

    Описанный пример очень упрощен, так как некоторые минералы кристаллизуются сразу из расплава, но пример – это только иллюстрация к процессу.  Два важных вторичных процесса возникают во время фракционной кристаллизации, что является очень важным для понимания роли РЗЭ в систематизации и интерпретации геологической истории. Во-первых, железо и магний могут быть перемещены или замещены другими элементами в кристаллической решетке. Марганец и никель – типичные заместители в этом примере, могут быть совместимыми элементами в оливине. Другой важный процесс, который может проходить во время фракционной кристаллизации – захватывание несочетаемых элементов. Это может происходить безотносительно к обязанности элемента участвовать в формировании кристаллической решетки. Формирующийся кристалл просто растет и поглощает некоторый процент несовместимых элементов, которые случайно соприкасаются с границами расширяющихся атомов.

    Из-за недостаточного размера и статичной валентности, большинство РЗЭ не могут заместить железо или магний в оливиновых кристаллах, поэтому они становятся вымещенными и попадают в расплав пород, но небольшой процент может быть захвачен кристаллической решеткой формирующегося минерала или может быть включенным в кристаллизованную смесь различных минералов. Так как это единственный способ, с помощью которого силикаты могут захватывать РЗЭ, те массивы, в которых есть силикаты, обладают лишь небольшими количествами этих элементов.

    Типичный пример, используемый для иллюстрации этого процесса – образование леденцов. Вода кипит, и сахар растворяется в воде, пока вода не сможет абсорбировать больше сахара. В воду добавляется пищевой краситель и туда же кладется веревка. По мере остывания воды сахар кристаллизуется, как и минерал, подвергающийся фрактальной кристаллизации, в этой искусственно созданной магме. Крошечная сумма пищевого красителя будет захвачена структурой формирующегося кристалла сахара, передавая цвет для всей конфеты. Пищевой краситель – аналог описания захвата РЗЭ такими силикатами как оливин, когда они формируются. Если вода (магма) будет помещена в охладитель, то формирование кристаллов сахара будет продолжаться при понижении температуры, и оставшаяся магма больше и больше обедняется углеродом, необходимым для формирования сахара. Когда углерод большей частью использован, и температура достаточно упала, начинает кристаллизоваться водяной лед и, возможно позже, небольшие количества соли.

    Это аналогия процесса фрактальной кристаллизации. Температура падает, минералы кристаллизуются, сочетание оставшихся расплавленных веществ меняется, так как элементы абсорбируются минералами, и различные минералы продолжают формироваться из оставшегося расплава при низких температурах, процесс продолжается. Если эту аналогию перенести на поведение РЗЭ в силикатных породах и расплавах, то РЗЭ будут последовательно исключены из формирующихся кристаллов и будут дополняться оставшимися жидкими сплавами.

    Инверсия и заключение этой функции – процесс частичного плавления, в котором РЗЭ обогащаются за счет включения в сплав, будучи неподверженными нагреванию твердыми породами. Породы плавятся в обратной последовательности от своей кристаллизации. Последние минералы, сформировавшиеся при остывании магмы, становятся первыми, которые будут расплавлены при нагревании. Несовместимые элементы (такие как РЗЭ) в горной среде будут формировать слабейшие участки в кристаллической структуре, и эти участки будут разрушены первыми, когда температура начнет возрастать. Как результат, РЗЭ будут предпочитать породы с наиболее низкими температурами плавления и будут выжаты такими горячими породами, как магма, из сочетания горных пород, которые сильно отличаются от среды, в которой они были сформированы.

    Хороший способ визуализировать частичное плавление – это представить холодную тарелку макарон и сыр в холодильнике. Ужин из макарон и сыра начинается с гибкой, но твердой лапши и жесткого, холодного сырного соуса. Если блюдо подогреть, сырный соус станет мягким и расплавленным, лапша испытывает то же самое. После того, как блюдо будет разогрето, если тарелку наклонят и вкусную закуску прижмут кухонной лопаткой, богатый, масляный сырный соус, очень отличающийся по составу от твердой лапши, не будет с ней смешиваться, а сформирует нечто вроде лужицы сырной магмы. Если блюдо остынет, минералы, когда-то бывшие макаронами и сыром, будут разделены процессом частичного плавления, который сформирует два новых минерала: «лапшит» и «сырит». Если рассматривать эту аналогию как описание частичного плавления силикатных пород, то РЗЭ всегда будут предпочитать перемещаться со сплавом, и всегда будут обогащаться в магме, которая движется отличной от своего первичного состава или остается как нерасплавленный минерал.

    Три наиболее общих вида могут быть выделены при описании поведения РЗЭ в планетарных горных породах, базирующиеся на их ответной реакции на фрактальную кристаллизацию или частичное плавление:

    1. Что-то, что плавится и перемещается, более насыщено РЗЭ, чем то, из чего плавится.
    2. Частичное плавление или фрактальная кристаллизация всегда приведут к сплаву, насыщенному РЗЭ.
    3. За исключением очень редких причин полного плавления, этот процесс однонаправлен.

    Утилитарность РЗЭ в понимании истории геологических процессов и формировании горных пород восходит к некоторым аспектам химических реакций этой группы элементов. Во-первых, все РЗЭ очень несочетаемы, а значит, что на протяжении формирования минералов они не корреллируют друг с другом. Они извлекаются из магматических сплавов при кристаллизации минералов с понижением температуры и быстрым высвобождением из кристаллических решеток, когда температура поднимается. Здесь есть эффект сохранения элементов относительного равномерного распределения в силикатах относительно друг друга, даже когда происходит формирование или разрушение горных пород. Более совместимые материалы заключены в минералы, когда они формируются, и остаются в них, даже после извлечения этих минералов из общей смеси элементов и их изоляции.
    Во-вторых, РЗЭ движутся через горные циклы как группа по причине их очень схожих химических свойств, включая повсеместную валентность +3 (или заряженность) и схожесть в большом ионическом радиусе.
    В-третьих, их относительно низкая тенденция отклоняться от хондриевых коэффициентов, и в предсказании обстоятельств, в которых они будут себя вести так индивидуально, что делает их интерпретабельными в отношениях друг к другу, для того, чтобы выделить тонкие различия в геологической истории скальных групп.

    Исключения в схожести химических составов РЗЭ влияют на их применимость, так же как и то, что в них есть общего. Два из РЗЭ, церий и европий,  при некоторых схожих условиях не обладают валентносью +3. Также отличия в ионическом радиусе в группе РЗ являются причиной, хоть незначительных, но различий в поведении РЗЭ. Это различие хорошо видно при разделении РЗЭ на ЛРЗЭ (легкие) и ТРЗЭ (тяжелые), хотя на протяжении всей группы наблюдается снижение ионического радиуса, как будет показано ниже. Легких РЗЭ больше, они менее сочетаемы, к ним относят элементы  в конце цветового спектра от Лантана до Гадолиия. Тяжелые РЗЭ более сочетаемы, обладают меньшим ионическим радиусом, располагаются в конце спектра от тербия до лютеция. Понимание различий в химическом поведении, восходящих к вышеуказанной разнице, становится основным инструментом интерпретации РЗЭ в геохимии.

    Можно сказать, что, благодаря их несовместимости и тонкой вариативности в реакции на окружающую химическую среду, РЗЭ:
    1) широко распространены в анализируемых скальных породах,
    2) высоко и предсказуемо чувствительны к внешней среде и отвечают на распределяющие процессы,
    3) несут в своем составе и относительной распространенности информацию об истории процессов распределения, которым они подвергались.

    Так как они не сосредоточены в значительных количествах в формирующих силикатах, в настоящее время они представлены рассеянной группой, доступной во многих типах горных пород. Более совместимые элементы абсорбированы в минералах и, по сути, извлекаются из смеси на каком-либо этапе, что значит, они не могут использоваться схожим образом. По причине своей выборочной обогащенности в каком-либо сплаве, который они покидают после формирования пород, или при выделении из пород при их нагревании, их общая численность может быть использована для оценки степени участия и сравнения каких-либо горных пород, дать ответ, как они будут развиваться.

    Флуктуации из минимальных различий в химическом поведении между индивидульными элементами могут быть использованы для интерпретаций специфической вариативности предшествующих процессов, результат которых – специфические горные образования, вариативно обогащенные теми или иными РЗЭ. Это говорит об их чувствительности и делает их способом измерения изменений. В добавление к этому, по причине известной общей численности, РЗЭ могут использоваться не только для описания сравнительной истории горообразования, но и общего описания обогащенности скальных групп, представляющих собой части некоего раннего монолита.

    Несовместимость и коэффициент распределения.

    В этой статье было сделано много замечаний по поводу совместимости и несовместимости элементов, и сейчас предстоит дальнейшие уточнение по поводу этих пунктов. Совместимость и несовместимость элементов в породах вулканического происхождения и геохимии представлены рядом значений, называемых коэффициентом распределения. Коэффициент распределения элемента в специфическом минерале – это выражение его способности к стабильному формированию части кристаллической решетки на протяжении всего минерала. Иначе говоря, коэффициент распределения элемента в отдельном минерале представлен количеством, с которым он входит или выходит в него в процессе нагревания или охлаждения, по сравнению с общей частью минеральной кристаллической решетки.

    Коэффициент распределения – не число, которое отличает отдельный элемент от других, как его атомная масса, радиус или заряженность, это число, которое отражает направленность и расположенность элементов к особому способу поведения в специфических геохимических условиях. Эти числа, большей частью, являются обозначением функции ионного радиуса (актуальный физический размер) атома элемента в сравнении с точками кристаллических решеток в минерале, в которые они могут или не могут включаться, комбинируясь с валентностью атома или заряженностью (обычно +3) в отношении с заряженностью соседнего атома, с которым он может реагировать при специфических условиях (например, летучесть кислорода). Некоторые атомы просто не включаются в данные минералы. Это называется «несовместимость». Степень, с которой они не включаются и, соответственно, невозможность их присутствия в минерале, выражается численно.

    Элемент с низким коэффициентом в большей степени вымывается при плавлении, а элементы с высоким коэффициентом более расположены к тому, чтобы быть сильно захваченными кристаллической решеткой и быть представленными в минерале. Другими словами, низкий коэффициент для отдельного минерала отражает его несовместимость с элементами, а высокий коэффициент показывает совместимые элементы. Что-либо с коэффициентом больше 1 считается совместимым, а с коэффициентом меньше 1 – несовместимым, хотя такое разделение довольно символическое.

    Общие закономерности концентрации и распространения РЗЭ.

    Сдерживающая родительская литологическая и петрогенетическая среда гор обеспечивает при процессах плавления различия в общем количестве и распределении элементов всего класса, но не все интерпретации этого сложны. Во-первых, как отмечалось ранее, какая-либо степень плавления и сортировки будет результировать, главным образом, обогащенными РЗЭ в продуктах самых низких температур плавления и наиболее подвижных вулканических горных породах. Как результат, общая структура может быть рассмотрена во всей солнечной системе. Свободный Cl в большом количестве представлен в Солнечной системе. Твердые планеты обогащены этими хлорными хондритами. Кора скальных планет более обогащена, чем мантия. Высоко распределенные кислые породы сильнее обогащены по сравнению с их мафитовыми и ультра-мафитовыми прародителями и т.д.

    Вторая главная тенденция в поведении РЗЭ – это то, как они взаимодействуют с исходными и производными объемами горных пород, общее обогащение или обеднение тяжелых РЗЭ относительно легких. К тяжелым относится группа элементов от тербия до лютеция. Элементы, относящиеся к тяжелым, обладают большей атомной массой. Легкие РЗЭ – от лантана до гадолиния. Они обладают меньшей атомной массой. По мере возрастания атомного номера РЗЭ наблюдается хоть и небольшое, но устойчивое снижение ионного радиуса.  Несмотря на то, что изменение несущественно, оно создает ощутимый эффект на совместимость РЗЭ, обусловленную меньшим или большим атомным номером. Иными словами, так как тяжелые РЗЭ меньше по размерам, они лучше включены в кристаллическую решетку формирующих силикатов, чем легкие РЗЭ. Это значит, что они, по сравнению с легкими РЗЭ, обедняют формирующиеся впоследствии породы, что сильно изменит распределение РЗЭ в пользу светлого конца спектра. Крайнее проявление этого – в появлении силикатов гранатового цвета, в которых тяжелые РЗЭ высоко совместимы с любыми стандартами.

    Третья главная тенденция в использовании РЗЭ для интерпретации вулканических петрогенетических отношений – это разработка аномалии европия в его ответе на кристаллизацию плагиоклаза. Хотя эта функция очень специфична, она заметна в таком большом проценте участков РЗЭ, что трудно ее недооценить. Европий, как отмечалось выше, способен менять заряженность с +3, характерной для всех РЗЭ, на +2, путем присоединения одного валентного электрона. Как результат, европий может замещать кальций в плагиоклазовых кристаллических решетках. Плагиоказовый полевой шпат – один из самых распространенных минералов каменных участков Солнечной системы. Температуры его кристаллизации и плавления умеренные, поэтому он – частый участник процессов плавления и кристаллизации горных пород на протяжении вулканических процессов. Так как плагоклаз изолирует европий в своих кристаллических решетках, породы, кристаллизованые из расплавленной массы, после того, как плагиоклаз был кристаллизован в достаточно больших количествах, будут показывать снижение уровня РЗЭ, из которых извлечен европий. Также расплав, который включает в себя первично кристаллизованный плагиоказ, может показать возрастающее количество европия в сравнении с уровнем других РЗЭ. Суммируя все это, можно сказать, что если в процесс кристаллизации включен плагиоклаз , то будет наблюдаться положительный (плавление) или отрицательный (кристаллизация) рост аномалии европия.

    Эти три примера только часть из возможных способов, при которых тонкие различия в ионическом радиусе или заряженности могут провоцировать большие различия в совместимости минералов и последующих элементных коэффициентов распределения. Эти типы различений делаю РЗЭ очень чувствительным инструментом для рассмотрения и понимания дифференциации на всех уровнях – от планетарного до очень локального.

    Зигзаг, нормализация и нормализация к чему?

    Обилие РЗЭ практически всегда нормализуется до момента сравнения для петрогенетической интерпретации. Это значит, что до того, как две позиции обилия РЗЭ будут сравниваться друг с другом, они корректируются под общую базовую линию. При сравнении данных нормализация – это процесс, в широком смысле, ввода данных в обычных условиях. Когда применяется интерпретация различий в количестве РЗЭ в горных породах, это один из способов ответа на вопрос «сравнивать с чем?». Результат нормализации в том, что мы в большей степени сравниваем как сильно две группы варьируются от обычной стартовой точки, нежели финальную магнитуду двух групп.

    Нормализация оформляет две цели. Первая – это извлечь вариации в стартовых точках наборов данных, которые могут скрывать значительные изменения за общим шумом, и, во-вторых, выбирает и устанавливает специфику стандартных стартовых точек, с которыми могут сравниваться два или больше наборов данных. Создание стандартной стартовой точки, рядом с которой могут быть собраны изменения, обеспечивает жизненность  построений, значимых для отношений между конкретными событиями. Если персоны говорят, что машина А проехала 8 километров и что машина В проехала 10 километров, то это абсолютно ничего не скажет об отношении позиций этих двух машин или о природе произошедших изменений. Но, тем не менее, сообщение заключается в том, что машина А и В начали движение с одной и той же точки, машина А проехала 8 км на север и В проехала 10 км на север, мы можем сравнить природу этих значений в значительной степени.

    РЗЭ элементы часто сравниваются по точкам насыщенности. Эти точки, если они не нормализованы, сложно интерпретировать визуально. Все эти РЗЭ были сформированы процессом звездного нуклеосинтеза в первичной генерации звезд, до того момента, когда Солнечная система охладилась до состояния облака из горячего, относящегося к туманностям, газа. Космохимические процессы, которые генерируют смеси элементов, создали Солнечную систему, в которой четные элементы преобладают над нечетными. Результат – зигзагообразная модель в присутствии элементов. Этот результат поражает визуальными различиями в распределении элементов. Вдобавок к этому, так как эти элементы насыщены или обеднены вариативно с течением времени, создается конкретная начальная точка времени обычной каменной группы, для сравнения с которой исключают все изменения, приоритетные для выбранного стартового момента. Каждое из этих изменений извлекает пустой шум (или незначащая вариация) из результатов, это открывает значительные и много говорящие изменения.

    Нормализация изобилия РЗЭ – простой процесс. Это достигается простым разделением частоты элементов в измерительных данных частоты стандарта, по отношению к которому проходит нормализация. Что-либо может быть использовано как позиция, относительно которой происходит нормализация, но наземные базальты серединно-океанического хребта и насыщенные хондриты более типичны. Из этих двух насыщенность хондрических элементов более часто используется, так как они более близкий аналог, которым мы располагаем для актуализации типичных насыщенностей в Солнечной системе до момента, когда начинается какой-либо сортирующий процесс. Раз так, они проводят прекрасную стартовую позицию, от которой проходит сравнение очень разных скальных групп. Данные нормализации никогда не смогут сказать без хорошего индицирования, с какой точно позицией данных нужно нормализовать.

    Нахождение значений в данных наличия РЗЭ

    Рассмотрим реальные цифры, различными способами иллюстрирующие некоторые из процессов, описанных в этой статье. Схема, приведенная ниже, – это чарт степени наличия РЗЭ в сочетании в частях на миллион из реальных данных от трех различных каменных групп. Первая рассматриваемая каменная группа – наземная (на планете Земля) базальтовая или обедненный базальт серединно – океанического хребта. Этот скальный тип – грубое приближение к земной мантии. Второй тип – это средняя репрезентация сыпучей континентальной коры на Земле, базирующаяся на усредненной репрезентации скальных групп. Третий тип – это лунарный базальт KREEP, он является РЗЭ типа обогащенного базальта, обнаруженного на Луне миссией Аполлон. Данные, представленные с целью нормализации, являются насыщенностью РЗЭ от хлора хондритового типа, который был корректирован для представления обеднения летучего источника.

    Одна вещь должна быть сразу прояснена: ни одни из отношений между числами не являются очевидными. Более детализированное рассмотрение показывает некоторые значимые факты. Во-первых, ни обогащение, ни обеднение от элемента к элементу не может быть рассмотрено внутри данных или между ними. Числовые данные, на протяжении своих возрастающих магнитуд, представляют собой бессмыслицу. Во-вторых, зигзагообразный график солнечной насыщенности  может быть рассмотрен вместе с рядом пре-нормализованных данных в альтернативных больших и малых количествах, как мы рассмотрим ниже в левой колонке. Третье – нормализация сохраняет общие различия в магнитуде данных, но довольно сильно изменяет распределение количественных показателей.

    Перенося в график три колонки из правой части диаграммы на рисунок, мы получаем простые линии насыщения, которые делают новые наборы фактов интуитивно понятными. Как результат, могут быть сделаны имеющие значение интерпретации петрогенетического контекста. И континентальная кора Земли, и лунные базальты, очевидно, становятся более обогащенными, по сравнению с хондритовыми нормами, однако базальт сразу же выходит вперед, как более обогащенный РЗЭ, чем земная кора. С другой стороны, и земная кора, и базальт показывают заметное обеднение тяжелыми РЗЭ в сравнении с легкими. Как мы первоначально обнаружили, причину этого можно приписать кристаллизации некоторых различных минералов на протяжении истории сплава, из которого, охлаждаясь, образовались породы, включая оливин, пироксен и гранат.

    Интересно и то, что есть резкий скачок Европия  в лунных базальтах, что не наблюдается в земной коре. Это может быть объяснено рядом вещей. Например. Такое может проявляться, если вся фракционная кристаллизация, произошедшая при формировании пород земной коры из морских базальтов, проходила при температуре ниже 650С, что необходимо для кристаллизации плагиоклаза. Это подтверждается быстрым анализом мафтовых и ультра-мафитовых материалов океанической корки Земли в сравнении с грано-диоритическим составом континентальной корки. Мы также можем видеть, что лунарные базальты, составляющие скальные группы, могут рассматриваться как магма после относительно низкой температуры фракционной кристаллизации родительского сплава в магматических коридорах извлеченных большие количества плагиоклаза.

    Может быть отмечено, что узловые точки этого сценария и обрисованное здесь заключение иллюстрирует то, как РЗЭ могут быть использованы в качестве температурного инструмента. Чтобы с уверенностью установить, являются ли эти заключения верными для различных горных пород, требуются дополнительные исследования и изучения литературы, включения в более широкий контекст. Но стоит отметить, что РЗЭ – сильный инструмент, дающий видимые и понятные догадки об истории горных пород, как при беглом, так и при основательном анализе.

    Еще об одной вещи, касаемо РЗЭ и графиков, стоит сказать отдельно. Если относительные магнитуды чисел включают довольно большие различия, данные могут быть потеряны при использовании для визуализации и интерпретации. В схеме 11 d-MORB линия приближается к хондрической норме. Это только результат, но тем не менее. Гораздо большего обогащения двумя другими данными для сравнения. Чертеж единственно насыщенности d-MORB дает сильно отличающийся результат и привлекает добавочные интерпретации и предположения. Этот кусок информации тоже может быть скорректирован, использованием логарифмических градаций для выражения отношения оси Y.

    Обобщение и заключение.

    РЗЭ оставляют для ученого, занимающегося планетами, и для геолога значительный отпечаток, который является геохимическим инструментом, используемым для понимания процессов планетарной дифференциации и вулканических петрогенетических процессов. Общий низкий коэффициент соответствия этих элементов в большинстве силикатных сред, вместе с вариативной совместимостью от элемента к элементу, дает им уникальную чувствительность к аспектам минералогических изменений, которые просто не выводятся из ретроспективной точки зрения. Их общее противостояние захвату в высокотемпературной силикатной кристаллизации и их тенденция перемещаться как единое целое в соответствии со схожим большим ионическим радиусом и схожей валентностью электронные конфигурации также гарантируют свою широкую доступность для исследователя в различных областях. Хотя существует ряд других несовместимых элементов в периодической таблице, которые описываются некоторыми из тех же характеристик, поэтому РЗЭ представляют особый континуум ионического радиуса, который представляет такой тип чувствительности к среде, который не встречается больше нигде среди элементов.

    Читайте также:

  • Динамика цен на РЗМ в 2012
  • Обзор рынка РЗМ 2011
  • Обзор рынка РЗМ 2012
  • Редкоземельные элементы (РЗЭ)
  • Редкоземельные шахматы Китая
  • Получение и основные источники РЗЭ
  • Месторождение Томтор, Якутия