一、矿床时空分布及成矿规律
从成矿时代来看，燕山期是稀有金属矿床成矿的极盛时期，在南方几乎所有的特大型、大中型矿床都与燕山期岩浆构造活动有关，属燕山期成矿。仅有少数矿床，如川西锂辉石伟晶岩型矿床印支期成矿和广东广宁、福建西坑伟晶岩型钽铌矿床属海西期成矿。北方的稀有金属矿床成矿期主要是海西期。在兴安岭-内蒙古区、阿尔泰区、天山-北山区、昆仑-祁连山区、东秦岭及黑吉辽胶区等都有海西岩带存在。白云鄂博型铌、稀土矿床，海西期偏碱性岩浆活动可能提供部分铌、稀土的物质来源。阿尔泰区锂、铍、铌、钽、锆的伟晶岩以及天山-北山与昆仑-祁连山北西西构造带的大部伟晶岩是属于海西期的。
从空间分布来看，目前已发现并勘探的特大型、大中型稀有金属矿床主要分布在以下成矿区带：
华南成矿区是稀有、钨锡多金属矿床的重要成矿区域。主要矿床类型有花岗岩型，如特大型江西宜春钽铌锂矿床、广西栗木钽铌锡矿床(钽为大型)，伟晶岩型也是华南的主要矿床类型之一，如福建南平西坑钽铌矿床(钽为大型)等；其次有云英岩型(如广东万峰铍矿床)、夕卡岩或条纹岩型矿床(如湖南香花岭铍矿床)以及石英脉型矿床等。砂矿主要分布在东南沿海地区，如广东台山残坡积、河流冲积型铌钽砂矿床、增城派潭铌铁矿河流冲积型砂矿(铌为大型)等。
阿尔泰山南缘成矿区是我国重要的稀有金属矿产集中区。主要矿床类型为伟晶岩型锂铍铌钽矿床。在阿尔泰褶皱系的中间隆起区——卡拉额尔齐斯复背斜带内，有许多伟晶岩矿田，是我国稀有金属生产主要基地。其中，有开采多年的新疆富蕴县可可托海锂铍铌钽矿、柯鲁木特锂铍铌钽矿、福海县库卡拉盖锂矿、青河县阿斯卡尔特铍矿、福海县群库尔绿柱石钽铌矿等。近年来在阿尔泰成矿区，还陆续发现一些花岗岩型、火山沉积型及砂矿等类型稀有金属矿床。
兴安岭-内蒙古成矿区蕴藏着丰富的稀有、稀土矿产资源。其中以白云鄂博铁铌稀土矿床著称，铌、稀土均达到超大型规模，是世界上最大的稀土矿床。70年代在哲里木盟扎鲁特旗地区又发现并勘查出碱性花岗岩型巴尔哲大型铌钽、稀土矿床。
川西伟晶岩密集区成矿区带：在四川西部康定、石渠、金川和马尔康等地分布有大量而密集的稀有金属伟晶岩矿脉，并形成大型、特大型锂铍矿床，如康定甲基卡锂铍矿(锂为特大型、铍为大型)；金川地区锂铍矿(锂为大型、铍为中型)位于金川、马尔康两县接壤地带，以可尔因为中心，锂铍矿化花岗伟晶岩脉成群分布，是川西锂铍等稀有金属的重要成矿区带之一。
东秦岭成矿区稀有金属矿化分布较广，其中以陕西商南和河南卢氏等地矿化较好，有找矿远景；蓝田—潼关—嵩县，是一条与正长岩和偏碱性花岗岩有关的铌、稀土金属矿化带，也具有找矿潜力；特别是在秦岭东段南坡，鄂陕交界的竹园沟—贺家山一带，于80年代初勘查出一个特大型的湖北庙垭碳酸岩型铌稀土矿床。
盐湖锂成矿区，由盐湖形成的锂矿资源主要分布于青藏高原。现已查明大型、特大型盐湖锂矿床，分布在青海柴达木盆地中部的一里坪，东、西台吉乃尔湖及西端的尕斯库勒湖。矿床中锂均以晶间卤水、孔隙卤水及地表卤水的形态出现，赋存于上更新统至全新统的地层中。在西藏的西北部地区有众多的盐湖区，也是我国卤水锂资源的重要成矿区之一。此外，卤水锂还见湖北潜江凹陷油田内，其锂资源规模也极其可观。
二、矿床类型
2)花岗伟晶岩型稀有、稀土元素矿床〔如新疆可可托海锂铍铌钽矿床、四川康定甲基卡锂铍矿床和金川可尔因锂铍矿田、福建南平西坑钽(铌)矿床等〕。
3)接触交代型稀有、稀土矿床(如湖南香花岭条纹岩铍矿床等)。
4)气成热液型稀有、稀土矿床(如广东万峰山云英岩铍矿床等)。
5)脉岩型稀有元素矿床(如湖南香花岭细晶岩钽矿床等)。
2)碳酸岩型稀有、稀土元素矿床(如湖北竹山庙垭铌、稀土矿床)。
以上各类型矿床地质特征，将结合下述的典型矿区予以简要介绍。
三、典型矿区
(一)新疆可可托海锂铍铌钽矿
新中国成立后，为开发可可托海丰富的稀有金属资源，从1953年开展了大规模地质勘探工作，1960～1961年编制了可可托海矿床的总储量计算报告，为矿山开采和选冶提供了一份较完整的地质成果。1) 其时代尚有争议，有的认为是奥陶系，也有的认为是寒武系。
可可托海矿床处于阿尔泰褶皱带额尔齐斯地背斜的中南部。矿区内出露的地层有泥盆系黑云母石英片岩、二云母石英片岩、十字石黑云母石英片岩及变粒岩等呈残山状分布于矿床的南部，其次是第四系残坡积及河流冲积物。岩浆岩为海西期侵入的辉长岩、角闪辉长岩、片麻状黑云母斜长花岗岩，脉岩有花岗伟晶岩脉、细晶岩脉等(图3.20.2)。矿区主要构造方向为北西向，控制片理、片麻理、岩体分布及岩脉的走向。矿区内已发现花岗伟晶岩脉25条，其中盲脉14条，经勘探提交储量的有6条矿脉，其中3号脉最大，也是最典型的稀有金属伟晶岩脉，著称国内外。
图3.20.2 3号脉矿区地质图
1.第四系冲积层；2.奥陶系片岩、片麻岩；3.片麻状黑云母花岗岩；4.片麻状黑云母花岗闪长岩、闪长岩；5.辉长岩-闪长岩；6.角闪辉长岩；7.角闪岩；8.花岗伟晶岩；9.断层线
3号伟晶岩脉主要矿石矿物有锂辉石、锂云母、绿柱石、铌铁矿、钽铁矿、细晶石、铯榴石等，并伴生可综合回收铷、铯、锆、铪等。矿床锂、铍、铌、钽平均品位：Li2O为0.9824%，BeO为0.051%，Nb2O5为0.0056%，Ta2O5为0.0245%。伟晶岩的围岩蚀变主要有黑鳞云母化、锂白云母化、锂蓝闪石化和萤石化等。矿床类型为花岗伟晶岩型稀有金属矿床。
(二)四川甲基卡锂铍矿
该矿床发现于1959年，四川省地质局四○四队于1974年提交了《康定县甲基卡稀有金属花岗伟晶岩矿床详细普查报告》，并进行了选矿试验，证明矿石易选。
矿床地处松潘甘孜地槽褶皱系东缘、石渠雅江地向斜核心部位四级构造单元甲基卡穹隆状短轴背斜中。矿区内出露地层为三叠系西康群砂页岩，经区域变质和接触变质而形成的黑云母石英片岩、二云母石英片岩和红柱石、十字石石英片岩等中浅变质岩系。印支期含锂二云母花岗岩株沿甲基卡短轴背斜侵入。围绕花岗岩内外接触带派生出一系列花岗伟晶岩脉，其中已查明含锂、铍、钽伟晶岩脉114条(锂矿脉78条、铍矿脉18条、铌钽矿脉18条)，并选择其中矿化较好的134、9、528等9条矿脉进行了初勘。查明矿脉多呈脉状、不规则脉状或透镜状产出，一般长100～300m，厚3～20m，延深25～300m，其中规模大的134号脉长987m、宽35～370m、厚48.96m、埋藏0～200m，获氧化锂储量51.22万t，占全区总储量的55.65%。矿脉除锂辉石外，尚有绿柱石、铌钽铁矿和锡石等。锂辉石主要赋存在细、中粒石英钠长石锂辉石交代带中。矿石平均品位：Li2O为1.2%、BeO为0.043%、Nb2O5为0.013%、Ta2O5为0.009%。矿床类型为花岗伟晶岩型稀有金属矿床。
(三)江西宜春钽铌矿
该矿床由江西冶金地质勘探公司六一二队于1968年底发现并开展地质工作。1969年4月14日，公司化验室报出第一批人工重砂鉴定成果，确定铌钽矿物的存在，故此得名“414矿”，并采取快速评价方法，肯定了矿床的工业价值，继而转入勘探。1973年11月由江西冶金地质勘探公司七队提交了江西414矿区地质勘探总结报告。
矿山建设始于1973年，一期基建工程于1976年完成，成为国内钽铌精矿主要生产矿山，如今生产钽精矿(Ta2O5)占全国产量一半以上，经济与社会效益十分显著。
矿床处于华南加里东褶皱系桂湘赣褶皱带北缘的武功山隆起区，武功山复背斜的北东端东南翼，并有北东向断裂通过矿区。矿区出露地层有震旦系老虎塘组及第四系残积、冲积层。矿区构造骨架主要由银子岭背斜及其次级向斜和北东、北西、北东东、北北东4组断裂构成。区内岩浆活动频繁，侵入期次甚多。与成矿有关的岩体为燕山早期第二阶段第三次侵入形成的雅山花岗岩复式岩体。钽铌锂矿主要赋存在细粒白云母花岗岩相中。矿化面积2.8km2，矿床由银子岭、工人村、朱楼冲3个区段组成，其中银子岭为主矿体区段(图3.20.3)。工人村区位于银子岭区段西北，朱楼冲位于银子岭之南。银子岭主矿体区段，矿体规模大、品位富，且出露部位高，为开采的主要对象，已进行了详细勘探。此外，在主矿体边部还有一些小矿体。
图3.20.3宜春矿床地质略图
1.变质岩；2.似伟晶岩；3.云英岩；4.花岗斑岩脉；5.细粒似斑状富锂云母钠长石花岗岩；6.细粒锂云母钠长石花岗岩；7.细粒锂铁白云母钠更长石花岗岩；8.中粗粒二云母花岗岩；9.张扭性断层；10.含黑钨矿石英脉
矿石类型有原生钽铌矿和残坡积型砂矿两种，其中原生矿约占全区储量的99.2%。原生钽铌矿体赋存于钠长石化、锂云母化的花岗岩中。矿石品级分为富矿体，含Ta2O5＞0.01%、贫矿体含Ta2O50.008%～0.01%；二级贫矿体含Ta2O5＜0.008%～0.001%。矿床主要矿石矿物有细晶石、富锰铌钽铁矿、含钽锡石、锂云母、铯榴石及绿柱石等。本区花岗岩有明显的变质交代作用，钠长石化、锂云母化强烈而普遍，还有黄玉化、云英岩化、白云母化等。矿床有明显的垂直分带现象。矿床类型属花岗岩型稀有金属矿床，为岩浆晚期分异矿床。80年代以来，随着该矿床的开采和对其成矿研究的深入，提出了新的认识，如王成发(1986)认为是花岗岩化过程中碱质交代作用的产物，即非岩浆成因。
(四)广西栗木钽(铌)-锡矿
栗木矿区原为锡钨矿，它是有60多年开发史的老矿山。栗木矿区是1959年初从分析锡钨精矿和炉渣中发现钽、铌元素开始，于是进行了地质调查，60年代中期在矿区内发现了老虎头花岗岩型钽铌锡矿床，之后又相继找到了水溪庙、金竹源两个同类型的隐伏矿床。1967年、1974年由广西冶金地质勘探公司二七一队先后提交了《广西栗木矿区老虎头含钽铌花岗岩型矿床储量总结报告》和《广西栗木锡矿田水溪庙钽铌花岗岩矿床储量报告》。从此矿山转为主要开采花岗岩型钽铌锡矿。目前，老虎头矿床已开采完毕，金竹源矿床作为老虎头矿的接续矿山正在筹建中，水溪庙矿现已投产。
栗木矿区位于湘桂粤海西印支拗陷区之内、栗木-莲花复式向斜的北部扬起端。矿区出露地层有寒武系浅变质岩、泥盆系砂页岩和碳酸盐岩，下石炭统砂页岩和条带状灰岩。花岗岩体受构造控制，属燕山期产物。矿化强烈，以钨、锡、钽、铌矿产为主。已勘探的3处花岗岩型钽(铌)-锡矿床，即老虎头表露矿床、水溪庙隐伏矿床和金竹源隐伏矿床，（图3.20.4）。这3个矿床均位于第三阶段花岗岩体的顶突部位，矿体即是岩体的一部分。矿体呈厚薄不均的似层状或皮壳状。钽矿体厚度变化较大，老虎头矿床为3.8～72m；水溪庙矿床为2～80.47m(平均厚20m)；金竹源矿床1.65～45.12m(平均厚26.64m)。矿床品位：老虎头的似伟晶岩中富矿Ta2O5为0.0327%，矿体花岗岩中Ta2O5为0.0126%；水溪庙花岗岩脉及花岗伟晶岩脉平均含Ta2O5为0.0188%。矿体花岗岩中Ta2O5为0.0104%；金竹源富钠长石花岗岩平均含Ta2O5为0.0145%，矿体花岗岩中Ta2O5为0.0145%。矿床中的主要矿物为铌钽锰矿和锡石，其次为细晶石、钽金红石、黑钨矿、胶态锡石、黝锡矿、毒砂、磁黄铁矿、黄铁矿、白钨矿等。矿床围岩蚀变主要有硅化、大理岩化、绢云母化、电气石化等。矿床类型为花岗岩型稀有金属矿床。
图3.20.4栗木矿区地质略图
1.下石炭统大塘阶；2.下石炭统岩关阶；3.上泥盆统融安县组；4.中泥盆统东岗岭组；5.下泥盆统郁江组；6.下泥盆统那高岭组；7.下泥盆统莲花山组；8.寒武系水口群；9.燕山早期花岗岩(下标字母为侵入阶段编号)；10.实测和推测逆断层；11.实测和推测正断层；12.实测和推测地质界线；13.隐伏岩体顶板等高线；14.不整合界线；15.断层破碎带
(五)湖北庙垭铌稀土矿
1960年陕西省区测队在1∶20万平利幅区调时，发现庙垭地区放射性伽马异常，认为值得进一步检查。1961～1981年，先后由该区测队、湖北省地质局鄂西北地质队、七○一地质队、第十四地质队、第五地质队、省局中心实验室和地质部第九实验室等，对庙垭地区的铌稀土矿做了大量颇有成效的地质普查评价、详查、初勘和矿石可选性试验研究。1981年由第五地质大队提交了湖北省竹山县庙垭铌稀土矿区详查-初勘地质报告，探明了国内最大的碳酸岩型铌稀土矿床。
矿床位于武当隆起的西部边缘。庙垭岩体由正长岩和碳酸岩组成的杂岩体(图3.20.5)，在海西早期侵入于青白口系—下震旦统耀岭河群与下志留统梅子垭组的接触带上，受东西向梁家院-田鸡垭断裂控制。杂岩体为东西向纺锤状岩株，长2950m，宽580～820m，倾向延深控制到500m。杂岩体以正长岩类为主，占岩体出露面积的90%。碳酸岩呈小岩枝、岩瘤、岩脉依附正长岩分布，占杂岩体的7.5%，另有2.5%为围岩残留体。
图3.20.5庙垭矿区岩相蚀变图
(湖北省地质矿产局，1985)
1.下志留统梅子垭组；2.下震旦统耀岭河群；3.混染含砾片岩；4.正长斑岩(边缘相)；5.正长岩(内部相)；6.混染正长岩(混染相)；7.混染钠质正长岩(混染相)；8.方解石碳酸岩、黑云母碳酸岩；9.含碳方解石碳酸岩；10.铁白云石碳酸岩；11.断层；12.铁白石化
(六)青海盐湖型锂矿
一里坪锂矿区位于柴达木盆地中部，东距大柴旦镇230km。矿区主要分布一套第四系湖沼沉积和化学沉积。矿产赋存状态分为固液两种，固体矿产以石盐为主；液体矿产以锂为主，并伴生硼、钾、镁等矿产，赋存在石盐的晶间和细砂、粉砂的孔隙卤水中，分为第一含水(矿)层和第二含水(矿)层两层矿，呈层状水平产出。
第一含水(矿)层：分布面积202km2，潜水面埋藏深度0.6～0.8m，最深3.6m，含水层厚度4～6m，孔隙度25%～30%。品位LiCl 0.1～8.4g/L，一般1.5～3g/L，B2O3 0.23～2.3g/L，KCl 4.7～37g/L，MgCl2 236～296g/L。
第二含水(矿)层：分布面积250km2，埋藏深一般6～16m，厚度10～20m，最厚30m，孔隙度15%～20%。品位LiCl 0.14～9.7g/L，一般1.5～2g/L，B2O3 0.16～3.5g/L，KCl 1.0～42.9g/L，MgCl2 12.3～339g/L。
东、西台吉乃尔湖锂矿区位于柴达木盆地中部。西台吉乃尔湖位于一里坪东南30km处，东距大柴旦210km，西距茫崖200km。东台吉乃尔湖位于西台吉乃尔湖东30km。
东、西台吉乃尔湖地处柴达木地块中部，中新生代凹陷带的中西部，两湖之间隔有鸭湖。矿区的东北及西部，均为第三纪构造隆起区，东南为湖沼沉积区，两区均位于前者之间的低洼地带中。矿床均产于第四系上更新统上部及全新统的湖泊化学和机械沉积中；分液体矿和固体矿两大类，而液体矿又分为地表卤水和地下卤水两类，锂矿主要赋存于地表卤水和地下晶间与孔隙卤水中，并伴生有极其丰富的硼、钾、镁、钠等有益元素。
西台吉乃尔湖锂矿床：地表卤水(湖水)锂矿，分布于矿区东北部，呈北西-南东向分布，略似等腰三角形。东西长11.7km，南北宽7～8km，湖底沉积石盐及少量芒硝及泥砂。地下卤水锂矿又分为孔隙卤水锂矿和晶间水卤水锂矿两种。孔隙卤水锂，分布于含石盐细砂、细砂和泥石盐、石盐泥砂互层中，分布面积134km2，共3层卤水，总厚度10～15m，平均孔隙度23.43%，品位：LiCl 4g/L以上、B2O3 0.5～0.6g/L、K+10g/L以上、Mg2+40～60g/L、Na+40g/L。
晶间卤水锂矿，主要赋存于含砂石盐、石盐及白钠镁矾中，分布面积341.5km2，由3层卤水组成，厚2.6～5.44m，总厚度30.49m，孔隙度20%～30%，品位：LiCl 1～2g/L、B2O31.3g/L、K+10g/L、Mg2+30g/L、Na+66g/L。
东台吉乃尔湖锂矿床：地表卤水(湖水)锂矿，湖水呈北西西方向分布，长约23km，宽8km。品位：LiCl一般1.8～2g/L、B2O3一般1.2～1.4g/L、KCl一般12～14g/L、MgCl2一般45～50g/L。
地下卤水锂矿，分两个含矿层：第1含水(矿)层，赋存于全新统(QⅣ)棕红色砂粘土层以上至表层的石盐及含粘土粉砂、细砂层中，分布面积76km2，厚度2～3m，孔隙度平均25.66%，最高38.99%，含矿品位：LiCl 4g/L、B2O3 2.5g/L、KCl一般20～30g/L、MgCl2一般80～100g/L、NaCl一般200g/L。第Ⅱ含水(矿)层，分布于Ⅰ含水(矿)层之下，距地表6～35m，主要赋存于上更新统上部在盐层晶间和细砂层孔隙中。分布面积109km2，以晶间卤水为主，含水层厚15～20m，孔隙度15%～20%。品位：LiCl一般4～6g/L、B2O3平均1.92g/L、KCl一般20～30g/L、MgCl2一般60～120g/L、NaCl一般200g/L。