国际地质新动态

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加拿大萨斯喀彻温省钾盐矿床

钾盐层赋存于中泥盆统埃尔克群蒸发岩顶部的盐岩—硬石膏沉积组合建造中。这套含矿沉积组合蒸发岩系的下伏岩层为温尼伯戈西斯碳酸盐岩沉积建造,同时与上覆的道森湾红层泥质岩建造呈不整合接触关系。该地区中泥盆统蒸发旋回可分为三个阶段,这套含矿沉积组合蒸发岩系与下伏的温尼伯戈西斯碳酸盐岩沉积建造共同组成了蒸发旋回的第一个阶段。含矿沉积组合蒸发岩系的北部隐伏于地下400 m左右,南部则隐伏于地下2 740 m,其最大厚度可达213 m。这套沉积组合蒸发岩的顶部为含矿层位,厚约60 m,可具体分为4个含矿层。按时代由老到新分别是Esterhazy,White Bear,Belle Plaine和Patience Lake。这4个含矿层位厚约6～15 m,层位之间往往夹着一套岩盐(厚约1～45 m)。含矿层位中一般赋存有一层或多层钾矿层,单层钾盐层的厚度最大可达7 m。

沉积作用发生于埃尔克大型封闭的内海盆地中,气候干燥,蒸发速率强。随着蒸发速率的增大,海水中的矿物沉淀序列为:灰岩—白云岩—石膏—无水石膏—岩盐—钾盐层。周期性的海侵作用可形成矿物沉淀序列的一个完整旋回。同生沉积作用之后的成岩过程包括矿物颗粒的溶解、变质及次生富集等作用。

构造环境为由礁石、岛屿等圈闭所形成的封闭的内海环境,蒸发岩层后期受到构造作用而发生褶皱、加厚、断裂、溶解等现象。

钾盐层一般由岩盐(NaCl)、钾盐(KCl)、光卤石(KCl-Mg-Cl2-6H2O)以及少量不溶于水的粘土类物质(无水石膏、少量石英、白云石及粘土)所组成。钾盐是主要的成矿物质。氧化铁所形成的“铁染”现象很发育,颜色从浅肉红色到鲜红色。

一般为层控型矿床,矿物结晶颗粒粗大。成矿物质中的钾盐和光卤石往往伴生,也可单独成矿。钾盐层中不同矿物成分的分布特征由周期性变化的蒸发沉积作用所决定。受含镁卤水次生过滤作用和活化作用的影响,同一钾盐层的中部往往富集岩盐和钾盐,光卤石则富集在其边部。变质作用在沉积过程中普遍不发育。沉积作用后期,矿物元素的溶解和活化作用特征明显。地质控矿因素主要为:①发育在大型的封闭蒸发岩内海盆地中的含盐沉积建造；②蒸发作用周期性旋回；③有利的蒸发岩沉积组合序列；④后期构造作用对于矿层的加厚、重溶及活化作用。

目前在加拿大萨斯喀彻温省约分布有10座钾盐矿山,其中8座矿山采用传统地下开采,2座采用溶浸法开采。传统地下开采的深度约为900～1 100 m。钾盐矿床中的K2O含量平均为21%～27%,局部可超过30%。据估算,萨斯喀彻温省的钾盐资源储量可满足全世界几百年钾盐的需求。2008年,这10座钾盐矿山KCl的产量达16 133 000 t,占到当年全世界总产量的30%。加拿大萨斯喀彻温省是世界上最大的钾盐生产基地。美国地调局对该地区普遍发育的四套钾盐含矿层的钾盐资源量分别进行了评估,其潜在的资源量分别为:Patience Lake 3 790亿t、Belle Plaine 2 310亿t,White Bear 478亿t,Esterhazy 2 060亿t。这些资源储量并不包含目前已发现的或已公布的储量。

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徐慧,编译.朱建东,校.

海地隐伏金矿床有待开发

海地的首都曾受过地震的重创,郊区的树木几乎被砍光用作燃料。但是正是在这块遭受重创的土地下,埋藏着一个大型的金矿,同时伴生有银和铜。

在过去的几年中,地质人员曾在海地东北部山脉的热带雨林山脊中进行了密集的钻探施工,发现了一处大型贵金属矿床,市值约200亿美元。目前,一家勘探公司正实施钻探工程,制定并优化开采方案。

作为其邻国,多米尼加共和国的技术人员在山脉的那一侧已经开始了采矿,该矿层与海地境内的隐伏矿,证实为同一层矿体。据初步估算,该金矿的总储量约2 300万盎司,总市值约400亿美元。

海地境内的成矿地质条件相对比较优越。随着构造板块对岛弧的挤压作用,地球深部的金、银、铜等成矿元素沿着断裂带上涌并发生沉淀作用,形成厚大的矿体。从美国加利福尼亚州到智利的勘探技术人员都深知,沿太平洋板块地震带发育的断层破碎带是金矿赋存的极佳部位。

如今,极少有海地人知道他们脚下所埋藏的巨大财富。针对该矿床所开展的勘查工作均在偏远的山区,交通等设施极为不便。来自美国和加拿大的精明的矿业投资者近年来先后已投入超过3 000万美元,用于地质勘查等钻探施工、公路建设和实验室样品分析。预计五年内即可进行开采。

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徐慧,编译.朱建东,校.

锑及其硫化物的特性

锑是一种银白色的金属,呈半金属光泽。据考古学家和历史学家的考证,人类早在6 000年前就已发现并开始使用锑及其硫化物。据传是古代西方的一位炼金术士巴兹尔·瓦伦丁第一次从辉锑矿中提炼出了锑金属。

锑是一种延展性很差的金属,其质地坚硬、易碎,可被加工为金属粉末。相比于其他金属,锑对于电流和热量的传导性均较差。在地壳元素丰度表中,锑排名第63位,锡、砷、稀土元素排在其前列,铋、汞、银排在其后面。锑常以硫化物的方式赋存于铜矿、铅矿及银矿中。锑极少以单元素的形式独立成矿,一旦发现自然产出的锑,其必定与砷、铋或银相伴生。

锑常以辉锑矿和脆硫锑铅矿两种矿物形式存在于自然界中,同时也常以其他矿物副产品的形式而存在。据统计,全世界约80%的锑金属均产自于两类矿床中,即与碳酸盐置换有关的锑矿床及与热液有关的金锑矿床。

锑的最主要用途是其氧化物——三氧化二锑可用于制造耐火材料。三氧化二锑往往与卤化物阻燃剂一起使用,三氧化二锑形成锑的卤化物的过程可以减缓燃烧,因此具有阻燃效应。 这些化合物与氢原子、氧原子和羟基自由基反应,最终使火熄灭。锑能与铅形成用途广泛的合金,这种合金硬度与机械强度相比锑都有所提高,因此,大部分使用铅的场合都会加入数量不等的锑来制成合金。在铅酸电池中,这种添加剂可改变电极性质,并能减少放电时副产物——氢气的生成。

自从美国爱达荷州桑夏尼银矿(Sunshine Silver Mine)于2001年停止开采后,锑作为银的伴生元素,在美国的产量一直很低。美国在锑的进口上严重依赖于中国,而后者几乎垄断了全球锑矿石和锑精矿的生产和出口贸易。

2014年后,美国的一家矿业公司开始着手重启位于内华达州的一个锑矿项目,目前处于锑矿石选冶加工性能的可行性研究阶段。同时,位于爱达荷州中部的黄松金锑矿(Yellow Pine Mine)也有可能再次进行勘查和开采。

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徐慧,编译.朱建东,校.

海底矿床的勘探与开发

19世纪末期,科学家们已经在海底发现了富含铁锰成分的海底沉积物。直到20世纪60年代,科学家们才试图开发这些海底矿藏。然而由于开采技术上的瓶颈,加之70年代全球陆地矿床的发现不断取得突破,开采海底矿藏直到90年代才重新被提上日程。如今,世界各国对于稀有金属的巨大需求,随着开采技术的进步和海底块状硫化物矿床(SMS)的发现,使得深入海底开采资源变得可能。

据悉,海底矿床一般以三种形式存在:块状硫化物矿床(SMS)、多金属结核以及富钴结壳。从这些海底矿物中,科学家们可以提取多种工业元素,如铜、铅、锌、金、银,甚至稀土元素等。

英国南安普顿大学(University of Southampton in England)海底生物研究院的保罗·泰勒教授(Paul Tyler)认为,近几年来人类对于海底资源开发的热情呈“爆炸式”增长的态势,这些海底元素对于手机及平板电视的生产至关重要,而这些元素大部分产于中国的陆地矿床中。这就是所谓的“地理政治”需要。

块状硫化物矿床(SMS),抑或称为“多金属硫化物矿床”,多见于大洋中脊、洋内弧后及陆缘弧后等环境中。块状硫化物矿床的成因模式说法不一,目前比较统一的认识如下:在扩张洋脊裂谷环境中,玄武质岩浆活动频繁。洋底向下循环的海水接受了深部岩浆及熔岩的热能,温度升高,化学活动性增强,并且不断溶解镁铁质熔岩中的铁、铜、硫等成矿物质而转变为成矿流体。当成矿流体沿平行洋脊轴的正断层及转换断层上升到浅部时因减压卸载而形成网脉状、浸染状矿化和蚀变带。当成矿流体冲出海底时即产生海底热液喷流,形成块状硫化物矿体(如图所示)。

然而需要注意的是,在矿业公司决定开采这些海底宝藏时,他们必须越过诸如技术上、政治上、法律上、环保上等存在的障碍,以确保其开采行为的合理合法性。

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徐慧,编译.朱建东,校.

深海采矿的立法与许可

国际海洋组织(ISA)成立于1982年,隶属于联合国,负责监督与管理国际水域的海底采矿事宜。各国对于在其领海范围内从事的海底采矿活动,可自行颁发采矿许可证。

2011年,巴布亚新几内亚成为全球第一个颁发深海采矿许可证的国家,加拿大的鹦鹉螺矿业公司(Nautilus Minerals)则成为全球第一个获得深海采矿许可的“幸运儿”,将在该国领海范围内开采海底高品位块状硫化物矿床(SMS)。鹦鹉螺矿业公司是一个拥有几十年采矿经验的队伍,14年前在南太平洋的比斯曼海域和所罗门海域曾获得过深海资源的商业勘探权。虽然这次面临着更大的困难,但公司将建成世界上第一个深海矿山。在海底主要有以下三个重要设备:一是开拓采矿台阶;二是在采矿台阶上快速凿碎矿石;三是收集矿石碎块,制成矿浆,并通过垂直扬升系统泵到海面。

在国际水域内,国际海洋组织已陆续向数个国家和矿业公司颁发了20多个深海矿产资源勘探权(非开采权),例如:英国洛克希德·马丁公司最近被授权勘探太平洋公海范围内约58 000 km2水域内的深海矿产资源。

除了巴布亚新几内亚所颁发的海底采矿证,鹦鹉螺矿业公司又发现了20处具有开采价值的海底矿床。其中,最具经济价值的矿床位于比斯曼海的一处海底喷溢口附近,该矿床被命名为“索尔瓦拉-1”。初步研究推断该矿床为一大型块状硫化物矿床。经估算,该矿床大约可生产130万t铜和金的混合金属,铜品位为7.5%,金品位为7.2 g/t。

“索尔瓦拉-1”海底矿床位于巴布亚新几内亚东北部新爱尔兰省的近海部位,深度约1 600 m。距离该矿床2 km开外,便是其“姊妹矿”——“南苏”,该矿床的形成与海底火山运动密切相关。鹦鹉螺公司于2008年9月向巴布亚新几内亚政府提交了环境影响评估报告,报告中认为,该项目的实施技术可行、经济合理、社会及环境影响积极。

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国际金属价格一路走低 美国矿产品产值逆市上升

美国地质调查局(USGS)近日宣称,虽然国际贵金属价格一路走低,但是美国2014年的矿产品产值依然保持了持续上升的态势。

美国2014年矿产品原材料产值为776亿美元,较之2013年的742亿美元,上涨了4.6%。美国国内经济的强劲复苏使得国内对于金属原材料的需求旺盛,然而,国际经济形势的持续低迷和美元的升值却极大地限制了美国矿产品的出口,2014年美国矿产品的出口值为1 080亿美元,而2013年则为1 290亿美元。同时,国际金属价格的走低使得美国2014年的金属产品进口量在持续上升。

据悉,美国地质调查局的矿产资源年报是一份针对全球矿产品价格、供求关系等方面的综合性年报。年报中包含了90种与美国经济发展和国家安全息息相关的矿产品,并详细地分析了各种矿产品的供求趋势,价格走势及国内、国际的矿产品形势等。

美国地质调查局国家矿产信息中心史蒂文·弗提尔(Steven M. Fortier)教授认为,美国地质调查局发布的有关矿产资源的信息对于美国国家政策决策部门具有重要参考价值,很多关于经济发展和国家安全方面的政策制定,均可找到美国地质调查局所发布的数据和信息。

2014年,美国有12个州的非能源矿产品的产值均超过了20亿美元,这些州分别为(降序排列):亚利桑那州、内华达州、明尼苏达州、德克萨斯州、犹他州、加利福尼亚州、阿拉斯加州、佛罗里达州、密苏里州、密歇根州、怀俄明州及科罗拉多州。这些州的矿产品产值约占全美总产值的62%。

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2014年全球产金国情况分析

根据美国地质调查局(USGS)发布的数据显示,全球2014年黄金产量达到了2 860 t,较之2013年的2 800 t,上升了2.1%。

据统计,2014年全球十大产金国共生产出1 920 t黄金,较之2013年的1 876 t,上升了2.3%。

全球十大产金国中,中国、澳大利亚、俄罗斯、加拿大、乌兹别克斯坦等5个产金国的金产量有所上升,而美国、南非、秘鲁和墨西哥等4个产金国的金产量有所回落,加纳的金产量则与2013年持平。

中国已连续8年蝉联全球黄金产量之首,2014年的金产量为450 t；澳大利亚和俄罗斯分列二三位,黄金产量分别为270 t和245 t；美国的金产量在2014年暴跌8.3%,为211 t,排在第四位；加拿大的黄金产量在2014年上升了29%,达到160 t,由2013年的第七位上升到第五位,首次超过了南非；南非作为老牌产金大国,在过去的一个世纪内一直位于全球之首,直到2007年首次被中国超过。南非在20世纪60年代末期的金产量达到了顶峰,每年的黄金产量竟然超过了1 000 t。

其他的一些中小产金国的黄金产量在2014年也有所上升,从2013年的924 t上升到2014年的940 t,上升了1.7%。

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徐慧,编译.朱建东,校.