鋁土礦實際上是指工業上能利用的,以三水鋁石、一水軟鋁石或一水硬鋁石為主要礦物所組成的礦石的統稱。鋁土礦的應用領域有金屬和非金屬兩個方面,是生產金屬鋁的最佳原料,也是最主要的應用領域,其用量占世界鋁土礦總產量90%以上,鋁土礦在非金屬方面的用量所占比重雖小,但用途卻十分廣泛。
一、全球鋁土礦資源分布
據美國地質調查局2020年發布的礦產品摘要,世界鋁土礦總資源量為550~750億t,其中非洲176~240億t、大洋洲127~172億t、南美洲和加勒比海地區115~157億t、亞洲99~135億t及其他地區33~45億t,所占比例大致為下表。
全球鋁土礦資源分布
從國別來看,世界鋁土礦分布集中度較高,探明儲量排名前10位的國家依次為幾內亞、澳大利亞、巴西、越南、牙買加、印度尼西亞、中國、圭亞那、印度、蘇里南,合計約243億t,占世界總探明儲量的87%。
世界主要鋁土礦國家探明儲量情況表
序號 | 國家 | 所屬大洲 | 探明儲量/億t | 占比/% |
1 | 幾內亞 | 非洲 | 74.0 | 26.6 |
2 | 澳大利亞 | 大洋洲 | 62.0 | 22.3 |
3 | 巴西 | 南美洲 | 26.0 | 9.3 |
4 | 越南 | 亞洲 | 21.0 | 7.5 |
5 | 牙買加 | 北美洲 | 20.0 | 7.2 |
6 | 印度尼西亞 | 亞洲 | 10.0 | 3.6 |
7 | 中國 | 亞洲 | 9.8 | 3.5 |
8 | 圭亞那 | 南美洲 | 8.5 | 3.1 |
9 | 印度 | 亞洲 | 5.9 | 2.1 |
10 | 蘇里南 | 南美洲 | 5.8 | 2.1 |
11 | 沙特阿拉伯 | 亞洲 | 2.1 | 0.8 |
12 | 俄羅斯 | 亞洲 | 2.0 | 0.7 |
13 | 哈薩克斯坦 | 亞洲 | 1.6 | 0.6 |
14 | 其他 | 29.6 | 10.6 | |
全球 | 278.3 | 100 |
據S&PGlobal數據庫,資源量排名前30位的鋁土礦項目中(詳見文獻1),幾內亞和澳大利亞占據主導地位,且單個項目資源量規模巨大,在世界鋁土礦格局中舉足輕重。
世界主要鋁土礦床(前五)
序號 | 項目名稱 | 所在國家 | 所屬公司 | 資源量/億t |
1 | Sangaredi | 幾內亞 | 力拓礦業集團; 美國鋁業公司; AluminaLimited; DadcoInvestmentsLimited; 幾內亞政府 | 67.85 |
2 | SantouHouda | 幾內亞 | 幾內亞政府 | 32 |
3 | Labe | 幾內亞 | AluferMiningLimited | 25 |
4 | Koumbia | 幾內亞 | ZetaResourcesLimited | 21.75 |
5 | Weipa | 澳大利亞 | 力拓礦業集團 | 19.21 |
下圖為2017年5月15日一艘從幾內亞運載鋁土礦的船在中國山東省煙臺港卸貨(圖路透社/斯特林格)。另據最新的海關數據,2023年前兩個月,中國進口鋁土礦2361.71萬噸,其中1月份的鋁土礦進口量達到了創紀錄的1238.09萬噸,進口幾內亞鋁土礦920.6萬噸,同樣是歷史新高。
二、鋁土礦礦床類別
從形成的地質過程看,鋁土礦實質上是一種在近地表強風化作用下形成的殘積巖,是有利氣候條件和構造環境長期耦合的產物(Meyer,2004)。根據礦物組成、化學成分和基底巖性特征,全球不同鋁土礦類型的比例大致如下:
①紅土型:
紅土型鋁土礦為殘積成因,是近地表鋁硅酸鹽的原位紅土化作用的產物,以三水鋁石為主要的含水鋁氧化物,另有少量的一水軟鋁石,是國際上最主要的鋁工業原材料,約占世界鋁土礦資源總量的90%。此類鋁土礦具有礦石質量好、高鋁硅比、埋藏淺、易于開采等優點,是鋁工業的優質原料。
鋁土礦母巖主要為酸性、中性、堿性硅酸鹽巖石,礦體呈層狀、斗篷狀,其上常被土壤或紅色、黃色含鐵黏土所覆蓋,其下常為富含高嶺石、埃洛石的黏土層及半風化基巖,往往形成于地勢平整的高地,與熱帶、亞熱帶氣候條件下大陸尺度的夷平面關系密切。礦床主要分布在南北緯30°以內的熱帶和亞熱帶地區,主要分布在非洲西部、南美洲北部、印度、東南亞及澳大利亞北部和西南部,中國的紅土型鋁土礦規模相對較小,主要分布在廣西貴港、海南蓬萊等地。
非洲西部紅土型鋁土礦是世界鋁土礦主要來源之一,這一地區蘊藏鋁土礦較為豐富的國家包括幾內亞、喀麥隆、加納等。全球范圍內紅土型鋁土礦的形成常與全球變暖、大氣中CO2濃度增加、海洋缺氧事件、生物滅絕事件等相關。
②碳酸鹽巖巖溶型(巖溶型鋁土礦):
稱為卡斯特型(Karst),礦石以一水硬鋁石型為主,其次為一水軟鋁石型,具有高鋁、高硅、中低鋁硅比等特征,品質較紅土型鋁土礦差,約占世界鋁土礦資源總量的11.5%。該類型高品位鋁土礦多位于風化層下部,礦體呈透鏡狀或層狀,向底部、邊緣和上部逐漸過渡為低品位鋁土礦或含鋁土礦的黏土。這類鋁土礦空間分布與碳酸鹽具有密切關系,但其母巖可以有多種類型,如泥巖、板巖、古老的鎂鐵質基底等。
巖溶型鋁土礦主要分布在南歐、加勒比海地區、亞洲、中國西南部和中部等。南歐尤其是地中海國家如葡萄牙、西班牙、法國、匈牙利、克羅地亞、波黑和希臘等廣泛發育巖溶型鋁土礦,構成了著名的地中海鋁土礦帶其中以希臘儲量最為豐富。
TsingydeBemarahaStrict自然保護區(馬達加斯加)-風景如畫的喀斯特地貌
備注:喀斯特地貌(KarstLandform),是地下水與地表水對可溶性巖石溶蝕與沉淀,侵蝕與沉積,以及重力崩塌、坍塌、堆積等作用形成的地貌,以斯洛文尼亞的喀斯特高原命名,中國亦稱之為巖溶地貌,為中國五大造型地貌之一。
③季赫溫型(Tikhvin):
季赫溫型也稱為堆積型,是紅土型鋁土礦經風化、搬運、異地沉積的產物,覆于鋁硅酸鹽剝蝕面之上,其與基巖無成因關系,儲量僅占全球總儲量的約1%,主要分布在俄羅斯和中國等地。
三、中國鋁土礦礦床空間分布規律及4個重點成礦區帶
中國鋁土礦具有成礦時代單一、空間分布廣泛但局部相對集中的特點。據統計,截至2015年底,中國累計備案的鋁土礦礦區共553個,查明鋁土礦總資源量47.1億t,主要分布為山西(15.3億t)、河南(10.7億t)、廣西(8.7億t)、貴州(8.4億t)、其他(4.1億t),上述4個省區合計超過全國總資源量90%以上。
中國主要鋁土礦省區、資源量及其所占比例
在空間分布上主要集中在山西斷隆、華北陸塊南緣、黔中北-渝南以及桂西南-滇東南4個成礦帶資源量占全國總資源量的73%。在礦床類型上,中國鋁土礦以喀斯特型為主。(中國的鋁土礦資源90%以上為巖溶型。)
中國鋁土礦礦床空間分布規律及4個重點成礦區帶
①山西斷隆鋁土礦成礦帶
山西斷隆成礦帶包含了山西省全境、陜西省中部-東北部、內蒙古鄂爾多斯地區、河南省北部以及河北省西南部。在大地構造上,山西斷隆屬于華北陸塊的一部分。
該成礦帶是中國鋁土礦最集中、分布范圍最大的成礦帶,中大型礦床資源量為24.93億t,平均品位63%,成因類型為喀斯特型,成礦帶內發育包括克俄、瓦房溝、石且河等在內的大型鋁土礦礦床30多個。
②華北陸塊南緣鋁土礦成礦帶
華北陸塊南緣成礦帶包括了河南省西部(滎陽、鞏義、登封、新安、澠池、陜縣)以及山西省南部(平陸縣)等地區,在大地構造位置上屬于華北陸塊南緣。
該成礦帶在資源量上僅次于山西斷隆成礦帶,累計探明資源量為8.42億t,平均品位64.9%。成礦帶內發育大型礦床12個,其中包括鞏義市小關、平陸縣下坪、澠池縣曹窯、仁村鋁土礦等。礦床成因類型均為喀斯特型,主要賦礦層位為下石炭統本溪組中下段。
③黔中北-渝南鋁土礦成礦帶
黔中北-渝南成礦帶包括了貴州中部、北部以及重慶南部等廣大地區,大地構造位置屬于揚子陸塊的東南緣。該成礦帶中的鋁土礦均為喀斯特型。
④桂西南-滇東南鋁土礦成礦帶
桂西南-滇東南成礦帶包括了云南東南部和廣西西南部等廣大地區,在大地構造位置上處于華夏板塊西南緣的華南褶皺帶。該成礦帶主要發育喀斯特型和堆積型鋁土礦,其中堆積型鋁土礦在資源量上占主要地位。
喀斯特型鋁土礦主要分布于桂西南和滇東南,成礦物質可能來源于峨眉山玄武巖以及下伏碳酸鹽巖,為海相向海陸過渡相轉變的沉積環境中,海水氧化還原狀態由弱還原向氧化環境的轉變促進了鋁土礦的沉淀。
該成礦帶內堆積型鋁土礦為原生沉積形成的喀斯特型鋁土礦,經過風化剝蝕堆積所形成。代表性礦床包括廣西平果那豆、云南廣南板茂鋁土礦等。
參考資料:
[1]張海坤,胡鵬,姜軍勝等.中國地質調查局武漢地質調查中心,鋁土礦分布特點、主要類型與勘查開發現狀[J].中國地質,2021,48(01):68-81.
[2]徐林剛①②,孫莉③,孫凱①,①中國地質大學(北京)地球科學與資源學院;②中國地質大學(北京)自然資源部戰略性金屬礦產找礦理論與技術重點實驗室;③自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室中國地質科學院礦產資源研究所;中國鋁土礦的成礦規律、關鍵科學問題與研究方法[J].礦床地質,2023,42(01):22-40
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