陳其慎，王安建，王高尚，杜學(xué)明，邢萬里，3

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100037；

2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；

3.中國地質(zhì)大學(xué) （北京），北京 100083）

美國礦產(chǎn)資源消費圖譜初探

陳其慎1，2，王安建1，2，王高尚1，2，杜學(xué)明1，3，邢萬里1，2，3

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100037；

2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；

3.中國地質(zhì)大學(xué) （北京），北京 100083）

本文系統(tǒng)分析了美國54個礦種111年來的消費歷史，初步分析，有46個礦種遵循人均礦產(chǎn)資源需求的“S”形規(guī)律。相同性質(zhì)、用途的礦產(chǎn)資源人均消費頂點到來的時間相近，這些頂點同時與拉動該礦產(chǎn)消費的相關(guān)產(chǎn)業(yè)增加值占制造業(yè)比重的頂點到來時間也一致。并以此將這54個礦種分為九類，建立了美國礦產(chǎn)資源消費圖譜。

礦產(chǎn)資源；需求規(guī)律；圖譜

關(guān)于礦產(chǎn)資源需求規(guī)律的研究，中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心開展了大量研究，形成了系列研究成果。尤其是對能源、鋼、銅、鋁等大宗礦產(chǎn)資源的研究比較成熟，但是仍缺乏對于其他礦產(chǎn)消費規(guī)律的總結(jié)，為了不斷推進研究的深度，本文采用中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心的分析方法，收集了美國1900年以來的54個礦種的歷史消費數(shù)據(jù)進行分析，試圖探尋更多礦產(chǎn)資源消費歷史及其與經(jīng)濟發(fā)展的內(nèi)在聯(lián)系。

1 研究對象、方法與過程

1.1 研究對象的選區(qū)

相對于其他國家來說，美國最適合開展本項研究。第一，美國是一個典型的徹底完成工業(yè)化、近100年來沒有出現(xiàn)過戰(zhàn)亂影響的國家，其經(jīng)濟發(fā)展的完整性比較好，所有的經(jīng)濟發(fā)展階段都走過了。第二，美國人口規(guī)模和國土面積大，是一個具有代表性的比較典型的國家。第三，美國礦產(chǎn)資源種類齊全，總量豐富，具有很強的代表性。第四，美國歷史數(shù)據(jù)齊全，幾乎所有礦種的近100多年來的消費數(shù)據(jù)都有，這是其他國家所不具備的。由于其他國家沒有像美國一樣齊全的數(shù)據(jù)記載，因此要開展該研究，就必須選擇美國。

一個國家很難能總結(jié)出規(guī)律來，但是本研究將54個礦種111年的數(shù)據(jù)和美國111年的GDP、人口數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，從時間尺度和礦種數(shù)量上來看，樣本量也足夠大。

1.2 研究方法及過程

本文采用人均GDP和人均礦產(chǎn)資源消費量相關(guān)性分析，對美國1900年以來的54個礦種均進行了研究。將美國54種礦產(chǎn)的人均消費量分別與人均GDP進行相關(guān)性分析，分析變化軌跡?？傮w來看，美國多數(shù)礦產(chǎn)資源消費呈”S”形軌跡，少數(shù)礦產(chǎn)資源呈持續(xù)增長趨勢。本文根據(jù)美國各種礦產(chǎn)人均消費頂點到來的時間、用途和所涉及產(chǎn)業(yè)部門發(fā)展歷史，將美國54種礦產(chǎn)劃分為9類，并根據(jù)用途劃分到了各個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，建立美國礦產(chǎn)資源消費圖譜。

2 研究結(jié)果：美國9類54種礦產(chǎn)資源性質(zhì)、消費規(guī)律及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)

2.1 初級冶金相關(guān)礦產(chǎn)：鋼、錳、銅、鉛、鋅、錫

用途：這類礦產(chǎn)資源主要用于建筑、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、冶金、機械制造等領(lǐng)域（在美國，銅主要用于建筑行業(yè)，在中國主要用于電力行業(yè)）（表1）。

消費趨勢：初步分析，這類資源的人均消費量軌跡符合人均礦產(chǎn)資源消費的“S”形規(guī)律，整體呈上升、到頂點、趨于穩(wěn)定或緩慢下降的趨勢。人均消費頂點到來時的人均GDP為8000～10000GK美元，為頂點第一波到來的礦種。美國銅消費到達頂點后仍保持高位趨穩(wěn)，沒有出現(xiàn)下降，主要原因是在電力領(lǐng)域用量開始加大，整體上使人均銅消費量保持穩(wěn)定態(tài)勢（圖1）。因此，用途的多寡對礦產(chǎn)需求到頂點之后的趨勢具有重要影響。

涉及產(chǎn)業(yè)：這類礦產(chǎn)所涉及產(chǎn)業(yè)主要是建筑業(yè)和初級冶金業(yè)，建筑業(yè)增加值占GDP比例頂點和初級冶金業(yè)增加值占制造業(yè)增加值的比例均在人均GDP為8000～10000GK美元時到來（圖2），與這類礦產(chǎn)人均消費頂點到來時間一致，說明這2個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展所占比例最大時，對礦產(chǎn)資源需求的拉動作用最大。這類礦產(chǎn)消費頂點到來的時間約為1940～1955年，是美國工業(yè)化中期稍靠前一點。

圖1 美國初級冶煉礦產(chǎn)人均消費與人均GDP

圖2 美國初級冶煉產(chǎn)業(yè)占制造業(yè)增加值比例

2.2 建筑用非金屬礦產(chǎn)：水泥、黏土、石膏、石棉、天然堿和沸石

用途：這類礦產(chǎn)資源主要用于建筑、基礎(chǔ)設(shè)施、玻璃、陶瓷等領(lǐng)域。

消費趨勢：初步分析，這類資源的消費遵循人均礦產(chǎn)資源消費的“S”形規(guī)律，整體呈上升、到頂點、趨于穩(wěn)定或緩慢下降的趨勢。人均消費頂點到來時的人均GDP為10000～13000GK美元，為頂點第二波到來的礦種（圖3）。石棉由于污染問題，美國石棉消費量下降較快。

圖3 美國建筑用非金屬礦產(chǎn)人均消費與人均GDP

涉及產(chǎn)業(yè)：這類礦產(chǎn)所涉及產(chǎn)業(yè)主要是為建筑業(yè)提供建材的砂石、黏土、玻璃制造等非金屬建材行業(yè)（該行業(yè)主要受建筑業(yè)影響），該行業(yè)增加值占制造業(yè)增加值的比例頂點也在人均GDP為10000～13000GK美元時到來，與該類礦產(chǎn)資源人均消費頂點到來的時間一直，說明這個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展所占比例最大時，對礦產(chǎn)資源需求的拉動作用最大（圖4）。該類礦產(chǎn)消費頂點到來的時間約為1950～1965年，正好位于美國工業(yè)化中期。

表1 美國56種礦產(chǎn)分類、用途、消費頂點時間等資料

圖4 美國冶煉產(chǎn)業(yè)占制造業(yè)增加值比例

2.3 電子產(chǎn)品相關(guān)礦產(chǎn)：銀、汞、鎘、鋰、硒

用途：這類礦產(chǎn)資源主要用電子元器件、感光、電池等領(lǐng)域。

消費趨勢：初步分析，這類資源的人均消費量遵循人均礦產(chǎn)資源消費的“S”形規(guī)律，整體呈上升、到頂點、趨于穩(wěn)定或緩慢下降的趨勢。人均消費頂點到來時的人均GDP為13000～15000GK美元，為頂點第三波到來的礦種（圖5）。

涉及產(chǎn)業(yè)：這類礦產(chǎn)所涉及產(chǎn)業(yè)是電子產(chǎn)業(yè)，美國電子產(chǎn)業(yè)增加值占制造業(yè)增加值的比例共出現(xiàn)過3次頂點，初步分析為電子行業(yè)的三次革命所帶來的，第一次是收音機、電視機產(chǎn)業(yè)拉動的，第二次是手機、臺式電腦拉動的，第三次是高端筆記本電腦和手機拉動的（圖6）。第一次頂點出現(xiàn)時，該行業(yè)增加值占制造業(yè)增加值的比例頂點在人均GDP為13000～15000GK美元，與該類礦產(chǎn)人均消費頂點到來的時間一直，說明這個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展所占比例最大時，對礦產(chǎn)資源需求的拉動作用最大。該類礦產(chǎn)消費頂點到來的時間約為1965～1970年，正好位于美國工業(yè)化集中完成時期。電子產(chǎn)業(yè)后期雖然增加值占制造業(yè)的比例出現(xiàn)了兩次峰值，但主要是科技含量高，資源用量小的產(chǎn)品，因此對資源的拉動作用并不明顯。

2.4 合金不銹鋼涉及礦產(chǎn)：鎳、鉻、釩、鈷、鉍、鎢、鉬、硅、碲

用途：這類礦產(chǎn)資源主要用于不銹鋼冶煉，高強度合金冶煉。

消費趨勢：這初步分析，類資源的人均消費量遵循人均礦產(chǎn)資源消費的“S”形規(guī)律，整體呈上升、到頂點、趨于穩(wěn)定或緩慢下降的趨勢。人均消費頂點到來時的人均GDP為15000～17000GK美元，為頂點第四波到來的礦種（圖7）。這類礦產(chǎn)在需求達到頂點后多數(shù)不會出現(xiàn)快速下降的趨勢，較高需求會維持一段時間，一方面是與這類礦產(chǎn)的用途廣泛有關(guān)，另一方面是由于這類礦產(chǎn)多數(shù)難以回收再利用。

圖5 美國電子行業(yè)用礦產(chǎn)人均消費與人均GDP

圖6 美國電子產(chǎn)業(yè)占制造業(yè)增加值比例

圖7 美國電子行業(yè)用礦產(chǎn)人均消費與人均GDP

涉及產(chǎn)業(yè)：這類礦產(chǎn)所涉及產(chǎn)業(yè)是金屬制品產(chǎn)業(yè)和機械制造產(chǎn)業(yè)，金屬制品產(chǎn)業(yè)增加值占制造業(yè)增加值的比例頂點出現(xiàn)在人均GDP15000～18000GK美元，機械制造業(yè)出現(xiàn)在17000～20000GK美元，與該類礦產(chǎn)人均消費頂點到來的時間比較接近。該類礦產(chǎn)消費頂點到來的時間約為1970～1980年，正好位于美國工業(yè)化完成時期。

2.5 非金屬礦產(chǎn)：石鹽、螢石、硼、石灰、長石、重晶石、滑石葉蠟石、芒硝、石墨、溴、碘、鉀鹽、磷、硫、鈦、硅灰石、鍶

用途：這類礦產(chǎn)資源主要用于化工、顏料、涂料、建材、肥料、醫(yī)藥、藥劑等。根據(jù)用途可分為三大類，第一類是一般非金屬礦產(chǎn)，主要有石鹽、螢石、硼、石灰、長石、重晶石、滑石葉蠟石、芒硝、石墨、溴、碘；第二類是化肥礦產(chǎn)，主要有鉀鹽、磷、硫；第三類是顏料、涂料礦產(chǎn)，主要有鈦、硅灰石、鍶。

消費趨勢：初步分析，這類資源的人均消費量遵循人均礦產(chǎn)資源消費的“S”形規(guī)律，整體呈上升、到頂點、趨于穩(wěn)定或緩慢下降的趨勢（圖8）。人均消費頂點到來的時間有較大差異，一般非金屬礦產(chǎn)在人均GDP16000～17000GK美元，化肥類礦產(chǎn)在人均GDP18000～19000GK美元，顏料、涂料礦產(chǎn)在人均GDP24000～26000GK美元。

涉及產(chǎn)業(yè)：這類礦產(chǎn)所涉及產(chǎn)業(yè)主要是化工產(chǎn)業(yè)?；ぎa(chǎn)業(yè)增加值占制造業(yè)增加值比例共出現(xiàn)過兩次峰值，第一次是人均GDP16000～17000GK美元，該頂點與普通非金屬礦產(chǎn)消費頂點到來的時間接近，第一類普通非金屬礦產(chǎn)的品種多、數(shù)量大，這類礦產(chǎn)需求頂點的到來使得化工產(chǎn)業(yè)增加值占制造業(yè)增加值的比例出現(xiàn)了第一次頂點?；ぎa(chǎn)業(yè)占制造業(yè)增加值的比例第二次峰值出現(xiàn)在23000～25000GK美元，與高級顏料、涂料礦產(chǎn)消費峰值較為接近，兩者是否有一定關(guān)系，仍不清楚。

需要說明的是，雖然本文找到了美國各類非金屬礦產(chǎn)的人均消費頂點，但是由于非金屬礦產(chǎn)涉及品種多、數(shù)量和價值量大、用途廣泛、因素復(fù)雜，真正找到影響這些礦產(chǎn)消費的因素仍需進一開展相關(guān)研究。

圖8 美國化工礦產(chǎn)人均消費量與人均GDP關(guān)系及化工產(chǎn)業(yè)占制造業(yè)增加值的比例

2.6 汽車、飛機制造涉及礦產(chǎn)：鋁、稀土和鎂

用途：這類礦產(chǎn)資源主要用于汽車、飛機制造以及汽車尾氣催化劑。

消費趨勢：初步分析，這類資源的人均消費量軌跡遵循人均礦產(chǎn)資源消費的“S”形規(guī)律，整體呈上升、到頂點、趨于穩(wěn)定或緩慢下降的趨勢。人均消費頂點到來時的人均GDP為20000～22000GK美元（圖9）。需要說明的是，這類礦產(chǎn)的用途仍在不斷擴展，其消費量仍有上升的可能。

涉及產(chǎn)業(yè)：這類礦產(chǎn)主要用于交通運輸設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)。運輸設(shè)備產(chǎn)業(yè)占制造業(yè)增加值的比例經(jīng)歷了三個頂點，第一個頂點位于人均GDP10000GK美元左右，第二個頂點位于人均GDP21000GK美元左右，第三個頂點位于人均GDP27000GK美元左右（圖10）。初步分析，第一次頂點出現(xiàn)在以鐵為原材料的傳統(tǒng)運輸工具生產(chǎn)達到峰值時期，第二個頂點出現(xiàn)在大量使用鋁來制造汽車的時期，第三個頂點出現(xiàn)在飛機等其他高端飛行器產(chǎn)業(yè)的高峰期。美國鋁、稀土等礦產(chǎn)主要用于汽車產(chǎn)業(yè)，因此這類礦產(chǎn)資源消費量頂點出現(xiàn)時間與交通運輸設(shè)備制造業(yè)發(fā)展的第二個頂點相關(guān)。

圖9 美國交通運輸所需礦產(chǎn)人均消費與人均GDP

圖10 美國交通設(shè)備制造業(yè)增加值比例

2.7 高端儀器所需稀散礦產(chǎn)：鉑族、鈮、鎵、銦、錸、銫、金剛石和鉿

用途：這類礦產(chǎn)資源具有較好的物理化學(xué)性質(zhì)，一般用于高端設(shè)備制造或高性能材料，比如鎵用于光電子元件，銫用于真空器件等，詳見表。

消費趨勢：這類礦產(chǎn)資源性能好，用途廣泛，需求量大，但是比較稀缺，因此人類對這些資源的需求短期內(nèi)不會飽和（圖11）。

涉及產(chǎn)業(yè)：這類礦產(chǎn)主要涉及高端金屬冶煉、高端裝備、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，比如航空航天、生物科技、新能源、新材料等。這些產(chǎn)業(yè)一般是新興產(chǎn)業(yè)，未來前景比較廣泛，因此對這些資源的需求潛力較大。另外，這些礦產(chǎn)的很多優(yōu)越性能尚未被人類發(fā)現(xiàn)，因此未來需求前景廣闊。

3 美國礦產(chǎn)資源消費圖譜的構(gòu)建及理論意義

本文以這9類54種礦產(chǎn)人均消費頂點時的量作為縱坐標，以頂點時的人均GDP水平為橫坐標，將這9類54種礦產(chǎn)繪制在同一圖符中，找尋這些礦產(chǎn)的特點。初步分析，這些礦產(chǎn)在該圖符上的分布具有一定的規(guī)律（圖12），那就是這些礦產(chǎn)的分布多集中于同一人均GDP區(qū)間。本文將這9類礦產(chǎn)劃分為9個區(qū)域，分別用 A、B、C、D、E、F、G、H、I來代表不同的區(qū)域。位于A區(qū)的為建筑、冶金礦產(chǎn)，B區(qū)為建筑用非金屬礦產(chǎn)，C區(qū)為電子產(chǎn)品相關(guān)礦產(chǎn)，D區(qū)為合金不銹鋼涉及礦產(chǎn)，E區(qū)為一般非金屬礦產(chǎn)，F(xiàn)區(qū)為化肥類礦產(chǎn)，G區(qū)為交通運輸所需礦產(chǎn)，H區(qū)為顏料、涂料礦產(chǎn)，I區(qū)為新興產(chǎn)業(yè)所需稀有、稀散礦產(chǎn)。

根據(jù)美國111年來這54種礦產(chǎn)消費歷史總結(jié)出來的礦產(chǎn)資源消費圖譜可以說明以下幾個問題。

1）初步分析，礦產(chǎn)資源消費具有一定的規(guī)律性，多數(shù)礦產(chǎn)消費符合人均礦產(chǎn)資源消費的“S”形規(guī)律，即經(jīng)歷緩慢增長、快速增長、到達頂點、緩慢下降或趨于穩(wěn)定，即便是目前人均消費量沒有達到頂點的礦產(chǎn)，伴隨經(jīng)濟不斷發(fā)展也很有可能會達到頂點。

2）相同性質(zhì)用途的礦產(chǎn)資源，其人均消費頂點到來的時間比較一致，這為分析其他與其類似的礦產(chǎn)的消費趨勢奠定了良好的基礎(chǔ)。

3）多數(shù)礦產(chǎn)資源的消費都與某些產(chǎn)業(yè)或者用途有關(guān)，每一個產(chǎn)業(yè)都有自己的生命周期，伴隨該產(chǎn)業(yè)完整的生命周期，礦產(chǎn)資源消費也呈周期性變化。當(dāng)該產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的時候，與其相關(guān)的礦產(chǎn)資源需求量會持續(xù)攀升，當(dāng)該產(chǎn)業(yè)發(fā)展到一定規(guī)模后，該類礦產(chǎn)資源消費量達到最高值，伴隨該產(chǎn)業(yè)的衰退，該類礦產(chǎn)的消費量會出現(xiàn)下降。

4）從經(jīng)濟學(xué)角度來看，較為典型的工業(yè)部門產(chǎn)業(yè)演進順序為：輕工業(yè)→初級冶煉→建筑→電子→機械設(shè)備→化工→交通運輸設(shè)備制造→高新科技產(chǎn)業(yè)，一個典型的走工業(yè)化道路的國家的產(chǎn)業(yè)演進基本遵循該規(guī)律，當(dāng)然也存在一定差異，但總體上變化不會大。根據(jù)這種產(chǎn)業(yè)發(fā)展的順序，礦產(chǎn)資源消費頂點到來的時間也應(yīng)具有相應(yīng)的順序。

圖11 高新產(chǎn)業(yè)所需礦產(chǎn)人均消費與人均GDP

圖12 美國礦產(chǎn)資源消費圖譜

5）根據(jù)礦產(chǎn)資源需求的遞進順序，進而可以分析礦業(yè)的發(fā)展順序，因為資源需求帶動了礦業(yè)發(fā)展，資源的需求形勢會決定礦業(yè)的發(fā)展形勢。以美國礦產(chǎn)資源消費圖譜為例，可以得出美國礦業(yè)發(fā)展的基本順序是：建筑、初級冶金用金屬礦業(yè)，建筑用非金屬礦業(yè)，電子產(chǎn)品涉及礦產(chǎn)礦業(yè)、合金、不銹鋼冶煉相關(guān)礦產(chǎn)的礦業(yè)，非金屬材料礦業(yè)，化肥原料礦業(yè)、交通運輸設(shè)備所需礦產(chǎn)礦業(yè)和高端儀器相關(guān)礦業(yè)。

美國礦產(chǎn)資源圖譜的意義：根據(jù)不同產(chǎn)業(yè)的性質(zhì)，厘定了與產(chǎn)業(yè)相關(guān)的礦產(chǎn)資源種類，這種分類適用于所有國家。即便是不知道某種礦產(chǎn)的消費特點，只要將與其性質(zhì)和用途相似的礦產(chǎn)進行類比，即可得出改種礦產(chǎn)的消費趨勢。根據(jù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，能夠分析與該產(chǎn)業(yè)相關(guān)的礦產(chǎn)資源的需求趨勢。

值得注意的是，同一種礦產(chǎn)資源，其性質(zhì)用途在發(fā)生著變化；同一個產(chǎn)業(yè)，其對資源需求的種類在發(fā)生著變化。因此，美國礦產(chǎn)資源消費圖譜大致反映了礦產(chǎn)資源消費的軌跡，但存在較大的不確定性，在適用該圖譜分析礦產(chǎn)資源消費趨勢時，應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析。

［1］ 王安建，王高尚，等.礦產(chǎn)資源與國家經(jīng)濟發(fā)展［M］.北京：地震出版社，2002.

［2］ 王安建，王高尚，陳其慎，等.能源與國家經(jīng)濟發(fā)展［M］.北京：地質(zhì)出版社，2008.

［3］ 王安建，王高尚，陳其慎，等.礦產(chǎn)資源需求與模型預(yù)測［J］.地球?qū)W報，2010，31（2）：137-147.

Discussion on mineral resources consumption atlas of American

CHEN Qi-shen1，2，3，WANG An-jian1，2，WANG Gao-shang1，2，DU Xue-ming1，3，XING Wan-li1，2，3
（1.Research Center for Strategy of Global Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China；2.Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China；3.China University of Geosciences（Beijing），Beijing 100083，China）

This article analyzes the consumption history of 54minerals for 111years in the United States，46of which follow the“S”-shaped law of per capita mineral resource demand，finds that the peaks of per capita consumption of the mineral resource of the same usage arrive at the same time and establishes an atlas for mineral resource consumption by dividing these 54kinds of minerals into nine 9categories on the basis of arrival time of their climax，established Mineral Resources Consumption Atlas of American.

mineral resources；demand rule；atlas

F416.1

A

1004-4051（2013）05-0008-07

2013-01-05

陳其慎（1979－），男，漢族，山東泰安人，助理研究員，碩士，主要研究方向：全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究，E-mail：chenqishen＠126.com。