位于元素周期表相同位置的原子序数为57至71号的镧系元素及39号元素钇就是通常所说的稀土元素(REE),有时也包括21号钪。镧系元素随着原子序数增大,电子充填在内层4f轨道上,致使它们具有相似的化学性质和地球化学特性。表现为在自然界中稀土离子大多呈+3价(例外的情况是在还原条件下铕可出现+2价,而在氧化条件下铈可呈现+4价)。然而,随着原子序数增大,镧系元素的原子半径出现系统减小的“镧系收缩”现象,但原子量和电离能却系统增加。

正是稀土元素原子量和电离系统的变化造成了稀土元素在地质地球化学过程中出现了轻稀土(LREE:La~Eu)与重稀土（HREE:Gd~Lu)行为的差异,导致轻稀土与重稀土元素髮生分馏。岩浆的分离结晶作用是造成岩浆演化过程中稀土元素分馏的重要方式。分离结晶相的矿物组合、岩浆结晶程度和母岩性质等,是控制残留岩浆稀土元素分馏的主要因素。岩浆的混合作用、围岩的混染作用以及岩浆的液态分离作用等,但其规模和影响相对较小。此外,花岗岩中的稀土矿物在地表条件下的稳定性极大地影响离子吸附型稀土矿床能否形成;稀土矿物的稳定性除了

受其晶体结构和晶格能控制外,其变生程度也是重要的制约因素。

稀土元素分馏作用可以广泛套用于大陆地壳的演化模式、矿床勘测方向。