一、金属矿产资源勘查开发简史

(一)中国古代矿业史

夏湘蓉等人在《中国古代矿业开发史》一书中对中国金属矿产开发利用的历史作了全面的阐述。他们指出,经过石器时代以后,到夏代晚期,我国进入了青铜器时代。随后,商代是青铜器极盛的时代,当时青铜手工业已经发展到了相当高的程度。从夏代晚期、商代早期到春秋末期,青铜器时代经历了1100多年。据铜录山古矿遗址和冶铜遗址的发掘,可以看出我国早在春秋时代就已经有了相当发达的采矿技术和冶铸工艺。

锡和铅都是组成青铜合金的重要元素,考古发掘表明商和西周都有青铜器和铅器。锌开始冶炼的时间尚待查明,至迟在明代宣德年间(公元1426~1435年)已大量生产金属锌。

辰砂在我国古代是一种贵重的颜料和药物,早在公元前2000年前后就已大量开采。

到战国时已向铁器时代迈进。当时(公元前5~前6世纪间)冶铸生铁已应用于生产,这比欧洲至少要早一千八九百年。随着冶铁业的发展,发现和开采的铁矿越来越多,铁矿山分布相当广泛。

据考古证实,黄金的淘冶加工技术,早在商代以前就已出现。到战国时期,楚国已用黄金作为货币。汉代公私所藏黄金甚富,王莽时期(公元1世纪),政府所藏黄金合179  200kg,这个储金量恰巧和罗马帝国的黄金储量相等。

银器在战国到汉代的墓葬中已作为随葬品,由此可见,当时不仅能采冶银矿石,而且加工制成银器的工艺技术也达到了相当高的水平。

如上所述,我国古代矿业不仅形成时间早,而且水平高,这种矿业繁荣一直延续到明、清。

(二)新中国成立前的地质勘查开发工作

从清朝后期开始,在世界上由于工业革命而促使矿业发展的同时,我国却由于闭关自守和随后的半殖民地、半封建社会,矿业走上了衰退之路。在旧中国,从事地质工作的人员,最高年份不超过800人,其中地质技术人员只有200人,全国仅对18种矿产做过地质调查工作,而且都未探明储量。尽管如此,我国为数不多的地质工作者还是对铁矿、锰矿、锑矿、金矿等等做了地质调查,发现了白云鄂博、攀枝花、承德大庙等铁矿;湖南和广西的一些锰矿;对中国南部的金矿、锑矿和钨矿作了调查和研究。对中国金属矿产的成矿规律和类型特点等进行了一些总结。

旧中国时期,从矿种来看,钨、锡由于国际市场需求较多,开采略具规模;金和银也受到重视,金的开采对象主要是砂金,银则来自铅锌多金属矿。就矿山来说,除了东川铜矿和水口山铅锌矿等矿山采矿业略具规模外,其余都是小规模开采。

(三)新中国成立后的地质勘查开发工作

新中国成立后,由于经济发展的需要,加强了地质勘查和矿山建设工作。从1950~1952年(经济恢复时期)三年间有探明储量的矿产9种,金属矿产主要有铁、铜、铅、铝土矿、钨等。到1962年(第二个五年计划末),矿产增加到97种,铜、铅、铝土矿、汞、锰、钒、稀土金属等矿产储量大幅度增长。到1975年(第四个五年计划末),矿产增加到132种,铬、银等矿产储量增长幅度大。到1996年,我国探明储量的矿种达到151种,其中金属矿产55种,稀土金属矿、钨矿、锑矿、钛矿等储量位居世界第一,锡矿、钼矿、铅矿、锌矿等储量位于世界前列。探明有金属矿产储量的产地近万处。通过地质勘查工作,查明了一批世界级的超大型矿床,如内蒙古白云鄂博稀土-铁-铌矿床、云南金顶和甘肃厂坝铅锌矿、云南个旧和广西大厂锡矿、甘肃金川铜镍矿、湖南锡矿山锑矿和柿竹园钨-锡-钼-铋矿、德兴铜矿等等。经过50年来的建设和发展,我国建成了像德兴铜矿、金川镍矿、水口山铅锌矿、金堆城钼矿、大厂锡矿、锡矿山锑矿、三山岛金矿等上万座国有矿山、20多万处集体等其他矿山;形成了宝钢、鞍钢、包钢、攀钢、武钢等一大批钢铁联合企业;建设了沈阳冶炼厂、株洲冶炼厂、云南冶炼厂、昆明冶炼厂、贵溪冶炼厂、葫芦岛锌厂、郑州铝厂、山西铝厂等等规模巨大的有色金属冶炼企业。现在可以说,我国已跃居为世界矿业大国。

二、金属矿产资源特点

(一)大宗矿产数量相对不足,用量小的稀有、稀土金属矿产资源丰富

我国铁矿如按金属量计算,保有储量只有152.95亿t,其中A+B+C级为73.29亿t,位于俄罗斯、澳大利亚、加拿大、巴西之后。锰矿保有金属储量1.19亿t,其中A+B+C级0.48亿t,以金属储量看在世界上占第6位。铝土矿保有储量22.73亿t,其中A+B+C级仅占1/3,为7.05亿t,居世界第7位。铜矿保有金属储量6243.6万t,其中A+B+C级2671.2万t,位居世界第7位。铬铁矿更少,其储量与世界上铬铁矿资源丰富的国家相比要差二个数量级。我国稀有、稀土金属资源丰富,在世界上是闻名的,钨矿保有储量为529.08万t(WO3),是国外钨矿总储量的3倍,锑矿保有储量达278.16万t,占世界锑矿储量的40%以上。稀土金属资源更是丰富,稀土氧化物储量达8715万t,仅内蒙古白云鄂博一个矿床的储量就相当于国外稀土总储量的4倍。

(二)金属矿产富矿少,贫矿多

我国铁矿石保有储量中,贫铁矿石占了97.5%,而含铁平均品位在55%左右能直接入炉的富铁矿储量只占2.5%,而形成一定开采规模、能单独开采的富铁矿就更少了。锰矿储量中,富锰矿(氧化锰矿含锰大于30%,碳酸锰矿含锰大于25%)储量只占6.4%,而贫锰矿占到了93.6%。中国铜矿平均品位只有0.87%,品位大于1%的铜储量约占全国铜矿储量的35.9%,在大型铜矿中,品位大于1%的铜储量仅占13.2%。我国铝土矿的质量也比较差,加工困难、耗能大的一水硬铝石型矿石占全国总储量的98%以上。全国钼矿石平均含钼量大于0.2%的仅占总储量的3%。金矿据1996年统计,全国岩金出矿品位4.14g/t,砂金出矿品位0.169g/m3,岩金6g/t以下的中低品位矿床占83%以上,砂金矿床小于0.15g/m3的占38%,0.15~0.25 g/m3的占26%,大于0.25g/m3的占34%。

(三)综合矿多,单一矿少

我国独特的地质环境导致形成大量多组分的综合性矿床。例如,我国具伴共生有益组分的铁矿石储量,约占全国储量的1/3,伴共生有益组分有:钒、钛、铜、铅、锌、锡、钨、钼、钴、镍、锑、金、银、镉、镓、铀、钍、硼、锗、硫、铬、稀土、铌、萤石、石膏、石灰石和煤等30余种。我国铅锌矿床大多数普遍共伴生有铜、铁、硫、银、金、锡、锑、钼、钨、汞、钴、镉、铟、镓、锗、硒、碲、钪等元素,尤其是银,许多矿床成了铅锌银矿或银铅锌矿,其储量占全国银储量的60%以上。我国900多个铜矿床中,单一矿仅占27.1%,综合矿却占了72.9%。我国金矿总储量中,伴生金储量占了27.9%。钛资源94.28%来自综合性的钒钛磁铁矿矿床,而来自钛铁矿砂矿、金红石砂矿和岩矿的只占5.72%。钒储量92%以上赋存于共生矿和伴生矿中,其产量几乎全部来自于钒钛磁铁矿和石煤伴生钒。钼作为单一矿产的矿床,其储量只占全国总储量的14%,作为主矿产还伴生有其他有用组分的矿床,其储量占全国总储量的64%,与铜、钨、锡等金属共伴生的钼储量占全国总储量的22%。铂族金属和钴的产量绝大部分来自金川铜镍矿。

(四)大、中型矿床占有储量比例大,并有一批世界级的超大型金属矿床

我国金属矿产储量主要集中在大、中型矿床中。尤其是一些世界级的超大型矿床在我国金属矿床中占有重要的地位。例如,内蒙古白云鄂博稀土-铁-铌矿床,拥有铁矿储量9.2亿t、稀土氧化物6000多万t,还有大量的铌。四川攀枝花钒钛磁铁矿拥有铁矿27亿t,钛金属1.4亿t,还有大量的钒。甘肃金川铜镍硫化物矿床,拥有500多万t镍、350万t铜,还有大量的钴和铂族金属。湖南柿竹园钨锡钼多金属矿所含的金属总量超过100万t,其中钨(WO3)70万t、铋26万t、钼9万t,还有大量的锡、铍、萤石等等。湖南锡矿山是我国闻名于中外的超大型锑矿,锑储量达80多万t。云南个旧和广西大厂两个锡矿,锡的储量就占我国锡矿总储量的40%。云南金顶铅锌矿铅锌储量达1 200万t、甘肃西成铅锌矿田累计探明铅锌1300万t,其中厂坝铅锌矿和李家沟铅锌矿分别达380万t和333万t。陕西金堆城钼矿,钼储量近百万吨,河南栾川钼矿田的上房沟、三道庄和南泥湖三个矿床合计储量达200多万t。这些超大型矿床都已成为我国重要的黑色和有色金属原料基地。

三、金属矿产资源地质成矿特征

中国处于欧亚板块的东南缘,与太平洋板块和印度板块相接,各地区地质环境差异较大,发展历史很不相同,区域地质各具特色,这为我国类型多样、数量巨大的金属矿床的形成创造了条件。

铁矿:我国分布有各时代的从超基性—基性—中性—酸性—碱性各类岩浆岩,沉积了从太古宙到第四纪各个时代的地层,从而形成各种各样的铁矿床。

沉积变质型铁矿床主要产于前寒武纪古老的区域变质岩系中。岩浆晚期铁矿床与基性、基性-超基性岩浆作用有关。接触交代-热液型铁矿床主要赋存于中酸性-中基性侵入岩类与碳酸盐类岩石的接触带或其附近。与火山-侵入活动有关的铁矿床与富钠质的中性、基性火山岩侵入活动有关。沉积铁矿床产于新元古代以后各个地质时期的地层中,其中时代最老的是早震旦世沉积铁矿床,分布最广的是泥盆纪“宁乡式”铁矿。

 锰矿:我国锰矿绝大多数产于地台区,只有少数产于地槽中,从成矿时代看,以前寒武纪和泥盆纪的锰矿储量为最多,分别占32%和30%。

铬矿:我国铬铁矿均直接产于超基性岩或基性-超基性杂岩体中,有工业价值的含铬基性-超基性岩体主要为海西期和尔卑斯期,其次是前寒武纪和加里东期。

钛矿和钒矿:产于钒钛磁铁矿中的这两类矿产主要受四川攀西地区和河北北部的基性-超基性岩控制。钛铁矿砂矿床有滨海沉积、残坡积和河流沉积等多种成因类型,成矿时代多属第四纪。沉积型钒矿多产于扬子地台和秦岭-祁连褶皱系的所谓“下寒武统黑色岩系”(即广义的“石煤”)中。

铜矿:我国复杂多样的地质环境形成了多种铜矿类型:斑岩型铜矿和夕卡岩型铜矿产于会聚板块边界;海相火山岩块状硫化物型铜多金属矿在离散板块边缘和会聚板块边缘以及岛弧环境等均有产出;海相沉积岩块状硫化物型铜矿产于大陆壳海西-印支期海相断裂拗陷带环境;海相沉积(变质)岩型铜矿产于稳定大陆边缘裂谷或类似张裂构造的早期阶段;镁铁质-超镁铁质岩型铜镍矿产于大陆边缘和增生褶皱带边缘深大断裂环境;陆相火山岩铜金矿产于活动大陆边缘火山带环境。从成矿时代看,主要是中生代、中—新元古代和新生代,其中燕山期成矿作用具有特殊的重要意义。

铅锌矿:分布广泛、规模巨大的碳酸盐岩型铅锌矿床多数产于地台区,少数分布在冒地槽区,主要分布在湘、桂、粤、滇、川、黔、辽吉、塔里木西北及西南边缘。铅锌矿分布的地层时代以泥盆纪—二叠纪为主(46%),其次是前震旦纪(19%)、寒武纪—志留纪(15%)、震旦纪(11%)。

铝土矿:我国古风化壳铝土矿都与侵蚀间断面的古风化壳有关,主要形成于石炭纪,其次是二叠纪。

镍矿:我国镍矿除云南墨江一处属风化壳矿床外,其余皆为岩浆熔离矿床。该类矿床主要分布在准地台内部区、过渡区和地槽内部区,以过渡区为主,与超镁铁质-镁铁质岩体有关,元古宙和海西期是两个主要成矿期。

钨矿:我国钨矿分布在三个成矿带:滨太平洋钨矿带、秦岭-祁连山和天山钨矿带、三江-喜马拉雅钨矿带。钨矿与燕山期的中、早期花岗岩关系最为密切,其中尤以燕山早期至关重要。

锡矿:中国锡矿主要分布在晚古生代天山-大兴安岭褶皱区、古生代华南褶皱系、中新生代滨太平洋褶皱系,以及特提斯-喜马拉雅褶皱带,许多大、中型锡矿床均产在燕山晚期重熔-再生岩浆作用形成的小岩株、岩枝的内外接触带。

钼矿:我国钼矿分布于两个成矿带:东部的环太平洋钼成矿带和西部的三江褶皱系铜-钼成矿带。绝大多数钼矿床和铜钼矿床均为中生带燕山期的产物。

 锑矿:我国锑矿类型主要有:碳酸盐岩地层中的层控矿床;不规则脉状锑矿床;中低温热液充填交代多金属矿床,及火山岩层中似层状、脉状锑矿床,成矿围岩多为泥盆系和元古宇,其次是二叠系和三叠系。

金矿:我国岩金矿与三个时代的岩浆岩有关:一是加里东期花岗岩;二是海西期的斜长花岗岩、花岗闪长岩和二长花岗岩;三是燕山期中酸性小侵入体。由于成矿物质主要来自古老基底的矿源层,东部地区金矿层控性明显;而西部地区岩控及深断裂控制明显,成矿物质主要来源为基性-超基性岩。

 银矿:我国银矿形成于元古宙到中生代的各个地质时期,其中尤其是燕山期,矿床的数量和规模都居于首位。在空间上,银矿床主要分布在地槽褶皱带、地台凹陷盆地,以及活化地台的火山-沉积断陷中。

稀土金属矿:内蒙古白云鄂博稀土-铁-铌矿床是世界上独一无二的矿床,位于华北地台与大兴安岭褶皱系交界处,赋矿层位为中元古界浅海相沉积浅变质的白云岩、板岩和石英岩,与矿化作用有关的岩浆活动为海西期黑云母花岗岩。近年来在我国南方发现的风化壳型稀土矿床具有重要意义,含矿原岩是富含稀土的花岗岩、混合岩及火山岩,矿床受含矿原岩和地形地貌条件控制,根据稀土元素的赋存状态,可分为单矿物型和离子吸附型两种,后者是一种新类型稀土矿床,目前成为我国稀土的重要来源之一。