闫卫东等：全球稀土矿找矿新成果与成矿理论研究新认识

知自然

作者

全球稀土成矿理论研究和找矿进展

闫卫东，林博磊，胡擘捷，赵云

自然资源部信息中心

微信号：ziranziyuan1
更多资料，添加微信
复制微信号

第一作者：闫卫东，博士，研究员，现任自然资源部信息中心副主任，1995 年毕业于中国地质大学（北京），长期从事国内外矿产资源研究，担任《中国矿产资源年报》《世界矿产资源年评》主编、《中国矿产资源报告》编写组组长。

导读：

稀土是为数不多的被世界主要经济体都列为关键矿产的矿种。稀土资源是大国战略竞争重要筹码，是业内关注的热点，也促进了近年来全球稀土矿产勘查投资和找矿发现，如格陵兰发现了坦布里兹稀土矿床，可称为目前全球发现的最大“三稀”矿床（稀有（铌钽锆铪）-稀土-稀散（镓）矿床），与碱性杂岩体有关。目前，碱性岩型、碳酸岩型、离子型稀土矿成为勘探的重要类型，同时矽卡岩型稀土矿也取得突破，科学家对稀土成矿理论也获得了新的认识。本文从成矿理论、勘查趋势、典型矿床三个方面分析了全球稀土成矿理论研究和找矿进展。

研究表明，目前稀土勘查主要集中在澳大利亚、非洲和拉美地区，其勘查预算占全球的比例分别达到42.9%、23.2%和10.1%。勘探企业愈发重视磁性稀土元素（镨、钕、镝、铽）氧化物（MREO）在总稀土氧化物（TREO）中的占比。

不同类型的稀土矿、每个稀土矿床中不同矿段的MREO（磁性稀土氧化物）占比不同。但总体而言，离子型稀土矿的MREO比例较高，而碳酸岩型稀土矿较低。

碱性岩型、碳酸岩型与离子型稀土矿是当前勘探的重点类型，同时矽卡岩型稀土矿勘探也取得突破。澳大利亚、美国、瑞典、巴西、马拉维、安哥拉、格陵兰等国家和地区稀土勘探取得了重要发现。格陵兰的坦布里兹-科瓦内湾、马拉维的坎甘昆德、瑞典的基托普，以及巴西的塞斯拉古斯（Serra Verde）分别是碱性岩型、碳酸岩型、矽卡岩型和离子型稀土矿的典型代表。

研究表明，富铁岩浆喷发形成的火山系统可能富集大量稀土；稀土元素铈在铜、金、银和铀矿化的主要反应过程中发挥了关键作用，能够形成以稀土为主的成矿系列。坦布里兹和科瓦内湾两个稀土矿床虽然都与伊犁马萨克（Ilimaussaq）碱性杂岩体有关，分别位于该杂岩体的南端和北端，但前者铀含量较低，而后者较高，为世界最大铀矿之一。

勘查实践表明，“三稀”矿产（稀土、稀有、稀散）可以共（伴）生在一个矿床出现，比如坦布里兹，这为寻找超大型“三稀”矿床提供了方向和思路。

说明：参考文献以原文为准，本推文未作标注。

------内容提纲------

0 引言

1 成矿理论

2 勘查趋势

2.1 勘查投资

2.2 磁体稀土氧化物

3 典型矿床

3.1 碱性侵入岩型

3.2 碳酸岩型

3.3 矽卡岩型

3.4 离子型

4 讨论

4.1 “三稀”矿床

4.2 稀土成矿系列

-----------

0 引言

裴荣富先生很早就提出了全球成矿的统一性、专属性、偏在性和异常性，对于大型-超大型矿床找矿具有重要的指导意义。稀土是为数不多的被世界主要经济体都列为关键矿产的矿种。近年来，全球稀土矿产勘查投入持续增长，勘探企业更加重视磁体稀土氧化物在总稀土氧化物含量中的比例，碱性侵入岩型、碳酸岩型、离子型稀土矿成为勘探的重要类型，同时矽卡岩型稀土矿也取得突破，澳大利亚、美国、瑞典、巴西、马拉维、安哥拉、格陵兰等国家和地区稀土勘探取得了重要发现，稀土资源量大幅增长。同时，科学家对稀土成矿理论也获得了新的认识。本文从成矿理论、勘查趋势、典型矿床三个方面进行介绍。

1 成矿理论

YAN 等^]研究认为富铁岩浆喷发形成的火山可能富集大量稀土。当岩浆混合物处于火山条件，它们分离成两种截然不同的组分：铁磷酸盐熔体（FeP）和硅酸盐熔体，其中，前者高度富集稀土，是后者稀土含量的200 多倍。此过程导致稀土在IOA（Iron oxide-Apatite）矿床富集。瑞典和智利已经在蕴藏大型IOA 矿床的富铁火山带发现富稀土岩石。

阿尔伯塔大学的研究人员发现了铁氧化物-磷灰石矿床的形成机理，这为未来找矿提供了思路。科学家在发表于自然地学期刊的论文中解释称，这些矿床是由一种非常独特的类岩浆流体形成的，其成分主要为碳酸钙或硫酸钙，岩浆侵入导致灰岩和/或盐矿床熔融，形成的IOA 矿床通常含有稀土元素。

澳大利亚麦格理大学博士后伊斯拉·埃莎德（Isra Ezad）牵头的国际团队实验表明，碳酸岩熔融体可融解和携带许多金属和化合物。这种含碳熔岩能携带氧化态硫，同时能够融解地幔中的“未来绿色金属”：贵金属和贱金属。除了能够携带稀土元素外，这些碳酸岩熔体高效地融解和搬运镍、铜和钴等贱金属，以及金银等贵金属和氧化硫，金属富集后形成矿床。

澳大利亚莫纳什大学研究人员也发现，稀土元素铈在铜、金、银和铀矿化的主要反应过程中发挥了关键作用。过去认为成矿流体在形成巨型矿床途中吸收了某些铈元素。但是，他们的发现表明痕量元素可以对流体流动、孔隙形成、矿物溶解和沉淀产生重要但难以估计的影响。这种影响控制了地壳中大规模元素活化和流变。特别是铈在磁铁矿被褐铁矿交代过程中起到了积极作用：它作为催化剂加速了反应，为有价值矿物沉淀提供了空间，促进了反应和流体流动之间的正反馈，提高了矿床中金属的品位。

2 勘查趋势

2.1 勘查投资

标普全球市场财智（S&P Global Market Intelligence）对世界稀土矿产勘查投资的调查统计显示，2010 年以来，全球稀土矿产勘查呈现出周期性变化特点，与其他大多数矿产勘查投资的变化趋势基本一致。

2012 年，受到稀土价格飙升的影响，世界稀土矿勘查投资达到3.09 亿美元，创标普全球市场财智有统计以来的最高水平，此后一直下降，到2017 年仅有3 970 万美元（图1）。2018 年以来，全球稀土勘查投资总体上呈现回升趋势。2024 年，全球稀土矿勘查投资约1.5 亿美元，较2017 年增长277.3%，但仍不及2012 年的一半。

图1 2010 年以来全球稀土矿产勘查投资预算变化

从区域上看，目前，稀土勘查主要集中在澳大利亚、非洲和拉美地区。过去十五年中，全球稀土勘探热点地区发生了一些变化，分布更加集中。其中，加拿大稀土勘查投资占比从47.4% 降至6.7%，排名从第一位降至第四位；澳大利亚则从10.8%增至42.9%，排名从第三位升至第一位；非洲则从2.9% 增至23.2%，排名升至第二位；拉丁美洲从不足0.3%增至10.1%。加拿大、澳大利亚、非洲和拉丁美洲稀土勘查投资合计占比从2012 年的61.4%升至83.0%。

2.2 磁体稀土氧化物

2020 年以来，随着电动汽车的快速发展，全球永磁需求上升，而制造永磁所需的镨钕镝铽在整个稀土中的占比成为勘查企业关注的重要指标。矿山企业更加注重磁体稀土氧化物（MREO）在总稀土氧化物（TREO）中的比例，该指标成为判断稀土项目经济价值的重要因素。

一般情况下，稀土矿床中MREO占TREO 的比例在22%左右。但每种类型稀土矿、每个稀土矿不同矿段的MREO 占比不同。总体上看，黏土型/离子型稀土矿的MREO 比例较高，比如西澳州卡特林山（Mt Cattlin）黏土型稀土矿MREO占比最高达60%，巴西科罗素斯（Colossus）离子吸附黏土型稀土矿MREO 占比高达40%。

相比之下，碳酸岩型稀土矿MREO 占比较低，比如美国芒廷帕斯MREO 占比不到20%，马拉维坎甘昆德稀土矿的MREO 占比为20%左右（表1）。

表1 部分稀土矿床各种稀土氧化物占比（单位：%）

对比诸多稀土矿床化学分析数据发现，MREO占比与稀土总品位没有明显的相关性，有些稀土矿，比如坎甘昆德稀土矿MREO 占比随着TREO 品位上升还出现下降现象。

3 典型矿床

3.1 碱性侵入岩型

此类矿床以格陵兰的坦布里兹（Tanbreez）-科瓦内湾（Kvanefjeld）稀土矿为代表，两个矿床相距不到10 km，中间隔着一条北东东向的海峡。

李圻等研究认为，科瓦内湾的铀-稀土-稀有富集和矿化与伊里毛萨克（Ilimaussaq）碱性杂岩体多次上侵、同化混染、结晶分异有关。该岩体由加尔达晚期（1 160 Ma）碱性岩浆多期次侵入并分异而成，主要由辉石正长岩相、过碱性花岗岩相和钠质岩相组成，富磷硅稀土的异霞正长岩为主要的富铀岩性，主要含稀土矿物为斯坦硅石（菱黑稀土矿）。

HANS 等认为，坦布里兹稀土矿也与伊里毛萨克杂岩体南段的高度分异有关（1 130 Ma），含稀土异性石富集在侵入体底部的条纹霞正长岩（图2）。条纹霞正长岩分布面积为5 km×2.5 km，总厚度335 m。

图2 格陵兰南部伊里毛萨克碱性杂岩体及主要稀土矿床分布

坦布里兹可称为目前全球发现的最大“三稀”矿床，稀有（铌钽锆铪）-稀土-稀散（镓）矿床，主要矿物组分为长石-异性石-钠铁闪石。该矿矿石资源量为47 亿t，总稀土氧化物品位0.6%，其中，重稀土氧化物占比超过30%（包括钇），铌氧化物品位0.20%，锆氧化物品位1.90%，镓氧化物品位最高达0.014 7%。

虽然都与伊里毛萨克碱性杂岩体有关，但坦布里兹与科瓦内湾两个稀土矿共伴生矿产有所不同，前者铀品位低于0.01%，后者铀品位则高于0.01%。

其他碱性侵入岩型稀土矿还有美国的哈勒克溪（Halleck Creek），加拿大的怪湖（Strange Lake）、尼查拉乔（Nechalacho）等。

全球主要稀土矿石量、品位和氧化物资源量情况如图3 所示。

图3 全球主要稀土矿石量、品位和氧化物资源量

3.2 碳酸岩型

20 世纪80 年代开始，我国就有学者提出，白云鄂博铌-稀土-铁矿与碳酸岩有关。近些年，越来越多的学者认同和支持这一观点。同样，世界最大铌矿-巴西的阿拉萨（Araxa）铌稀土矿也被认为与碳酸岩有关。

近些年，碳酸岩型稀土矿成为全球稀土勘探的重要类型，发现了多个超大型稀土矿，个别矿床品位较高，TREO 含量超过20%。主要矿床包括美国的羊溪（Sheep Creek）、澳大利亚的西奥伦塔（West Arunta）、马拉维的坎甘昆德（Kangankunde）、安哥拉的隆贡若（Longonjo）、蒙古国的霍特戈尔（Khotgor）、俄罗斯的托姆托尔（Tomtor）、挪威的芬恩（Fen）。

坎甘昆德碳酸岩杂岩体位于马拉维南部的奇尔瓦碱性岩省，其核部为碳酸岩，周围从富含白云石、菱铁矿和铁白云石等碳酸盐矿物的岩石到角砾岩和片麻岩（图4）。坎甘昆德稀土矿主要含矿矿物为独居石，所有岩石都有矿化，特别是富含碳酸盐的岩石和角砾岩，围岩中也有富稀土大脉和网脉。坎甘昆德碳酸岩体保留了相对完整的侵入体构造。截至2024 年5 月2 日，坎甘昆德稀土矿石资源量合计为2.61 亿t，平均TREO 品位为2.19%，成为近年来发现的最大碳酸岩型稀土矿之一。

图4 马拉维坎甘昆德稀土矿碳酸岩体分布

碳酸岩型稀土矿往往伴生有稀有元素、分散元素矿床。比如，西澳州的西奥伦塔地区碳酸岩型稀土矿就共生有大量的铌资源，鲁尼（Luni）铌-稀土矿铌氧化物品位1%，其中，高品位矿石资源量为5 300 万t，品位2.1%，成为过去七十年来全球发现的最大铌矿之一。美国的羊溪碳酸岩型稀土矿伴生镓，镓品位平均为0.03%，最高达0.137%。

3.3 矽卡岩型

虽然矽卡岩型稀土矿文献报道极少，但理论上讲，富含稀土的碱性-碳酸岩浆有可能与围岩发生交代作用，从而形成矽卡岩型稀土矿。

瑞典是最早发现和开采稀土的国家。1804年，瑞典人在巴斯塔斯（Bastnäs）矿床发现了稀土元素铈，该矿主要含稀土矿物为铈硅石和氟碳铈矿。巴斯绅矿产公司（Bastion Minerals）在巴斯塔斯西南50 km 的基托普（Gyttorp）发现了矽卡岩型稀土矿（图5）。

图5 瑞典南部稀土矿带分布和基托普稀土矿等矿业权位置

由图5 可知，基托普与巴斯塔斯同处一条矽卡岩型铁-稀土矿带，这条矿带长约100 km，瑞典称其为“稀土线”（REE-line）。

基托普稀土矿发育在古元古代（大约1 900 Ma）变形变质火山沉积岩中，矿石组合为钙硅酸盐矿物（阳起石-透闪石）+磁铁矿。以前，瑞典地质调查所采样分析显示，TREO 品位高达3.64%，铜品位8.4%。2024 年，基托普稀土矿样品手持和实验室分析显示，铜品位最高达24%，TREO 品位18.4%。除了铁、铜、稀土外，该矿还含有铟和锗。

3.4 离子型

因为容易开采和冶炼，而且重稀土含量高，离子型稀土矿一直是稀土勘探的重点类型。近些年来，巴西、智利和澳大利亚等国离子型稀土矿勘探取得重要进展，其中，巴西的卡尔德拉（Caldeira）稀土矿是典型代表。

卡尔德拉离子型稀土矿位于米纳斯吉拉斯州西南部。该地区广泛分布波苏斯-迪卡尔达斯（Poços de Caldas）杂岩体，面积大约800 km^{2，被认为是南美洲最大杂岩体之一}，铝土矿、黏土、铀、锆、稀土和白榴石资源丰富。

波苏斯-迪卡尔达斯杂岩体由侵入岩和火山碱性岩组成，主要岩石类型为霞石正长岩、响岩系列。SCHORSCHER 等认为，该地区离子型稀土矿是碱性花岗岩风化沉积形成。巴西卡尔德拉稀土矿碱性侵入基岩及矿床分布情况如图6 所示。

图6 巴西卡尔德拉稀土矿碱性侵入基岩及矿床分布

截至2024 年底，卡尔德拉稀土矿项目多纳玛丽亚1-2（Dona Maria 1 & 2）、库宾韦尔梅柳北（Cupim Vermelho Norte）、费盖拉（Figueira）、索伯博（Soberbo）和卡保德梅尔（Capão do Mel）的矿石总资源量为7.4 亿t，TREO 品位0.26%。

4 讨论

4.1 “三稀”矿床

勘探实践表明，“三稀”矿产可同时出现在一个矿床。以坦布里兹为例，该矿是世界最大稀土矿床之一，稀土金属资源量达2 800 万t，同时是世界最大稀有金属矿床之一，铌氧化物含量940 万t、锆氧化物8 930 万t，还是最大稀散金属镓矿床之一。不但是坦布里兹，巴西、澳大利亚等国在稀土矿中也发现有镓元素的存在，特别是在巴西的离子型稀土矿中。

4.2 稀土成矿系列

无论是碱性侵入岩型、碳酸岩型还是矽卡岩型稀土矿，在空间上、成矿时间上都有一些变化，呈现不同的组合。同样以坦布里兹为例，该矿位于伊里毛萨克杂岩体的北部，铀含量低，但位于该杂岩体北部的科瓦内湾稀土矿则含有大量的铀。含稀土的碳酸岩浆可以熔解携带铁、金、铀、铜等金属元素，遇到适当的条件，就可以形成多种组合的矿床。另外，碱性侵入体型稀土矿风化后可能形成离子型稀土矿。总之，从理论和找矿实践看，稀土成矿系列都是存在的。

-------END------