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铕异常
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铕异常是指矿物中的铕(Eu)浓度相对于某些标准(通常是球粒陨石或大洋中脊玄武岩(MORB))富集或亏损的现象。在地球化学中,如果矿物中的铕含量相对于其他稀土元素(REE) 更高,则铕异常被称为“正异常”,如果铕含量相对于其他稀土元素更低,则铕异常被称为“负异常”。
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铕异常的大小以δEu值度量,它是铕标准化值与其相邻的钐(Sm)与钆(Gd)标准化值平均值的比值,δEu大于1为铕正异常;δEu小于1为铕负异常。
虽然所有镧系元素都能够形成较大的三价 (3+) 离子,但铕和铈(Ce)元素的电子层结构不同,从而具有额外的化合价,铕能够形成二价 (2+) 离子,而铈能形成四价 (4+) 离子,这两种离子与三价的稀土元素离子在化学反应中的分配方式不同。就铕来说,其还原态的二价 (2+) 阳离子与钙 Ca2+ 离子大小相似并携带相同的电荷, Ca2+ 存在于斜长石及其他矿物中。虽然铕在氧化岩浆中是三价形式 (Eu3+ ) 的不相容成分,但在还原岩浆中它优先以二价形式 (Eu2+) 结合到斜长石中取代钙(Ca2+) 。 [2]
铕的富集或亏损通常是因为铕比其他矿物更易掺入斜长石中。如果岩浆使稳定的斜长石结晶,则大部分铕将留在其中,导致该矿物中的铕浓度高于其他稀土元素的预期浓度(即正异常)。然而其余部分岩浆中的铕浓度则会因此而降低,如果这部分贫铕的岩浆随后与富铕的斜长石晶体分离并随后凝固,其化学成分将显示负铕异常(因为铕富集在前述岩浆房的斜长石中)。反之,如果岩浆在凝固前富集了斜长石晶体,则其岩石成分会呈现铕的正异常。 [3] [4]
铕异常的一个著名例子是在月球上。对月球浅色月球高地的稀土元素分析显示,由于高地富含斜长石斜长岩,因此存在较大的正铕异常。主要由玄武岩组成的较暗的月海显示出较大的负铕异常。这导致地质学家推测月球高地和海马之间的遗传关系。很可能月球的大部分铕都被并入了早期富含斜长石的高地,从而使后来的玄武岩母海中的铕严重亏损。 [5]