1 引言

铌和钽是过渡金属，由于物理化学性质相似，在自然界中常共、伴生产出。铌和钽不是天然的纯金属，而是赋存在各种相对稀有的氧化物和氢氧化物矿物以及少数稀有的硅酸盐矿物中。铌钽较好的耐高温、耐腐蚀、耐磨损性能等优点，使其在机械、能源、航空航天和医疗等高科技工业领域应用广泛（Schulz et al., 2017；曹飞等, 2019）。本文重点介绍铌钽矿床的特征、成矿特点以及当前勘探现状及进展。

2 铌钽矿主要成矿类型

按成矿地质条件铌钽矿可分为内生矿床和外生矿床两大类：内生矿床包括稀有金属花岗岩型、含锂-铯-钽（LCT）伟晶岩型（钽成矿为主）、碱性岩型（Nb成矿为主）和碳酸岩型（Nb成矿为主）（Černý and Ercit, 2005）（表 1）。外生矿床多为内生矿床经过风化和沉积等外生作用发生二次富集的风化壳型和残坡积、冲积砂矿型（吴学敏等，2016；李健康等，2019）。一般这种二次富集的铌钽矿的位置均靠近原岩，该类型矿床品位高，在钽铌生产中占有重要地位，目前开采的铌矿都以次生矿床和风化矿床为主。

2.1 碳酸岩型铌矿床

碳酸岩矿床以铌矿化为主，钽含量较低，是世界上大部分铌资源的来源（李健康等，2019）。碳酸岩通常富含钡、氟、铌、磷、稀土元素、锶、钍、铀和锆。然而，并非所有的碳酸岩在所有元素上都显示出相似的富集。一般与碳氢热液流体（富含二氧化碳和氟的热液流体）有关的碳酸岩通常富含REE和锶，不含铌；而与碱性火成岩伴生的碳酸岩通常富含铌、磷和钛，但不含REE（Mitchell, 2005）。碳酸岩中最常见的含铌矿物包括烧绿石和钙钛矿组合，以及富含铌的硅酸盐，例如榍石。与碳酸岩相关的铌-稀土-(钽)矿床多形成于板块边缘或陆内的深大断裂带，显示了拉张的构造环境和成矿物质的深部来源（Wolley and Kjarsgaard, 2008; 李建康等, 2019）。碳酸岩风化壳型铌矿床在铌资源中占有重要的地位，常产出高品位的铌。原生碳酸岩型铌矿床通常赋存在与碳酸岩接触的钾长花岗岩带内，如加拿大纽北克（Niobec）矿床和奥卡（Oka）矿床。加拿大魁北克地区的纽北克铌矿床是唯一一个地下开采的铌矿床。碳酸岩风化壳型铌矿床通常位于碳酸岩强风化带内，如巴西的阿拉莎（Araxá）矿床和卡塔劳（Catalao）矿床，俄罗斯套木托（Tomotor）矿床和刚果的罗什（Lueshe）矿床（British Geological Survey, 2011）。

2.2 伟晶岩型铌钽矿床

含锂-铯-钽（LCT）伟晶岩型矿床是钽矿的重要成矿类型。含LCT伟晶岩通常以粗粒结构，同心且不规则的带状构造产出，且富含锂、铷、铯、铍、钽和铌（一般钽含量高于铌）等矿物，是高度分馏和富挥发分花岗岩岩浆的产物（Černý, 1991；Černý and Ercit, 2005），它们通常来源于稀有金属花岗岩。LCT伟晶岩通常出现在环绕其母体花岗岩岩体顶部的光环中，而矿化和分馏程度最高的伟晶岩分布在最远处（图 1）。一般，钽的矿化主要集中在伟晶岩的中间带和钠长石带内，矿石矿物主要由钶铁矿、钽铁矿、锰钽矿、细晶石和锡锰钽矿组成。LCT伟晶岩型钽矿床广泛分布，多产于板块活动大陆边缘褶皱带的深大断裂中，成矿年龄为太古宙到中生代（Bradley and McCauley, 2013）。近年来，澳大利亚已成为钽矿床的主要供应国。位于西澳的格林布什（Greenbushes）伟晶岩型矿床自1888年来一直露天开采次生富集的钽和锡矿，最近转入地下开采，除了钽和锡外，还开采高岭土和锂（Kendall-Langley et al., 2020）。南美洲巴西米纳斯吉拉斯州的伏达格兰德（Volta Grand）伟晶岩型矿床含有丰富的锂-铌-钽资源；加拿大马尼托巴湖（Manitoba）东南部的钽科（Tanco）矿床是北美洲唯一产钽的伟晶岩型矿床（Bleiwas et al., 2015）。另外，非洲的埃塞俄比亚、莫桑比克、刚果（金）等也是重要的钽产地。总的来说，目前钽的开采主要集中在伟晶岩风化后经过次生富集的地区。

2.3 稀有金属花岗岩型铌钽矿床

相比于伟晶岩型矿床，稀有金属花岗岩型矿床中钽铌的储量较大，但是品位较低、矿物颗粒较细（李健康等，2019）。稀有金属花岗岩通常是高铝质、富含白云母和钠长石，代表了长英质岩浆演化的最后阶段，发育在造山带主要构造变形和区域变质区，并受到强烈的热液蚀变作用，常发育复杂的石英脉系统。稀有金属花岗岩型矿床的稀有矿物主要为铌铁矿-钽铁矿、锂云母、细晶石、褐钇铌矿等（Kaeter et al., 2018）。典型矿床如埃及阿布达巴布（AbuDabbab）矿床和努韦比（Nuweibi）矿床，钶铁矿和钽铁矿以浸染状分布在花岗岩的侵入岩内，有研究显示钽主要来源于原始岩浆（Kuster, 2009）。稀有金属花岗岩型钽铌矿床是中国主要的钽铌资源来源地，典型矿床包括江西宜春414矿床、湖南尖峰岭和香花岭矿床等（李健康等，2019；王伟等，2020）。

2.4 碱性岩型铌钽矿床

碱性花岗岩或正长岩富含锆、铌、钛、铀和稀土等元素，但钽含量较低。矿化的过碱性花岗岩中通常含有富铌的烧绿石和钶铁矿矿物。该类型矿床成矿与岩浆和热液有关（Mackay and Simanl, 2014）。目前正在开展勘探的矿床如加拿大的怪湖（Strange Lake）矿床和沙特阿拉伯的古里雅（Ghurayyah）矿床。虽然碱性花岗岩矿床规模较大，但是品位较低，因此该类型矿床目前不是铌钽资源的主要来源。

3 铌钽矿床时空分布规律 3.1 时代特征

铌钽成矿主要集中在前寒武纪（Niocolas, 1962；蔡肖等, 2013），主要成矿期可分为4期，即＞2.25 Ga、2.25~1.35 Ga、1.35~0.75 Ga和0.75~0.19 Ga（Tkachev et al., 2019）。

第一期（＞2.25 Ga），以伟晶岩型铌钽矿成矿为主。目前已知最古老的含钽伟晶岩位于非洲斯威士兰的辛塞尼克拉通（Sinceni克拉通），成矿时代为2.99~3.08 Ga（Trumbull, 1993）。该期伟晶岩中的钽和锂等稀有金属品位小、规模不大，没有大的经济价值，因此一般将该时期定义为钽矿化时代。具有可开发价值的伟晶岩型钽成矿始于中太古代，如澳大利亚皮尔巴拉（Pilbara）地块的皮尔甘古拉（Pilgangura）矿床和沃伊纳（Wojina）矿床(Sweetapple and Collins, 2002；Collins, 2002；Jacobson et al., 2007；Sweetapple et al., 2017)。新太古代钽成矿较中太古代广泛，最著名的矿床如澳大利亚的格林布什矿床(Partington et al., 1995；Fetherston, 2004；Jacobson et al., 2007)，以及南非的锂波波（Limpopo）矿床和普马兰加（Mapumalanga）矿床（Tkachev et al., 2019）

第二期（2.25~1.35 Ga），这一时期的成矿类型多样，既有伟晶岩型也有碱性岩型和碳酸岩型成矿，以碱性岩型成矿为主，典型矿床如巴西的皮廷加（Pitinga）锡铌矿。这一时期碳酸岩型铌钽矿成矿较少，少数矿床中典型的如澳大利亚伊尔岗克拉通的芒特维尔德（Mount Weld）稀有金属矿床(Pirajno et al., 2017)。加纳的科科宾（Kokobin）是该时期典型的伟晶岩型矿床。

第三期（1.35~0.75 Ga），该时期以伟晶岩型成矿为主，矿床主要集中分布在非洲，如中非南部的卡马蒂维（Kamativi）矿床和刚果（金）的马诺诺—开钍劳（Manono-Kitoolo）矿床（Dewaele et al., 2015; Melcher et al., 2015）。

第四期（0.75~0.19 Ga），铌钽成矿的高峰期，成矿类型涉及伟晶岩型、花岗岩型、碱性岩型和碳酸岩型。该时期是碳酸岩型和碱性岩型矿床成矿的高峰期，伟晶岩型矿床成矿相对较少，典型碱性岩矿床如俄罗斯的乌鲁格·坦泽克（Ulug-Tanzek）矿床和埃塞俄比亚的瓜拉亚（Guraya）矿床(Tkachev et al., 2019)。碳酸岩型代表性矿床如加蓬的马布尼（Mabuni）矿床和埃塞俄比亚的肯迪查（Kenticha）矿床（Makanga et al., 2003；Küster, 2009）。

总体来看，伟晶岩型铌钽矿时代分布广泛、跨度较大从3.08 Ga到0.19 Ga；碱性岩型矿床成矿期主要在2.25~1.35 Ga和0.75~0.19 Ga；碳酸岩型矿床成矿期主要分布在0.75~0.19 Ga的早期和中期；花岗岩型矿床主要分布在0.75~0.19 Ga的中晚期（图 2）。

3.2 空间特征

从空间分布来看，铌钽分布在古老的克拉通内，如中非克拉通、北美克拉通、南美克拉通和西澳克拉通。典型区如中非基巴拉（Kibara）褶皱带、加拿大格林维尔（Grenvillle）造山带、西澳克拉通和南美克拉通（Tassinari and Macambira, 1999；Fernandez-Alonso et al., 2012；Kendall-Langley et al., 2020；Saeidi et al., 2020）。

3.2.1 加拿大格林维尔造山带

加拿大格林维尔造山带由3个不同的岩性构造单元组成，分别为片麻岩杂岩体、紫苏花岗岩岩基和圣—奥能瑞（Saint-Honoré）钙碱性杂岩体。铌钽矿床主要产自圣—奥能瑞碱性杂岩体中白云质碳酸岩中，典型矿床如纽北克矿床和奥卡矿床。圣—奥能瑞碱性杂岩体是由同心的、亚垂直的各种碳酸岩层组成，从外环向内环分别为白云岩、铁白云岩（图 3）(Tremblay et al., 2017)。圣—奥能瑞碱性杂岩体的K-Ar年龄为565 Ma（Doig and Barton, 1968）, 金云母的Ar-Ar年龄为(565±5)Ma (McCausland et al., 2009)。杂岩体被奥陶纪厚约80 m的灰岩和黑色页岩覆盖（Saeidi et al., 2020）。碳酸岩型铌矿床是加拿大铌的唯一来源（Saeidi et al., 2020），典型矿床如纽北克矿床、奥卡矿床和克里维尔（Crevier）矿床。纽北克铌矿位于加拿大魁北克沙格奈（Saguenay）市西北13 km，占地约1735 hm²，储量约为1700万t。自1976年，该矿开始生产五氧化二铌，是目前唯一地下开采铌矿的矿山，也是主要的铌来源之一（Dorion et al., 2013）

3.2.2 西澳克拉通区

澳大利亚铌钽资源主要分布在西澳克拉通，成矿类型以伟晶岩为主，其次也有少量的碳酸岩和碱性岩型矿床（图 4）。因伟晶岩型铌、钽矿床伴生锂、稀土等元素，因此随着近年来澳大利亚伟晶岩型锂资源勘探不断取得进展，伟晶岩型铌钽资源随之大幅度增加。西澳克拉通几乎所有的铌钽均作为锂资源的副产品产出，主要锂钽铌矿床位于伊尔岗地块（Yilgran）的格林布什、芒特卡林（Mount Cattlin）、芒特马里恩（Mt Marion）和秃头山（Bald Hill）等矿床；位于皮尔巴拉地块的皮尔甘古拉矿床和沃吉纳等矿床（Kendall-Langley et al., 2020）。格林布什锂钽矿床是最大的钽矿床之一，其位于西澳珀斯东南250 km处，钽矿化主要位于伊尔岗克拉通的太古宙伟晶岩内。该矿自1980年开始开采锂和钽矿，最初的采矿重点主要是钽，随着钽需求和价格的下降以及锂市场的兴起，在2000年中期逐渐转向锂的开采。皮尔甘古拉锂钽矿床位于西澳海德兰港口东南150 km，是典型的伟晶岩型矿床，钽主要赋存皮尔甘古拉伟晶岩内，它是区域一系列沿南北走向断层控制的伟晶岩群的一部分（Kendall-Langley et al., 2020）。在西澳也分布碱性岩型矿床如位于霍尔斯克里克(Halls Creek)东南18 km的布罗克曼(Brockman)矿床是典型的碱性岩矿床，以稀土、铌和锆成矿为主，铌钽赋存在铌铁矿、铌钇矿内。

3.2.3 南美地台铌钽成矿区

南美地台铌矿资源储量居世界首位，主要分布在圭亚那地盾、大西洋地盾和巴西利亚造山带内。铌钽资源成矿类型多样，既有伟晶岩型、花岗岩型、碱性岩型也有碳酸岩型。位于巴西玛纳斯（Manaus）市北300 km，圭亚那地盾南部（Tassinari and Macambira 1999）的皮廷加锡铌钽矿床是最大的云英岩型锡矿基地，铌钽资源也非常丰富。区域发育古元古代Agua Branca岩套的钙碱性花岗岩，Iricoume群（Uatuma超群）的A型或钙碱性富硅火山岩以及Mapuera侵入岩。古元古代晚期到新元古代早期环斑花岗岩套侵入古元古代钙碱性花岗岩和Iricoume群火山岩中。锡主要赋存在富钠长石的花岗岩中，成矿与Agua Boa花岗岩和Madeira花岗岩有关（图 5）。该矿床铌钽与锡共同赋存在古元古代富钠长石的花岗岩中，是典型的碱性岩型矿床。

巴西75%的铌产自米纳斯吉拉斯州南部，另外，在戈亚斯州也有分布。铌钽成矿主要与晚白垩世侵入的碱性碳酸岩杂岩体有关，该套杂岩体主要分布在巴拉那盆地周边。铌成矿类型以碳酸岩型为主，典型矿床如阿拉莎矿床和卡塔劳矿床。阿拉莎矿床产于阿拉莎碱性杂岩体中心部位的碳酸岩中。洛阳栾川钼业集团股份有限公司在巴西戈亚斯州持有的戈亚斯卡塔劳（Catalao de Goias）铌矿床和查帕多（Chapadao）铌磷矿床均为碳酸岩型矿床。

在巴西利亚造山带，含有Nb、Ta、Be、Li的伟晶岩主要分布在巴西东北部北里奥格兰德的赛里多地区、巴西东南沿海的曼帝盖拉（Mantiqueira）地区和巴西东部南美大草原（Pampean）地区，典型矿床如伏达格兰德矿床（曾勇等，2020）。

3.2.4 中非基巴拉褶皱带

中非基巴拉褶皱带由东北部中元古代卡拉吉耶—安科莱（Karagewe-Ankole）造山带（KAB）和西南部基巴拉造山带（KIB）以及北西走向的古元古代基底组成（图 6; Fernandez-Alonso et al., 2012），是中非地区重要的W-Sn-Nb-Ta成矿带。基巴拉褶皱带在中元古代发生了4期构造作用，区域上主要形成北东向褶皱和断裂构造，在花岗岩分布区，呈断裂棋盘格式，相互交切错动（杨远东等，2020）。Nb-Ta-Sn的成矿与区域新元古代“基巴拉锡”花岗岩有关，铌钽成矿类型为伟晶岩型。有研究显示，该区“基巴拉”花岗岩、伟晶岩和石英脉成矿系统时空上可整合为一个成矿体系（980 ± 20 Ma）(Pohl et al., 2013；Hulsbosch et al., 2014, 2016；Lehmann et al., 2014)。伟晶岩型铌钽矿化主要经历2个阶段（Dewaele et al., 2008, 2011)。第一阶段：在伟晶岩岩浆结晶早期的铌钽和部分锡石的矿化阶段；第二阶段后期热液交代叠加作用发生的绢云母化和白云母化阶段。该成矿省内分布众多典型伟晶岩型矿床如刚果（金）马诺诺（Manono）矿床，卢旺达的鲁伦博（Rurembo）矿床等（杨远东等，2020）。

4 铌钽矿找矿勘探现状及进展

钽资源主要赋存在与伟晶岩有关的矿床，如澳大利亚的Wodgina锂钽矿，巴西Mibra的钽锡矿；稀有金属花岗岩型矿床，如中国宜春和法国的Beauvoir矿床；碱性岩型矿床，如加拿大的Nechalacho稀土、铌钽和锆矿床以及沙特阿拉伯Al Ghurayyah铌钽矿床。高品位矿床主要产自上述硬岩型矿床的风化壳、残坡积层中。铌矿床主要赋存在碳酸岩型矿床以及碱性岩型矿床中。由于赋存在碳酸岩型矿床，尤其经过风化作用后二次富集的铌矿床中的铌具有品位高和冶金方法简单的优点，因为目前铌主要开采该类型的矿床。但俄罗斯Kola Peninsula的伟晶岩型铌矿是个特例，该矿床铌的品位达到8%~12%。

就目前铌钽供应格局来讲，碳酸岩型铌矿床和伟晶岩型钽矿床供应了世界绝大部分的铌钽需求（Simandl et al., 2018），因此碳酸岩型铌矿床和伟晶岩型钽矿床是目前勘探的主要目标。但也有特例，以澳大利亚为例，钽的勘探钽在很大程度上扮演着其他战略性矿种如锂、稀土和铌的伴生矿种。过去几年中，由于澳大利亚对锂资源的勘探，致使与锂伴生的钽的资源量大幅度攀升。而相对的碳酸岩型和碱性岩型的钽资源却没有太大的变化。铌的勘探得益于澳大利亚对稀土和锆的勘探。在过去的6年间澳大利亚只有Dubbo和Brockman两个矿床的资源量有更新，无新发现矿床及资源量更新。

5 结论

（1）铌钽按成矿地质条件可分为内生矿床和外生矿床两大类。内生矿床包括稀有金属花岗岩型、含锂-铯-钽（LCT）族伟晶岩型、碱性岩型和碳酸岩型。外生矿床多为内生矿床经过风化和沉积等外生作用发生二次富集的风化壳型和残坡积、冲积砂矿型。

（2）铌钽矿床分布广泛，从空间上看，主要分布在克拉通地区，典型区如中非基巴拉褶皱带、加拿大格林维尔造山带、西澳克拉通和南美克拉通；从时间上看，成矿主要集中在前寒武纪，伟晶岩型矿床成矿时代跨度较大，从3.08 Ga到0.19 Ga；碱性岩型矿床主要成矿期分别在2.25~1.35 Ga和0.75~0.19 Ga；碳酸岩型矿床成矿期主要分布在0.75~0.19 Ga的早期和中期；花岗岩型主要分布在0.75~0.19 Ga的中晚期。

（3）碳酸岩型铌矿床和伟晶岩型钽矿床供应了世界绝大部分的铌钽需求，是目前勘探的主要目标。

致谢: 南京地质调查中心陈世忠研究员对文稿进行了认真审阅和修改；审稿专家和编辑提出了宝贵修改意见。在此一并表示诚挚的感谢。