銅官山國(guó)家礦山公園典型礦業(yè)遺跡評(píng)價(jià)

汪慶玖, 吳長(zhǎng)貴, 寧 磊, 龐馮秋, 葉小華

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局 321地質(zhì)隊(duì),安徽 銅陵 244033)

安徽省銅陵市銅官山地區(qū)是中國(guó)歷史上銅礦資源的重要生產(chǎn)地。其采銅冶銅歷史可上溯至商周[1],盛于漢唐,延至當(dāng)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(shè)置“銅官”負(fù)責(zé)這一帶的銅礦開(kāi)采冶煉。以后歷代相沿,規(guī)模不斷擴(kuò)大,以致達(dá)到了“爐火照天地,紅星亂紫煙”的地步[2]。新中國(guó)成立后,銅官山銅礦是國(guó)家最早恢復(fù)建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。自1952年采出第一車(chē)銅礦石之后,又進(jìn)行了大規(guī)模露天開(kāi)采,形成坑下露天聯(lián)合開(kāi)采銅礦格局,為新中國(guó)建設(shè)做出了巨大貢獻(xiàn),其采礦方案、生產(chǎn)工藝以及地質(zhì)找礦研究成果被地礦、冶金等院校列入教學(xué)內(nèi)容,是中外地質(zhì)、采礦界專家學(xué)者研究注意的重點(diǎn)礦區(qū)?？梢哉f(shuō),銅陵銅官山是中國(guó)3 000年來(lái)采冶銅礦資源史的縮影,是中國(guó)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(guó)土資源部授予“國(guó)家礦山公園”[4]稱號(hào),為全國(guó)第二批國(guó)家礦山公園之一,也是安徽省第二家國(guó)家礦山公園。

1 礦山公園地質(zhì)概況

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

礦山公園區(qū)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(diǎn)為銅官山,山頂標(biāo)高493.1 m。坳谷地形較平坦,地面標(biāo)高20～50 m。

礦山公園構(gòu)造單元屬揚(yáng)子陸塊下?lián)P子地塊中的沿江褶斷帶。構(gòu)造上位于銅官山背斜中段,銅官山背斜長(zhǎng)約18 km,為一北東向“S”型短軸背斜,軸線總體方向?yàn)?2°。背斜樞紐起伏,扭曲如麻花狀,依軸面及樞紐產(chǎn)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(tǒng)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(chǎn)狀正常。南東翼地層亦傾向北西,傾角在60°以上,產(chǎn)狀倒轉(zhuǎn)。

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(dòng)特征,對(duì)礦床的形態(tài)特征有明顯的控制作用。后期則表現(xiàn)為對(duì)礦床的破碎、破壞作用。

礦山公園內(nèi)出露三個(gè)巖體:銅官山巖體、天鵝抱蛋山巖體和金口嶺巖體。三個(gè)巖體均為小巖體,但與成礦關(guān)系密切。據(jù)巖體地球物理學(xué)分析,三個(gè)巖體在深部相連接。

2 銅官山銅礦床及礦山開(kāi)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(gòu)造巖漿巖帶西端南側(cè),北東向褶皺與東西向基底斷裂構(gòu)造的交匯處。

礦區(qū)內(nèi)出露志留系—三疊系地層,礦體賦存于中石炭統(tǒng)黃龍組(C2h)底部白云巖與上泥盆統(tǒng)(D3w)砂頁(yè)巖過(guò)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?guī)r界面附近。極少部分產(chǎn)于大隆組(P2d)或殷坑組(T1y)灰?guī)r與巖漿巖接觸帶。礦帶走向長(zhǎng)約2 200 m。

銅官山銅礦屬矽卡巖型接觸交代礦床[5]。由松樹(shù)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(gè)礦段組成,圍繞銅官山石英閃長(zhǎng)巖巖體周緣接觸帶分布(圖1)。其中前5個(gè)礦段位于巖體南東側(cè)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(zhì)示意圖Fig.1 Geological map of Tongguanshan copper deposit1.第四系;2.三疊系下統(tǒng);3.二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M;4.二疊系下統(tǒng)孤峰組;5.二疊系下統(tǒng)棲霞組;6.石炭系中上統(tǒng)黃龍船山組;7.泥盆系下統(tǒng)五通組;8.石英閃長(zhǎng)巖;9.閃長(zhǎng)斑巖;10.矽卡巖;11.角巖;12.鐵帽;13.磁鐵礦;14.磁黃鐵礦;15.地質(zhì)界線;16.逆斷層;17.平移斷層;18.背斜軸。

2.2 礦山開(kāi)采概況

古代銅礦遺址的考古發(fā)掘和出土的商周時(shí)期的青銅器表明,境內(nèi)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(jù)《漢書(shū)·地理志第八上》記載,西漢元封二年(公元前109年)在今銅陵設(shè)置“銅官”,主管該地區(qū)礦業(yè)事宜。

銅官山銅礦是新中國(guó)成立后自行設(shè)計(jì)建設(shè)的第一座中型有色金屬露天開(kāi)采銅礦山。1950年5月開(kāi)始建設(shè),1952年10月正式投入生產(chǎn),建設(shè)規(guī)模為日采選400 t礦石量。1953年,開(kāi)發(fā)銅官山銅礦資源被列入國(guó)家第一個(gè)五年計(jì)劃,成為156個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目之一。同年5月,銅官山冶煉廠建成投產(chǎn),煉出了新中國(guó)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(lián)合企業(yè),銅料及粗銅產(chǎn)量接近當(dāng)時(shí)全國(guó)總產(chǎn)量的一半[6]。

銅官山銅礦最低開(kāi)采中段為-375 m,開(kāi)拓方法為聯(lián)合開(kāi)拓法,概括為“多點(diǎn)開(kāi)拓,聯(lián)合運(yùn)輸”,即以下盤(pán)和側(cè)翼豎井開(kāi)拓為主,各礦段形成獨(dú)立的開(kāi)拓系統(tǒng)。老廟基山、小銅官山、松樹(shù)山礦段的上部地段采用露天開(kāi)采,其余礦段采用井下開(kāi)采。采用過(guò)的采礦方法十余種,由于礦體賦存狀態(tài)、礦巖物理力學(xué)特性、機(jī)械裝備水平和職工技術(shù)水平等因素的變化,采礦方法時(shí)有變更,采用的主要采礦方法有:階段礦房空?qǐng)龇?、下向分層空?qǐng)龇?、分段空?qǐng)龇ā㈦A段崩落法、淺孔留礦法等五種。松樹(shù)山礦段開(kāi)采深度從地表至井下-215 m中段,老廟基山礦段開(kāi)采深度從地表至井下-370 m中段,小銅官山礦段開(kāi)采深度從地表至井下-175 m中段,澇山礦段開(kāi)采深度從地表至井下-23 m中段,寶山礦段開(kāi)采深度從95 m中段至-250 m中段,筆山礦段(6線以東部分)開(kāi)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(shù)山、澇山、筆山和老廟基山六個(gè)礦段因礦產(chǎn)資源枯竭,經(jīng)安徽省儲(chǔ)委會(huì)批準(zhǔn),先后于1988年、1989年、1993年、1998年閉坑,結(jié)束了銅官山銅礦的采銅史。2002年銅官山銅礦被國(guó)務(wù)院列為關(guān)破礦山。

從建礦投產(chǎn)到最后一個(gè)礦段閉坑,銅官山銅礦五十多年來(lái)共為國(guó)家生產(chǎn)銅24萬(wàn)t,硫精砂(35%)600萬(wàn)t,鐵精砂(60%)582萬(wàn)t,以及黃金、白銀等產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值36億元,上繳了數(shù)量可觀的利稅,作為工業(yè)建設(shè)的人才搖籃,銅官山銅礦還培養(yǎng)并向外輸送了一大批管理人才和技術(shù)人才,促進(jìn)了銅陵市“中國(guó)當(dāng)代銅基地”的地位。

3 典型礦業(yè)遺跡評(píng)價(jià)

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國(guó)土資源部國(guó)土資發(fā)[2004]256號(hào)文附件4《國(guó)家礦山公園評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》,按礦業(yè)遺跡的典型性、稀有性、科學(xué)價(jià)值、歷史文化價(jià)值以及系統(tǒng)完整程度將礦業(yè)遺跡分為三個(gè)等級(jí),分別為:一級(jí)(珍稀級(jí)),二級(jí)(重要級(jí)),三級(jí)(一般級(jí))。

3.2 典型礦業(yè)遺跡評(píng)價(jià)

依據(jù)上述評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)礦山公園礦業(yè)遺跡進(jìn)行評(píng)價(jià),銅官山礦山公園計(jì)有礦產(chǎn)地質(zhì)遺跡、礦業(yè)活動(dòng)遺跡等5大類11個(gè)亞類的礦業(yè)遺跡,其中一級(jí)(珍稀級(jí))15處,二級(jí)(重要級(jí))11處,三級(jí)(一般級(jí))14處[7]。典型礦業(yè)遺跡見(jiàn)表1。

表1 銅官山礦山公園典型礦業(yè)遺跡評(píng)價(jià)表Table 1 Evaluation of typical mining heritage of Tongguanshan Mining Park

3.2.1 礦產(chǎn)地質(zhì)遺跡

(1) 典型礦床剖面及找礦地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。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(shù)山、老廟基山、小銅官山、澇山、寶山五個(gè)礦段,斷斷續(xù)續(xù)。原勘探21線剖面即為典型矽卡巖礦床地質(zhì)剖面(圖2)。

礦體底板均為石炭系下統(tǒng)高驪山組(C1g)角巖,其上毫無(wú)例外地發(fā)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(lái)源于深部的矽卡巖漿侵入充填形成。近巖體一側(cè)都發(fā)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(nèi)向外依次發(fā)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(guò)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(xì))紋層狀構(gòu)造,保留了沉積地質(zhì)體的層狀形態(tài)特征,是由上部的侵入礦漿對(duì)原沉積物進(jìn)行交代改造而形成。

該剖面沿線找礦標(biāo)志層及標(biāo)志礦物礦石類型齊全,具有很高的科考、科普價(jià)值。

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

圖2 銅官山礦床小銅官山礦段21號(hào)地質(zhì)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(yè)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(zhǎng)巖;8.礦化石英閃長(zhǎng)巖;9.磁鐵礦;10.黃鐵礦;11.磁黃鐵礦;12.實(shí)測(cè)及推測(cè)地質(zhì)界線;13.礦體界線;14.外推礦體界線;15.采空區(qū)范圍;16.坑道;17.投影坑道。

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

銅草花學(xué)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(duì)生,開(kāi)的花兒成穗狀花序,偏向枝端一側(cè),其形似牙刷,因此人稱“牙刷草”。它是地球上已知獨(dú)有的能夠比較準(zhǔn)確地顯示銅礦藏位置的特色植物。

銅草花看起來(lái)像草,其實(shí)是一種沒(méi)有葉子的小花,多為藍(lán)色或紫紅色,生長(zhǎng)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(shù)不發(fā)達(dá)的時(shí)候,找到它就意味著找到了銅礦,人類依靠它的指引來(lái)開(kāi)采銅礦。銅陵有句諺語(yǔ):“牙刷草,開(kāi)紫花,哪里有銅,哪里有它”。銅陵的幾大銅礦,處處可見(jiàn)銅草的倩影。尤其是在暴露的礦化地帶,銅草長(zhǎng)得最為蔥郁,即使礦藏埋得很深,地表也會(huì)透出三兩棵來(lái)。這是因?yàn)殂~草吸附銅元素的能力特別強(qiáng)。有人做過(guò)試驗(yàn),干的銅草含銅量達(dá)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(yè)生產(chǎn)活動(dòng)遺跡

(1) 露天采礦遺跡(老廟基山—小銅官山露采場(chǎng))。老廟基山、小銅官山露天礦段1954年10月開(kāi)始建設(shè),1956年9月投產(chǎn),1985年底閉坑。該露采場(chǎng)為國(guó)內(nèi)第一個(gè)自行設(shè)計(jì)的機(jī)械化露天礦山。20余年的露天采礦,采坑垂直高差最大超過(guò)100 m,形成了人工峽谷般的壯觀景象。

東南邊坡總長(zhǎng)1 100余米,坑底最低標(biāo)高48.9 m,邊坡后緣最高標(biāo)高160 m,相對(duì)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(tǒng)高驪山組、泥盆系上統(tǒng)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(pán)最終邊坡角基本一致。

西北邊坡總長(zhǎng)960余米,坑底最低標(biāo)高48.9 m,邊坡后緣最高標(biāo)高118.9 m,相對(duì)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(zhǎng)巖。

(2) 羅家村——露采新村古冶煉遺跡(大煉渣)。銅官山是中國(guó)著名的古礦區(qū),區(qū)內(nèi)古人采冶銅遺跡遍布,老窿、廢礦堆、煉渣隨處可見(jiàn)。五六十年代的現(xiàn)代礦山建設(shè)過(guò)程中,在松樹(shù)山、筆山古采區(qū),曾發(fā)現(xiàn)過(guò)多處古代采礦井巷以及銅斧、銅鑿、鐵錘、木制水車(chē)等生產(chǎn)工具。

冶煉遺址分布在筆山北側(cè)、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(jì)20萬(wàn)t以上,可見(jiàn)當(dāng)時(shí)的礦冶規(guī)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)大面積漢唐時(shí)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(dāng)時(shí)冶煉水平的重要標(biāo)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(shí)期,由于燃料更替和鼓風(fēng)設(shè)備改進(jìn),則由地面豎爐改為地爐,爐體增大,在爐前開(kāi)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(jié)所致。史料記載有“齊、梁之代為梅根治,以烹銅鐵”,唐宋時(shí)期規(guī)模更甚,李白的“爐火照天地,紅星亂紫煙。赧郎明月夜,歌曲動(dòng)寒川”,生動(dòng)地描繪了當(dāng)年銅陵地區(qū)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(guī)模宏大的礦冶活動(dòng)最好的實(shí)物見(jiàn)證,也是中國(guó)乃至世界冶金史上的一大奇觀,具有極高的歷史、文化價(jià)值。1998年,銅官山腳下漢唐時(shí)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(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)單位”。2004年,首屆CCTV全國(guó)魅力城市評(píng)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(yè)制品遺跡

(1) 青銅器。銅官山及周邊地區(qū)考古發(fā)掘的一系列重大發(fā)現(xiàn),為銅陵地區(qū)采礦冶銅歷史研究提供了大量可靠的實(shí)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(xiāng)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(nèi)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(biāo)志。1987年11月出土銅鼎、鐘、劍、矛各1件以及車(chē)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(chǎn)品?，F(xiàn)代冶煉產(chǎn)品主要有粗銅、電解銅、硫酸、硫酸銅及金、銀等。新中國(guó)成立后自己生產(chǎn)的第一塊銅錠,即于1953年5月1日產(chǎn)生在銅陵(照片3)。

4 結(jié)論

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

(2) 銅官山國(guó)家礦山公園礦業(yè)遺跡豐富,計(jì)有礦產(chǎn)地質(zhì)遺跡、礦業(yè)活動(dòng)遺跡等5大類11個(gè)亞類的礦業(yè)遺跡,其中一級(jí)(珍稀級(jí))15處,二級(jí)(重要級(jí))11處,三級(jí)(一般級(jí))14處。多處礦業(yè)遺跡具有典型性、稀有性的特征,具有較高的科學(xué)價(jià)值和歷史、文化價(jià)值,遺跡類型及內(nèi)容非常系統(tǒng)、完整。

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

(3) 銅官山國(guó)家礦山公園位于皖江城市帶承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)的銅陵市區(qū),區(qū)位優(yōu)越,交通便利,銅文化底蘊(yùn)深厚,馳名中外,有良好的開(kāi)發(fā)利用前景。

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[14] 張愛(ài)冰,陸勤毅.皖南出土商代青銅容器的年代與性質(zhì)[C]//青銅文化研究編輯部.青銅文化研究(第六輯).合肥:黃山書(shū)社,2009.

[15] 安徽大學(xué).皖南商周青銅器[M].北京:文物出版社,2006.