稀土元素（REE）包括周期表中第三周期第三副族、原子序數從57到71（La-Lu）的鑭系元素，另外39號元素Y因其與REE性質相似，也常被視為稀土元素。通常把原子序數較小的稀土元素（La-Eu）稱為輕稀土元素（LREE），而將原子序數較大的稀土元素（Gd-Lu）稱為重稀土元素（HREE）。由於沈積物在風化、搬運、成巖作用及蝕變過程中對稀土元素影響較弱，其含量主要受控於物源成分（Mclennan，1989；Rollinson，1993）。因此，REE的分布特征可以用來恢復“原始”的性質，REE的配分模型為目前物源分析中廣泛應用的地球化學方法之壹。
稀土總量（∑REE）與Fe，Al等能夠形成膠體元素有極密切的關系。這是因為Fe2+在較強氧化條件下可以變成Fe（OH）3膠體絮團，它吸附稀土元素，特別是與鈰***同沈積可能形成稀土元素相對富集的沈積，致使與其同時的沈積物接受了大量的稀土元素。相反，形成Fe（OH）3、Al（OH）3等膠體粒子少的地區對稀土元素的吸附作用減弱，沈積物中稀土元素含量降低。而且，水深和地形對稀土元素含量的影響不大。在不同沈積物類型中，稀土含量的高低受生物矽稀釋的影響，含生物SiO2較多的地方泥巖中稀土含量最低，SiO2與稀土元素呈負相關關系，而與Fe3+，Mn4+，Ba2+和S1-與其呈正相關關系（魯洪波，1999）。
在地球演化初期，巖石中的Gd的含量較高，隨著元素的分流作用，Gd的含量越來越少，w（Gd）/w（Yb）比值也就隨著地層時代的變新而逐漸變小。研究表明，以w（Gd）/w（Yb）=2.0為界，太古宇的w（Gd）/w（Yb）多大於2.0；而後太古宇的年輕地層則小於2.0。由於Gd，Yb在沈積過程中受地質作用的幹擾較小，壹經封閉到地層中便容易保存下來，因此可以用來判定母巖的特征（邵磊，2001）。
稀土元素具有相似的化學性質和低溶解度，在風化和成巖過程中很少分餾。而泥質巖母巖的稀土元素分布具有很大的繼承性，若母巖為花崗巖，沈積物多具有銪的負異常，若母巖為玄武巖，沈積物多無銪異常（高愛國，2003）。
研究表明，Ce和Eu的變價現象最為突出（陳德潛，1990）。在強堿性氧化環境中，Ce3+將不斷氧化為Ce4+而遷移；在強酸性還原環境中，Eu3+將被還原而遷移。這就決定了Ce和Eu隨著環境變遷，易於與3價稀土元素相分離，成為稀土元素地球化學的重要研究對象。衡量Ce和Eu在稀土元素中的分餾程度，壹般使用δEu和δCe兩個參數，稱為異常系數。它能很靈敏地反映某巖體內的地球化學狀態，在REE地球化學參數中占有重要地位。利用δEu和δCe可以編制各種相關圖件來反映稀土分餾變化特點。其計算方法是：
鄂爾多斯盆地三疊紀延長組沈積期湖盆邊界與底形及事件沈積研究
式中：（Ce）n，（Eu）n——樣品中Ce，Eu的標準化值；
（Ce*）n，（Eu*）n——該元素相鄰兩邊元素標準化值間的直線內插值。
在應用沈積REE分析數據之前，要對原始數據進行球粒隕石標準化處理，本次研究在前人基礎上，利用Boynton（1984）推薦的球粒隕石REE稀土元素對研究區上三疊系延長組巖石樣品進行標準化（表2-7，表2-8），作出REE分配模式圖，通過對比分析，可以發現該區稀土元素具有以下特征：
（1）鄂爾多斯盆地東北緣太古宙及古元古代變質巖（花崗片麻巖、閃長片麻巖、角閃斜長片麻巖等，平均石英37.6%。長石53.8%）稀土元素表現出輕稀土元素（LREE）富集，重稀土元素（HREE）嚴重虧損，釤、銪及鉺輕微虧損（δSm平均0.79，δEu平均0.86，δEr平均0.85），∑REE平均487.1，LREE/HREE為4.36；REE分配模式表現為“右傾斜”、HREE平坦型（圖2-31）。東北緣太古宙火成巖（肉紅色混合花崗巖）稀土元素，LREE虧損，HREE富集，鉺輕微虧損，銪嚴重虧損（δEr平均0.86，δEu平均0.15），∑REE平均445.55，LREE/HREE為0.38，w（Gd）/w（Yb）平均為2.21；REE分配模式表現為“V”字型、LREE平坦型（宋凱，2002）（圖2-32）。
（2）鄂爾多斯盆地西北緣阿拉善古陸太古宇片麻巖及石榴子石淺粒巖稀土元素，LREE富集，HREE虧損，鈰輕微負虧損，銪輕微富集（δCe平均0.86，δEu平均1.04），∑REE平均346.9，LREE/HREE平均為4.93，w（Gd）/w（Yb）平均為2.21；REE分配模式表現為“緩右傾斜”，HREE平坦型（圖2-33）。西北緣阿拉善古陸變石英砂巖稀土元素，LREE富集，HREE虧損，鈰輕微負虧損，銪輕微虧損（δCe平均0.89，δEu平均0.69），∑REE平均188.8，LREE/HREE平均為6.04，w（Gd）/w（Yb）平均為1.47；REE分配模式表現為“緩右傾斜”，HREE平坦型（圖2-34）。盆地西北部三疊系延長組汝箕溝、石溝驛剖面以及鹽定地區池12井、池16井樣品稀土元素，LREE富集，HREE虧損，鈰輕微負虧損，銪輕微富集（δCe平均0.83，δEu平均1.01），∑REE平均328，LREE/HREE平均為5.2；REE分配模式表現為“緩右傾斜”，HREE平坦型，與阿拉善古陸太古宙片麻巖稀土元素分配模式相似，說明該地區物質成分多來源於片麻巖等高級變質巖。
表2-7 鄂爾多斯盆地內部鉆井稀土元素分析結果（×10-6g）
表2-8 鄂爾多斯盆地東北緣—東緣變質巖—火成巖稀土元素分析結果（×10-6g）
圖2-31 鄂爾多斯盆地東北部變質巖稀土元素分配模式
圖2-32 鄂爾多斯盆地東北部火山巖稀土元素分配模式
圖2-33 鄂爾多斯盆地西北部阿拉善古陸片麻巖、變石英砂巖稀土元素分配模式
圖2-34 鄂爾多斯盆地西北部汝箕溝、石溝驛及鹽定地區稀土元素分配模式
（3）盆地中部新安邊、五谷城地區鉆井取樣中延長組（長6）稀土元素分配模式表現為：輕稀土元素（LREE）富集，重稀土元素（HREE）嚴重虧損，釤、銪及鉺輕微虧損（δSm平均0.90，δEu平均0.66，δEr平均0.87），∑REE平均690，LREE/HREE為4.23；REE分配模式表現為“右傾斜”、HREE平坦型（圖2-35）。該地區REE地球化學特征與盆地東北緣—東緣太古宙—古元古代變質巖相似，只是重稀土分餾程度略微減小（LREE/HREE由4.26減為4.23），而銪虧損增大（δEu由0.86下降為0.66）。由此表明，該地區物質可與盆地東北緣—東緣太古宙—古元古代變質巖可對比，而與火山巖不匹配。
（4）盆地西緣走廊地區甘肅白銀紅會四礦花崗閃長巖稀土元素具有：LREE富集，HREE虧損，鈰輕微負虧損，銪富集（δCe平均0.86，δEu平均1.54），∑REE平均120.8，LREE/HREE為3.8；REE分配模式表現為“緩右傾斜”，HREE平坦型（圖2-36）。固原興仁寒武系變質砂巖稀土元素具有：LREE富集，HREE虧損，鈰、銪輕微負虧損，（δCe平均0.86，δEu平均0.77），∑REE平均538，LREE/HREE為3.3；REE分配模式表現為“緩右傾斜”，HREE平坦型。固原西華山綠片巖稀土元素具有：LREE富集，HREE虧損，鈰、輕微負虧損，銪略微富集（δCe平均0.82，δEu平均1.08），∑REE平均165，LREE/HREE為1.1，輕重礦物分餾程度較低；REE分配模式表現為平坦型。環縣西部走廊地區景泰三疊系剖面砂巖稀土元素具有：LREE富集，HREE虧損，鈰輕微負虧損，銪富集（δCe平均0.93，δEu平均1.15），∑REE平均136.8，LREE/HREE為5.1；REE分配模式表現為“緩右傾斜”，HREE平坦型，與紅會四礦稀土元素分配模式相似。寶積山、窯山、環縣地區稀土元素具有LREE富集，HREE虧損，鈰、銪輕微負虧損，（δCe平均0.86，δEu平均0.89），∑REE平均264.2，LREE/HREE為4.9；REE分配模式表現為“緩右傾斜”，HREE平坦型，與固原興仁寒武系變質砂巖稀土元素分配模式相似（圖2-37）。因此盆地西緣走廊地區有多只物源影響，既有遠源物質搬運較長的物質，也有近源快速堆積的物質。
圖2-35 鄂爾多斯盆地中部新安邊—五谷城地區泥巖稀土元素分配模式
圖2-36 鄂爾多斯盆地西緣變質巖及花崗巖稀土元素分配模式
圖2-37 鄂爾多斯盆地西緣剖面及環縣地區稀土元素分配模式
（5）盆地西南緣隴西古陸花崗巖及變質巖稀土元素分配模式表現為LREE富集，HREE虧損，REE分配模式表現為“緩右傾斜”，HREE平坦型（圖2-38）。西南部汭水河剖面、策底坡剖面以及鎮涇、西峰地區稀土元素分配模式均表現為LREE富集，HREE虧損，揭示了它們的母巖都來自隴西古陸，為大陸型沈積的特征（圖2-39）。三疊紀及侏羅紀沈積巖的稀土元素組成特征大致相同，反映了侏羅系和三疊系在構造背景、物源區及物源特征上有很好的繼承性。各時期沈積巖的稀土分布曲線相互平行，其分布模式不變。而且，隨著延長組地層變新，沈積巖中的稀土含量增加，∑REE變大而輕、重稀土元素分餾程度減小，以長（4+5）段∑REE平均為1303.91，含量為最高，LREE/HREE為2.03；長6段∑REE平均為714.5，LREE/HREE為3.03；長8段最低，∑REE平均380.1，其LREE/HREE與長6段相差不大，為3.4，而且這種特點不受巖性和地區的影響。延安組延6段的稀土分配模式與之型式相同，但輕、重稀土元素分餾程度增大，LREE/HREE為3.83，也表明三疊紀末，侏羅紀初，鄂爾多斯盆地在經歷上升剝蝕時，侏羅系的物源特征和三疊系物源為同壹物源，但受到SiO2稀釋而∑REE降低。此外，此時期周邊山系有火山活動，物源具有相當數量的火山碎屑，而火山碎屑或火山灰的矽質對稀土，尤其是重稀土有稀釋作用，因而造成了輕、重稀土分異明顯的現象。
圖2-38 鄂爾多斯盆地西南緣隴西古陸變質巖及花崗巖稀土元素分配模式
圖2-39 鄂爾多斯盆地西南緣剖面及鎮涇、西峰地區稀土元素分配模式