矿业开发历史及成矿地球化学

蕭榮閣

青铜器时代的人就希望自己长一双千里眼，看穿大山，看透大地，遍地捡黄金？我国矿产资源开发历史悠久，从应用岩石-冶炼金属-到现在热核技术应用原子核。矿业开发决定了一个国家的历史，矿产是工业的食粮，矿业开发决定了国家之间的工业经济发展水平！

地质一号升空

远在青铜器时代人们就梦想有颗千里眼看穿世界，看透大山，终于迎来这一天，地质一号卫星发射成功！

地质一号卫星顺利入轨

地质卫星应用

我国矿产资源开发经历了重要历史阶段：

一、古代矿业发展：

史前未知文明工程

原始社会石器时代：

旧石器时代，中华民族的祖先从“巫山人”（距今约 200 万年）、“元谋人”（距今约 170 万年）起，到“蓝田人”（距今约 60 万年）、“北京人”（距今约 50 万年）就开始利用石片、石块等石料矿产制作石器工具来采集食物和抵御毒虫猛兽的袭击。新石器时代，石料矿产利用更为广泛，制作的工具也更实用精巧，除石刀、石箭外，还有石斧、石镰、石犁等，并且开始开发利用黏土、陶土等非金属矿产烧制陶器，同时对玉石矿产、铜矿和煤矿也有一定利用。

新石器时代的标志是出现了研磨器，并烧制陶器，加工自然金属金铜制作祭品！

旧石器时代与新石器时代

夏商周时期青铜器时代：

从夏代开始进入奴隶社会，从利用自然铜开始向制作青铜器过渡，到商周时代达到鼎盛，之后开始向铁器时代过渡。

三星堆青铜器

三星堆的神奇文物

古人的留言文字

红山石版画

先秦时期进入铁器时代：

除了开发某些非金属矿产外，对铜、铁、银、锡、铅、汞等矿产也逐渐被开发，煤炭也已逐渐被认识和利用。

冶炼工艺发展从熔炼低熔点金属开始到熔炼高熔点金属。

古人找矿标志

大冶铜绿山古井遗址

铜陵古矿井遗址等

花山谜窟

冰河时期史前文明

1.7万年前的神秘工程

亚马逊史前隧道

地下4000公里隧道

四川资阳濛溪河遗址

濛溪河遗址视频

古人冶炼工艺从熔炼低熔点金属开始到熔炼高熔点金属，主要取决于燃料，初期是以木材为燃料可以冶炼铜金（铜1083°C，金1064.43°C；逐渐以木炭代替木材为燃料，可以冶炼熔点较高铁矿石（铁1538°C）！但是没有高温焦炭燃料的年代，钨（3410°C）钼（2620°C）铌（2468°C）钽（2996°C）铬铁矿（铬1907°C）等矿石一直是难熔的矿石！燃烧焦炭一般可以达到2300-2500°C，最高可以达到3000°C！

所以古人留下的矿坑遗址都是低熔点的铜金铅锌银砷锑汞等低熔点金属矿坑遗址，现在由于科技进步可以就矿找矿，扩大规模，废矿变新矿，小矿变大矿，呆矿变活矿，起死回生！现代由于高温燃料的应用，高熔点的难熔金属也被开发，引起重视，所以近几十年新发现的矿床都是高熔点金属矿床，或者老矿山中重新评价伴生高熔点稀散金属开发利用！

焦炭的发明，可以说是炼铁技术的一次革命。它是由煤炭在隔绝空气的条件下干馏而成，具有高热值、低灰分和良好的还原性能。焦炭在炼铁过程中主要起到两个作用：一是作为燃料提供高温，二是作为还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成铁。

利用煤炭冶炼金属可以追溯到大约在公元前5世纪，这一时期正值春秋战国时期，开始冶炼制作铁器。但是大概唐宋年间发明生产焦炭，冶炼技术才全面发展！

秦汉时期：

国家统一，经济发展与管理加强，矿业摆脱战国后期战乱影响逐步恢复，盐矿和铁、铜、金、银、铅、锡、汞等被开采，开发矿业进入兴盛时期。

魏晋时期：

煤炭已用作生活燃料，人们也懂得将石油作燃料用于战争中的火攻。

隋唐时期：

古代矿业的繁荣时期，金属矿产的开发利用出现高峰，盐业生产也有很大发展，且全力发展铜矿并将采矿权全部收归国有。

电弧炉炼钢

二、近代矿业进入热核开发时代：

自 19 世纪中叶起，中国开始引进科学的普查找矿方法与地质科学理论，有目的地开展矿产资源的地质调查和开采。开始认识并冶炼钨钼铌钽等高熔点金属！并由利用金属元素到利用超热原子核时代！

原子弹爆炸

蘑菇云采样

核裂变和核聚变是两种不同的核反应过程，它们在反应物、反应条件、能量释放、应用领域和环境影响等方面存在显著区别。

反应物

●核裂变：重元素的原子核，如铀和钚。

●核聚变：轻元素的原子核，如氢的同位素氘和氚。

反应条件

●核裂变：达到一定的临界体积和质量，通过中子轰击引发链式反应。

●核聚变：极高的温度（上亿度）和压力。

能量释放

●核裂变：通过重原子核分裂成两个或多个较轻原子核释放能量。

●核聚变：通过两个轻原子核融合成一个更重的原子核释放能量，能量密度更高。

应用领域

●核裂变：核电站和核武器。

●核聚变：研究阶段，未来清洁能源的潜在来源。

环境影响

●核裂变：产生大量放射性废物，处理复杂。

●核聚变：放射性废物极少，环境影响较小。

核电站

漳州核电站投产

三、现代矿业发展：

新中国成立后，开展了大规模矿产地质勘察工作，取得了巨大成就，发现的矿产种类不断丰富，探明储量潜在价值居世界前列，能源矿产（如煤、石油、天然气）以及各类金属矿产（如铁、铜、金、银等）和非金属矿产（如石灰石、石英砂等）的开发利用都得到了极大的发展，为国家经济建设提供了重要的物质基础。

不同国家和地区的矿产资源开发历史会因各自的地理条件、经济发展和科技进步等因素而有所不同。世界范围内，一些地区如欧洲、美洲等地的矿产资源开发也有着漫长的历史，经历了从原始手工开采到现代机械化、智能化开采的转变。随着科技的不断进步，矿产资源的开发利用在效率、环保、可持续性等方面都在不断提升和改进。

核电站

大炼钢铁年代

五朵金花

说文解字，从汉字演化看矿业发展！

双墩遗址陶器新石器早期遗址

双墩遗址刻符

双墩甲骨文

冷家滩遗址玉龟玉片

【王】者顶天立地，贯通天地人，王者之器【玉】，玉也象征石界之王！玉分为硬玉软玉，硬玉透辉石绿辉石钠铬辉石类矿物组成，软玉主要透闪石阳起石蛇纹石类矿物组成！

玉字演变

仰韶文化新石器晚期遗址

矿物颜料

自然金自然铜，人类最早期认识的金属一定是自然金属，自然金自然铜是比较常见的自然金属，而且质地柔软可塑性强，便于加工利用！所以人类最早利用的金属是金和铜，自然金少了，发现铜矿里也可以练出金，创造【金】和【铜】字！

金字演化金矿物自然金，含金黄铁矿！

铜字演化铜矿物有自然铜，黄铜矿，辉铜矿，斑铜矿，黝铜矿，孔雀石，蓝铜矿，黑铜矿，绿松石！

麻阳自然铜矿古河道相砂砾岩型自然铜铜矿，沉积期后低温热液矿床！

五行说是对世界认知的古典学说，认为世界由五种物质元素组成，这个金木水火土，只有金字争议较大，是自然金的金还是金属的金？

东西方位是金和木，是实物，南北是水火，不能盛裝，所以市场买卖东西，不能买卖南北！你这个人不是东西，是说你像水火一样无情无义！

磁铁矿，主要用作兵器的金属，金字加戈成为铁。秦始皇最早大量以铁做兵器所以能统一六国，美国最早研究出原子弹，所以能称霸世界！

方铅矿，立方体的金属矿物，成为铅！

铁矿石磁铁矿赤铁矿菱铁矿褐铁矿铬铁矿，黄铁矿镜铁矿！

古法炼铁

剑的进化

秦剑特征青铜硬质合金材料，剑身长出六国20-30公分！

辉钼矿黑钨矿，熔点高冶炼工艺复杂！

难熔金属

锡石辉锑矿，易于冶炼的金属！

锡矿石的主要成分是锡石（SnO₂），锡的熔点为231.89℃。

锡矿石是多种矿物的集合体，其中可能含有其他杂质或化合物，这些杂质的存在可能会对锡矿石的熔点产生一定的影响，但影响通常较小。

锑矿石冶炼

锡矿山不产锡

世界锑都锡矿山

中国锡矿

两种矿物晶形完全不同，两种矿床成因完全不同，锡矿床是钨锡铋钼共生的高温热液矿床，锑是砷锑汞共生的低温热液矿床！

银矿物，八卦西北为艮卦位，产于西北的金属定名为银！

冷水坑铅锌银矿

八大铅锌银矿

起源于汉炼银历史记载有误，炼银早于汞水银，秦始皇陵记载水银做山河宇宙，经过地球化学测量有汞气异常，所以炼银最早应该在春秋时代！

闪锌矿黑色高温闪锌矿含铁杂质较高，低温浅色闪锌矿成分比较纯！

闪锌矿石

自燃汞水银辰砂，常温液态金属，水银一样的金属！

液态金属汞

吕国历史春秋吕国

铝土矿

铝字演变

春秋时期在吕国冶炼出的一种金属，称为【铝】！

成矿作用地球化学

成矿作用哲学内因和外因

对立统一规律

中国历史讲易经八卦阴阳五行说，讲事物都是矛盾的对立统一，讲事物发展都有内因外因两重性，内因决定事物的本质，外因借助内因而起作用！

成矿作用也有内因外因，内因就是成矿元素本身的物理化学性质，外因就是各种地质作用！所以研究成矿不能只研究地质作用，还必须研究元素地球化学！

元素周期表中元素的发现顺序是一个漫长的历史过程，随着时间的推移和科学技术的进步，新元素不断被发现。

以下是元素发现的主要阶段和关键人物：

1. 早期发现：

○古代：金、银、铜、铁、铅、锡、汞、硫等元素在古代就被人类发现和使用。

○18世纪：瑞典化学家舍勒发现了氧、氯等元素。

○19世纪初：英国化学家戴维通过电解法发现了钾、钠、镁、钙等元素。

2. 门捷列夫的贡献：

○1869年，俄国化学家门捷列夫发表了元素周期律，将已知的63种元素按原子质量排列，发现了周期性规律。

○他的周期表为后来的元素发现提供了理论指导。

3. 后续发展：

○1894年，英国化学家拉姆齐发现了惰性气体氩。

○1913年，英国物理学家莫塞里通过X射线光谱发现了元素的原子序数。

○20世纪：随着核物理技术的发展，更多元素被人工合成，如锝（Tc）是第一个人造元素。

4. 现代发现：

○2010年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）确认了第112号元素鎶（Cn）。

○2015年，第113号、115号、117号和118号元素被正式确认，完成了元素周期表的第七周期。

元素周期表的发展是众多科学家共同努力的结果，从古代的经验积累到现代的科学研究，不断完善和扩展。建议查阅相关化学史资料以获取更详细的信息。

元素化学性质

元素周期表基本特征

元素周期律

准金属半金属

半导体和半金属

半导体

副族过渡元素金属元素，第八副族都是幔源地核元素，靠近主族元素多是壳源元素！

稀散元素矿物

三稀元素

稀散元素难于形成独立矿物，一般以类质同象或吸附状态寄生在其他矿物中，是现代电子工业主要原料矿产！

稀土矿床成矿，轻稀土-碱性岩浆岩-放射性元素矿产共生，白云鄂博发现世界最大钍矿！

白云鄂博超级钍矿

蒙古国开采稀土矿石运往美国因放射性超标被大连海关卡住，美国在澳洲开采稀土矿因放射性超标，被环保卡住停产，在越南开采稀土因选矿不过关没办法开采！

澳洲稀土废水超标

稀土分离

锗元素和锗矿石

铟元素与铟矿石个旧铟矿石

镓铟元素矿产

铝土矿伴生镓



地核-铁镍合金；地幔-铁镁层；地壳-硅铝层！其他元素以与这三组元素的相关性分析处于哪个层圈！

通过地震法测定层圈地震波速度确定各层圈物理状态，固态物质地震波传播快，液态物质地震波传播速度慢！各层圈之间有几个地震波速度突变点即为层圈界面！

没有地核下地幔的样品，如何确定地核是铁镍金属合金，地幔是铁镁硅酸盐岩？通过收集陨石样品进行比较，已经采集到陨石有铁镍陨石和球粒陨石，铁镍陨石的物理特征与地核物理特征一致，球粒陨石与地幔物理特征比较一致！

新疆阿勒泰铁陨石

球粒陨石

“开发矿业”

题字是毛泽东于1949年12月31日在中国驻苏联大使馆接见中国留学生时，为莫斯科地质勘探学院学生任湘题写的。这一题字对中国的矿业发展具有重要的历史背景和深远的意义。

历史背景：

● 1949年是新中国成立的年份，国家面临着大规模的建设和发展需求。

● 矿业作为国民经济的基础产业，对于国家的工业化和现代化建设至关重要。

● 中国在当时需要大量的矿产资源来支持工业发展。

● 毛泽东的题字反映了对矿业开发的重视和期望。

意义：

● 激励了一代又一代的矿业工作者。

● 题词成为他们努力工作的动力源泉。

● 推动了中国矿业的发展。

● 矿业工作者在题词的鼓舞下，发扬“三光荣”、“四特别”和“铁人”精神。

● 为新中国的建设提供了丰富的矿藏。

● 促进了中国从矿业弱国向矿业强国的转变。

影响：

● 中国的矿种勘查开发数量显著增加。

● 主要矿产品产量大幅增长。

● 矿业的发展为国民经济提供了重要支撑。

● 为中国的工业化和现代化进程提供了坚实基础。

如需更详细的信息，建议查阅相关历史文献和资料。

新中国成立以来，我国矿业经历了显著的发展历程，取得了重要成就，并在新时代面临新的挑战和转型需求。

发展历程与成就：

● 新中国成立初期（1949-1952年）：国家处于国民经济恢复时期，政府积极组织地质队伍，开展资源勘查，恢复矿山生产。煤炭、铁矿石、原油等主要矿产品产量显著增长，为后续发展奠定了基础。

● 1953-1978年：大规模地质勘查工作展开，重点在石油、煤炭、铁、铜等矿产资源。发现了克拉玛依油田、大庆油田、攀枝花钒钛磁铁矿等重要矿产地，建立了比较完整的矿业及原材料加工工业体系。

● 1978-2012年：改革开放推动地质工作进入恢复发展期。1985年开始新一轮固体矿产普查，1999年启动国土资源大调查，发现了内蒙古白云鄂博特大型稀土矿、新疆罗布泊钾盐矿床等。

● 2012年至今：党中央将矿产资源安全提升到国家安全高度。矿业发展注重科技创新和绿色发展，推动产业转型升级。

新时代的挑战与转型：

● 挑战：

○ 西方国家对我国矿产品供应链的限制，增加了工业化成本。

○ 矿业活动带来的安全和生态环境问题受到严格监管。

○ 资源枯竭压力促使寻找新的资源和提高利用效率。

● 转型方向：

○ 绿色发展：政府出台政策引导矿业向绿色、可持续方向转变，推动绿色矿山建设。

○ 技术创新：企业探索数字化转型，提高资源利用效率，降低生产成本。

○ 人才培养：培养高素质人才，推动矿业的创新发展。

我国矿业在新时代正努力实现安全发展、绿色发展、创新发展和融合发展，以应对国内外的挑战，保障国家能源资源安全和经济社会的可持续发展。

以钢为纲

五朵金花演示找铁矿石大炼钢铁的故事，演活了一座城市，演红了一个行业！