2020, Vol. 29
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铅锌是重要的工业原料, 其全球金属消费量排名仅次于铁、铝、铜. 2018年, 中国精炼铅产量为483×104 t, 占全球产量的41.5%；中国精炼铅消费量为497×104 t, 占全球产量的42.3%；中国精炼铅供应缺口为14×104 t. 2018年, 中国精炼锌产量为573×104 t, 占全球产量的43.1%；中国消费量为647×104 t, 占全球消费量的47.5%；中国精炼锌供应缺口为74×104 t. 2018年中国进口铅精矿123×104 t, 进口锌精矿296×104 t.中国铅锌精矿对外依存度保持在20%~30% [1].
像中国这样对铅锌需求巨大, 但是资源相对匮乏的发展中国家, 掌握全球铅锌资源情况, 并有效实施“两种资源、两个市场”的发展战略比以往更加紧迫.全面研究全球铅锌矿资源分布、类型和时空分布规律, 科学掌控全球铅锌上游资源具有重要意义.本文即是对全球铅锌矿资源分布规律研究成果的概略性总结.
1 全球铅锌矿资源分布 1.1 全球铅锌矿资源储量 1.1.1 储量全球铅锌矿资源丰富, 美国地质调查局(USGS) [2]公布的全球铅锌储量为3.13×108 t, 而本研究根据标准普尔数据库(S&P) [3]整理的全球铅锌储量为3.05×108 t, 主要分布在澳大利亚、中国、俄罗斯、墨西哥、秘鲁、哈萨克斯坦、美国、印度、波兰、加拿大(表 1).全球铅锌储量大于5000×104 t的国家有澳大利亚[2]和中国；5000×104~1000×104 t的国家有俄罗斯[3]、墨西哥、秘鲁、哈萨克斯坦、美国、印度、波兰；1000×104~500×104 t的国家有加拿大、玻利维亚、瑞典[2-3](表 1).
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表 1 全球铅锌矿保有储量、资源量和资源储量 Table 1 Reserves and resources of lead and zinc in the world by countries |
全球保有铅锌资源储量(均指资源量与储量之和, 且为金属量)为12.25×108 t [3], 排名前10的国家为中国、澳大利亚、加拿大、俄罗斯、秘鲁、墨西哥、朝鲜、美国、印度、伊朗, 其中, 保有资源储量超过1×108 t的国家为中国和澳大利亚[3].
2 全球主要铅锌矿类型铅锌矿类型分类方案繁多, 但在主要类型划分方面意见基本一致.目前全球已发现和查明的主要类型有(沉积岩容矿的海底)喷流沉积型(SEDEX)、火山块状硫化物型(VMS)、密西西比河谷型(碳酸盐岩容矿的后生沉积矿床, MVT)三大类[5-8].选取保有资源储量前300名的铅锌矿床进行统计, 三种类型分别占总资源储量的52%、14%、13%(表 2), 合计占总资源储量的79%.此外, 斑岩型、夕卡岩型、热液型等分别占总资源储量的5%、5%、3%.其他类型如铁氧化物铜-金型(IOCG)、花岗岩型、黑色页岩型伴生的铅锌矿床等占8%.
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表 2 世界铅锌矿类型及保有资源储量 Table 2 Reserves and resources of Pb-Zn deposits in the world by types |
该类矿床是指在裂谷、沉降盆地构造环境中, 由海底喷流、喷气沉积作用形成的, 赋存于热水沉积岩岩相之中的层状矿床, 成矿金属元素主要为铅、锌、银.这种类型的矿床是世界上重要的铅锌来源之一, 且具有规模大、品位高、富含银和重晶石的特征[5, 9-10].全球超大型铅锌矿, 如澳大利亚Mt Isa和McArthur River矿床、加拿大的Selwyn矿床等均属此类型.它们的铅锌资源储量超过2000×104 t, 且铅锌的平均品位超过8%, 如中国的火烧云矿床, 铅锌品位达28.62%；美国Red Dog矿床, 铅锌品位17.43%；印度Rampura Agucha矿床, 铅锌品位14.90% [3].
全球SEDEX型铅锌矿资源储量占世界铅锌资源储量52%, 具体特征是：1)大于1000×104 t的矿床9个, 资源储量27364×104 t, 主要分布于澳大利亚(2个)、朝鲜、加拿大、俄罗斯、中国、南非、美国、印度(各1个)(表 3)；2)500×104~1000×104 t的矿床11个, 资源储量8789×104 t；3)100×104~500×104 t的矿床34个, 铅锌资源储量9333×104 t；4)50×104~100×104 t的矿床15个, 资源储量1059×104 t.
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表 3 全球资源储量超过500×104 t的SEDEX型铅锌矿床 Table 3 Global SEDEX Pb-Zn deposits with resources and reserves over 5 Mt |
该类矿床是指在地盾及大陆边缘构造环境中, 形成与海相火山有关, 矿体主要由块状黄铁矿和贱金属铜、铅、锌等硫化物组成的块状硫化物矿床[11-14]. VMS型铅锌矿是世界第二大铅锌矿床类型, 在全球分布数量仅次于喷流沉积型铅锌矿床.该类矿床不仅含有大量铅、锌, 同时共、伴生铜金属.目前世界上至少发现了230多个该类矿床, 大部分是中、小型矿床.
VMS型铅锌矿占世界铅锌资源储量14%, 具体特征是：1)大于1000×104 t矿床1个, 资源储量1303×104 t, 为哈萨克斯坦的凯锌(Kazzinc)铅锌矿(表 4)；2) 500×104~1000×104 t矿床2个, 资源储量1538×104 t；3) 100×104~500×104 t矿床39个, 资源储量8252×104 t；4) 50×104~100×104 t矿床33个, 资源储量2266×104 t.
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表 4 全球资源储量超过200×104 t的VMS型铅锌矿床 Table 4 Global VMS Pb-Zn deposits with resources and reserves over 2 Mt |
该类矿床得名于经典矿床广泛分布于美国中部的密西西比河流域. MVT型矿床是指在稳定地台构造环境中, 具后生特征的沉积型铅锌矿床类型.容矿围岩以白云岩为主, 矿床形成与岩浆活动无直接联系, 又被称为碳酸盐容矿的后生沉积铅锌矿床[15-17]. MVT型矿床是世界第三大铅锌矿床类型, 规模以中-大型为主, 铅锌品位介于3%~10%.
MVT型铅锌矿占世界铅锌资源储量13%, 具体特征是：1)大于1000×104 t矿床4个, 资源储量5959×104 t, 主要分布于伊朗、中国、澳大利亚、波兰(各1个)(表 5)；2) 500×104~1000×104 t矿床3个, 资源储量2112×104 t；3) 100×104~500×104 t矿床20个, 资源储量3803×104 t；4) 50×104~100×104 t矿床12个, 资源储量835×104 t.
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表 5 全球资源储量超过200×104 t的MVT型铅锌矿床 Table 5 Global MVT Pb-Zn deposits with resources and reserves over 2 Mt |
该类矿床的成矿构造为沉降、张裂和裂谷环境.矿床主要形成于拉张性构造环境下, 受裂谷控制的克拉通内或其边缘拗陷沉积盆地.该类型的矿床具有显著的层控特征.
SEDEX型矿床在世界上分布较广泛, 分布于25个沉积盆地[10].主要分布于澳大利亚北领地-昆士兰Mt. Isa-McArthur盆地、加拿大育空-西北领地Selwyn盆地和BC省Belt-Purcell盆地、朝鲜检德盆地(图 1).澳大利亚有著名的麦克阿瑟河(McArthur River)、芒特艾萨(Mount Isa)、布罗肯希尔(Broken Hill)、希尔顿(Hilton)、杜加尔河(Dugald River)、坎宁顿(Cannington)、世纪(Century)、乔治菲什尔(George Fisher)和莱蒂洛雷塔(Lady Loretta)矿床等；加拿大塞尔温盆地的Howards Pass、Faro、Cirque、Grum和Tom矿床等；朝鲜检德矿田的本山、老银洞、桦树沟、黄铁钩、中途场、如云洞、舞鹤洞、间店、检德山矿床等.其他地区的大型矿床有南非Gamsberg、美国Red Dog、俄罗斯Kholodninskoye、德国Rammelsberg、爱尔兰Pallas Green和Tara等.我国该类型的矿床主要有新疆火烧云铅锌矿床[18-19], 内蒙古渣尔泰群和狼山群的东升庙[20]、炭窑口、甲胜盘铅锌矿床, 陕西凤县-太白沉积盆地的八方山-二里河铅锌矿床, 甘肃西和-成县盆地的厂坝-李家沟铅锌矿床.
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图 1 全球资源储量大于50×104 t的海底喷流沉积型铅锌矿床分布 Fig.1 Distribution of SEDEX Pb-Zn deposits with resources and reserves over 50×104 t (据文献[3]) (From Reference [3]) |
在SEDEX型矿床分布的25个沉积盆地中, 有8个盆地中铅锌矿的资源储量超过1000×104 t.依次为澳大利亚Mt. Isa-McArthur盆地(7个矿床, 铅锌资源储量11200×104 t)、朝鲜摩天岭检德盆地(9个矿床, 铅锌资源储量7000×104 t) [21]、加拿大Selwyn盆地(17个矿床, 铅锌资源储量5500×104 t)、美国阿拉斯加Brooks Range(3个矿床, 铅锌资源储量4000×104 t)、俄罗斯Kholodninskoye盆地(铅锌资源储量2300×104 t)、印度Rajasthan盆地(5个矿床, 铅锌资源储量2000×104 t)、美国和加拿大Belt-Purcell盆地(1个矿床, 铅锌资源储量1900×104 t)、德国Rhenish盆地(2个矿床, 铅锌资源储量1100×104 t).
该类矿床时控性较为显著, 成矿多集中于寒武纪-石炭纪(530~300 Ma)和古-中元古代(1.9~1.4 Ga) [10, 22].澳大利亚麦克阿瑟河(McArthur River)、芒特艾萨(Mount Isa)矿床, 加拿大的Sullivan矿床和朝鲜的检德矿床[17]均为元古宙矿床的代表.德国的Rammelsberg、Meggen以及加拿大Selwyn盆地的矿床为古生代矿床的代表.
3.2 火山块状硫化物(VMS)型矿床时空分布规律该类矿床产于两类地质环境[11-14]：一是古老地盾(台)内的绿岩带；二是古大陆边缘不同时代的活动带.全球主要矿带和集中区分布如下：(1)地盾(台)区, 有北美地台(加拿大地盾)、西澳地盾、东欧波罗的地盾、阿拉伯努比亚地台等的绿岩分布区；(2)古生代褶皱带, 主要有东欧斯堪的纳维亚、伊比利亚、阿巴拉契亚、乌拉尔、阿尔泰、东澳塔斯马尼亚及我国的祁连-北秦岭等构造带；(3)中、新生代褶皱带, 如北美科迪勒拉、阿尔卑斯、西太平洋岛弧等矿带(图 2).分布的主要地区如下.
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图 2 全球资源储量大于50×104 t的块状硫化物型铅锌矿床分布 Fig.2 Distribution of VMS Pb-Zn deposits with resources and reserves over 50×104 t (据文献[3]) (From Reference [3]) |
1) 北美地台(加拿大地盾)
分布以太古宙-古元古代为主的VMS型矿床.在加拿大地盾中部Churchill成矿省和东部Grenville成矿省分布多个超大型铅锌矿床.主要矿床有Kidd Creek：锌金属量859×104 t, 品位6.0%；铜金属量388×104 t, 品位2.46%.成矿时代为太古宙. Noranda：锌金属量156×104 t, 品位1.37%；铜金属量244×104 t, 品位2.14%；成矿时代为太古宙.
2) 伊比利亚造山带
该晚古生代造山带又称为伊比利亚黄铁矿带, 北至西班牙Llanera省, 南至葡萄牙西南端Vila do Bpo省, 西临大西洋, 东至西班牙托莱多省.南北长约300 km, 东西宽约60 km.矿带位于伊比利亚地块的南部, 形成于华为西期伊比利亚造山运动的早期阶段, 陆壳基底的拉张作用环境, 与矿化有关的火山作用主要为早石炭世.伊比利亚造山带分布的大型VMS铅-锌-铜矿床超过50余个, 其中, 葡萄牙的Neves Corve和西班牙的Los Frailes、Masa Valverde等矿床为大型-超大型规模. Los Frailes铅锌矿的保有锌金属储量为260.79×104 t, 品位3.72%；铅金属储量为154.44×104 t, 品位2.20% [11]. Neves Corve铜锌铅矿的保有锌金属储量为779.49×104 t, 品位3.89%；铅金属储量为179.65×104 t, 品位0.88% [11].此外, 历史著名的超大型Rio Tinto铜金矿也位于该矿带, 目前已经闭坑.
3) 乌拉尔和阿尔泰造山带
该晚古生代造山带分布于东欧板块与哈萨克斯坦板块之间, 属于两个板块的缝合带, VMS型锌铜矿床赋存在哈萨克斯坦板块的东乌拉尔构造单元.主要矿床都位于Magnitogorsk矿带, 与奥陶纪-早石炭纪的硅镁质岛弧杂岩有关, 矿体大多赋存于弱变质的泥盆纪长英质围岩中[23]. Uzelginsk铜锌矿田是乌拉尔成矿带最大的矿田, 矿田内发育有Uchaly铜锌矿床锌金属量为393.10×104 t, 品位3.11%；Novo-Uchalinskoe锌铜矿床, 锌金属量为208.71×104 t, 品位2.70%.此外, 还有Chebach、Babaryk、Alexandrinsk等中小型锌铜矿床.
阿尔泰造山带地处中亚腹地, 西起哈萨克斯坦境内, 经过中国新疆北部, 东延至蒙古境内.晚古生代西伯利亚板块西南缘的陆壳基底拉张形成阿尔泰造山带.中国新疆的可可塔勒铅锌矿床、阿舍勒铜(锌)矿床以及克兰盆地的铁木尔特铅锌矿床都产于该造山带中.
4) 东欧地台西北地区波罗的地盾中部
该地区分布的VMS型矿床主要环波罗的海分布, 位于瑞典中部和南部、芬兰的南部、爱沙尼亚和拉脱维亚等地区.矿床形成与早期的Svecokarelian造山运动有关, 古元古代的VMS型矿床均与1.93~1.83 Ga火山岛弧增生至太古宙Karelian克拉通的构造活动有关.含矿火山岩主要为流纹岩, 其中穿插有拉斑玄武岩及玄武质安山岩建造.已知VMS型矿床主要集中于2个矿带：瑞典的Bergslagen和Skellefter；芬兰的Vihanti-Pyhasalmi和Outokupu [11-14].该地区的主要矿床有Garpenberg铅锌矿、Zinkgruvan铅锌矿和Boliden锌矿.
VMS型重要矿床有：哈萨克斯坦的Kazzinc、葡萄牙的Neves-Corvo、加拿大的Hackett River、西班牙的Los Frailes.我国这类矿床较重要的有新疆可可塔勒、阿舍勒等.
从全球范围看, VMS型矿床形成于以下6个成矿期[24]：新太古代(2.85~2.60 Ga)、古元古代(2.0~1.7 Ga)、新元古代(900~700 Ma)、寒武纪-奥陶纪(550~ 450 Ma)、泥盆-石炭纪(400~320 Ma)、早侏罗世至今(200~0 Ma).虽然该类型矿床成矿时间范围较广, 全球不同构造单元的成矿时代不尽相同, 但主要成矿期为太古宙和中新生代.
3.3 密西西比(MVT)型矿床该类矿床主要分布于美国中部的密西西比河流域, 世界其他地区分布较为分散, 如加拿大西北领地、塞尔维亚Trepca地区、爱尔兰中部平原、中国川滇黔地区等[15-17].主要分布地区如下(图 3).
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图 3 全球资源储量大于50×104 t的密西西比型铅锌矿床分布图 Fig.3 Distribution of MVT Pb-Zn deposits with resources and reserves over 50×104 t (据文献[3]) (From Reference [3]) |
(1) 美国MVT型矿床主要分布于该类型矿床的命名地--密西西比河谷地区, 包括密西西比河谷上游区域(Upper Mississippi), 主要为艾奥瓦州、威斯康星州、伊利诺伊州, 发育的铅锌矿以中、小型为主[15], 分布约400个MVT型矿床.矿床分布于艾奥瓦州东北部、威斯康星州西南部、伊利诺伊州西北部三州交界的部位(Tri-State)；密苏里州东南部的Viburnum铅矿带和老铅矿带；田纳西州中部的Elmwood-Gordonsville矿区和田纳西州的东部地区.
(2) 加拿大重要矿床主要分布于西北领地的Pine Point矿集区.该矿集区长40 km, 宽24 km, 分布铅锌矿床80余个.此外, 西北领地还分布Prairie Creek和Gayna River大型铅锌矿床[25].
(3) 中国该类型矿床集中发育于扬子地台及周缘地区.扬子地台西部的川滇黔交界区域[16, 26], 主要矿床有云南矿山厂、麒麟厂、茂租, 四川天宝山、大梁子、赤普.该区也是我国该类型矿床的聚集区.扬子地台南部的桂粤区域, 主要矿床有广东凡口, 广西后江桥、北山、泗顶.扬子地台北部的秦岭褶皱系, 主要矿床有陕西马元, 湖北竹溪-谷城一带的朝阳、贵子沟、老公峪.扬子地台中部的湘鄂区域, 主要矿床有湖南李梅、董家河、白云铺.此外, 还有新疆西昆仑的塔木-卡兰古矿带等.
全球约61%的MVT型矿床成矿时代主要集中于泥盆纪-二叠纪, 与Pangea超大陆汇聚、增生阶段强烈构造活动有关.其次, 全球约36%的MVT型矿床形成于白垩纪-新近纪, 主要分布于北美地台和非洲-欧亚板块.此外, 还有少数矿床形成于晚元古代-早古生代、三叠纪-侏罗纪.然而在中国川滇黔地区, MVT型矿床主要形成于古特提斯闭合时的三叠纪-早侏罗纪[14-17].
4 结论世界铅锌矿资源丰富, 铅锌储量约3×108 t, 保有铅锌资源储量约12×108 t, 主要分布于中国、澳大利亚、加拿大、俄罗斯、秘鲁、墨西哥、朝鲜、美国、印度、伊朗.
世界上主要铅锌矿类型有喷流沉积(SEDEX)型、火山块状硫化物(VMS)型、密西西比(MVT)型3大类, 分别占世界总资源储量的52%、14%、13%.超大型喷流沉积型铅锌矿床主要分布于加拿大、澳大利亚、中国、俄罗斯、印度.超大型火山块状硫化物型铅锌矿床主要分布于哈萨克斯坦、葡萄牙、西班牙、缅甸、俄罗斯、澳大利亚、中国、加拿大、美国.超大型密西西比型铅锌矿床主要分布于美国、加拿大、中国、澳大利亚、伊朗.
喷流沉积型铅锌矿床空间上主要位于加拿大和澳大利亚的沉降盆地中, 成矿年代主要集中于古-中元古代和寒武纪-石炭纪.火山块状硫化物型矿床主要矿带和集中区有：1)加拿大地盾、北美地台、波罗的地盾等绿岩分布的地盾(台)区. 2)伊比利亚、乌拉尔、阿尔泰及我国的祁连-北秦岭等古生代褶皱带. 3)中、新生带褶皱带, 如：北美科迪勒拉等褶皱带.成矿年代主要集中于太古宙和中新生代.密西西比型矿床主要分布于美国中部的密西西比河流域, 成矿年代主要集中于古生代的泥盆纪-二叠纪.
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