元素地球化學的一個研究領域。通過研究地質體中稀土元素的組成特點，來探討巖石、礦床形成條件以及地球、月球、隕石等的形成和演化過程。稀土元素（REE或TR）是指元素週期表中57號到71號的鑭系元素和39號元素釔。從鑭到銪為鈰組（輕稀土），從釓到鑥及釔為釔組（重稀土）。
稀土元素在自然界的豐度和分佈 地殼中稀土元素的豐度為0.34～31ppm，總量為112ppmm。稀土元素在隕石、月球、地球各種巖石中的分佈有如下規律。①在巖漿巖中，從超基性巖→基性巖→中性巖→酸性巖→堿性巖，稀土元素總含量增加。基性、超基性巖相對富含重稀土，酸性巖，尤其是堿性巖富含輕稀土。②在沉積巖中，以泥質巖石（如頁巖）稀土含量最高，碳酸鹽類（如石灰巖）稀土含量最低。③稀土元素在地殼中的分佈不均勻。太古宙地殼稀土組成相當於英雲閃長巖，太古宙後地殼相當於花崗閃長巖。大陸地殼稀土元素總量高，相對富輕稀土；大洋地殼稀土元素含量較低，相對富重稀土。上地殼稀土元素含量高，相對富含輕稀土；下地殼稀土含量低，相對富含重稀土。④地球的稀土元素豐度與球粒隕石相似，原始地幔的稀土元素含量約為普通球粒隕石的1.9～2.6倍。⑤稀土元素在月表各種巖石中的含量相當於地球的3～10倍。克裡普巖（一種富鉀、稀土和磷的巖石）稀土總含量達500ppm以上。⑥球粒隕石稀土元素總含量為數個ppm，鐵隕石稀土元素含量最低。⑦河水、海水中稀土元素含量很低，總量低於1ppm，重稀土含量高於輕稀土。
稀土元素在自然樣品中的分佈特點可以用圖解來表示。將樣品的稀土元素含量對球粒隕石標準化，取其對數值為縱坐標，以原子序數為橫坐標作圖，稱為增田科裡爾圖解。地球各種巖石的稀土元素分佈形態絕大多數是兩條直線性線段或一條完整的直線，即呈對數線性分佈。根據銪和鈰的分佈特征，可劃分為5種類型（見圖）：
①銪虧損型，銪呈負異常，分佈曲線在銪處為一谷形，如花崗巖；②銪富集型，銪呈正異常，分佈曲線在銪處為一峰，如斜長巖；③平坦型（或球粒隕石型），分佈曲線為平滑直線，銪無異常，如大洋拉斑玄武巖；④鈰虧損型，分佈曲線在鈰處為一谷，鈰呈明顯虧損，如海水，現代海洋沉積物及某些
前寒武紀鐵建造；⑤鈰富集型，富鈰，分佈曲線在鈰處為一峰，如海洋中錳結核。上述5種類型中，由於鈰組和釔組稀土含量的差異，又使分佈曲線呈現向左傾斜或向右傾斜。此外，在海水、磷塊巖和稀有金屬花崗巖中還發現一種特殊分佈類型──4重分佈，每4個稀土元素（如鑭、鈰、鐠、釹；钷、釤、銪、釔；釔、鋱、鏑、鈥；鉺、銩、鐿、镥）成一組，組成相似的凹形或凸形曲線。這種分佈類型的形成，是水-巖石相互作用的結果，它對某些巖石的成巖和成巖後所遭受的各種變化的研究具有重要意義。
在自然界，稀土元素常形成獨立礦物，共約150種（包括亞種）。常見的工業礦物為獨居石、磷釔礦、氟碳鈰礦、褐釔鈮礦、黑稀金礦、矽鈹釔礦、易解石等。
稀土元素的地球化學意義 稀土元素屬於微量元素，它們在地球化學作用過程中的行為，可以用稀溶液定律（亨利定律）描述。當所處體系的成分、物理化學條件改變時，稀土元素的濃度常發生較大的甚至數量級的變化。因此，稀土元素的分佈特點在成巖、成礦以及地球的形成與演化等方面都有重要應用。特別是近些年來不同體系中稀土元素分配系數的測定，各種定量模型理論的迅速發展，稀土元素的指示作用更顯得重要。
①成巖成礦作用。幔型花崗巖相對富輕稀土、銪弱虧損而與殼型花崗巖類相區別。而殼型花崗巖類按其稀土組成特點又可劃分為混合花崗巖、堇青石黑雲母花崗巖、黑雲母二長花崗巖、堿長花崗巖等亞類。根據長石、磷灰石中銪的分佈資料，可以計算成巖的氧逸度。對巖石中稀土元素與其他微量元素組合特征的研究，可以探討其形成的構造環境。
②同位素年代測定。根據釤-147衰變成釹-143，已成功地測得隕石和巖石的同位素年齡（見釤－釹法）。镥-鉿法也發表瞭部分年齡數據。
③地球的形成和演化。對地殼不同時代（太古宙、元古宙到三疊紀）沉積巖中稀土元素組成的研究表明，地殼生長的均一化過程及其演化至少在15億年前就開始瞭。太古宙的沉積巖銪無異常或正異常，而太古宙後的沉積巖銪為負異常，支持瞭地殼生長的兩階段模型。對前寒武紀鐵建造中稀土組成的研究，論證瞭遊離氧進入大氣圈的時間。基於人們所公認的地球原始物質為球粒隕石成分的認識，通過對稀土元素在固相－液相（地幔相當於固相，地殼相當於液相）間分配特征的理論計算，討論瞭地殼、地幔的形成機理。近年來根據對海底和大陸熔巖中釹同位素（釹-143、釹-144）組成以及各種地幔來源巖石稀土組成模式的研究，提出地幔是不均一的新理論。關於地幔雙層結構模型的提出，改變瞭對地球內部結構的傳統觀念。
參考書目
塗光熾等編著：《地球化學》，上海科學技術出版社，上海，1984。
P.亨德森編，田豐施烺等譯：《稀土元素地球化學》，地質出版社，北京，1989。（P.Henderson ed.，Rare Earth Element Geochemistry，Elsevier，Amsterdam，1984..