銅是人類最早發(fā)現(xiàn)并廣泛利用的金屬礦產(chǎn)之一。借助它,人類文明從石器時代晉級到青銅器時代,成功跨入金屬文明的大門。從青銅器時代、農(nóng)業(yè)社會、工業(yè)革命到當下的信息時代,都有銅礦的身影。隨著科技的進步,銅礦應用領域不斷拓展,近年來,它又被眾多國家列入戰(zhàn)略性礦產(chǎn)或關鍵礦產(chǎn)名錄。2021年,三星堆考古的重大發(fā)現(xiàn),成為人類文明與銅礦密切相關的生動實證。
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公元前5000年后期到公元前4000年左右,兩河流域、高加索地區(qū)、伊朗、印度河谷等地進入紅銅時代。公元前3500年左右,人們用火灼燒銅礦石,發(fā)現(xiàn)銅與錫混合后會產(chǎn)生性能更好的青銅合金,人類自此邁出利用銅礦的關鍵一步。
大自然中極少有純銅礦石,多以藍銅礦、孔雀石、赤銅礦等形式存在,并伴生錫等其他金屬。雖然金屬銅在1085攝氏度時才會熔化,但銅礦中如果有錫的存在,其熔點最低可降到800攝氏度。這個溫度是木柴燃料可達到的溫度,而且木柴中所含的碳會把礦石中的銅、錫等還原出來。由銅錫組合形成的青銅流體,注入模具冷卻后變硬,銅中因含錫,其硬度會提高2倍,因此,青銅容器更加結(jié)實且美觀,青銅武器也更加鋒利。
到公元前3000年時,青銅冶煉術已在中東地區(qū)和印度日漸成熟。不過,按當時的開采技術,銅和錫這兩種金屬產(chǎn)品仍屬緊俏的高端奢侈品,大多被制成供貴族階層享用的禮器和使用的高級武器,而未能用來制造生產(chǎn)生活工具。銅就此踏上了進化之路,人類改造自然的能力也得以提升,活動范圍進一步擴大。人類采用熔煉的方法從銅礦石中提煉金屬,掌握了真正的冶金術,標志著從石器時代跨入青銅器時代。
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青銅器時代結(jié)束后,人類文明先后進入工業(yè)時代和信息時代,銅越發(fā)成為最重要的基礎金屬之一,被廣泛應用在電力、電子、能源及石化、機械及冶金、交通、輕工等領域,而這與銅具有優(yōu)良的延展性、導熱性、導電性、耐腐蝕、抗有機酸堿等內(nèi)在特性分不開。
中國最早開采銅礦的地方位于湖北黃石大冶市銅綠山。從名字可看出,此山富銅。事實上,它同時還富含鐵,是一處銅鐵多金屬礦床。它的開采時間最早可追溯到夏朝早期,距今約4000年,現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的古礦井大多處于花崗閃長斑巖和大理巖的接觸帶。礦石主要有孔雀石、赤銅礦、自然銅等,銅品位在5%~8%之間。銅綠山雖稱山,但如今早被采挖成谷,不見其山,同時地表還覆蓋了厚數(shù)米、重約40萬噸的古代冶銅煉渣。
山西中條山的開采歷史可追溯至戰(zhàn)國時期,至今仍在開采。云南東川銅礦是清朝時期鑄幣、造器的最重要的原料來源之一,清朝錢幣有70%系東川銅所鑄。安徽銅陵亦因銅礦得名,因銅而興,新中國第一個銅工業(yè)基地即建于此,第一爐銅水、第一塊銅錠均出自銅陵。
中國是世界最大的銅消費國。當下我國有9個銅礦規(guī)劃區(qū)和22個銅礦或銅多金屬資源保護區(qū)。其中,西藏阿里地區(qū)的多龍銅礦是我國第一個世界級超大型銅礦礦集區(qū),尚未開發(fā)。
世界銅礦儲量最多的國家是智利。全球2000萬噸以上的超級銅礦總共有26座,其中9座位于智利。智利銅礦富集帶形成于中新生代。約2億多年前,南美大陸向西漂移、大西洋緩慢張開,智利北部作為南美活動大陸邊緣的組成部分,不斷壓制向東俯沖的太平洋(納斯卡)板塊,于是俯沖板塊斷離,由此導致大規(guī)模火山活動。含礦巖漿的侵入導致它周圍的巖石發(fā)生礦化蝕變,發(fā)生大規(guī)模銅成礦作用。銅礦體一般產(chǎn)生在侵入巖體的內(nèi)部或與圍巖的接觸帶上,形成安第斯型斑巖銅礦。這類銅礦品位較低但儲量巨大,其產(chǎn)量占世界銅產(chǎn)量的50%以上,是最重要的礦床類型。
(作者單位系中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心)
來源:中國自然資源報
責任編輯:宋晰