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铜矿

铜矿指可以利用的含铜的自然矿物集合体的总称,铜矿石一般是铜的硫化物或氧化物与其他矿物组成的集合体,与硫酸反应生成蓝绿色的硫酸铜。铜的工业矿物有:自然铜黄铜矿辉铜矿黝铜矿蓝铜矿孔雀石等。已发现的含铜矿物有280多种,主要的只有16种。中国开采的主要是黄铜矿(铜与硫、铁的化合物),其次是辉铜矿和斑铜矿

铜矿石一般是铜的硫化物或氧化物与其他矿物组成集合体,与硫酸反应生成蓝绿色的硫酸铜。自然铜矿物有各种各样的颜色。黄铜矿呈亮黄色,斑铜矿呈暗铜红色,氧化后变为蓝紫斑状;辉铜矿(硫化二铜)铅灰色;铜蓝硫化铜)靛蓝色;黝铜矿是钢灰色;蓝铜矿(古称曾青或石青)呈鲜艳的蓝色。在古代文献中,青色即指深蓝色。 全世界探明的铜矿储量约6亿多吨,储量最多的国家是智利,约占世界储量的三分之一。我国有不少著名的铜矿,如江西德兴、安徽铜陵地区、山西中条山、甘肃白银厂、云南东川、黑龙江多宝山、西藏江达县玉龙墨竹工卡县驱龙等。在金属王国里,铜的导电性仅次于银。铜矿比银矿多且价格便宜。当今世界,一半以上的铜用于电力和电讯工业。

自人类从石器时代进入青铜器时代以后,青铜被广泛地用于铸造钟鼎礼乐之器,如中国的稀世之宝--商代晚期的司母戊鼎就是用青铜制成的。铜矿石被称为“人类文明的使者”。 铜在地壳中的含量只有十万分之七,可是在四千多年前的先人就使用了,这是因为铜矿床所在的地表往往存在一些纯度达99-以上的紫红色自然铜(又叫红铜)。它质软,富有延展性,稍加敲打即可加工成工具和生活用品。 商代铜器--龙虎石尊铜矿上部的氧化带中,还常见一种绿得惹人喜爱的孔雀石。孔雀石因其色彩像孔雀的羽毛而得名。它多呈块状、钟乳状、皮壳状及同心条带状。用孔雀石制成的 绿色颜料称为石绿,又叫石录。孔雀石别号叫“铜绿”,它还是找矿的标志。1957年,地质队员来到湖北省大冶铜绿山普查找矿,通过勘探,发现铜绿山是一个大型铜、、金、银 、钴综合矿床。

南美洲的智利,号称“铜矿之国”。那里有个大铜矿,也是外国人根据孔雀石发现的,那是18世纪末叶的一个趣闻。当时,智利还在西班牙殖民者的统治下。一次,有个西班牙的中尉军官,因负债累累而逃往阿根廷去躲债。他取道智利首都圣地亚哥以南50英里的卡佳波尔山谷,登上1600米高的安第斯山时,无意中发现山石上有许多翠绿色的铜绿。他的文化素养使他认识到这是找铜的“矿苗”,于是带着矿石标本去报矿。后经勘查证实,这是一个大型富铜矿。这座铜矿特命名为“特尼恩特”(西班牙文意为“中尉”)。它是目前世界上最大的地下开采铜矿,年产铜锭30万吨。

铜矿床种类大致可分为以下几种:

(1)海相火山岩黄铁矿型铜矿床:产于下古生代石英角斑岩和细碧岩中。呈透镜状似层状。矿石矿物以黄铜矿黄铁矿为主。铜品位一般大于 1-。如中国甘肃白银厂青海红沟等矿床。

(2)超基性岩中的熔离型铜镍硫化物矿床:产于下古生代纯橄岩辉橄岩橄辉岩岩体的中下部。呈似层状透镜状。矿石矿物以黄铜矿镍黄铁矿为主。铜品位一般小于 1-。如中国甘肃金川新疆喀拉通克等矿。

(3)变质岩层状铜矿床:产于中元古代白云岩大理岩片岩片麻岩中沿层产出。矿体呈层状似层状透镜状。矿石矿物以黄铜矿斑铜矿为主。铜品位一般大于1-。如云南东川汤丹山西中条山胡家峪等矿。

(4)夕卡岩型铜矿床:产于中酸性侵入岩体和碳酸盐岩的接触带内外。矿体以似层状透镜状扁豆状为主。矿石矿物主要为黄铜矿黄铁矿。铜品位一般大于1-。如安徽铜官山江西城门山等矿。

(5)斑岩铜矿床:产于中生代新生代花岗闪长斑岩二长斑岩闪长斑岩等及其围岩中。矿体呈似层状透镜状。矿石矿物以黄铜矿为主。铜品位一般小于 1-。矿床常为大中型。如江西铜厂黑龙江多宝山西藏玉龙驱龙等矿。

(6)砂岩型铜矿床:产于中生代陆相砂岩与砂页岩中。矿体呈似层状透镜状。矿石矿物以辉铜矿为主其次为斑铜矿黄铜矿等。铜品位多大于1-。如云南郝家河四川大铜厂等矿。

斑岩型铜矿(斑铜矿)探明储量居首位,约占全国总储量的41-,近年来探明储量仍有增长。主要集中于3个成矿带:阿尔卑斯-喜马拉雅成矿带(包括我国滇藏地区)、中亚-蒙古成矿带(包括我国新疆、甘肃、黑龙江)和环太平洋成矿带(包括我国东部广大地区)。成矿时代从寒武纪到第三纪,以喜马拉雅期和燕山期为主。

矽卡岩型铜矿亦是主要类型,其探明储量约占我国总储量的27-,尤其是冈底斯矽卡岩型铜矿资源量迅速增加。典型的矽卡岩型铜矿主要集中在长江中下游地区,成矿岩体以燕山期的花岗闪长岩为主,围岩以古生代以来的碳酸盐岩地层为主。品位较高,规模不等,常形成大的富铜矿床。

层状型铜矿,包括变质岩中层状铜矿和含铜砂页岩型铜矿,约占全国总储量的11-。变质岩层状铜矿往往由早期的海相沉积岩经变质形成,其成矿时代以元古宙和古生代最为重要,集中于康滇、狼山和中条山地区。含铜砂页岩型的成矿时代集中于中生代至第三纪,产于滇中盆地等。该类铜矿除了富含铜金属外,伴生有铅、锌、银、钴等,部分还富集多种稀散元素和放射性元素。

火山沉积型铜矿占全国总储量的5.5-,海相火山岩型铜矿资源较陆相火山岩型多。矿体多产于不同岩性的火山岩地层的接触部位,火山熔岩、火山碎屑岩层的顶部及其附近,以及上覆沉积岩层的界面上。矿体呈层状、透镜状,往往成群出现。成矿时代以古生代和古元古代为主,其次是太古宙。

铜镍硫化物型铜矿,占全国总储量的6.4-,与基性超基性岩体紧密相关。主要集中于龙首山、东天山、张广才岭等地区,成矿时代以元古宙为主。

世界铜矿资源主要集中在智利、澳大利亚、秘鲁、美国、墨西哥、俄罗斯等国家,其中智利是世界上铜矿资源最丰富的国家。从1996年至2013,世界铜储量呈递增趋势,尤其是在2002年之后,储量增加较大,2010 年之 后,储量亦增加较大。世界铜矿山产量从1994年至2013年,也是较稳定地持续增长,产量稍有波动,但波动不大。截至2013年,世界铜储量在各个主要国家的资源情况和矿山铜产量见图4。智利一直保持着铜矿资源大国的地位,同时也是铜的生产大国。智利国内丘基卡马塔(chuquicmata)是世界上最大的露天开采铜矿矿山之一,同时还有埃尔特尼恩特(El Tenente)、埃斯康迪达(Escondida)等多个大型铜矿山。中非地区的赞比亚-扎伊 尔铜带、中非铜带、刚-赞铜钴,亦是世界上最大、最富的铜矿产地之一,近年来勘探投入增加,找矿成果显著,累计探明的铜储量约15000万吨~17000万吨。

据国土资源部储量司,截至2001年底,全国共有铜矿区974个,保有铜储量(金属量)1941.86万吨,基础储量3083.71万吨,分别占同年世界铜储量(34000万吨)的5.70-和储量基础(65000万吨)的4.75-。主要分布在江西云南湖北西藏甘肃安徽山西黑龙江等省,这8省的基础储量约占全国总基础储量的76.40-。

铜在我国各省、市、自治区均有数量不等的探明资源储量分布。探明铜资源储量占全国探明总储量10-以上的有西藏、江西和云南,以西藏自治区最多,探明储量占全国总储量的23-,达2043万t。地质大调查以来,铜矿找矿勘探的重大突破,使西藏探明的铜资源储量自2008年以来超过了江西和云南。铜探明资源储量占全国总储量百分比在5-至10-之间的省区有内蒙古、新疆、安徽和黑龙江。从矿产地个数来看,全国铜矿区在2012年达到1915处,尤其是在2005年之后增加较快。图3展示5981处铜矿产地资料信息,覆盖全国31个省、市、自治区。其中500万吨以上的超大型铜矿床3个,50万吨以上至500万吨的大型铜矿床47个,10万吨以上至50万吨的中 型铜矿床120个,1万吨至10万吨的小型铜矿床644个,矿床累计814处,其他矿点和矿化点5156处,共计5970处。

虽然近年来我国铜矿找矿取得了重大突破,但还没有找到千万吨级的铜矿,跟国外一些世界级铜矿相比还存在品位偏低、开发条件差等不利因素。

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