非洲磷礦資源格局與開發現狀

王靚靚，于 瑞，陳喜峰，吳 亮

(1.中國地質調查局發展研究中心，北京 100037；2.西安星雅電子信息技術有限公司，陜西西安 710061)

0 引言

磷作為非金屬家族成員，是生命不可或缺的元素之一，同時具有重要的經濟價值。除廣泛應用于農業、化工、養殖業等傳統行業外，伴隨科技的進步應用領域更加多元，磷在生物、國防、環保等方面也嶄露頭角。鑒于磷在糧食安全、生命安全等多領域應用，及其不可再生、缺乏替代性等特質，已相繼被德、日、英、中國納入關鍵戰略性礦產清單，磷對于經濟可持續發展與國家資源安全的意義已被廣泛認同(陳甲斌等，2020)。雖然我國2020年磷礦儲量為32億t①，位列全球第2位，但僅占全球儲量的4.51%，且呈現貧礦多、富礦少之態勢；同時，在確保本國磷礦資源消費的同時還肩負著出口重任，2019年出口達39.39萬t，位列78個主要出口國的第11位③。中國磷礦儲采比，相較其他資源大國近年下降明顯。在本國消費與對外供應的雙驅下，中國磷礦資源消耗加劇，后續資源形勢緊張，充分利用國際資源成為有效途徑，因此對非洲磷礦資源進行研究具有重要意義(陳正國等，2021)。

1 資源分布格局

非洲是全球磷礦資源最為豐富的大洲，磷礦石儲量約565.80億t，占全球探明儲量的80%，磷礦資源主要分布于非洲的北部和西部。摩洛哥及西撒哈拉地區是非洲、全球磷礦資源最為豐富的地區，磷儲量在2010年之后的大幅提升也直接帶動了全球總儲量的飛躍。2009年該地區的磷礦儲量僅為57億t，隨著勘查的深入，2010年達到500億t且穩居高點。據美國地質調查局數據，2020年其磷礦石儲量為500億t，占非洲磷礦石儲量的88%，占全球磷礦石儲量的70%。此外，阿爾及利亞、南非、埃及、突尼斯、塞內加爾、多哥等國家也有一定磷礦資源(圖1～3)。

圖1 2009～2020年非洲主要磷礦資源國及全球總儲量變化趨勢①

圖2 非洲主要磷礦資源國及全球總儲量占比

圖3 非洲主要磷礦床分布簡圖

非洲磷礦資源具有3個顯著特征：①礦床規模大、品質高。據不完全統計②，非洲90%以上的磷礦石資源量集中于大型及以上規模礦床中，礦石品質較好，多數礦床的礦石品位(P2O5)可達30%以上，屬優質礦，且具有易于開采、運輸方便、分布集中等優勢；②世界級磷礦床數量占比較高。在全球12個礦石總量達億噸級以上的世界級磷礦床中，有4個分布在非洲，占33.33%。其中，摩洛哥的胡里卜蓋(Khouribga)磷礦是全球規模最大的磷礦床，其磷礦石總量達268億t；此外，南非的福斯科爾(Foskor Mining Division)、摩洛哥的尤素菲亞(Youssoufia)、納米比亞的圣帝皮坡爾(Sandpiper)等在全球12個世界磷礦床中，分別居第3位、第7位和第4位；③部分礦床伴生有經濟價值的有用元素。非洲部分磷礦床中伴有鈮、鈾、鉀、鑭系元素等具有經濟價值的礦物，可綜合利用，如南非的格來諾弗爾(Glenover)磷礦床，伴生鈮、鑭系元素等經濟礦物(Zhang,2014)。

2 磷礦床地質特征

2.1 主要磷礦床類型

關于磷礦床類型劃分的研究大致始于20世紀初，許多學者對磷礦床的成因類型進行了深入研究，根據形成環境、形成條件、形成階段、礦體產狀、礦石特征、成因類型、成礦母巖、成礦作用等不同依據形成了多種劃分方案(何起祥，1978；東野，1980；Батурио，1985；劉魁梧，1985；葉連俊等，1989；夏學惠和郝爾宏，2012；李復勇，2017；東野脈興等，2018)。目前，國內外學者將磷礦劃分為與海相沉積作用有關的沉積型磷塊巖礦、與巖漿巖有關的巖漿巖型磷灰石礦、與沉積變質作用有關的沉積變質型磷礦及與表生作用有關的次生型磷礦四大類型，并根據形成環境、賦礦巖石類型等進一步劃分亞類。本文參考上述前人的研究成果，根據成因類型及成礦作用，傾向于將非洲磷礦床類型劃分為沉積型、巖漿型和鳥糞型三大類，從探明磷礦石總量看，以沉積型為主，非洲大多數大型及以上規模磷礦床類型屬沉積型(表1)。

表1 非洲磷礦主要礦床類型

沉積型磷礦：主要指海相沉積磷塊巖礦床，由富含磷酸鹽礦物的沉積巖、磷塊巖構成的礦床，主要分布在非洲的西北部，該類礦床一般賦存在淺海相碎屑巖、碳酸鹽巖建造中(Jackson，2009)。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀，多層產出，厚幾米至幾十米，常呈區域性帶狀或面狀分布，磷礦帶斷續延伸可達上千米、面積可達數萬至數十萬平方千米。礦石構造以塊狀、條帶狀、結核狀為主(Baioumy and Tada，2005)。礦石P2O5的含量相差較大，高者達30%以上。礦床規模不等，有中-小型，也可達到大型規模。典型礦床主要有摩洛哥的烏拉德-阿卜墩、甘圖爾、梅斯卡拉及西撒哈拉的布克拉、突尼斯的加夫薩礦等磷礦床，且它們的礦床規模均為超大型。

巖漿型磷礦：磷灰石是巖漿巖中普遍存在的副礦物，富集到一定規模時，就可能成為有經濟價值的磷灰石礦床(宋叔和等，1994；常蘇娟，2011)。巖漿型磷礦是由巖漿作用形成的由磷灰石構成的磷礦床，主要與幔源巖漿活動密切相關，含礦母巖一般是來自幔源的堿性超基性雜巖體(夏學惠和郝爾宏，2012)、偉晶巖和碳酸巖(東野脈興等，2018)。全球巖漿型磷灰石礦中最重要的礦床是與超基性-堿性-碳酸巖雜巖體有關的磷灰石礦床，該類型磷礦分布廣、品位較高、規模較大(東野脈興等，2018)。非洲是超基性-堿性-碳酸巖雜巖體最發育的地區之一(東野脈興，1992)，典型礦床是位于卡普瓦爾克拉通東北緣的南非的福斯科爾磷礦床。

2.2 成礦規律

2.2.1 空間分布規律

沉積型磷礦：主要產出于非洲西部的沉積型磷礦床主要沿西非克拉通東緣和西緣的顯生宙造山帶分布，在塞內加爾-毛里塔尼亞海岸盆地、多哥海岸盆地、沃爾特盆地和陶德尼盆地中也有發育。大多數礦床形成于低緯度地區(北緯9°～20°)。許多磷酸鹽礦床分布在北緯6°左右的多哥海岸盆地內(張繼純等，2019)。如西撒哈拉的布克拉磷礦床發育在顯生宙沉積盆地內，摩洛哥的烏拉德-阿卜墩、甘圖爾、梅斯卡拉及突尼斯的加夫薩等磷礦床發育在顯生宙造山帶內(裴榮富和梅艷雄，2009)。

巖漿型磷礦：主要產出于非洲南部，特別是克拉通邊緣以及與褶皺區的接觸帶，克拉通內部的活動帶、裂谷帶也是有利的成礦部位(Christmann，2014)。區域性深大斷裂對巖漿型磷礦有控制作用，主要表現在其控制了含磷雜巖體的產出，形成具有成礦遠景的構造-巖漿巖帶，含礦雜巖和磷礦體多沿主干斷裂帶或斷裂交匯處產出。此外，環形構造、與深大斷裂有關的線狀構造以及受封閉爆發作用控制的管狀和漏斗狀構造等都與巖漿型磷礦有密切的時空成因聯系(東野脈興，1996；吳發富等，2021)，典型礦床為南非的福斯科爾磷礦床。

2.2.2 成礦時代

非洲沉積型磷礦形成的時代跨度大，從前寒武紀至新生代均有成礦作用發生。總體看，大部分具有經濟價值的沉積型磷礦形成于白堊紀與始新世(Notholt，1991)(表2)。

表2 非洲主要磷礦床成礦時代統計表(據Notholt，1991)

沉積型磷礦：非洲沉積型磷礦主要有新元古代-寒武紀和晚白堊世-始新世兩個成礦期，以晚白堊世-始新世為主。新元古代-寒武紀時期形成的磷礦床主要分布在西非克拉通的陶德尼盆地內、博韋盆地及其邊緣的沃爾特盆地內，礦體具有厚度普遍較大(約30～40 m)、但側向延伸范圍有限，典型礦床如多哥巴薩(Bassar)磷礦床。晚白堊世-始新世是非洲磷礦床的重要成礦期，形成的磷礦床主要分布在摩洛哥的西部、西撒哈拉的西北部、突尼斯的北部、阿爾及利亞的西北部、埃及的東部及西非克拉通的東南緣，礦體主要賦存在中新生代沉積地層內，可能形成于海侵階段的淺海環境(Prian，2014)。相比較而言，非洲西部的磷礦床形成于始新世，比非洲北部形成的磷礦床要晚一些。典型礦床如摩洛哥的胡里卜蓋磷礦床、馬里的塔馬古埃來耳(Tamaguellel)磷礦床和尼日爾的雅波阿(Yapoa)磷礦床。

巖漿型磷礦：非洲巖漿型磷礦可能有元古宙和侏羅紀-新近紀兩個成礦期。元古宙時期形成巖漿型磷礦床主要分布在南非，典型礦床以南非的福斯科爾磷礦床為代表，成因與堿性巖體有關。侏羅紀-新近紀時期形成的巖漿型磷礦床主要分布在烏干達、肯尼亞、莫桑比克、坦桑尼亞等國家，磷礦具成群分布的特點，賦存于堿性巖漿巖巖系中(英國硫股份有限公司,1984)。

2.2.3 控礦因素

沉積型磷礦：非洲沉積型磷礦床的產出特征為大陸邊緣型，其形成與上升洋流有密切聯系。較深部、較冷和富含磷質的海水上涌進入大陸邊緣溫暖干燥的淺水環境，由于生物的作用，物理化學條件的變化，產生磷酸鹽沉積，再經改造作用，富集成沉積型磷塊巖礦床。因此，可推斷出非洲沉積磷礦床成礦受緯度、沉積環境、巖石類型、成礦構造背景因素影響(Bouabdellah and Slack,2016)。①適宜的緯度，沉積型磷礦床主要產于熱帶至溫帶緯度區，即中、低緯度區(5°～42°)。②良好的沉積環境，大多數沉積型磷塊巖礦床形成于溫暖干燥的淺水海相環境，水深一般幾米至幾十米(Mehahad and Bounar,2020；Markwitz et al.，2016)。沉積單元包括從大陸坡上部到大陸架、潮汐帶，直到陸地，但主要沉積區域是在從開放的大陸架(浪基面之上)到潮上帶之間。據研究表明，已知的磷塊巖類型有顆粒狀磷塊巖、泥粒狀磷塊巖、泥晶狀磷塊巖、生物粘結狀磷塊巖(包括疊層石磷塊巖)、碎屑狀磷塊巖、結核狀磷塊巖，各種類型磷塊巖在沉積環境上有所差異，最具有經濟意義的磷塊巖類型為顆粒狀磷塊巖，其主要形成于淺水的潮下帶和潮間帶。如摩洛哥、西撒哈拉地區、突尼斯等國家和地區的沉積型磷礦床的磷塊巖類型均為形成于淺水的潮下帶和潮間帶的顆粒狀磷塊巖(巴圖林，1985)。③圈閉的區域構造環境，非洲大多數沉積型磷塊巖礦床形成于區域構造高地、海角、海灣、局部的構造高地和圈閉盆地。

巖漿型磷礦：非洲巖漿型磷礦受三類構造控礦：①環形構造，這種環形構造多形成于雜巖侵位過程中，多穿切早期形成的巖體、礦體或產生于早期不同相帶、不同成分的巖石接觸帶。如烏干達的納帕克磷礦床，其剝露于地表的賦礦火山巖以莫魯安格勃爾呈中心呈圓形分布，面積達128 km2，在其邊部有大約1400 m厚火山巖分布于圍繞舊火山錐分布(Walan et al.，2014；Steinera et al.，2015)；②線狀構造，此種構造與區域性斷裂構造環境密切相關，構造線方向與區域斷裂走向一致，這種構造控制的雜巖體形態較簡單，對磁鐵橄磷巖和磁鐵磷灰巖礦床有重要控制作用。如津巴布韋奇山亞磷礦床總體呈橢圓形，其長軸超過3000 m，短軸約1000 m，碳酸巖大多是塊狀方解石，被磁鐵磷灰石巖脈切割，其中最大的巖脈近于垂直，而其它較小的巖脈在碳酸巖體內相交。坦桑尼亞潘達山磷礦床，富含磷灰石和富含磁鐵礦的巖層形成條帶狀，并被白云質碳酸巖和方解石質碳酸巖巖墻、巖脈橫切；③管狀和漏斗狀構造，如大型環狀構造或線狀構造、幾組斷裂的交切地段、巖石接觸帶、早期形成的火山物質通道等，特點是圓形、橢圓形、環形、圓錐形、放射狀等裂隙發育，裂隙帶有晚期脈巖充填(Asefa and Ayele，2020)。如南非的福斯科爾磷礦床，含蛭石和富含金云母巖石的侵入體呈管狀，碳酸巖中的磁鐵橄磷巖呈巖頸狀，二者均賦存工業礦體，同時伴生銅、鈾等有用元素(東野脈興，1992)。總之，巖漿型磷礦與銅和磁鐵礦共伴生，具有較大綜合利用價值。

3 勘查開發與貿易格局

3.1 勘查開發現狀

據不完全統計②，非洲主要磷礦山近10年勘查新增儲量19.15億t，新增資源量96.14億t，增量主要來自南非的福斯科爾(Foskor)、納米比亞的圣帝皮坡爾(Sandpiper)、幾內亞比紹的法理姆(Farim)、剛果(布)的赫因達(Hinda)及塞內加爾的保巴博(Baobab)等磷礦山，其中，增量最多的國家為南非，其福斯科爾磷礦山儲量增量為15.93億t，資源量增量為66.10億t，分別占非洲近10年主要磷礦山儲量總增量、資源量總增量的83.19%和68.75%(表3)。

表3 非洲主要磷礦山近10年新增儲量、資源量統計表

續表3

非洲是全球重要的磷礦生產基地，2009～2020年11年間，非洲磷礦石產量占全球總產量的16%～24%之間，2020年產量為5370萬t，占全球總產量的24%。摩洛哥及西撒哈拉地區一直是非洲磷礦石最大生產地，年產磷礦石在2580～3600萬t，2020年產量為3700萬t，其磷礦石年產量占非洲磷礦石總產量的80%左右，在20009～2020年11年中，產量小幅波動，總體小幅上漲，產量相對穩定；其次是埃及、突尼斯、南非、塞內加爾、阿爾及利亞、多哥，2020年產量在80～500萬t之間不等(圖4，圖5)。

圖4 2009 ～ 2020年非洲主要磷礦資源國及全球總產量變化趨勢①

圖5 非洲主要磷礦資源國及全球總產量占比①

在非洲從事磷礦勘查開發的礦業公司以本土公司為主，西方礦業公司和中資企業基本未涉足非洲磷礦的勘查開發，摩洛哥磷酸鹽集團(Office Chérifien des Phosphates，簡稱OCP)是非洲最大的磷礦公司，基本主導了非洲磷礦的勘查開發。OCP是該國最大的國有企業，也是世界上最大的磷酸鹽出口企業，其經營業務涉及磷礦的開發、磷酸的加工和化肥的生產，主導摩洛哥的磷礦生產(Zhang,2014；崔榮國等，2019)。2019年摩洛哥磷礦石及其衍生品的出口額占該國出口總額的18.8%，為其國家經濟做出重要貢獻，在全球磷礦資源供給中將持續發揮重要作用。

除OCP外，非洲其他主要的本土礦業公司有福斯柯(普蒂)有限公司(Foskor (Pty) Ltd.)、穆罕默德·巴爾瓦尼控股公司有限責任公司(Mohammed Al Barwani Holding Company LLC)、布什維爾德礦業有限公司(Bushveld Minerals Limited Compagnie)等，相較于OCP，權益份額較小。

3.2 貿易格局

非洲在全球前10位磷礦石出口國中，占有6席，為全球磷礦貿易核心。摩洛哥為非洲及全球主要的磷礦出口國，其出口流向從2012年起發生較大的變化，在此之前摩洛哥磷礦石主要出口至美國、比利時等國；2012年開始，其主要出口對象中不再以美國為首，印度、印度尼西、墨西哥、巴西成為其主要出口地，貿易格局呈現“東升、拉隨、西降”態勢(鮑榮華，2015)。2019年摩洛哥磷礦石出口量為1347.68萬t，其次為埃及362.89萬t、多哥128.18萬t、阿爾及利亞111.95萬t，其他磷礦資源國也有一定出口量。非洲2019年磷礦石合計出口值為1836.90萬t，占比全球的50%，為全球最主要的磷礦供應基地(表4，圖6)。

表4 非洲主要磷礦資源國磷礦石出口量統計表(單位：萬t)

圖6 2006～2019年主要磷礦進口國變化趨勢③

4 結論及建議

(1)非洲磷礦資源豐富，由于摩洛哥及西撒哈拉地區的增儲，2010～2020年間，非洲磷礦石儲量介于541.40～568.80億t之間，呈逐年上升趨勢。非洲磷礦資源具有：礦床規模大、全球級礦床數量占比高、伴生其他具有經濟價值元素的特點。

(2)非洲磷礦類型主要為沉積型、巖漿型和鳥糞型三大類，從探明磷礦石總量看，以沉積型為主。沉積型磷礦主要產出于西非克拉通東緣和西緣的顯生宙造山帶；巖漿型磷礦主要產出非洲南部，特別是克拉通邊緣以及與褶皺區的接觸帶，克拉通內部的活動帶，裂谷帶也是有利的成礦部位。

(3)非洲主要磷礦山近10年勘查新增儲量19.15億t，新增資源量96.14億t，是全球重要的磷礦生產基地。2009～2020年間，非洲磷礦石產量占全球總產量的16%～24%之間，2020年產量為5370萬t，占全球總產量的24%。

(4)摩洛哥為非洲及全球主要的磷礦出口國，其次為埃及、多哥、阿爾及利亞，其他磷礦資源國也有一定出口量。主要進口國為印度、印度尼西亞、墨西哥、巴西等。

(5)鑒于非洲磷礦資源與產量的豐度，以“一帶一路”倡議為平臺，開展與非洲磷礦資源的產能合作具有重要意義。

[注 釋]

①美國地質調查局.2010-2021.MINERAL COMMODITY SUMMARIES.

②標普財智.2020.S&P Global Market Intelligence數據.

③聯合國貿易和發展委員會.2009-2019 UN COMTRADE數據.

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