CủA CHúNG.
Nguyên tố vết thờng đợc nghiên cứu theo từng nhóm, và đặc điểm địa hóa của các nhóm hoặc sự thay đổi một cách hệ thống trong từng nhóm nguyên tố đ- ợc sử dụng nh là chỉ thị (indicator) cho các quá trình thạch luận. Các nguyên tố vết thờng đợc phân loại hoặc là dựa vào vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn Mendeleep, hoặc là theo hành vi địa hóa của chúng trong hệ thống magma.
1- Trong bảng tuần hoàn Mendeleep: có thể phân chia một số nhómnguyên tố vết nh sau: nguyên tố vết nh sau:
a- Nhóm Lantanit hoặc nhóm đất hiếm (Rare Earth Elements - REE): bao gồmcác nguyên tố có số nguyên tử từ 57 đến 71 (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, các nguyên tố có số nguyên tử từ 57 đến 71 (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu). Ngoài ra, đợc ghép vào nhóm này còn có nguyên tố Y với bán kính ion tơng tự nh của nguyên tố Ho. Nguyên tố Pm trong thực tế không gặp.
Những nguyên tố đất hiếm có số nguyên tử thấp (La, Ce, ..., Sm) đợc gọi là những nguyên tố đất hiếm nhẹ (LREE), còn những nguyên tố có số nguyên tử cao hơn (Gd, Tb, ..., Lu) đợc gọi là những nguyên tố đất hiếm nặng (HREE). Đôi khi những nguyên tố trung gian (từ Sm tới Ho) còn đợc gọi là những nguyên tố đất hiếm trung bình (MREE).
Nhìn chung, tất cả các nguyên tố trong nhóm đất hiếm đều có đặc điểm hóa học và vật lý học giống nhau: chúng đều tạo nên các ion hóa trị +3 vững bền với kích thớc ion (bán kính ion) gần tơng tự nhau. Tuy nhiên giữa chúng vẫn có sự khác biệt chút ít: kích thớc ion giảm dần theo sự tăng dần của số nguyên tử (hay số thứ tự) đã dẫn tới sự khác nhau trong đặc điểm địa hóa của chúng. Những khác nhau nhỏ về kích thớc và hành vi địa hóa trong nhóm đất hiếm đợc sử dụng trong nghiên cứu thạch luận để luận giải về nguồn gốc cũng nh các quá trình địa hóa xảy ra trong thạch quyển và manti. Ngoài ra, một vài nguyên tố đất hiếm ngoài hóa trị +3, còn xuất hiện ở mức độ oxy hóa khác (nh Ce+4, Eu+2), điều này ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong địa chất học nói chung và thạch địa hóa nói riêng.
b- Nhóm Platin (Platium group elements - PGE): bao gồm các nguyên tố cósố nguyên tử từ 44 đến 46 (Ru, Rh, Pd) và từ 76 đến 78 (Os, Ir, Pt), còn đợc gọi số nguyên tử từ 44 đến 46 (Ru, Rh, Pd) và từ 76 đến 78 (Os, Ir, Pt), còn đợc gọi là nhóm kim loại quí, nếu nh bao gồm cả nguyên tố Au.
c- Nhóm kim loại chuyển tiếp (Transition metals - TME): bao gồm các nguyêntố có số nguyên tử từ 21 đến 30 (Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr). Tuy tố có số nguyên tử từ 21 đến 30 (Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr). Tuy nhiên, trong địa hóa học khái niệm nhóm nguyên tố kim loại chuyển tiếp th ờng chỉ áp dụng đối với 2 nguyên tố chính là Fe và Mn; Ngoài ra, nguyên tố Sc đôi khi lại đợc xếp vào nhóm nguyên tố đất hiếm (REE) do đặc tính hóa học khá gần gũi với Y và La (cùng nhóm hóa học III.B).
Nhìn chung, các nguyên tố trong mỗi một nhóm kể trên có đặc điểm hóa học tơng tự, song những quá trình địa chất có thể dẫn đến sự khác biệt về hành vi địa hóa giữa chúng. Vì vậy, việc nghiên cứu đặc điểm địa hóa nhóm nguyên tố vết có thể giúp các nhà địa chất hiểu rõ đợc nhiều quá trình địa chất đã và đang xảy ra.
2- Hành vi địa hóa của các nguyên tố vết trong hệ thống magma:
a- Khi manti của Trái đất bị nóng chảy, các nguyên tố vết hoặc là sẽ đi vào trong pha lỏng (dung thể), hoặc là đi vào trong pha rắn (khoáng vật). Nguyên tố vết nào a pha rắn hơn đợc gọi là nguyên tố tơng hợp (compatible elements - CE), còn nguyên tố nào a pha lỏng hơn đợc gọi là nguyên tố không t- ơng hợp (incompatible - ICE) - có nghĩa là chúng không thích hợp với cấu trúc khoáng vật và sẽ thoát đi cùng với pha lỏng ngay từ ban đầu. Nguyên tố không t - ơng hợp cũng còn đợc gọi là nguyên tố a magma ẩm (hygromagmatophile) theo Trenil và Varet (1973).
Về chi tiết, mức độ tơng hợp hoặc không tơng hợp và hành vi địa hóa của các nguyên tố vết cũng thay đổi tùy thuộc vào thành phần của dung thể. Thí dụ: nguyên tố P là không tơng hợp đối với các khoáng vật trong manti, nên trong quá trình nóng chảy từng phần (patial melting) nó sẽ tập trung rất nhanh trong dung thể; nhng trong các đá granit, P lại là nguyên tố tơng hợp nên thờng nằm trong cấu trúc tinh thể của apatit.
b- Các nguyên tố không tơng hợp đôi khi đợc phân chia theo tỷ số điện tích / kích thớc của chúng. Tỷ số này thờng đợc gọi là trờng vững bền (field strength) - là số đo điện tích điện tử trên một đơn vị bề mặt cation. Nó cũng th - ờng đợc xem nh là thế năng ion của nguyên tố và đợc tính bằng tỷ số giữa hóa trị với bán kính ion. Nh vậy:
Những cation nhỏ có điện tích cao đợc gọi là cation có trờng vững bền cao (high field strength - HFS) với thế ion > 2.0; Còn những cation lớn có điện tích nhỏ hơn đợc gọi là cation có trờng vững bền thấp (low field strength - LFS) với thế ion < 2.0. Những cation trờng vững bền thấp cũng còn đợc gọi là những nguyên tố a đá có ion lớn (large ion lithophile elements - LILE).
Thông thờng những nguyên tố với bán kính ion nhỏ và điện tích tơng đối thấp có xu hớng tơng hợp. Đó là nhóm nguyên tố chính và nhóm kim loại chuyển tiếp.
Các cation có trờng vững bền cao (HFS) bao gồm nhóm nguyên tố đất hiếm (REE), Sc, Y, Pb, U, Th, Zr, Hf, Ta, Nb, Ti, P. Trong đó cần lu ý là, những cặp nguyên tố Zr - Hf và Ta - Nb rất tơng đồng nhau về kích thớc và điện tích
ion, nên chúng có hành vi địa hóa rất giống nhau.
Các cation có trờng vững bền thấp (LFS) hay các cation a đá có ion lớn (LIL) bao gồm K, Rb, Cs và Ba, ngoài ra còn có Sr, Eu+2 và Pb+2 (cả 3 nguyên tố này đều có bán kính ion và điện tích nh nhau).