“全球铜价暴涨急跌, 为何关键由中国微妙掌握？” | 文化纵横

文化纵横杂志

2024-06-05 14:57发布于北京《文化纵横》杂志官方账号

✪ Ed Conway

英国天空新闻台编辑

✪ 慧诺(编译) | 文化纵横新媒体

【导读】今年以来，铜价持续上涨，不断刷新历史新高点，并在5月20日触及11000美元/吨；然而，在过去一周，由于终端需求仍相对低迷，铜价开始回落。在市场上，铜价往往被称为“铜博士”，原因是其价格走向最能反映与预测全球宏观经济；中国作为全球最大的铜市场和精炼中心，也深受铜价波动影响。随着电气时代到来，铜对于人类社会的价值更加重要，我们不禁要严肃思考：面对汹涌的需求，铜资源都被谁掌控？如何被处理？相关产品又如何供应到全球各地？

本文认为，如果钢筋水泥是现代文明的骨架，那么铜（线）就是神经系统；随着电力系统取代化石燃料，我们对铜的依赖日益增加。提纯电力所需铜要消耗大量能源，因此铜的经济模式是以“精炼”为中心；目前，中国已是世界主要的铜加工者，冶炼和精炼了全球近一半的铜，并且世界全球最重要的电力电气设备供应商。

在上游，铜矿往往也以巨大著称，以智利丘基卡马塔最具代表性：数十年的开采搬空了一座大山，然后是就地挖出数百米深的巨坑。随着采矿的深入，提取铜的难度随之增加，生产一吨铜所需处理的石头量从1900年的50吨增至800吨，耗水量从75立方米增至150立方米，所需能量从250千瓦时增至4000多千瓦时。然而，铜价经通胀调整后基本保持不变，主要得益于更加高效的自动化设备与流程（从爆破、采矿、粉碎到电解精炼），并且更多的新矿点也逐渐被发现。

其中，深海采矿已从“概念”变成各国争夺的实际行动。大多位于公海海底的多金属结核形成于数百万年，含有高浓度的镍、锰、钴和铜，远超地表矿床；相关探勘和开发活动由联合国机构国际海底管理局（ISA）管理。如今，中国在深海探矿区域方面领先，拥有四份ISA合同；韩国、俄罗斯、德国、法国和英国也有储备。美国没有签署联合国海洋法公约，因此不受ISA管理——其通过1856年的《鸟粪岛法案》占领了许多太平洋和大洋洲的小岛，可以自行在专属经济区周边直接探矿。然而，作者也指出，深海采矿的优质地点或许正是海洋生态系统的核心，盲目开采风险巨大。相比之下，人类更可取的方案或许是加强尾矿、废矿石以及原材料回收利用。

本文为文化纵横新媒体原创编译系列“关键产业与关键资源之变”之八，摘译自Ed Conway著《材料世界：塑造现代文明的六大原材料》（Material World: The Six Raw Materials That Shape Modern Civilization，Published in 2023 by Knopf）。文章仅代表作者观点，供读者参考辨析。

铜：“用之不竭”的稀缺资源

▍电力与铜：现代世界的神经系统

“我郑重地告诉大家，心中有上帝的爱是最伟大的，而家中有电则是第二伟大的。”

这是20世纪40年代初，一个田纳西州农村的农民在教堂的演讲。他的农场最近才通上电，他经常坐在山坡上，惊讶地看着自己家、谷仓和熏肉房的灯光。

这个故事是那个时代众多故事之一，因为电力迅速而深远地改变了人们的生活，从城市扩展到农村。过去几个世纪，我们的生活水平经历了许多革命，但很少有像电力这样突然而受欢迎的变革。而使这一革命成为可能的材料，是铜。

铜具有独特的魅力。这种闪亮的金属既是古代的象征，也是人类未来的关键。艾芬豪矿业的创始人、亿万富翁弗里德兰（Robert Friedland）曾说，"每一个解决方案都指向铜"，因为世界生态和环境问题。尽管人们讨论了许多其他金属，如电池材料钴、镍和稀土金属钕，但没有其他物质能与铜的重要性相媲美。很少有金属能同时具备导热和导电的能力、天然的延展性、强度、抗腐蚀性和可回收性。

铜是现代文明的基石，相当于神经系统。它支撑着我们生活的方方面面，尽管常隐藏在视线之外。随着电力系统取代化石燃料，我们对铜的依赖日益增加。

电力是一种无形而强大的资源，而铜是其不可或缺的组成部分。自法拉第发明以来，我们一直使用铜来产生电力。现代涡轮机，无论核电站、火电站、风力涡轮机、地热发电厂和水力发电站，都依赖铜线圈和电磁铁。太阳能电池板虽然不通过铜线圈产生电力，但内部也含有大量铜。简而言之，铜是电力基础设施的核心。

值得注意的是，铜并非唯一能导电的金属。铝因其轻质而常用于高空电线，而银的导电性甚至优于铜，尽管强度不足但延展性极佳。这提醒我们，材料的普及性同样重要，正如混凝土或钢铁一样。而铜虽然不如铁普遍，但比银丰富得多，且人类在开采和精炼铜方面的经验远超其他工业金属。

▍文明演进：从“青铜时代”到纯铜世界

在铁器广泛应用前，人类发现铜与锡结合时会产生一种更强更硬的合金，更适合用于制造工具。青铜工具使我们的祖先能够狩猎、建造和战斗。然而，真正的“铜器时代”直到200多年前才到来。

（一）从南威尔士到中国：立足精炼的“世界铜都”

多年来，铜贸易的中心不断转移，从塞浦路斯到以色列，再到西班牙的力拓（Rio Tinto）和瑞典的法伦（Kopparberg）。在德国萨克森（Sachsen），当地工匠制定了严格的行业规范，建立了最早的采矿学校，使采矿业逐渐专业化。

到了19世纪中叶，英国生产的铜占全球一半以上，大部分来自土壤丰富的康沃尔（Cornwall）矿山。尽管康沃尔的矿石纯度非常高，但英国在铜贸易中的领导地位也得益于其对铜的广泛应用。

当时，英国拥有一个向全球销售武器的武器工业，特别依赖高质量的青铜。18世纪，英国海军开始用铜包覆船体（铜底），使船只更快、更机动，能在海上停留更长时间，并在温暖水域中抵抗腐烂和污损。铜底是海洋时代的早期技术之一，帮助英国统治了海洋。这激发了对铜的巨大需求，因为一艘典型的74门炮战舰需要14吨铜来覆盖船体。

那么，这些铜来自哪里呢？答案是南威尔士，一个几乎没有铜的地方。

尽管南威尔士的斯旺西（Swansea）几乎不产铜，它却成为了"世界铜都"（Copperopolis）。这个故事展示了一个至今仍在使用的经济模式，预示着全球化的早期形态。

在19世纪之前，金属冶炼完全取决于地质条件。矿石在当地开采并冶炼，使用当地的木材作为燃料。但从1820年代开始，这一模式发生了变化。

18世纪初，斯旺西的工业家们发现了一个机会。虽然斯旺西铜矿不多，但它有丰富的煤炭资源，而冶炼铜每吨矿石需要3吨煤。于是，矿工们开始将矿石运往斯旺西精炼。斯旺西的精炼效率极高，很快便击败了世界上大多数其他精炼厂。矿石从世界各地运到这里，包括古巴、澳大利亚、新西兰、美国和秘鲁。在鼎盛时期，斯旺西精炼了世界上约65%的铜。

在市中心5英里范围内，有36个煤矿、12个铜精炼厂和其他金属加工厂，排放出硫磺烟雾，周围是巨大的废料堆。这片曾经绿色、风景如画的山谷，如今成为了英国最发达、工业化程度最高，同时也是污染最严重的地区之一。

随着19世纪的发展，斯旺西在铜贸易中的主导地位逐渐减弱并最终崩溃。美国的大型矿山开始自行精炼铜，导致威尔士的精炼厂逐步关闭。现代金融市场中，金属价格以三个月的交货期为基础，这一惯例可追溯到将铜从智利运到斯旺西需要三个月的时代。

然而，斯旺西的真正遗产并不在南威尔士。中国是第一个接受“斯旺西模式”的国家，证明了即使没有丰富的矿产资源，也能在金属生产中占据主导地位。如今，中国是世界主要的铜加工者，冶炼和精炼了全球近一半的铜。

导致威尔士铜工业衰落的另一个原因是铜的用途变化。虽然人们可能认为各种铜都相似，但实际上，斯旺西的铜适合用于铺船壳或制造青铜和黄铜，但并不适合电气时代的需求。

（二）电气时代：世界需要“更纯”的铜

电气化的历史不仅由科学家推动，也与铜的可用性密切相关。

19世纪中叶，美国开始在城市间架设电报线并计划跨大西洋电缆时，斯旺西的反射炉生产的铜勉强满足需求。但随着电气时代的到来，爱迪生和威斯汀豪斯（George Westinghouse, Jr.）在伦敦和纽约建造世界上第一批发电站时，威尔士的铜被发现导电性能不佳。这与早期半导体制造商遇到的问题相似：材料的原子结构越不纯，电子通过的难度越大。

就在爱迪生寻找更优质铜的同时，矿工们通过电解精炼找到了解决方案。电解铜的纯度更高，能满足先进电动机和发电机的需求。

这项新技术对斯旺西的精炼厂是致命打击，但对新兴的电力行业却是及时雨。随着发电站（如尼亚加拉大瀑布的水力发电站）产生的电力增加，精炼商通过电解槽的电流也增加，从而生产出更多的超纯铜。在这种良性循环的帮助下，爱迪生等企业家在美国城市乃至全球铺设起电线网。

爱迪生始终关注铜价问题，他意识到要实现电气化，不仅要制造灯泡和电器，还要构建相应的电气基础设施，这需要大量的铜。从纽约街道下的电缆到家庭和工作场所的电线，再到发电机上的铜线，铜的需求巨大。即使铜价下跌，所需的铜量也足以威胁到他的生意。因此，他设计了能使用更细铜线的灯泡，并优化了纽约的电力网络，减少了对粗铜主干线的依赖。然而，他的系统在人口密集的城市中心运行良好，但在一英里外电力就会减弱。

对于更远的地区，西屋公司和特斯拉提供了解决方案，即交流电。与爱迪生单向流动的直流电不同，交流电像海浪一样脉动。交流电的优势在于，它可以通过细电线传输高电压，这意味着不会耗尽铜资源，也不需要在社区内部建发电站。这促成了我们今天使用的能源系统：大型发电站通过高压电缆将交流电输送到城市、乡镇和农村定居点，包括偏远的大农场。这是一个建立在铜基础上的系统。

▍千米深渊：吞噬城镇的铜矿巨坑

（一）丘基卡马塔：世界上最大的铜矿

丘基卡马塔（Chuquicamata）初看似乎与智利北部的其他小镇无异。主街上有银行、电影院、图书馆、酒店，还有配有滑梯和秋千的游乐场，以及皮诺曹木偶模型。小镇中心有一个带乐队演奏台的小广场和体育场。

然而，小镇有两大不同寻常之处。首先，如果你沿着主路向东北方向走，不久后，住宅区会变成巨大的混凝土和波纹铁皮仓库区，周围是黑色的池塘、尘土飞扬的铁路货场和堆积如山的岩石。穿过隧道后，你会看到一个巨大的裂缝，原本的山顶变成了一个巨大的峡谷，底部深不见底，边缘陡峭。

这不是普通的峡谷，而是丘基卡马塔铜矿，一个在阿塔卡马沙漠（Atacama Desert）山脉中挖掘的巨大洞穴。它的面积比纽约中央公园还要大，深度足以完全吞没迪拜的哈利法塔，挖掘的土方量是历史上任何地方都无法比拟的，堪称现代工程奇迹。

矿坑底部的卡车在地面上几乎看不见，但这些由日本小松公司制造的卡车是地球上最大的卡车之一。从矿坑底部到顶部的旅程需要一个多小时。卡车到达附近的机库后，岩石会被研磨成粉末，然后经过特殊液体溶液处理，帮助分离铜与其他物质。之后，一些粉末会经过冶炼和电解，变成几乎纯净的铜板——阴极。剩余的含铜约30%的深色颗粒状土壤——铜精矿，会被送往其他地方精炼成成品。

每天，一列火车都会装载着阴极铜和铜精矿，沿着因硝石战争而知名的铁路前往海岸。阴极铜被送往制造商，而铜精矿则装入集装箱船，运往中国精炼。在中国，智利铜被提炼成纯铜，而它们的原始来源已无从得知。

全球大约80%的铜都是这样生产的，远离其开采地，使得追踪这些金属的来源变得困难。世界上大多数铜制品都是来自全球各地的铜原子混合而成：智利、澳大利亚、印度尼西亚、刚果民主共和国，以及回收自早期开采的铜。每一块铜板都是全球化的体现。

关于哪个矿山是地球上最大的，存在一些争议。如果以单一地点提取的金属量来衡量，澳大利亚、巴西或俄罗斯的铁矿石矿山可能会超过丘基卡马塔。但因为铁矿石的浓度远高于铜矿石，每吨铁矿石含铁约60%，而铜矿石含铜不到0.6%，所以开采铜矿需要移动更多的土壤。据我粗略估计，铜矿开采导致的地表扰动比任何其他金属都要多，尽管最终产出的金属量要少得多。

如今，埃斯孔迪达（Escondida）每年产出更多的铜，它位于阿塔卡马地区南部几百英里处。犹他州的宾厄姆峡谷矿（Bingham Canyon）在技术上更深，但丘基卡马塔曾是一座山，直到被挖成一个有自己微气候的深坑。如果以矿山寿命内开采的铜量来衡量，丘基卡马塔是无与伦比的。全球每13克铜中，至少有1克来自这里。

在过去一个世纪里，无数公司和商业帝国崛起和衰落，电力和计算机时代兴起，电动汽车开始取代燃油汽车。但丘基卡马塔始终屹立不倒，年复一年地从地下挖掘数十亿吨岩石，精炼成数十万吨纯铜。这个鲜为人知的矿山产出了推动20世纪发展的铜，促进了中国的崛起，并将在未来的几十年里，帮助我们建设清洁能源基础设施，以消除碳排放。

全球每年生产的铜量，远超过所有矿山有史以来开采的黄金总量。想想丘基卡马塔的巨大矿坑，它让内华达州的科特斯金矿相形见绌，只是一个小坑。

（二）矿业如何“吞掉”一个地区

回到丘基卡马塔的主街，你会发现一些奇怪的现象。游乐场空无一人，体育场寂静无声，银行前也无人排队。这个小镇看似古雅，实则空荡荡。丘基卡马塔其实是阿塔卡马沙漠中的又一座鬼城。与内华达州废弃的金矿木屋或远处平原上的老硝石城镇不同，这里讲述的是一个未来的警示故事。

丘基卡马塔的废弃并非因为矿山关闭或矿石耗尽，而是因为矿山的不断扩张。随着挖掘机深入挖掘，移动越来越多的土地，堆积如山的岩石、碎石和尾矿开始侵蚀这座小镇。

到了21世纪初，丘基卡马塔的废石开始侵占房屋和花园，有毒气体从精炼厂飘散，导致居民生病，矿山因此得名“杀人丘基”。随后几年，国有企业科德尔科（Codelco）将所有2万名居民迁至卡拉马，为他们提供了新家园和学校。到2008年，丘基卡马塔已无人居住，城镇荒废。

在丘基卡马塔北部，你会看到巨大的废石堆，当地人称之为“蛋糕”，它们已经吞噬了四分之一的房屋和商店。一座曾是拉丁美洲最先进的医院，现在也被废石掩埋。丘基卡马塔不是唯一一个被矿山吞噬的城镇，瑞典的基律纳铁矿也迫使城镇迁移。

2022年访问时，我目睹了爆破，数百吨岩石在矿坑底部被引爆，即使在一公里外，震波和噪音也非常明显。废石被装载到卡车上，缓慢爬出矿坑，这是每天的常态。其中一小部分将成为铜或铜精矿，其余的则堆积成吞噬城镇的“蛋糕”。

丘基卡马塔的废石山只是环境影响的一部分。这座矿山因其在极端干旱环境中的大量用水而备受关注。大规模的矿石开采和加工需要大量水资源，处理的岩石越多，需要的水就越多。

大部分水用于喷洒在塑料薄膜上的碎矿石堆，这些石堆浸泡在稀释酸性溶液中，这是堆浸法，但规模更大。溶液从底部排出，送往炼厂的下一阶段。这里的土地浇水不是为了注入生命，而是为了提取财富。

随着时间推移，矿山正在努力减少水消耗，一些矿山开始使用海水。但除了碳足迹和水足迹，还有另一种足迹不容忽视。离开丘基卡马塔，经过米尼斯特罗哈雷斯矿山和卡拉马，沿着通往圣佩德罗的道路，你会看到一座高土墙，墙后隐藏着真相。

这就是丘基卡马塔尾矿坝，精炼过程中的废物被输送到这里堆积。考虑到它积累了几十年来自地球上最大铜矿的泥浆，这座矿坝非常庞大。这个堆积物的正式名称是塔拉布雷，它提醒人们这里曾是一个盐湖。如今，所有的盐都被富含钼和砷的灰褐色泥浆覆盖，面积相当于曼哈顿大小。

尽管现状仍有待改善，但与过去相比已有明显进步。过去，阿塔卡马矿山的废水直接流入山谷和运河，最终污染海洋。查纳拉尔港口的海湾中至今仍积存着220兆吨铜矿废料，形成了长达10公里的人工海滩，导致大量野生动物死亡。1989年虽有司法干预停止了倾倒，但污染已深入当地居民的水源和空气，甚至在男性尿液中检测到镍、铅和砷含量升高。

当地居民和矿工之间存在争议，矿工声称砷来自地下，但开采无疑加剧了这一问题。卡拉马的一位儿科医生报告说，儿童呼吸和过敏问题增加，可能与空气中的高颗粒物含量有关。尽管如此，由于铜矿业是当地经济的支柱，几乎每个人都认为矿山应该继续开采。

但这也带来了挑战：随着丘基等矿山越来越深，容易开采的丰富矿石逐渐枯竭，未来将会怎样？世界对铜的需求日益增长，用于发电机、电动车、风力涡轮机等，我们是否会耗尽这一资源？

▍世纪悖论：资源耗尽与转型发展，究竟哪个最先到来？

（一）一场赌注

在70年代，《科学》杂志上发生了一场学者间的赌注。

经济学家朱利安·西蒙（Julian Simon）提出，他愿意用1000美元或100美元押注，认为长期来看，不受政府控制的原材料（包括谷物和石油）的成本不会上升。

诺奖得主保罗·埃尔利希（Paul Ehrlich）迅速接受了挑战，他认为五种关键金属——铜、铬、镍、锡和钨——的实际价值会在1980年9月29日至1990年9月29日期间上升。这些金属对工业至关重要，随着世界的发展和人口增长，需求只会增加。

埃尔利希特别看重铜，因为它在所有工业金属中最为稀缺。铜的采矿历史可追溯至约1万年前，最早的采矿中心塞浦路斯富含高达20%的铜矿石。但几千年来，最纯净的矿石几乎被开采殆尽，留下的资源更为稀少。在埃尔利希下注时，全球铜储量仅够维持不到30年。

埃尔利希回顾过去十年的价格，铜上涨了59%，钨上涨了357%，他有理由自信满满。然而，1980年至1990年间，尽管全球人口从45亿增加到53亿，但埃尔利希选择的金属经通胀调整后的实际价格都下跌了。

1990年10月，西蒙收到了埃尔利希从加利福尼亚帕洛阿尔托寄来的576.07美元支票，信封里附有一张金属价格表，没有留言，两人从未见面。西蒙于1998年去世，而埃尔利希至今仍然感到沮丧。实际上，如果赌注从1960年代、1970年代或2000年代的任何一年开始，埃尔利希都会赢。

80年代的自由市场兴起使得这场赌注成为新时代的寓言：市场能够解决几乎所有问题，无需担心世界末日。但现实远比这复杂。

埃尔利希不是第一个也不是最后一个警告铜短缺的人。在电气时代早期，爱迪生寻找铜时，就有预言称电力技术会因铜的稀缺而失败。

今天，仍有研究者预测铜生产即将终结，如2007年耶鲁大学的研究和2014年《科学》杂志的文章，都预测2030年后铜供应将减少。搜索“铜顶峰”，会发现许多类似预言。

尽管地球资源有限，但过去的预言都未成真，并不意味着未来不会发生。同时，挖掘铜的难度确实在增加。18世纪康沃尔地区的矿石含铜量通常超过12%，到了19世纪末已降至8%以下。20世纪初，许多优质矿石已被开采。丘基卡马塔的情况也是如此。19世纪末到20世纪初，早期矿脉含铜量达10%至15%，为矿工带来丰厚利润。但到了20世纪初，剩余矿石品位降至几个百分点。

（二）为什么埃尔利希输了？

地下蕴藏着丰富的铜资源，但开采并实现盈利却是个挑战。

古根海姆（Guggenheim）家族发现了这一机遇。他们见证了卡内基在梅萨比铁矿脉（Mesabi）使用巨型挖掘机的成功，便考虑将同样的方法应用于铜等低品位金属的开采。在采矿工程师杰克林（Daniel C. Jackling）的协助下，古根海姆家族在犹他州宾汉姆峡谷开始用蒸汽铲和大量炸药从低品位矿石中提取铜。随后，他们又将目光转向了储量更丰富的智利，在丘基卡马塔建立了基地。

古根海姆家族将采矿业转变为大规模生产活动，类似于福特在底特律的汽车生产。他们运用炼金术技巧，将无价值的岩石转化为财富。丘基卡马塔成为采矿业的转折点，结束了手工挖掘和分类岩石的时代。曾用于挖掘巴拿马运河的蒸汽铲被运至智利，巨大的磨坊被建造来将岩石研磨成粉末，并从中分离出铜粒子。

最终，古根海姆家族将矿山卖给了安纳康达铜公司（Anaconda），转而生产硝酸盐。采矿速度进一步加快，丘基卡马塔的山峰被磨成了高原，再变成了峡谷。如切·格瓦拉在1951年访问时所描述，这种景象虽无优雅之美，却令人敬畏且冰冷。

回想丘基卡马塔的大坑，我们不仅要问它为何如此深，还要问如何承担挖掘的成本。因为挖掘越深，成本越高，而且矿石品位在下降。20世纪以来，矿石中铜的含量从1913年的2.4%降至世纪中叶的不到2%，世纪末更是降至1%以下。提取铜的难度随之增加，生产一吨铜所需处理的石头量从1900年的50吨增至800吨，耗水量从75立方米增至150立方米，所需能量从250千瓦时增至4000多千瓦时。然而，铜价经通胀调整后基本保持不变。

站在丘基卡马塔峡谷边，可以看到底部的巨大卡车，比房屋还大，这些是80年代引进的超大型车辆，装载量从40吨增至400吨以上。磨坊中，石头被研磨成细粉，破碎机排列成行。堆浸场庞大到与沙漠地平线融为一体。

然后是你看不见的部分。在丘基卡马塔峡谷下，科德尔科公司进行着地下铜矿开采，这里不仅是世界最大露天矿，也在转变为世界最大地下矿。他们使用的“块矿开采”技术，即在矿石下方挖掘隧道，填入高爆炸药，引爆后让重力使岩石坍塌，再通过输送带运出，这一概念令人震撼。

同时进行的两种采矿方式令人不安：地面上露天矿工炸出深坑，而地下数百米深处，另一组人员在开凿爆破洞。块矿开采是矿业新趋势，丘基并非唯一采用此法的地方。在印尼新几内亚的格拉斯伯格矿山（Grasberg），矿工们在山顶挖出一个大洞后，也在山体内部挖掘隧道进行爆破分解，使用无人驾驶列车沿23公里轨道运输岩石，再精炼成金条和铜阴极，驱动现代世界。

在格拉斯伯格和丘基，令人印象深刻的不仅仅是规模或环境受到铜矿开采侵害的程度，还有另一件事：竟然能用如此少的人力完成如此多的工作。20世纪，美国铜矿业的从业人数减少了三分之二，但生产的铜量增加了超过四倍。

由此可见，埃尔利希输掉赌注的第一个原因是生产效率的提升。在罗马时代，购买一吨纯铜需要40年平均工资，而到了1800年，这一数字降至6年，200年后更是降至0.06年。伦敦矿业投资者盖特认为，这种实际价格的降低才是关键，它反映了生产力的巨大进步，但这一成就在行业内鲜为人知。

随着原材料转化为产品的人力需求减少，矿工们正在寻求自动化工作流程的新方法。业界的下一个目标是实现巨型卡车和挖掘机的无人驾驶，通过远程操作整个作业，有时甚至在数百英里之外。在安托法加斯塔的控制中心，操作员通过监视器和遥控杆控制着一百多英里外的铜矿设备。丘基卡马塔的新地下矿井中的卡车也将实现自动驾驶。

自动化的一个好处是减少了直接操作重型机械的人数，从而降低了事故风险。但随着参与生产的人数减少，人们对制造材料或将其转化为产品的过程了解甚少，这并不令人意外。我们对物质世界的理所当然态度也不足为奇。

埃尔利希输掉赌注的第二个原因是我们提取金属的方法越来越高效。丘基卡马塔的磨坊和气泡浮选机一个世纪前就使得开采低品位矿石成为可能。浸出堆技术是湿法冶金的革命，它允许用溶液提取铜，无需昂贵且污染的熔炉。电解设施是80年代的创新，将液体浓缩物转化为高纯度的铜阳极板。这些高深的采矿技术和巨型卡车帮助解释了为何铜峰值的预言至今未实现，它们是维持现代世界运转的关键。

关于铜储量只剩30到40年的说法，实际上是一个常被误解的统计。矿工所说的储量是指在任何给定时刻在他们的矿山或已批准矿场中可以经济开采的量。我们有大约30到40年的铜储量，并非因为地下铜量有限，而是因为这是矿工们的规划时间范围。

尽管偶尔有报告声称我们将耗尽铜资源，但实际情况是，从2010年到2020年，全球开采了2.07亿吨铜，而全球总铜储量却增加了2.4亿吨。这意味着我们以比开采更快的速度增加了这种重要材料的供应量。

一个比储量更值得关注的数字是资源量，它不仅包括已计划开采的量，还包括尚未发现的资源。据美国地质调查局数据，全球铜资源总量为56亿吨，已发现21亿吨。按目前的年消费量计算，这相当于约226年的供应量，即使在绿色能源过渡时期，也能满足约115年的需求。

（三）那么代价是什么？

然而，提高从低品位矿床中开采铜的效率，意味着更多地消耗地球资源。2004年至2016年间，智利矿工年铜产量仅增加了2.6%，但为此挖掘的矿石量却增加了75%。这些数据并未反映在环境账户或物质流分析中，通常只计算精炼金属。

随着向电力驱动的活动转变，铜的需求将激增。预计从2020年到2050年，电力在能源中的比例将从20%上升到50%。汽车、电热泵、电池驱动车辆将取代燃气和石油锅炉、燃油发动机汽车。普通汽车已包含约一英里长的铜导线，电动汽车的铜需求量是普通汽车的三到四倍，电池驱动的公共汽车需要近半吨铜。高速列车和其他绿色电力基础设施的建设将使铜需求进一步增加。太阳能电池板和海上风电所需的铜分别是传统发电站的七倍和十倍。

我们面临的挑战是，为了实现零净排放目标，我们需要大量铜。虽然铜可以回收，但回收量远远不够。真正的挑战不是铜会耗尽或变得太贵，而是社会能容忍多少采矿带来的爆破和挖掘。智利和秘鲁等南美国家正在考虑铜矿开采的环境成本，并开始实施限制措施，引发对未来铜供应的担忧。

电气时代的开始与矿产丰富的良性循环相吻合，满足了爱迪生和威斯汀豪斯对铜的需求。但现在，能源转型可能面临恶性循环，政治阻力可能阻碍铜矿开采，影响世界摆脱化石燃料的努力。

为满足未来几十年的需求，我们可能需要每年新建三座丘基规模的矿山。尽管我们从旧矿山中提取铜的技术在提高，但新发现和矿山开采速度正在放缓，大部分地表铜可能永远不会被开采。

这是一个我们尚未解决的悖论：没有铜，我们难以实现净零排放目标。随着电气化需求的增加，探险家们正在寻找更深层、更黑暗、更有争议的地方来开采铜。

▍深海探矿：“最后一次”的矿业大开发

（一）海底矿藏：“地理大发现”的终点

世界上最大的山脉隐藏在海平面下，看起来像煎饼一样平坦。这条山脉比安第斯山脉和北美山脉更长，甚至在某些地方比喜马拉雅山还高。然而，由于它淹没在数千米深的海水下，很少有人见过或攀登过。

我们正位于大西洋中心的英国皇家研究船上，脚下是大西洋中脊。这里海浪汹涌，贸易风强劲，船和船员不断摇晃。甲板上布满了忙碌运作的起重机和重型机械。船上的地质学家小组执行着特别任务，白天操作设备，夜晚研究岩石样本。他们来到海上是因为这里是新陆地形成的地方。

这个过程正在发生：北美板块正以每年约2.5厘米的速度与欧亚板块分离，这是2亿年前超大陆盘古分裂的延续。随着两大陆分离，火山、枕状熔岩和岩浆活动填补了空隙。虽然大多数活动在水下不可见，但冰岛是大西洋中脊露出海面的一小部分，展示了火山、熔岩和间歇泉。想象一下，在地球的这条直线上，有更多这样的深海山脉，规模远超任何陆地山脉。

大西洋中脊最早由1872年的HMS挑战者号船员发现，这是首次进行海底测量的重要任务。这次任务揭示了深海并非贫瘠，而是充满生机，地形多样且极端。在为跨大西洋电报电缆选址时，他们意识到自己正航行在一座山脉上。

1977年，在加拉帕戈斯裂谷，海洋地质学家发现了世界上首个热液喷口，火山加热的富含化学物质的水从“黑烟囱”中喷出，支持了无数奇异生物。几十年后，国际海洋发现计划（IODP）的科学家们在大西洋中脊发现了“失落之城”，自然形成的怪异白色烟囱产生了生命的基本构成元素——碳氢化合物，可能揭示了生命本身的秘密。

这些发现表明，我们对海底深处的了解还远远不够。这也是对大西洋中脊进行最新任务的意义所在。

2022年2月底，俄乌战争爆发，影响了一支圣彼得堡团队准备的科学考察船的出航。英国外交部阻止了原计划上船的俄罗斯科学家登船，以避免外交事件。这次任务关注的海底岩层，实际上是21世纪海底宝藏，包括丰富的铜资源。一个半世纪前，英国皇家海军“挑战者”号从太平洋海底打捞上一些土豆大小的石头，这些深色、略显脆碎的石块被称为多金属结核。这些结核在太平洋某些区域，特别是克拉里昂-克利珀顿区域（CCZ）的海底随处可见。

多金属结核形成于数百万年，由矿物质在有机物碎片上堆积而成，含有高浓度的镍、锰、钴和铜，远超地表矿床。这些结核的发现揭示了海底矿物宝藏，能满足人类多代人的原材料需求。尽管一项研究表明海底黄金储量巨大（每人拥有9磅，相当于17万美元），但获取成本过高，不具实际可行性。

然而，海底的钴镍资源尤其重要。目前全球陆地钴资源约2500万吨，主要分布在刚果民主共和国和赞比亚；而海底钴总量已确认为1.2亿吨。陆地镍资源约3亿吨，克拉里昂-克利珀顿区域的镍资源就有约2.7亿吨，实际总量可能更大。

铜通常在这类计算中被忽视，一方面是因为陆地铜矿开采技术已相当成熟，另一方面，尽管克拉里昂-克利珀顿区有约2.3亿吨铜，但其影响力不及钴或镍。最富含铜的矿藏在海底的黑烟囱中，这些烟囱沿着海底山脉泵出富含矿物质的深色水体。黑烟囱坍塌后，会留下高含量铜的矿石，如黄铜矿，铜含量可高达20%。

尽管我们对海底多金属结核的数量有较好的了解，但对海底大型硫化物的数量知之甚少。科研团队抵达海洋中心，探索那些通常被地质学家忽视的小山丘。他们携带的深海钻井设备是全球少数能在3000米深的海底承受压力的设备之一。一个月内，他们钻探海底，采集了长岩芯，并完成了地震调查。初步结果令科学家们感到相当吃惊：那里的矿物沉积量巨大，可能会彻底改变我们对海底铜资源量的理解。

研究仍在进行，目前还难以确定这些数据对海底资源估计的具体影响。但马尾藻海的这个区域——通常不在海底铜资源估算范围内——可能含有数千万吨矿石，远超预期；这里的矿石量可能比现有评估多出20、30甚至40倍。

这意味着深海铜资源可能超过10亿吨，远超陆地储备，足以满足全球数十年的铜需求，无需再挖掘如丘基卡马塔这样的矿洞。当然，这也引出了一个问题：这样的资源开采是否存在风险？

（二）等候发令枪：瓜分地球最后的资源

国际海底管理局（International Seabed Authority，ISA）的会议中心给人一种早期007间谍电影的感觉，像是一个未受外界干扰数十年的时光胶囊。ISA是联合国机构，负责管理大部分世界海底，决定谁有权开采海底矿产。根据1982年联合国海洋法公约，任何超过国家海岸线200海里的水域都属“公海”（High Seas），是“全人类的共同遗产”。

公海是外交和经济上的灰色地带，几乎没有什么能阻止我们将其作为垃圾箱或过度捕捞的场所。随着潜水技术的进步，深海开采变得可能，这引发了关于开采限制的问题。

长期以来，深海开采似乎是个幻想，但现在技术上的可行性已无人怀疑。一些人甚至怀疑像美国、俄罗斯这样的国家是否已在秘密进行。这使得ISA处于尴尬位置，因为它应掌控绝大多数已知资源，包括多金属结核、壳和“黑烟囱”，而这些几乎都位于公海之下。这个鲜为人知的机构是保护深海资源不被过度开采的主要防线。

访问位于70年代会议中心附近的ISA简陋办公室时，你不会感觉到这里是全球资源竞争的焦点，而是有些空旷。我与该组织的法律代表交谈过，他带我穿过安静的走廊，进入一个墙上挂着海洋地图的房间。他指出了克拉里昂-克利珀顿区和大西洋中脊的位置，以及ISA成员分配的区段。

中国在深海探矿区域方面领先，拥有四份ISA合同，决心成为首个大规模提取矿物的国家。韩国和俄罗斯各有三份合同，德国和法国各有两份，英国也是如此，尽管它已将权益让给了洛克希德·马丁公司。这家公司在70年代曾涉足深海开采，后来证明是中央情报局回收苏联潜艇的掩护。美国没有签署联合国海洋法公约，因此被排除在ISA之外，但它在自己的专属经济区内拥有大片海底，使其成为深海采矿的主要潜在受益者。

美国的优势要归功于1856年的《鸟粪岛法案》，该法案允许美国公民占据任何含有鸟粪的无人岛屿。这使美国占领了许多太平洋和大洋洲的小岛，如中途岛和豪兰岛。这些岛屿不仅曾支持美国的化肥和炸药供应，现在也可能帮助美国获取关键矿物，因为它们靠近一些最丰富的海底矿藏。

ISA的目标是确保全人类都能从开发新领域中获益。根据"人类共同遗产"原则，公海开采的国家必须与其他国家共享收入。然而，何时开始这一进程仍是未知数。矿业公司一直在等待ISA制定采矿规则，这些规则一旦批准，将标志着公司可以在公海进行深海采矿。

对一些人来说，这一天越早到来越好。杰拉德·巴伦（Gerard Barron），一位有争议的人物，试图将自己打造成深海采矿领域的印第安纳·琼斯。他最初通过Nautilus公司尝试开采海洋资源，但因与巴布亚新几内亚政府关系恶化而失败。现在，他希望通过The Metals Company（TMC，原名DeepGreen）在瑙鲁分配的太平洋区域开采多金属结核，以推动能源转型。巴伦谈到了与特斯拉的马斯克、好莱坞的莱昂纳多、F1的刘易斯等名人的联系，但他所推销的梦想无疑是激动人心的。

巴伦宣称：“这是最后一次伟大的开采。我们需要建造电池，之后就转向回收和循环经济。我们不是一家卖金属的公司，而是想租赁金属。我们支持使用回收金属的品牌。我们的立场是让科学说话。”

TMC资助了同行评审的研究，显示传统矿山每生产一公斤铜产生460公斤废料，而多金属结核仅产生29公斤。这意味着没有地下大洞，没有巨大的岩石堆，几乎没有尾矿。TMC只需派遣其“智能机器人”到海底收集结核，然后将其抽到表面，无需爆破或挖掘。实际上，从深海开采铜、钴或镍可能是最环保的采矿方式。

尽管巴伦积极推动深海采矿并催促ISA尽快出台规定，但全球许多国家却在朝相反方向行动。2022年，智利在加强国内铜矿管理的同时，呼吁暂停深海采矿直至环境影响得到充分评估，斐济、帕劳等国也加入了这一呼吁。法国总统马克龙甚至要求联合国建立法律框架以阻止公海采矿。作为ISA主要决策机构成员的智利、法国和斐济的立场，使得ISA在牙买加的会议可能变得戏剧性，深海采矿在正式启动前被有效禁止成为可能。

这种谨慎态度是可以理解的。海底是地球上最原始的栖息地之一，我们对其了解远远不够。直到深海生物的发现，我们才意识到并非所有生命都依赖氧气或阳光。自挑战者号以来，每次深海探险都发现了许多前所未知的物种，包括彩虹鱼、超黑鱼、无面鱼、海胆、外星样虾、海绵和无嘴或消化道的巨型管虫。

生物学家认为我们对这一新栖息地的了解才刚开始。虽然采矿商认为在某些区域开采可能影响不大，但每项新研究都提供了更多谨慎的理由。例如，克拉里昂-克利珀顿区域的结核为许多物种提供了栖息地。我们对这些水生生态系统知之甚少，即使是最严格的环保措施也可能忽略一些问题，如沉积物扰动、噪声污染或改变海底微生物群落，人类的干预必定会对生态系统产生影响。

ISA正在制定关键的环境规则，比如禁止在活跃黑烟囱附近采矿以及遇到海洋生物时的应对措施。然而，有人质疑这个规模较小的组织是否有能力监管这一过程。不同于地面采矿监管机构有数百名员工进行现场检查，ISA甚至没有直升机或船只。在有效的监控系统建立之前，它将依赖公司自行遵守规则，但其执行严格性的疑问依然存在。当被问及是否曾拒绝过海底矿区的勘探申请时，法律顾问坦言“没有”。

波兰拥有的3900平方英里大西洋中脊区域看似普通，但其中包含的“失落之城”却极不寻常。这些异常的石头尖塔是生命的关键，也是地球上唯一已知的例子，却被ISA指定为深海采矿地点。不久前，联合国教科文组织宣布应将其列为受保护的世界遗产，与大峡谷和泰姬陵并列。讽刺的是，联合国的另一个姐妹机构却将其变成了采矿勘探地点。

尽管波兰不太可能真的去拆除“失落之城”，但这一决定令人震惊。采矿公司可能会辩称，深海开采将提升我们对这些形成和生态系统的理解。然而，公众对于这种采矿新前沿的不安感仍然存在。

▍可持续的未来：另一种“竭泽而渔”

采矿业追求铜的过程中曾多次引发争议，而公众也非首次对这类新方法感到不安。一个典型例子是上世纪60年代美国的"SLOOP项目"，美国政府计划在亚利桑那州的铜矿中引爆一枚20千吨当量的核弹，以开采铜矿。这一计划因当地居民的强烈反对而未能实施。核采矿曾被认为充满前景，但最终未能成为主流。

历史经验告诉我们，最激动人心和争议性的创新往往会被更渐进的技术进步所取代。核采矿技术最终被更常规的堆浸法和电解法取代，这些技术使得从原本无价值的矿石中提取铜成为可能。当我们考虑未来对铜的需求，特别是风力涡轮机和高速列车，寻找像深海采矿这样的完美方案固然吸引人，但我们可能还会继续依赖长期以来一直在使用的方法。

我们将从那些政治不稳定但矿石品位较高的"困难"国家获取更多铜。目前，刚果（金）的卡莫阿-卡库拉矿山（Kamoa Kakula）和蒙古的奥尤陶勒盖矿山（Oyu Tolgoi）正在投产，这两个矿山都由罗伯特·弗里德兰发现，很快将成为世界上最大的矿山之一。

我们还将继续提高从低品位矿石中提取铜的能力。例如，美国Jetti公司声称其技术可以从硫化铜矿中提取金属，考虑到全球约三分之二的铜资源都是这些低品位岩石，这确实是一个重大突破。

想象一下这对丘基卡马塔等地意味着什么。在那里，矿工们通常只处理含铜至少0.5%的岩石，其他所有岩石都被当作废石。但现在，如果几乎所有岩石都被视为可采矿石，那么围绕矿山的废石堆突然变成了金属的来源。曾经被视为麻烦的废石现在可以被开采，这些铜将有助于我们应对气候变化。

如果保罗·埃尔利希的悲观预言再次被证明是错误的，这次不是因为更大的卡车和更深的矿井，而是通过将废石堆变为资源，那将是多么完美的转变；想象一下，杰拉德·巴伦所言的“最后一次伟大的开采”不是来自海底，而是来自沙漠中的废石堆，这将是多么合适的结局。如今世界上最大的矿山爆破已停止，一个时代落幕，但矿山深处的机械轰鸣声仍在继续。

尽管不确定如何处理这个巨大的矿坑，但如果Jetti的技术能够为我们带来圆满的结局呢？如果我们能从那些碎石中提取铜，用来建设风力涡轮机和太阳能电池板，然后将土地恢复原状，让丘基卡马塔的房屋摆脱矿坑的阴影，让阿塔卡马沙漠的山谷不再有人造的山丘和峡谷，那将是多么完美的结局。

这将是最合适的结局：让世界上最大的坑得到修复，电力成为解决气候变化的最大希望。即使在最乐观的假设下，我们仍需要大量电力来实现这一目标。而提取铜，无论是从地下还是海底，都是一个复杂的过程。

然而，这只是物质世界的众多悖论之一。更令人困惑的是，我们可能需要依赖那些导致我们陷入困境的化石燃料，来帮助我们摆脱困境。

本文为文化纵横新媒体原创编译系列“关键产业与关键资源之变”之七，摘译自Ed Conway著《材料世界：塑造现代文明的六大原材料》（Material World: The Six Raw Materials That Shape Modern Civilization，Published in 2023 by Knopf）。文章仅代表作者观点，供读者参考。

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