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地球化学におけるセリウム異常とは、岩石中のセリウム（Ce）濃度が他の希土類元素（REE）に比べて減少または増加する現象である。 [1] Ce異常は、Ceが他のREEに比べて減少している場合は「負」、Ceが他のREEに比べて増加している場合は「正」であると言われる。[1]
セリウムの酸化状態
セリウムは希土類元素（ランタノイド）であり、2つの異なる酸化還元状態（IIIとIV）を特徴とする。他のランタノイド元素は3価のみである（ Eu 2+を除く）のに対し、Ce 3+はアルカリ条件下で大気中の酸素（O 2）によってCe 4+に酸化される。[2]
セリウム異常は溶解度の低下と関係しており、これはCe(III)からCe(IV)への酸化を伴う。還元条件下ではCe 3+は比較的溶解しやすいが、酸化条件下ではCeO 2が沈殿する。[1]酸素または無酸素条件下で堆積した堆積物は、初期の続成作用によって変化しなかったという証拠として、 Ce 3+またはCe 4+の地球化学的特徴を長期にわたって保存することができる。[1]
ジルコン中のセリウム異常
ジルコン（ZrSiO 4 ）は、珪長質火成岩によく見られます。[ 3 ] Ce 3+と Ce 4+ はどちらもジルコニウムを置換できるため、ジルコンは正の Ce 異常を示すことがよくあります。 [3] Ce 4+ はCe 3+よりもはるかに簡単に Zr と置換されます。これは、 Ce 4+ （イオン半径 0.97Å）が Zr 4+（イオン半径 0.84Å）と同じ電荷と類似のイオン半径を持っているためです。 [1]したがって、マグマの酸化状態がジルコンの Ce 異常を決定します。[3]酸素のフガシティが高い場合、より多くの Ce 3+ がCe 4+に酸化され、ジルコン構造に大きな正の Ce 異常が生じます。酸素のフガシティが低い場合、Ce 異常のレベルも低くなります。[3]
石炭中のセリウムの異常
セリウムの負の異常
石炭中のセリウムは通常、弱負であり、他の希土類元素よりもわずかに低い濃度で存在します。[2]石炭中のセリウム異常は、堆積物の供給源地域によって影響を受けます。[2]中国のXinde鉱山の場所など、玄武岩が主である塩基性地域から採掘された石炭には、Ce異常はありません。[2]対照的に、中国のGuxu炭田などの珪長質岩地域で採掘された石炭は、弱負のCe異常があります。[2]負のCe異常は、石炭採掘地域の風化と酸化に起因することもあります。[2]酸化の過程で、Ce 3+ はCeO 2として沈殿し、石炭中のCeが少なくなります。[1]
セリウムの異常陽性
石炭中のセリウム異常は通常は負ですが、まれに正になることもあります。[4]これは、火山灰が風化して正のセリウム異常を示す苦鉄質凝灰岩になったときに火山噴火中に発生することがあります。 [1]極東ロシアのパブロフカ鉱床では、Fe-Mnオキシ水酸化物鉱石に大きな正のセリウム異常があります。[4]セリウムは+4の酸化数を得ることができる2つの希土類元素のうちの1つであるため、Ce 4+は他の希土類元素ではなくMn(IV)酸化物に吸収され、正のセリウム異常が生じます。[4]
参照
外部リンク
- 自生海洋堆積物におけるセリウム異常の地層学的傾向
参考文献
- ^ abcdefgh Thomas, JB; Bodnar, RJ; Shimizu, N.; Chesner, CA (2003). 「ジルコン中の溶融包有物」.鉱物学および地球化学のレビュー. 53 (1): 63– 87. Bibcode :2003RvMG...53...63T. doi :10.2113/0530063. ISSN 1529-6466.
- ^ abcdef Dai, Shifeng; Graham, Ian T.; Ward, Colin R. (2016). 「石炭中の異常な希土類元素とイットリウムのレビュー」. International Journal of Coal Geology . 159 : 82– 95. doi :10.1016/j.coal.2016.04.005. ISSN 0166-5162.
- ^ abcd Zhong, Shihua; Seltmann, Reimar; Qu, Hongying; Song, Yingxin (2019). 「マグマの酸化状態を推定するためのジルコンのCe異常の特性評価：改訂版Ce/Ce*法」.鉱物学と岩石学. 113 (6): 755– 763. doi : 10.1007/s00710-019-00682-y . ISSN 0930-0708. S2CID 201713664.
- ^ abc Laveuf, C.; Cornu, S. (2009). 「土壌生成過程を追跡するための希土類元素の可能性に関するレビュー」Geoderma . 154 ( 1–2 ): 1– 12. doi :10.1016/j.geoderma.2009.10.002.