我国钴矿矿产资源及成矿作用

我国钴矿矿产资源及成矿作用

任泽鹏

成都理工大学   四川省成都市610059

钴是一种重要的金属元素，广泛应用于军事、钢铁、电器、机械等领域。由于钴在各类岩浆岩中的分布不均匀，因此我国的钴矿资源呈现富矿少、贫矿多的特点，主要分布在甘肃、青海、新疆、吉林、陕西、云南、四川等地。根据矿床形成的成矿环境和矿床岩石组合，钴矿可以分为六类：与镁铁质－超镁铁质岩有关的硫化物钴矿、与海相火山喷发有关的钴多金属矿、与斑岩有关的铜钴矿、与砂岩有关的钴矿、与中酸性侵入岩有关的矽卡岩铁钴矿、与风化作用有关的钴矿。钴具有双重性，使其在许多领域有着广泛的应用，因此对钴矿资源的开发和利用具有重要的意义。

中国是全球最大的钴资源消费国之一，但国内钴资源稀缺，供需失衡导致对进口依存度居高不下。目前，超过90%的钴初级产品来自刚果（金），而该国政局动荡、局部冲突多发、基础设施落后、矿业政策更改频繁，矿业生产存在诸多不确定因素。在资源短缺和进口不稳定性的双重压力下，我国的钴资源供应存在巨大的安全隐患。

钴在各种岩浆岩中的分布不均匀，特别是在超基性岩中含量最高，而在向酸性岩过渡时，钴的含量会迅速降低。相较于其他铁族元素，钴更容易在超基性岩和基性岩中集中分布(卢宜冠 等,2020)。在岩浆结晶过程中，钴主要以类质同象的形式分散到造岩矿物和副矿物中，尤其是在橄榄岩中聚集。

岩浆熔离硫化物矿床形成过程中，钴常与铜、铁、镍一同进入熔离分异体，但很少单独形成钴矿物，通常以类质同象或微粒杂质的形式存在于黄铁矿、镍黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿中。在岩浆晚期，钴与镍、锌、铁、铅、铜、银、金、汞等硫砷化物一起转移到气成热液中，形成络合物，根据不稳定常数依次析出。

在同源多阶段的超基性-基性杂岩中，随着基性程度的降低，钴的含量也会减少。在岩浆结晶分异过程中，由于镍、铜、钴主要沿着Ni-Cu-Co的顺序析出，因此随着结晶岩相的酸性程度的降低，Cu/Co、Ni/Co比值也会降低。各期岩浆岩之后期脉岩铜、镍、钴的含量与岩浆岩主体有对应的变化趋势。而Ni/Co、Cu/Co比值比主岩体低，说明在岩浆演化的晚期温度的降低有利于钴的富集。

当超基性或基性岩石遭受风化时，富含钴的橄榄石和辉石晶格被破坏，从中释放出Co、Ni、Cu、Fe等元素。在岩体上部受富氧的酸性水的作用下，形成了铁帽，Co、Ni、Cu、Mn等离子仍然溶于水中继续向下部渗透。当水溶液变为碱性时，Mn同Co、Ni一起沉淀，分别形成氧化物或含水硅酸盐。钴经次生富集后，便可形成工业矿体。总之，对于钴在各类岩浆岩中的分布情况和富集过程有了更深入的认识，对于钴资源的开发具有重要意义。

我国拥有丰富的钴矿资源，但大部分钴以伴生元素的形式赋存于其他矿产中，独立成矿的钴矿仅占总量的5%左右。甘肃、新疆、吉林、陕西、云南、四川等地的硫化铜镍矿中伴生的钴最多，而与铁、铜矿伴生的钴资源则分布在四川、青海、山西、河南、广东、安徽等地。此外，海南、广东等地也有少量的钴土矿。中国钴资源紧缺，但据国土资源部《中国矿产资源报告2017》统计，2016 年中国查明钴资源量67.25 万t。我国钴资源分布集中，矿床规模小，矿石品位低，伴生矿多，开采难度大等特点。主要分布在甘肃、山东、云南、青海、河北及山西，六省储量之和约占全国总储量的70%。另外在新疆、四川、西藏、海南、安徽等省自治区也发现有少量含钴矿床。我国最大的钴矿床——金川矿床，钴平均品位0.019%，钴金属量9.8万t，储量和品位均低于世界平均水平，且钴均作为矿山副产品回收产出，回收率低。(杨瑞东 等,2022)。

目前，具有开采价值的陆地钴矿床主要分布在刚果（金）、澳大利亚、古巴、赞比亚、俄罗斯、加拿大和菲律宾等国家，其中前三个国家占据全球钴储量的70%以上。此外，在太平洋、大西洋和印度洋等洋底，存在大量尚不具备经济开采价值的海底铁锰结核和海底铁锰结壳，蕴藏着大量的钴资源。据USGS估算，洋底结核（壳）钴资源总量约是陆地探明总储量的5倍，具备极大的开发前景，是未来主要的潜在接替资源。需要注意的是，钴的生产受铜、镍价格影响。如果铜、镍价格不发生大的跌落，钴的生产形势也比较稳定。

钴是一种重要的工业金属，广泛应用于航空航天、电子信息和化工等领域。其中，硬质合金是钴的主要消费领域之一，而硬质合金则是制造切削工具、冲压模具等重要材料的基础。因此，保障国内钴矿资源供应，提高国内硬质合金产业链自给能力已成为当前我国钴资源开发和利用的重要任务。(于晓飞 等,2022)。

未来，我国应该加强对钴矿资源的勘探和开发力度，提高资源利用效率和保障供应能力。同时，还需要加强技术创新和产业升级，推动硬质合金等相关产业的健康发展。只有这样，才能更好地满足国内市场需求，促进我国工业经济的可持续发展。

根据我国钴矿的空间分布及程裕淇板块构造单元划分，我国的钴矿主要分布于两块、四带中：即华北陆块、扬子陆块，准喝尔－兴安活动带、昆仑－秦岭活动带、松藩－甘孜活动带、华南活动带。从钴矿的分布情况可以看出，活动带的钴矿多于地块区，其中昆仑－秦岭活动带的钴矿找矿前景日趋明朗（张福良等，2014）。我国钴矿产出的构造单元多样，成矿作用复杂。根据矿床形成的地质背景和成矿环境、构造环境及矿床主岩岩石组合，将我国钴矿成矿作用分为以下几种类型。

硫化物钴矿床通常与镁铁质-超镁铁质岩有关，大多位于陆块中，是深成或半深成矿床的典型代表。这类矿床与基性和超基性岩浆侵入岩有直接联系，块状和浸染状的铁-镍-铜硫化物矿石是该类矿床的重要类型。常见的金属矿物组合是磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿，含少量磁铁矿。大部分钴都集中在镍黄铁矿中。有时钴会富集在岩体边缘早期形成的黄铁矿带内的辉砷钴矿中，该类矿床的镍钴比值变化很大。

海相火山喷发有关的钴多金属矿床多位于古陆边缘裂陷槽内，矿层产于火山-沉积建造中。该类矿床的含矿岩石主要为火山喷流岩及喷流沉积岩，矿物组合类型有Cu-Co、Cu-Co-Au、Co-Bi-Au、Fe-Co、Pb-Zn-Au型，矿石矿物为黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿等。典型矿床为青海东昆仑肯德可克钴金铋矿床，赋矿层位为上奥陶统铁石达斯群火山岩。近年来的勘探和研究发现，在金矿化发育部位发育着较大规模的钴矿化，钴品位0.064%～0.46%。同时，在矿区范围内发现了约10cm厚的多条高品位钴矿脉，品位4%～9%。并在其附近发现了块状黄铜矿脉，铜品位高达10%。该类型矿床在东昆仑地区较为常见，如青海驼骆沟钴金矿等。(张伟波 等,2018)。

斑岩有关的铜钴矿床位于古陆块的边缘，产于中酸性岩体的接触带附近或接触带内。矿石矿物组合包括黄铜矿、磁黄铁矿、辉钴矿和含钴镍黄铁矿。山西恒曲铜矿峪铜钴矿是该类型矿床的代表。该矿位于华北古陆块南缘，矿体赋存于靠近基性岩和中酸性岩体的接触带附近和接触带内，赋矿岩石主要为钠质石英二长斑岩，矿石矿物组合为黄铜矿、黄铁矿和辉钴矿。Co、Se与Cu关系密切，Co含量一般为0.01%～0.03%。

砂岩型钴矿床是世界上主要的钴矿类型之一，主要分布在非洲的赞比亚和扎伊尔两个国家。扎伊尔钴矿储量占全球总储量的50%，矿层由浸染状硫化物和块状矿石组成，具有沉积结构特征。主要金属矿物有黄铜矿、黄铁矿、辉铜矿、硫钴矿、硫铜钴矿，钴品位为0.1%～0.5%。五宝山钴矿床是这种类型矿床的典型代表，是近年发现的一个中型钻矿床。钴矿化产于上三叠统安源组砂砾岩层中，受NE向逆断层控制，矿体呈似层状或透镜状产出，随褶曲变化而起伏。钴矿体品位在0.024%～1.15%范围变化，平均含钴0.4028%。该矿床的自然类型为砂砾岩型铅锌矿石，含铅锌钴和钻矿物，可选性良好。其中的钻矿物主要有辉钴矿和钴毒砂。。

风化作用型钴矿床分布于板块的活动带，主要由超基性侵入岩和玄武岩经过第三纪以来的风化作用形成。这种矿床产于主要是纯橄岩、橄榄岩、辉石岩或蛇纹岩裸露地表，经过长期强烈的风化和侵蚀作用形成富含铁、镍、钴的红土中。该类型矿床的主要矿物有钴土矿、含镍钻土和含钴的铁氢氧化物，其中钴常常聚集在镍矿石或铁矿石中，偶尔形成一些独立矿物。代表矿床是云南元江-墨江镍钻矿，该矿床为超基性岩风化形成，矿石由含钻的氢氧化物、钻土及其他铁质物组成，钴品位为0.1%～0.8%。

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