03-TerrasRaras

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*
Elementos Terras Raras (ETR), Lantanídios
La
Lantânio: 3+
Cério: 3+, 4+
Praseodímio: 3+, (4+)
Neodímio: 3+
*
La
Promécio: 3+, não existe
 em natureza.
 É encontrado
 em produtos de
 decaimento de
 U, Th e Pu (Plutónio)
Nuclide Abundance Weight Half-Life Decay
Pm143 0.% 142.911 265y EC
Pm144 0.% 144. 360y EC
Pm145 0.% 144.9128 17.7y ECa
Pm146 0.% 146. 5.53y ECb-
Pm147 0.% 146.9152 2.62y b-
Pm148 0.% 148. 5.37d b-
Pm148m 0.% 148. 41.3d b-IT
Pm149 0.% 149.	 212d b-
Pm151 0.% 151. 1.183d b-
Isótopos de Promécio
*
Raios iônicos dos ETR
descendo
gradualmente
Porque análises ETR ... ?
*
cresce
desce
Raios iônicos
Geochemical twin elements
*
Elementos com pesos pares são mais frequente
			os que impares: 
		Efeito Oddo-Harkins: estabilidade dos núcleos
ETR
Chart2
		10.4456042033
		9.434568904
		1.7566361082
		-0.1366771399
		1.3263358609
		7.0043213738
		6.4955443375
		7.3765769571
		2.9258275746
		6.5365584426
		4.7589118924
		6.0310042814
		4.9289076902
		6
		4.0170333393
		5.711807229
		3.719331287
		5.0043213738
		3.5763413502
		4.7860412102
		1.5340261061
		3.3802112417
		2.4668676204
		4.1303337685
		3.9800033716
		5.9542425094
		3.3521825181
		4.6928469193
		2.717670503
		3.1003705451
		1.5774917998
		2.0755469614
		0.8169038394
		1.7930916002
		1.0718820073
		1.6532125138
		0.8506462352
		1.3710678623
		0.6665179806
		1.0569048513
		-0.1561445774
		0.4065401804
		0.2695129442
		-0.4634415574
		0.1430148003
		-0.3133637307
		0.206825876
		-0.735182177
		0.5820633629
		-0.5100415206
		0.6821450764
		-0.0457574906
		0.6720978579
		-0.4294570601
		0.652246341
		-0.3506651413
		0.0553783314
		-0.7775436633
		-0.0820221174
		-0.5880437621
		-1.0118871597
		-0.4814860601
		-1.2196826879
		-0.4042833801
		-1.051098239
		-0.6006724678
		-1.4225082002
		-0.6057234732
		-1.4353339357
		-0.8124792792
		-1.6840296545
		-0.876148359
		-1.2865094569
		-0.1706962272
		-0.1797985405
		0.1271047984
		-0.7281583935
		-0.468521083
		-0.735182177
		0.4983105538
		-0.8416375079
		-1.474955193
		-2.0457574906
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Sc
Fe
Ni
Ne
Mg
Si
S
Ca
Ar
Ti
Pb
Pt
Sn
Ba
V
K
Na
Al
P
Cl
Th
U
Atomic Number (Z)
Log (Abundance in CI Chondritic Meteorite)
Sheet1
		at no		symbol				meteor		s/m		solar
		1		H		10.4456042033		2.79E+10		1.00		27900000000
		2		He		9.434568904		2.72E+09		1.00		2720000000
		3		Li		1.7566361082		57.1		0.35		20.0108761329
		4		Be		-0.1366771399		0.73		0.81		0.5911971831
		5		B		1.3263358609		21.2		0.90		19.1388888889
		6		C		7.0043213738		1.01E+07		1.00		10100000
		7		N		6.4955443375		3.13E+06		1.00		3130000
		8		O		7.3765769571		2.38E+07		1.00		23800000
		9		F		2.9258275746		843		1.02		858.0535714286
		10		Ne		6.5365584426		3.44E+06		1.00		3440000
		11		Na		4.7589118924		5.74E+04		1.00		57581.9334389858
		12		Mg		6.0310042814		1.07E+06		1.00		1074000
		13		Al		4.9289076902		8.49E+04		1.00		84768.9814814815
		14		Si		6		1.00E+06		1.00		1000000
		15		P		4.0170333393		1.04E+04		0.98		10175.9425493716
		16		S		5.711807229		5.15E+05		0.99		510749.6561210454
		17		Cl		3.719331287		5240		1.04		5468.6907020873
		18		Ar		5.0043213738		1.01E+05		1.00		101000
		19		K		3.5763413502		3770		1.00		3762.6510721248
		20		Ca		4.7860412102		6.11E+04		1.00		61292.7444794953
		21		Sc		1.5340261061		34.2		1.00		34.3106796117
		22		Ti		3.3802112417		2400		1.01		2429.2089249493
		23		V		2.4668676204		293		1.00		291.5422885572
		24		Cr		4.1303337685		1.35E+04		1.00		13476.2323943662
		25		Mn		3.9800033716		9550		0.97		9308.2278481013
		26		Fe		5.9542425094		9.00E+05		1.02		919174.4340878827
		27		Co		3.3521825181		2250		1.00		2254.5824847251
		28		Ni		4.6928469193		4.93E+04		1.00		49300
		29		Cu		2.717670503		522		0.99		514.6651053864
		30		Mn		3.1003705451		1260		0.99		1246.4516129032
		31		Ga		1.5774917998		37.8		0.92		34.7808306709
		32		Ge		2.0755469614		119		0.94		111.7878787879
		33		As		0.8169038394		6.56
		34		Se		1.7930916002		62.1
		35		Br		1.0718820073		11.8
		36		Kr		1.6532125138		45
		37		Rb		0.8506462352		7.09		1.08		7.6808333333
		38		Sr		1.3710678623		23.5		0.99		23.2593856655
		39		Y		0.6665179806		4.64		1.01		4.6818018018
		40		Zr		1.0569048513		11.4		1.00		11.3563218391
		41		Nb		-0.1561445774		0.698		1.01		0.7079714286
		42		Mo		0.4065401804		2.55		0.98		2.4979591837
		44		Ru		0.2695129442		1.86		1.01		1.8804395604
		45		Rh		-0.4634415574		0.344		1.03		0.3534678899
		46		Pd		0.1430148003		1.39		0.99		1.3818235294
		47		Ag		-0.3133637307		0.486		0.76		0.3684193548
		48		Cd		0.206825876		1.61		1.06		1.7014772727
		49		In		-0.735182177		0.184		2.02		0.3724878049
		50		Sn		0.5820633629		3.82		0.93		3.5700934579
		51		Sb		-0.5100415206		0.309		0.96		0.2971153846
		52		Te		0.6821450764		4.81
		53		I		-0.0457574906		0.9
		54		Xe		0.6720978579		4.7
		55		Cs		-0.4294570601		0.372
		56		Ba		0.652246341		4.49		0.96		4.3274660633
		57		La		-0.3506651413		0.446		1.02		0.4534333333
		58		Ce		0.0553783314		1.136		0.96		1.0936645963
		59		Pr		-0.7775436633		0.1669		0.91		0.1519217949
		60		Nd		-0.0820221174		0.8279		1.02		0.8447959184
		62		Sm		-0.5880437621		0.2582		1.03		0.266185567
		63		Eu		-1.0118871597		0.0973		0.94		0.0918944444
		64		Gd		-0.4814860601		0.33		1.05		0.3454205607
		65		Tb		-1.2196826879		0.0603		0.30		0.0182727273
		66		Dy		-0.4042833801		0.3942		0.96		0.3770608696
		67		Ho		-1.051098239		0.0889		0.52		0.046228
		68		Er		-0.6006724678		0.2508		0.98		0.24552
		69		Tm		-1.4225082002		0.0378		0.04		0.0014538462
		70		Yb		-0.6057234732		0.2479		1.14		0.2818231579
		71		Lu		-1.4353339357		0.0367		6.33		0.2324333333
		72		Hf		-0.8124792792		0.154		1.21		0.1856438356
		73		Ta		-1.6840296545		0.0207
		74		W		-0.876148359		0.133		1.63		0.2171029412
		75		Re		-1.2865094569		0.0517
		76		Os		-0.1706962272		0.675		1.05		0.7092391304
		77		Ir		-0.1797985405		0.661		0.99		0.651350365
		78		Pt		0.1271047984		1.34		1.07		1.4357142857
		79		Au		-0.7281583935		0.187		1.22		0.2275542169
		80		Hg		-0.468521083		0.34
		81		Tl		-0.735182177		0.184		1.10		0.2019512195
		82		Pb		0.4983105538		3.15		0.90		2.8426829268
		83		Bi		-0.8416375079		0.144
		90		Th		-1.474955193		0.0335		1.50		0.05025
		92		U		-2.0457574906		0.009
		
		CI chondrite from Anders and Grevesse
Sheet1
		
Atomic Number
Ratio solar/chondrite
		
CI Chondrite
solar system
		
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Sc
Fe
Ni
Ne
Mg
Si
S
Ca
Ar
Ti
Pb
Pt
Sn
Ba
V
K
Na
Al
P
Cl
Th
U
Atomic Number (Z)
Log (Abundance in CI Chondritic Meteorite)
*
Análise de qualquer material terrestre
(rocha, água, mineral, etc.)
escala arbitrária
terras raras
*
Valores ETR e Y de condritos e manto primitivo
Rochas ígneas e todos os materiais de origem magmático
*
Valores ETR e Y de sedimentos (North American Shale Composite, SHALE)
Average European shale (ES), Post-Arquean Australian Shale (PAAS),
Crosta Superior, Água Marinha e Água Fluvial
Rochas sedimentares e todos os materiais de origem crustal
*
Coefficientes de distribuição
Sheet1
Olivine		Opx		Cpx		Garnet		Plag		Amph		Magnetite						Mineral		Mode		Density		Wt prop		Wt%		Bulk D
				Rb		0.010		0.022		0.031		0.042		0.071		0.29								ol		15		3.6		54		0.1776900296
				Sr		0.014		0.040		0.060		0.012		1.830		0.46								cpx		33		3.4		112.2		0.3692003949
				Ba		0.010		0.013		0.026		0.023		0.23		0.42								plag		51		2.7		137.7		0.4531095755
				Ni		14		5		7		0.955		0.01		6.8		29						garnet				4		0		0
				Cr		0.70		10		34		1.345		0.01		2.00		7.4						Sum						303.90		1.00
				La		0.007		0.03		0.056		0.001		0.148		0.544		2						Rb										0.05
				Ce		0.006		0.02		0.092		0.007		0.082		0.843		2						Sr										0.85
				Nd		0.006		0.03		0.230		0.026		0.055		1.340		2
				Sm		0.007		0.05		0.445		0.102		0.039		1.804		1
				Eu		0.007		0.05		0.474		0.243		0.1/1.5*		1.557		1
				Dy		0.013		0.15		0.582		1.940		0.023		2.024		1
				Er		0.026		0.23		0.583		4.700		0.020		1.740		1.5
				Yb		0.049		0.34		0.542		6.167		0.023		1.642		1.4
				Lu		0.045		0.42		0.506		6.950		0.019		1.563
				Data from Rollinson (1993).
Rare Earth Elements
*
Figure 9-4. Rare Earth concentrations (normalized to chondrite) for melts produced at various values of F via melting of a hypothetical garnet lherzolite using the batch melting model (equation 9-5). From Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
Fundimento de uma rocha ultrabásica (lherzolito),
fusão parcial do manto
F = fração de
fusão:
0.05 = 5 % líquido
0.1
0.2
0.4
0.6 = 60 % líquido
Composição ETR do líquido extraido do manto
Manto lherzolítico
*
Cargas e raios iônicos das ETR
Em soluções aquosos: p.e.
 Eu2+ 	Eu3+ + e-
*
Condições mais reduzidas:
 equilíbrio Eu2+/Eu3+ para Eu2+
 Eu2+ substitui Ca2+ em plagioclásio,
 mas não Eu3+ 
 enriquecimento de Eu no plagioclásio em
 forma de Eu2+ 
 anomalia positiva de Eu em plagioclásio
ETR
Anomalia positiva de Eu
em plagioclásio
e outros minerais (com Ca)
Eu
Eu2+ raio iônico similar ao Ca2+ mais Eu3+ não cabe.
Eu3+ : 1.066 Å
Eu2+ : 1.25 Å
Ca2+ : 1.23 Å
*
Coefficientes de distribuição
Sheet1
		
		
		
						Olivine		Opx		Cpx		Garnet		Plag		Amph		Magnetite						Mineral		Mode		Density		Wt prop		Wt%		Bulk D
				Rb		0.010		0.022		0.031		0.042		0.071		0.29								ol		15		3.6		54		0.1776900296
				Sr		0.014		0.040		0.060		0.012		1.830		0.46								cpx		33		3.4		112.2		0.3692003949
				Ba		0.010		0.013		0.026		0.023		0.23		0.42								plag		51		2.7		137.7		0.4531095755
				Ni		14		5		7		0.955		0.01		6.8		29						garnet				4		0		0
				Cr		0.70		10		34		1.345		0.01		2.00		7.4						Sum						303.90		1.00
				La		0.007		0.03		0.056		0.001		0.148		0.544		2						Rb										0.05
				Ce		0.006		0.02		0.092		0.007		0.082		0.843		2						Sr										0.85
				Nd		0.006		0.03		0.230		0.026		0.055		1.340		2
				Sm		0.007		0.05		0.445		0.102		0.039		1.804		1
				Eu		0.007		0.05		0.474		0.243		0.1/1.5*		1.557		1
				Dy		0.013		0.15		0.582		1.940		0.023		2.024		1
				Er		0.026		0.23		0.583		4.700		0.020		1.740		1.5
				Yb		0.049		0.34		0.542		6.167		0.023		1.642		1.4
				Lu		0.045		0.42		0.506		6.950		0.019		1.563
				Data from Rollinson (1993).
Rare Earth Elements
*
ETR
Anomalia positiva de Eu
em plagioclásio
e outros minerais (com Ca)
Eu
Fracionamento de plagioclásio
ETR
Anomalia negativa de Eu
no líquido (magma) restante
Eu
*
Evolução do magma na seqüência A – B – C, com
cristalização e fracionamento de plagioclásio
ETR
Eu
Rocha A
Rocha B
Rocha C
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Mesma coisa com Ce
Precisa: condições de alta oxidação de Ce3+ para gerar
Ce4+ com raio iônico diferente das ETR trivalentes
Aplicações:
 páleo-solo
 condições de intemperismo
 condições climáticas
 atmosfera no Precambriano
Ce3+	1.143
Ce4+	0.970
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Rochas sedimentares e todos materiais de origem crostal
Água marinha: ambiente oxigenado, oxidação de Ce
Água marinha
Água doce (rios)
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Diagram created in similar way to Rb-Sr diagram in Example Problem
	Calculate D(La) for lherzolite and model conc. in melt at F = 0.1 -> point on this diagram for La …
LREE are less compatible than HREE, so melts enriched in LREE -> (-) slopes
Slope is steeper for low values of F (low % partial melting)
As F  1 slope  0 at S/C = 1.0 since all of mantle sample is melted
Note again the use of RATIOS to -> slope on REE 
	La/Lu ratio -> REE slope
	Tb/Lu for HREE only (garnet)
	La/Sm -> LREE only