銅礦指可以利用的含銅的自然礦物集合體的總稱,銅礦石一般是銅的硫化物或氧化物與其他礦物組成的集合體,與硫酸反應生成藍綠色的硫酸銅。銅的工業礦物有:自然銅、黃銅礦、輝銅礦、黝銅礦、藍銅礦、孔雀石等。已發現的含銅礦物有280多種,主要的只有16種。中國開采的主要是黃銅礦(銅與硫、鐵的化合物),其次是輝銅礦和斑銅礦。
銅礦石一般是銅的硫化物或氧化物與其他礦物組成集合體,與硫酸反應生成藍綠色的硫酸銅。自然銅礦物有各種各樣的顏色。黃銅礦呈亮黃色,斑銅礦呈暗銅紅色,氧化后變為藍紫斑狀;輝銅礦(硫化二銅)鉛灰色;銅藍(硫化銅)靛藍色;黝銅礦是鋼灰色;藍銅礦(古稱曾青或石青)呈鮮艷的藍色。在古代文獻中,青色即指深藍色。全世界探明的銅礦儲量約6億多噸,儲量最多的國家是智利,約占世界儲量的三分之一。我國有不少著名的銅礦,如江西德興、安徽銅陵地區、山西中條山、甘肅白銀廠、云南東川、黑龍江多寶山、西藏江達縣玉龍、墨竹工卡縣驅龍等。在金屬王國里,銅的導電性僅次于銀。銅礦比銀礦多且價格便宜。當今世界,一半以上的銅用于電力和電訊工業。
自人類從石器時代進入青銅器時代以后,青銅被廣泛地用于鑄造鐘鼎禮樂之器,如中國的稀世之寶——商代晚期的司母戊鼎就是用青銅制成的。銅礦石被稱為“人類文明的使者”。銅在地殼中的含量只有十萬分之七,可是在四千多年前的先人就使用了,這是因為銅礦床所在的地表往往存在一些純度達99%以上的紫紅色自然銅(又叫紅銅)。它質軟,富有延展性,稍加敲打即可加工成工具和生活用品。銅礦上部的氧化帶中,還常見一種綠得惹人喜愛的孔雀石??兹甘蚱渖氏窨兹傅挠鹈妹?。它多呈塊狀、鐘乳狀、皮殼狀及同心條帶狀。用孔雀石制成的綠色顏料稱為石綠,又叫石錄??兹甘瘎e號叫“銅綠”,它還是找礦的標志。1957年,地質隊員來到湖北省大冶銅綠山普查找礦,通過勘探,發現銅綠山是一個大型銅、鐵、金、銀、鈷綜合礦床。
南美洲的智利,號稱“銅礦之國”。那里有個大銅礦,也是外國人根據孔雀石發現的,那是18世紀末葉的一個趣聞。當時,智利還在西班牙殖民者的統治下。一次,有個西班牙的中尉軍官,因負債累累而逃往阿根廷去躲債。他取道智利首都圣地亞哥以南50英里的卡佳波爾山谷,登上1600米高的安第斯山時,無意中發現山石上有許多翠綠色的銅綠。他的文化素養使他認識到這是找銅的“礦苗”,于是帶著礦石標本去報礦。后經勘查證實,這是一個大型富銅礦。這座銅礦特命名為“特尼恩特”(西班牙文意為“中尉”)。它是世界上最大的地下開采銅礦,年產銅錠30萬噸。
銅礦床種類大致可分為以下幾種:
(1)海相火山巖黃鐵礦型銅礦床:產于下古生代石英角斑巖和細碧巖中。呈透鏡狀﹑似層狀。礦石礦物以黃銅礦、黃鐵礦為主。銅品位一般大于1%。如中國甘肅白銀廠、青海紅溝等礦床。
(2)超基性巖中的熔離型銅鎳硫化物礦床:產于下古生代純橄巖、輝橄巖、橄輝巖巖體的中、下部。呈似層狀、透鏡狀。礦石礦物以黃銅礦、鎳黃鐵礦為主。銅品位一般小于1%。如中國甘肅金川、新疆喀拉通克等礦。
(3)變質巖層狀銅礦床:產于中元古代白云巖、大理巖、片巖片麻巖中,沿層產出。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀。礦石礦物以黃銅礦、斑銅礦為主。銅品位一般大于1%。如云南東川湯丹、山西中條山胡家峪等礦。
(4)夕卡巖型銅礦床:產于中酸性侵入巖體和碳酸鹽巖的接觸帶內外。礦體以似層狀、透鏡狀、扁豆狀為主。礦石礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦。銅品位一般大于1%。如安徽銅官山、江西城門山等礦。
(5)斑巖銅礦床:產于中生代、新生代花崗閃長斑巖、二長斑巖、閃長斑巖等及其圍巖中。礦體呈似層狀、透鏡狀。礦石礦物以黃銅礦為主。銅品位一般小于1%。礦床常為大、中型。如江西銅廠、黑龍江多寶山、西藏玉龍、驅龍等礦。
(6)砂巖型銅礦床:產于中生代陸相砂巖與砂頁巖中。礦體呈似層狀、透鏡狀。礦石礦物以輝銅礦為主,其次為斑銅礦、黃銅礦等。銅品位多大于1%。如云南郝家河、四川大銅廠等礦。
斑巖型銅礦(斑銅礦)探明儲量居首位,約占全國總儲量的41%,近年來探明儲量仍有增長。主要集中于3個成礦帶:阿爾卑斯-喜馬拉雅成礦帶(包括我國滇藏地區)、中亞-蒙古成礦帶(包括我國新疆、甘肅、黑龍江)和環太平洋成礦帶(包括我國東部廣大地區)。成礦時代從寒武紀到第三紀,以喜馬拉雅期和燕山期為主。
矽卡巖型銅礦亦是主要類型,其探明儲量約占我國總儲量的27%,尤其是岡底斯矽卡巖型銅礦資源量迅速增加。典型的矽卡巖型銅礦主要集中在長江中下游地區,成礦巖體以燕山期的花崗閃長巖為主,圍巖以古生代以來的碳酸鹽巖地層為主。品位較高,規模不等,常形成大的富銅礦床。
層狀型銅礦,包括變質巖中層狀銅礦和含銅砂頁巖型銅礦,約占全國總儲量的11%。變質巖層狀銅礦往往由早期的海相沉積巖經變質形成,其成礦時代以元古宙和古生代最為重要,集中于康滇、狼山和中條山地區。含銅砂頁巖型的成礦時代集中于中生代至第三紀,產于滇中盆地等。該類銅礦除了富含銅金屬外,伴生有鉛、鋅、銀、鈷等,部分還富集多種稀散元素和放射性元素。
火山沉積型銅礦占全國總儲量的5.5%,海相火山巖型銅礦資源較陸相火山巖型多。礦體多產于不同巖性的火山巖地層的接觸部位,火山熔巖、火山碎屑巖層的頂部及其附近,以及上覆沉積巖層的界面上。礦體呈層狀、透鏡狀,往往成群出現。成礦時代以古生代和古元古代為主,其次是太古宙。
銅鎳硫化物型銅礦,占全國總儲量的6.4%,與基性—超基性巖體緊密相關。主要集中于龍首山、東天山、張廣才嶺等地區,成礦時代以元古宙為主。
世界銅礦資源主要集中在智利、澳大利亞、秘魯、美國、墨西哥、俄羅斯等國家,其中智利是世界上銅礦資源最豐富的國家。從1996年至2013,世界銅儲量呈遞增趨勢,尤其是在2002年之后,儲量增加較大,2010年之后,儲量亦增加較大。世界銅礦山產量從1994年至2013年,也是較穩定地持續增長,產量稍有波動,但波動不大。截至2013年,世界銅儲量在各個主要國家的資源情況和礦山銅產量見圖4。智利一直保持著銅礦資源大國的地位,同時也是銅的生產大國。智利國內丘基卡馬塔(chuquicmata)是世界上最大的露天開采銅礦礦山之一,同時還有埃爾特尼恩特(ElTenente)、埃斯康迪達(Escondida)等多個大型銅礦山。中非地區的贊比亞-扎伊爾銅帶、中非銅帶、剛-贊銅鈷,亦是世界上最大、最富的銅礦產地之一,近年來勘探投入增加,找礦成果顯著,累計探明的銅儲量約15000萬噸~17000萬噸。
據國土資源部儲量司,截至2001年底,全國共有銅礦區974個,保有銅儲量(金屬量)1941.86萬噸,基礎儲量3083.71萬噸,分別占同年世界銅儲量(34000萬噸)的5.70%和儲量基礎(65000萬噸)的4.75%。主要分布在江西、云南、湖北、西藏、甘肅、安徽、山西、黑龍江等省,這8省的基礎儲量約占全國總基礎儲量的76.40%。
銅在我國各省、市、自治區均有數量不等的探明資源儲量分布。探明銅資源儲量占全國探明總儲量10%以上的有西藏、江西和云南,以西藏自治區最多,探明儲量占全國總儲量的23%,達2043萬t。地質大調查以來,銅礦找礦勘探的重大突破,使西藏探明的銅資源儲量自2008年以來超過了江西和云南。銅探明資源儲量占全國總儲量百分比在5%至10%之間的省區有內蒙古、新疆、安徽和黑龍江。從礦產地個數來看,全國銅礦區在2012年達到1915處,尤其是在2005年之后增加較快。圖3展示5981處銅礦產地資料信息,覆蓋全國31個省、市、自治區。其中500萬噸以上的超大型銅礦床3個,50萬噸以上至500萬噸的大型銅礦床47個,10萬噸以上至50萬噸的中型銅礦床120個,1萬噸至10萬噸的小型銅礦床644個,礦床累計814處,其他礦點和礦化點5156處,共計5970處。
雖然近年來我國銅礦找礦取得了重大突破,但還沒有找到千萬噸級的銅礦,跟國外一些世界級銅礦相比還存在品位偏低、開發條件差等不利因素。