Танталит

Колумбит и танталит — члены одного непрерывного изоморфного ряда. Колумбит — ниобиевый член, танталит — танталовый; промежуточные члены ряда обычно называются колумбит-танталитами или танталит- колумбитами. Предложено также более дифференцированное деление (Кузьменко, 1959).

Синонимы: Полибрукиты — Polybrookite (Махачки, 1953) — общее обозначение колумбитов и танталитов.

Синонимы танталита: сидеротантал — Siderotantal (Хаусман, 1847), Siderotantalite (Честер, 1896), ильдефонсит — ildefonsite (Хайдингер, 1845), твердая танталовая руда — Harttantalerz (Брайтхаупт, 1847).

Манганомоссит — manganomossite (Симпсон, 1923) оказался метамиктным танталит-колумбитом.

Происхождение названия

В минерале из Кимито (Финляндия) Экеберг (1802) открыл новый элемент, названный танталом по ассоциации с мифическим Танталом («танталовы муки»), в связи с трудностями выделения элемента; соответственно минерал был назван танталитом (Экеберг, 1802).

Английское название минерала Танталит -Tantalite

Содержание

• Химический состав
• Разновидности
• Кристаллографическая характеристика
• Форма нахождения в природе
• Физические свойства
• Химические свойства
• Диагностические признаки
• Происхождение минерала
• Месторождения
• Практическое применение
• Физические методы исследования
• Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)
• Купить танталит

 

Формула

(Fe, Mn) (Та, Nb)₂O₆

Химический состав

Химический теоретический состав для крайних членов ряда: FeNb₂O₆: FeO — 21,28, Nb₂O₆ —78,72; MnNb₂O₆: МnО —21,07; Nb₂O₅ — 78,93; FeTa₂O₆: FeO— 13,99, Ta₂O₆ — 86,01; MnTa₂O₆: MnO — 13,83, Ta₂O₆ —86,17.
Конечные члены в чистом или почти чистом виде сравнительно редки, чаще других отмечается манганотанталит. К колумбитам относят минералы, в которых Nb>Ta, к танталитам — Ta>Nb. В ферроколумбите и ферротанталите Fe:Mn>3:1, в манганоколумбите и манганотанталите Mn:Fe>3:1. Имеющиеся в литературе указания на ограниченную смесимость ниобиевых и танталовых членов недостаточно обоснованы.
По Кузнецову, в минералах, близких к колумбитовому концу ряда Fe Mn, в средней части ряда не намечается преобладания Fe или Mn, в танталитовом конце преобладают марганцовые разности, что, очевидно, объясняется одновременным увеличением концентрации Та и Mn к концу процесса образования пегматитов. Количество изоморфных примесей Са и Mg бывает значительным лишь в колумбитах и танталитах из пегматитов линии скрещения; содержание СаО достигает 4,4%, содержание MgO доходит до 9% (магноколумбит). Примесь Sn очень характерна, но, по-видимому, не является изоморфной: образцы со значительным содержанием SnO₂ содержат касситерит или оказываются иксиолитом, уоджинитом, оловотанталитом. При высокой температуре, по-видимому, возможно замещение Nb на Sn; об этом свидетельствуют и структуры распада колумбита в касситерите (Рамдор). Содержание TiO₂ достигает 10—12% (обычно 0,3—1,8%); колумбиты с наиболее высоким содержанием TiO₂ характерны для щелочных пород (в титановых колумбитах из Вишневых гор и Енисейского кряжа отношение Nb : Ti около 3 : 1. Содержание WO₃ достигает 6,19% (обычно не более 1%); в колумбите из пегматитов Ивеланда рентгеноспектральным анализом установлено 13% WO₃, возможно, в виде примеси вольфрамита. Содержание U отмечается редко (0,5—0,9% U₃O₈). Содержание ThO₂  доходит до 3,44%. Иногда обнаруживается примесь TR₂Q₃ (0,7 — 2%).

 

Разновидности танталита

Ферротанталит — ferrotantalite. Впервые установлен в пегматитах Блэк-Хиллс (Южная Дакота, США) Хиденом, назван Симпсоном. Содержит до 14% FeO. Встречается много реже, чем танталит и манганотанталит.
Манганотанталит — manganotantalite (Норденшельд, 1877). Отличается высоким содержанием MnО—до 14,45%.
Встречается часто, характерен для поздних стадий пегматитового процесса.
Синоним. Альваролит—alvarolite (Флоренсио, 1952). Идентичность с манганотанталитом установил Тавора (1955).

 

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Ромбическая D_2h¹⁴ — Рnca, Z = 4.

Класс. Ромбо-дипирамидальный D2h —mmm (3L₂3РС); а:b:с = 0,4023 :1 : 0,3580 (Гольдшмидт, 1913).

 

Кристаллическая структура

Основу структуры составляет гексагональная двухслойная плотнейшая упаковка атомов О, тройная ось которой совпадает с осью b. Катионы занимают лишь половину октаэдрических пустот; в пределах каждого слоя, в плоскости (010) октаэдры, связанные общими ребрами, образуют чередующиеся зигзагообразные цепочки пустых и заселенных октаэдров. Цепочки вытянуты параллельно оси с. Атомы Fe (Mn) и Nb (Та) заселяют октаэдры в определенном порядке: вдоль оси b чередуются два слоя NbO₆-октаэдров и один слой FeO₆-октаэдров.
При внедрении катионов Nb (Та) и Fe (Mn) в октаэдричежие пустоты происходит некоторое расширение анионной упаковки. Длина ребра октаэдра в плотнейшей упаковке 2,76 А, среднее же расстояние О — О в FеO₆-октаэдрах — 3,00 А, в NbO₆- октаэдрах — 2,87 А. Помимо этого, октаэдры (особенно NbO₆) искажаются за счет сокращения общих ребер.
Межатомные расстояния: Nb — 0 = 1,86, 2,04, 2,05, 2,09, 2,11,2,12; Fe - 0 = 2,12, 2,10, 2,14 А (по 2 расстояния).
Структуру танталита, по Байеру и Никелу и др., можно рассматривать как «сверхструктуру» по отношению к элементарной ячейке с параметрами а₀ = 5,73, b₀ = 4,75, с₀ =5,08 А, относящейся к той же пространственной группе Рnса (ячейка иксиолита).
Среди  танталитов встречены минералы с элементарной ячейкой, отвечающей таковой иксиолита (втрое меньший параметр b₀ по сравнению с параметром обычных колумбитов-танталитов); это  танталиты с неупорядоченной структурой (статистическое распределение катионов по октаэдрам) — псевдоиксиолит (pseudo-xiolite) по обозначению Никела и др. В результате прокаливания (при 700° и выше) и медленного охлаждения псевдоиксиолит переходит в упорядоченный танталит.
Структура танталита сходна со структурой брукита, октаэдры TiO₆  брукита заменены двумя сортами октаэдров Nb(Ta)O₆ и Fe(Mn)O₆ в отношении 2 : 1, в связи с чем в полтора раза увеличивается объем элементарной ячейки. Морфологическое сходство колумбита, брукита и вольфрамита, отмеченное еще Прайором и Брёггером, объясняется близостью структур этих минералов — элементарная ячейка брукита составлена из двух ячеек типа иксиолита, а вольфрамит имеет «расщепленную» структуру (Spaltstruktur) типа иксиолита.

 

Форма нахождения в природе

 

 

Облик кристаллов.

Кристаллы чаще всего таблитчатые по b (010) — от толсто- до тонко-таблитчатых, обычно удлинены вдоль оси с с хорошо развитой зоной вертикальных призм, изредка удлинены вдоль оси а ; известны также кристаллы псевдотетрагонального облика с равным развитием пинакоидов а (100) и b (010). Встречаются игольчатые кристаллы, удлиненные по оси с, шестоватые, копьевидные, кристаллы неправильного псевдомоноклинного облика.

Двойники по е (201) наиболее обычны — грани b (010) индивидов общие, оси с под углом 60 или 120° (по Белову, характерное двойникование для кристаллов с гексагональной упаковкой — цепочки октаэдров, расположенные в одной плоскости, ориентируются по отношению друг к другу под углом 60 или 120°, соответственно трем возможным направлениям); при этом образуются сердцевидные или коленчатые двойники и тройники, значительно более редки двойники по (203). Очень редки двойники по (150) и (501) (грань (501) не встречалась).
На гранях b (010) — наиболее развитых (параллельных слоям структуры) часто наблюдается тонкая штриховка вдоль оси с; в двойниках она проявляется в виде перистой штриховки, позволяющей различать отдельные индивиды двойников. Часто наблюдаются субпараллельные сростки кристаллов. Отмечаются ориентированные срастания колумбита с самарскитом— оннеродит. Известны эпитак- сические нарастания кристаллов уранинита на грань (010) колумбита: одна L₄ уранинита перпендикулярна (010) колумбита, а две другие L₄ совпадают с осями а и с (а₀ уранинита близка к а₀ и с₀ колумбита). В шлифах отмечались ориентированные срастания танталита  с тапиолитом.

Агрегаты. Обычно кристаллы различных размеров: от долей миллиметра (в гранитах) до очень крупных (в пегматитах). Известны скопления крупных кристаллов весом до 240—900 кг. Встречаются радиальнолучистые агрегаты («колумбитовые солнца») и сплошные массы. В россыпях — гальки и окатанные зерна в песчаной фракции.

Физические свойства танталита

Оптические

• Цвет железно-черный, серовато или коричневато-черный, красно-коричневый. У марганцовых разновидностей окраска светлее, с бурыми и красными оттенками; по Горжевской, наиболее светло окрашены и прозрачны манганотанталиты, в которых предполагается значительное содержание Mn³⁺;
• Черта от темно-красной до черной; цвет ее зависит от соотношения Fe и Mn: при. Fe>Mn черта шоколадных оттенков, при Mn>Fe—сероватых; цвет черты, однако, не позволяет однозначно различать колумбиты и танталиты.
• Блеск обычно металлический или полуметаллический, реже смоляной; у светлоокрашенных марганцовых разностей иногда стеклянный. На гранях часто побежалость
• Прозрачность. Обычно непрозрачны, просвечивают иногда лишь в шлифах и очень тонких осколках; танталиты, особенно манганотанталиты более прозрачны (прозрачный манганотанталит описан под названием альваролита), магноколумбит непрозрачен.

 

Механические

 

• Твердость 6—6,5. Микротвердость увеличивается с увеличением содержания Ta
• Плотность. Предлагалось использовать это различие для диагностики минералов ряда колумбит — танталит. Плотность колеблется в пределах 5,2 — 8,2; он линейно увеличивается с увеличением содержания Та₂О₅ и не зависит от отношения MnO : FeO. Диаграмма, составленная Кузнецовым (по Штрунцу), позволяет определять по плотности содержание пятиокисей Nb и Та с точностью +5% в середине поля и +7% по краям.
• Плотность магноколумбита 5,2; титаноколумбита—4,882.
• Спайность ясная по (010), менее ясная по (100).
• Излом раковистый, полураковистый до неровного.
• Хрупки

Химические свойства

К химическим воздействиям очень устойчивы, нерастворимы при обычной температуре в кислотах и щелочах. При нагревании в концентрированной H₂SO₄ частично растворяется, выделяя серовато-белую Nb₂O₅, сохраняющую цвет при действии раствора SnCl₂.
В полированных шлифах травятся HF. Указания об отношении к травлению колумбитов и танталитов разноречивы и не вполне достоверны. Согласно Сергеевой, выделения обычно состоят из различно травящихся участков; степень травления не зависит от отношений Nb: Та и Fe: Mn в минерале и лишь в небольшой мере зависит от ориентировки зерен; существенное влияние на травление, по-видимому, оказывают различные неоднородности в природных кристаллах (включения посторонних веществ и маточного раствора, неравномерное распределение изоморфных примесей, наличие участков с неупорядоченной структурой и т. п.). По Новикову, колумбит травится парами H₂SO₄.

Прочие свойства

Иногда радиоактивны. Радиоактивность обусловлена различными причинами: изоморфной примесью U⁴⁺ и Th⁴⁺ ; включениями гипогенных радиоактивных минералов; срастаниями с уранинитом, самарскитом, эвксенитом и др.; наличием прожилков вторичных урановых минералов.
Парамагнитны. Значения магнитной восприимчивости находятся в пределах 22,5 — 37,3 x 10^-6 ед. GGSM. Частичное окисление Fe ²⁺ до Fe³⁺ заметно уменьшает магнитность. Диэлектрическая проницаемость колеблется от 5,35 до 12,9, определяется соотношением Fe и Mn, заметно понижена у марганцовых разностей — от 4,15 до 7,50.
Не люминесцируют. Инфракрасные спектры колумбита и танталита характеризуются широкой полосой поглощения в области 900—500 см^-1 с тремя слабыми максимумами: 830, 700 и 570 см^-1.
В спектре танталита последний максимум выражен очень слабо. Спектры колумбита и танталита близки к таковым вольфрамита, отличаются отсутствием максимума при 900 см^-1.
Ивановой получены спектры танталита с максимумами при 880 и 1090 см^-1 (Матиас, 1961).
 По разработанной Бергером и др. технологической схеме танталит флотируется с использованием олеиновой кислоты после предварительного отделения слюд; полученный концентрат, содержащий танталит, касситерит, берилл, сподумен, подвергается обработке серной кислотой, после чего танталит и касситерит флотируются алкилсульфатами.

Поведение при нагревании. При прокаливании на воздухе до 1200° Fe²⁺ и Mn ²⁺ частично окисляются до Fe³⁺ и Mn ³⁺, в связи с чем несколько уменьшаются параметры элементарной ячейки, а также магнитная восприимчивость. С окислением Mn, возможно, связан переход окраски в более светлую и увеличение прозрачности манганотанталитов. Выделяются три типа кривых нагревания: 1) близкие к прямой линии, характерны для манганотанталитов, в которых весь Mn предположительно содержится в форме Mn³⁺ ; 2) кривые с пологим подъемом в интервале 300—1000°, свойственны танталитам и манганотанталитам, у которых Mn Fe; 3) кривые с четким подъемом в интервале 200—1100°, типичны для колумбитов, в которых значительную роль играют Fe²⁺и Mn²⁺.
Колумбиты-танталиты с неупорядоченной структурой — псевдоиксиолиты при нагревании до 700° и выше приобретают структуру колумбита; по Моро и Трамазюру, некоторые образцы неупорядоченного колумбита после нагревания обнаруживают структуру распада твердого раствора; основная масса их, по-видимому, представлена обычным упорядоченным колумбитом, включения (продукты распада) не идентифицированы.

Искусственное получение минерала

Соединения состава FeNb₂O₆ и MnNb₂O₆, имеющие структуру колумбита, были получены нагреванием смесей соединений Fe или Мп и Nb₂O₆ при 1200° в течение 10 и 6 час соответственно; MnТа₂O₆ со структурой колумбита синтезирован при нагревании смеси с соотношением Mn : Та = 1 : 2 в течение 7 час при 1070°, искусственный аналог магноколумбита MgNb₂O₆ — нагреванием смеси MgO+ Nb₂O₅ при 1000— 1200° в течение суток.

Диагностические признаки

Сходные минералы

По облику кристаллов близки к самарскиту, но последний обычно в проходящем свете (как и эшинит) вследствие метамиктности является изотропным. Обликом кристаллов отличаются от тетрагонального тапиолита, а также от ильменита и вольфрамита.
По Рамдору, под микроскопом в отраженном свете от магнетита отличаются меньшей отражательной способностью, цветом, анизотропностью и наличием внутренних рефлексов, от вольфрамита — менее отчетливой анизотропией и прямым погасанием. У касситерита меньшая отражательная способность, более светлые внутренние рефлексы и значительно сильнее понижается отражательная способность в иммерсий. Уранинит изотропен. Тапиолит одноосный, имеет иное двойниковое строение, более четкое двуотражение и сильный эффект анизотропии. Иксиолит, оловотанталит и уоджинит отличаются по порошкограммам.
 

Происхождение и нахождение

Минералы ряда колумбит — танталит, особенно ниобиевые члены ряда, широко распространены в природе и отмечаются значительно чаще других ниобатов и танталатов.
Образуются при кристаллизации гранитных магм, при автометасоматическом изменении гранитоидов и при формировании пегматитов; колумбит встречается, кроме того, в карбонатитах, изредка в щелочных пегматитах и в некоторых гидротермальных кварцевых жилах.
Будучи устойчивыми при выветривании, минералы накапливаются в россыпях.
В гранитах колумбит является акцессорным минералом; наибольшие (до промышленных) его концентрации характерны для биотитовых гранитов, образовавшихся в конце формирования некоторых многофазных интрузий. По представлениям советских ученых, образование колумбита связано с автометасоматическим изменением гранитов; исследователи месторождений Нигерии указывают, что колумбит отлагался до кристаллизации главной массы породообразующих минералов. Обычные спутники акцессорного колумбита гранитов: магнетит, ильменит, гранат, касситерит, циркон, ксенотим и др. Колумбитсодержащие биотитовые граниты в России известны в Туве, в Кабардино-Балкарской республике, в Кокчетавской области в Казахстане.

 

Изменение минерала

Колумбит и танталит устойчивы, сохраняются в россыпях. Часто наблюдающаяся побежалость и некоторое изменение поверхности зерен являются следствием частичного окисления Fe ²⁺ и Mn²⁺.
 

Месторождения

Крупнейшие месторождения выветрелых колумбитоносных биотитовых гранитов находятся в Нигерии (Плато Джое); на этот район приходится около 95% мировой добычи колумбита (не считая России). Значительно измененные альбитизированные и мусковитизированные граниты с колумбитом, амазонитом, бериллом и литиевыми слюдами известны в Сибири, в Казахстане; колумбит совместно с бериллом, стрюверитом, топазом, турмалином и др. встречен в измененных гранитах Читинской области; колумбитоносные граниты известны в Испании (Лаге Коруна) и других странах.
В России колумбит встречен также в метасоматически измененных субщелочных кварцевых сиенитах совместно с лепидолитом, торитом, малаконом, топазом и касситеритом, в Уганде — в составе некоторых щелочных гранитов. Танталит как акцессорный минерал гранитойдов редок и отмечается иногда лишь в метасоматически измененных породах.
В гранитных пегматитах минералы ряда широко распространены; колумбит (нередко в промышленных концентрациях) встречается в пегматитах различных типов, тогда как танталит характерен лишь для редкометальных, особенно для литиевых пегматитов (основной промышленный тип эндогенных месторождений танталита).
В редкометальных пегматитах часто присутствуют ниобиевые и танталовые члены ряда, представленные разновременными выделениями. К образованиям ранних стадий относятся колумбит и его разновидности, сосредоточенные в кварцево-микроклиновых зонах пегматитовых тел; продукты поздних стадий представлены танталитом (манганотанталитом), концентрирующимся в зонах замещения пегматитов в ассоциации с альбитом, лепидолитом, сподуменом, бериллом, поллуцитом, амблигонитом, рубеллитом. Отмечается общая тенденция к возрастанию отношения Та : Nb в ходе пегматитового процесса. Минералогические находки в редкометальных пегматитах отмечены на Урале в копях Мокруша, Аквамариновая, Изумрудные; амазонитовые пегматиты Ильменских гор содержат колумбит в сопровождении альбита (клевеландита), ильменорутила, самарскита (иногда в виде ориентированных срастаний) и др. Редкометальные пегматиты с колумбитом известны в Европейской части России, в Казахстане, Сибири. Пегматиты с колумбитом и танталитом имзются во Франции в районах Шантлуба и Центрального Плато, с манганоколумбитом — в Италии (Олджаска), с колумбитом, танталитом и манганотанталитом—в Южной Родезии, в США (штат Мэн, район Новой Англии). В оловоносных пегматитах колумбит является характерным минералом зон альбитизации и мусковитизации; нередко образует мельчайшие включения в касситерите; ассоциируется с топазом, флюоритом, иногда с танталитом и манганотанталитом, обнаружен в некоторых оловоносных пегматитах Казахстана, Забайкалья. Наряду с касситеритом танталит-колумбит добывается в Серра-ди-Арга в Португалии и Северном Лугулу в Конго, в штатах Минас-Жераис и Парайба в Бразилии.

В мусковитовых и кварцево-полевошпатовых пегматитах колумбит присутствует в виде гнездообразных скоплений в зонах развития поздних замещающих минеральных ассоциаций, сопровождается шерлом, гранатом, бериллом, апатитом и др. Такие пегматиты широко распространены во многих странах и нередко служат объектами попутной добычи колумбита. Они известны в Европейской части России, в Южной Дакоте (США) в районе Блэк-Хиллс (в пегматитах встречаются скопления колумбита весом до 900 кг), в шт. Колорадо (США)— месторождения Эйт Майл, Хрустальных гор, Уиллоу Крик и др., в ряде районов Канады, в Марокко, в Мозамбике (Альто-Лигонья), Танганьике и Юго-Западной Африке и др.
В редкоземельных пегматитах колумбит встречается в ассоциации с уранинитом (пегматиты Баварии, Германия), с самарскитом, эвксенитом, фергусонитом, гадолинитом, таленитом (пегматиты Южн. Норвегии и Швеции).
Для щелочных пегматитов минералы ряда колумбит —танталит не типичны. Обогащенный титаном колумбит встречен в ассоциации с цирконом, флюоритом, апатитом, ферриторитом, монацитом, эшинитом, эвксе- нитом, бастнезитом в арфведсонито-полевошпатовой пегматитовой жиле в Енисейском кряже (Красноярский край). Совместно с гематитом, магнетитом, ильменитом, ильменорутилом, бериллом, турмалином, касситеритом, шеелитом, пирохлором и др. колумбит наблюдался в кварцево¬полевошпатовых жилах, связанных с сиенитами, на Среднем Тимане (Коми). В Вишневых горах (Челябинская область) колумбит, обогащенный титаном, обнаружен в кварцевых прожилках среди фенитизированных пород; образовался по пирохлору и ферсмиту.
В карбонатитах встречается только ферроколумбит, образующийся исключительно по пирохлору; как промежуточный продукт колумбитизации пирохлора встречается ферсмит. В месторождениях Восточной Сибири колумбит связан с наиболее поздними анкеритовыми и сидеритовыми карбонатитами.
В месторождениях Танганьики колумбит в сопровождении пирохлора, апатита, касситерита, сфена и др. приурочен к зонам развития железистых карбонатитов (Мбея); он также наблюдается в кальцитовых карбонатитах, акцессорные минералы которых отличаются повышенной железистостью (Нгуалла).
Аллювиальные россыпи являются важными промышленными месторождениями колумбита и основными — танталита; эти минералы добываются попутно с касситеритом, монацитом, золотом. Такие россыпи известны в Конго (Северное Лугулу), Нигерии, Британской Гвиане, Западной Австралии, Корее и др.

 

Практическое применение

Колумбит и танталит — основные виды сырья для получения ниобия и тантала, находящих широкое и разнообразное применение в сталелитейной, электротехнической, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности. Кроме чистого металлического ниобия из колумбита получается феррониобий, идущий на легирование сталей.

 

Физические методы исследования

Старинные методы. Под паяльной трубкой не изменяются. Порошок колумбита в смеси с КОН + KNO₃ сплавляется в сине-зеленый непрозрачный перл (реакция на Mn); перл буры в окислительном пламени приобретает фиолетовый цвет (также реакция на Mn). С фосфорно-натровой солью — стекловидный перл, окрашенный железом (горячий — желто-зеленый, холодный — бледно-желтый). Для обнаружения Nb колумбит сплавляется со смесью Na₂S₂O₇, NaF и K₂CO₃ в течение 15 — 20 сек, полученный перл в ультрафиолетовых лучах обнаруживает люминесценцию, обусловленную Nb. Колумбит в вольтовой дуге горит ярким белым пламенем; после выгорания Fe и Mn остается серебристый королек Nb.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

 В шлифах в проходящем свете колумбиты и танталиты густоокрашены: красные, бурые, желтые, красновато-бурые. Железистые разности непрозрачны, марганцовистые обычно просвечивают и более светлоокрашены. Титановый колумбит почти непрозрачен. Достаточно прозрачные выделения обычно отчетливо плеохроируют от желтого и светло-желтого до темно-красно-коричневого; схема абсорбции у оптически положительных разностей Ng > Np, у отрицательных Np>Ng. Двуосный (+), реже (—). Значения 2V сильно колеблются по величине и по знаку; причины этого не выяснены. Погасание прямое. У колумбита и танталита плоскость оптических осей (010), Np = a, Nm = b, Ng = с; погасание прямое; у магноколумбита плоскость оптических осей (010), Np = с, Nm = b, Ng = а.
Угол между направлениями погасания отдельных индивидов в двойниковых сростках 25°.
По Горжевской, оптические свойства определяются соотношением Fe и Mn и их валентностью. Однако (по Бацанову) сравнение соответствующих ионных рефракций Fe ²⁺, Fe ³⁺, Mn, Nb⁵⁺ , Ta⁵⁺ показывает, что оптические свойства рассматриваемых минералов зависят лишь от соотношения Fe и Mn и не зависят от их валентности. Указания на уменьшение светопреломления и увеличение двупреломления с повышением содержания Та не достоверны.

В полированных шлифах в отраженном свете серовато-белые со слабым коричневатым оттенком. Отражательная способность  умеренная, близка к таковой магнетита (%, без учета двуотражения): для зеленых лучей - 15, для оранжевых - 17, для красных - 14; в иммерсии сильно понижаются.

Отражательная способность, двуотражение, анизотропия варьируют.

У титанового колумбита с Енисейского кряжа R = 16—18%. Двуотражение обычно низкое, в иммерсии и на границе зерен отчетливое. Эффект анизотропии слабый до сильного, более отчетливый в иммерсии. По Рамдору и Горжевской, у ниобиевых разностей внутренние рефлексы заметны редко, у танталовых — обнаруживаются чаще и обычно светлее, у манганотанталитов сильные; цвет рефлексов от темно-красного до светло-бурого и желтого, соответствует цвету порошка минерала. 
Трудно полируются, наблюдаются сильно пористые участки.
Угол вращения плоскости поляризации у колумбита 1,4°, у танталита 1,2°; дисперсия угла вращения (для красных и голубых лучей) варьирует от 0,3 до 1,1° вне зависимости от отношения Nb : Та, но увеличивается с возрастанием отношения FeO : MnО; у Mn-разностей дисперсия очень слаба.
В шлифах обычны разрезы хорошо образованных кристаллов, реже наблюдаются двойники по разным законам, ксеноморфные зерна, поликристаллические агрегаты. Кристаллы часто имеют зональное или блочное строение, представляют сростки или прорастания субиндивидов, что обнаруживается при травлении.
Наблюдаются ориентированные срастания с касситеритом (Рамдор), чаще—мелкие включения последнего в колумбите и тонкие взаимные прорастания колумбита и касситерита; иногда колумбит отмечается в касситерите как продукт распада твердого раствора (Рамдор). Известны включения тапиолита в танталите, субмикроскопические срастания колумбита и тапиолита. Часто в шлифах обнаруживаются включения в колумбите уранинита, настурана, самарскита и других радиоактивных минералов; вокруг таких включений обычны ореолы изменения.