Proses yang berlangsung baik pada media larutan magmatis maupun fluida sisa magmatis (hidrotermal), akan membawa unsur-unsur yang ada dalam kerak dan terkonsentrasikan pada tempat tertentu sesuai kondisi lingkungan fisika dan kimia. Ketika magma naik ke arah kerak bumi, terjadi perubahan komposisi sebagai respon terhadap variasi tekanan, suhu dan komposisi batuan-batuan di sekelilingnya. Akibatnya terbentuk jenis-jenis batuan yang berbeda dengan variasi pengayaan unsur-unsur bernilai ekonomis, termasuk unsur-unsur tanah jarang.
Kelimpahan logam tanah jarang (LTJ) pada kerak bumi sebenarnya tidak tergolong terkecil bila dibandingkan unsur logam lainnya, bahkan ada yang hanya beberapa ppb seperti emas, hal ini terlihat dari nilai kandungannya hingga puluhan ppm seperti ditunjukkan sejumlah data pada tabel dibawah ini.
 |
| Tabel sebaran logam tanah jarang pada kerak bumi (ppm) (Keith R. Long., 2010). |
Konsentrasi unsur LTJ pada proses pembentukan batuan berbeda-beda satu terhadap yang lain. Karbonatit, kimberlit, batuan alkalin merupakan jenis batuan dimana kandungan LTJ termasuk paling tinggi, sehingga secara teoritis proses konsentrasi bijih pada lingkungan batuan ini lebih kaya dibandingkan batuan lainnya, misalnya dibandingkan dengan batuan menengah selisik (lihat tabel dibawah). Dengan demikian pencarian endapan LTJ ekonomis di lingkungan batuan ini lebih berpeluang dibandingkan pada lingkungan batuan lainnya.
 |
| Tabel kandungan LTJ dalam batuan basa dan ultrabasa (kiri atas) dan dalam batuan beku menengah-selisik (kiri tengah); gambar model pembentukan LTJ di Bayan, Obo Tiongkok (kiri bawah); Tabel klasifikasi endapan-endapan mengandung LTJ (kanan). (Henderson, 1984; Drew et al, 1991; Long dkk., 2010). |
Genesa endapan logam tanah jarang secara umum dapat diklasifikasikan ke dalam endapan primer dan sekunder. Pada endapan primer, proses pembentukannya sangat berhubungan dengan aktivitas magmatik dan hidrotermal. Sedangkan pada endapan sekunder berhubungan dengan proses rombakan dan sedimentasi.
Berdasarkan endapan yang terdapat di bagian Obo, Tiongkok maka LTJ dapat terbentuk sebagai proses pergantian (replacement) batuan karbonat asal sedimenter, namun larutan bisa berasal dari seri batuan intrusi karbonat alkalin (Drew et. Al, 1991). Batuan alkalin/karbonat mengandung sebagian besar sumberdaya LTJ. Karbonatit umumnya berasosiasi dengan bahan ultramafik dan/atau batuan alkalin, dalam banyak kasus terdapat sebagai dyke terisolasi, intrusif berbentuk silinder dan kerucut gunung api.
Di Mountain Pass Amerika Serikat, endapan tipe karbonatit berukuran besar. Keterdapatan LTJ pada endapan tipe karbonatit berukuran besar dipandang sebagai bagian massa batuan beku utama, artinya terbentuk bersama-sama dengan pembekuan batuan tersebut. Endapan lain dari tipe hidrotermal dan pengayaan supergen di dalam karbonatit juga dijumpai sejumlah kecil mineral mengandung LTJ diikuti pembentukan granit, granit alkalin, dan batuan bersifat alkalin. Endapan LTJ juga dapat terbentuk di dalam pegmatit dan proses kontak skarn, endapan lainnya terbentuk sebagai urat hidrotermal dan pergantian (replacement).
Pembentukan LTJ atas dasar studi endapan Bayan Obo (Tiongkok) menunjukkan bahwa endapan terbentuk pada batuan karbonatit yang menyerupai data pantai samudera dan berinteraksi dengan kelompok Bayan Obo. Sementara jenis endapan LTJ lainnya terbentuk melalui proses replacement hidrotermal terhadap batuan karbonat asal sedimenter. Larutan hidrotermal bisa berasal dari seri intrusi karbonatit alkalin. Endapan yang cukup besar seperti itu memerlukan struktur skala besar yang bertindak sebagai saluran untuk unsur bijih dari kedalaman.
Berdasarkan endapan karbonatit Mountain Pass (Amerika Serikat), batuan-batuan syenit, shonkinit, granit dan banyak karbonatit di intrusi beralaskan metamorf. Tubuh Karbonatit Sulphida Queen merupakan endapan utama dengan panjang 730 m dan lebar 200 m, yang utamanya tersusun dari dolonium dan kalsit yang diikuti barit dan sejumlah besar bastnaesit.
Beberapa endapan lain juga ditemukan berupa endapan oksida besi tembaga (Cu) - Emas (Au) dan telah dikenal sebagai salah satu endapan mengandung unsur tanah jarang berdasarkan penemuan endapan raksasa "Olympic Dam" di Australia Selatan pada tahun 1980-an. Endapan luar biasa ini mengandung sejumlah besar unsur-unsur tanah jarang dan uranium (U).
Jenis endapan LTJ yang terdapat di dunia bila dikaitkan dengan lingkungan batuannya terdiri dari jenis batuan beku pegmatit, karbonatit, metamorf, dan plaser (lihat tabel klasifikasi di atas). Pada umumnya jenis plaser dicirikan dengan mineral monasit dan xenotim, menyebar di bagian Australia, Asia Selatan, Afrika bagian selatan, dan Amerika Latin. Yang berkaitan dengan batuan karbonatit dominan menempati daratan Tiongkok.