鈷、鎳價格差異背后的地質(zhì)邏輯鈷、鎳均為我國的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，同時也是我國的緊缺性礦產(chǎn)。新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展、動力電池對鈷和鎳的極大需求不僅讓鈷和鎳成為市場的寵兒，也讓普通消費者直觀感受到戰(zhàn)略性礦產(chǎn)在社會生活中的重要性。鈷和鎳在元素周期表中分列第27和28位，它們的外層電子結(jié)構(gòu)、熔點、沸點、密度等性質(zhì)都非常相似（表1）。同時，它們都具有很好的延展性、抗腐蝕性和鐵磁性。因此，鈷、鎳不僅是一對好鄰居，也是一對好兄弟。表1

鈷、鎳元素的基本特征然而，堪稱好兄弟的鈷和鎳在市場上的表現(xiàn)卻有很大差異。鈷價明顯高于鎳價，以2022年為例，鈷的價格波動較大（30~55萬元/噸），鎳價相對穩(wěn)定，多數(shù)時間維持在20~30萬元/噸，二者價格差距最大時達到3倍（圖1）。圖1

2022年鈷鎳現(xiàn)貨價格鈷、鎳價格差異一方面受市場供需關(guān)系影響，但深層原因也與兩種礦產(chǎn)的地質(zhì)屬性有關(guān)。下文將從資源現(xiàn)狀、元素地球化學特征和成礦規(guī)律等方面探討鈷鎳價格差異背后的地質(zhì)邏輯。01資源現(xiàn)狀與格局根據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心發(fā)布的《全球鋰、鈷、鎳、錫、鉀鹽礦產(chǎn)資源儲量評估報告（2021）》，截至2020年底，全球鈷礦儲量668萬噸，資源量2344萬噸。全球鎳礦儲量9063萬噸，資源量2.61億噸。全球鎳的儲量是鈷的13.5倍，鎳的資源量是鈷的11倍（圖2）。圖2全球鈷、鎳儲量-資源量分布圖全球鈷、鎳礦資源分布極不均衡。鈷礦主要分布在剛果（金）、印度尼西亞、澳大利亞等國家，其中剛果（金）的鈷礦儲量全球占比近乎一半（44.46%），上述三個國家之和的全球占比超70%（圖3）。印度尼西亞的鎳礦儲量全球占比超過30%，鎳礦儲量排名前三的國家（印度尼西亞、澳大利亞和俄羅斯）全球占比過半（54.18%）（圖4）。鈷、鎳資源儲量的差異表明鈷比鎳更為稀缺（相差一個數(shù)量級），這是導致鈷和鎳價格差異的直接原因。同時，鈷和鎳資源儲量分布不均也導致鈷鎳的定價權(quán)掌握在少數(shù)國家手里，容易使鈷和鎳的價格產(chǎn)生較大波動。鈷和鎳資源儲量的差異涉及鈷鎳元素在地球中的分布以及成礦地質(zhì)方面的差異。圖3

全球鈷儲量分布格局圖4

全球鎳儲量分布格局02元素地球化學鈷的外層電子構(gòu)型為[Ar]3d74s2，鎳為[Ar]3d84s2，二者常見的化合價為+2和+3價，+2價相對穩(wěn)定，+3價具有很強的氧化性。鈷、鎳具有親鐵和親硫雙重地球化學特性，表明它們既可以金屬鍵的形式與鐵共生，也可以高度共價鍵的形式與硫結(jié)合。原生含鈷、鎳礦物主要為硫化物、砷化物、硫砷化物以及相似化合物（圖5），其次鈷、鎳也可以類質(zhì)同象的方式替代其他礦物中的金屬陽離子（Hanzenetal.,2017）。最為常見的情況是，由于鈷、鎳的離子半徑與鎂、鐵等陽離子較為接近，它們多以類質(zhì)同象替代形式寄居（賦存）在鎂鐵質(zhì)礦物（超基性巖和基性巖的主體礦物）當中。從地球圈層來看，鈷、鎳含量自地核至地幔、地殼顯著降低；從巖石來看，鈷、鎳含量從超基性巖到基性巖顯著降低，至酸性巖急劇降低（表2）。鈷、鎳在地幔和超基性巖中的含量達到或接近邊界品位（Co0.02%，Ni0.2%），因此，幔源的超基性巖是鈷、鎳成礦最重要的來源（直接或間接）。表2

鈷、鎳在不同地球圈層和巖石中的含量數(shù)據(jù)來源：圖5

鈷、鎳礦石照片（來源于）03成礦地質(zhì)特征鈷、鎳元素地球化學行為的高度相似性也導致鈷、鎳成礦往往相伴產(chǎn)出。常見的鈷、鎳礦床有4類，分別為沉積-變沉積巖容礦型、巖漿型、風化紅土型和熱液型。然而四種礦床類型在鈷、鎳資源中占比不同。對于鈷礦，沉積巖型是最主要的類型，儲量占比約50%，其次為風化紅土型，占比約40%，巖漿型占比約7%。對于鎳礦，紅土型和巖漿型占據(jù)絕對優(yōu)勢，前者約占總儲量的63%，后者約37%（圖6）。圖6

鈷、鎳礦資源類型此外，與鎳不同的是，鈷極少形成獨立的礦床，通常以伴生狀態(tài)與鎳、銅等共生。同時有學者指出，鎳的成礦都會伴隨有鈷，而鈷的成礦未必有鎳（蘇本勛等，2023），說明鈷和鎳在成礦過程中會發(fā)生分離以及鈷的再次富集。比如源于玄武質(zhì)熔體的鎂鐵-超鎂鐵巖，在下部形成銅鎳硫化物礦床，在上部形成釩鈦磁鐵礦床，下部同時富集鈷鎳，而上部僅有鈷而未見鎳（圖7）。再比如，作為最重要的鎳礦類型-紅土型鎳礦床可進一步劃分為鐵氧化物型、水鎂硅酸鹽型和粘土型。其中鐵氧化物型常伴生鈷，而另外兩種卻少見鈷礦化（付偉等，2013），說明鈷相對于鎳更容易從紅土中流失。流失的鈷在沉積巖中再次富集，為沉積巖-變沉積巖容礦型鈷礦提供豐富的成礦物質(zhì)來源（圖7，蘇本勛等，2023）。鈷在高鹽流體中的溶解度高于鎳的溶解度，這也可能是造成鈷和鎳在熱液中分離的原因（Bruggeretal.,2016）。然而，目前關(guān)于鈷、鎳分離過程的的認識尚不充分，背后的驅(qū)動機制尤其是鈷元素的遷移-富集-沉淀機理仍有待深入研究（趙俊興等，2019）。鈷、鎳均為地幔元素，具有相近的地球化學特征。幔源超基性巖是鈷、鎳成礦的最重要來源，超基性巖中鈷和鎳的含量差值約為18倍，成礦過程中鈷和鎳的分離以及鈷的再次富集，可能縮小了鈷鎳礦資源儲量的差距（11~13.5倍）。圖7成礦過程中鈷、鎳分離示意圖（據(jù)付偉等，20