矿产资源的规律性
一、矿产资源形成的规律
矿产是客观存在的,同时也是有规律可循的。矿产的形成是受一定的地质作用、地质环境和条件所决定与支配的,具有一定规律的,不同的地质作用可以形成不同类型的矿床(表2-1、2-2、2-3)。
表2-1 外生矿床类
注:据朱上庆(1971)简化。
表2-2 内生矿床类
注:据朱上庆(1971)简化。
表2-3 变质矿床类
注:据朱上庆(1971)简化。
不同矿产有不同的形成规律。例如,煤矿有自己的形成规律,煤在形成之后,随着变质程度的增高,可发生由褐煤向烟煤和无烟煤以至半石墨和石墨的转变。石油形成首先需要有大量成油物质的聚集,还需要有生油层、储油层和盖层这3者的科学组合,在一定的温度与压力条件下才能形成。其他沉积型金属矿床(机械沉积矿床、化学沉积矿床、生物化学沉积矿床和火山沉积矿床)也有自己的形成规律。以化学沉积矿床为例,由于成矿元素及其他化合物的性质、迁移能力、搬运和沉积方式的不同,随着离岸边剥蚀区距离的增加,在介质环境不断变化的情况下,它们按一定顺序沉积下来而形成不同的矿产。离剥蚀区最近的为氧化物,然后依次为氧化物、磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氯化物。在氧化物中铝土矿、铁矿和锰矿等不同矿产的氯化物又依离岸边和剥蚀区远近而先后依次沉积。
同一种成矿元素在不同沉积环境中又可以形成不同类型的矿物。如海相沉积锰矿,随着盆地底部物理化学条件的变化,从海岸向盆地深处,一般可分为软锰矿矿物相、水锰矿矿物相和碳酸盐矿物相3个相带。这3个相带主要是由于海水中氧和有机物不同所造成。离岸较近氯气充足的氧化环境中形成软锰矿,在离岸较远氧气不足的弱还原条件下形成水锰矿,在离岸更远的还原条件则形成碳酸盐,并有硫化物共生。这种情况在一些锰矿均可见到。
岩浆矿产的形成规律。不同类型的岩浆岩,有不同的矿产形成。如与超基性岩及基性岩有关的铬铁矿、镍矿、铂矿、铜矿、钒矿、钴矿、蛇纹石矿等;与酸性岩浆岩有关的钨、锡、铋、钼、稀土矿;与中酸性岩浆岩有关的铜、铅、锌等多金属矿,与伟晶岩有关的铍、锂、铌、钽等稀有金属矿产。
变质作用可以形成变质矿床。变质成矿作用是指含有元素较高的原岩,在变质作用下,通过变质结晶和重结晶作用,以及变质热液和混合岩化热液影响下,改造原有岩石或矿石,使有用元素进一步迁移聚集成新矿床的过程,如石墨、金刚石、铁、铜、硼、稀有、稀土、锰矿等。在变质成矿作用过程中,温度起主导作用。一方面温度升高可使矿物重结晶。如沉积的氢氯化铁,经高温脱水作用和重结晶,成赤铁矿以至磁铁矿、矿石中蛋白石重新结晶为石英,从而形成有价值的条带状磁铁石英岩。另一方面,温度升高可加速变质反应,促使原有矿物变为新的矿物,从而形成有工业价值的矿床。例如富铝岩石在低绿片岩相变质条件下,形成硬铝矿床(西伯利亚);在角闪岩相变质条件下形成红柱石矿床(澳大利亚)在高压变质条件下形成刚玉-蓝晶石矿床。变质矿产在整个矿产中占重要的位置。由于前寒武纪历史很长,约40亿年,占地球历史的7/8,这个时期形成的变质岩中矿产特别丰富。世界上许多超大型矿床均产于这一时期变质岩中。如原苏联库尔斯克磁异常铁矿和克沃罗格铁矿、巴西和印度的铁矿、布什维尔德铬铁矿(铀矿)和德瓦芒士的金矿、加拿大安大略的肖德里镍矿和提敏斯金矿、澳大利亚新南威尔士布罗肯山的铅锌矿等。
叠加成矿作用是指由两种或两种以上成矿作用综合作用而形成的矿床。随着地质工作的深化和测试技术的进步,愈来愈多地发现一些矿床甚至是一些大型特大型矿床并不是单一地质作用形成的,而是几种不同类型地质作用的结果。
地质工作者通过对矿床形成规律包括区域成矿规律、矿床类型规律等的认识,可以有效地指导找矿。一个具有工业利用价值的矿床的形成有多种地质因素的作用,按不同因素可将矿床划分不同的矿床类型模式。对于矿床类型分类从不同角度考虑在地质界有不同划分方法。朱训在江西工作期间,考虑到野外找矿工作的方便曾将矿床按控制成矿和容矿的主要地质体的形态划分为4种类型。一类是主要受一定的地质时代地层层位控制的矿床,称层控矿床,如沉积矿床、元古代沉积变质铁矿等;一类是主要受岩浆岩体控制的矿床,称岩控矿床,如斑岩型矿床;一类是主要受断裂构造控制的矿床裂控矿床,如石英大脉型黑钨矿床、石英脉型金矿等;一类是同时受两种或两种以上因素控制的矿床,称复控矿床,如长江中下游地区一些“三位一体”矿床(江西城门山铜矿等)。
二、矿产分布规律
地球上矿产分布也是有规律可循的。矿产分布的规律表现为两个方面:一是矿产的时间分布规律;二是矿产的空间分布规律。
1.矿产的时间分布规律
矿产的地球发展进程中时间上的分布是很不均匀的。矿产不是连续不断地形成,而是有一定的阶段性。这种形成有一定矿产组合的阶段被称为成矿期。由于成矿总受地质构造条件控制,所以地壳运动发展的多旋回性也给成矿作用带来多旋回特点。并且地壳上的成矿期与地质构造旋回大体相当。各个成矿期之间既有差异性,又有类似性。差异性的出现是由于地球在发展演化过程中成矿地质条件自然也会随之产生一定的变化,因而不同成矿期的矿产情况也自有其特点。如,前寒武纪成矿期以亲铁元素为主,加里东期到燕山期以亲铜元素为主,燕山期至喜山期以亲石元素为主。不同成矿期之间矿产情况之所以存在类似性,是因为地球在发展过程中不都是突变式地发展,而在长时间内是渐进式地演化,因而后一阶段总是保有前一阶段的某些特征,从而显示成矿作用的继承性和长期性(图2-2)。
从图2-2可以清楚地看出,在地质史发展过程中成矿作用不仅具有长期性和继承性的特点,而且还具有明显的方向性。
图2-2 主要成矿元素演化序列图
成矿作用在时间上具有方向性特点表现在随地质时代的发展,同一元素而成矿特点上往往不同。如铁矿,在前寒武纪以条带状磁铁矿石英岩为主,古生代则以鲕状赤铁矿为主,到中生代又演化成为菱铁矿为主。
不同矿产在地质历史的不同时期的分布也是不均匀的。尽管许多矿产在时间上广泛地分布,但从量的分析来看,是在一定时间内较为集中。
据有关资料,全球60%的铀矿、63%的铁矿、70%的金矿和镍矿、73%的铬铁矿、75%的铁矿、80%的钛矿、90%的钴矿属于前寒武纪成矿期,绝大多数金刚石也属于前寒武纪;90%的锡矿和85%的钨矿形成于中生代;85%的钼矿形成于中、新生代;40%的铜矿形成于新生代。石炭、二叠纪为世界最主要的成煤期。二叠纪是最重要的成盐期。中新生代是最重要的成油期,其中又以中生代成油期为最集中。
矿床在时间分布上的不均匀性不仅表现在各种矿产在不同成矿期分布是不均匀的,而且同一种矿床在不同地质历史时期富集程度也是不均匀的。如煤矿,主要形成古生代和中生代,其中特别是以石炭、二叠纪和侏罗纪为最富集。
2.矿产的空间分布规律
从空间上看,矿产分布也是有规律的。富铁矿主要集中在南半球,北半球贫铁矿居多。世界探明石油资源有一半分布在中东地区。煤矿聚集在地球表面的3个主要地区:一是以石炭纪煤为主的北美东部、欧洲和北非及西亚地区;二是以二叠纪和侏罗纪煤为主的东亚、澳洲、南极、北级、东南亚及南美地区;三是以白垩纪和第三纪煤为主的环太平洋边缘地区。有色金属矿产则在太平洋成矿带内广泛分布,其中南北美洲拥有世界铜资源量的58%,非洲和欧洲各占14%,亚洲和大洋洲分别占7%。金刚石矿主要在非洲。世界估计有金刚石储量的20亿~22亿克拉,其中85%分布在非洲,而扎伊尔几乎占有一半。
金矿在世界各地广泛分布,但主要产在南非、原苏联、美国、加拿大等国家。南非拥有世界金储量的60%。近若干年来,美国的金矿勘查有新的进展。澳大利亚由于奥林匹克坝等金矿的发现,也跃居黄金大国。
中国的矿产分布也有规律可循。铁矿、煤矿、石油主要集中在地壳相对稳定的地区,而有色金属则多在地史上构造活动度较强的地区。
我国主要内生金属矿床主要是构造—岩浆控制,在空间上可分为古亚洲成矿域、滨太平洋成矿域和特提斯—喜马拉雅成矿域等3个大的成矿单元(据郭文魁教授)。根据地质力学观点,按照构造体系和矿产的成矿关系,我国主要成矿区域可划分为阴山—天山成矿带、秦岭—昆仑成矿带、南岭成矿带、台湾成矿带、中蒙弧成矿带、淮阳弧成矿带、“三江”成矿带,以及青藏高原成矿带和其他一些成矿带等20多个成矿带(据孙殿卿教授)。
三、矿产变化规律
矿产变化规律包含两个方面:一是矿产形成过程中的变化,二是矿产在形成后的变化。
1.矿产形成过程中的变化
这里又有几种情况。一是在同一矿床中,不同矿产由于所需成矿条件不尽相同,而分别在不同空间部分形成,并作有规律的变化。如许多多金属硫化矿床中常有分带情况,矿床上部为铅锌矿,而深部为铜矿。另一种情况是同一种矿产,由于成矿介质环境不同,可以形成不同的矿物。如沉积铁矿床的成分,由于受Eh和pH值的控制,自水体边向水深依次排列的沉积顺序为:氧化物—碳酸盐—硅酸盐—硫化物,再往深处,甚至可以为锰矿所代替。
2.矿产形成后的变化
矿产在形成后也经历不同形式、不同程度的变化。特别是露出地表的矿体露头和产于近地表的部分,由于化学变化和物理变化等自然力的影响,会导致矿产的成分、结构、产状、质量上的变化。变化的结果所能导致原有矿物的破坏,也可能导致产生新的有用矿物;可能导致原有矿床的破坏,也可能导致新的矿床的形成;可能导致矿物石质量劣化,也可能导致矿石质量优化。情况复杂但也有规律可循。
总之,矿产资源的形成、分布与发展变化都是有一定规律可循的。只要我们掌握客观地质规律,就能够卓有成效地开发与指导矿产勘查工作。
江西大余钨矿,湖南郴州柿竹园钨矿
湖南锡矿山锑矿
湖南桃江板溪锑矿
湖南新邵龙山锑矿
湖南桃源沃溪锑矿
江西德兴铜矿
安徽铜陵铜矿
湖北大冶铜矿
山西中条山铜矿
甘肃白银厂铜矿
云南东川铜矿
西藏玉龙铜矿
贵州铜仁汞矿
贵州务川木油厂汞矿
河南张窑院铝土矿
广西平果铝土矿
山西孝义克俄铝土矿
福建漳浦铝土矿
海南蓬莱等等铝土矿
山东淄博铝土矿
河南巩县小关铝土矿
山西阳泉百家庄铝土矿
云南个旧锡矿
广西大厂锡矿
广西平桂锡矿
广东海陆丰锡矿
广东信宜银岩锡矿
四川攀枝花钛矿
广东茂名钛矿
新疆哈密黄山镍矿
新疆喀拉通克镍矿
甘肃金昌金川镍矿
云南元江镍矿
内蒙古白云鄂博稀土矿
山东招远金矿
河南小秦岭金矿
吉林桦甸县夹皮沟金矿
新疆若羌县大青山金矿
黑龙江乌拉嘎金矿
承德赤峰朝阳金矿
新疆阿勒泰金矿
湖南水口山铅锌矿
黑龙江西林铅锌矿
辽宁红透山铅锌矿
辽宁青城子铅锌矿
河北蔡家营子铅锌矿
内蒙古白音诺铅锌矿
甘肃西成铅锌矿
陕西铅硐山铅锌矿
青海锡铁山铅锌矿
湖南黄沙坪铅锌矿
广东凡口铅锌矿
浙江五部铅锌矿
江西冷水坑铅锌矿
江苏栖霞山铅锌矿
广西大厂铅锌矿
云南省的兰坪铅锌矿
云南会泽铅锌矿
云南都龙铅锌矿
四川大梁子铅锌矿
云南金顶铅锌矿
有色金属是指铁、铬、锰三种金属以外的所有金属。中国在1958年将铁、铬、锰列入黑色金属;并将铁、铬、锰以外的64种金属列入有色金属。这64种有色金属包括:铝 、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、钍。
有色合金的强度和硬度一般比纯金属高,电阻比纯金属大、电阻温度系数小,具有良好的综合机械性能。常用的有色合金有铝合金、铜合金、镁合金、镍合金、锡合金、钽合金、钛合金、锌合金、钼合金、锆合金等。
由于稀有金属在现代工业中具有重要意义,有时也将它们从有色金属中划分出来,单独成为一类。而与黑色金属、有色金属并列,成为金属的三大类别。
有色金属是国民经济发展的基础材料,航空、航天、汽车、机械制造、电力、通讯、建筑、家电等绝大部分行业都以有色金属材料为生产基础。随着现代化工、农业和科学技术的突飞猛进,有色金属在人类发展中的地位愈来愈重要。它不仅是世界上重要的战略物资,重要的生产资料,而且也是人类生活中不可缺少的消费资料的重要材料。
钨:我 国世界储量第一。占全球供应量的为85%。主要用于硬质合金、特种钢等产品,并被广泛用于国防工业、航空航天、信息产业,被称为“工业的牙齿”。钨能耐高 温,所以钨合金被大量用在机械、武器工业中。比如枪、炮的发射管中都会用到钨的合金。 军事方面用做穿甲弹的弹丸,都是用比坦克装甲硬得多的高密度合金钢、碳化钨等材料制成的。钨合金的机械性能与贫铀相差无几,而且贫铀的缺点反而是它的优 点。
没有放射性,钨的化学性能也非常稳定,甚至在1000℃以上的高温下也不会氧化,而且硬度也不会明显下降。这点对防破甲弹的高温金属射流十分有利。钨 的硬度极高,主要用于钢铁金属的合金,加入钨后钢的硬度会有极大的提高,在金属加工领域的刀具材料高速钢就是含钨的合金。如果一个国家没有钨的话,在目前 技术条件下的金属加工能力就会出现极大的缺失,直接导致机械行业的瘫痪,所以称之为战略金属。此外在照明领域也必须使用钨做为灯丝。
钼:我国储量居世界第二。占全球供应量的24%。用于炼制各类合金钢、不锈钢、耐热钢、超级合金,在军事工业中应用广泛,被称作“战争金属”。
稀土:我国储量居世界第一。供应量占全球总量的80%以上。用于制造复合材料,镁、铝、钛等合金材料,被形象地比喻为“工业味精”,这个大家说的最多,都知道,就不用说了
锗:储量居世界第一。产量占全球的50%。主要用于夜视仪、热成像仪、石油产品催化剂、太阳能电池等生产,并被广泛用于光纤通讯领域。
此外钽、锶、 锑、镉、铱、铋、铑、钛、镍、锆、铬、钴等等及镍铬、镍铬硅、镍铝、钛铝、铁镍等等,在欧洲这些很多都是战略金属在国防建设中也有广泛的用途.有些已经用 于宇宙飞船的制造及军事应用.如金属钽不仅在火炮上有大用处,而且是以后宇宙空间探索必要的材料,其奇特的物理化学性能至今科学家还在研究, 钽合金的特殊用途目前仍在研究、开发。
如劳斯阿莫斯国立研究所开发出含有熔融钚并含有20wt%钛的钽合金。这种合金用于要求材料密度在 11.0g/cm3以下,对熔融钚有优异的耐腐蚀性及在800~1200℃的高温中能持续数小时的耐氧化性。被选用的T-222合金(Ta-10W- 2.5Hf-0.01C)正在被研究用作冥王星探测器发电装置的材料。目前T-111(Ta-8W-2Hf)合金被用作在宇宙空间使用的包裹热力发动机热 源的强化结构材料。可以看出,稀有金属的供应是发展原子能、宇宙探索,国防建设,电子计算机、无线电电子学等新技术所必需的条件。
本人花了许多时间,找到这些资料,还有很多没有找出来,实在是时间所限,只为尽一份心力,希望大家再补充。据统计,近年来国际铟消费量每年都在以30%的速度递增,日韩等国已经出台了具体措施,加强包括铟在内的许多小金属的战略储备。中国有色金属协会安泰科信息有限公司冯君从:
“日本是在去年年底宣布,要增加14种战略金属储备,其中就包括铟,有钨、钼,锗等等这些金属,每年要增加这 个储备,韩国是今年3月份,也公布和日本相应的一些类似的一些政策,也是增加国家政府,国家的储备 日本经济产业省前不久组织了由稀有金属供应商、稀有金属用户以及有关专家学者等参加的研讨会,共同研究确保钒、铬、锰、钴、镍、钼、铂、银、铜、钨、铟以 及稀土等31种稀有矿产资源的稳定供应对策,并将研究结果作为政策课题纳入预定于今年5月提出的“国家能源资源战略规划”。
据了解,日本的稀 有金属几乎全部依赖进口。其中,日本每年消费总量90%的钨从中国进口,截至2005年10月,其国家储备为293吨,这些稀有金属大部分储存在日本茨城 县的国家储备基地。日本产业界认为,政府计划将铟和稀土列入法定战略储备物资的原因除了其稀少之外,主要还因为这些资源控制在中国手里。如果不趁早储备相 当数量的铟和稀土,很容易受制于人。
日本国际未来科学研究所的代表浜田和幸就曾说:“中国拥有世界稀土资源的88%,掐住了日美的咽喉,日本和美国没有这些稀有金属,就无法制造精密的制导武器。”日本产业用稀有金属过分依赖进口,不能保证稳定供应,日本政府为了防止在稀有资源供应上受制于人(中国),除了官民齐动手,大量囤积从中国廉价购买的稀有金属外,并已经着手研究相应技术,开发替代材料。
众所周知,中国是稀有金属资源大国,尤其是许多制约着现代高科技发展和军事用途广泛的稀有金属蕴藏量在世界上所占比例很大。金属锆主要用于核工业反应 堆、航天航空工业和武器制造,其中全球90%的锆在中国加工;铟主要用在液晶屏等高端的领域,全球80%的铟都产自中国,70%的铟出口日本;中国拥有世 界稀土资源的88%,2005年我国稀土出口总额3.1亿美元,其中出口日本1.8亿美元,占总金额的58.27%,排在首位,出口美国0.3亿美元,占 10.26%,排在第二位。
此外,钨及钨制品出口总额7.3亿美元,其中出口日本2.3亿美元,占31.67%,排在首位,出口美国0.88亿美元,占 12.10%,排在第三位。其它稀有金属如铍、铬、锗、镓(含铟)等稀有金属出口总额为5亿美元,其中出口日本3.1亿美元,占61.8%;出口美国 0.55亿美元,占10.94%。
由于近年来国家对采矿权的下放,各种稀有金属矿和煤矿一样陷入了开采一哄而上的混乱局面,致使 我国的大量战略稀有金属资源被糟蹋、破坏和贱卖。一些个人,单位,地方为了自己的局部利益和个人得失,对稀有金属开采滥挖乱采,出口的绝大部分是未经轧、 锻或简单加工的初级产品,换取的资金得不偿失。
以铟为例,这种稀缺资源全球储备也不过若干吨,其中80%都出自我国。虽然在全世 界来看,铟都属于稀缺资源,但我国的铟资源却相对比较丰富。1995年我国超过法国,成为全球最大的原生铟生产国,截止到目前原生铟年产量占到了全球的 80%以上。不过,我国的铟开采出来却大多销往了国外,特别是日韩。日本的消费量占到全球的70%,所以中国基本上90%以上都是出口,而且铟主要是用在 液晶显示屏.
铟如此,稀土、钨等一大批稀有金属资源又何尝不是在这样毫无节制和管理地滥采贱卖呢?拥有紧缺资源就拥有“话语权”。稍微留心的人都知道巴西、澳大利亚在铁矿石资源上卡中国脖子的事,人家满天要价,宝钢等中国企业十分无奈。而我们身在 “宝山”,却把稀有金属弃若蔽履,由于这些行业的管理者目光短浅,为了蝇头小利和眼前利益,任意抛洒,廉价竞售,不惜在外商面前竞相压价,连定价的“话语 权”都统统拱手相送!让美日等国拣了大便宜,以极低的价格轻易就大量攫取到了我国特有的稀有战略资源,进而大量囤积。
稀有金属资 源是不可再生的战略物资,是国家的宝贵财富,是中华民族赖以发展和生存的命脉。在为了GDP增长而引进外资时,我们是为那些不断被更新和淘汰的所谓“知识 产权”付出了高昂代价的,可是在不可再生的,卖一点就少一点的,甚至可以用以制作精确制导武器来攻击自己的稀有金属资源面前,有人却鼠目寸光,浑浑噩噩, 一叶障目,不见泰山,看不到它们的巨大战略价值,毫无战略头脑,毫无忧患意识,放任自流,眼睛只盯在一点点薄利上。真是“仔卖爷田不心痛”,连国家的发展 和安全都不顾了!
加强储备、对一些重要的有色金属的开采、生产和出口进行调控,是目前很多国家都在着手做的事情。比如说美国,尽 管他们有相当多的矿产资源的储量都位居全球首位,但他们却是世界上第一个实行矿产储备的国家。为了保护本国资源,美国封存了大量矿山,转而从国外进口矿产 品。这样一旦国际市场供应紧张,价格激增的时候,美国就有可能抛出储备,打压价格.
美国、西欧、日本多年来一直对我国实行严格的 军售限制,只要是有可能改善中国军事装备的任何技术、设备和资源都要受到苛刻的管制,其狼子野心就是要阻止中国强大起来。而我们却在把能对战略和发展起决 定性作用的稀有资源争相推出国门,为居心叵测的反华势力储备积聚能掉过头来攻击我们的战略资源大开绿灯,为什么我们不能学那些卡中国脖子的国家那样,制定 法律、法规,对稀有金属,尤其是关系着战略资源的稀有金属严格控制开采权,严格限制出口呢?
美日等国未雨绸缪,早已在为今后的激烈竞争甚至战争处心积虑地进行战略物资囤积了。我们是麻木不仁还是立即采取措施?严格控制我国稀有金属出口刻不容缓! 其中有些稀有金属已经基本开采殆尽,中国后来还要回过头来高价从国外买回。现在动手也算亡羊补牢,整顿稀土行业,严控战略资源出口刻不容缓。
2006年5月,倭国政府将提出“国家能源资源战略规划”。根据新“战略规划”,日将扩大稀有金属战略储备的范围,以防止因这些稀有金属的短缺影响倭国经济的正常发展。有关专家指出,稀有金属作为关系经济和国防安全的重要战略物资,日美都大量储备,而且有相当一部分是从我国进口,而我国对部分稀有金属的生产和出口缺乏有效的调控和管理,这一局面必须尽快改变。