地球科学面临的十大挑战之六：矿物原材料新一轮热潮

这是法国地质调查总局（BRGM）最新出版的《地球科学面临的十大挑战》中的第六大挑战，即如何满足未来矿物原材料的需求。报告特别指出，自2003年以来，矿物原材料价格飞涨，情势特别像1973年和1979年两次世界石油危机伊始时的状况。矿产资源问题上了各大新闻媒体的头条，社会开始普遍担忧自然资源的耗竭，而在此之前，西方世界共同的信念是，市场“看不见的手”将能够确保满足对矿产资源的需要，不需要政府干预，完全可以交给私人部门来负责。在这种背景下，本文试图讨论这么几个问题：矿产资源真的正在走向枯竭吗？应当实施何种战略，才能确保欧洲和世界的矿产资源供应？在21世纪将会留下何种矿产资源或者说21世纪哪些矿产资源具有战略性？欧盟将如何应对其所面临的挑战？

一、对矿物原材料价格的思考

图1总结了从20世纪初一直到2006年以不变美元计15种矿物原材料一揽子价格的变化趋势，这15种矿物原材料分别是：原铝、氢氧化钡、硼、钴、铜、铬、铁矿石、金、磷酸盐岩、钾、锰、镍、铂、铅和锌，数据源自美国地质调查局。以1900年的矿产品价格指数为100，对所有价格都进行了重新计算。

一个非常值得注意的事实是：在2006年12月31日，15种矿产品的一揽子不变价格与107年前完全相同，但2006年的产量比1900年增加了35倍，原因在矿产资源勘查开发生命周期的各个环节均发生了突破性的技术革命，包括：基础地质理论、普查勘探、采矿和选矿、冶金、减轻采矿的环境影响以及将项目与社会和环境影响相结合。

2003年矿物原材料价格上涨与巴西、俄罗斯、印度和中国（统称为金砖四国）的迅速崛起有关。这些新兴经济体的快速发展对矿产品价格带来了巨大的压力。经济合作与发展组织（OECD）预测，到2030年世界金属矿石的产量将增加250%，这个增长主要与金砖国家和目前的最贫穷国家之发展有关。

根据美国地质调查局开展的全球矿产资源评价项目GMRAP，当前各国经济安全取决于能否从国内外不同来源获取充足的矿产资源供应。第一次全球评估选定了三种矿产品：铜、铂族金属和钾。GMRAP在多国基础开展，参与方包括相关国家和国际地质、矿产资源以及其他方面的机构。评估结果由美国地质调查局与国际合作伙伴联合发布。项目最终成果将圈定世界上有可能形成某些未发现矿产资源的土地面积，并估计在地表之下1公里范围内所赋存的某些矿产资源的概略数量。评估结果将提供给所有国家，可以用于：（1）评估其已知和未发现的非燃料矿产资源；（2）指导新的矿产勘查；（3）规划可持续资源开发；（4）预测和避免环境挑战；（5）土地利用决策。

2.金属矿石的生物堆浸

生物堆浸是一种生物技术工艺，从硫化物矿石中溶解活化出有价值的金属，硫化物矿石是许多所谓贱金属的主要地质资源（如铜、锌、铅、钴）。这种技术已经运用了三十多年，已证实了其技术经济可行性，在提取贱金属（铜、锌、镍、钴）和金矿石方面非常有效。此外，还研发了一些互补技术（生物浸出和搅拌槽浸出），从经济和技术角度看比传统工艺（火法处理）更加具有竞争力。其成本在工业项目总成本中所占比重甚少，技术效率高，可实现最优化矿石处理，能源成本低，规模灵活，安装和作业适应性强，环境影响可控。当前生物堆浸技术可以处理越来越复杂、品位越来越低的矿石。鉴于生物技术对复杂矿石处理的重要性，欧盟专门设立了一个项目即BioMinE项目，组织了一个很有实力的团队研究在欧洲矿床开发利用中运用这种技术的现实性。

二、全球矿产资源视消费量统计数据的分析

图2揭示了1970～2005年期间世界上一些大国或地区人均铜视消费量（产量+进口量-出口量）的演变趋势。铜消费（基础设施和电器）是一个国家或地区经济发展水平的有效指标，因此这里选择铜进行了具体的分析。

富裕国家铜视消费量的下降可能反映了其制造业向中国的转移，而中国的铜消费量中一些不确定的部分恰恰又反映了其出口工业出口到欧盟和美国的需求。

欧盟自然资源可持续利用主题战略中确定的目标，从可持续发展的角度看，就是经济增长与资源消耗脱钩。迫切需要一种准确的衡量方法，确定各国的实际资源消费量。穷国和富国铜消费量差异如此之大，发展中国家要追赶上几乎是不可能的，但无论如何世界产量必须大幅度增长方可满足一些基本需求。

三、矿产资源正在枯竭吗？

图3是基于美国地质调查局的公开数据对某些矿产资源的储量变化进行的分析，纵轴是储量的静态保障年限（储量与当年开采量之比），以年来衡量。“储量”和“资源”是非常容易混淆的概念，非专业人士很难理解；其中，储量是图3中使用的数据，仅代表一部分的资源量，是已通过勘探准确评估、在当前经济、环境、监管、社会和技术条件下可以盈利开采的那一部分资源。矿产品价格上涨或推出新的采矿技术将使现有储量大幅度增加。

总的看，全球矿产资源不存在枯竭问题，但加强地质工作是基本前提，否则，可供开采的矿产资源肯定是会枯竭的。尤其是那些所谓的战略矿产，必须给予特别的重视。这包括大宗矿产中的铜等以及稀有、稀散金属中的所谓高技术矿产、绿色矿产等。以下两个独立的专栏具体分析这个问题。

1.全球铜矿勘探：2008年之后的风险和挑战

2003年以来铜价格的大幅上涨很大程度上是中国需求增长所驱动的，这导致全球铜矿勘探预算大幅度增长（见图4A）。铜的绿田勘探（草根勘查）投资自2003年增长了三倍多，而高级勘探和矿场勘探（棕田勘探）投资则分别增加1000%和450%以上（图4B）。铜矿勘探各部门均对铜市场未来充满信心，从初级勘查公司到大型全球矿业公司，当前业界的共识是到2020年全球铜消费量将增长近一倍。

以符合成本效益的方式发现和开发新矿床是应对这一挑战的主要方式，并且在过去12年间（从1995-2007年）全球铜矿勘探发现了54个大型铜矿床（仅计算50万吨铜以上的矿床），新资源量超过2.5亿吨。这些新增资源量中，拉美占1.18亿吨（36个大矿床），前苏联和东欧占5600万吨（6个矿床），亚洲2600万吨（4个矿床），大洋洲500万吨（3个矿床），非洲300万吨（2个矿床）。这些新增的铜资源，85%产在斑岩型矿床中，另外11%产在铁氧化物-铜-金（IOCG型）和以沉积岩为容矿岩石的铜矿床中。

这个比例接近于1992年以来全球铜平均产量的数据。矿产勘查专家所面临的科学挑战在于创造性和创新性思维以及谨慎利用先进技术，以实现勘探成功。

全球勘探界面临的最大挑战和风险，无论是现在还是将来，很大程度上均是非技术性的。最关键的获得和保有勘探许可证，然后才能以安全和对环境负责的方式从事矿产勘查，从而为可持续发展做出有效和适当的贡献。

2.“稀有稀散金属”：“关键金属”、“高科技金属”和“绿色金属”

一系列比较奇怪的稀散稀有金属吸引了社会的关注，包括镓（Ga）、铟（in）、钽（Ta）、钌（Ru）、铪（Hf）等等，这些金属被称之为“小”金属或“微量”金属，因为世界范围内其产量非常低，价格又非常昂贵，但其对我们的现代生活方式绝对至关重要。同时，其应用领域也是高度多样化的。这些金属在发达国家被认为是“关键”或战略金属，既因为其对人类创新的制造业必不可少，也因为由于某些国家垄断其产量而存在的供应风险。通常，这些金属也都是“绿色”金属，有助于减少温室气体排放。

这些资源消费量的大幅度上升引起了人们对其资源枯竭问题的恐慌。是否确有必要担心这些资源的枯竭？不，因为地下这些类型的资源仍然非常丰富。这些小金属的价格爆炸式上涨或“危机”（见图5），是在没有预警的情况下发生的，但价格高涨期持续的时间总是有限的。其多半是由于技术突破，创造了新的大规模应用，与此相关的需求突然增加所导致的。事实上，品位最富以及最容易开采的矿床，其资源增长日益减少并逐步枯竭。我们总是能够找到足够的原材料，但是其将是越来越“稀缺的资源”，价格将会增加。如果实行了特定的技术、地质和行业监控手段来预测未来消费高峰，则可以缓冲危机的影响。

图5 具有短期、中期和长期潜在危机的金属

现在出现了新的风险。两年前，小金属市场向私人投资者开放，小金属的“显微”市场可以很容易地被自发性市场行为而吸干，或造出人为性的恐慌。此外，伦敦金属交易所（LME）2009年决定将钼和钴挂牌交易，这为投机性投资基金铺平了道路。另一个风险涉及战略金属储备。

面对这些不确定性，当前的趋势是加强矿产勘查和回收利用。应努力识别和回收作为贱金属矿床开采之副产品的稀有金属，同时，这些金属在非传统矿床中也可能是主产品。对其中一些小金属而言，回收是再生金属的一个重要来源。但许多小金属难以回收。

因此，可持续发展的前提是更有效地利用和回收，但也要创新，特别是要重视这些集“稀散稀有金属”、“绿色”金属、“高科技”金属和“关键”/战略金属于一身的重要资源。

四、矿产行业面临的主要挑战

许多挑战均围绕着确保矿产资源的安全供应展开，尤其是，消费者的数量越来越多，所消耗的矿产资源的种类也日益多元化。最大的挑战包括：（1）获取资源的勘查开发权；（2）向投资者提供的技术、物理、制度、管理和财政框架；（3）向社会公众提供详细的数字化地质、地球物理和地球化学信息的可得性，这些信息表明某些成矿带的潜力；（4）能源可得性和成本；（5）采矿业所需合格人才的可得性以及推动、促进和规范矿业的机构；（6）矿产资源市场的治理及各参与者之间的相互作用。

矿床位置是由地质条件所决定的。在这方面，不是所有国家都有相同的矿产资源潜力。图6是2006年18种类型的矿产资源已知储量所在的位置（国度）（数据来源：储量见美国地质调查局，国家按GDP排名见世界银行）。这18种矿产资源，至少50%的已知储量位于人均GDP小于8欧元/日的发展中国家。国际开发机构尤其是欧洲发展基金有责任帮助这些国家，组建和发展适当的机构运作，提供资金和人力资源培训，包括建立不可或缺的信息系统以及人力和技术能力，使其机构可以正常运作并从地质潜力中最大限度地受益，同时符合可持续发展原则。国家的职责是促进、推动和规范私人勘查开发投资。

发达国家最富以及最接近地表的矿床正在逐步枯竭，使发展中国家的矿产资源在未来越来越具有战略价值。世界矿产资源供应的前景将取决于发展中国家和经济转型国家（尤其是金砖四国集团），以及可能是通过开发利用海底的巨大资源（见专栏）。

当务之急是减少发展中国家投资的内在风险：政治不稳定可能危及投资的初始条件；矿业管理部门机构的脆弱性，这可能会使获取探矿或采矿许可证的程序延长和复杂化；投资者所需要的地质和/或环境数据的缺乏以及将矿业项目与区域经济一体化时所遇到的困难。

海底采矿许可证的申请出现了高潮。深海矿床均与目前海底正在进行的地质作用过程有关，在大气域的大陆地壳内没有类似的对应产物。截止到2010年，公司已经在西太平洋海底专属区的5个热液田注册了勘查许可证，准备在巴布亚新几内亚和新西兰北部开采热液矿床，这是世界上首次开采2000米深度的矿产资源。关于资源性质的自然科学知识进展，对于任何工业规模的采矿活动和确认新资源（氢，甲烷，困难条件下的石油和天然气，金属）的可行性均至关重要。对矿物原料的获取引发了日益激烈的国际竞争。面对这一快速的变化，国际海底管理局（ISA）目前正在制定国际水域的立法草案，考虑采取措施管理勘探进展和环境问题。

五、制定统一的欧洲非能源矿产资源政策

在当前竞争日益积累的全球背景下，欧盟的矿物原材料严重依赖进口，区内矿山生产非常少，是一个严重的缺陷。欧洲平均消耗了全球金属产量的25%到30%，但其很多金属的产量占世界比重不到5%，如铝、锑、硼、钴、锡、铁、镍、锰、钼、铌、钽、钛和其他一些其所使用的金属。这使欧洲面对地缘政治风险时具有很大的脆弱性。

注意到这一岌岌可危的情势，成员国已呼吁欧洲委员会制定欧洲关于“非能源原材料”的政策建议。欧洲地质调查局联合会参与了制定这一政策的过程，并发起了民意调查，提出加强矿产资源勘查开发的7个具体建议。

任何经济离开原材料都无法运转。然而，21世纪初出现的关于获取原材料安全供应的问题反映了一个新现实，提出了新的挑战。当前国际市场上出现了许多新的限制和干预措施，扭曲了市场，在某些情况下已危及原材料的长期供应。为应对上述复杂和相互关联的挑战，欧洲委员会2008年制定了一个综合性政策，即欧盟原材料倡议（RMI），基于三大支柱展开：1.确保从第三国获取资源时存在一个公平竞争的环境；2.促进来自欧洲本土的原材料可持续供应；3.提高资源利用效率，促进循环回收。RMI的核心是“应对矿产品和原材料市场的挑战”。本报告提出的20种关键原材料的清单由欧洲委员会于2014年5月26日正式发布并积极推动实施。原材料倡议还是《欧洲2020年战略》的一个组成部分，以确保精明、可持续和包容性增长，并与以下两个旗舰项目密切相关：“全球化时代的产业政策”和“提高欧洲资源效率”。关键原材料清单有助于前瞻性地制定欧盟不同领域的政策，包括：研究创新，产业政策，贸易，发展以及最近新增加的国防和安全领域。近期重点评估了关键原材料对国防部门的重要性。这项工作与欧洲防务局合作开展。联合研究中心还对关键原材料供应的其他相关问题感兴趣，特别是国防和能源部门。

作为对“欧洲2020年旗舰创新联盟”以及原材料挑战日益加剧的响应，2012年欧洲委员会发起了《欧洲原材料创新合作计划》（EIP）。2010年，欧洲委员会原材料倡议关键原材料确定特设工作组发表了第一份原材料关键性分析的报告。从候选的41种非能源、非农业原材料清单中，确定了14种矿产为关键矿产。2013年，欧洲委员会对其战略矿产清单进行了修改，从54种候选原材料清单中确定了20种为关键原材料，分别是：锑、铍、硼酸盐、钴、铬、焦煤、莹石、镓、锗、铟、菱镁矿、镁、天然石墨、铌、铂族金属、磷酸盐岩、重稀土、轻稀土、金属硅、钨。