Аномалия церия в геохимии — это явление, при котором концентрация церия (Ce) в породе либо истощается, либо обогащается по сравнению с другими редкоземельными элементами (РЗЭ). [1] Аномалия Ce называется «отрицательной», если Ce истощается по сравнению с другими РЗЭ, и «положительной», если Ce обогащается по сравнению с другими РЗЭ. [1]
Церий — редкоземельный элемент ( лантаноид ), характеризующийся двумя различными окислительно-восстановительными состояниями: III и IV. В отличие от других лантаноидов, которые являются только трехвалентными (за исключением Eu2 + ), Ce3 + может окисляться кислородом воздуха (O2 ) до Ce4 + в щелочных условиях. [2]
Аномалия церия связана с уменьшением растворимости , которое сопровождает окисление Ce(III) до Ce(IV). В восстановительных условиях Ce3 + относительно растворим, тогда как в окислительных условиях CeO2 выпадает в осадок. [1] Осадки, отложенные в кислородных или бескислородных условиях, могут сохранять в течение длительного времени геохимическую сигнатуру Ce3 + или Ce4 + при условии, что никакое раннее диагенетическое преобразование не изменило ее. [1]
Циркон (ZrSiO 4 ) обычно встречается в кислых магматических породах. [3] Поскольку и Ce 3+ и Ce 4+ могут замещать цирконий , циркон часто имеет положительную аномалию Ce. [3] Ce 4+ замещается Zr гораздо легче, чем Ce 3+ , поскольку Ce 4+ (ионный радиус 0,97Å) имеет тот же заряд и аналогичный ионный радиус, что и Zr 4+ (ионный радиус 0,84Å). [1] Следовательно, степень окисления магмы определяет аномалию Ce в цирконе. [3] Если летучесть кислорода высока, больше Ce 3+ окислится до Ce 4+ и создаст большую положительную аномалию Ce в структуре циркона. При более низких уровнях летучести кислорода уровень аномалии Ce также будет ниже. [3]
Церий в угле обычно слабо отрицателен, что означает, что он присутствует в несколько более низких концентрациях, чем другие редкоземельные элементы . [2] Аномалии церия в угле зависят от региона источника осадка. [2] Уголь, добываемый в мафических регионах, где преобладают базальты , таких как местонахождение шахты Синдэ в Китае, не имеет аномалии Ce. [2] Напротив, уголь, добываемый в регионах с фельзитовыми породами, таких как угольное месторождение Гусю в Китае, имеет слабо отрицательные аномалии Ce. [2] Отрицательные аномалии Ce также можно отнести к выветриванию и окислению региона добычи угля. [2] Во время окисления Ce 3+ выпадает в осадок в виде CeO 2 , оставляя меньше Ce в угле. [1]
Хотя аномалии церия в угле обычно отрицательны, они редко могут быть и положительными. [4] Это может происходить во время вулканических извержений, когда вулканический пепел выветривается в мафические туфы с положительными аномалиями Ce. [1] Павловское месторождение на Дальнем Востоке России имеет большие положительные аномалии Ce в своих оксигидроксидных рудах Fe-Mn. [4] Поскольку церий является одним из двух РЗЭ, которые могут получить степень окисления +4, Ce 4+ поглощается оксидами Mn(IV) вместо других РЗЭ, и это приводит к положительной аномалии Ce. [4]