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全球锂矿资源勘查开发现况及国外典型锂矿床概述

全球锂矿资源勘查开发现况及国外典型锂矿床概述

全球锂矿资源勘查开发现况及国外典型锂矿床概述
李庆哲1,2,王京彬1,刘大文3,贾长顺1
1 紫金矿业集团股份有限公司2 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院3 中国地质调查局 
第一作者:李庆哲,2023年毕业于中国地质大学(北京),矿物学、岩石学、矿床学专业,获硕士学位,高级工程师,从事矿产勘查评价、地质大数据成矿预测研究及地质信息化工作。 
导读:2026年2月25日,津巴布韦调整锂出口政策,暂停所有原矿及锂精矿出口,加强矿产监管与问责,引发业内和民众对全球锂矿资源勘查开发情况的高度关注。津巴布韦克拉通是全球重要伟晶岩型锂矿省之一,共发育12个伟晶岩脉群,勘查程度低,找矿潜力大。该国最大的锂矿床为Bikita矿床,分布在马斯温戈绿岩带内,伟晶岩体长1.7km,厚40~70m,资源量达1.16亿吨,Li2O平均品位0.58%。
本研究通过系统分析全球锂矿地质勘查数据与学术研究成果,全面分析了全球锂矿资源空间分布规律,并重点剖析了具有重要工业价值的伟晶岩型、盐湖卤水型和黏土型三类锂矿床。本研究将全球锂矿床分为硬岩型、黏土型、卤水型三个大类。硬岩型包括伟晶岩型、碱长花岗岩型、云英岩型;黏土型细分为火山岩型、碳酸盐型、锂沸石型(贾达尔型);卤水型分为盐湖卤水型和地下卤水型。
研究发现:全球锂矿资源分布具有显著的不均一性,其中伟晶岩型锂矿分布广泛,盐湖卤水型锂矿集中分布于南美锂三角、青藏高原及北美西海岸,黏土型锂矿则主要赋存于北美科迪勒拉造山带。典型锂矿床分析表明,伟晶岩型锂矿与造山带密切相关,大多产于高绿片岩相-低角闪岩相的变质沉积岩或变质火山岩地区,具内部分带结构。全球绝大多数伟晶岩型锂矿资源量在100万吨以内,品位多在0.5%以下或0.8%~1.5%之间。澳大利亚Greenbushes矿是全球产量最大、经济性最好的伟晶岩型锂矿。盐湖卤水型锂矿受气候、盆地、构造、热液、时间、锂源等六大条件限制,全球资源量约1.78亿吨,其中锂三角地区约1.34亿吨。世界前三大盐湖分别为玻利维亚Uyuni(乌尤尼盐沼)、智利Atacama(阿塔卡马盐沼)、阿根廷Cauchari-Olaroz(考查里-奥拉罗兹盐湖),均位于上述集中分布区。黏土型锂矿成因类似于盐湖卤水型锂矿的低温形成过程,典型矿床有墨西哥Sonora(索诺拉),主要分布在北美科迪勒拉地区。锂矿的勘查开发从2016年以后开始火热,2022年全球锂矿勘查经费达4.67亿美元。全球锂矿企业主要集中在玻利维亚、智利、加拿大、美国、阿根廷、澳大利亚、英国和中国;主要锂业公司分布于玻利维亚、智利等资源国及中、美等技术领先国家。澳大利亚锂产量全球领先,占48%。全球范围内锂矿勘查开发以伟晶岩型、盐湖卤水型为主,找矿潜力巨大。刚果(金)、津巴布韦、阿富汗是未来伟晶岩型锂矿的重要潜力区。基金项目:深地国家科技重大专项(编号:2024ZD1003208)和紫金矿业集团股份有限公司科技项目矿山综合找矿预测专项(编号:4104KY2022030001)联合资助。说明:(1)参考文献以原文为准,本推文未作详细标注。(2)本号推文素材来源于公开发表的专业/学术期刊,仅供学习交流之用,相关事实恕不另行核实。 
——内容提纲——
0 引言
1 锂矿的全球资源概况
2 主要类型及分布特征
3 典型锂矿床概述
3.1 伟晶岩型
3.2 盐湖卤水型
3.3 黏土型
4 勘查与开发现况
4.1 勘查情况
4.2 开发情况
4.3 主要锂矿企业及所属矿山产量、资源量情况
5 锂资源潜力方向
6 结论
———–
0 引言
锂作为自然界最轻的金属元素,具有极低的电极电位和最高的电化学当量,这些特性使其成为理想的电池材料。除电池应用外,锂及其化合物还广泛应用于新能源领域、特种材料(航空航天合金、高温陶瓷与玻璃)、工业添加剂(润滑剂、橡胶硫化剂)、医药制剂、核工业及光电材料等众多高技术领域,展现出独特的“工业味精”特性。以往对锂进行了大量的研究工作:
(1)成矿理论与勘查进展方面,毛景文等(2019)系统总结了中国关键金属矿产找矿突破;陈衍景等(2021)深入解析了全球伟晶岩型锂矿成矿规律;
(2)矿床类型研究方面,分别针对盐湖卤水型(王秋舒等,2015;刘成林等,2021)和沉积型锂矿(于沨等,2019)开展了系统研究;
(3)勘查技术方面,王登红(2019)系统评述了锂矿探测技术与找矿方法。这些研究都证明,在全球能源转型背景下,锂资源具有不可替代的战略地位。特别是随着新能源汽车和电子设备的快速发展,锂需求呈现指数级增长(郭娟等,2017),中国对于锂的需求会越来越高(周平等,2014;王秋舒等,2016,2019;周园园,2019;徐喆等,2024)。据国家统计局数据及行业分析,我国锂资源供需矛盾日益突出,2021 年对外依存度已达85%(国家统计局),预计至2025年全球锂资源供应缺口将达26%。本研究通过系统分析全球锂矿资源分布、矿床类型、典型矿床特征及勘查开发态势,旨在:(1)构建全球锂矿资源知识体系;(2)揭示国际锂业巨头布局特征;(3)为中资企业海外资源并购与勘探提供科学依据。研究成果对保障我国锂资源供应链安全、服务“一带一路”倡议实施具有重要战略意义(刘大文,2015)。
1 锂矿的全球资源概况
全球的锂矿资源相对丰富,已探获600 余个不同规模的锂矿床,累计Li2O 资源量达2.5 亿吨(表1),但分布不均匀,主要集中分布在南美锂三角地区(阿根廷、玻利维亚和智利三国毗邻区域)、西澳大利亚、中国、美国西海岸、加拿大、刚果(金)、津巴布韦、德国、墨西哥等国家地区(图1)。其中津巴布韦、阿根廷、智利、玻利维亚、美国、加拿大、澳大利亚锂矿资源量最为丰富,占全球锂资源量的88%。
表1 全球主要资源国锂矿资源量注:数据来源:据S &P Capital IQ(2022)统计(数据截止2022年6月)。 图1 全球锂矿分布图(数据引用S & P Capital IQ,2022,投图生成)
2 主要类型及分布特征
通过研究前人对锂矿床的类型划分成果,结合含锂矿物的赋存条件,将全球锂矿床分为硬岩型、黏土型、卤水型三个大类。硬岩型包括伟晶岩型、碱长花岗岩型、云英岩型;黏土型又细分为火山岩型、碳酸盐型、锂沸石型(贾达尔型);卤水型包括盐湖卤水型(为主)和地下卤水型,地下卤水型的勘查开发程度非常低,包括油气田卤水和地热卤水,油气田卤水和地热卤水已探获的矿床主要在美国。油气田卤水型锂矿形成于油气田深部储层(张苏江等,2020;赵东杰等,2021;肖则佑等,2023;熊定一等,2023)。地热卤水型锂矿形成于富含锂硼钾等元素的温热浓盐水溶液(蔡艳龙和李建武,2017)(表2)。
表2 锂矿主要矿床类型注:品位数据引用S & P Capital IQ(2022)及企业年报。 就目前而言,全球范围内锂矿的勘查开发主体为伟晶岩型、盐湖卤水型、黏土型锂矿,全球主要锂矿床一览表如表3所示。
表3 全球主要锂矿床一览表数据来源:据S & P Capital IQ (2022) 统计 (数据截止2022年6月)。
3 典型锂矿床概述
3.1 伟晶岩型
伟晶岩型锂矿床多位于造山带内部,是板块碰撞汇聚过程中加厚地壳熔融的产物,多产于高绿片岩相-低角闪岩相的变质沉积岩或变质火山岩地区(王登红等,2018;陈衍景等2021;孙文礼等,2021,2022)。通常与S型花岗岩关系密切,多分布在花岗岩体的内外接触带中,具复杂的交代作用,伟晶岩多具内部分带结构。矿体形态常呈岩株状、脉状、似层状。S 型花岗质熔体通过熔融形成的泥质沉积物是主要的锂源,云母为主要储锂矿物。伟晶岩型锂矿床从中可开采提取锂辉石、透锂长石、锂云母、锂霞石和磷铝锂石等含锂矿物(刘丽君等,2017;王登红等,2018;Gourcerol et al.,2019;陈衍景等,2021)。含矿伟晶岩分为带状构造和无带状构造伟晶岩两大类(刘丽君等,2017),带状构造伟晶岩锂矿床的典型代表为澳大利亚Greenbushes锂矿,无带状构造伟晶岩矿床的典型代表为美国北卡罗来纳州“锡石-锂辉石”带的KingsMountain锂矿。伟晶岩形态复杂,产状多样,既可与围岩产状一致,也可切割围岩,产状有陡有缓。伟晶岩中常发生交代作用,这种作用由水热流体引起,不少有工业价值的矿物形成于交代阶段。伟晶岩是岩浆结晶阶段的末端产物,较大的深度有利于伟晶岩生成。伟晶岩型锂矿的成矿年龄主要集中在2638 Ma、1809 Ma、962 Ma、485 Ma、309 Ma、274 Ma、97 Ma的7个峰期(隰弯弯等,2023)。浅颜色地表、片(麻)岩穹窿地区、风化残留的粗大伟晶岩晶体、花岗岩矿物和蚀变分带远端、陡倾产状的切层伟晶岩脉露头,是重要的伟晶岩型锂矿的找矿标志。本次研究统计,全球伟晶岩型锂矿约占全球已查明锂资源量的30%,但矿床规模较盐湖卤水型小,在世界范围内广泛分布(图1),主要集中分布在西澳大利亚、美国西北部、加拿大安大略-魁北克州、中国青藏高原周边、非洲中部(刚果(金)、津巴布韦、纳米比亚)、欧洲中部(德国)、欧洲西南部(西班牙、葡萄牙)、欧洲东南部(捷克、塞尔维亚)等国家和地区。通过全球伟晶岩型锂矿品位吨位图可看出(图2),全球绝大多数的伟晶岩型锂矿资源量在100万吨以内,品位在0.5%以下、0.8%~1.5%区间的最多。除刚果(金)的Manono 锂矿,澳大利亚的Greenbushes、Pilgangoora、MtHolland、Wodgi 锂矿床氧化锂资源量在200 万吨以上,同时品位在1.0%以上,属于经济开采的最佳指标,可见全球最好的伟晶岩型锂矿基本都在澳大利亚。
图2 全球伟晶岩型锂矿品位吨位图(据S & P Capital IQ,2022投图生成)
3.1.1 澳大利亚
Greenbushes伟晶岩型锂矿位于西澳大利亚的Greenbushes锂矿(图1b),开采钽、锂超过30年。Greenbushes伟晶岩形成时代为2.57 Ga,其位于巴林格普变质带(Balingup Metamorphic Belt),该变质带形成西片麻岩省的南部,是太古宙伊尔加恩克拉通四个分区之一。Greenbushes矿床是一个复杂的系统,由一个大的伟晶岩带、许多小的伟晶岩脉和平行叶理走向的豆荚状岩脉组成。它们集中在花岗闪长岩、超镁铁质片岩和角闪岩边界上的剪切带内。Greenbushes伟晶岩晶体粗大,岩体平均长3 km,最长达14 m,宽300 m,北至西北走向,倾向西至西南,倾角约45°(图3)。伟晶岩核心区由四个主要带和四个次要带构成,呈非同心分布。含锂辉石伟晶岩集中在伟晶岩的上盘(边部)和下盘(深部)。锂辉石含量20%左右,矿物成分复杂,除常见的伟晶岩型锂矿的矿物之外,还可见少量可综合利用的绿柱石、铌钽铁矿、锡石、铯沸石等稀有金属矿物。图3 Greenbushes矿床地质图(a)、伟晶岩分带图(b,据陈衍景等,2021)1-辉绿岩墙; 2-伟晶岩矿体; 3-伟晶状花岗岩;4-角闪岩; 5-镁铁质-超镁铁质片岩; 6-锂带;7-钾带; 8-钠带; 9-边缘带 含锂辉石伟晶岩带长约2 km,精矿产品为低铁锂辉石,产品优质。按2020年产量和储量计,澳大利亚Greenbushes矿山是全世界最大的硬岩锂矿。伍德麦肯兹报告格林布什锂矿的总资源量(不含储量)折合碳酸锂当量1310万吨,锂矿储量折合碳酸锂当量830万吨,平均品位1.71%(表3)。泰利森化学级锂精矿二期、尾矿库项目投产后,格林布什的锂精矿总产能达162 万吨/年。2014 年天齐锂业作价30.4 亿元收购Greenbushes51%的股权,保障了天齐锂业锂资源的供应,垂直整合企业内部的锂产业链。一举提高中国在国际锂矿格局中的地位和话语权,凭借全世界最好的矿山资源,天齐锂业成为国内初代锂王。
3.1.2 津巴布韦
Bikita伟晶岩型锂矿含锂伟晶岩在非洲广泛存在(图1),但缺乏对锂矿的系统勘探,探获发现的锂矿床远落后其他国家和地区。津巴布韦克拉通是全球重要伟晶岩型锂矿省之一(陈衍景等,2021),共发育12 个伟晶岩脉群(图4a),Bikita 锂矿是其中之一,Bikita 锂矿首次勘查发现距今已一个多世纪,前期主要开发钽、锡、铍和铯等矿物(表3)。Bikita 锂矿的伟晶岩体长1.7 km,厚40~70 m,倾角较缓(图4a),含锂矿物主要是透锂长石和锂云母,其次为锂辉石、磷锂铝石、锂霞石。Bikita 锂矿床主要分布在马斯温戈绿岩带内,伟晶岩中的富锂矿物是与附近的Chilimanzi 花岗岩侵入体相互作用,经交代变质而形成,围岩为低角闪岩-高绿片岩相变质岩组合。Bikita 锂矿床的含矿伟晶岩形成时间约为2617 Ma,形成于2700~2600 Ma的造山事件中。图4 津巴布韦克拉通及Bikita 伟晶岩矿田地质示意图(a)、Bikita锂矿床伟晶岩脉成矿分带现象(b,据 Dittrich et al.,2019修绘)①-Bikita; ②-Masvingo; ③-NE Mutoko; ④-Harare; ⑤-Karoi;⑥-Kamativi; ⑦-Que Que; ⑧-N Bulawayo; ⑨-SE Bulawayo; ⑩-Mewza Range; ⑪-W Mutare; ⑫-Hwedza; A1-透锂长石-锂辉石-铯沸石带;A2-石英-锂云母-长石带; B1-锂辉石带; B2-铯沸石带; B3-透锂长石带; C1-长石带; C2-白云母带; D-绿岩带;1-伟晶岩矿田; 2-国境线; 3-大岩墙; 4-花岗岩和片麻岩; 5-活动带; 6-绿岩带 Bikita 锂矿被划分为边缘带(C1、C2)、中间带(B1、B2、B3)、内核带(A1、A2)三个主要带(图4b),其中边缘带为长石带和白云母带;中间带为锂辉石带、铯沸石带、透锂长石带;内核带为石英-锂云母-长石带,透锂长石-锂辉石-铯沸石带。锂辉石在Bikita 伟晶岩中主要分布在中间带,尤其是在透锂长石带、锂辉石带、铯榴石带中。在围岩接触带区域,锂辉石通常发生蚀变,形成白云母等。锂辉石在Bikita 伟晶岩中表现为细长板状形态,浅绿色到浅灰色,长度大约在0.5~10 cm,其延伸方向垂直于围岩接触面。在围岩接触带区域,锂辉石通常发生蚀变,形成白云母等。Bikita 锂矿的矿石量1.16 亿吨,矿床平均品位0.58%。
3.1.3 刚果金Manono-Kitolo伟晶岩型锂矿
刚果金Manono-Kitolo伟晶岩型锂矿位于刚果(金)Katanga 省(图1),伟晶岩形成时代为0.92 Ga,其由Manono和Kitolo两个复杂的伟晶岩区构成。Manono和Kitolo的伟晶岩体地表露头长度为4~6 km,宽度为50~800 m,因其处于一个到多个伟晶岩体堆叠的轴线附近,所以Manono-Kitolo矿床的地下隐伏矿体较大(图5),矿床整体为大钝角背斜,近乎水平。伟晶岩体形成于构造期后,基本平行围岩片岩的片理。片岩中含有丰富的因接触变质形成的电气石矿物。伟晶岩的主要赋锂矿物为锂辉石,横向上具有分带性,被划分为5个分带,中心带为锂辉石带,外围分别为石英内核带、石英钠长石带、白云母长石石英带、花岗细晶岩带,由于地表沉积物覆盖,界线不清。岩心中锂品位最高达到25%~30%。图5 Manono-Kitolo伟晶岩型锂矿地质示意图和剖面图(据Bassot and Morio,1989修绘)1-伟晶岩; 2-其他围岩; 3-浅变质岩 在走向上,覆盖区以下的伟晶岩边界还未得到系统勘探。据本次研究统计,刚果金Manono伟晶岩型锂矿的氧化锂资源量为668万吨,矿床品位1.615%(表3)。
3.2 盐湖卤水型
盐湖卤水型锂矿又称封闭盆地卤水锂矿或大陆盐湖卤水锂矿(Lorenz et al. ,2010;王秋舒等,2015;娄德波等,2022)。干旱气候、封闭盆地、热液活动、构造沉陷、充足锂源、浓缩富集是盐湖卤水型锂矿的6大成矿条件。其中干旱提供了气候保障,封闭盆地提供场所,热液活动(包括火山或地热活动)对锂进行淋滤、浓缩、富集、运移,通过伸展、走滑、挤压等构造活动形成的沉陷区为成矿提供了重要的容矿、导矿机构,热液活动形成的锂黏土矿物、玻璃质碎屑、新(古)生代岩石通过风化淋滤卤水富集形成的锂盐活化再循环等提供了充足的锂源,长期的浓缩富集为经济开发提供了足够的时间保障(高峰等,2011;郜志清等,2012;李瑞琴等,2021;刘成林等,2021)。盐湖卤水提锂从20 世纪80 年代开始,1995~2003 年全球卤水提锂的产能从26% 提高到了91.2%,逐渐占据了世界锂工业的主导地位(刘丽君等,2017)。到2022年底,全球已查明盐湖卤水型锂矿资源量约1.78 亿吨。根据本次研究发现,盐湖卤水型锂矿分布相对集中,且矿床规模很大,主要分布在三个地区,分别为南美锂三角地区、中国的青藏高原和北美洲西海岸(美国、加拿大)。南美锂三角是全球最重要的锂资源基地。分布有世界著名的玻利维亚Uyuni(乌尤尼盐沼)、智利Atacama(阿塔卡马盐沼)、阿根廷的Cauchari-Olaroz(考查里-奥拉罗兹盐湖)巨型锂矿床。南美锂三角地区的锂资源量约1.34亿吨,储量约6700万吨,平均Mg/Li 值为9,盐湖锂离子浓度600 mg/L,远超美国、中国等其它国家和地区的品质(图6)(隰弯弯等,2023)。中国典型的盐湖卤水型锂矿是扎布耶、当雄错、西台吉乃尔、东台吉乃尔、拉果错盐湖等。此外在美国西部内华达山脉与落基山脉之间的大盆地区域内已查明SearlesLake(西尔斯湖)、Greatsaltlake(大盐湖)及SilverPeak(银峰盐湖)等著名盐湖,成矿时代为白垩纪至古近纪-新近纪。
图6 全球盐湖卤水型锂矿品质判别对比图(据隰弯弯等,2023修绘)
3.2.1 智利Atacama盐湖
南美洲的含锂湖泊蒸发岩盆地或盐湖主要位于普纳高原(图1a),面积约40万km2,包括阿根廷西北部、玻利维亚西部和智利北部。该地区的局部洼地,经历了快速的沉降。Atacama 盐湖卤水锂矿床是世界上储量最大的盐湖锂矿床,(图7),其表面积约为3000 km2。含盐卤水位于盐层的上部,盐湖南部的区域为盐核,面积1400 km2。盐层上部的孔隙率从靠近表面的大约30%,到35 m 左右深度的时候下降为零。在湖面以下50~70 cm 的深度,锂浓度异常最高,并呈显出系统、规律的区域浓度分带性。最高的锂值超过4000×10-6,分布在盐湖最南端,面积为7 km2。通过一系列勘探线剖面剖析,在Atacama 盐湖下面,是蒸发岩和相关的复杂沉积物序列,沉积物延伸至少360 m,最深可能高达1000 m。
图7 Atacama盐湖南部近地表锂含量(×10-6) 等值线图(据Kesler et al.,2012修改)1-水域范围; 2-锂含量; 3-蒸发池 据天齐锂业年报(2021),Atacama 盐湖卤水锂矿床锂储量4550 万吨碳酸锂(LCE),平均锂离子含量约2380×10-6。
3.2.2 玻利维亚Uyuni盐湖
玻利维亚Uyuni 盐湖是世界上最大的盐湖之一(图1),由冰川湖残留形成,面积为9000~10500 km2,Uyuni 盐湖因其超大的面积和相对较高的锂含量,在全球范围内一直受到较高的关注度。Uyuni 盐湖与其附近的Coipasa 盐湖形成一个更大的盐湖群,占据了整个玻利维亚阿尔蒂普拉诺的南部,形成年代为更新世。南部的奥格兰河不断为盐湖补给热泉水,河水中锂元素含量4~30 mg/L。卤水中锂元素含量 80~1150 mg/L,平均值为 321 mg/L。Uyuni 盐湖最上层的沉积层为富含卤盐的盐壳,厚度从沿盐壳边缘不到2 m到其中心约11 m,局部被间隙盐水饱和。盐水的变化从Na-Cl 型到Mg-Cl 型,锂浓度在盐湖中成带状系统变化(图8),局部达到几千×10-6。Uyuni 盐湖施工过最深的钻孔为121 m 和220 m,共见到11层含锂盐层,总厚度为80 m,但底部仍未封边。据本次研究统计,Uyuni 盐湖的氧化锂当量资源量为3900 万吨。
图8 Uyuni盐湖近地表锂含量 (mg/L)等值线图(据Kesler et al.,2012修改)
1-盐湖范围; 2-锂含量
3.3 黏土型
黏土型锂矿是指赋存于黏土层(岩)中的锂矿床,锂皂石、皂石、斯皂石、锂云母等是黏土型锂矿的主要含锂矿物,锂沸石型锂矿床较为特殊,如:塞尔维亚的Jadar 锂矿,赋锂矿物为羟硼硅钠锂石[LiNaSiB3O7(OH)],同时存在硼和锂,锂辉石含量25%左右(杨卉芃等,2019)。黏土层(岩)主要是蒙脱石族和伊利石族等物质(刘丽君等,2019;于沨等,2019),除锂外,还产出Mg、F等热液矿物。通过总结前人的数据认为(Bradley et al.,2017),黏土型锂矿的形成类似于盐湖卤水型锂矿的低温形成过程,但其成因更加复杂,有热液矿物产出。并由较早的热液过程提供锂源,经晚期的热液、水的淋滤、运移、沉淀、富集,在封闭的盆地与其它碎屑物混合沉淀、富集形成。黏土型锂矿主要分布在北美科迪勒拉地区(美国和墨西哥西部沿海)。由于黏土型锂矿有形成超大型矿床规模的潜力,因此近年来逐渐受到关注。据本次研究统计全球黏土型锂矿资源量1450万吨,典型的黏土型锂矿有墨西哥的Sonora、美国的Lithium Nevada、Clayton Valley、塞尔维亚 Jadar 超大型锂硼矿等。中国的黏土型锂矿尚未有重大突破,但是山西运城、河南焦作、华北煤层区(石炭系本溪组)中的黏土矿、铝土矿及其围岩的黏土岩层普遍含锂,应引起重视,另我国西南地区是碳酸盐黏土型锂矿的巨大潜力区。黏土型锂矿的典型矿床是墨西哥Sonora 黏土型锂矿,该矿床位于墨西哥西部(图1),北部距美国边境线250 km。其是全球范围内黏土型锂矿的典型代表。Sonora 锂矿地处索诺拉盆地,盆地大致分为3 层,分别为上部的黏土层、中部的砂岩层、底部的玄武岩。主要由渐新世到中新世的流纹质凝灰岩和西马德雷山脉上部火山岩群的细粒角砾岩构成。该演替在中新世受到盆地和区域构造拉伸的作用,导致发育一系列半地堑。半地堑局部充满了河流-湖泊沉积物和含锂黏土夹层的凝灰岩。第四系和玄武岩流覆盖了基底沉积物-火山碎屑岩演替。Sonora 锂矿的矿床地表露头走向长6 km,厚度为20~40 m。锂蒙脱石为主要赋矿矿物,富集在近水平层状的几个黏土层。含锂黏土层主要由火山灰的表生成因或成岩蚀变形成,包含残留的石英和长石晶体碎片、岩屑碎片、二氧化硅带。矿区内高品位矿体的Li、K、Cs 元素含量呈显正相关性,并分布在矿床的南部。截至2017 年5 月,以往的槽探、钻孔的样品的148个样品中锂含量超过1000×10-6的共31件,有4个钻孔显示锂含量1000±100×10-6的矿层厚度为24~48 m,矿层深度0~63 m。据本次研究统计,Sonora 黏土型锂矿的氧化锂资源量为356 万吨,平均品位0.637%(表3)。
4 勘查与开发现况
4.1 勘查情况
据标普财智数据统计(数据截止2021年12月),在全球614个锂矿项目中,以锂作为主矿种的矿山项目464个。其中勘查阶段378个,生产阶段85个,概略研究、(预)可研阶段76个,草地项目47个,矿山建设25个,关停3个。从统计数据可见目前全球绝大多数锂矿项目处于勘查初级阶段,未来增储、产量增加具有很大潜力。2022年全球锂矿勘查经费投入共计4.67亿美元,其中绿地勘探1.04亿美元,矿区勘探1.33亿美元,高级勘探2.3亿美元,占比达49%。2022年全年共投入钻孔2560个,锂矿钻孔成果TOP10 项目分别为Pakeagama Lake、Manono、FCICorvette、Goulamina、Bonnie Claire、Ewoyaa、Goulamina、Corvette、Grota do Cirilo、Uis(详见表4)。其中钻探勘查重点在加拿大、澳大利亚、马里、巴西、美国、刚果(金)、津巴布韦、纳米比亚、加纳。表4 锂矿地质勘查项目钻孔成果TOP10注:数据来源:S & P Capital IQ,2022(数据截至2022年12月)。
4.2 开发情况
目前全球锂矿开发主要集中在智利、阿根廷、澳大利亚、加拿大、中国、美国,以及少数其他国家,开发比较集中。其中智利、阿根廷和中国都是以盐湖卤水型锂矿开发为主,澳大利亚、加拿大则以开发硬岩型锂矿为主(蔡艳龙等,2017)。锂辉石、透锂长石及锂云母等含锂矿物的加工和提纯是锂资源开发利用的重点。全球锂矿开采在2016年前趋于稳定,全球总产量控制在4万吨LCE,2017年开始急剧增高,到2018年达到9.5万吨峰值,2019、2020年稍后回落,在8~9万区间,USGS预测,在2021年全球锂产量会达到10万吨LCE(表5)。
表5 2012~2021年全球主要资源国锂产量注:数据来源:USGS(Mineral Commodity Summaries 2012~2022),单位:t。
全球锂矿的储量变化较产量变化会滞后一年(图9),2016 年之前全球锂矿储量基本在1500 万吨,2017 年不增反降,从2018 年开始跟随产量曲线快速增长,到2020 年达到2200 万吨储量规模。图9 全球锂矿产量和储量变化曲线图(2010~2020年)
截至2021年,全球锂矿产量最大的国家为澳大利亚,占2020 年全球产量的48%,其次是智利(26%)、中国(16%)和阿根廷(7%),由于企业数据保密,此占比不包含美国。
4.3 主要锂矿企业及所属矿山产量、资源量情况
全球对于锂矿的开发公司主要集中在玻利维亚、智利、加拿大、美国、阿根廷、澳大利亚、英国和中国(表6)。最主要的矿业公司有玻利维亚国家矿业公司、智利矿业化工、锂美公司、奥科目化学、火神能源、力拓、美锂、雅宝、皮尔巴拉等。我国企业通过近3 年的海外并购逐渐掌握了锂矿的资源积累,典型的企业有赣锋锂业、天齐锂业和紫金矿业。
表6 全球主要锂矿企业及持股矿山注:NA-无数据。数据来源:1-企业年报,2-S & P Capital IQ(2022)(数据截至2022年6月)。
5 锂资源潜力方向
根据锂矿的3种主要矿床类型,并遵循地质规律、成矿背景、就矿找矿等原则,锂资源潜力方向如下:
(1)伟晶岩型锂矿分布地域广泛,与造山带的关系非常密切。因此其找矿潜力最大,找矿规模也比较清晰。除目前开发程度较高的西澳大利亚和加拿大魁北克-安大略省以外,全球最有潜力的伟晶岩岩型锂矿的潜力区在中南部非洲的津巴布韦、刚果(金)以及阿富汗中西部的努里斯坦一帕米尔高原中部。此区域成矿背景优越,且对锂矿的地质工作程度低,是今后伟晶岩型锂矿的重点找矿目标区。
(2)盐湖卤水型锂矿分布相对集中,且受气候、盆地、构造、热液、时间、锂源等六大条件的限制,因此多产出在无人区。由于恶劣环境对勘探、开发的影响,在南美锂三角、北美洲西海岸、青藏高原地区的锂资源潜力较大,未来盐湖卤水型锂矿的重点找矿目标区仍集中在以上三大区域。
(3)黏土型锂矿目前已探获的矿床主要分布在美国-墨西哥的西部,因此未来黏土型锂矿的重点潜力区仍在墨西哥西部和美国交界地区。另外中国华北地区煤系地层、山西、河南等地区的黏土层也含锂,需要进一步工程验证和资源储量核实,以实现黏土型锂矿新的重大找矿突破。另外在我国西南地区有碳酸盐黏土型锂矿的巨大潜力,寻找有效的开发方案,可解决我国锂产业长远发展面临的资源紧缺问题。
6 结论
(1)通过研究前人对锂矿床的类型划分成果,结合含锂矿物的赋存条件,将全球锂矿床分为硬岩型、黏土型、卤水型三个大类。硬岩型包括伟晶岩型、碱长花岗岩型、云英岩型;黏土型细分为火山岩型、碳酸盐型、锂沸石型(贾达尔型);卤水型分为盐湖卤水型和地下卤水型。
(2)通过对伟晶岩型、盐湖卤水型、黏土型三种典型锂矿床分析认为:伟晶岩型锂矿世界范围内广泛分布,与造山带密切相关,大多产于高绿片岩相-低角闪岩相的变质沉积岩或变质火山岩地区,具内部分带结构。全球绝大多数的伟晶岩型锂矿资源量在100万吨以内,品位在0.5%以下、0.8%~1.5%区间的最多,全球经济性最好的伟晶岩型锂矿在澳大利亚,Greenbushes 锂矿为产量最大的伟晶岩型锂矿;盐湖卤水型锂矿集中在南美锂三角、青藏高原、北美西海岸,受气候、盆地、构造、热液、时间、锂源等六大条件的限制,全球盐湖卤水型锂矿资源量约1.78亿吨,锂三角地区的锂资源量约1.34亿吨,世界前三大盐湖分别为世界著名的玻利维亚Uyuni(乌尤尼盐沼)、智利Atacama(阿塔卡马盐沼)、阿根廷的Cauchari-Olaroz(考查里-奥拉罗兹盐湖)巨型锂矿床;黏土型锂矿主要分布在北美科迪勒拉地区。黏土型锂矿的成因类似于盐湖卤水型锂矿的低温形成过程。典型的黏土型锂矿有墨西哥的Sonora。
(3)锂矿的勘查开发从2016 年以后开始火热,2022 年全球锂矿的勘查经费达4.67 亿美元。全球锂矿企业主要集中在玻利维亚、智利、加拿大、美国、阿根廷、澳大利亚、英国和中国,澳大利亚锂产量全球领先,占48%。全球范围内锂矿勘查开发以伟晶岩型、盐湖卤水型为主。伟晶岩型、盐湖卤水型锂矿找矿潜力大,刚果(金)、津巴布韦、阿富汗是未来伟晶岩型的重要潜力区。
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