张承帅1,李莉2,李厚民3
1 中国地质大学地球科学与资源学院,北京,100083
2 中国地质图书馆,北京,10083
3 中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037
摘要:本文概述了当前世界铁资源状况分布状况和国内铁矿床勘查与研究最新进展。认为全球铁矿资源丰富,但分布相对集中,主要集中在巴西、澳大利亚、俄罗斯、加拿大等国家的十几处铁矿集中区,它们同时也是主要铁矿生产和出口国家。铁矿成因类型较多,主要类型单一,全球以沉积变质型矿床为主;中国则以沉积变质型和岩浆型为主。中国铁矿资源储量和产量都位居世界前列,但是国产铁矿石远远不能满足需要,铁矿石进口受制于国外矿业巨头。这是对中国挑战和机遇,因此中国必须坚持开发与贸易并重,积极开拓海外矿业市场。建立世界矿业新秩序是解决我国铁矿资源瓶颈问题的关键。
关键字:铁矿床;世界铁矿主要产地;中国;BIF铁矿
Current Situation of Iron Ore Reources in The World
Zhang Cheng-Shuai1, LiLi2,Li Hou-Min3
1 China University of Geosciences( Beijing), Beijing,100083
2 China Geological Library, Beijing,100083
3 Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing,100037
Abstract:This paper is based on the distribution of iron ore deposits in the world today and the latest of exploration and research on iron ores in China. The iron mineral resources in the whole world are very plentiful, but they distribute comparatively concentrated, the importantest type of iron ore deposit is BIF, while BIF and magnetite ores of magmatic origin are important in China. The main producers and exporters are lacated in dozens of orefields in Brazil,Australia,Russia and Canada etal .While the resource and production of China is in the forefront in the world,it can not meet the demand of domestic steelmakers , its import is ruled by the multinational mining giants.It is unprecedented opportunity and challenge for China.We must strengthen domestic exploration, production and in the meantime, exploit the overseas market, for purpose of establishing a new international iron ore order.
Key word: iron ore; the main sources of the world; China; BIF
1引言
铁矿的勘查研究近60年来经历了大起大落。自20世纪70纪年代中期开始,由于世界铁矿储量保证程度高,以及发达国家经济结构调整,主要铁矿石生产国家减少甚至停止了对铁矿新区的勘查工作[18]。我国情况亦是如此,自1976-1980年开展铁矿会战以后铁矿勘查基本处于停滞状态。进入21世纪,中国现代化进程明显加快,国内钢铁工业翻番增长,导致铁矿石需求急剧增长。由于我国国内铁矿供应不足,铁矿石进口规模持续增长,使得中国成为全球最大铁矿石进口国,导致近年来铁矿石价格逐年飙升。针对这一格局,有必要对我国利用国外铁矿资源,尤其是主要铁矿石出口国家铁矿资源,以及中国国内铁矿资源进行研究。
2世界铁矿资源现状
全球铁矿资源相当丰富,矿石量超过8000亿吨,含铁量超过2300×108t(根据美国地质调查局(USGS)《Mineral Commodity Summaries 2010》[43]),尚有很大发现潜力。按照世界目前已探明铁矿石资源储量,即使在我国因钢铁工业快速扩张、对铁矿石需求如此强劲的格局下,静态保证年限也可以达到100a以上。
60年来世界铁矿的储量和产地有了显著增长,一些老矿山扩大了储量,并发现一批大型矿床。直至1950年非洲大陆几乎没有铁矿,澳大利亚仅在西澳有小型的延皮桑德矿,加拿大的拉布拉多尚属空白点,南半球三大洲的铁矿石产量仅占世界总产量的6.1%,但由于战后西方各国重建和经济复苏,对铁矿石的需求猛增,从而掀起一个全球性的找矿热潮(沈承衍,1995)[20]。巴西和澳大利亚找到世界级大型铁矿,成为位居居世界前列的铁矿石蕴藏和生产大国,利比里亚、南非、毛里塔尼亚等国也成为重要的铁矿石生产和出口国。
目前世界铁矿资源探明储量的90%以上分布在10个国家和地区。它们依次是独联体(俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦)、巴西、中国、加拿大、澳大利亚、印度、美国、法国、瑞典,其中巴西、澳大利亚、印度等不乏高品位铁矿资源。此外,英国、委内瑞拉、利比里亚、智利和南非的储量也比较丰富。但是在国际市场上铁矿石卖方企业主要是巴西淡水河谷公司、澳大利亚必和必托和力托三大公司,三家公司已经形成“价格联盟”,控制着全球75%~80%的铁矿石出口市场,国际铁矿市场出现垄断趋势(赵建安,2009)[26]。
世界各国铁矿生产经验和类型不同,要统一分类很难,但是从矿床成因角度划分,铁矿床的主要类型可分为BIF铁矿及其风化壳型矿床、夕卡岩型、岩浆型、火山岩型、沉积型。BIF铁矿储量巨大,但是品位较低,二次富集(风化淋滤)后也能形成富铁矿床,是世界最重要的铁矿类型,很多巨型矿床都是此类型,包括澳大利亚的哈默斯利、加拿大的魁北克-拉布拉多地区、巴西的铁四角和卡拉加斯、委内瑞拉的Arinoco河南面富矿区、美国苏必利尔湖地区、印度的奥里萨和比哈尔邦、俄罗斯的库尔斯克、乌克兰的克里沃罗格、南非德兰士瓦、中国辽宁鞍山-本溪等地区,单个矿集区矿石储量常达数百亿,多伴有二次富集的巨型富铁矿。根据BIF铁矿床的形成条件和成因可细分为阿尔戈马型和苏必利尔湖型两个亚类。风化壳型矿床,国外也称二次富集矿床,常与世界大型BIF铁矿带密切伴生,产于大型铁矿盆地中,以苏必利尔湖型的二次富化矿床品位最高,规模最大,次为阿尔戈马型的,其他类型不重要,所以与BIF并作一起讨论。岩浆型矿床根据其伴生岩浆岩的不同可分为钒钛磁铁矿床(中国攀枝花、俄罗斯南乌拉尔)和磷灰石磁铁矿床(瑞典基鲁纳、俄罗斯阿弗里坎达、中国甘肃黑鹰山)等亚类。夕卡岩型和火山岩型规模相对较小,但是富矿较多,代表矿床为中国大冶和邯刑地区,俄罗斯乌拉尔和哈萨克斯坦图尔盖矿集区内部分铁矿成因为夕卡岩型。沉积型铁矿品位较低,多为难冶选矿石,以法国洛林铁矿为代表,国内对应类型为宁乡式铁矿。
全世界最重要的铁矿成矿期为太古代、元古代及中生代燕山期,次为晚古生代加里东期沉积铁矿(如加拿大纽芬兰、法国西部);华力西期内生矿床(如乌拉尔)和沉积铁矿(如图拉)以及新生代喜山期的沉积铁矿和风化矿床(如古巴红土矿)(地科院情报所,1977;沈承衍,1995)[4,20]。
图1世界主要铁矿集中区(与应表1内容对)
资料来源:根据中国矿业网、中国铁合金在线、世界黑色金属矿产资源、中国铁矿志[1,29,30]等资料整理
3世界主要铁矿集中区简介
图1为全球主要的铁矿集中区的分布情况,表1列出了相应矿床的资源量和矿床类型等基本情况。它们占据全球铁矿资源的80%以上,在全球铁矿储量和类型中占据重要地位。下面笔者将按照矿床类型分别介绍代表型铁矿的地质情况。
3.1 BIF及其风化壳型代表性铁矿床
(1)澳大利亚哈默斯利铁矿集中区
位于西澳大利亚北部皮尔巴拉地区半沙漠地带。铁矿省面积80000多平方千米(500×160KM),风化淋滤带长近1000km。哈默斯利山脉位于西澳大利亚,由太古代结晶基底(大量花岗岩化)组成背斜核心,含矿层为下元古代纳拉盖恩统,岩性由下而上为:(1)马腊-曼巴铁矿层,厚6-185米,由条带状铁矿层、燧石和页岩组成;(2)维滕纳姆白云岩,厚155米,由白云岩、白云质页岩、燧石和页岩组成;(3)忙特-施瓦尔岩层,厚35米,由条带状铁矿层、页岩和白云岩组成;(4)芒特-姆克雷斯页岩,厚30-110米,由页岩、白云岩、燧石组成;(5)布罗克曼铁矿层,厚460-670米,由条带状铁矿层、页岩、白云岩、燧石组成(6)威利-沃利岩层,厚30-490米,由页岩、条带状铁矿层、燧石组成,有时见粗玄岩床侵入;(7)翁格腊火山岩,厚30-580米,由流纹岩和英安岩流组成,含岩浆岩碎屑和条带铁矿层;(8)博尔格德铁矿层,厚215米,由条带状铁矿层、页岩、燧石组成。哈默斯利铁矿省条带状含铁建造年龄在2770-2405Ma之间,在早古元古代被富集提升为高品位赤铁矿 [31,32]。矿床的形成于Ashburton成矿省的上下Wyloo组之间的层间破裂有关,与Ophthalmian造山运动、造山后延展破裂和非造山大陆延展有明显联系。Ashburton成矿省元古代Wyloo组不整合覆盖于太古-元古代Hamersley成矿省沉积岩和岩浆岩之上,其上不整合覆盖典型太古代花岗-绿岩带。上Hamersley成矿省包含2590-2450Ma的条带铁建造、页岩和白云岩、2449±3Ma双峰大火成岩省和较2450年轻的Turee Creek弧后陆前盆地硅质碎屑岩和白云质沉积岩。Pilbara克拉通南部所有赤铁矿矿床都是2500-2450Ma条带铁建造发展而来 [42]。这些矿床大都为表生富集矿床,多数矿体受构造控制,沿元古代较大的隆起和扩张作用期间形成老的正断层系统分布。矿石主要为块状、坚硬赤铁矿,含铁量高达64%以上,且含磷量较低,是脉石矿物多阶段逐步从围岩迁移出去使铁残留富集形成的 [6,33]。该区尚有两种富铁矿床:一为赤铁矿砾岩或铁角砾岩矿床:一般分布在碧玉铁质岩的准平原化丘陵低坡处,与上述矿床伴生,是由角砾状的赤铁矿碎屑嵌入褐铁矿基质而成,围绕贫矿层山麓堆积,分布广,数量大,单个矿体为几百万吨。另一种为豆状褐铁矿-针铁矿矿石组成的古河床(早第三纪)沉积残留矿床:广泛分布在流经铁矿组的古河床中,呈残留层状产出,长可达10千米,宽3-5千米,厚10-60米不等,推定储量60-100亿吨,主要分布在罗比河中下游[30]。
(2)巴西乌鲁纳姆铁矿集中区和玻利维亚穆通铁矿集中区
在南纬19°30′附近,跨巴西乌鲁纳姆-玻利维亚穆通的大片区域内赋存大型未变质的氧化物相含铁建造矿床。这种矿床是连续岩层的残余孤立体,面积有1000多平方公里。它们产与山岭或高原,高出低平地300-800米,低平地岩石由全新统、第三纪和古生代沉积岩和两套前寒武的岩石组成。这个地区为北东走向的复背斜和块状断裂控制。包含这种含铁建造的沉积岩是哈卡迪戈统,年龄不清楚,目前认为是寒武-奥陶纪德,这种含铁建造可能是中寒武纪的。这种含铁建造资源在巴西(乌鲁纳姆)有1000亿吨,在玻利维亚有4000亿吨。含铁50%在巴西的乌鲁纳姆山丘,为变质的条带状含铁建造含有碎屑岩和锰氧化物夹层扁豆体,整个地区最少有10亿吨氧化锰。在巴西和玻利维亚,这种含铁建造最大厚度有300米,它被现代侵蚀面所剥蚀,由条带状氧化物相岩石组成,这种岩石内含很细的赤铁矿,而没有磁铁矿。氧化硅是隐晶质的,很纯的赤铁矿层形成的厚度从小于1cm到10cm。局部地区受变质作用影响,赤铁矿重结晶成镜铁矿,也有少量磁铁矿形成。通过对含铁建造中的岩石以及含铁建造紧密伴生的岩石研究表明,在含铁建造本身沉积期间是干燥气候。总之,这个地区有三个特点:(1)这是含铁建造时世界上铁品位最高的含铁建造之一。(2)含铁建造内夹有品位高但是不集中的沉积氧化锰。(3)这个含铁建造明显的是最年轻的大的条带状氧化物相矿石[39]。目前限于交通尚未开采。
(3)巴西卡拉加斯铁矿集中区
卡拉加斯铁矿集中区位于帕拉州亚马逊河南部兴古河和托坎廷斯河之间,地理坐标东经49°30′-52°,南纬5°50′-6°35′,东西长100千米,宽50千米,面积5000km2,是由变质成铁英岩的大量氧化物相含铁建造浅成淋滤石英时所造成的残余富集作用形成的 [5]。前寒武早、中期含铁岩系不整合覆盖在片麻岩及花岗岩上;含铁层及石英岩、千枚岩、云母片岩因强烈变质而成近东西轴向同行褶皱。北山脉和南山脉(矿体的主要位置)是这个构造的两翼。这个主要构造受小褶皱破坏,并被复杂断层切割。矿层呈南北二带出露,其上不整合着盖戈罗梯尔石英砂岩。含铁层称为卡拉加斯建造,为含硅、铝化学沉积经变质的条带状石英和磁铁矿组成的铁英岩组成,受侵蚀作用而形成一系列孤立的高地,铁矿体分布近于平坦或稍有起伏的60个高地上(即海拔700-800米古夷平面上),高差300-400米,长2-8千米,宽1-3千米,经风化淋滤形成大型风化壳型富铁矿:山两翼为铁角砾岩(残、坡积层),厚1-20米;山脊为原地二次富化硬赤铁矿(硬壳),厚10-20米,其下为软赤铁矿(主矿层,矿石脆),不规则带状,厚250-400米;再下为为淋滤的铁英岩。铁英岩纹层厚度在0.05-10mm之间,主要矿物是石英、磁铁矿、赤铁矿[20]。
(4)巴西铁四角铁矿集中区
铁四角位于米纳斯-吉拉斯州中部,向北延伸到巴伊亚地区。主要含铁建造为考厄铁英岩,平均厚度有250m,局部受构造变形厚度可达1000米,在东西150千米、南北100千米的地区内地层稳定。在其四周,这个含铁建造或因花岗岩化而消失,或被构造所切割。总之考厄是一个面积巨大的平伏矿床。考厄铁英岩的下伏岩层为厚层状石英岩和高铝千枚岩,在中部和东部石英岩变薄、千枚岩变厚。新鲜的考厄铁英岩是致密坚硬的岩石,由黑色的富铁和浅色富石英层交替组成,使岩石呈条带状,变质后主要由氧化铁和石英的均匀颗粒组成。本区各地铁英岩有很多一致特征,富铁和富氧化硅层宽度相似,粒度变化大,造成黑色带、浅色带岩层互层,多数铁英岩几乎只由石英和铁氧化物组成。富铁带含很少或没有石英,根据变质程度和区域应力的情况,富铁带由片状或粒状赤铁矿组成,在较高级变质作用下,由磁铁矿或假象赤铁矿组成,常见镜铁矿[10,35]。
(5)加拿大拉布拉多铁矿集中区
加拿大地盾上含有含铁建造的绿岩带,反映出一些古老的铁矿盆地。每个盆地由于构造变形而成长轴250-400千米的椭圆形,盆地边缘常见三种岩相组合:(1)氧化物-碳酸盐-硫化物过渡带,(2)弧形的中酸性火山岩,(3)内部砾岩。盆地内部为硫化物相含铁建造、拉斑玄武岩及细粒沉积物。一个典型的盆地为几条绿岩带所包围,其中还夹有中基性杂岩。拉布拉多地槽是其中一个重要铁矿资源丰富的基地,由昂加戈南湾西部向朴列皮湖南面呈弓形延伸,长1600千米,储量206亿吨,潜在储量325亿吨,富矿储量>20亿吨[40]。拉布拉多铁矿建造为元古代大陆棚岩系的一部分,地槽带中部的石英岩、白云岩、板岩、燧石角砾岩和铁矿建造与火山岩夹杂在一起,向东渐变成火山岩和杂砂岩,与基性岩床呈互层且有超基性岩侵入。西部出露凝灰岩和火山岩。矿带按区域地质作用特征分为三段:北部地区为单斜构造和倒转褶皱,镜状赤铁矿比赤铁矿化磁铁矿多;中部地区变质不强,见有赤铁矿-针铁矿原岩,地下水沿着与第一次风化侵蚀面有关的渗透带到燧石铁矿建造内,淋去硅质、铁被二次富集,近代冰川作用剥蚀出铁矿床,矿层厚60-165米,为硅酸盐-碳酸盐-磁铁矿(为主)相;南部地区铁矿建造在粒状石英基质中由镜状赤铁矿和磁铁矿组成,部分混杂有铁硅酸盐和碳酸盐矿物[4]。
(6)俄罗斯库尔斯克铁矿集中区
库尔斯克磁异常区为目前世界最大铁矿盆地,位于俄罗斯欧洲部分中间、中俄罗斯高原丘陵地区,为第聂伯河、顿河和伏尔加河分水岭,总面积15万平方公里,延长600多公里,包括别尔哥罗德、库尔斯克-奥尔洛夫、米哈伊洛夫、奥斯科尔等矿区(刘曼华,1989)[15]。铁矿盆地位于俄罗斯中部沃罗涅什地块西部。前寒武纪变质岩系被泥盆纪或下石炭纪、侏罗纪、白垩纪、第三纪和第四纪的砂页岩和碳酸盐岩所覆盖(厚28-700米)[38]。基底老构造层为太古界黑云母、石榴子石-黑云母、斜长石片麻岩,见石榴子石和电气石浸染,片麻岩发生强烈花岗岩化和混合岩化,另见一些闪长岩,偶见条带状磁铁石英岩。其上不整合覆盖着下元古代米哈依米变基性岩系,云母片岩,蛇纹岩,据推测是细碧岩类夹凝灰岩变来的。接着为库尔斯克含铁岩系,厚1000-2000米,由下而上为:下部层,(1)变质石英砂岩、石英长石砂岩;(2)千枚岩,厚400米;中部层。(3)石英绢云片岩、千枚岩,有时见炭质千枚岩;(4)铁云母(赤铁矿)-磁铁石英岩,磁铁石英岩厚50-60米。(5)白云岩;(6)石英绢云母片岩、千枚岩,厚>1000米,有时在上部见炭质千枚岩;(7)片理化和绢云母化石英斑岩,夹凝灰岩、砂岩和沉积角砾岩;(8)变质石英斑岩、斜长花岗岩及其混合岩。变质岩系组成库尔斯克复背斜,轴向北西,两翼发育次级向斜。含磁铁矿石英岩和赤铁矿石英岩是层控的,都赋存在次级向斜构造中,呈北西带状分布。铁矿厚度在200-400米之间,在一些矿床中,出现一些因复杂褶皱和断裂变动在含矿剖面中发生多次叠加而形成的、平面规模达3×3公里的巨大矿体。经风化淋滤而可形成面型风化壳赤铁富矿和部分线性富矿床,其附近古地形洼处形成坡积和洪积碎屑状矿石,后被古生代或中-新生代不同地层不整合覆盖。富铁矿均产在含铁石英岩与覆盖不整合面附近,集中于基地次级向斜轴部,并沿贫矿走向呈长条分布,主要由菱铁矿-假象赤铁矿矿石或疏松状假象赤铁矿矿石组成,铁品位在38-54%之间 [37]。该区铁矿石年产量可达1亿吨 [20]。
(7)印度比哈尔和奥里萨邦辛格洪-基翁贾-布奈铁矿集中区
该区是印度最重要的铁矿带,面积1550km2,其中布奈矿层长48千米。矿床位于NNE-SSW走向的一系列山脊(为向北倾伏的复向斜)组成的铁矿盆地内,见因褶皱而形成似W形三条矿带出露,岩层西倾,发育不对称或稍倒转的次级褶皱,含矿岩系厚1000-3000米(有褶皱影响)。自上而下为:(1)千枚岩、扁豆状砾岩和基性岩浆岩;(2)条带状磁铁矿石英岩、赤铁矿石英岩;(3)夹扁豆状长石砂岩的千枚岩、砾岩和石英岩。含铁岩系(>25亿)上面不整合覆盖着‘丹焦尔阶’砾岩、石英岩和熔岩;南部则为基性砾岩、长石砂岩、石英岩、灰岩和页岩(凝灰岩)。矿带东部有大片花岗岩和花岗片麻岩(侵入含铁岩系),矿带内见有与铜矿、磷灰石磁铁矿有关的钠花斑岩侵入,另有时代较新的粗玄武岩大面积分布,许多闪长岩脉穿切花岗岩,较大岩脉中心为粗粒辉长岩和苏长岩。矿石由条带状赤铁矿和玉髓或微晶质石英组成,见强烈扭曲和细褶曲的断层。显微镜下见波状消光的石英中假象赤铁矿小晶体和赤铁矿碎片,有些条带见磁铁矿;偶见菱形的无色菱铁矿(原生沉积的)。受挤压后,条带状矿石场变成硬质块状,偶尔变成层状和页岩状以及粉状矿石(呈矿囊和透镜状含假象赤铁矿和鳞片状赤铁矿集合体)。风化淋滤富集深度超过200米,有时并使矿层底部页岩变成富铁页岩 [7,20]。
(8)利比里亚宁巴铁矿集中区
宁巴铁矿集中区位于利比里亚宁巴地区最东北角(南西段20km在几内亚境内),位于由一系列等斜褶皱和陡倾的古老变质岩系组成北东向马蹄形山岭内。宁巴铁英岩是利比里亚开采和出口高品位铁矿的母岩,由重结晶火山岩和沉积岩含铁建造构成,厚度约250-450米,由磁铁矿及赤铁矿和石英组成,条带宽0.5-5mm,粒径0.03-0.1mm。宁巴铁英岩组成本区山轴和山丘链,经很深的风化作用而成富铁矿。含铁矿层出露在东南翼,长45千米,出露高差约600米。出露地层从下到上为(1)耶克帕群片岩;(2)塞卡谷角岩;(3)加姆山千枚岩;(4)宁巴铁英岩;(5)阿尔法山千枚岩(2-5为宁巴群);(6)风化壳富铁矿。宁巴区出现两种各异的铁英岩类型,利比里亚东北部大部分宁巴山的典型铁英岩为灰色铁英岩,宁巴向斜西北翼1300米地段为蓝色铁英岩。该矿段逐渐减小,并与宁巴主矿体中的纯赤铁矿混合。已知矿体3个,主矿体长1.5km,矿石为深蓝色叶片状赤铁矿。位于主矿带的博米山矿床80-100米铁英岩贫矿受花岗岩侵入的变质分异作用,顺接触带(两者间隔20-50米厚绿泥片岩),形成平均40米厚的整合致密、粗粒磁铁矿富矿。已知矿体3个,主矿带长矿石为深蓝色叶片状赤铁矿 [4,30]。
(9)鞍-本铁矿集中区
这是我国最重要的铁矿成矿区,由于我国最早在鞍山地区研究了这类沉积变质铁矿,故通常将鞍山式铁矿作为代表。鞍本地区位于华北地台东北缘胶辽台隆的西北部,区内早前寒武纪变质岩系由新太古代鞍山群和古元古代辽河群组成。条带状硅质铁矿主要赋存与鞍山群中。此类铁矿石以贫矿为主,含铁品位一般为25-36%,富矿只占少数。矿石构造大多为条带状或条纹状,矿石矿物主要为磁铁矿,其次为假象赤铁矿。已探明东鞍山、西鞍山、齐大山、眼前山、樱桃园、弓长岭、红旗、南芬(庙儿沟)、歪头山等18个大型铁矿床和一批中小型矿床,铁矿储量达125亿吨,占全国总储量的24.2% [11,12,27]。
3.2岩浆型代表铁矿
(1)瑞典基鲁纳铁矿集中区
该矿集区位于瑞典北部拉普之的诺尔包钦区,矿床产于前寒武纪变质的富钠中酸性火山岩系中,成矿年龄为16.8-18.7亿年。矿体呈南北延伸的层状,主矿体产在角斑岩(或正长岩)与石英斑岩之间,长4.7KM,厚20-200米(平均90米),延伸1700米(深处变薄),矿层和岩层之间有时呈渐变。其它矿体长1.5-4公里,厚10-60米。可见磷灰石矿体内沿铁矿体上、下分布1m厚,2000米长的纯磷灰石矿层。基鲁纳矿集区探明储量37亿吨,平均含铁64%。其开采发现与17世纪中叶,之前认为矿石主要是磁铁矿,但是1961年发现一个隐伏赤铁矿矿体(700米深,层状赤铁矿,下部为磁铁矿,储量3亿吨)。目前认为该矿床是与碱性岩有关的岩浆晚期灌入富铁矿床,但是在强烈变质的矿床中,有些次要矿体可能是次生矿脉或与较新侵入体有关的夕卡岩矿床,与国内黑鹰山式铁矿床相似 [7,41]。
(2)攀(枝花)-西(昌)铁矿集中区
该铁矿集中区在区域构造上位于川滇南北向构造带(康滇地轴)的安宁河断裂构造带附近。该区含矿基性超基性岩体主要分布于北起冕宁,南经西昌、米易、攀枝花到云南牟定,构成南北长300km,东西宽10-30km,断续分布的钒钛磁铁矿成矿带。现已发现含矿岩体25个,其中红格、攀枝花、白马和太和4个岩体赋存有大型钒钛磁铁矿矿床。矿体多产于岩体下部和底部,形态为层状、似层状和透镜状。有些岩体中显示多层韵律的特点,矿床亦对应多层。现探明矿产地67处,储量61.3亿吨 [27,28]。
3.3 沉积型代表铁矿
-洛林铁矿集中区
洛林铁矿集中区面积约1100KM2,东部为德国萨尔茨吉特铁矿,产于单斜中,近向斜轴部变富变厚,位于下侏罗统最上层阿林阶砂岩与其上灰岩之间,含矿层厚10-60米,一般25-50米,矿层单层厚1-5米,与1-5米厚的夹层互层产出,从下往上可分:(1)绿色含矿层;(1-2层);(2)灰色、棕色、黑色含矿层(1-2层);(3)黄色含矿层(1-2层);(4)红色含矿层(1-4层)。以灰色层位稳定,厚3-6米,是主要的开采对象。矿石为碳酸盐胶结的矿石,由细小铁矿、赤铁矿、磁铁矿等杂质组成,含铁31-36%。矿体长120km,倾角2-7°,平均埋深200米,东部为露采,西部为坑采,远景储量105亿吨,与国内宁乡式铁矿成因类型相似 [7,20]。目前已有150多开采历史。
3.3多成因铁矿床
--乌拉尔-图尔盖铁矿集中区
俄罗斯南乌拉尔东坡和哈萨克斯坦北部的图尔盖磁铁矿带富矿石和易选矿石储量约50亿吨,平均品位41-49%,此外尚有近100亿吨的鲕状磁铁矿和褐铁矿,是俄罗斯乌拉尔地区和哈萨克斯坦黑色冶金的重要原料基地。该铁矿集区南起咸海北部,北至西伯利亚北部,北北东向长800公里,宽30-60千米,一些大型矿床在近南北向展布的下石炭世沉积火山岩带中,成矿时代为下石炭世至下三叠世。下石炭世主要有安山-玄武岩、玢岩、凝灰岩、层凝灰岩、灰岩及少量陆源碎屑岩石组成,其中侵入岩有出露小于10-12km2的闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩和辉绿岩墙。主矿带包括:北部的阿列申,卡恰尔(13.3亿吨,平均Fe45%),萨尔拜(>10亿吨)索科洛夫(>10亿吨);中部的耶尔泰,库尔荣库(1.33亿吨),科波特基,阿达耶夫,沙戈尔库尔,索尔,宾卡林;南部的热纳-戴乌尔-伊尔吉兹和咸海岸异常。为近南北向复背斜,北部工业意义重大。矿床存在高温接触交代型矿床和火山沉积成因的争议。目前多数认为矿床是多成因的,据人统计,该矿带火山沉积变质型矿床占50-60%,火山交代型占20-25%,岩浆型的占15-20%,接触交代型的<5%,伟晶型的<5% [2,20]。乌拉尔地区的铁矿石储量占俄罗斯铁矿石总储量的16.7%。哈萨克斯坦的铁矿主要在图尔盖地区,占全国储量的90%以上,包括卡恰尔、索科洛夫斯克、萨尔拜、科尔仁科尔等矿区。
4中国铁资源现状
中国铁矿资源丰富,资源总量居世界第三位,查明资源储量仅次于巴西、澳大利亚、乌克兰、俄罗斯,列世界第5 位。据国土资源部2008 年《全国矿产资源储量通报》,截至2008年底,中国查明资源储量(铁矿石量)623.78×108t [13]。已探明的铁矿储量主要集中在鞍山-本溪、西昌-滇中、冀东-密云、五台-吕梁、长江中下游、鄂西-湘西北、包头白云鄂博、霍邱和邯郸-邢台等10个地区 [14,27],其特点是:(1)分布广泛,相对集中;(2)类型齐全,特色突出;(3)矿区数量多,大型矿区资源储量居主导地位;(4)品位偏低,多数矿石易选;(5)组分复杂,综合利用价值大。
已探明铁矿床1 318 个(不包括台湾省) ,其中沉积型342 个、沉积变质型297 个、火山岩型68 个、风化型148 个、岩浆岩型49 个、矽卡岩型414 个。铁矿累积查明资源量: 653.6亿吨,其中沉积变质型: 312.8 亿吨,占48 %;沉积型:53.29 亿吨, 占8 %;矽卡岩型: 81.11 亿吨,占12 %;火山岩型: 52.51 亿吨,占8 %;岩浆岩型:99.75 亿吨,占15 %;风化型:4.65 亿吨,占1 %;其他类型(包括成因不明) :49.5 亿吨,占8 % [12,13,23,24,25]。沉积变质铁矿在我国占有非常重要的地位,其保有储量占全国保有储量的58.1 % ,我国11个特大型铁矿床中有6 个属于沉积变质型铁矿,并且我国已开采的大、中型铁矿山中一半以上是此类矿床 [17]。
图2中国主要矿床类型和信主要发现矿床分布图[11]
(据李厚民修改,2010)
5中国铁矿床勘查进展
2009年,全国基础地质调查和固体矿产勘查共投入资金277亿元,在国际矿产勘查市场大幅下滑的情况下仍增长了17.5% [8]。东部地区在已知铁矿区的深边部找矿取得突破,西部地区铁矿找矿也显示巨大潜力。近年来辽宁弓长岭、眼前山、桥头、河北二马、杏山、马城、山西呼延庆山,山东济宁,河南练村,海南石碌、四川芨芨坪铁矿、河北大庙铁矿安徽泥河、新疆蒙库等铁矿取得一系列成果(见图2)。另外,马建明[19]统计了我国未被利用的铁矿查明资源储量,全国未利用铁矿区1478处,查明的资源储量为332.3亿吨,其中基础储量74.8亿吨,未利用的矿区查明储量占全国查明资储量的54.2%。这些铁矿的开发利用成果将很大程度上缓解我国铁资源瓶颈,扭转铁矿进口被动局面;同时,这些成果表明中国铁矿找矿潜力巨大,具有立足国内长期保障铁资源供应的能力,在一定程度上为我国铁矿资源立足国内政策的实施提供了基础。中国最有潜力的铁矿床类型主要为沉积变质型,其次为岩浆型。沉积变质型铁矿资源潜力主要分布在东部铁矿生产基地及其附近[11]。近年来辽宁弓长岭、眼前山、桥头,河北二马、杏山、马城、山西呼延庆山、山东济宁、河南练村、海南石碌等铁矿找矿新进展显示了沉积变质型铁矿的巨大找矿前景。岩浆型铁矿的资源潜力主要在攀西地区,如四川芨芨坪铁矿的找矿进展。关于中国新发现矿床,例如济宁铁矿,已有学者作一定论述[8,9,11,21],本文就不做介绍。
6中国铁矿资源面临的挑战和机遇
现今中国铁矿勘查取得一系列成果,但是把资源潜力转化为储量和铁矿石需要时间,并不能马上解决国内供需问题。近几年国内新发现铁矿床类型主要为沉积变质型,其次为岩浆型。BIF矿床虽然潜力巨大,但是新发现矿床中有相当一部分由于品位和埋深等原因并不具备开采条件,例如前文介绍的济宁铁矿。攀西地区虽然铁矿储量增加,但是矿石为钒钛磁铁矿,含铁量低,冶选困难,且我国只有攀钢一家公司掌握了该种铁矿石的冶炼技术,每年冶炼出的钢铁产量较少,很难对市场带来影响。总之,我国这些新发现铁矿短期内可能会提振市场信心,但是难对铁矿石谈判带来实质性的帮助。
按照世界目前已探明铁矿石资源储量,静态保证年限也可以达到100a以上;同时也表明,世界及周边国家的铁矿石资源赋存状况,并不存在萎缩和稀缺问题,不是造成目前铁矿石价格上涨的基本面因素,而是由于短期需求过旺和矿业公司垄断所致。
我国进口铁矿资源主要集中在澳大利亚、巴西、印度与南非四个国家。尽管也向秘鲁、委内瑞拉铁矿进口部分铁矿石,但所占比例很小。现在主要的铁矿产区多被三大矿业公司控制国家控股,其采矿、物流系统已经完善,作为矿业新军的中国企业很难突破。当前第二轮全球找矿热潮正在酝酿,中国应该抓住机会,坚持开发与贸易并重,加强境外铁矿资源勘查和开发力度。非洲、独联体国家等地区还是还存在很多空白区,找矿潜力很大,如中亚友好邻国吉尔吉斯斯坦已显示出铁矿资源开发潜力,其邻近我国的杰提姆铁矿区预测资源量高达54×108t,远景资源量超过100×108t,是亚洲单一矿带上最大的铁矿[26]。中国的突破口应在这些原来铁矿开发水平很低的国家,诞生铁矿行业新力量打破垄断僵局。
未来钢铁行业和铁矿石行业之间将呈现相互渗透、相互融合的趋势。例如铁矿巨头的Vale公司正在加大对钢铁行业的投资,为其铁矿石产品寻找更多的出路。钢铁企业为寻找稳定货源而积极入股或购买矿山更是成为趋势[5]。
国内钢铁企业在实施循环经济、建立资源节约型企业等方面还需努力,限于笔者专业水平,这方面就不详细讨论。但是需要提及的是废旧钢铁和铁矿价格低水平时产生的废石作为特殊矿产资源可回收被利用,其地位将会越来越重要,可以预见在未来铁矿石的需求会大幅下降。
目前,世界经济正在建立新秩序,中国必须有为新时代建立新秩序的魄力,资源方面为不可或缺的一部分,地质工作者应承担起这项历史使命。
7主要结论及建议
(1) 总体来看全球铁资源丰富,尚有很大发现潜力。其中BIF型铁矿储量巨大,二次富集后能形成具有重要价值的富铁矿床,是世界最重要的铁矿类型,多数巨型矿床都是此类型,中国亦是如此。
(2) 跨国矿业巨头控制铁矿市场垄断和国内铁矿供需猛增造成铁矿价格飙升,对我国钢铁企业造成冲击,因此应加强中国国内铁矿资源勘探和开发力度。
(3) 中国铁矿找矿潜力巨大,近年陆续发现多处大型铁矿,铁矿产勘探取得突出成绩,表明具有立足国内长期保障铁资源供应的能力。但是这些铁矿能直接开发利用的少,短时间内供需矛盾尚不能解决。
(4) 铁矿石垄断和高价位既是对中国铁矿行业业的挑战又是机遇。中国应该抓住机会,坚持开发与贸易并重,加强境外铁矿资源勘查和开发力度,建立矿业新秩序。
致谢
张长青、谢桂青对本文的攥写过程中提供大量帮助,在此一并表示感谢。文中引用部分外文文献虽然年代有些老,笔者认为仍能反映基本地质情况,特此说明。
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