摘要
当今的能源已不仅包括传统的化石能源，也包括快速崛起中的新能源。新能源的出现与利用在高新科学技术发展中占有重要地位。新能源材料的主体乃关键性战略矿产资源，它们以其独特的物理属性越来越获得广泛应用。本文基于国内外关键性战略性新能源金属矿的潜力与分布，分析了其战略意义，并对中国2035年前后的需求给予了趋势性预测。
Abstract
Today's energy landscape includes not only traditional fossil fuels but also rapidly emerging new energy sources. The emergence and utilization of new energy play a significant role in the development of advanced science and technology. The core of new energy materials lies in critical strategic mineral resources, which are increasingly widely used due to their unique physical properties. This paper analyzes the strategic significance of critical strategic energy metal minerals based on their global potential and distribution, and provides a trend forecast for China's demand around 2035.
Keywords
0 引言
矿产资源是人类赖以生存和社会与经济发展的物质基础，矿业乃是矿产资源的核心实体。20世纪的 100 年间，全球矿产行业累计为人类提供了 1420 亿 t石油、2650 亿 t煤、380 亿 t铜，以及大量支撑现代社会经济发展和科学、技术进步所必需的金属矿产资源和油、气、煤等能源。这充分表明，资源和能源的消耗在一个国民经济和社会发展与进步中，占有着极为重要的战略地位。这已被人类社会的进程雄辩地证明，且还在不断证明，因为地球本体乃一切物质资源的源泉。
进入 21 世纪以来，随着社会和经济的发展、科技进步以及现实需求的变化，人们对能源的概念较之以往的理解和认识已完全不同，且大为扩展：凡是可以直接或通过加工再造（包括物理和化学的过程），而能产出大量热能、电能，并能成为一种动力使之做功的物质即可统称为能源。
新能源金属矿是支撑清洁能源技术、新型储能技术和装备发展至关重要的金属矿产资源，它涉及新能源电池、高新与尖端科技、核武器制造、太阳能、风能等战略新兴产业，是能源转型的关键原材料，其需求增速远高于其他金属关键矿产。新能源矿产是保障中国战略新兴产业发展和新技术革命的重要矿产资源，也是未来全球竞争的焦点（陈其慎等，2021；International Energy Agency（IEA）， 2021a，2021b，2023；Diser，2022；李建武等，2023；刘槟彬和葛建平，2023；马岩和陈宣华，2023；撒兴昌等，2023；王登红等，2024；翟明国，2024）。
世界上有很多国家，如美国、英国、俄罗斯、欧盟、日本、加拿大、澳大利亚等，均已将此类能源金属定位为关键性战略矿产资源（Graedel et al.，2015； 张博等，2019；European Commission，2020a，2020b，2022；陈其慎等，2021；Galos et al.，2021；汪鹏等， 2021；李建武等，2022；Geoscience Australia，2023； Government of UK，2023；Government of Canada， 2024；王安建等，2024①）。特别是美国能源部、商务部、白宫预算办公室等部门多次制定矿产政策，提出一切为战略矿产让步的举措。近年来拜登、特朗普两位总统先后 4 次签发总统令，强化关键金属矿产及产业链安全（United States Geological Survey， 2011，2012，2020，2022，2023a，2023b，2023c；European Parliament，2023；李裕伟，2024；王登红等， 2024；翟明国，2024）。
面对关键性战略能源矿产的这种世界格局，中国强化了对其开发、应用、存储和制品的全链条监管，如国家发展和改革委员会高技术司召开《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》编制工作启动会（2023），自然资源部制订了《全国矿产资源规划 2016—2024》（2023），中国地质调查局中国地质科学院全球资源战略研究中心（2021②）发布《2035 中国 35 种矿产资源需求预测报告》，中信证券研究部（2020③）提出了《稀土行业深度报告：国之重器，重新审视中国稀土战略资源》等，对新能源产业链、应用链、供给链的安全性给予了高度重视（李建武等， 2018，2023；毛景文等，2019；温汉捷等，2020；Zhu et al.，2020；郭娟等，2021；陈伟强等，2022；鞠建华等， 2022；王春连等，2022；王安建和袁小晶，2022；Dong et al.，2023；刘槟彬和葛建平，2023；马岩和陈宣华， 2023；撒兴昌等，2023；李裕伟，2024；王登红等， 2024）
在中国建设世界强国的征程中，能源金属矿产资源占有重要地位。纵观最近20年来，每年由地球内部第一深度空间（0~500 m）和第二深度空间 （500~2000 m）（滕吉文，2006；滕吉文等，2009，2022）提供并投入到世界经济发展中的金属矿产资源以及油、气、煤能源的基本数量为120亿 t左右，如果把建材亦包括在内，则会超过250亿 t——基于如此大量的资源和能源投入和消耗，人类才有了当今的进步和文明，世界各国发展的沿革告诫人们：若没有大量资源和能源的消耗，则不会有今天的文明，意大利、法国、日本等是这样，美国、英国亦是如此。当前，中国正处于中国式现代化的关键阶段，中国式现代化的本质特征要求我们不能完全重复发达国家资本主义现代化的老路，必须摆脱对传统能源巨量消耗的旧有模式，即必须实现能源转型。在这能源转型的关键时刻，新能源已成为新型高新科技发展的核心物质，且已成为当今世界国际间博弈的焦点。我们必须清醒地认识到，中国正处在快速工业化，即后工业化的进程中，抢占新型能源制高点、实现能源的成功转型刻不容缓。
1 全球稀有、稀土类能源金属矿的分布与成矿、成储特征
当今新兴科技的快速发展，对各类稀有、稀土类矿产资源的需求量日益增大，特别是新能源金属矿产的供需矛盾尤为突出。以金属锂为例，至今已有20多个国家发现了锂矿床（Liu et al.，2017），而全球70%的锂矿储量分布在南美洲的“锂三角”地域，包括智利、玻利维亚和阿根廷 3 国（Wang et al.， 2015）（图1）。
1.1 全球稀有、稀土类能源金属矿的分布特征
世界上锂矿以伟晶岩型为主，西澳、南非、北美、西欧和西伯利亚等地的锂等矿类，大部分分布在太古宙、中元古代的克拉通和显生宙的造山带中。
（1）南半球的伟晶岩型锂矿床，如澳大利亚的 Yilgarn 克拉通超大型锂辉石矿是世界上最大的伟晶岩锂辉石矿（图2），澳大利亚的 Pilbara 克拉通辖区至少有 120 个伟晶岩型稀有金属矿床，分布在 27 条伟晶岩脉群中（图3），它是世界上最大的钽矿产区之一；伟晶岩脉群（Wodgina，Strelley 和 Tabba）含有丰富的锂辉石、锂云母、铁铝云母等类型的锂矿 （图4、图5）。南非津巴布韦克拉通Biki锂矿床是全球重要的LCT（Li-Cs-Ta）伟晶岩锂矿（Li含量高）之一（图6）。
图1全球锂-铯-钽（LCT）型伟晶岩分布（据Bradley et al.，2017④）
伟晶岩矿田及编号：1—Coodardy；2—Poona；3—Warda Warra；4—Dalgaranga-Mount Farmer；5—Aelville （Noongal）；6—Edah Hill；7—Badja Homestead；8—Mount Mulgine（Pickano Springs）；9—Rothsay（Seleka）；10—Mount Edon Pynes Find；Goodingnow）；11—Mount Gibson；12—Wad‐ douring Rock（Hill）；13—Mukinbudin；14—Holleton；15—Ferndale Estate；16—Greenbushes；17—Smithfield；18—Mount Holland；19—Mount Day； 20—Cocanarup；21—Kathleen Valley；22—Mount Marion；23—Binnerringie；24—Mount Thirsty；25—Sinclair
伟晶岩矿田编号及名称：1—Pippingarra；2—Strelly；3—Tabba Tabba；4—Pilgangoora；5—Mount Francisco；6—White Springs；7—Shaw River；8— Moolyella；9—Bonney Downs；10—Mount Hall
（2）北半球的伟晶岩锂矿床，北美东南阿帕拉契造山带古生代的 Kings Mountain铝矿床（图7），北美 Bird River克拉通新太古代的 Tanc（图8）锂矿床，欧洲芬兰古元古代 Kaustimen 锂矿床和西伯利亚克拉通西南缘的古元古代东萨彦岭伟晶岩锂矿床（图9~图11）。Kaustimen 锂矿是俄罗斯品位最高的 Ta 矿床，伴生有 Be、Sn、Rb、Cs 含矿岩脉长达 2 km，宽达12 m，主要矿物是锂辉石，透锂长石和锂云母。
图5澳大利亚Greenbushes伟晶岩型锂矿床区域地质图 （据Partington et al.，1995修改）
1.2 伟晶岩型锂等稀有金属矿床的形成与岩相环境
为什么在全球及国内，这一系列的稀有金属矿床均分布在伟晶岩脉各处呢？这主要取决于大型构造运动，以及壳-幔深处物质与能量的交换与运移，但究其形成机理尚很不一致（张辉等，2019；陈衍景等，2021；蒋少涌等，2021；李建康等，2021；郑艺龙等，2021）
（1）成矿的构造背景
碰撞造山作用，这是因为几乎所有的 LCT 型伟晶岩均产于造山带地域，且常在变质沉积岩和 S 型花岗岩出露地带。世界上大型 LCT 型伟晶岩多产于太古宙或元古宙造山带，即为板块汇聚造山作用，特别是碰撞造山作用所致，青藏高原陆-陆板块碰撞挤压过渡带成山、成盆、成岩、成矿极为典型。
伟晶岩矿田编号及名称：1—Bikita；2—Masvingo；3—NE Mutoko；4— Harare；5—Karoi；6—Kamativi；7—Que Que；8—N Bulawayo；9—SE Bulawayo；10—Mewza Range；11—W Mutare；12—Hwedza
①大多数 LCT 型伟晶岩体显示出受构造控制，特别是深度控制，伟晶岩脉常在深大断裂处聚集，如俄罗斯西北部 Tshupa-Loukhi 伟晶岩产于多个褶皱交汇的背斜部位。
②岩浆作用：主要源于过铝质花岗岩熔体即深部熔体上侵。
③变质作用：多数伟晶岩脉贯穿到变质岩围岩中，锂作为最轻的不相容元素富集在熔融形成的流体或长英质流体中，故可形成造山型锂富集伟晶岩。
（2）伟晶岩型锂矿床成因
①成岩成矿机制：LCT 型伟晶岩的形成机制一直存在争议，即争论的成因模型有3种：地壳部分熔融模型（Simmons and Webber，2008；Zhang et al.， 2019）；花岗岩结晶分异模型（London，2008）和岩浆岩混熔模型（Veksler，2024），不过从整体与其形成的过程来看：结晶分异作用是 LCT型伟晶岩的主要形成机制（Cerng et al.，2005），且很可能是三者协同作用的结果。
②伟晶岩多产于片岩-变花岗岩等变质岩区，与混合片麻岩、混合岩、过铝质花岗岩共生，呈现出 “变质-变形-岩浆-成矿”四位一体现象。
（3）LCT伟晶岩岩浆或熔体富含挥发分B、P、F、 Ci 和 H2O、CO2等，它们是岩浆形成过程中的“助熔剂”，在其演化过程中富集在残余熔体中，同时使稀有金属元素富集在残余熔体中。
图11东萨彦岭LCT伟晶岩型矿床区域地质图（据 Sal'nikova et al.，2011修改）
2 中国新能源金属矿的类型与分布特点
当今，能源金属矿伴随着高新科技的迅猛发展，已成为支撑“低碳”经济的物质基础。在“双碳”目标驱动下，能源金属矿，即“三稀”，主要指稀有金属、稀土金属、稀散元素矿产资源。主要包括铌、钽、铍、锂、锶、铷、铯、锆、稀土、锗、镓、铟、铼、碲等矿物约15 种。是当今新能源中稀少的矿种，它们往往伴生。
应当特别注意的是，在战略性关键矿产资源上中国与美国、欧盟等发达经济体在需求上存在高度重合（陈甲斌等，2000）。中国与美国有21种战略性关键矿产重合，其中以铬、锂、钴、镍、银、锆、铌、锰等 9 种最为突出。供需矛盾和战略竞争不断加剧，已成为国际间新能源竞争的热门矿种。
2.1 “三稀”金属矿产资源
稀土金属矿床，可分为内生和外生；稀土矿床又可分为中重稀土和轻稀土矿床。中国稀土资源较为丰富（马岩和陈宣华，2023），主要有：
（1）碱性岩—碳酸岩型。白云鄂博是全球最大的稀土资源产地，其稀土氧化物储量高达3000余万 t，同时也是全球第二大铌矿和中国重要的铁矿产地。属于典型的铁—稀土建造型稀土矿床，常见的碳酸岩型稀土矿床往往与轻稀土元素富集成矿密切相关（图12，图13）（王学求等，2020；柯昌辉等， 2021；何宏平和杨武斌，2022；翁强等，2022）。
（2）风化壳型和沉积型稀土矿床。风化壳型离子吸附型稀土资源是中国的特色稀土资源，而富稀土的海相沉积物则是潜在的稀土资源，二者均属于表生稀土资源类型，且重稀土元素富集明显。
图12中国主要断裂构造系统、重点成矿区带与稀土成矿远景区分布
重点成矿区带划分修改自肖克炎等（2016）；稀土资源分布据何宏平和杨武斌（2022）；稀土成矿远景区据王学求等（2020）修改。重点成矿区带：Ⅰ—阿尔泰—准噶尔北缘成矿带；Ⅱ—天山西段成矿带；Ⅲ—东天山—北山成矿带；Ⅳ—西昆仑—阿尔金成矿带；Ⅴ—东昆仑成矿带；Ⅵ— 祁连成矿带；Ⅶ—秦岭成矿带；Ⅷ—班公湖—怒江成矿带；Ⅸ—冈底斯—藏南成矿带；Ⅹ—西南三江成矿带；Ⅺ—上扬子西缘成矿带；Ⅻ—上扬子东缘成矿带；ⅩⅢ—南盘江—右江成矿区；ⅩⅣ—大兴安岭成矿带；ⅩⅤ—吉黑东部成矿区；ⅩⅥ—辽东—吉南成矿区；ⅩⅦ—华北陆块北缘成矿带；ⅩⅧ—辽西—太行成矿带；ⅩⅨ—豫西成矿区；ⅩⅩ—胶东成矿带；ⅩⅪ—桐柏—大别成矿带；ⅩⅫ—长江中下游成矿带；ⅩⅩⅢ— 江南陆块南缘成矿带；ⅩⅩⅣ—南岭成矿区；ⅩⅩⅤ—武夷山成矿带；ⅩⅩⅥ—桂东—粤西成矿带。稀土成矿远景区：R1—华南；R2—湘鄂洞庭湖围缘；R3—海南；R4—黔东正安—荔波；R5—中国织金—中国蒙自—中越边境；R6—松潘—甘孜—攀西；R7—三江—中缅老边境；R8—雅鲁藏布江；R9—山东微山
2.2 稀有金属矿床
稀有金属矿在地壳中含量少，分布分散且难以提取，包括铌（Nb）、钽（Ta）、锂（Li）、铍（Be）、铷 （Re）、铯（Cs）、锆（Zr）、铪（Hf）、钪（Sc）等。由于世界经济和科学技术的迅猛发展，需求呈爆炸性增长，但全球供应量却很有限，故世界各国掀起了对稀有金属矿产资源的勘查与研究热潮（马岩和陈宣华， 2023）
（1）铌、钽等稀有金属矿床
中国铌、钽主要为花岗岩型、花岗伟晶岩型、碱性岩型和碳酸岩型矿床，其中花岗岩型分布较为普遍，伟晶岩型分布局域，碱性岩型分布零星，且品位较低。常见的碳酸岩型稀土矿床往往与轻稀土元素富集成矿密切相关。
（2）锂矿床
中国锂矿床可分为内生和外生型两大类型，全国可分为16个锂成矿带，内生矿床主要为硬岩型锂矿床。锂矿床亦可分为花岗伟晶岩型（锂辉石）、花岗岩型、锂云母、云英岩型和岩浆热熔型（含接触交代型和隐爆角砾岩型），燕山期为其主要成矿时代； 外生矿床有盐湖卤水型，地下卤水型和黏土型锂矿床。我国锂矿床主要为花岗伟晶岩型，花岗岩型和盐湖卤水型（王核等，2022；王登红等，2022）。近年来在青藏高原陆-陆板块碰撞-挤压过渡带发现了琼嘉岗超大型花岗伟晶岩型锂矿床（李泊洋等， 2018；龚钞和刘丽君，2019；王登红等，2019；张辉等，2019；何旭等，2020；赵俊兴等，2020；柯昌辉等， 2021；秦克章等，2021a；王学求等，2021；吴福元等， 2021；武广等，2021；郑艺龙等，2021；周起凤等， 2021；Wang et al.，2022；翁强等，2022；Weng et al.， 2022）。锂矿床在中国广为分布，如华南、新疆、四川、阿尔金、秦岭、西藏腹地均有分布（图14~图18）。
（3）铍矿床
该矿床亦可分为内生和外生两种，中国的铍矿床主要为内生型，即伴生为主，其中特大型矿床有内蒙古巴尔哲、新疆白杨河、江西宜春 414 等矿床，大型矿床有四川甲基卡、云南麻花坪、新疆可可托海 3 号、四川李家沟扎乌龙、新疆斯喀尔特等（李建康等，2017）
（4）钨锡等稀有矿床
中国具有特殊的大地构造背景及燕山期大规模钨锡成矿作用，其中钨锡产量占世界总产量的 75% 以上。矿床类型主要有：斑岩型（W+Sn）、云英岩型（W+Sn）、矽卡岩型（W+Sn）、石英脉型（W为主） 和锡石硫化物型（Sn）；另外还有3种次要类型：蚀变花岗岩（Sn+W）、热液角砾岩型（W）和低温热液脉型 （W），其中 80% 集中在华南南岭（蒋少涌等，2021）。喜马拉雅成矿带乃战略矿区。
2.3 青藏高原与喜马拉雅地带的稀有金属矿床
（1）青藏高原内部
青藏高原东部，存在一条全长 2800 km，横跨松潘—甘孜—甜水海造山带的超大型锂矿带（代表性矿床四川甲基卡锂矿）（图15），已发现锂、铍、铌、钽、铷（铯）等矿产地 70 余处；该区有 500 多条伟晶岩（矿）脉，主要分布在花岗岩体顶部及周缘；有金属矿化脉 328 条，以锂为主，次为铍、铌、钽，具有工业价值的矿脉有 124 条，规模达到大中型以上的矿床（脉）有 20 余个，其中以 X03 规模最大；矿石主要为花岗细晶型锂辉石、花岗伟晶型锂辉石，含量在 10%~30%，Li2O品位为1.46%~1.52%，存在一条氧化锂（Li2O）资源量达 114 万 t 的巨型锂辉石大矿脉——XO3-309 脉（付小芳等，2019a），松潘—甘孜造山带是中国最有远景的锂元素富集区。
（2）喜马拉雅造山带
喜马拉雅淡色花岗岩稀有金属成矿带，喜马拉雅造山带最大的结晶岩序列是高喜马拉雅单元 （GHS），出露于喜马拉雅造山带的最高部位，延伸长达 2400 km；稀有金属成矿潜力巨大，已发现的稀有金属矿包括：绿柱石、铌铁矿，重钽铁矿，褐钇铌矿，含铌钽金红石和锡石等，珠峰地带仍为重要的Li成矿区。喜马拉雅淡色花岗岩带是中国重要的稀有金属成矿带之一，分布较广（图16）。
中国是稀有金属资源大国，在阿尔泰、松潘— 甘孜—西昆仑、喜马拉雅、阿尔金—柴北缘，秦岭、江南、武夷—云开等造山带均产出稀有金属花岗伟晶岩（图17、图18）（李建康等，2021），中国华南地区经历多期次构造-岩浆作用与地壳物质多期循环，促使地壳不断演化成熟，造成多时代花岗岩的叠加，制约着含锂等稀有金属成矿作用的发生、发展和演化。致使 W，Sn，Hb，Ta，Li，Bi，O，REE 等金属元素在地壳中不断富集成矿。
图14中国主要断裂构造系统、重点成矿区带与主要成锂带分布
重点成矿区带划分见图1，修改自肖克炎等（2016）；主要成锂带和锂矿床分布据王登红等（2022）和王核等（2022）。主要成锂带：Li-1—阿尔泰；Li-2—唐巴勒；Li-3—西天山；Li-4—东天山；Li-5—西昆仑；Li-6—藏北；Li-7—柴达木盆地；Li-8—松潘—甘孜； Li-9—四川盆地；Li-10—秦岭；Li-11—潜西凹陷；Li-12—华南；Li-13—阿尔金；Li-14—冈底斯；Li-15—喜马拉雅；Li-16—大兴安岭西坡
1 —前震旦系；2—古生代；3—三叠系；4—新近纪花岗岩；5—侏罗纪侵入岩；6—三叠纪花岗岩；7—断层；8—稀有金属成矿区（矿田）
MCT—主中央逆冲断层；MBT—主边界逆冲断层；MFT—主前锋逆冲断层；YZS—雅鲁藏布缝合线；STDS—藏南拆离系
①—绍兴—萍乡—龙胜断裂带；②—石台—九江—吉首隐伏断裂带；③—郯庐断裂带
a—峦庄伟晶岩密集区：b—官坡伟晶岩密集区；c—龙泉坪伟晶岩密集区；d—商南伟晶岩密集区；e—丹凤伟晶岩密集区
2.4 中国稀有能源金属矿产远景区和到 2035年间的需求预测
（1）远景区
稀有金属成矿远景区包括南岭—幕阜山稀有金属成矿远景区，潜力大，主要为锂、铌、钽、铍、铷等；大兴安岭中南段稀有金属远景区，稀有金属以锂、铌、钽、锡、钨、铟为主；东南沿海与冀北火山-侵入岩型稀有金属以铍成矿远景区。
（2）新能源金属矿需求增速与到2035年间的需求预测
随着新兴科技与产业的迅速发展，国际市场和国内市场对新能源的需求呈跨越式增长，因为新能源，如锂、钴、镍、稀土、石墨等的应用涉及储能电池 （如锂电池）、太阳能、风能等战略新兴产业，故导致新能源的供给量缺口逐年增长。在此新能源需求与竞争形势下，中国对未来战略需求进行了分析和研究（文博杰等，2019；王安建和高芯蕊，2020；张泽南等，2020；朱明刚等，2020；刘文浩等，2021；杨俊峰和潘寻，2021；代涛等，2022；鞠建华等，2022；刘刚等，2022；王春连等，2022）。基于在发展进程中对新能源的消费、产能、需求，预测到2035年间对新能源的需求将会快速递增（表1）。
表1中国新能源矿产需求预测（据王安建和王高尚等，2021⑤）
注：镍传统领域需求预测运用非线性“S”形需求预测法；电池领域用镍采用部门需求预测法；锂、钴、稀土、石墨使用部门需求预测法。
3 新能源—稀有能源金属矿与新兴产业链
能源是人类生存和经济发展的基础。在过去 300多年中，随着工业化发展，人类先后经历了从薪柴→煤炭→石油 3 次大的能源转型（图19）。21 世纪以来，低碳发展逐步成为全球共识，可再生的风能、太阳能，以及新能源汽车等推动着全球能源系统向清洁化快速转型，并极大地拓展了矿产资源消费种类。在煤炭和石油能源时代，人类能源技术主要消耗铁、铜、铝、铅等大宗矿产；随着低碳时代的到来，以锂、钴、镍、稀土、铟、锗、镓等为代表的战略新兴矿产成为能源转型不可或缺的关键矿产（李晓峰等，2020；World Bank，2020⑥；鞠建华等，2022；李建武等，2023；王安建等，2023⑦）。进入 21 世纪以来，世界范围内新型高新科技发展迅猛，锂等能源金属矿的作用凸显，因其属性的特殊性和需求的战略性越来越为世人瞩目。
3.1 低碳元素—稀有矿产的类型
（1）不同类型矿床储量的全球占比
锂是实现“双碳”目标即低碳化的关键元素。锂金属矿物现今已知有 150 多种，其中主要有锂辉石、锂云母、透锂长石、磷锂铝石—羟磷锂铝石、锂电气石和锂霞石等。自然界已发现的锂矿床主要有 3 种类型，包括卤水型、伟晶岩型和沉积型，其中卤水型矿床在全球占 78.3%，硬岩型锂矿储量占 21.6%（王秋舒等，2015）。
（2）稀有金属矿产的类型与赋存
稀有金属矿产主要有两种类型：一是产出于伟晶岩脉和花岗岩中，主要赋矿矿物为锂辉石、透锂长石、锂云母和锂电气石等；另一种是产出于富钾的沉积岩中，主要赋存矿物为锂蒙脱石，沉积型锂矿床储量占全球的 8%，主要以黏土岩类或沉积盆地中的冲积层，沼泽相、湖畔相及组合相的形式 （Kesler et al.，2012），一般品位不高，目前尚不具备开采价值。过去伟晶岩锂矿曾因开采成本高于小型锂矿而不被重视，而随着新能源产业的不断发展，伟晶岩型锂矿重新受到关注，特别是近年来一系列大型、超大型伟晶岩型锂矿床相继被发现。
（3）赋存类型
花岗伟晶岩作为赋存稀土和金属元素的重要岩石类型，划分为锂-铯-钽（LCT）和铌-钇-氟 （NYF）类型和混合类型。锂是所有金属矿中最轻的一种，化学性质十分活泼，化合物多达数百种，应用范围十分广泛，与花岗岩有关的伟晶岩稀有金属成矿作用是大陆演化的直接产物，在 S 型和 A 型花岗岩中，稀有金属含量富集程度是陆壳的 1~2 个数量级以上。
3.2 新能源—稀有能源金属兴起与新型产业链的形成
新兴科技的发展对稀有能源金属需求不断递增，且已成为重要的战略性金属矿产资源（张新安和张迎新，2011；李建武等，2018；刘琦等，2019；毛景文等，2019；吴巧生等，2020；李建康等，2021；许志琴等，2021；王春连等，2022；王路等，2022；王登红等，2024）。
（1）新能源的兴起大大推动了新型科技的发展
基于锂-铯-钽等矿产独特的属性，可制成各种合成材料——合金，如锂铝合金材料具有密度大、抗腐力强、弹性模量大和耐疲劳等特点，故为航空、航天、卫星等空间技术和核技术等高新科技发展的重要结构材料。它为新能源汽车研发、可控核聚变等领域提供了能源金属材料，具有提供动力燃料、核聚变能和强大的储能效应，锂与某些物质的化合物乃优质的高能燃料。
（2）锂金属的一个重要功能是“储能”
锂金属的一个重要功能是储能，特别是锂电池产业异军突起，成为电动汽车的心脏；锂离子电池的生产需要大量的锂，数以十亿的智能手机，或数百万的笔记本电脑、工具、汽车、电动自行车等，每年的需求迅速增加到10万t LCE（相当于碳酸锂）或更多。这主要是因为：一台典型的风力发电机通常包含 1 t 稀土，而一架 F35 战机则含有 0.5 t 稀土，一台平板电脑含有 75 种不同的关键矿产，由于这些 “三稀”矿产在全球分布不均衡，因此成为大国资源博弈的焦点。
（3）当今中国电动汽车已成为全球汽车领域的重要产业
国务院办公厅印发了《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》，这对中国汽车行业发展意义重大 （邢佳韵等，2019；杨俊峰和潘寻，2021）。新能源矿产在新能源汽车领域的应用，按汽车结构分为动力电池、电控系统、驱动系统、燃料电池反应堆和车身 5个部分，共涉及锂、钴、镍、石墨、稀土、铂等至少22 种矿产资源（图20），这些资源的获取对新能源产业的健康发展具有很大的影响。一辆纯电动乘用车大概需要消耗锂60 kg（折合碳酸锂）、钴8~20 kg、镍 35~55 kg、石墨 20~40 kg、稀土（镨钕）0.9 kg、稀土镝 0.09 kg。
图20新能源汽车与矿产资源关系
（据中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心，2018⑧）
（4）手机中使用的金属材料多达 70 多种，包括锂、钴、稀土、铌等多种战略性矿产。
（5）为高新与尖端科技提供燃料
1 g 锂通过热核反应可释放出来的有效能量最高可达 7200~8500 kWh，比 235 铀裂变所产生能量大 8 倍；在尖端科技中乃必备，如宇宙飞船、各类火箭、人造卫星和超音速飞机等领域，它是飞机、火箭、潜艇制造的最佳能源金属。
①核武器制造的关键能源矿物
基于锂“优质核性能”的发现，已成为世界瞩目的核能源金属矿，用于核聚变武器研发，如氢弹、中子弹、质子弹的制造。闻名世界的中国新疆可可托海三号稀有金属矿坑，曾是中国制造原子弹、氢弹、卫星的锂金属矿主要产地。它为中国“两弹一星” 的发射及国防建设作出了重大贡献，被誉为“英雄矿脉”和“功勋矿坑”
②为可再生能源的有效利用和发展链接
储能锂电池在风能、太阳能光伏输出与缓冲过程中起重要作用，更为重要的是它可以快速部署，且可使整个能源网络更有效率和弹性，它已成为全球向可再生能源转型的关键。
3.3 石墨烯的成功制备
在新能源非金属矿中，石墨越来越凸显其特有性能的优越性，石墨烯的成功制备为石墨材料应用带来革命性的突破。
（1）石墨材料的属性
石墨具有金属光泽和油腻感，质软，是自然界中硬度最小的矿物之一。在润滑性、导电性、导热性、化学稳定性、可塑性、耐高温性、抗热振性等方面具有优良特性，应用十分广泛。长期以来，作为耐火、润滑和摩擦材料广泛应用于冶金、铸造、机械等传统工业领域（图21）
（2）石墨烯的成功制备
作为目前发现的最薄、硬度最高、导电/导热性能最好的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金” 和“新材料之王”。科学家甚至预言，石墨烯将“彻底改变 21 世纪”，极有可能掀起一场席卷全球的新技术、新产业革命，未来有望对包括新能源、信息技术、高端材料、医学等多个领域产生颠覆性影响（图22）。
4 新能源与新兴科技的发展与博弈
新能源金属矿和非金属矿是实现能源转型的关键原材料，随着新兴科技的发展，需求与供给之间缺口会不断扩大。新能源是保持中国战略新兴产业发展和新技术革命的重要矿产，也是未来全球竞争的焦点。全球科技发展与新能源之间的关联正日益增强，这已是任何国家或地区不可回避的必然走向。关键矿产对于国家经济、国防、社会和人民生活发挥着至关重要且不可或缺的作用，一旦中断或无法足量供给，将会危及国家安全（王登红， 2019；郑国栋等，2021；Thompson，2022；王安建和袁小晶，2022；干勇等，2022；陈伟强等，2022；李建武等，2023；刘槟彬和葛建平，2023；王登红等，2024； 翟明国，2024）。
图21石墨的材料特性、产品分类和用途（据王安建和王高尚，2021⑤）
图22石墨烯成功制备及对多个领域的影响（据王安建和王高尚，2021⑤）
4.1 战略性关键矿产资源
战略性矿产资源是国家经济安全与战略发展的重要物质基础，指对国家危急时期战略需求及重大战略实施具有关键作用，且在资源系统中占据支配地位的矿产资源。它在信息通讯、航空航天、军事与国防科技方面具有重要地位，但亦面临着较大的供应风险。战略性关键金属矿产主要包括前述的稀土、稀有和稀散及稀贵金属等关键金属矿产，其供需仍存在风险。究其原因则属多元的，包括资源禀赋不足、产能不足、地缘冲突，产业环境管制、运输限制及技术与装备的不够先进和缺乏等。
（1）新能源对能源金属矿的高度依赖
“双碳”目标、新兴产业、生态环境保护等均有赖于低碳技术的发展，而低碳技术对金属矿的利用具有 5 个特点，即种类多、强度大、用途广、性能高、替代难。能源金属矿为实现“双碳”目标的核心原材料（陈伟强等，2022）。
①低碳技术、高新科技发展需要大量的金属矿化石能源
低碳技术发展需要大量稀土金属（镨、钕、镝、铽、铈）、稀有金属（锂、铷、铯、铍、铌、钽）、稀散金属 （镓、锗、铟、碲）和稀贵金属（钴、铂、铱、铑、金、银），以及多种有色金属（铜、铝、锡、钼、钨、镍）、黑色金属（锰、铬）和放射性元素（铀、钍）作为物质支撑（图23）。
②中国对关键金属矿产能源的需求大，增幅速度快
中国是多种关键金属矿产的主要消费国。 2020 年，中国有 36 种金属消费量居世界首位，2 种居世界第二位，6种居世界第3~5位，并有22种金属的全球消费占比超过 50%。据相关研究预测，为支撑“双碳”目标的实现，2020—2040年中国能源部门 （包括风电、光伏、氢能、储能等技术）对锂、铬、锰、钴、镍、镓、铌、铟、铜、铂、稀土等20类关键金属的需求量将增长8.6倍，从59万 t增加到510万 t。其中，钴的年需求量将增长25倍、锂的年需求量将增长18 倍、镍的年需求量将增长 11 倍、镝的年需求量将增长 14 倍、钕的年需求量将增长 11 倍。为了满足国内低碳转型的需求，中国国内的铬、锰、铂、镍、碲资源储量的保障年限不到 10 a，铜、镝、铟、银等不到 20 a，锂、钴、锡等不到30 a（图24）。
（2）资源禀赋开采技术与对外依存度
①资源禀赋
中国多数关键金属矿产资源禀赋差、开采难度大、环境污染严重，且供应安全保障有限。特别是锂、钴、镍这 3 种典型新能源金属矿对外依存度高，在全球排名前 10，占全球总产量的 10% 左右（刘槟彬和葛建平，2023），被卡的风险仍然大。受技术和开采条件的制约，有相当部分关键金属（包括锂、锡、铷、铍等）的利用率偏低。稀土、稀有和稀散等 “三稀”金属以伴生形式存在，冶炼分离及综合利用难度大，经济效益低，导致企业缺乏综合利用技术和经济激励，因此对一些金属的利用不充分。应当看到，中国在大量开采的同时，也承担了高昂的生态环境代价。
②对外依存度大
截至 2021 年中国进口依存度超过 50% 的金属有 12种（铌、铬、钴、镍、锰、铂族、铜、锡、钽、锆、钯、锂），其中超过 90% 的有 6 种（镍、铂族、钽、铬、钴、锆），同时进口来源高度集中（Uncomtrade，2020；吴巧生等，2020；陈伟强等，2022）。例如，中国 75%的钴来自刚果（金），68%的铟来自智利，60%的镍来自菲律宾（图25）。
图252020年中国关键金属的对外依存度（数据来源：联合国商品贸易统计数据库，2022）
（3）中国新能源金属矿进口的主要来源国
20 23 年以来，新能源金属矿的进口量迅速增长，而来源国的地理分布高度集中，境外供应链稳定性差。
①中国新能源矿产品对外依存度高，2021年钴矿和镍矿的对外依存度分别为 90.06% 和 99.73%，并且中国新能源矿产品进口集中于某一资源优势国家或地区，如钴矿进口几乎全部来自刚果（金），镍矿进口总量的89.64%来自菲律宾，供应安全保障形势严峻（表2）。
②由于进口依赖和来源高度集中，中国新能源矿产品的供应成本易受进口来源国矿业政策的影响。例如 2018 年，刚果（金）颁布新矿业法，将铜矿和钴矿的矿业税税率从 2% 上调至 3.5%，一定程度上增加了中国海外新能源矿产品的供应成本和供应风险。
表22021年中国新能源矿产进口来源分布
如果这些供应国发生生产停滞或供应不足，政治局势动荡或运输通道受阻等危机，势必会影响中国关键金属矿的供应安全（吴巧生等，2020；刘槟彬和葛建平，2023），影响到新兴产业链的兴起与运行。
4.2 国际间对关键性战略金属矿产的博弈
由于在高新科技发展中，关键性战略矿产占有不可或缺的重要地位，因此必然会引发竞争与排斥。
（1）中美欧战略性关键矿产需求的高度重合
新能源矿产资源在驱动高新科技发展中，占有极为重要的地位，世界各国均给予了高度重视（张博等，2019；陈甲斌等，2020；陈其慎等，2021；解孟璇等，2021；代鸿章等，2023；吴一丁等，2023；李裕伟，2024；张雅丽等，2024），且竞争形势强劲（隋延辉和张雅丽，2022）。
①四重属性
战略性关键矿产资源具有空间分布不均衡、时间尺度不可再生、丰度维度稀缺和物性维度难以替代等“四重属性”。受地质规律控制，任何国家或经济体战略性关键矿产都不可能应有尽有或完全满足需求。特别是许多重要战略性关键矿产系地壳中痕量存在的稀有、稀散和稀土元素，不仅稀缺而且具有难以替代的功能和作用。这些元素形成可供开发利用的“资源”，也往往需要浓缩 2~5 个数量级，历经几百万年甚至几千万年时间；其中一些元素无法形成独立的矿床，甚至无法形成独立的矿物，它们多以共生、伴生甚至以吸附状态赋存于不同的地质体中。战略性关键矿产的“四重属性”及其在国防军工、高端制造及新兴战略产业发展中的不可或缺性，使之成为当今世界大国竞争和博弈的重要焦点。
②世界主要经济体所认定的关键矿产高度重合
由表3、图26可见，美国、欧盟、英国、日本、澳大利亚和印度等6个国家或机构所认定的关键矿产清单之间存在高度重合。
这些国家或地区认定的关键矿产总共53种，其中被5个以上的国家或机构共同列为关键矿产的矿种有 17 个，分别为钒、镁、钴、钨、锑、铂族金属、铌、钽、铍、锂、锆、稀土、锗、镓、铟、铼、石墨，占 32%；被 4个国家或机构共同列为关键矿产的矿种8个，分别为锰、铬、钛、铋、锶、铪、萤石、重晶石，占 15%；被 3 个国家或机构共同列为关键矿产的有 5 个矿种，分别为氦、锡、钼、钪、磷，占 9%；被 2 个国家或机构共同列为关键矿产的12个矿种，分别为铀、铜、铅、锌、铝、镍、金、银、钾盐、砷、硼、硅，占23%（图27）（陈甲斌等，2020）。
图27中国、美国、欧盟认定的战略性关键矿产（据王安建和袁小晶，2022）
（2）中国、美国、欧盟战略性关键矿产种类重合度高
由图27可见，中国与美国有 21 种（类）战略性关键矿产重合。其中，铬、锂、钴、镍、铍、锆、铌、钽和锰等 9 种是中国短缺且供应风险较大的矿产，存在较大的潜在竞争和被“卡脖子”风险。中国与欧盟有17种（类）战略性关键矿产重合。其中，锂、钴、铌、钽、铍5种战略性关键矿产是中国供应风险较大矿种。中国、美国、欧盟重合的战略性关键矿产 16 种，如果把镧系元素即稀土元素展开，重合的矿产种类达 30 种，其中不乏中国严重短缺矿种，未来三者或存在潜在竞争关系。同时也应当看到，欧盟系统地梳理了自身三大产业对重要矿产资源的依赖，其中竟有 9 项核心技术和超过 25 种关键矿产资源在流动关系存在供应风险（图28）。显然，核心技术与关键矿产的有机关联，应给予高度重视。
（2）大国竞争是当今世界的主要特征之一
①美国出台多项战略举措与政令以阻滞供需全球化进程
美国地质调查局 Gulley等曾撰文（Gulley et al.， 2018；European Commisssion，2020a；Nassar and For‐ tier，2021⑨）指出：中美双方在铌、钽、铬、锰、钛、铼、钍、铂、钯、锂、锆等11种关键矿产，对外依存均超过 50%；来源地重叠度较高，潜在竞争风险犹存。事实上，美国一直试图构建独立于中国的关键矿产供应链，美国连续两任总统在不足6 a的时间里4次发布总统令，强化关键矿产供应安全问题；相继出台《评估和加强美国制造业和国防工业基础与供应链弹性》《确保关键矿产实现安全可靠供应之国家战略》 《应对依赖国外竞争对手对国内关键矿产供应链的威胁，支持国内采矿和加工行业》《美国供应链行政令》《构建弹性供应链，重振美国制造业及促进广泛增长：应对14017号总统令的100天审查》等近10份重要报告，通过签订“能源资源治理倡议”“矿产安全伙伴关系”（MSP）等组建供应链和产业链联盟，搞 “小圈子”阻滞全球化进程，对全球关键矿产供应安全造成了负面影响（US Department of Energy， 2021⑩；White House，2021⑪）。
图28欧盟系统梳理的关键矿产-核心技术-新兴产业之间的关联（据王安建和袁小晶，2022）
②美国联合有关国家组建“去中国化”的关键金属矿产和科技联盟
近年来美国依托艾姆斯国家实验室成立了关键材料研究所，欧盟组建了原材料创新与技术研究院；定期发布关键金属清单，并突出强调锂、钴、镍、稀土、铂族、镓等金属的重要性。早在2016年，美国地质调查局的专家就提出：中美两国的铌、钽、钛、锂等 11 种关键金属的进口依存度都超过 50%。同时，西方国家将中国视为最大的竞争对手和重点防范对象，并加紧在中国之外的国家和地区进行关键矿产的勘探与开采，试图构建针对中国的关键矿产资源联盟，实现关键矿产和关键金属供应的“去中国化”。
例如，美国国务院 2019 年发布了“能源治理倡议”，联合澳大利亚等 9 个国家构建资源联盟，意图提升对全球稀土等关键资源的控制力；近年来美、欧、日围绕关键金属形成了“三边委员会”，定期进行磋商研讨，在诸如稀土贸易争端等事件中形成针对中国的同盟。在此背景下，中国在全球关键矿产供应中所占的比例正迅速下降，以中国的优势矿产稀土为例，2010—2020 年，国外稀土矿产产量的全球占比由 2% 快速提升到 48%；澳大利亚、美国、缅甸、马来西亚等国现已成为稀土资源的重要供应国。
（3）中国对关键性战略金属矿产安全问题应予以特别关注
特别是俄罗斯对乌克兰发起特别军事行动和美西方国家对俄罗斯发起全面“绞杀式”制裁，使本已纷乱复杂的世界地缘政治格局变得更加动荡。愈演愈烈的阵营化、集团化和供应链本土化的“去全球化”，使关键矿产问题更加复杂化。
①未来国际环境中的不确定性正在增加，中国发展的外部环境或将趋于更加复杂和严峻，因此需要高度关注中国战略性关键矿产安全问题。这是因为关键性战略矿产涉及的新兴科技和新兴产业的范畴非常广泛（图28），基于国家发展和战略需求，建立起国内外协调共融的新能源供应链、产业链迫在眉睫。
②中国的战略性关键矿产资源。中国战略性关键矿产资源包括31种（铂族和稀土未做更细的划分），涉及 49种元素（图22，表4）。该表中包括能源矿产 3 种，金属矿产 25 种，非金属矿产 3 种，短缺矿产21种，优势矿产10种。
表4中国31种战略性关键矿产目录
③中国必须对制品、应用中高精尖核心技术与关键性战略矿产之间的有机联系，给予高度重视。以高纯稀土金属制备技术为例，高纯稀土金属是高性能永磁材料、贮氢材料等新材料的重要基础原料，稀土金属的纯度是影响功能材料性能的关键因素之一。美国、俄罗斯、日本等国高纯稀土制备技术处于国际领先水平，如美国爱荷华州立大学管理的原子能部直属实验室可制得 99.9999% 的高纯稀土金属，而中国目前仅可以制得99.99%的高纯稀土金属（张文灿等，2020）。
在稀土消费价值最高的磁性材料领域，中国技术水平近年来高速发展，申请的专利数量快速增长，仅次于日本居全球第 2 位（张博等，2019），但仍与日本、美国存在较大差距，大量出口中低端产品，高价进口高端产品。如稀土永磁体（海关编码为 85051110），中国是全球最大的生产国，2019年出口均价仅为 46.59 USD/kg，而进口均价却高达 84.89 USD/kg（陈占恒，2020）。形势是严峻的。
④中国的举措。当今中国正处于中国式现代化的关键阶段，在发展阶段上与世界上发达经济体在 20 世纪 70 年代中期伴随工业化的结束、产业升级、能源转型而对关键矿产需求快速增长的背景相似，同时叠加了21世纪以来新能源、信息技术、航天航空、航海、军事与国防等新兴战略产业的迅猛发展。因此，中国对新型关键性矿产资源在类型、数量上的需求激增，将成为必然。中国已启动超过30 种关键性战略金属矿产的支撑计划（《中国制造 2025》）（图29）。这关系到中国在国际博弈中庞大产业链的安全和国计民生大计。
图29《中国制造2025》与战略性关键矿产图（据王安建和袁小晶，2022）
5 结语
新能源战略性关键金属矿属于“三稀”，即稀有、稀土、稀散金属，它们具有伴生、稀少、采炼与分离难的属性。主要经济体之间，在需求上重合度大，特别是中国与美国的重合度甚大，共有21种；中国与欧盟之间有 17种；中、美、欧盟之间有 16种，这不仅关系到供需安全，且关系到国家经济安全与新兴产业的发展。
中国对关键性战略能源金属矿产的需求，不仅快速增加，且对外依赖程度亦在不断增大。中国正处于中国式现代化的关键阶段，要发展新兴科技和产业，对新能源—金属矿产资源的消费不仅总量大、品种多、领域广，而且不同种类矿产开始进入此消彼长、依次递进的增速转换期。为此应当充分认识到新能源战略性矿产资源开发、利用中尚存在的主要问题，即后备资源基础不厚实，国内发展迅猛而资源供应压力大，对外依存度亦不断增大，部分矿产竞争力受阻而减弱，高新技术创新能力有待提高。为此要高度重视供应链的安全，努力实现供应链本土化和抵制“去中国化”，加强和建立资源联盟稳定国外供应：依托“一带一路”，构建全球新能源关键金属矿产与低碳能源协同治理新秩序。
新能源战略性关键矿产广泛应用于航天、航空、电动汽车、电子设备、信息技术、医疗卫生、智能制造和军事工业，是一类对国家经济、国防与人民生活至关重要，对新兴战略产业发展不可或缺更无法替代的、同时又存在供应风险的矿产资源。当今世界主要国家均十分重视这一领域的发展，特别是美国，在不足6年的时间里，特朗普和拜登先后签发 4次总统令，强化关键矿产的价值，供应链和产业链的安全。新能源关键性金属矿产资源已成为大国之间博弈的焦点，即新能源领域的竞争，已成为当今时代的重要特征之一。
为了共和国的繁荣富强，为了给人民营造一个良好的生活与生存空间，中国将由一个科技大国步入世界科技强国，中国地球科技界必须付出极大的努力，保障新能源长期、稳定、安全的供给，加速构建新能源战略后备基地迫在眉睫。
注释
① 王安建，李建国，闫强.2024. 全球矿产资源形势报告[R]. 北京：中国地质调查局，中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心.
② 中国地质调查局中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心.2021.2035 年中国 35 种矿产资源需求预测报告[R]. 北京：中国地质调查局.
③ 中信证券研究部 .2020. 稀土行业深度报告：国之重器，重新审视稀缺的中国稀土战略资源[R]. 深圳：中信证券.
④ Bradley D C, McCauley A D, Stillings L L.2017. Mineral-deposit model for lithium cesium tantalum pegmatites scientific investiga‐ tions report[R]. New York: US Geological Survey New York.
⑤ 王安建，王高尚.2021. 中国35种矿产资源需求预测报告[R]. 北京：中国地质调查局，中国地质科学院，全球矿产资源战略研究中心.
⑥ World Bank.2020. Minerals for Climate Action: The Mineral Inten‐ sity of the Clean Energy Transition[R]. Washington DC: World Bank.
⑦ 王安建，李建武，闫强 .2023. 全球矿产资源形势报告（2023）[R]. 北京：中国地质调查局，中国地质科学院，全球矿产资源战略研究中心.
⑧ 中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心 .2018. 新能源汽车发展趋势及相关战略性矿产供需形势分析报告[R].
⑨ Nassar N T, Fortier S M.2021. Methodology and technical input for the2021 review and revision of the US critical minerals list[R]. Reston: US Geological Survey.
⑩ US Department of Energy.2021. Strategy to Support Domestic Criti‐ cal Mineral and Material Supply Chains[R]. Washington DC: US Department of Energy.
⑪ White House.2021.100-Day Reviews under Executive Other 14017. Building Resilient Supply Chains, Revitalizing American Manufacturing, and Fostering Broad-based Growth[R]. Washington DC: White House.
