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近日,乌克兰与美国关于签署矿产协议的分歧引发全世界关注。作为欧洲面积第二大的国家,乌克兰不仅以其广袤的黑土地闻名于世,更拥有种类丰富、储量可观的矿产资源。公开资料显示,截止2022年,乌克兰已探明矿床超过8000个,拥有美国列为关键矿产的50种矿产中的22种,铁、锰、钛、铀等多种矿产储量位居世界前列。

乌克兰关键矿产资源分布图

(图片来源:央视新闻)

乌克兰具体都有哪些矿产资源?乌克兰的矿产资源又为何如此丰富呢?

乌克兰有哪些矿?

乌克兰的矿产资源种类繁多,涵盖全球120种常用矿产中的117种,其中储量丰富且具有重要战略价值的主要有以下几种:

 铁矿

乌克兰是世界上铁矿资源最丰富的国家之一,现存铁矿石储量(含铁量)高达23亿吨,位居世界第七位。克里沃罗格铁矿区是全球最大的已开发铁矿床之一,产量约占乌克兰全国的80%,铁矿储量巨大、品位高,是乌克兰钢铁工业的基石。

克里沃洛格铁矿区

(图片来源:GMK center)

 锰矿

锰是钢铁冶炼中不可或缺的添加剂,能够显著提高钢的强度、硬度和耐磨性等机械性能,同时也是生产二氧化锰、高锰酸钾等重要化工产品的基础。乌克兰的锰矿储量为1.4亿吨(2019年数据),全球占比超过10%,其中尼科波尔盆地是世界闻名的锰矿产区。

位于乌克兰尼科波尔的铁合金厂

(图片来源:GMK Center)

 钛矿

钛的强度与许多钢材相当,但重量大约只有钢材的一半,因此适用于轻量化和高强度材料,在国防、航空航天、化工等战略性产业中具有不可替代的作用。钛矿是生产钛金属和钛合金的重要原料来源,受到各国的高度重视。乌克兰的钛矿储量位居世界前十,产量约占全球产量的6%(2020年)。

乌克兰的钛矿矿场

(图片来源:UMCC)

 煤炭

乌克兰是煤炭储量大国,2023年煤炭已探明储量超过300亿吨,位居世界第八位。煤炭开采一直是乌克兰的重点产业,煤炭在国家能源结构中长期占据着主导地位。顿巴斯煤田是乌克兰最大、最重要的煤炭基地,拥有全国约90%的煤炭储量,也是世界著名煤田之一。

顿巴斯地区的煤矿

(图片来源:EPA)

 石墨

石墨在传统工业应用如钢铁生产中扮演重要角色,同时作为电动汽车锂电池的关键成分,其战略重要性日益增加。乌克兰的石墨产量曾高居世界第五位(2018年)。

乌克兰的矿,为什么这么多?

为什么乌克兰能拥有如此富饶的矿产资源?这要从它独特的地质条件和漫长的地质历史说起。

 古老而稳定的陆块

乌克兰所处的地理位置非常特别,它位于一个叫做东欧克拉通的古老地质构造之上。克拉通(Craton)是大陆地壳中古老而稳定的部分,通常由前寒武纪的古老结晶岩石组成,经历了长期构造运动和侵蚀作用,地质结构稳定。东欧克拉通是地球上最古老、面积最大的克拉通之一,形成历史能追溯到十几亿年前。

全球前寒武纪克拉通分布图

(图片来源:参考资料[1])

构成克拉通的结晶岩是多种金属矿产的母岩,经历了多次岩浆活动、构造运动、变质作用和风化作用,成矿物质会从深部岩浆或热液中释放出来,并在特定区域富集成矿。位于东欧克拉通西南部分的乌克兰地盾就是乌克兰矿产资源最集中的地区之一。

乌克兰矿产地图

中部橙色区域为乌克兰地盾,富集大量金属矿产

(图片来源:参考资料[2])

乌克兰富饶的克里沃罗格铁矿与乌克兰地盾的古元古代巨厚沉积变质岩系密切相关。这些铁矿床属于典型的条带状铁建造(Banded Iron Formation, BIF),是一种独特的化学沉积岩,其特点是铁氧化物和富硅矿物交替分层。

克里沃罗格的铁矿石标本,具有条带状铁建造的特征

(图片来源:wikipedia)

乌克兰的钛矿床则与地盾中的古元古代基性-超基性岩体有关。这些岩体是深部地幔发生部分熔融后,侵入浅部地壳冷凝形成的,富含铁、钛等金属元素。在岩浆结晶分异过程中,重的钛铁矿、金红石等矿物逐渐分离出来,富集形成矿床,后期风化作用也可能形成砂矿型钛矿。

 古生代沉积盆地的“漏斗”效应

与乌克兰地盾相邻的第聂伯-顿涅茨盆地是一个巨大的沉积盆地,同样是乌克兰的主要矿产和油气产区。该盆地是典型的裂谷盆地,形成于古生代,与地壳的拉张和断裂活动有关。沉积盆地就像一个巨大的漏斗,接受了周围古老陆块侵蚀搬运来的大量沉积物。

第聂伯-顿涅茨盆地(红线内)的油气分布示意图

红色和绿色点为油气分布点

(图片来源:USGS)

乌克兰开采规模最大的顿巴斯煤田就是第聂伯-顿涅茨盆地的一部分。煤田的煤炭主要形成于石炭纪,当时盆地的气候温暖潮湿,生长着茂密的蕨类植物和原始裸子植物。这些植物死亡后,在沼泽环境中堆积,形成泥炭层。随着地壳的持续下沉,泥炭层被更深的沉积物覆盖,在高温高压和厌氧条件下,经历复杂的生物化学和物理化学变化,逐步转变成为不同程度的煤炭。

乌克兰的无烟煤分布(图中深黑色区域)

(图片来源:Eracoal)

尼科波尔锰矿床同样位于第聂伯-顿涅茨盆地内,属于海相沉积型锰矿,形成于古生代的海湾或浅海环境。锰矿的成矿物质主要来源于同时代的火山喷发或陆地风化淋滤,在生物化学和化学沉积作用下富集成矿。

尼科波尔锰矿盆地地质简图及主要锰矿床

1—氧化锰矿石;2—碳酸锰矿石;3—亚速断块;4—乌克兰地盾;5—黑海沿岸低地

(图片来源:参考资料[4])

 中-新生代板块碰撞造山作用

除了前寒武纪地盾和古生代沉积盆地,中-新生代板块碰撞造山作用也在乌克兰矿产资源的形成过程中扮演了重要角色。

地质历史上,乌克兰地区经历了多次大规模的造山运动。喀尔巴阡山脉的形成与阿尔卑斯造山运动密切相关,是非洲板块与欧洲板块相互碰撞、挤压的结果。同样是在阿尔卑斯造山运动的作用下,特提斯洋的逐渐闭合以及阿拉伯板块、印度板块与欧亚板块的碰撞共同促成了克里米亚山脉的形成。

乌克兰地形图,造山运动作用下,西南部和南部分别形成喀尔巴阡山脉和克里米亚山脉

(图片来源:wikipedia)

这些板块的碰撞和挤压作用,一方面造成地壳的变形和抬升,为岩浆侵入和成矿物质运移提供了通道;另一方面,也改变了古生代沉积盆地的几何形态和演化,影响了沉积矿物的分布和富集。与板块构造运动相伴随的是频繁的岩浆活动。岩浆侵入地壳浅部,不仅带来了大量的成矿物质,也为成矿作用提供了热能和动力。一些金属矿物矿床,如钛矿、铜镍矿、汞矿等,就与岩浆岩和热液活动密切相关。

乌克兰丰富的矿产资源是悠久地质演化历史的馈赠,然而在地缘政治冲突的背景下,如今却成为了大国博弈的焦点。冲突和战争没有赢家,只有尊重各国主权和领土完整、重视各国的合理安全关切、通过和平方式解决争端,才能实现世界的持久和平与共同繁荣。

参考资料:

[1]刘明启,李忠海.克拉通岩石圈减薄与破坏机制的动力学数值模拟[J].中国科学:地球科学,2018,48(07):844-877.

[2]Mykhailov V A, Hrinchenko O V, Malyuk B I. Exploration and mining perspectives of the critical elements for green technologies in Ukraine[J]. 2023.

[3]Remezova O, Komsky M, Komliev O, et al. Study of valuable impurities of ore-forming titanium minerals in the Ukraine[J]. Inżynieria Mineralna, 2023, 1(1 (51)): 189–194-189–194.

[4]程湘,胡鹏,张海坤,等.锰矿主要类型、分布特点及开发现状[J].中国地质,2021,48(01):102-119.

[5]https://www.icog.es/TyT/index.php/2022/05/the-mineral-resources-of-ukraine/ 

[6]https://www.aljazeera.com/economy/2025/2/26/us-ukraine-critical-minerals-deal-what-we-know-so-far

[7]https://www.bbc.com/news/articles/cn527pz54neo

[8]https://www.jfdaily.com/staticsg/res/html/web/newsDetail.html?id=869576

[9]https://www.appliedminex.com/decrep/euro/ukraine/krivoy.htm

https://uwecworkgroup.info/unregulated-coal-mining-destroys-donbas-nature/

[10]https://www.encyclopediaofukraine.com/

审核:中国科学院地质与地球地理研究所 邱正杰 特聘副研究员

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