GRETR

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15/10/2012 
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Elementos Terras Raras 
Geoquímica de Rochas 
-2009- 
Características Químicas dos Elementos Terras Raras 
 
 
Os elementos terras raras (ETRs) ou lantanídeos compreendem uma família de 
15 elementos: 
O Pm não é encontrado na natureza. O isótopo mais estável deste 
elemento possui meia vida de 2,26 anos. 
 
 
 
Usualmente os ETRs são divididos em três grandes grupos: 
ETRs Leves: Z mais baixos entre 57 e 60- La, Ce, Pr, Nd. 
ETRs Médias: Z intermediários entre 62 e 65- Sm, Eu, Gd, Tb 
ETRs Pesadas: Z mais elevados entre 66 e 71- Dy, Ho, Er, Tm, Yb e Lu 
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Adicionalmente o Y, com raio iônico similar ao do Ho, é 
normalmente “adotado” ao grupo dos ETRs. 
 
Nos ETRs há diminuição progressiva e regular do raio iônico com 
o aumento do número atômico (Z) = Contração dos 
Lantanídeos 
 
Conseqüências: 
 
 
Cada ETR possui características químicas muito semelhantes às de seus 
vizinhos com números atômicos próximos, porém muito diferentes para 
aqueles distantes 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Na
Ca
Ca
Mg
Mg
K
K
Na
Fe
2+
Fe
3+
Al 
VI
Si 
IV
Al 
IV
Cs
Cs
Rb
Rb
Ba
Ba
Sr
Sr
Mn
2+
Zn
Cu
Ni
Co
4
+
2
+
0,5
1,0
1,5
Raio Iônico
 (Ângstrons)
Conseqüências 
Os ETRs (em especial os mais pesados) possuem raios iônicos muito 
semelhantes a de elementos mais leves, comparáveis aqueles alcalinos e 
alcalinos terrosos podendo substituí-los com facilidade 
 
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Na
Ca
Ca
Mg
Mg
K
K
Na
Fe
2+
Fe
3+
Al 
VI
Si 
IV
Al 
IV
Cs
Cs
Rb
Rb
Ba
Ba
Sr
Sr
Mn
2+
Zn
Cu
Ni
Co
4
+
2
+
0,5
1,0
1,5
Raio Iônico
 (Ângstrons)
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Conseqüências 
 
 
 
Os ETRs possuem raios iônicos bem maiores do que os metais de 
transição (Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu e Zn) bem com os do Al e Si, 
sendo difícil substituições destes elementos.  fracionamento dos ETRs 
com eriquecimento dos ETRs leves com a cristalização de silicatos de Na 
e Ca. 
 
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Na
Ca
Ca
Mg
Mg
K
K
Na
Fe
2+
Fe
3+
Al 
VI
Si 
IV
Al 
IV
Cs
Cs
Rb
Rb
Ba
Ba
Sr
Sr
Mn
2+
Zn
Cu
Ni
Co
4
+
2
+
0,5
1,0
1,5
Raio Iônico
 (Ângstrons)
Conseqüências 
Com as mudanças nos estados de oxidação, em especial Ce (pode substituir 
o Mg) e do Eu (substituindo o Sr). 
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Na
Ca
Ca
Mg
Mg
K
K
Na
Fe
2+
Fe
3+
Al 
VI
Si 
IV
Al 
IV
Cs
Cs
Rb
Rb
Ba
Ba
Sr
Sr
Mn
2+
Zn
Cu
Ni
Co
4
+
2
+
0,5
1,0
1,5
Raio Iônico
 (Ângstrons)
 
Representação da Distribuição dos Elementos 
Terras Raras 
 
ETRs possuem um comportamento químico que evolui 
regularmente => informações mais completas através de 
diagramas de suas abundâncias em função de seus 
números atômicos. 
 
O efeito Oddo-Harkins – os ETRs de número atômico par 
são mais abundantes que seus vizinhos de número atômico 
impar – herança da nucleossíntese dos elementos na 
origem do sistema solar; originando um padrão de 
distribuição com a forma de zig-zag ou serra. 
O efeito Oddo-Harkins 
La
Ce
Pr
Nd Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
10
100
N
A
SC
/C
o
n
d
rit
o
100
10
1
0,1
0,01
50
NASC
Condrito
- A -
- B -
C
o
n
c
e
n
tr
a
ç
ã
o
, 
p
p
m
NASC/Condrito 
Condrito NASC 
 
NASC/Condrito 
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Existem vários padrões de referência para a normalização da composição 
dos ETRs, não existindo consenso no uso de um ou outro. O importante 
é que escolhido um, ele seja sempre usado para a comparação entre as 
rochas em estudo. 
Padrões de referência mais comuns na literaratura 
conjuntos 3, 4 e 6 são muito parecidos. Observe que a escala é 
decimal 
Comportamento dos Elementos Terras Raras em 
Processos Petrológicos 
 
Caso: Fusão Parcial em equilíbrio ou Cristalização Fracionada em 
equilíbrio 
 
)1(
1
0 DFDC
Cl


Obs: no caso da cristalização fracionada substituir F por 1-F 
 
 
Admitindo-se uma fonte com: 80% de olivina; 10% de plagioclásio 
e 10% de clinopiroxênio (Haskin, L.A., 1984) 
)1(
1
0 DFDC
Cl


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Distribuição e comportamento dos ETRs nos minerais 
 
 
 
 
A maior ou menor 
facilidade de um ETR 
se encaixar ou ser 
expulso da estrutura 
cristalina pode ser 
quantificada através 
dos coeficientes de 
distribuição (KDs). 
 Olivina: empobrecimento leve a regular de ETRs pesadas – enriquecimento geral 
de ETRs no líquido residual. 
 
Hiperstênio: incorpora preferencialmente as ETRs pesadas – enriquecimento 
geral de ETRs no líquido residual, podendo ocorrer leves anomalias positivas de 
Eu. 
 
 
Espinélio: incorpora ETRs leves, com empobrecimento deste elementos no líquido 
residual. 
 
Augita: incorpora preferencialmente ETRs pesadas, com enriquecimento por 
vezes acentuado de ETRs leves. Anomalias positivas de Eu são detectadas. 
 
 
 
Anfibólio (hornblenda): incorpora preferencialmente os ETRs intermediários, 
provocando enriquecimento maior nos leves e menos acentuado nos pesados 
 
Micas: Incorporam todos os ETRs de uma mesma forma e sua presença afeta 
muito pouco o padrão destes elementos. 
 
 
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Plagioclásios: empobrece o líquido em ETRs leves. 
São particularmente enriquecidos em Eu, pelo comportamento anômalo do 
Eu, que apresenta valência +2., provocando fortes anomalias deste 
elemento no líquido residual. 
 Esta anomalia diminui com o aumento da fugacidade do oxigênio (Eu +3) 
ou da temperatura (diminui o valor do KD). 
 
 
Feldspato Potássico: incorpora ETRs de forma semelhante aos 
plagioclásios, porém de forma menos acentuada, com exceção do Eu, que 
produz uma anomalia muito mais fortemente negativa no líquido residual. 
 
 
Zircão: Incorpora principalmente os ETRs pesados em relação aos 
leves, apresentando um aumento regular dos KDs em função do Z. 
 
Observe que os ETRs se comportam como elementos compatíveis para os minerais 
apresentados acima, com exceção da magnetita. 
Apatita: todos os ETRs tem caráter compatível, ou seja, apresentam KD > 1. 
A apatita não altera o padrão de distribuição dos ETRs (ou seja não 
fraciona os ETRs), provocando porém forte empobrecimento destes 
elementos no líquido residual. Pode provocar leve empobrecimento de 
ETRs intermediários em relação aos leves e pesados. 
. 
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Demais minerais 
. 
Assim, na cristalização: 
Olivina: empobrecimento leve a regular de ETRs pesadas – 
enriquecimento geral de ETRs no líquido residual. 
 
Hiperstênio: incorpora preferencialmente as ETRs pesadas – 
enriquecimento geral de ETRs no líquido residual, podendo ocorrer leves 
anomalias positivas de Eu. 
 
Espinélio: incorpora ETRs leves, com empobrecimento deste elementos 
no líquido residual. 
 
Augita: incorpora preferencialmente ETRs pesadas, com enriquecimento 
por vezes acentuado de ETRs leves. Anomalias positivas de Eu são 
detectadas. 
 
Anfibólio (hornblenda): incorpora preferencialmente os ETRs 
intermediários, provocando enriquecimento maior nos leves e menos 
acentuado nos pesados 
 
Micas: Incorporam todos os ETRs de uma mesma forma e sua presença 
afeta muito pouco o padrão destes elementos. 
Plagioclásios: empobrece o líquido em ETRs leves. São 
particularmente enriquecidos em Eu, pelo comportamento 
anômalo do Eu, que apresenta valência +2., provocando fortes 
anomalias deste elemento no líquido residual. Esta anomalia 
diminui com o aumento da fugacidade do oxigênio (Eu +3) ou da 
temperatura (diminui o valor do KD). 
 
Feldspato Potássico: incorpora ETRs de forma semelhante aos 
plagioclásios, porém de forma menos acentuada, com exceção do 
Eu, que produz uma anomalia muito mais fortemente negativa no 
líquido residual. 
 
Granada: possui coeficientes de partição muito baixos para os 
ETRs leves, aumentando progressivamente em direção às 
pesadas. Quando cristaliza, empobrece o líquido residual em 
ETRs pesadas. Pode provocar leves anomalias positivas de Eu no 
líquido residual.Apatita: todos os ETRs tem caráter compatível para a apatita, 
ou seja, apresentam KD > 1. A apatita não altera o padrão de 
distribuição dos ETRs (ou seja não fraciona os ETRs), 
provocando porém forte empobrecimento destes elementos no 
líquido residual. Pode provocar leve empobrecimento de ETRs 
intermediários em relação aos leves e pesados. 
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Razões entre Elementos Terras Raras 
 
 
 
 
 
1- Grau de fracionamento: o grau de fracionamento imposto 
pelo processo petrogenético, pode ser avaliado pela razão 
da concentração normalizada de um ETR leve em função de 
outro pesado. Ex.: (La/Lu)N ; (La/Yb)N. => Quanto maior a 
diferença em relação a unidade, maior o grau de 
fracionamento. 
2- Anomalias de Európio: Em alguns casos, quando houver 
extração de feldspatos na evolução magmática. Isto ocorre 
devido ao estado de oxidação +2 (baixa fO2) do Eu que 
substitui com facilidade o Ca e o Na dos feldspatos (veja 
figura da pag. 2) => monitora o fracionamento dos 
feldspatos quando estes estão envolvidos no processo 
petrogenético. 
 
Assim em relação aos ETRs vizinhos ao Eu (Sm e Gd), o Eu 
pode-se mostrar enriquecido (anomalia +) ou empobrecido 
(anomalia -) 
 
Uma maneira de se quantificar o tamanho desta anomalia é 
através da relação Eu/Eu*. 
 
O Eu* é a concentração do Eu se não houvesse anomalia e é 
obtido através da média (aritmética ou geométrica) entre 
os seus elementos vizinhos (normalmente Sm e Gd). 
 
Assim se a relação: 
 Eu/Eu* > 1 a anomalia é positiva 
 Eu/Eu* < 1 a anomalia é negativa 
 Eu=Eu* = 1 não há anomalia (!) 
 
A relação então fornece a quantidade de feldspato 
fracionado: 
 
+ : Assimilação ou acúmulo de feldspato; 
- : Fracionamento através de fusão ou cristalização.