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湖北大冶铜绿山传奇——世界第八大奇迹

2013-05-27 17:03:00 来源:矿秘书网采编 评论(0)
"世界第八大奇迹" —大冶铜绿山传奇

湖北大治的历史

铜矿石铜矿石

大冶,是我国因矿兴市的典型。大冶矿藏资源丰富,素以"百里黄金地,江南聚宝盆"著称。在大冶市区周边地区,人们会看见很多以"金"字和"铜"字打头的村、镇、街、山的名字,比如金牛镇、金湖街、金柯村、铜绿山、铜山口、铜草花园……这些沾金带铜的地名,散发出浓烈的"矿味"。当地流行一句话"一年矿,几千万",这里的厂矿企业绵延不断,城乡经济因矿藏而繁荣。但在五十多年前,人们对这里是否存在大型矿床还存在争议,产生过一场不小的风波。

清康熙年间编修的《大冶县志》中说:"铜绿山在县城西五里,山色紫赤,每骤雨过时,有铜绿点缀土石之上,如雪花小豆,或云古出铜之所。"考古部门出具的考证报告也认为,铜绿山铜矿的开采与我国青铜文化兴盛大致对应。这些零星的历史线索,吸引了一些地质工作者来此调查。原国家地质部四二九队甚至还在调查报告中给出了粗略的矿藏储量:铜绿山储藏铁矿石近五十万吨。此后,国家冶金部华东分局八一三队圈定了几个矿体的分布范围。但铜绿山矿体真正受到重视,却纯属偶然。

 

 

 偶然的发现,导致一座多种金属富集的大型矿藏浮出地面               

1958年9月,当地水利部门在铜山口修建水库,当进行手摇钻的施工时,发现岩心中有一块6.4米厚的含铜黄铁矿。地质队员获悉此事后,急报湖北省地质局。当年10月,湖北省地质局便在铜山口布置钻机。1959年4月,鄂东南地质大队派出的一支小分队进人铜绿山矿区,当钻头探至地表以下100米时,见到厚达60米的铜铁矿层。可是,正在大家满怀期盼乘胜追击时,1959年6月,苏联驻我国地质部专家组副组长契雷维奇来到大冶,他在查阅了有关探测资料后,断然认为:铜绿山矿属矽卡矿,绝无大型铜矿,建议就此打住。此时,小分队正在钻探第二个钻孔。

 大冶铜绿山露天铜矿大冶铜绿山露天铜矿

契雷维奇是苏联地矿界的权威,他的话不能不重视。受他的影响,一些地质队员的信心开始动摇,准备打退堂鼓。在这个节骨眼上,鄂东南地质大队的主要领导和多数技术人员认为:"在别处,在苏联,矽卡矿可能确实无大矿,但不等于在中国和鄂东也没有大矿。矿大矿小,只能在工作之后下结论!"他们顶住了"下马风",增加了技术人员和设备。虽然当时每钻一米,就要耗费成本上千元,但大家有信心找到矿藏,所以一口气动用了18台钻机!

付出终于有了可喜的收获。到1966年,鄂东南地质大队已探明矿区铜金属储量80万吨,而且该矿既是一座大型铜矿和中型铁矿,还是一座特大型的金矿和中型银矿,其矿产资源储量之大、品位之高,均可列为同类金属矿的翘楚。在以铜绿山为中心的2000多平方公里的范围,查明铜的保有储量为400多万吨,金的储最为300多吨,铁矿石约有3亿吨。这个勘查成果引起业界的高度关注。1970年上半年,铜绿山铜铁矿床结束勘探。

 价值200亿元的深部矿藏浮出水面                

1971年,大冶有色金属公司铜绿山铜铁矿成立,?式投人开采。铜绿山铜铁矿不仅为冶炼厂提供了约40%的矿山铜.而且已?成为我国有色金属的主要生产基地之一。

大冶是国内因矿兴市的矿业重镇,但数据显示,截至2003年12月,铜绿山矿区的铜铁矿山,寻找接替资源己刻不容缓。

大冶铜绿山古铜矿遗址大冶铜绿山古铜矿遗址

可是,由于不在严重危机矿山之列,2005年在北京召开的立项论证会上,铜绿山铜铁矿曾一度遭到与会大多数专家及院士的质疑。项目技术负责人、鄂东南地质大队原副总工程师孙四权只汇报了一半,就有专家当场抛出两个问题:铜绿山危机了吗?有什么新的发现吗?参加会议的湖北省国土资源厅地质勘查处副处长李纪平恳请专家组给他五分钟的发言时间。他陈述说:"第一,铜绿山确实没有危机到严重程度,但约有1/3的探明资源储量压在古铜矿遗址下,国家不允许开采。露天采场已经闭坑。周边民采占了一部分资源储量。可正规开采的资源储量不多了。而矿山有六千多名职工,几万人依矿生存,再过几年,矿山很难拿出资金找矿,矿区正常的生产生活都将面临更大的困难。第二,铜绿山目前确实没有找矿新发现,但根据大量地质资料以及对矿床前期研究和了解,发现该矿床深部矿体没有封边,在开采过程中深部变化较大,成因仍值得探索,初步认为可能是多期次成矿、多因素控矿。如果能够在深部系统部署一批工程,相信铜绿山深部找矿将会取得找矿成果和理论认识的新突破。"李纪平恳切地说:"恳请专家给我们一个探索的机会。"

 

对铜绿山再次进行找矿

听了李纪平的分析,在场的与会专家对铜绿山的成矿条件产生了浓厚的兴趣,项目终于得以通过。湖北之前已有大冶铁矿深部找矿的成功案例,铜绿山能否再次创造奇迹?立项之前,相关单位曾做过一些勘查工作,但未取得预期效果。作为项目具体的设计及施工单位,鄂东南地质大队曾获过全国地质勘查功勋单位及全国五一劳动奖状,但它能否在规定时间内找出好矿、大矿,无疑是对其以往荣誉的挑战。同时,对于地质技术人员来说,这是一个开展深部地质研究的绝佳机会;对于属地化管理后的地质队来说,也是一个创立新功的好机会。

楚国制造的升鼎楚国制造的升鼎

为了把施工设计方案做得更合理更精准,减少不必要的资源和资金浪费,鄂东南队于2006年8月份专门组织研讨会,邀请了中南冶勘局、湖北省地矿局,以及离退休专家一同研究施工方案。湖北省国土资源厅地质勘查处也对方案进行了跟踪指导。投人资金方面,鄂东南地质大队主动向厅局请示汇报并积极与矿山企业沟通,使得国家财政资金和企业资金各占50%的3000万项目经费准时到位,为生产施工提供了可靠的资金保障.技术方面,邀请鄂东北地质大队、鄂西北地质矿产调查所、湖北省地球物理勘察技术研究院等兄弟单位一同攻坚,克服了钻探、化探、物探等方方面面的困难。在研究儿代地质人传承下来的地质数据的基础上,充分运用了高科技找矿手段——瞬变电磁法(TEM)、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、钻孔原生晕等现代找矿方法充分发挥了作用。

2006年12月17日是开钻的口子,开工的头一天,按照地质队的传统,队员们在每台钻机顶上插上了鲜红的旗帜。功夫不负有心人。鄂东南队第一批设下的两个钻孔,在不到一个月的时间里,就在地下500-700米处发现了累厚为146米的铜铁矿层。这种情况在该队以往的找矿经历里是很少见的。矿区沸腾了,鄂东南队沸腾了。首战告捷,进一步坚定了队员们的找矿信心。矿体有延深,由理论推断变为了现实。

2007年5月,又一个特大惊喜传来:在地下700-800米地层发现了新的富铜铁矿,仅单层厚度就有60余米。这是在新的找矿空间里发现的重大成果,预计能增加10万吨左右的铜矿储量。于是,鄂东南队的技术负责人调整了设计方案,把重点放在了新发现的矿体上,布设了11个钻孔,在2007-2008年间完成了1万余米的钻探工作量,仅该新矿体就查明铜金属储量12万吨、铁779.8万吨。2008年12月,该项目获中国地质学会"2008年度十大地质找矿成果"。

金六剂示意图金六剂示意图

位列湖北省13个危机矿山找矿项目之一的铜绿山勘查项目,带给人们巨大的惊喜—2008年,找矿成果超出预期目标,新增铜储量22万吨、铁1300万吨、金10吨,潜在经济价值达200亿元,可延长矿山服务年限15年以上,稳定矿山就业4000余人。该成果被列人2008年度全国十大地质找矿成果。谁能想到,这些令人振奋的矿藏大发现的勘查投入却只有3000万元。

铜绿山矿应该是一个矿田中的一部分,它是一个成矿单元、一个成矿系统中具有典型意义的矿床。如果能够以矿田为单位来统一部署地质工作,那么不仅能相互印证找矿规律,深化对这个矿田成矿规律的认识,还能大大节约地质工作的成本,提高整体工作效率。据湖北地质专家李松生先生的统计,如果将鸡冠嘴、桃花咀、铜绿山、铜山口、泥鲤湖等大中型矿床都算为铜绿山矿田,其面积只有38平方公里左右,可就在这38平方公里的范围内,其铜矿资源储量占到整个湖北已探明储量的65%!

如果能够按照"多期次成矿,多因素控矿"的认识统一部署铜绿山矿田的地质工作,对进一步系统摸清这一矿田的资源情况和深化成矿规律的认识将十分有利,对整个长江中下游成矿带的找矿工作和统一部署也将起到示范作用.

   世界第八大奇迹—铜绿山古铜矿遗址               

大冶铜绿山古矿遗址位于黄石市西南20余公里处的大冶湖畔,发掘出自西周(公元前11—公元前8世纪)至西汉(公元前5世纪—2世纪)的采矿井、巷360多条(个),古代冶铜炉7座,地表覆盖有厚数米、重约40万吨的古代铜炼渣,是迄今为止我国保存最好、最完整、采掘时间最早、冶炼水平最高、规模最大、保存最完整的一处古铜矿遗址。国内外许多专家学者到此参观后,赞叹"这是中国继秦始皇兵马俑后的又一个奇迹","可与中国的长城、埃及的金字塔相媲美"。铜绿山古铜矿遗址的发现被认为是"中国20世纪100项考古大发现"之一。

铜绿山古代采矿工具铜绿山古代采矿工具

铜绿山古矿冶遗址是一座大型综合性采掘、冶炼兼备的遗址,遗址范围包括铜绿山、大岩阴山、小岩阴山、柯锡太村、螺蛳塘、乌鸦卜林塘等处,南北长约二公里,东西宽约一公里的地区内。自1973年遗址被发现后,先后共发掘出七处露天古采矿遗址、三处冶炼遗址、八座冶铜竖炉、18个保存完好、规模宏大的地下开采区。形式不同的古矿井有100多口,均深达50-80米,有0.8米× 0.8米方形井、巷,为榫接木头支撑。有斜井、平巷、竖井,并出现了木制、石制工具和锋利坚固的铜铁采掘工具,以及提升、排水和通风系统。除了冶炼铜地炉,还有大量铜、铁、木、竹、陶制的生产生活用具,其造型之美、品种之多、工艺之精湛,在同期世界范围都绝无仅有,生产规模、生产技术,已初具现代矿山的雏形。

大治铜绿山古铜矿揭开中国青铜文化的历史之谜

据碳14测定,古铜矿遗址经西周、春秋战国,一直延续到西汉,长达13个世纪1300多年,远远超出中国史书的有关记载。铜绿山发现古矿冶遗址的另一个重大意义,是打破了长期以来国外学术界流行的"中国青铜文化外来说"。它的发现证实了古代中国铜的来源,是地地道道的中国货。而且铜绿山古铜矿的开采冶炼技术在当时是领先世界的,比欧洲早两千多年。铜绿山古矿的一些采矿技术,现在的矿山还在应用,说明我们先人开创的采矿传统在中国薪火相传、一脉相承,不曾中断。

先秦时代,制造兵器的材料主要是青铜,而楚国军队的武器装备及生产工具、生活器皿,以及礼器、乐器等所需的青铜量是非常巨大的,而这些青铜的产地、开采和冶炼曾是一个不为人知的历史之谜。直到湖北黄石铜绿山古铜矿遗址的发现,这个谜底才得以揭开—春秋战国时期,铜绿山是楚国辖地,所以它是楚国制造兵器、礼器等青铜器的原料基地。可以说,铜绿山古矿冶遗址是中华民族乃至全人类历史文?的瑰宝,不仅展示了我国古代采矿及冶炼高?发达的生产技术,充分说明了中国青铜文化的来源,更为进一步研究我国乃至世界早期矿山发展史和矿冶技术史提供了大量的实物依据。

大治铜绿山古铜矿考古大发现

黄石博物馆里按照原大复原的古代开矿井巷黄石博物馆里按照原大复原的古代开矿井巷

如果说发现铜绿山的勘探带有些偶然性的话,那么因铜矿开采而导致的考古大发现,就更属偶然了。1973年秋,矿工们在铜绿山铜矿露天开采场开采矿石时,无意间于乱石堆中发现了一些被废弃的矿渣,继续挖掘又发现了矿木、炉渣等。最令人惊奇的是,这里竟一连挖出了13柄铜斧,最大的一个重达3.5公斤。"难道古代有人曾在这里开过矿?"一个个古老稀罕的物件,令矿工们感到惊奇和疑惑。随后,一柄寄到中国历史博物馆的铜斧,引起了国家文物部门的高度重视。很快,铜绿山地区出现了许多考古人员的身影。

1974年春,考古人员在铜绿山发掘出了一个面积大约二平方公里、密如蛛网般的地下迷宫—包括西周至汉代的数百口竖井、斜井、盲井,以及100余条平巷等采矿遗迹,并出土了一批西周晚期至春秋早期的炼铜竖炉和开采工具,发现了40多万吨的炼铜矿渣。有专家测算,春秋战国时期,整个中国人口不到二千万,以每家5口人计算,全国共400万户人家。铜绿山一地所生产的铜,可供当时每家拥有一件青铜器。

如此庞大数量的青铜器,无疑会对当时社会的生产和生活产生了很大的影响。经同位素测定,铜绿山古铜矿开采的年代始于公元前13世纪的殷小乙时期,经西周、春秋战国,直到西汉,一直延续了1300多年。到西汉时期,伴随着青铜时代的终结,大规模铜矿开采活动结束,曾经耀眼的光芒被掩埋进了历史尘埃之中。尽管如此,采矿冶炼的传统仍在大冶地区代代相传。据《大冶县志》记载,大冶于五代十国时的南唐置县。唐天佑二年(905),吴国在武昌郡永兴县设置青山场院,进行采冶生产,宋乾德五年(967)南唐国主李煌提升青山场院的建制,将武昌三乡与之合并,取"大兴炉冶"之意,县名遂定为"大冶’。

层出不穷的采矿工具及技术

铜绿山已发现的采掘工具有木铲、木耙、木槌、铜斧、铜铸、铁锄、铁錾和船形木斗、辘轳等。它们证明在春秋战国时期,这里已运用重力选矿和多中段开采矿石,并采取竖井、斜并、盲井和平巷等相结合的开掘方式,初步解决了井下的通风、排水、提升、照明和巷道支护等一系列复杂的技术问题,开采技术达到了相当高的水准。从古矿冶遗址出土的大量采掘工具,装载、提运工具,排水工具和生活用具来看,这里开掘矿井应始于春秋而终于战国。其中木施轳、长绳、竹钩、竹筐、藤篓等运载提升工具表明战国时代已使用机械提升法,既省力又提高了工效。为了防止矿井坍塌,还成功地采用了木架支护方法。另外在通风、照明、掘进等各方面楚国人也都有独特创造。

东周时期冶铜竖炉东周时期冶铜竖炉

春秋时期的炼铜竖炉,用红色黏土、石英砂、铁矿粉、高岭土等夯筑而成,炉高1.5米左右,炉缸面积约0.2平方米。炉旁出土的粗铜块含铜达93%以上,可见当时这里的冶炼技术已达到了很高的水准。据估计,从周代至汉代,铜绿山共冶炼了8-10万吨铜。

采用浅井探矿和利用淘砂盘进行重砂测量,是古人在铜绿山矿区的重要探矿方法。考古发掘表明,古矿井大都处在含铜品位高的氧化富集带内,证实上述探矿方法实用有效。考古工作者在古矿井中发现一只船形木斗。木斗用整木凿成,长35.2厘米,宽14厘米,整个木斗近似元宝形。它是淘洗矿石的工具。楚国人已采用重力选矿的方法,即用木斗装土矿石粉末在水中淘洗,利用岩石与矿物比重的不同来鉴定矿石品位的高低,以此来指导井巷掘进的方向。这与现代重力选矿法的原理完全一致。因此在两三千年前,虽然没有现代勘探手段,但铜绿山的古矿井几乎都是沿着富矿脉掘进的。

采用木支护结构井巷进行地下开采,是铜绿山矿区古代开采技术的显著特点。其开采深度一般在30-40米,有的深达60余米,已低于当地潜水位23米。此外,在采矿方法、矿井提升、通风、排水以及工具的制作等方面,铜绿山古铜矿也有不少创造。地下矿井巷道纵横交错,大小井巷有380多条,采空区有几百万立方米。当时的人们已成功地运用了深并技术,采用竖井、斜井、平巷和盲井相结合的方式,下掘深度达50米。有的平巷围绕竖井作扇面形展开,在地下形成了初步的开采系统。

铜绿山古铜矿先进的冶炼技术

铜绿山古铜矿遗址地面建筑铜绿山古铜矿遗址地面建筑

铜绿山不仅是矿区,而且是冶炼场地,采冶结合是铜绿山古铜矿的又一特点。春秋早期即已采用鼓风竖炉炼铜。地表堆积的大量炉渣约有40万吨,说明当时冶炼的规模很大,延续的时间也很长。遗址内遗存的古代炼渣均呈薄片状,流动性能良好,冶炬温度控制在1200℃左右。渣样分析表明,渣型合理。根据铜绿山矿物含铜品位和遗留的矿渣推算,古代这里已取铜8-10万吨矿渣含铜量大多小于0.7%,而粗铜产品中含铜达94%,说明其冶炼水平与现代十分接近。古铜矿遗址的发现和发掘,初步回答了我国青铜时代铜是怎样开采、冶炼等重要的历史课题,为研究我国矿冶技术发展史提供了一批珍贵的实物资料。它有力地说明,我国古代采冶技术有一套独立发展的体系。铜绿山古铜矿遗址内涵十分丰富,除遗址博物馆内展出的外,在保护区内尚有古矿遗址,可供今后发掘研究。

铜绿山古铜矿遗址博物馆

铜绿山古矿冶遗址的发现,震惊了世界考古界。英国、德国、日本、瑞典、澳大利亚等国的考古学者纷至沓来,观后无不赞叹:"这是一个了不起的古迹!可与中国的长城、埃及的金字塔相媲美!""是世界第八大奇迹!"……随后,一批批中外专家学者接踵而至。专家学者一致肯定,铜绿山古矿是迄今为止我国保存最好、最完整,采掘时间最早、冶炼水平最高、规模最大、保存最完整的一处古铜矿遗址。1982年,国家将铜绿山古铜矿遗址列为国家第三批重点文物保护单位。1984年,铜绿山开建古铜矿遗址博物馆,博物馆设计新颖,建筑面积达1700平方米。馆内展示了古矿冶遗址7号矿体的原貌,还陈列了铜、竹、石制的生产工具等。

——《中国矿藏大发现》王伟宏 晏丽/文

 ★知识链接·铜草花                

铜草花—为铜而开放的美丽花朵铜绿山矿区的秋天是从满山开放的猩红点点的铜草花开始的,矿山明净的秋天里飘浮着酸酸的清香味。矿区方圆几公里的山坡、沟谷,都长满了绿油油的铜草花。春风拂过,饲草花和万物一样苏醒了,发出尖尖的嫩芽后,枝叶一天天蹿高,芝勃生长.秋天到来的时候,铜草花热烈地开放,仿佛理藏地下的铜矿石不甘沉寂,竞相表明自己的存在。

铜草花学名叫“海州香薷”,外形像牙别,又称“牙刷花”,它看上去像草,其实是一种没有叶子的小花,多为蓝色或萦红色,生长在藏有铜矿石的山野里,素有“铜草”之称.有它的地方,就有铜矿。在我国,饲草花分布的辽宁、河北、山东、河南、安徽、江苏、浙江、江西、湖北、四川、贵州、云南、陕西、甘肃等地,都有铜矿发现。

成片盛开的铜草花成片盛开的铜草花

铜草花与铜矿的渊源来自一个故事。在非洲赞比亚西部的大地上,生长着一种叫“和氏岁勒”的植物。18世纪,这种开看紫红色花朵的小草,引起了爱好园艺的英国地质学家伍德沃德的兴趣。他挖了一些长势较好的栽种到了自己的庭院里。不久,种在庭院里的这些“和氏岁勒”渐渐枯姜。伍德沃德分?,问题可能出在种植它们的土攘里。他时野外生长这种小草的母土进行了化学分析,发现土攘中含有丰富的铜元素。于是,他用含铜量很高的水浇灌种在自家院?的?小草,它们果然欣欣向荣起来,并绽放出紫红色的花朵。伍德沃德利断:这一定是一种铜矿的指示植物,在它蓬勃生长的地方,地底下很可能理藏有铜。于是人们四出寻找,在赞比亚的卡伦瓜地区,发现到处都是开着紫红色花朵的“和氏罗勒”,一勘探下果然有一个大铜矿,储铜量达9亿吨。

单株铜草花单株铜草花

伍德沃德栽种的“和氏罗勒”植物,就是我国大冶铜绿山上的铜草花,是地球上已知的能够比较准确地显示铜矿藏位置的特色植物。黄石一带有句俗语:“山上盛开铜草花,底下铜矿叫呱呱。”其意思是说,山上有铜草花的地方,地下面肯定理藏有铜矿。这说明在黄石,一般老百挂都知道铜草花是寻找铜矿的矿苗,找到铜草就能找到铜矿床。在古代探矿技术不发达的情况下,人们经常依靠铜草花的指引来寻找铜矿。据专家推测,在18世纪伍德沃德确认铜草花是铜矿的“信号草”或“代言人”之前,我们的祖先很可能早就知道了这个秘密,而且在铜绿山一带已经成为公开的秘密。可以断言,铜绿山能够成为中华青铜文明的摇篮,铜草花功不可没。

如今,随着铜矿的普遍开采和乡村城市化建设的加速,我国铜草花赖以生存的空间越来越小,逐渐被压缩到濒临灭绝的境地,知道铜草花的人很多,但真正认识了解它的人却很少。铜草花需要呵护,铜草花的知识需要普及……

责任编辑:[金筱维]

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