銅官山國家礦山公園典型礦業遺跡評價

汪慶玖, 吳長貴, 寧 磊, 龐馮秋, 葉小華

(安徽省地質礦產勘查局 321地質隊,安徽 銅陵 244033)

安徽省銅陵市銅官山地區是中國歷史上銅礦資源的重要生產地。其采銅冶銅歷史可上溯至商周[1],盛于漢唐,延至當代,有3 000多年歷史。西漢武帝元封二年(公元前109年),在今天的銅陵設置“銅官”負責這一帶的銅礦開采冶煉。以后歷代相沿,規模不斷擴大,以致達到了“爐火照天地,紅星亂紫煙”的地步[2]。新中國成立后,銅官山銅礦是國家最早恢復建設的重點項目之一。自1952年采出第一車銅礦石之后,又進行了大規模露天開采,形成坑下露天聯合開采銅礦格局,為新中國建設做出了巨大貢獻,其采礦方案、生產工藝以及地質找礦研究成果被地礦、冶金等院校列入教學內容,是中外地質、采礦界專家學者研究注意的重點礦區。可以說,銅陵銅官山是中國3 000年來采冶銅礦資源史的縮影,是中國青銅文明史的重要組成部分[3]。

2010年4月,安徽銅陵銅官山銅礦被國土資源部授予“國家礦山公園”[4]稱號,為全國第二批國家礦山公園之一,也是安徽省第二家國家礦山公園。

1 礦山公園地質概況

銅官山國家礦山公園位于銅陵市建成區南側,中心位于銅官山山頂,地理坐標為東經117°49′01″、北緯30°53′57″,面積約4.95 km2。

礦山公園區屬低山丘陵地貌,微地貌包括低山、丘陵、斜坡地、坳谷等。最高點為銅官山,山頂標高493.1 m。坳谷地形較平坦,地面標高20～50 m。

礦山公園構造單元屬揚子陸塊下揚子地塊中的沿江褶斷帶。構造上位于銅官山背斜中段,銅官山背斜長約18 km,為一北東向“S”型短軸背斜,軸線總體方向為42°。背斜樞紐起伏,扭曲如麻花狀,依軸面及樞紐產狀,背斜可劃分為北、中、南三段。北段軸面傾向南東,南段軸面傾向北西,中段兩翼正常,軸面近直立。背斜軸部出露地層為志留系中統墳頭組,兩翼地層齊全,依次出露志留系—三疊系。北西翼地層傾向北西,傾角40°～60°,產狀正常。南東翼地層亦傾向北西,傾角在60°以上,產狀倒轉。

與背斜伴生有一系列北東向斷層以及北北西向(330°)斷層。斷裂具有多期活動特征,對礦床的形態特征有明顯的控制作用。后期則表現為對礦床的破碎、破壞作用。

礦山公園內出露三個巖體:銅官山巖體、天鵝抱蛋山巖體和金口嶺巖體。三個巖體均為小巖體,但與成礦關系密切。據巖體地球物理學分析,三個巖體在深部相連接。

2 銅官山銅礦床及礦山開采概況

2.1 礦床賦存狀況

銅官山銅礦床位于銅官山背斜北東端近軸部,處于銅陵—戴家匯東西向構造巖漿巖帶西端南側,北東向褶皺與東西向基底斷裂構造的交匯處。

礦區內出露志留系—三疊系地層,礦體賦存于中石炭統黃龍組(C2h)底部白云巖與上泥盆統(D3w)砂頁巖過渡帶、黃龍組(C2h)與船山組(C3c)界面以及船山組(C3c)和棲霞組(P1q)灰巖界面附近。極少部分產于大隆組(P2d)或殷坑組(T1y)灰巖與巖漿巖接觸帶。礦帶走向長約2 200 m。

銅官山銅礦屬矽卡巖型接觸交代礦床[5]。由松樹山、老廟基山、小銅官山、澇山、寶山、白家山、羅家村及筆架山等8個礦段組成,圍繞銅官山石英閃長巖巖體周緣接觸帶分布(圖1)。其中前5個礦段位于巖體南東側接觸帶,白家山與筆山礦段分別位于南、北接觸帶,羅家村礦段位于巖體北西接觸帶。

圖1 銅官山銅礦床地質示意圖Fig.1 Geological map of Tongguanshan copper deposit1.第四系;2.三疊系下統;3.二疊系上統龍潭組;4.二疊系下統孤峰組;5.二疊系下統棲霞組;6.石炭系中上統黃龍船山組;7.泥盆系下統五通組;8.石英閃長巖;9.閃長斑巖;10.矽卡巖;11.角巖;12.鐵帽;13.磁鐵礦;14.磁黃鐵礦;15.地質界線;16.逆斷層;17.平移斷層;18.背斜軸。

2.2 礦山開采概況

古代銅礦遺址的考古發掘和出土的商周時期的青銅器表明,境內銅礦采冶歷史已有3 000多年,有文字記載的歷史已有2 000多年。據《漢書·地理志第八上》記載,西漢元封二年(公元前109年)在今銅陵設置“銅官”,主管該地區礦業事宜。

銅官山銅礦是新中國成立后自行設計建設的第一座中型有色金屬露天開采銅礦山。1950年5月開始建設,1952年10月正式投入生產,建設規模為日采選400 t礦石量。1953年,開發銅官山銅礦資源被列入國家第一個五年計劃,成為156個重點項目之一。同年5月,銅官山冶煉廠建成投產,煉出了新中國第一爐銅水。到“一五”期末,銅陵有色公司基本形成了以銅金屬采、選、粗煉為主的銅聯合企業,銅料及粗銅產量接近當時全國總產量的一半[6]。

銅官山銅礦最低開采中段為-375 m,開拓方法為聯合開拓法,概括為“多點開拓,聯合運輸”,即以下盤和側翼豎井開拓為主,各礦段形成獨立的開拓系統。老廟基山、小銅官山、松樹山礦段的上部地段采用露天開采,其余礦段采用井下開采。采用過的采礦方法十余種,由于礦體賦存狀態、礦巖物理力學特性、機械裝備水平和職工技術水平等因素的變化,采礦方法時有變更,采用的主要采礦方法有:階段礦房空場法、下向分層空場法、分段空場法、階段崩落法、淺孔留礦法等五種。松樹山礦段開采深度從地表至井下-215 m中段,老廟基山礦段開采深度從地表至井下-370 m中段,小銅官山礦段開采深度從地表至井下-175 m中段,澇山礦段開采深度從地表至井下-23 m中段,寶山礦段開采深度從95 m中段至-250 m中段,筆山礦段(6線以東部分)開采深度從-171 m中段至-335 m中段。

銅官山銅礦床的小銅官山、寶山、松樹山、澇山、筆山和老廟基山六個礦段因礦產資源枯竭,經安徽省儲委會批準,先后于1988年、1989年、1993年、1998年閉坑,結束了銅官山銅礦的采銅史。2002年銅官山銅礦被國務院列為關破礦山。

從建礦投產到最后一個礦段閉坑,銅官山銅礦五十多年來共為國家生產銅24萬t,硫精砂(35%)600萬t,鐵精砂(60%)582萬t,以及黃金、白銀等產品,實現工業總產值36億元,上繳了數量可觀的利稅,作為工業建設的人才搖籃,銅官山銅礦還培養并向外輸送了一大批管理人才和技術人才,促進了銅陵市“中國當代銅基地”的地位。

3 典型礦業遺跡評價

3.1 評價指標體系及標準

根據國土資源部國土資發[2004]256號文附件4《國家礦山公園評價標準》,按礦業遺跡的典型性、稀有性、科學價值、歷史文化價值以及系統完整程度將礦業遺跡分為三個等級,分別為:一級(珍稀級),二級(重要級),三級(一般級)。

3.2 典型礦業遺跡評價

依據上述評價標準對礦山公園礦業遺跡進行評價,銅官山礦山公園計有礦產地質遺跡、礦業活動遺跡等5大類11個亞類的礦業遺跡,其中一級(珍稀級)15處,二級(重要級)11處,三級(一般級)14處[7]。典型礦業遺跡見表1。

表1 銅官山礦山公園典型礦業遺跡評價表Table 1 Evaluation of typical mining heritage of Tongguanshan Mining Park

3.2.1 礦產地質遺跡

(1) 典型礦床剖面及找礦地質標準。銅官山銅礦床是典型的矽卡巖型銅礦,分布在銅官山巖體南東接觸帶的礦體,自北東向南西依次有松樹山、老廟基山、小銅官山、澇山、寶山五個礦段,斷斷續續。原勘探21線剖面即為典型矽卡巖礦床地質剖面(圖2)。

礦體底板均為石炭系下統高驪山組(C1g)角巖,其上毫無例外地發育一層蛇紋石巖(或夾有滑石巖)。各礦段以含銅蛇紋石滑石巖頂面為界可分為上部礦漿侵入型、下部沉積改造型兩部分。

上部礦漿侵入型礦體靠近巖體,礦石為塊狀,系由來源于深部的矽卡巖漿侵入充填形成。近巖體一側都發育有塊狀的石榴子石矽卡巖,向外部磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦依次漸增,礦石類型也由內向外依次發育有含銅石榴子石矽卡巖、含銅磁鐵礦、含銅磁黃鐵礦、含銅黃鐵礦,次序上漸變過渡,基本不亂。

下部沉積改造型礦體靠近底板高驪山組(C1g)角巖,礦石具層狀、(細)紋層狀構造,保留了沉積地質體的層狀形態特征,是由上部的侵入礦漿對原沉積物進行交代改造而形成。

該剖面沿線找礦標志層及標志礦物礦石類型齊全,具有很高的科考、科普價值。

銅官山銅礦床是中國勘探最早的矽卡巖型銅礦之一,由于它比較典型,當時即把它作為該類型代表,以致在相當長的時期內,“銅官山式”一詞幾乎成為矽卡巖型銅礦的同義語[8-9]。高校教材中的礦床學,其中涉及接觸交代礦床(矽卡巖礦床)多有引用、記載,如袁見齊、朱上慶、翟裕生編著的《礦床學》、胡受奚等編著的《礦床學》(地質出版社,1985)皆引用了銅官山銅礦相關資料[10]。高校其它學科教材亦有引用,如候德義編著的《找礦勘探地質學》引用了銅官山銅礦相關資料[11]。

圖2 銅官山礦床小銅官山礦段21號地質剖面圖Fig.2 Geological section of the 21 line of the small Tongguanshan ore section in Tongguanshan copper deposit1.大理巖;2.角頁巖;3.石英巖;4.石榴子石矽卡巖;5.透輝石矽卡巖;6.蛇紋石巖;7.蝕變石英閃長巖;8.礦化石英閃長巖;9.磁鐵礦;10.黃鐵礦;11.磁黃鐵礦;12.實測及推測地質界線;13.礦體界線;14.外推礦體界線;15.采空區范圍;16.坑道;17.投影坑道。

(2) 間接找礦標志——銅草花。銅官山礦區主要間接找礦標志有特殊植物——銅草,銅官山、筆架山等山上廣泛生長。

銅草花學名海州香薷,唇形科,多年生草本,高30～40 cm。莖直立,通常呈棕紅色,莖方形,多分枝,葉對生,開的花兒成穗狀花序,偏向枝端一側,其形似牙刷,因此人稱“牙刷草”。它是地球上已知獨有的能夠比較準確地顯示銅礦藏位置的特色植物。

銅草花看起來像草,其實是一種沒有葉子的小花,多為藍色或紫紅色,生長在藏有銅礦石的山野里,向人們展示著根底下的礦藏物。在古代探礦技術不發達的時候,找到它就意味著找到了銅礦,人類依靠它的指引來開采銅礦。銅陵有句諺語:“牙刷草,開紫花,哪里有銅,哪里有它”。銅陵的幾大銅礦,處處可見銅草的倩影。尤其是在暴露的礦化地帶,銅草長得最為蔥郁,即使礦藏埋得很深,地表也會透出三兩棵來。這是因為銅草吸附銅元素的能力特別強。有人做過試驗,干的銅草含銅量達2/1 000。銅草花是銅陵市最具銅文化韻味的植物。

3.2.2 礦業生產活動遺跡

(1) 露天采礦遺跡(老廟基山—小銅官山露采場)。老廟基山、小銅官山露天礦段1954年10月開始建設,1956年9月投產,1985年底閉坑。該露采場為國內第一個自行設計的機械化露天礦山。20余年的露天采礦,采坑垂直高差最大超過100 m,形成了人工峽谷般的壯觀景象。

東南邊坡總長1 100余米,坑底最低標高48.9 m,邊坡后緣最高標高160 m,相對高差111.1 m。邊坡總體傾向315°,邊坡角40°。組成邊坡的巖層(底板圍巖)為石炭系下統高驪山組、泥盆系上統五通組石英砂巖、粉砂巖,地層傾向和坡向相近,地層傾角與底盤最終邊坡角基本一致。

西北邊坡總長960余米,坑底最低標高48.9 m,邊坡后緣最高標高118.9 m,相對高差70 m。邊坡總體傾向135°,邊坡角40°。組成邊坡的巖層為石英閃長巖。

(2) 羅家村——露采新村古冶煉遺跡(大煉渣)。銅官山是中國著名的古礦區,區內古人采冶銅遺跡遍布,老窿、廢礦堆、煉渣隨處可見。五六十年代的現代礦山建設過程中,在松樹山、筆山古采區,曾發現過多處古代采礦井巷以及銅斧、銅鑿、鐵錘、木制水車等生產工具。

冶煉遺址分布在筆山北側、羅家村、露采新村和楊家山一帶。煉渣遍地皆是,分布范圍約5 km2,總計20萬t以上,可見當時的礦冶規模之宏大。最典型的是羅家村——露采新村古冶煉遺跡。羅家村發現大煉渣6處(照片1),沿溝邊暴露。煉渣為褐色,近方形,呈巨石狀,直徑1.4～1.8 m,高約1.2 m,重量2.2～6.6 t。2009年,露采新村發現大面積漢唐時期煉銅遺址,其中有大煉渣10塊、土筑爐基4處、水井1口以及石砌煉爐殘跡、紅燒土顆粒等。

煉渣是古代煉銅的主要遺物之一,也是反映當時冶煉水平的重要標志。早期煉銅采用地面豎爐,燃料主要是木炭,爐的容量有限,煉渣多為蘑菇狀。漢—唐宋時期,由于燃料更替和鼓風設備改進,則由地面豎爐改為地爐,爐體增大,在爐前開溝放渣,煉渣一般為條塊狀。羅家村——露采新村大煉渣的形成正是這種地爐多次放渣燒結所致。史料記載有“齊、梁之代為梅根治,以烹銅鐵”,唐宋時期規模更甚,李白的“爐火照天地,紅星亂紫煙。赧郎明月夜,歌曲動寒川”,生動地描繪了當年銅陵地區煉銅盛況。

照片1 羅家村大煉渣Photo 1 Luojiacun iron slag

羅家村——露采新村大煉渣不僅成為銅陵古代規模宏大的礦冶活動最好的實物見證,也是中國乃至世界冶金史上的一大奇觀,具有極高的歷史、文化價值。1998年,銅官山腳下漢唐時期古銅礦遺址羅家村大煉渣被安徽省人民政府公布為“省級重點文物保護單位”。2004年,首屆CCTV全國魅力城市評選中,羅家村大煉渣作為城市瑰寶在CCTV向全世界展示。

3.2.3 礦業制品遺跡

(1) 青銅器。銅官山及周邊地區考古發掘的一系列重大發現,為銅陵地區采礦冶銅歷史研究提供了大量可靠的實物資料(照片2)。出土的青銅器主要有:1983年12月銅陵縣西湖鄉童墩村出土青銅爵、斝各1件(商)[12-13],童墩村青銅爵、斝的年代,可定在商代二里岡期[14-15];1984年出土的春秋銅器窖藏,內有銅淀一塊,屬銅鐵合金(即冰銅),是使用硫化銅礦煉銅的重要標志。1987年11月出土銅鼎、鐘、劍、矛各1件以及車馬器殘片等(西周)。1989年7月出土銅鼎、匜、劍、曲柄盉等共5件(春秋)。1993年2月出土銅甬鐘5件(春秋)。

照片2 出土的青銅器(自左至右分別為冰銅錠、獸面紋斝、蟠虺紋蓋鼎)Photo 2 Bronze vessels unearthed

(2) 礦產品。現代冶煉產品主要有粗銅、電解銅、硫酸、硫酸銅及金、銀等。新中國成立后自己生產的第一塊銅錠,即于1953年5月1日產生在銅陵(照片3)。

4 結論

(1) 銅官山銅礦有3 000多年的采冶歷史,也是設置銅官最早且歷代延續管理不斷的地區,銅礦采掘、冶煉遺跡豐富。可以回顧、研究商周以來乃至民國、日偽時期以及建國后,從原始銅礦采冶、管理至現代勘查、開發、選冶和依礦建市的完整歷程,是一部銅礦科技發展史。

(2) 銅官山國家礦山公園礦業遺跡豐富,計有礦產地質遺跡、礦業活動遺跡等5大類11個亞類的礦業遺跡,其中一級(珍稀級)15處,二級(重要級)11處,三級(一般級)14處。多處礦業遺跡具有典型性、稀有性的特征,具有較高的科學價值和歷史、文化價值,遺跡類型及內容非常系統、完整。

照片3 新中國第一塊銅錠Fig.3 The first copper ingot of new China

(3) 銅官山國家礦山公園位于皖江城市帶承接產業轉移示范區的銅陵市區,區位優越,交通便利,銅文化底蘊深厚,馳名中外,有良好的開發利用前景。

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