随着经济的快速增长和新技术的不断涌现,稀有金属(Nb、Ta、Zr、Hf、U、Th、REE、Y、Rb、Cs、Li、Be等)作为一些特种材料、功能材料的原料,其需求量也日趋增加,并广泛的应用机械工业、国防工业、航空航天工业、信息产业等领域。基于稀有金属在经济建设与发展中具有独特的地位和极其重要的战略价值,一些国家将稀有金属矿产资源作为战略性的矿产资源。目前,战略性关键金属矿床的找矿方法、关键金属的超常富集机理及其赋存状态研究、关键金属的高效绿色分离技术等已成为地质矿产界研究的热点和难点问题。花岗岩型稀有金属矿床是稀有金属矿床的重要类型,同时,也是战略性关键矿产如Nb、Ta、Li、Rb、Cs、REE等的重要或潜在重要来源。该类矿床的主要特点是稀有稀土金属矿化大多产于强分异花岗岩体晚期的边缘相中,或产于晚期高分异的花岗岩株或花岗伟晶岩等酸性岩脉中,后期具有明显的钠长石化、英云岩化等蚀变,或没有钠长石化、英云岩化等蚀变,同时,花岗岩、花岗伟晶岩、蚀变岩本身也是稀有稀土矿化的一部分,矿床的边界主要是通过稀有金属品位来圈定。因此,开展花岗岩型稀有金属矿床成矿规律、富集机理、赋存状态等研究,对提高花岗岩型稀有金属矿、成矿作用等方面的认识,以及区域地质找矿的工作部署等具有十分重要的意义。都比花岗岩型稀有金属矿是正镶白旗境内首次发现的稀有金属矿床,该稀有金属矿床赋存于一隐伏的花岗岩株中,前期虽开展过该岩体地质地球化学特征的初步研究,但对都比花岗岩型稀有金属矿床的成矿时代、矿化特点、成矿元素赋存状态、矿床成因等未开展过详细深入的研究。本论文在前人地质、岩石地球化学研究的基础上,厘定了都比稀有金属花岗岩矿床的成矿时代,研究了都比花岗岩型稀有金属矿床的地质特征、地球化学特征,探讨了都比花岗岩型稀有金属矿的成矿作用。主要取得如下认识:(1)铌钽、稀土矿化主要产于隐伏的花岗岩岩体的边部和顶部,而Rb矿化遍布整个花岗岩体。其中:主要含Nb、Ta的矿物为铌铁矿、铌铁金红石、铌钇矿、钽铁矿、复稀金矿等;含稀土的矿物主要有氟铈矿、氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、萤石等;含U、Th的矿物主要为锆石、钍石、晶质铀矿等。含Rb、Cs的矿物主要为黑云母、条纹长石、微斜长石。(2)矿石中Nb₂O₅Ta₂O₅平均品位分别为0.016%、0.0016%,Nb₂O₅>Ta₂O₅。Rb₂O、Cs₂O平均品位分别为0.083%、0.002%,Rb₂O>Cs₂O;Li₂O平均含量为0.038%。都比稀有金属矿床是以Nb、Rb为主,同时还伴生稀土、U、Th、Cs、Li等的稀有金属矿床。(3)都比稀有金属花岗岩体中黑云母为铁质云母;岩石富Si、高碱、富铁,而贫Ca、Mg;铝饱和指数(A/CNK)为0.93~1.02,属准铝质-弱过铝质、高钾钙碱性系列的岩石。岩石中Rb、U、Th、Ta、Nd、Sm等元素富集,而Ba、Sr、Eu、Ti、P强烈亏损;稀土元素的配分模式呈现轻稀土相对富集的右倾“V”字型,具有明显的负Eu异常。(4)都比稀有金属花岗岩体中肉红色斑状中细粒碱长花岗岩的锆石U-Pb年龄为131±2Ma,表明都比稀有金属花岗岩体的成岩成矿时代为早白垩世。岩体属A1型花岗岩,形成于板内非造山的伸展构造背景,其源岩物质主要为富黏土的泥质岩或变沉积岩。富氟、稀有金属的花岗质岩浆在上侵过程中的高度分异演化及其结晶分异作用,促使稀有金属在残余岩浆中逐渐富集成矿。(5)都比稀有金属花岗岩中稀有金属的成矿作用以岩浆结晶分离作用为主导。