一、矿床时空分布及成矿规律
前寒武纪是稀土矿床的一个重要成矿期。如位于内蒙古成矿区的白云鄂博铁-铌、稀土矿床是一个多期叠加成矿的世界罕见特殊超大型稀土矿床。据袁忠信等近年来对白云鄂博矿床成矿时代的研究表明，稀土的成矿主要发生在中元古代，约在1400～1600Ma之间(矿床地质，1991.№.1)，矿石是通过沉积方式形成的。在加里东期，伴随着碱性碳酸岩岩浆，以及可能某些碱性辉长岩岩浆的侵入，导致稀土第二次成矿。在海西期，伴随着矿区南部花岗岩岩浆的侵入，使原沉积的矿石再次受到改造，有新的晚期阶段的稀土矿物形成。
加里东期形成的稀有、稀土矿床，主要是分布在北方几条北西西向的岩带，如秦岭区、昆仑-祁连山区。矿床类型以伟晶岩型为主，成矿规模较小。
此外，在南方桂粤的寒武系—奥陶系中普遍含有磷和稀土元素，在混合岩化过程中，使稀土元素富集而形成混合岩型稀土矿床。
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、东秦岭区、华南区、康滇区及黑吉辽胶区都有海西期岩带存在，形成许多规模不等的稀有、稀土矿床。
印支期，目前仅在川西发现大型锂辉石伟晶岩矿床和新疆阿尔泰地区柯鲁木特锂辉石-钠长石伟晶岩矿床。但尚未发现规模较大的稀土矿床。
燕山期是我国稀有、稀土矿床的主要成矿期，特别是华南成矿区的许多花岗岩型、气成热液和热液型、伟晶岩型、碱性岩及碱性花岗岩型、火山热液型等稀有、稀土矿床，绝大多数是在燕山期成矿的。此外，四川冕宁牦牛坪稀土矿床经研究属喜马拉雅期成岩成矿的(袁忠信等，1995)。
不同成因类型的稀土矿床的铈族稀土和钇族稀土矿物组合的变化具有一定的规律性。与碱性-超基性岩浆有关的岩浆矿床中，主要形成铈族稀土矿物组合；与酸性岩浆有关的矿床中，主要形成钇族稀土矿物组合。伟晶岩矿床中，碱性伟晶岩矿床主要形成铈族稀土矿物组合；花岗伟晶岩则主要形成钇族稀土矿物组合。热液矿床中主要形成铈族稀土氟碳酸盐矿物组合。
二、矿床类型
单矿物型风化壳矿床的稀土元素主要以稀土矿物形式出现，其工业矿物种类，视其原岩而定。有的以褐钇铌矿为主，如湖南和广西富贺钟三县的风化壳花岗岩；有的则以磷钇矿和独居石为主。其含矿母岩为含矿花岗岩和混合岩。这类矿床采选简易，已成为稀土特别是重稀土的主要矿物原料来源。
离子吸附型风化壳稀土矿床，是一种新类型稀土矿床。稀土元素呈离子状态吸附于粘土矿物表面，提取工艺简便，加之规模之大，开采容易，已成为我国重稀土、中稀土提取的主要来源。这类矿床在我国南方有较广泛的分布，开发这类矿床经济、社会效益十分显著。
三、典型矿区
(一)内蒙古白云鄂博铁、铌、稀土矿
白云鄂博矿床从发现到勘查、开发已有70余年历史。铁矿由丁道衡先生1927年7月首次发现，稀土矿由何作霖先生在丁道衡采回来的标本中，于1935年首次发现两种稀土矿物，命名为白云矿(氟碳铈矿)和鄂博矿(独居石)。但这样重要的发现，在当时没有重视。直到新中国成立后才对白云鄂博矿区进行了空前大规模的地质勘查、矿业开发和科研工作。
40余年来许多部门和单位先后在这里做过地质勘查工作。截至1992年底，累计探明铁矿石储量14.59亿t，探明的稀土储量(RE2O3)占全国总储量的90%以上，铌储量(Nb2O5)占全国总储量的70%(按1996年底保有储量统计)，并分别计算了钍、钛、钾、萤石、石英砂等矿产储量，规模也很可观。
白云鄂博矿区地处内蒙古地轴北缘向内蒙古古生代地槽的过渡地带。矿床位于宽沟大断裂与乌兰宝力格深大断裂交汇处的白云鄂博区。矿区主要分布有中元古代的下白云鄂博群地层，主要为浅色石英岩、板岩、灰岩和白云岩组成的一套准复理石沉积建造(图3.22.1)。矿区由近东西走向的宽沟背斜和白云鄂博向斜组成。矿区的侵入岩以海西期花岗岩类为主，分布于矿床南北，其次是辉长岩类、闪长岩类等。白云岩是矿区主要含矿层，对稀土和铌而言白云岩即是矿体。主矿段、东矿段和西矿段，不仅是铁矿体，而且均伴生有工业价值的稀土和铌等稀有金属矿产；东介勒格勒和都拉哈拉主要是铌-稀土矿段。各矿段的主要矿体规模：
(1)主矿段 位于白云鄂博向斜的北翼。矿体赋存于白云岩(H8)与板岩(H9)之间。矿体产状与围岩一致。矿体上盘围岩为黑色板岩蚀变而成为黑云母岩，下盘为萤石化、钠闪石化白云岩。铁矿体长1250m，最宽415m，控制斜深970m。稀土储量占全矿区总量的32.1%，铌储量占全矿区总量的21%。
(2)东矿段 位于主矿段之东，二者相近。矿体产状与围岩一致。矿体上盘围岩为白云岩和板岩，下盘为白云岩。铁矿体长1200m，最宽350m，呈帚状，西窄东宽，最大延深800m。稀土储量占全矿区总量的21.5%，铌储量占全矿区总量的10.8%。
主、东矿段平均品位：主矿段，TFe 35.97%、RE2O3 6.19%、Nb2O5 0.141%；东矿段 TFe 33.85%、RE2O3 5.71%、Nb2O5 0.126%。在上盘蚀变板岩、白云岩和下盘蚀变白云岩中还有铌、稀土矿体产出，含Nb2O5 0.051%～0.153%。RE2O3 0.8%～8.18%。
主、东矿段的主要稀土、稀有元素工业矿物为独居石、氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、黄河矿、铌铁矿、易解石、烧绿石等。此外，在主、东矿段境界外的底盘稀土品位RE2O3 3.55%，其储量占全矿区总量的16%。
(3)西矿段 位于主矿以西，由16个大小不等的铁矿体组成，分布在白云鄂博向斜的两翼，向斜核部为(H9)板岩，两翼为(H8)白云岩，有的铁矿体本身呈向斜构造。铁矿体长100～1900m，宽10～170m。矿段中见有黑云母化、金云母化、钠闪石化、铁白云石化。稀土、铌矿化与其伴生，矿化比主、东矿段弱。矿段平均品位：TFe 33.57%、RE2O3 0.948%～1.072%、Nb2O5 0.064%～0.08%。稀土储量占全矿区总量的8.5%，铌储量占全矿区总量的43.7%。
(4)东介勒格勒矿段 位于东矿段之南1km处，属白云鄂博向斜南翼，由8个小铁矿体和13个铌矿体组成。铌、稀土多分布在白云岩中，RE2O3含量为1%～3.89%，Nb2O5含量为0.2%左右。
(5)都拉哈拉铌-稀土矿段 位于东矿段以东，与东矿段矿体下盘的白云岩相连，东西长5700m，南北宽1060m，面积6km2。本矿段铁矿化不发育，未形成铁矿体。铌、稀土矿化集中于各种蚀变白云岩和金云母透辉石夕卡岩中，形成独立矿体。共有4个矿体，主矿体长3200m，宽平均230m，呈层状产于磁铁矿化白云岩、萤石磁铁矿化白云岩中，稀土平均品位RE2O3为3%，铌平均品位Nb2O5为0.097%。其他3个矿体产于东部接触带，矿体长320～500m，宽65～100m，主要矿石类型为金云母透辉岩型，平均品位：稀土(RE2O3)为0.3%～0.99%、铌(Nb2O5)为0.146%～0.202%。主要矿石矿物为独居石、铌铁矿、烧绿石等。
白云鄂博矿床物质成分极为复杂，已查明有73种元素，170多种矿物。其中，铌、稀土、钛、锆、钍及铁的矿物共近60种，约占总数的35%。主要矿石类型有块状铌稀土铁矿石、条带状铌稀土铁矿石、霓石型铌稀土铁矿石、钠闪石型铌稀土铁矿石、白云石型铌稀土铁矿石、黑云母型铌稀土铁矿石、霓石型铌稀土矿石、白云石型铌稀土矿石和透辉石型铌矿石。
白云鄂博矿床的成因类型，目前颇有争议，有多种之说，在本节“矿床类型”已有叙述。鉴于该矿床成因复杂，规模巨大，共伴生组分甚多，经济价值大，从工业类型来看也是独特的、唯有的一种类型，通常称之“白云鄂博式”铁-铌、稀土矿床。
图3.22.1白云鄂博矿区地质图①
1.第四系冲积层；2.安山岩、凝灰岩；3.板岩夹石英岩；4.白云岩、石灰岩；5.硅质灰岩夹石英砂岩；6.浅色石英岩夹泥灰岩；7.暗色板岩夹石英砂岩；8.暗色石英岩夹板岩；9.碳质板岩；10.浅色石英岩夹板岩；11.砾岩、石英砂岩；12.片岩、片麻岩；13.混合岩；14.矿体；15.辉长岩和辉长闪长岩；16.海西期花岗岩；①引自《矿山地质手册(下)》，1996
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(二)内蒙古扎鲁特旗“八○一”稀有稀土矿
该矿床是1975年吉林省地质局区测二分队在进行1∶20万区测时通过放射性检查发现的。1976年省局第八地质队四分队通过矿点检查，肯定了该矿点是个较大规模的稀有稀土矿床。1977～1978年由省局化探大队(原第八地质队)三分队进行普查和详查，1981年提交了内蒙古扎鲁特旗八○一稀有、稀土矿床详查报告。
矿区位于大兴安岭隆起的南段，东西向和北东向构造体系相交部位。矿床产于区内钠闪石花岗岩体顶部的内接触带中。含矿岩体侵入在上侏罗统满克头鄂博组构成的北北东向背斜构造的核部。岩体总面积为0.35km2，分东西两个岩体(图3.22.2)，东岩体呈亚铃形，面积0.24km2，西岩体近圆形，面积0.11km2。该岩体为硅酸过饱和强碱性岩石。其围岩蚀变主要为硅化、角岩化、钠闪石化，并有少量萤石化和碳酸盐化。岩体在垂直和水平方向均有明显的分带。矿化富集在岩体顶部呈面型强蚀变的部位，已查明东岩体顶部富含稀土、铌钽、铍，为一厚大板状矿体。按元素组合又分为上部矿体和下部矿体。上部矿体主要含稀土、铌、钽、铍等，产于东岩体的上部，与强蚀变钠闪石花岗岩带相吻合，自地表向深部达110～150m。地表出露长1090m，宽90～347m。矿石中主要矿物为羟硅铍钇铈矿、铌铁矿、锌日光榴石、烧绿石、独居石、锆石。矿体平均品位，Y2O3为0.295%，Ce2O3为0.3%，Nb2O5为0.258%，Ta2O5为0.16%，BeO为0.051%，ZrO2为3.11%。下部矿体主要含钇、铌，矿体与中等蚀变钠闪花岗岩带和弱蚀变钠闪石花岗岩带基本一致。矿体长1090m，宽300～470m，自上部矿体以下到深206～245m。矿石中主要矿物为羟硅铍钇铈矿、铌铁矿、烧绿石、独居石、锆石等。矿体平均品位：Y2O3为0.076%，Nb2O5为0.048%。
西岩体也是钠闪石花岗岩，位于矿区西部，岩性单一，相带不明显，交代作用比东岩体弱。两岩体经工作证实在深部连为一体，向深部膨大，但稀土分布有所不同。东部岩体富含钇族稀土，而西部岩体则富含铈族稀土。矿床类型属碱性花岗岩型的岩浆晚期分异交代稀有、稀土矿床。
图3.22.2内蒙古巴尔哲钠闪石花岗岩地质简图
1.第四系；2.灰黑色晶屑凝灰岩夹流纹岩；3.晶洞状碱性花岗岩矿体(r２（２－１）５)；4.硅化、钠长石化碱性花岗岩矿体(r5２（２－１）)；5.伟晶状花岗岩；6.花岗细晶岩；7.长石斑岩；8.闪长玢岩；9.安山玢岩；10.断层；11.片理化带；12.侵入接触界线；13.钠长石化；14.硅化、角岩化；15.混杂带；16.相交界线
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(三)四川牦牛坪稀土矿床
四川冕宁牦牛坪稀土矿床为四川省地质矿产局一○九地质队于1986年发现和评价的一个大型轻稀土矿床。1987年提交了《冕宁县牦牛坪稀土矿区光头山地段详查地质报告》，探明1号矿体2840m标高以上稀土氧化物储量8.165万t，其中工业储量5.505万t，供冕宁县晶兰稀土公司开发。1990年又提交了《冕宁县牦牛坪稀土矿区牦牛坪矿段普查地质报告》，概算了稀土氧化物资源量约200万t，其中工业储量7.86万t(中国矿床发现史·四川卷，地质出版社，1996)。
牦牛坪稀土矿床在大地构造上处于扬子地台西缘攀西裂谷带的北段，位于冕宁复式花岗岩基及哈哈断裂中部。矿床位于冕西岩体中段南缘。矿区岩浆岩分布(图3.22.3)有碱长花岗岩、英碱正长岩、流纹岩、碱性花岗斑岩以及云煌岩。矿区碱长花岗岩属冕宁碱长花岗岩基的一部分，为矿区分布最广的侵入岩；英碱正长岩既是伟晶状氟碳铈矿-霓辉石-萤石-重晶石矿脉等矿体的围岩，本身又常构成氟碳铈矿细脉-浸染型稀土矿石；流纹岩分布于矿区东部，与碱长花岗岩和英碱正长岩直接接触，见有微弱稀土矿化；碱性花岗斑岩呈岩脉赋存在英碱正长岩内，云煌岩仅见于碱长花岗岩和流纹岩中。成岩成矿时代据袁忠信等(1995)对该矿床的同位素年代学研究表明，牦牛坪矿床形成于喜马拉雅期(与成矿密切相关的英碱正长岩锆石U-Pb同位素测年为12.2～40.3Ma)，是迄今为止我国已知时代最年青的内生稀土矿床。
图3.22.3牦牛坪矿区地质略图①
1.泥盆系中统；2.流纹岩；3.紫红色碱长花岗岩；4.浅灰色碱长花岗岩；5.文象碱长花岗岩；6.英碱正长岩；7.碱性花岗斑岩；8.矿体及编号；①四川省地质矿产局109地质队，1993
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矿石类型，按含稀土矿物种类划分为氟碳铈矿型、硅钛铈矿-氟碳铈矿型和氟碳钙铈矿-氟碳铈矿型。供工业利用的主要是氟碳铈矿型矿石。矿床类型为中低温热液型稀土矿床(袁忠信等，1995)。
(四)江西七○一重稀土矿
七○一重稀土矿，属淋积型矿床。成矿母岩为花岗岩，岩体近似椭圆形，由中粒白云母钾长石-碱性长石花岗岩和中粒黑云母钾长石花岗岩组成。岩体铀-铅同位素年龄为124Ma，属燕山晚期产物。岩体含稀土丰度高，主要稀土矿物为氟碳钙钇矿、磷钇矿、独居石，此外还有砷钇矿、氟碳钙铈矿等。淋积型矿体大部分裸露地表，只有少数地段被残坡积层覆盖。随剥蚀和侵蚀的强度而变异，具有山顶和山脊厚、山腰次之，山脚较薄的普遍规律。在勘探区内矿体厚度一般为9.70～10.2m，最大厚度达29m。矿化连续均匀，稀土氧化物品位比原岩高出近3倍。稀土的分配以重稀土为主。矿石选冶性能良好。矿区地处低山丘陵地带，矿体裸露，均处在当地侵蚀基准面以上，具有优越的露采条件。
七○一重稀土矿床，经勘探证实是一个储量大，易采、易选，是世界罕见的新类型矿床。它的发现和勘探意义重大，不仅打开了江西勘查和开发稀土矿产资源的新局面，也给南方各省区勘查、开发稀土矿产资源提供可资借鉴的经验。该矿床已开采，经济、社会效益非常可观。近年来又将混合稀土氧化物进行分离，生产出高纯度的氧化钇产品，使其经济效益进一步的提高。
(五)广西白马磷钇矿
本区砂矿地质勘探工作，由广西冶金地质勘探公司二七三地质队于1959～1961年先后完成了白马风化壳砂矿、黄峰洞风化壳砂矿与白马冲沟砂矿普查工作。然后选择白马与黄蜂洞矿区富矿地段进行勘探，1962年提交了《广西陆川白马磷钇矿砂矿区储量报告》，探明磷钇矿7492t、独居石11069t、锆石英10994t，磷钇矿、独居石均达到大型砂矿规模(中国矿床发现史·广西卷，地质出版社，1996)。
矿区地处华夏台背斜之西南端，出露元古宇、泥盆系地层，岩浆活动强烈，花岗岩体分布广，风化壳较发育。磷钇矿、独居石、锆石英等工业矿物，在第四系松散碎屑堆积层中形成残坡积、风化壳及河谷堆积等多种类型的稀有金属砂矿床。矿床由白马区与黄蜂洞区花岗岩风化壳类型砂矿和白马河谷冲积砂矿组成，水文地质条件简单，易采易选。陆川县曾办小矿场，在农闲季节开采。
(六)云南勐往独居石砂矿
1959年昆明有色冶金地质勘探公司三○五队根据国家对稀土矿产的需求，选择成矿有利的澜沧江隆起的大花岗岩体南段各山间盆地进行普查找矿。对勐海、景洪两县境内的一些盆地进行河流水系重砂测量，发现盆地的第四系堆积物中含有用矿物较多，其中独居石、磷钇矿、锆石英等矿物含量可达工业指标，有进一步工作价值。故选择勐往盆地进行详查，1960年初提交了详查报告和初勘设计，转入勘探。探明独居石工业储量16988t、伴生锆石英储量19966t、钛铁矿储量138836t(中国矿床发现史·云南卷，地质出版社，1996)。
勐往盆地位于临沧-勐海花岗岩基东侧，为一山间盆地。南北长8.5km，东西宽2.2km，面积约7km2，矿体分布面积6km2。比较富而大的矿体产于古河床冲积层中，产于坡残积层中者规模较小较贫。
全矿区共圈出12个矿体，其中主矿体1个，较富，分布面积360万m2。厚度2～20m；其余11个矿体多为贫矿，且规模小，面积共44万m2，厚度2～10m。砂矿中有用矿物主要有独居石、锆石英、钛铁矿，其次有少量的磷钇矿、金红石等。这些矿物在冲积层中的含量比残积层中高，并富集于盆地的中段，砂砾层含矿好。独居石品位一般在550～750g/m3，锆石英一般200～500g/m3。钛铁矿平均含量5052g/m3。
该矿床是60年代初发现并勘探的，具有开发价值，有待开发利用。
(七)四川大水沟碲矿
为了深入了解这一首例的独立碲矿床，四川省地质矿产局和成都理工学院于1992年开始对矿石物质组分进行研究。1993～1995年中国地质科学院、矿床地质研究所、四川省地质矿产局、四川有色稀贵金属公司及成都理工学院组成课题组对矿床及其外围进行较系统的研究，并出版了《四川大水沟碲(金)矿床地质和地球化学》专著。
大水沟碲矿床大地构造位置隶属扬子准地台与松潘-甘孜地槽接合部、龙门山-大雪山-锦屏山推覆构造中段。矿床位于大水沟(西油房-溜沙坡)构造岩片中，该构造岩片受草科断裂和磨西断裂所夹持呈长轴走向北北东的菱形块体(图3.22.4)。菱形块体为一个由中下三叠系组成的小穹隆。矿床成矿主岩，在矿区仅出露有三叠纪大理岩和变玄武岩。
图3.2.4大水沟碲矿床区域地质略图①
①据骆耀南等，1994，加以修改
碲矿脉大致平行排列，走向北东5°～30°，倾向北西275°～300°，倾角40°～65°，在主矿脉旁侧常有与之呈“人”字形的次级矿脉，矿脉厚度10～70cm。
矿石结构按成因分为结晶结构、交代结构、固溶体分离结构及其他显微结构。矿石构造，成矿以热液充填方式为主，常见的有块状构造、网脉状构造、浸染状构造和角砾状构造等。主要矿石矿物有辉碲铋矿、楚碲铋矿、磁黄铁矿和黄铁矿等。主要矿石类型有黄铁矿-磁黄铁矿矿石(硫铜矿石)和辉碲铋矿矿石(碲矿石)。前者是以采硫和铜为主，并伴生碲、金、银、锌等，可综合回收。后者(辉碲铋矿矿石)是大水沟矿区碲和铋的主要矿石，其品位：Te 0.2%～10%，富矿石15%～25%，最高可达34.58%；Bi 3%～10%，富矿石20%～32%，最高达57.2%。在块状碲矿石中，Au、Ag、Se和Cu均成富矿石，其含量分别为39.63g/t，204.3g/t，105×10-6和3.87%。
矿脉两侧的围岩蚀变十分发育，有碳酸盐化、硅化、黑云母化、白云母化、赤铁矿化、绿泥石化、绿帘石化、钠-奥长石化和石英电气石化。
经陈毓川等近年来对大水沟碲矿床的研究，认为是一种浅成低温热液矿床。
(八)湖北双河硒矿
矿床处于双河向斜北西翼的中段。矿区范围长6km，宽1.5km，面积9km2。硒矿赋存于下二叠统茅口组上部含碳硅质岩段，厚14～20m，自下而上分为3个含矿层。下含矿层由含碳硅质岩和硅质碳质页岩组成，厚2.26～5.90m，含硒0.0015%～0.54%、钼0.061%～0.037%、V2O5 0.06%～0.79%；上含矿层为碳质泥岩夹少量硅质岩，厚2.46～4.56m，含硒0.001%～0.029%。
矿体主要沿中、下含矿层界面断续分布，共有5个硒矿体和3个钼钒硒矿体。硒矿体走向长25～140m，倾向延伸14～35m，厚度0.59～2.64m，含硒平均为0.088%～0.199%。钼钒硒矿体长80～330m，倾向延伸40～120m，厚度1.28～2.05m，含钼0.44%～0.053%、V2O50.41%～0.49%、硒0.015%～0.028%。
矿石具隐晶结构、块状构造，矿石中65.84%的硒呈吸附状态分布于碳质中，33.90%的硒呈类质同象赋存于黄铁矿中。矿床类型为沉积型硒矿床。矿石经氧化焙烧，从烟道沉降室收集富硒烟尘中提取工业粗硒，平均回收率65%，工艺流程简单。