Application of Eu anomaly in Geology

Abstract

Eu是地学界最受关注的变价稀土元素(Eu、Eu²⁺和Eu³⁺)。长期以来, "Eu异常"(<i>δ</i>Eu)作为重要的地球化学参数而被广泛应用于刻画精细地质过程。一般认为, Eu²⁺的存在及其在自然环境中的稳定性是造成"Eu异常"的主要原因, 但查阅近期有关文献显示, 很多关于"Eu异常"的成因解释存在模棱两可甚至相互矛盾的情形。本文在梳理"Eu异常"的定义以及计算公式的基础上, 总结了不同地质过程中Eu异常的应用现状及相关的实验地球化学成果, 包括岩浆演化、热液作用、沉积作用、变质作用、风化作用等。综合研究表明, 造成不同地质过程中"Eu异常"差异的主要因素有: (1)母岩浆(熔/流体)的Eu含量; (2)不同矿物相的晶体化学效应(离子半径); (3)温度-压力条件; (4)氧化-还原条件(氧、硫逸度); (5)水-岩作用; (6)流体酸碱度(pH值); (7)络合作用; (8)吸附作用; (9)风化作用; 以及(10)星云冷凝与挥发等。其中, "Eu异常"的定量表述和应用均涉及到岩浆、熔/流体或矿物中Eu²⁺和Eu³⁺的精确测定。但纵观当前应用于地球科学的众多测试手段, 除X射线吸收光谱(XAS)可以原位测定Eu²⁺、Eu³⁺的相对含量外, 尚缺乏精确测定研究对象中Eu²⁺、Eu³⁺含量的可行方法。由此提出, 实验地球化学将是解决"Eu异常问题"的新途径, 利用已知Eu²⁺、Eu³⁺含量的熔/流体开展重要地质过程的模拟, 可有效揭示"Eu异常"变化的关键制约因素。

Topics & Concepts