全球锂矿资源分布与潜力分析

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收藏文章 赞一个 已赞 2016-05-26 矿业澳洲


锂作为一种重要的能源金属,在高能锂电池、受控热核反应以及陶瓷和玻璃制造业等领域有着越来越广泛的应用,在政治考量、环境因素、经济激励等重多因素的共同推动下,使得锂矿资源成为国际矿业市场的焦点和热点,锂作为战略资源的地位逐渐突显。


【锂矿资源存在形式及分布特征】根据美国地质调查局的统计数据,截止2013年底,全球已查明的锂矿资源量4051.5万t,储量2340.7万t,主要分为两大类,固体型锂矿和盐湖卤水型锂矿,储量分别占21.6%和78.3%。固体锂矿床又主要以两种形式产出:一种是产出于交代伟晶岩脉中,主要赋矿矿物为锂辉石、透锂长石和锂云母等;另一种是产出于富锂的沉积地层中,主要赋矿矿物为锂蒙脱石。


锂矿分布区域高度集中,就储量而言,全球近70%的储量都分布在南美洲的“锂三角”地区,包括智利、玻利维亚和阿根廷三国,其中智利锂储量位居全球首位,占据全球总储量的近1/3,其次是玻利维亚,占总储量的24%,阿根廷的锂矿储量占11%,居世界第四位。中国的锂矿储量丰富,位居世界第三位,达到350万t,其中78.6%存在与盐湖中。就资源量而言,全球59%的资源量集中在“锂三角”国家,中国和美国的锂资源量分别占世界总量的13.3%和13.5%。比较储量和资源量两组数据,玻利维亚、阿根廷、美国和中国的锂矿开发潜力较大。



【全球锂矿成矿规律】全球锂矿床主要有三大类型,盐湖卤水型锂矿床、伟晶岩型锂矿床和沉积型锂矿床,后两者均属于固体型锂矿。在锂资源的开发利用进程中,长期以来围绕锂辉石、透锂长石及锂云母等含锂矿物的加工和提纯进行,20世纪80年代以前,经济可采储量85%来自固体型锂矿;随着盐湖提锂技术的不断提高,使得卤水锂资源成为生产各种锂化合物的重要来源,目前,卤水型锂矿占据了全球经济可采储量的91%。


【盐湖卤水型锂矿床成矿规律】盐湖卤水型锂矿床是由溶解大量锂的含盐地下水堆积而成,矿床中的锂主要以晶间卤水、孔隙卤水及地表卤水的形态出现。赋锂盐湖主要分布在北纬30~40°、南纬20~30°干旱气候区的封闭盆地中。


同时,该类型锂矿床常位于新生代地质活动较为活跃的构造区域,例如:大陆边缘弧后盆地、断裂带扩张克拉通盆地和碰撞带山间槽地和盆地等地区。地理位置主要分布在南美洲安第斯高原、美国西南部和中国青藏高原,资源量超过100万t以上(以金属锂当量计)的典型矿床包括玻利维亚乌尤尼盐湖(Salar de Uyuni)、智利阿塔卡玛盐湖(Salar de Atacama)、阿根廷翁布雷穆埃尔托盐湖(Salar de Hombre Muerto)、西藏扎布耶盐湖和青海察尔汗盐湖。其中,前三个赋锂盐湖供应了全球50%的锂产品,属于硫酸盐型盐湖;扎布耶盐湖是全球镁锂比最低的优质的碳酸盐型盐湖,察尔汗盐湖是继乌尤尼盐湖之后的全球第二大干盐湖,属于第四纪内陆氯化物型盐湖。此外,位于美国西北部内华达洲盐湖群的银峰(Silver Peak)盐湖、希尔斯(Salton Sea)盐湖等属于中型盐湖卤水锂矿床。


【具有经济价值的盐湖卤水型锂矿床的找矿标志】可归纳为:①必要特征,具有干旱气候条件和有构造活动的封闭盆地;②显著特征,几乎所有的赋锂盆地都经历过断层活动并拥有较厚的盆地充填沉积,因为断层引起的下沉创造了更大的容矿空间,同时为赋矿地下热流的上升提供了通道,而较厚的盆地沉积层提供了足够体积的蓄水层,能够储存大量卤水;③有利特征,拥有从年轻的火山或热泉而来的热流,源岩为富含锂的长英质玻璃凝灰岩,且矿区常常能发现锂蒙脱石,因为盐湖卤水型锂矿床中的锂主要来源于周围岩浆热液流体、火山喷出物以及含锂原岩的风化。


【伟晶岩型锂矿床成矿规律】伟晶岩型锂矿床一般产出于交代伟晶岩矿脉中,常发现于大型花岗岩侵入体的边缘且经常在其之上,通过年龄分析得出二者通常为共生关系。这种伟晶岩具有明显的分带性特征,也导致了锂含量的不均匀性和分带性,其形成规模及潜在储量也比盐湖卤水型锂矿小。


伟晶岩型锂矿床分布广泛,主要产于构造穹窿区和增生大陆边缘非造山环境,全球典型伟晶岩型锂矿床主要有:西澳大利亚格林布什锂矿床(Greenbushes,赋矿矿物:锂辉石)、津巴布韦比基塔锂矿床(Bikita,赋矿矿物:透锂长石)、加拿大伯尼克锂矿床(Tanco,赋矿矿物:低铁锂辉石)、中国宜春锂矿床(赋矿矿物:锂云母)和刚果(金)马诺诺锂矿床(Manono,赋矿矿物:多种锂矿物)和美国金斯山锂矿床(Kings Mountain,赋矿矿物:多种锂矿物)等。此外,在巴西、纳米比亚、葡萄牙、芬兰、阿富汗和南非也有伟晶岩型锂矿床分布。


随着板块运动或岩浆喷发,大量的岩浆溢流出地表,并在某一区域聚集冷却,并发生岩浆分异结晶。富锰、铁、镁的组分最先分异结晶,在岩浆冷却上层析出,余下的岩浆成分主要为酸性花岗岩的组分。随着流体的继续冷却,前期凝聚结晶的成分体积继续收缩并出现断裂,使得后期酸性流体沿着这些裂隙填充,形成结晶程度较好的花岗伟晶岩脉。而锂相对钠、钾、铝等元素在硅酸盐中的溶解性更大,因此,锂在岩浆分异的中晚期开始富集,随着岩浆的继续冷却开始结晶成矿。通过锂辉石中包裹体的研究认为,锂辉石是岩浆流体中最早析出的富锂矿物;同时,透锂长石在1600~4000个大气压、320℃的条件下可以分解为锂辉石和石英,因此自然界中大部分伟晶岩型锂矿床的赋矿矿物为锂辉石。


【沉积型锂矿床成矿规律】沉积型锂矿床主要以粘土岩类或沉积盆地中的冲击层、沼泽相、湖泊相以及组合相的形式产出,已知的沉积型锂矿床储量占全球8%。通常这种类型的锂矿床储矿面积广,矿床厚度较大,储量惊人,对全球的锂供应是一个很好的补充,也为全球的锂矿床开发提供了新的方向,但整体上该类型锂矿床的勘探开发程度较低。该类型矿床主要分布在塞尔维亚雅达(Jadar)盆地和墨西哥中南部高原山谷中。


沉积型锂矿床以新生代粘土岩和湖相沉积物为赋矿层,一般产出于地垒、倾斜岩体、半地埑和地堑山谷中,这些盆地的沉积速率较慢,附近河流、湖泊中各个时代的富锂沉积物形成了丰富的成矿物质来源。


【全球锂矿资源潜力分析】根据美国地质调查局的预测,全球锂矿潜在资源量为3590万t,尚有超过60%的锂矿资源有待勘探开发。按照目前的生产水平,全球锂矿储量还可以持续开发484年。


【安第斯高原锂矿潜力区】该潜力区位于南美洲安第斯山脉的普纳高原,主要包括智利东北部、阿根廷西北部和玻利维亚西南部,是全球卤水锂资源最丰富的地区,约占全球锂储量的66.5%,2013年供应了全球近50%的锂矿产品,以目前的年开采量计算,该潜力区的锂矿资源还可以开采530年,潜在资源量(估算)为2761.5万t。


该潜力区的盐湖属于后弧挤压盆地大陆型富锂盐湖,新生代陆相火山作用形成了普纳高山荒原区,随着山体的不断抬升,夷平作用产生的碎屑物质被水流搬运至山间盆地低洼处沉积下来,淡水湖泊沉积一直延续至更新世晚期。进入全新世,气候转为持续干旱,湖泊水体逐渐萎缩咸化,直至完全干涸。盐类和矿物质组分主要来源于盆地周边老地层成盐离子的迁入和热液中盐类组分的注入,火山作用也造成了密集而且持续的赋含成盐离子的热液大规模转移至盆地里,同时蒸发作用形成的岩盐和石膏的直接溶解,形成了各种盐类矿产,尤其是锂、钾、硼等。该区盐湖卤水主要赋存于盐体晶间孔隙和盐层之下的碎屑层中,卤水层厚度大于盐体厚度,通常为几十米至一百多米,卤水中锂浓度为100~900ppm。


该潜力区作为全球锂矿勘查开发的焦点地区,整体而言,其地质工作程度较低,大部分属于没有勘查开发的处女地,且普纳高原的气候条件适于盐湖资源开发的工艺要求,盐湖卤水的镁锂比值低,资源禀赋好,生产成本低,是全球最大、最适宜投资的锂矿潜力区。


【内华达地区锂矿潜力区】该潜力区位于美国内华达洲南部的克莱顿河谷,其卤水锂资源量占全球锂资源量的13.5%,为550万t,储量为3.8万t,潜在资源量(估算)为125.1万t。


该潜力区的锂矿资源属于弧后扩张克拉通盆地型,被第四纪的沉积物所覆盖,具有大量的富锂火山灰,其构造活动活跃,在新生代经历了快速沉淀之后又突然隆起,随后经历了剥蚀作用和褶皱作用,局部凹陷使得流体聚集、蒸发,形成盐湖。该地区成矿物质来源于周围酸性火山岩风化或火山系统、地下岩浆体的地热活动。此外,该区地下含水层也为含锂卤水的形成提供了流体和空间,同时,克莱顿盆地蒸发量/降水量比值约9.5,为干旱雨季交替,有利于含锂卤水的形成及浓度的提高,锂浓度为100~300ppm。


该潜力区勘探程度较高,但开发程度较低,目前只有特洛伍德(Rockwood)公司从事银峰盐湖的开采工作,资源开发潜力较大。


【加拿大东南部锂矿潜力区】该潜力区位于加拿大北美克拉通内,包括魁北克省西南部及安大略省东南部地区,其探明资源为36.4万。


该区锂矿资源属于版内环境伟晶岩型矿产,著名的伯尼克伟晶岩的形成与花岗岩、玄武岩基底之上的一系列断层有关,太古宙花岗质岩浆沿断层上侵到加拿大地盾的绿岩带,形成了近水平的呈透镜状的矿体形态。


该潜力区已发现锂矿床的区域开发程度较高,但其周边地区的勘探程度较低,加之建安大政府开放的矿业政策,目前,该区吸引了全球近1/3的锂矿勘探企业的投资,具有良好的找矿空间。


【帕米尔高原中部(阿富汗)锂矿潜力区】该潜力区位于努里斯坦-帕米尔高原中部地区,即阿富汗中西部,为全球最大的伟晶岩型锂矿资源潜力区,根据美国政府的相关报道,该潜力区的资源潜力巨大,甚至已有“阿拉伯的锂”的说法。


该潜力区锂矿的成矿时期主要在阿尔卑斯成矿时期,大规模的褶皱作用对于成矿作用有重要的影响。矿床形成于板块褶皱造山环境中,产于构造穹窿带,矿化伟晶岩脉围绕岩体成群带分布,区域变质作用以花岗岩体为中心,呈同心圆状,表现出热量的封闭性。


目前,还没有确切的信息指出相关国家和企业在阿富汗开展锂矿的开发工作,相应的储产量数据无法确定,是一个亟待开发的大型锂矿潜力区。


【墨西哥萨卡特卡斯州锂矿潜力区】该潜力区分布在墨西哥中部萨卡特卡斯洲,距首都墨西哥城有700km,拥有比较可观的锂矿资源储量,预计该地区的锂矿可供开采约80年。因此,墨西哥有望成为世界上重要的锂矿生产国之一。


该潜力区锂资源属于沉积型锂矿床,在第三纪中新世时期,由于墨西哥高原和德雷山脉的外延事件,形成了一系列的半地堑,半地堑内有河流-湖泊沉积物和夹层中含锂粘土矿物的凝灰岩堆积,第四纪玄武岩流体覆盖其上,形成了盆地沉积-火山岩层序。含锂粘土矿物是由长英质火山碎屑岩退化,而后沉积于蓄水湖泊中形成。


该潜力区的锂矿资源勘探开发时间不长,目前只有Bacanora矿业公司在开发La Ventana锂矿床,第一个工厂已在2010年底投产运营,其他多个远景区都未进行矿业权招标。整体而言,该潜力区的锂矿勘探开发处于起步阶段,且地势平坦,人烟稀少,气候条件适宜,锂矿开采成本不高。


【塞尔维亚雅达盆地锂矿潜力区】该潜力区位于塞尔维亚雅达(Jadar)盆地中,潜力区内查明的锂资源量为118万t,此外该地区还有多个锂矿床资源远景区正处于勘探阶段。


该潜力区的锂矿资源产出于沉积型锂矿床,Jadar盆地是一个北西-南东向的凹陷盆地,由第三纪中新统湖相和海相沉积物充填,沉积于三叠系与白垩系岩层之上。盆地内主要的赋矿地层为河流-湖泊沉积物中夹层含锂粘土矿物的凝灰岩堆积。


该潜力区的锂矿资源目前处在一个勘探开发初期,该区内从事锂资源勘探的公司有力拓、加拿大超锂公司和Pan全球资源公司[15-18],项目进展良好,找矿潜力巨大。


【巴西米纳斯吉拉斯州锂矿潜力区】该潜力区位于巴西米纳斯吉拉斯州南部,距里约热内卢西北部200km左右,该区锂储量为4.6万t,2013年产量为150t,根据目前的开采速度,该区的锂矿资源还可以开采307年,潜在资源量(估算)为277.7万t。


该潜力区内的锂矿资源属于板内环境伟晶岩型矿产,以锂辉石、磷铝石、锂云母和透锂长石为主。富矿花岗岩产于寒武纪变质板岩内,产生于碰撞与俯冲过程中的陆壳增厚过程,是后期碰撞引起的延伸崩塌和降压熔融的结果。


总体而言,该潜力区赋矿地质条件良好,具有较大的资源潜力。


【澳洲西南部锂矿潜力区】该潜力区位于澳大利亚西南部波斯地区,该区、储量为97万t,2013年产量为1.3万t,根据目前的开采能力,该国的锂矿资源还可开采75年,潜在资源量(估算)为79.3万t。


该区产出了全球最大的锂辉石矿床——格林布什伟晶岩型锂矿床。格林布什伟晶岩是一个形成于太古代时期并伴随有大量锂、锡、钽矿化的巨大伟晶岩堤,形成于中高温-中压变质环境下,构造环境为板块褶皱造山环境,所有含锂伟晶岩都侵入造山运动腹地。


总体而言,该潜力区是全球最大的锂生产基地,勘探开发程度较高,基础设施良好,投资环境也较为开放,中国矿业企业天齐锂业公司通过收购泰利森锂业公司成功的获得了该潜力区内的矿业开采权。


【津巴布韦马斯韦古省锂矿潜力区】该潜力区位于津巴布韦马斯韦古省东部,该区2013年锂矿储量为2.3万t,产量为1100t,根据目前的开采速度,该区的锂矿资源还可以开采21年。


该潜力区产出了全球最大透锂长石矿山——比基塔(Bikita)伟晶岩型锂矿床,比基塔伟晶岩是由岩浆后期热液结晶所形成,富锂矿物与周围的侵入体相互作用,经交代变质而形成。伟晶岩脉中出现条带现象,条带中包含着一些特殊的矿物,含锂矿物就出现在这种条带的过渡带。


该潜力区的勘探开发程度较高,但比基塔矿区基础设施较差,产量较低,资源保有量较高。除此之外,在比基塔矿区周围发现了其他几个小型的伟晶岩型锂矿床,该地区具有一定的找矿潜力。



【全球锂矿资源勘探开发建议】投资境外锂矿资源的理想战略选区应该同时具备4个条件:拥有一定的锂矿资源量和潜在资源量,这是矿产资源开发利用的基础性地质条件;有一定的资源量供出口,这是境外矿产资源开发投资服务于国家战略的必要条件;综合考虑与矿产资源配套的基础设施,这是保障境外矿业投资盈利的基础;与我国有良好的政治经济与贸易关系,这是企业境外投资风险评估的重要方面。


我国企业还应该积极参与到发达国家的锂矿资源开发利用中,主要包括加拿大和澳大利亚。


加拿大东南部锂矿潜力区,即安大略省和魁北克省的伟晶岩型锂矿作为全球最大的锂矿勘探热点,其后续产能增长空间较大,且收购成本较低,投资环境、基础设施和物流条件很好,但在该国投资需要综合考虑劳工和环保问题。


澳大利亚著名的格林布什伟晶岩型锂矿床,是全球最大的锂生产基地,天齐锂业公司收购泰利森锂业公司的这一投资模式值得其他企业借鉴,通过参股或并购的方式适时介入发达国家锂矿资源的开发利用不仅能为企业的发展助力,而且能做大做强国内锂产业,参与国际化竞争。


——王秋舒,中国地质调查局发展研究中心,元春华,中国地质大学(北京)地球科学与资源学院 


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