全球盐湖卤水型锂矿床成矿特征与资源潜力分析

王秋舒，邱景智，邵鹤楠，许 虹(．中国地质调查局发展研究中心，北京 00037；．中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 00083)



地质找矿

全球盐湖卤水型锂矿床成矿特征与资源潜力分析

王秋舒1，邱景智2，邵鹤楠2，许 虹2
(1．中国地质调查局发展研究中心，北京 100037；
2．中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083)

全球锂矿资源78%赋存于盐湖卤水中，本文总结了全球盐湖卤水型锂矿床的分布特征和成矿规律，认为有断层活动的封闭盆地、干旱的气候和新生代地质活动是形成盐湖卤水型锂矿床的必要条件。在此基础上，在全球(除中国外)范围内，提出了内华达州锂矿潜力区和安第斯高原锂矿潜力区2个盐湖卤水型锂矿床的成矿潜力区，并建议中国企业应重点瞄准安第斯高原锂矿潜力区开展境外锂矿的勘探开发投资。

盐湖卤水；锂矿床；成矿特征；资源潜力；勘探开发建议

根据全球知名矿业咨询机构SNL Metals Economics Group (后文简称SNL MEG)的统计，盐湖卤水型锂矿约占全球锂矿总储量的78%，而就经济可采储量而言，其占比高达91%[1]，是全球最重要的一种锂矿床类型。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，矿床中的锂赋存于晶间卤水、孔隙卤水及地表卤水中，全球资源丰富，但分布极其不均匀，其形成主要受气候地理、地质构造和成矿物质来源等多种因素的影响。作为未来重要的战略资源，中国对全球锂矿资源占有率不足8%(根据SNL MEG)，为实施“两种资源两个市场”国家战略，安全高效地利用境外锂矿资源，本文系统开展了全球盐湖卤水型锂矿床的分布特征与成矿规律研究，圈定了2个资源潜力区，并对中国“走出去”企业提出了全球锂矿战略投资建议。

1 全球盐湖卤水型锂矿床的分布特征

全球的盐湖卤水型锂矿床分布在赤道两边的干旱纬度带，南纬和北纬19～37°地区[2]，其中有利成矿带位于大陆西岸或内陆西侧雨影区内[3]。此外，盐湖卤水型锂矿床也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[4]。

南美洲安第斯高原赋锂盐湖群分布在智利、阿根廷和玻利维亚交界的沙漠中，位于南纬18～28°之间，该区气候条件干燥，日照充足，蒸发量大，在100多万平方千米的范围内发育有100多个盐湖，赋存了全球近70%的锂资源，供应了世界上超过一半的锂矿产品。其中，位于玻利维亚东南部的乌尤尼盐湖是全球资源量最大的盐湖卤水型锂矿床，资源量(以Li2O计)约为1800万t，探明储量为550万t，卤水浓度80～1150ppm(表1)，但玻利维亚政府严格控制境内锂矿的开采，目前该盐湖由玻利维亚国家矿业公司(Comibol)从事可行性研究工作，预计2020年投产，计划产能3万t/a(以Li2CO3当量计)；位于智利北部的阿塔卡玛盐湖是全球第二大盐湖卤水型锂矿床，资源量(以Li2O计)约530万t，卤水锂浓度为100～400ppm(表1)，目前由全球最大的锂业公司智利化学矿业公司(Sociedad Quimica y Minera de Chile SA)进行开发，2013年产量为4.8万t(以Li2CO3当量计)；位于阿根廷西北部的翁布雷穆埃尔托盐湖是世界第四大盐湖卤水型锂矿床，估计含锂卤水8000亿t，资源量(以Li2O计)约85万t，浓度为190～900ppm(表1)，美国富美实公司(FMC Corp)拥有该盐湖100%的开采权，2013年产量为3.2万t(以Li2CO3当量计)。

中国赋锂盐湖群主要集中于青藏高原。青藏高原由南向北，盐湖的水化学类型由碳酸盐型向硫酸盐型和氯化物型过渡，干燥气候逐渐加强，因此，西藏的盐湖卤水型锂矿床主要为碳酸盐型，青海主要为硫酸盐型，且青海盐湖的规模和形成时间上都远大于西藏盐湖，而卤水中的锂含量小于西藏[5-6]。例如：青海察尔汗盐湖面积达到5856km2，除乌尤尼盐湖外的全球第二大干盐湖，属于第四纪内陆氯化物型盐湖，卤水中锂的浓度为310ppm；而西藏扎布耶盐湖面积只有190km2，卤水中锂的浓度高达632ppm，为全球镁锂比最低的优质的碳酸盐型盐湖(表1)。

此外，位于美国西北部赋锂盐湖群分布在内华达州、加利福尼亚州和犹他州，其中银峰(Silver Peak)盐湖、希尔斯(Salton Sea)盐湖和金斯山(Kings Mountain)盐湖等属于中型盐湖卤水锂矿床(表1)，目前只有特洛伍德(Rockwood)公司在美国从事赋锂盐湖的开采工作。

表1 全球主要盐湖卤水型锂矿床(资源量以Li2CO3计)

数据来源：SNL MEG锂矿数据库(截至2013年12月)；注：MS-硫酸镁亚型；NS-硫酸钠亚型；SC-强度碳酸盐型； MC-中度碳酸盐型；U-氯化物型。

2 全球盐湖卤水型锂矿床的成矿规律

根据全球矿床分布特征可以发现，盐湖卤水型锂矿床形成于多风、少雨、干燥的气候环境下的封闭汇水盆地内，周围新生代火山活动频繁，断层发育，赋锂围岩、岩浆热液活动和火山喷出物等提供了丰富的物质来源，在长期的地质作用和气候条件的影响下，汇聚蒸发形成矿床。

2.1 气候地理条件特征

全球已发现的所有盐湖卤水型锂矿床均分布在新生代干燥盆地，例如，南美洲安第斯高原赋锂盐湖群位于安第斯山脉的高寒气候区，安第斯山脉构成雨水隔离带[8]，使得盆地内年蒸发量是年降水量的17倍(表1)；青藏高原的隆升阻挡了来自印度洋的暖湿气流，促使高原气候向干寒方向发展，在高原的中部、西部和北部形成了众多的盐湖，其中富锂盐湖80多个(LiCl≥300ppm)[9-10]；美国西南部赋锂盐湖群位于太平洋海岸山脉与落基山脉之间，位置深居内陆、海洋水汽难以进入，形成干燥少雨的内陆型气候[11]。锂在整个化学风化过程中都是可溶解的，在封闭的盆地中，尤其是高蒸发区，锂大部分残留在卤水中，并随着蒸发风化进行富集成矿。

此外，成矿区周围一般高山环绕，例如，阿塔卡玛盐湖所处的智利北部阿塔卡玛盆地，东西两侧分别分布有安第斯山脉及太平洋海岸山脉，山区与盆地之间的高程差达到了2000m以上[8]。数千米的高程差形成了水文气候的差动效应，山脉高峻能阻隔季风，高山迎风区雨量较多，而盆地内背风区因雨影效应极度干旱[11]。同时，来自山区的季节性水流汇聚入盆地，在盆地中进行强烈的蒸发，卤水中的溶质锂在封闭系统中进行自然富集浓缩，数万年以上的循环往复，足以成矿。

2.2 物质来源与卤水含量、分布特征

高原地区的含锂原岩是盐湖卤水型锂矿床成矿物质的重要来源。高原地区的山系中广泛分布着各个时期的花岗岩、花岗斑岩、长英质凝灰岩、含锂伟晶岩和黏土岩等，在岩石的风化过程中锂被淋滤溶解，随着河流汇聚入成矿盆地。例如，柴达木盆地周边基岩易溶盐含量明显高于其他地区，且成分分布与察尔汗盐湖含量分布情况相吻合[12]。

同时，周边火山系统及地下岩浆体所产生的地热活动带出的成矿物质，随着河流和地下水系统携带进入盆地，构成了盐湖卤水型锂矿床的又一主要物质来源。例如，阿塔卡玛盐湖近1/10的锂来自于Ei Tatio地区的间歇泉，安第斯高原地区分布有众多的新生代火山和地下热泉，地下热水将近期火山活动形成的地热流体或岩石中的锂、硼等成矿元素淋滤浸出，沿断层上涌形成间歇泉，该间歇泉从盆地北部汇入里约圣佩德罗河，最终流入盐湖中，河水中的Li浓度达到了26～47ppm[13]；柴达木盆地内相距较近的发育了一里坪盐湖、东西台吉乃尔盐湖三个大中型赋锂盐湖，其主要成矿物质来源于那棱格勒河，该河沿昆南断裂分布，断裂带两侧存在一系列新生代火山活动，河水溶解了与火山及断裂活动有关的温泉热水中的成矿物质，使得河水中的Li浓度较盆地中其他河流高出了50～100倍[14]；相关研究证明，银峰盐湖锂的主要来源为沿银峰断裂上涌而来的热泉流，盐湖内深25.5m处的卤水温度高达44℃形成了有力的佐证[15-16]。

另一种重要的锂来源是发生在盆地地质史较早期的湖泊沉积床[17]。例如，柴达木盆地经历了上新世末和中更新世末的两次大规模构造运动，使得古近纪开始沉积形成的柴达木古湖肢解成几个次级盆地，从而形成了察尔汗盐湖，使其继承了古湖的盐类物质[6，12，18]；扎布耶盐湖在晚更新统也经历了“泛湖时期”，汇水范围广阔，聚集了大量B、Li 成矿物质，同时在盆地内发现的中新世富B、Li 火山沉积，也是其重要的一个物质来源[19-20]。

此外，大多地区的新生代地层中及高矿化度的油田水(级深部地层水)中均普遍含有锂，也构成了盐湖卤水型锂矿床的物质来源。例如，柴达木盆地内广泛分布油田水，在察尔汗盐湖形成早期，构造活动强烈，油田水通过断层流入盐湖，是成矿物质的重要补给来源之一[18，21]。

就卤水含量特征而言，锂有很高的溶解度，不像钠、钾、钙在蒸发浓缩时会形成蒸发盐矿物，取而代之的是，锂在浅层(一般不超过50m)地下存在于蒸发剩余的卤水中，有经济价值的卤水含锂浓度通常为200～4000mg/l的范围[22]。盐壳中锂含量与深度、密度、孔隙度有关，深层锂含量与蒸发岩、沉积岩排列有关。水岩反应也被认为增加了卤水组分[23]，例如，扎布耶盐湖地区的地层中Li、B等成矿元素相对其他矿区含量较低，但经历了长期风化淋滤及浸泡等水岩交互作用，成矿元素较容易被浸出，并随河流不断向湖中迁移，形成了盐湖成矿物质的来源之一[19-20]。

就卤水分布特征而言，与断层作用直接相关[24]。例如，阿塔卡玛盆地中心的形成于沉积时期的深大断裂(沿NNW向展布)导致东西两侧沉积厚度相差240m，从而导致盆地东西卤水分布深度不同[8]；在克莱顿河谷的卤水都沿活动的盆地内断层分布[16]。

2.3 地质构造特征

似乎所有的锂矿盆地都经历过断层活动，例如，扎布耶盐湖区发育有大量的断陷盆地和复杂的褶皱和断裂[9，20]；察尔汗盐湖所在的柴达木盆地地质构造活跃，尤其是盆地西部地区新近纪、古近纪地层中一系列的构造裂隙、孔隙为地下水的储存提供了巨大的空间[12，18]；而相比在克拉通地区，较浅、较接近的盆地，如撒哈拉沙漠缺少断层活动控制，也就没有卤水型锂矿的前景可言。盆地本身只有很薄的孔隙可以供沉积累积，但断层引起的下沉创造了更大的可容空间，较厚的盆地充填沉积提供了足够体积的蓄水层储存可利用的卤水资源[13]。此外，断层还是地下热流上升的良好通道，为盐湖提供了重要的成矿物质的补给。

同时，新生代构造活动活跃是盐湖卤水型锂矿床又一个重要的成矿特征。例如：南美洲赋锂盐湖群分布在安第斯山脉的普纳高原上，形成于白垩纪末至古近纪，目前地壳活动仍然比较剧烈[25]；青藏高原赋锂盐湖群是位于喜马拉雅山造山带挤压断层上盘，在封闭盆地中存在大量深部岩浆热液活动[20]；美国西南部赋锂盐湖群处于一个外延的半地堑系统中，在中生代—新生代造山活动旋回期间形成，目前存在多处活火山[15-16]。

根据上述盐湖卤水型锂矿床的不同构造特征，可将赋锂盐湖进一步划分为：后弧挤压盆地大陆型盐湖、后弧扩张克拉通盆地盐湖以及前陆和后陆山问槽地和盆地区的盐湖(表2)。

2.4 成矿模型和找矿标志

理想的盐湖卤水型锂矿模型见图1。首先，在地质时代早期，盆地是物质沉降的中心，已有盐类沉积，卤水中锂含量已趋于富集；后期，该区域开始隆起，以至于这些古湖水定向迁移，而迁移方向又有构造的隆升，使得湖水受到阻隔，形成了封闭盆地；同时，盆地中的断层活动引起的沉降提供了足够高的卤水渗透率，从而具备了盐湖卤水型锂矿床形成的地理条件。其次，山区与盆地之间数千米的高程差形成的雨影效应使盆地内的气候条件极度干燥，从而来自山区的季节性河流汇流入湖后进行强烈蒸发浓缩，这是形成盐湖卤水型锂矿床的重要气候条件。最后，盆地附近新生代的火山活动形成的岩浆热液、盐湖周围和底部古老含锂原岩的风化以及存在于黏土岩中的锂和邻近盆地中油田水中的锂(以深层地下水运移)等提供了多种形式的成矿物质的补给，加之锂较高的溶解度，除少量被黏土矿物吸附外，大部分残留在卤水中，且在适宜的气候条件下，其浓度得以不断的升高，形成盐湖卤水型锂矿床。

图1 理想封闭盆地卤水型锂矿床成矿模型

根据盐湖卤水型锂矿床的成矿规律，本文将该类型锂矿床的找矿标志归纳为以下几点。

1)有断层活动的封闭盆地是形成盐湖卤水型锂矿床的必要条件。盆地的封闭性是决定非海成盆地能否堆积含锂卤水的一个重要因素，而封闭盆地是构造作用的产物，断层活动导致地层下沉，为成矿物质的沉降提供了必要空间，同时，沿断层运移上来的富锂热液提供了必要且丰富的成矿物质。

2)干旱的气候也是形成盐湖卤水型锂矿床必不可少的成矿条件。封闭盆地的存在依靠于区域长时间的蒸发量大于降水量，如果盆地的降水率长期增长较快，最终含锂卤水将超过分水岭并排出盆地。这种气候条件使湖泊中含少量盐分的淡水不断浓缩，通常赋锂盆地的年蒸发量是降雨量的10～200倍[11]。

3)由于赋锂的封闭盆地构造上需要经历沉降，从年轻的火山或热泉而来的热流和富锂火山灰是成矿物质的重要来源[3]，所以，新生代地质活动较为活跃也是盐湖卤水型锂矿床的一个重要找矿标志。

表2 盐湖卤水型锂矿床按构造特征分类表[10]

表3 全球主要盐湖卤水型锂矿资源国家资源潜力预测表(以金属锂当量计)

注：USGS在2008年后不再发布储量基础数据；可采年限=储量/年产量，玻利维亚数据在此基础上加6年；预测潜在资源量是按照各国储量基础所占全球盐湖卤水型锂矿潜在资源量百分比计算，仅供参考。

数据来源：USGS，Mineral Commodity Summaries，January 2013，2014；SNL MEG锂矿数据库(截至2013年12月)。

3 全球盐湖卤水型锂矿资源潜力分析

2013年世界已查明的盐湖卤水型1833.8万t，分布在智利、玻利维亚、中国、阿根廷和美国这5个国家，按现在的开采程度，全球盐湖卤水型锂矿资源还可以持续开发514年(表3)。因此在全球范围内，积极开展盐湖卤水型锂矿成矿潜力的研究，具有很重要的现实意义和战略价值。根据全球盐湖卤水型锂矿床的成矿规律和找矿特征，本文在全球范围内(除中国)圈定了2个成矿潜力区：克莱顿河谷锂矿潜力区和安第斯高原锂矿潜力区。

3.1 克莱顿河谷锂矿潜力区

该潜力区位于美国西南部克莱顿河谷，主要矿床有内华达州银峰盐湖和加利福尼亚洲金斯山盐湖等。

第一，该区的锂矿资源分布在一个不对称的封闭的弧后扩张克拉通盆地中，即克莱顿盆地，该区新生代在经历了快速沉淀之后又突然隆起，随后经历了剥蚀作用、褶皱作用，局部凹陷使得流体聚集、蒸发，形成盐湖[16]。

第二，该区属于美国西部高原干燥气候区，为内陆性气候，年平均降雨量不250mm，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，卤水中含锂100～300ppm[15-16]。

第三，该区的新生代构造活动活跃，火山活动和断层发育，具有大量的酸性侵入岩、富锂火山灰，盐湖被第四纪的沉积物所覆盖，包括锂蒙脱石以及包含石膏和石盐的含盐矿物[26-27]。

综上，该区地质特征符合盐湖卤水型锂矿床的找矿标志，该区已探明资源量占全球盐湖卤水型锂矿床总资源量的10%，而储量仅占0.2%，卤水中含锂100～300ppm，潜在资源量(测算数据)为125.1万t(表3)，锂矿开发潜力较大。

3.2 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，主要包括三个国家，智利、玻利维亚和阿根廷，该地区供应了世界上50%的锂矿产品，被称为“锂三角”地区。

第一，该区晚新生代火山作用和正断层活动使得东科迪勒拉带的向东弧形迁移，在东西科迪勒拉带之间形成了一个典型的大陆边缘后弧挤压盆地系统[28]，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，形成了该区赋锂盐湖群的雏形。

第二，更新世末期普纳高原大体形成，进入全新世，气候转为持续干旱，湖泊水体逐渐萎缩咸化，至全新世逐渐干涸直形成盐湖[8]。

第三，新生代早期由于纳斯卡板块俯冲到南美板块之下导致安第斯山的隆起和陆相火山作用，形成了普纳高原，在东、西科迪勒拉带之间呈楔形分布，主要由具类似弧后钙碱性化学特征的新近纪-第四纪的中酸性火山岩成分的火山层、火山口和破火山口构成，直到现在该高原仍在扩张中[13，28]。火山作用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，加之周边老地层成盐离子的迁入和热液中盐类组分的注入以及新生代蒸发作用形成的岩盐和石膏的直接溶解，使得该地区具有丰富的盐湖卤水型锂矿床的成矿物质来源[25]。

综上，该区地质特征符合盐湖卤水型锂矿床的找矿标志，普纳高原的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，卤水中锂浓度为100～900ppm[13]，几乎全部卤水都含具有经济开采价值，是世界上卤水锂资源最丰富的地区，约占世界卤水锂资源的83%，潜在资源量(测算数据)为125.1万t(表3)，是全球最大的锂矿资源潜力区。

4 全球盐湖卤水型锂矿勘查开发建议

4.1 克莱顿河谷潜力区勘查开发建议

从勘探开发现状来看，该区勘探程度较高，而开发程度较低，目前只有特洛伍德(Rockwood)公司从事银峰盐湖和金斯山盐湖的开采工作，其他盐湖尚未进行开发利用。

从投资成本和投资环境来看，美国作为世界上经济最发达的国家，对于锂资源消费量大，国内的锂矿生产处于供不应求的状态，根本就没有大量锂矿产品供出口的可能。

结合美国的相关产业政策，加之本国的企业该地区从事锂矿勘探工作多年，对于中国企业而言，进入该潜力区的投资吸引力不大，进入该区的最好方式应为融资并购或股份收购。

4.2 安第斯高原锂矿潜力区勘查开发建议

整体而言，该区地质工作程度较低，大部分盐湖属于没有勘查和开发的处女地，资源潜力巨大；同时，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，生产成本低；此外，该区的三个国家拥有漫长的海岸线以及较发达的基础设施与港口，在发展中国家里经济发展较好，目前纷纷出台优惠政策积极吸引投资，努力扩大锂金属的产量。建议中国企业应积极参与这一地区锂矿的勘探开发。

4.2.1 阿根廷

阿根廷的盐湖卤水型锂矿储量85万t，潜在资源量173万t，主要分布于萨尔塔省、卡塔马卡省和胡胡依省的高原盐湖区，人烟稀少，环保要求低。境内盐湖仅有30%的盐湖被勘查，仅翁布雷穆埃尔托(Hombre Muerto)一个盐湖被开采。且阿根廷政府鼓励外资参与境内盐湖卤水型锂矿床的开发，矿权申请流程简单。

总体上来看，阿根廷是全球首选的盐湖卤水型锂矿资源战略选区，企业可对处女地投入草根勘查，也可通过金融手段和技术合作的形式介入已有的项目合作开发。

4.2.2 智利

智利的盐湖卤水型锂矿储量为750万t，潜在资源量达1473万t，主要分布于智利北部阿塔卡玛盆地，单个盐湖项目锂资源量加大，均可保证开采寿命20年以上，目前仅有50%的盐湖被开发。同时，智利政局稳定，矿业政策法规持久，无权利金，无出口关税，投资环境有利于外商在智利进行矿产开采，可保证矿山项目在长期内获得稳定的高收益。

但现阶段，智利将锂矿作为战略型矿产，在现有法律规定下，获得特许权或开采锂矿的许可存在一定困难，但智利政府正在研究修正相关的法律事宜，随之也会给从事锂矿勘查开发的企业带来更多的投资机会，影响世界锂矿供应格局。建议中国企业持续关注，适时进入智利进行获取该国锂矿资源。

4.2.3 玻利维亚

玻利维亚的盐湖卤水型锂矿储量为550万t，潜在资源量为1800万t，以目前的生产水平，预计可开采三百余年。但玻利维亚政府严格控制该国锂矿的开采，至今全球著名的乌尤尼盐湖一直未进行全面开采。对待外资合作者的态度也只准许以合作研究的形式进入，并强调外资只能参与最后阶段产品的生产。

介于玻利维亚政府已经宣布2020年乌尤尼盐湖将达产，并在第三阶段外资企业可以通过技术转让的形式参与开发，建议有实力的大型锂矿企业可尽早进入该国，以占据有利竞争优势。

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Analysis on metallogenic characteristic and resource potential of salt lake brine lithium deposits in the global

WANG Qiu-shu1，QIU Jing-zhi2，SHAO He-nan2，XU Hong2

(1.Develpment and Research Center，China Geological Survey，Beijing 100037，China ；2.School of Earth Science and Reasources，China University of Geoscience (Beijing)，Beijing 100083，China)

The 78% of lithium resources in the world store in the salt lake brine，and the paper analyzed the distribution characteristics and metallogenic regularities of salt lake brine lithium deposits.The paper considered that the closed basin with fault activities，the dry climate and the tectonic activities in Cenozoic were the essential formation conditions of salt lake brine lithium deposits.On this basis，Nevadaa and Andes mineralizing potential area on the global scale(except China) were presented，meanwhile that the suggestions for the overseas prospecting of Chinese companies were presented for aiming at Andes prospective area.

sale lake；lithium deposit；metallogenic characteristic；potential resource；exploration and development proposal

2014-11-13

中国地质调查局项目“全球主要矿产资源分布与潜力分析研究”资助(编号：1212011120327)；中国地质调查局项目“中国短缺资源的全球分布研究”资助(编号：1212010811067)；中国地质调查局项目“境外地质矿产信息综合研究与开发利用”资助(编号：12120114018901)

王秋舒(1987-)，女，助理工程师，主要从事境外矿产资源战略研究与成因矿物学研究。

P611.4；F407.1

A

1004-4051(2015)11-0082-07