礦業與英國工業革命

彭齊鳴

（中國礦業聯合會，北京 100029）

0 引言

礦產資源是工業的基礎材料，也是影響工業革命的重要因素。作為礦產品的提供者，礦業自然與工業革命和工業化進程有著密不可分的聯系。礦產資源是工業的糧食[1]，特別是在工業發展初期階段，以煤炭和鐵礦開發利用為代表的礦業產業重要性十分突出，地位顯赫[2]。然而，隨著工業化進程中產業更新迭代，礦業似乎逐漸淡出人們的視野，人們不再將先進技術和新興產業的出現與“原始”的礦業活動聯系在一起，年輕人的眼光更多地投向新興產業或金融業，不再理會傳統產業。為了正確認識礦業在現代社會的地位和價值，有必要對礦業與工業發展、與國民經濟建設的內在關系進行深入細致的分析，以明確新時代礦業的定位和發展方向。這方面至少有以下幾個問題需要回答：①礦業在工業革命的啟動過程中起到什么作用？②英國并不是礦產資源最豐富的國家，為什么工業革命從這里起源？③在工業化的進程中礦業的作用會發生什么樣的變化？在產業高度分異、發展的今天，礦業的作用和意義是什么？

英國的工業革命在全球具有先導性，并對全球的經濟發展起著重要的引領和推動作用[3]。同時，英國也是世界上最早發展地質學和礦業的國家之一，是現代地質學和采礦技術的誕生地[4-5]。因此，分析礦業與工業革命的內在聯系對于認識礦業的發展規律，特別是新形勢下礦業發展走勢與發展空間具有理論意義與現實意義。

1 英國礦業發展與工業革命的互動關系

1.1 英國煤炭資源應用歷史

煤炭在工業發展中的地位十分特殊，煤炭產業發展在英國礦業發展和工業革命中扮演著極其重要的角色。

英國的煤炭資源主要分布在中北部，其開發利用始于13 世紀初[6]。18 世紀工業革命之前很長一段時間，由于空氣污染問題，煤炭一直不允許進入倫敦，也沒有大規模應用[6]。英國最早的煤炭產業以小作坊方式從Newcastle-On-Tyne 一帶開始發展，長期處于低產能狀態[7]。在這一階段，煤炭非常有限地在局部地區用于民用，木材是當時主要的工業燃料。由于還沒有煉焦技術，甚至連煉鐵都使用木炭[2]。當時的紡織等作坊都沿著山區邊緣展布，以便砍伐木材。隨著森林面積的不斷減少，燃料供給成為問題，這促進了煤炭資源的規模化開發利用。1770 年之后，隨著煉焦技術的發展，煉鐵開始使用煤炭[2]，從而開啟了煤炭產業新紀元。這時的產業布局更多地圍繞煤礦進行。隨著工業革命的推進，18 世紀英國煤炭年產量迅速提升，從1700 年的約400 萬t 提升到1900年的23 000 萬t[2]（圖1）。

圖1 18—19 世紀英國煤炭產量與產業發展關系Fig.1 Relationship between coal production and industrial development in the UK from 18th to 19th centuries

隨著需求增加和開采難度加大，英國煤炭產業發展過程中遇到了一系列問題，這些問題的解決刺激了科技進步和其他產業的發展，為工業革命注入了活力[2]。

首先遇到的是煤礦排水問題。最初的煤礦都是露天礦，隨著采掘深度加大，礦坑很快被水淹沒。初期主要依靠馬匹驅動的水車排水，但是由于效率低下無法滿足要求，制約了產業的規模和發展[7]。

井下作業通風條件也成為問題：初期采用的礦柱支護已經不安全，井巷支護成為必要的措施；礦井的礦石提升設備也成為重要條件。隨著奴隸制的廢止，也必須考慮礦工的工作環境和人身安全[7]。

蒸汽機的發明和改進實際上起因于來自煤礦排水的需求[7-8]。1712 年，Thomas NEWCOME 發明了最初的蒸汽機。在此基礎上，瓦特（James WATT）于1781 年發明了汽缸，次年發明了雙作用蒸汽發動機（double-action steam engine），并且迅速得到了廣泛的應用，大大提高了工作效率，促進了煤炭產業快速發展[7-8]。到1800 年，英國全國已有至少500 臺瓦特蒸汽機，多數用于煤礦和鐵廠[2]。由此可以看出，礦業與工業革命的“姻緣關系”以及英國工業革命的全球領先優勢[9]。

隨著需求的增長，煤炭的運距增加，公路和運河運輸難以滿足需求，長途運輸工具問題需要得到解決，倒逼英國的鐵路運輸得以大發展[10]。

英國煤炭產業發展遇到的上述問題也刺激了技術創新，引發了以蒸汽機為代表的一系列技術發明，直接推動制造業等其他產業的快速發展。

1.2 18—19 世紀英國的金屬礦產開發

在煤炭開發產能和技術升級的同時，金屬礦產的開發利用進展迅速，對工業革命推動作用也十分明顯[11]。人類最早開發的金屬是黃金，有4 500 年以上的歷史[11]，最初開采對象主要是砂金[12]。在金之后開發利用的礦種有銀、錫、銅、鉛、鐵、汞[11]。在此階段，世界各國的礦產資源開發利用都處于手工業階段，水平差距不是很大，差距的真正拉開是從工業革命帶來的現代礦業開始。從時間上來看，英國的礦業開發時間在世界上可能并不領先，但是得益于工業革命，其現代礦業發展起步早于大多數國家。英國的康沃爾半島在18—19 世紀期間是世界上重要的礦業地區，尤以錫多金屬礦為特色[13]。到了19 世紀，康沃爾地區開發的礦種除了錫礦之外，從當時上市礦業公司的經營內容來看，主要是金、銅、鉛、銀、鐵等[13]。英國的鐵礦開發重點地區是Weald 和Sussex[14]。

鋼鐵產業發展對于英國工業革命至關重要，而鋼鐵產業的大發展源于鐵與煤炭的工業“姻緣”[14]。

18 世紀70 年代焦炭制造技術出現之前，英國煉鐵業主要依靠木炭作為燃料。隨著森林面積的不斷減小，1558 年政府出臺法律禁止在重點區（Weald 和Sussex）之外的地區使用木炭煉鐵；1581 年再次頒布法律禁止所有地區用木炭煉鐵[14]。這造成英國國內生鐵產量下降，供不應求，鋼鐵對外依存度不斷攀升[14]。這個時期歐洲大陸的鐵產量不足10 萬t，其中大約6 萬t 來自瑞典、挪威和俄國，這些國家的鋼鐵約有50%銷往英國，加上其自產的鋼鐵，英國成為當時歐洲鐵礦消耗量最大的國家，而造成這種需求的主要原因是武器生產，包括加農炮和子彈[14]。

英國的貴金屬和有色金屬礦產開發主要在西南英格蘭（康沃爾和德文郡），其中，康沃爾的錫礦產量在18 世紀中期占到世界錫礦產量的50%，從側面反映了礦業在英國工業化進程中的作用[15]。在18 世紀時期，錫礦是英國開發的主要金屬礦產[15]，而康沃爾地區也成為19 世紀前后世界采礦中心之一。

英國的礦業發展還為世界礦業發展提供了寶貴經驗。歸納起來至少包括兩個方面：一是礦業資本市場建設，19 世紀的英國礦業已經建立了比較完善礦業資本市場，并且對礦業投資的基本特點有了比較科學客觀的認識，提出要充分認識礦業投資的高風險性，同時也要重視對礦產地質科學規律的了解和把握，減小投資風險[13]；二是地質科學和采礦技術進步，包括現代采礦技術研發應用和皇家礦業學院的成立[5]。

1.3 工業革命進程中礦業與其他產業的相互關系

英國的工業革命起源于各種因素的作用，包含了產業之間相互制約、互為依存的供需關系，這種產業間相互作用的積累與加速是引發工業革命的主要原因。從各產業的發展情況來看，紡織業在一定程度上起到了先導作用，至少從時間順序上是這樣[2-3]，這與農牧產品（棉花、羊毛）加工業在工業化初期階段的重要地位有關。紡織業的規模和發展速度率先形成對機械制造業和燃料的需求刺激，間接對現代礦業發展產生推動力。

推動英國工業革命的動力是多元化的。第一，軍火生產刺激了礦產品需求，特別是對煤炭、鋼鐵和其他礦物材料的需求[14]。1850 年來福槍問世，1884年馬克西姆機關槍出現，諾貝爾發明炸藥后加農炮射程大大提升，這些都極大地刺激了英國的軍火生產和相關產業[14]。第二，這個時期英國的基礎設施建設快速發展，機車制造和鐵路運輸能力迅速提升[10]，刺激了礦業和相關產業的發展。倫敦的第一條地鐵線于1862 年建成，1890 年建成世界上第一條地下電氣化鐵路[16]。同時，城市建設進程也明顯加快，倫敦塔橋建于1886—1894 年。第三，工業化促進了農業現代化和城鎮化。由于機械化程度的大幅提升，英國農業在19 世紀中葉迎來了黃金時代，農產品的豐富促進了人口增長和需求增長[2]。同時，工業化拉動就業，致使大量農村人口進入其他產業，推動了城鎮化。1851 年英國的農業人口只占人口總數的五分之一[17]，顯示出很高的城鎮化水平。第四，工資提高和生活水平提升刺激了人們的消費欲望和購買力，帶動各個產業的快速發展。有學者分析，18 世紀的英國進入一個追求時尚的時代，人們開始向往更加豐富多彩的物質與精神生活，新式的房屋設計、新潮服裝、更豐富的食物和更加精美的家庭用品成為人們追求的目標。從這個時期開始，英國人的服飾發生重大變化，家具、住房也發生革命性的改變[3]。這些因素的綜合作用驅動了產業發展和資源開發，帶來紡織業、機械制造業、煤炭產業、鋼鐵產業、交通產業、建材產業的發展顯著提速，構成工業革命的綜合推動力[9-11]。

從英國人口增長幅度與工業革命重要事件的發生時間來看，工業革命得益于人口增長帶來的充足勞動力和消費市場，工業化過程也為人口增長帶來有利條件。英國的農業黃金時代（19 世紀中葉）很大程度上歸因于工業革命帶來的農業機械化降低了生產成本，提升了農民收入，提高了生育水平（圖2）。另外，工業化進程廢除了原有的學徒制度，讓年輕的工人能夠很快成家[2]。由于礦業對勞動力的大量需求，人口的增長對于礦業發展也起到直接和間接的重要推動作用。

圖2 18—19 世紀英國人口增長與產業發展關系Fig.2 Relationship between population growth and industrial development in the UK from 18th to 19th centuries

礦業作為一個產業，與其他產業，如紡織業、鋼鐵產業、交通產業、城市建設產業，甚至陶瓷產業等相互作用，互為因果，在產業鏈發展中起到“穿針引線”、拉動、保障的作用。

2 礦業與科技進步

2.1 英國18 世紀十項重大科技發明

如前所述，煤炭開發需求是蒸汽機問世的主要動力，而蒸汽機的應用推動了制造業和其他產業的發展。同時，礦業對現代科學技術進步起到非常重要的驅動作用。18 世紀英國的十大科技發明說明了這一點[3]。①Abraham DARBY 于1709 年發明了焦煤煉鐵技術。雖然這一技術直到1740 年才規模化應用于鋼鐵行業，但這種技術儲備對后來鋼鐵產業以及制造業相關產業發展起到極其重要的支撐保障作用。②Thomas NEWCOME 于1712 年發明了蒸汽機，這是后來瓦特蒸汽機的基礎。③John KAY 于1733 年發明了飛梭（flying shuttle）。④James HARGREAVES于1756 年發明了紡紗牛仔（spinning jeany）。⑤James WATT 于1768 年在Thomas NEWCOME 蒸汽機基礎上發明了蒸汽冷凝機，提高了原有蒸汽機的熱效率。⑥Richard ARKWRIGHT 于1769 年發明了水力紡紗機（water frame）。⑦Samude CROMPTON 于1779 年發明了紗錠紡紗機（mule）。⑧Henry CORT 于1783 年發明了軋鋼機。⑨Edmund CARWRIGHT 于1787 年發明了以蒸汽和水力為動力的織布機。⑩John SMEATON（工程）和Josiah WEADGWOOD（陶瓷）的發明。

實際上，英國在這個時期的技術發明還有很多，極大地豐富和加強了當時的產業鏈。值得注意的是當時英國大眾積極參與技術創新的熱情和能力，展示了一種大眾創業的局面，一種工業革命的軟實力條件。上述發明者之中僅有一位畢業于牛津大學，有三位上過中學，其余的人基本上沒有上過學，都是通過學徒、成人教育和試驗實踐發展起來的[3]。

英國工業革命帶來機械制造業的大發展。在1851 年倫敦的萬國博覽會上，英國向世界展示了以機械制造為重點的工業產品，彰顯了當時英國工業在世界上的領先地位[5]。

2.2 地質礦產學科與機構建設

地質工作是礦業開發的基礎。作為工業革命的發源地，英國的地質工作是世界上最早起步的國家之一。有幾個重要事件可以看出英國在地質學與礦業科技發展方面的成績和貢獻[4-5]。①英國皇家礦業學會成立于1563 年。②英國自然歷史博物館（地質標本占很大比例）成立于1753 年。③英國地質學會成立于1807 年，當時的會員主要是研究礦物的學者。④英國地質調查局成立于1835 年。⑤英國皇家礦業學院成立于1851 年，于1907 年重組成為現在的帝國理工學院。

英國地質調查局是世界上最早成立的國家地質調查機構之一，其成立時間與英國工業革命的重要時期相吻合，其成立過程展示了國家地質工作與工業革命及經濟發展的緊密聯系。1791 年，出于國防軍事的需要，英國軍械委員會（Board of Ordnance）提出繪制精細地形圖的要求，并在委員會之下設置了分支機構軍械制圖所（Ordnance Trigonometrical Survey）。為了提高服務質量，委員會要求在地形圖上加載地質內容，形成地形地質圖。但是，由于填圖人員缺少地質背景，這項工作沒有成功[4]。

此前，英國已經有許多業余地質愛好者，一些貴族將野外采集標本和繪制圖件當作一種高雅的業余愛好。1832 年，業余地質愛好者亨利· 德拉· 畢奇（Henry DE LA BECHE）給軍械委員會寫信申請承擔德文郡的地質填圖工作。這項建議得到劍橋大學亞當·塞德維克（Adam SEDGWICK）教授的支持，軍械委員會同意該方案并批準了每年300 英鎊的經費預算。

1835 年，亨利· 德拉· 畢奇完成了德文郡1 000 mi2①1 mi2=2.59 km2。的地質填圖工作，成果受到軍械委員會和有關政府部門的高度認可。同年，他被聘為軍械委員會唯一的全職地質學家，這等同于成立了由一個專職人員組成的英國地質調查局，1835 年也由此成為英國地質調查局成立的時間，亨利·德拉·畢奇便成為英國地質調查局的第一任局長。1844 年，英國政府在英格蘭、威爾士和愛爾蘭分別設立了地質調查分局，亨利· 德拉· 畢奇被任命為英國地質調查總局的局長[4]。

除了投身于地質調查工作之外，亨利·德拉·畢奇還在阿爾伯特親王的支持下積極策劃推動了英國地質博物館和皇家礦業學院的組建[5]。這些工作雖然看上去與個人推動有關，其主要動力來自當時工業革命對地質礦產工作的巨大需求。

值得注意的是，在地質調查局成立之前，英國在地質調查和基礎地質研究方面已經有了一定的基礎，一批愛好大自然、充滿好奇心的人士組成社會團體開展地質標本采集、圖件繪制、報告編制和學術交流活動[5]。1790 年，被稱為“英國地質之父”的William SMITH 制作了英格蘭最早的地層表，第一張地質圖完成于1815 年[5]。這些活動是英國地質調查局成立和開展工作的重要基礎。

2.3 與花崗巖有關熱液成礦理論的發源地

熱液礦床是非常重要的礦床類型，包括大量金屬礦床、非金屬礦床。英國康沃爾地區與海西期S-型花崗巖有關的熱液成礦作用形成了大量錫多金屬礦床。截止到2020 年，錫全球累計產量2 700 萬t，其中85%來自包括英國康沃爾在內的四個地區，其他三個地區是東南亞、中國華南地區和中安第斯錫礦帶[18]。在這四個地區中，英國的康沃爾是工業化開發和科學研究歷史最長的地區。該區在19 世紀期間的礦床研究成果為全球熱液礦床成礦理論做出了顯著貢獻，許多成果今天仍然有重要的理論意義和實際意義，包括花崗巖巖漿分異與成礦熱液演化等[18]。1841 年，DAUBREE 通過研究英國康沃爾的錫礦床指出錫礦化與花崗巖時間、空間關系密切，礦體與巖體接觸帶距離不超過500 m[18]。

3 討論

3.1 影響英國工業革命起因與發展的礦業因素

第一次工業革命為什么在英國發生？影響因素有很多，包括技術發明、資本積累程度、人口增長、海外擴張帶來的巨大利益等[2]。但是，既然第一次工業革命是礦產品替代生物燃料的轉變，礦業的影響不容小覷。英國成礦地質條件較好，資源配置比較理想，具備發展鋼鐵產業和有色金屬產業的物質條件，特別是煤炭資源和鐵礦資源空間分布一致，為鋼鐵產業發展提供了極其便利的條件。同時，豐富的水力資源為初期的工業發展提供了廉價的電力供給[2]。另外，英聯邦的形成為英國獲取境外礦產資源和占有市場提供了條件。這些因素為英國工業革命提供了重要的供應鏈保障和產業鏈支撐。

悠久的地質礦產研究歷史是英國的一個特色。英國的礦業協會和地質學會分別成立于1563 年和1807 年，1753 年成立的自然歷史博物館收藏了大量地質標本。地質學會成立初期的會員都是礦物學家，起因是被礦業開發中發現的礦物所吸引[5]。這些都說明英國在地質學和礦業研究方面有很長時間的積累。

實際上，英國工業革命的起因十分復雜。例如，英國并不是礦產資源最豐富的國家，但卻最早發展現代礦業，推動工業發展。英國當時也不是唯一富有的國家，但是卻利用資本快速發展工業。這其中應該有更深層次的原因，例如社會變革和文化理念等因素。

3.2 礦業在工業革命中的作用持續性

第一次工業革命的核心是能源結構的改變，由生物能源向化石能源轉變，由此引發了一系列的科技進步和產業升級，也帶來了礦業的大發展。200 年后的今天，情況又發生了巨大的變化，化石能源正在被新能源逐步取代，曾經的工業革命功臣——煤炭資源正在成為污染環境和全球氣候變化的源頭。在18 世紀英國工業革命中立下頭功的煤炭在21 世紀逐漸被趕出英國[19]。在這種形勢下，礦業這個工業革命的先導產業是否應該退出歷史舞臺了，如果不是，又應該以何種角色存在和發展。

由此，從英國工業革命的歷史經驗我們看到了礦業在工業革命發生發展過程中的關鍵性作用，也應該看到礦業與工業化進程的內在聯系，是一種化學反應，不是生硬簡單的組合或連接。另外，工業化沒有終點，礦產品需求永無止境。嚴格地說，所謂的“后工業化”階段指的是相對傳統產業而言的產業結構調整階段，而工業革命實際上是工業化進程中長期積累后的質變或飛躍。新時代的工業革命將繼續發生，只是從傳統的煤炭、鋼鐵行業為主導的制造業向以信息化為引領，以ESG 為主線的新型產業集群轉變[20]。在這一過程中礦產品供給問題依然與工業化初期時一樣重要，不同的只是需求結構的變化。產業鏈、供應鏈會持續存在，改變的是產業鏈、供應鏈的組成結構和相互關系。

3.3 面對新的需求結構如何保障礦產品供給

新時期有新需求。既然需求是長期的，那么礦業也就沒有“夕陽產業”之說。剩下的問題是礦業的新使命是什么，在新形勢下能否繼續保障工業原料供給。

人們常說，現在找礦越來越難，地表好找的礦都基本上找完了。表面上看確實如此，找礦在向深部進軍，找礦難度和采礦難度都在增加。然而，現代的找礦技術方法發展已經突飛猛進，地球物理、地球化學、遙感、測試技術和鉆探技術都有了巨大的提升，采礦、選礦能力也有了極大的提升，礦體的邊界品位不斷下降，礦產資源潛力不斷擴大，老礦山深部和外圍不斷發現新的資源儲量。與此同時，新興戰略性產業所需的新礦種也在礦產勘查過程中不斷被發現、被開發利用。正是這些過程支撐了當今世界經濟增長，孕育和推動著新的工業革命[2]。

既然礦業的作用不容忽視、不可替代，為什么這些年礦業在社會上有普遍的負面形象呢？其實這是一個經濟社會發展的規律。倫敦從當年不允許使用煤炭到成為世界霧都的轉變是因為森林資源接近耗竭，不得不依靠煤炭資源維持生存發展。后來全世界對煤炭資源利用的譴責是因為找到了相對更加清潔的石油和天然氣、核電和可再生能源。但是這一過程并不是對礦業的根本否定，而是礦產品需求結構的改變。即使到了明天，可再生能源成為主流發展方向，這種新能源產業仍然需要對應新型需求結構的礦產品供應鏈。

礦業的使命因此成為永恒。

3.4 礦業自身發展要解決那些問題

找礦和采礦難度的提升、需求結構的改變以及ESG 標準的推廣，自然對礦業的發展提出新的問題，帶來新的挑戰。面對挑戰，礦業自身需要做出一系列調整和完善，甚至進行革命性的改變。

第一，礦業發展理念必須發生根本轉變。在“創新、協調、綠色、合作、共享”新理念的引領下，參照國際ESG 理念[20]，礦業要根據自身特點，在“安全、綠色、創新、融合”上下功夫。

第二，礦產勘查產業必須加強能力建設。礦業屬于采掘業，其特點是找到地下資源（多數情況下是地表看不到的），并將其經濟地開發出來。在這個過程中的各個環節都需要越來越強的科學技術支撐，才能夠以更加低廉的代價找到和開發出更多的礦產品。

第三，基礎地質調查工作是礦產勘查和礦業開發的基礎[21]，這個傳統的行業隨著現代技術的應用出現了一些問題，基礎地質調查研究的基本技能有所下降，影響找礦效果，從而制約礦業發展。這方面可以通過回顧英國早期地質調查工作歷史受到啟發[4]。特別需要強調的是，在科技高速發展的今天，傳統地質工作在一定程度上被忽視，地質工作能力在逐漸削弱，這對于礦業發展十分不利。實踐證明，傳統地質工作隨著礦業發展不僅不應被削弱，而是要進一步加強，以滿足現代礦業對地質工作的需求[21]。

第四，也是最重要的，是適合礦業發展的政策法規環境。上述問題雖然看上去是礦業自身的問題，但是這些問題的解決離不開外力，需要有效的政策法規支持保障。產業政策上要樹立礦業的應有地位，要將礦業發展放到國家安全和經濟社會發展大局中去考慮；礦政管理和稅收方面要充分考慮礦業的產業特性，充分尊重和保護礦業投資人的權益，營造更好的政策洼地，推動礦業可持續高質量發展。

4 結語

英國的工業革命起源和發展過程展示了礦業，特別是煤炭和鋼鐵產業發揮的關鍵性作用，也詮釋了礦業與工業化過程的互動關系。這種關系不僅僅展示了礦業對工業革命起源的貢獻，更是彰顯了礦業這個產業與經濟社會發展，與工業化、城鎮化之間千絲萬縷的聯系。

英國礦業與工業革命之間的關系表明，礦產資源稟賦是影響工業化革命的重要條件，但不是充分條件。工業革命的發起需要本國的礦產資源保障，但是從長遠來看礦業的國際競爭力才是工業發展的可靠保障。

進入新時代，中國式現代化的實現仍然離不開礦產資源的保障，離不開一個強大的礦業。肩負新使命，面對新挑戰，中國礦業必須轉型升級、提升能力、重塑形象。

對于礦業管理來說，應充分認識理解礦業與工業化之間的內在聯系和發展規律，用“創新、協調、綠色、合作、共享”的理念去統籌礦業與其他產業，與生態環境保護之間的關系。