余石山铌钽(稀土)矿是近年在中南祁连西段发现的1处大型变粒岩型铌钽矿,伴生稀土矿规模达到中型,当前针对该矿床研究主要聚焦铌钽,对矿石中稀土成矿鲜有研究。本次采用矿物定量化检测系统(MLA)对余石山粒岩型铌钽(稀土)矿石的矿物组成、结构构造、嵌布特征和稀土单矿物成分等定量测试和深入分析,发现变粒岩矿石中稀土元素包括4种赋存状态:①以稀土矿物的形式存在,占矿石中稀土总量75.24%;②分散于脉石矿物中稀土占矿石中稀土总量的19.87%;③赋存在钛磁铁矿-磁赤铁矿中的稀土占矿石中稀土总量4.52%;④以类质同象方式进入铌钽矿物和锆石中的稀土元素,约占0.38%。变粒岩中稀土矿物学研究显示存在2种稀土成矿作用:岩浆成矿作用贡献了变粒岩矿石中稀土总量的31.15%-41.01%(岩浆成因稀土矿物贡献了11.46%-16.44%),热液成矿作用贡献了变粒岩矿石中稀土总量58.80%-68.59%(热液成因稀土矿物贡献了58.80%-63.78%),因此热液成矿作用是中南祁连西段变粒岩中稀土富集主要成矿作用。在此基础上,综合前人成矿年代学和区域构造演化研究成果,总结了变粒岩中稀土-铌钽富集成矿过程:第一期岩浆成矿,新元古代(834~790Ma)大陆裂解诱发中南祁连西段火山喷发,在余石山地区形成了富含铌等稀有金属元素火山岩(成矿母岩),岩石中形成了部分稀土矿物和铌钽矿物;第二期早古生代(510~450Ma)板块俯冲汇聚,导致中南祁连西段广泛而强烈的构造-岩浆热事件,余石山变粒岩成矿母岩中REE、Nb、Ta等元素活化和迁出,进入热液中近距离迁移,在成矿母岩中各类裂隙、孔隙等有利成矿部位沉淀形成稀土矿物。其中,热液成矿期是变粒岩中稀土主成矿期,即主成矿时代,新元古代(834~790Ma)岩浆成矿期次之。