从中国首次发现海域金矿说起（1）
胡经国
一、山东莱州三山岛北部海域金矿
㈠、莱州三山岛北部海域金矿概述
中国山东莱州三山岛北部海域金矿位于山东莱州，是中国在海域发现的首个金矿。
该金矿由山东省第三地质矿产勘查院探获。其金矿资源量达470多吨，储量在20吨以上，为一大型金矿（50吨以上为特大型金矿)。这个大金矿的潜在价值超过6600亿人民币。
山东莱州三山岛北部海域金矿详查工作完成钻探15万余米，搭建海上钻井平台71架次，海上钻孔最深近2000米，搭建海上钻井平台71架次，海上钻孔最深达1973.46米。莱州三山岛北部海域金矿床勘探工作于2015年底完成。
由陆地进入海域勘查找金，揭开了海底面以下2000米的“黄金王国”的神秘面纱。这在岩金勘查领域具有划时代的意义。
莱州自古以来就是黄金矿产地。三山岛北部海域金矿床位于胶东西北部三山岛成矿带之内，为一严格受断裂构造控制的超大型破碎带蚀变岩型金矿床。
在这一区域内金矿资源丰富，是中国重要的黄金生产基地，在世界范围内也属于罕见的金矿富集区。
莱州已探明黄金储量达2000多吨，是名副其实的中国黄金储量第一市。
一般金矿体多呈板状、凸透镜状、脉状。而在该海域发现的海底金矿成矿带，其形状有点像巨大的“螃蟹”埋藏在深海底部。
㈡、莱州三山岛北部海域金矿历史背景
山东莱州自古以来就是黄金矿产地。三山岛北部海域金矿床位于胶东西北部三山岛成矿带内，为一个严格受断裂构造控制的超大型破碎带蚀变岩型金矿床。在该区域内金矿资源丰富，是中国重要的黄金生产基地，在世界范围内也是罕见的金矿富集区。莱州已探明的黄金储量达2000多吨，是名副其实的中国黄金储量第一市。
实际上，早在50年前，山东地矿勘探人员就发现了三山岛有金矿。那时，地矿人员只是发现在三个山头下面有金矿的露头，但是它到底有多大？其储量有多少？都不清楚。在20世纪60年代，当时的山东省地质局807队，现在的地矿局六队，发现了三山岛金矿。后来，多家勘查单位在三山岛一带陆续发现了新立金矿、西岭村金矿以及三山岛北部海域金矿。
㈢、莱州三山岛北部海域金矿找矿勘探
1、找矿勘探概况
山东地矿三院曾先后探获招远玲珑东风矿床171号脉、莱州西岭村、牟平辽上、莱州三山岛北部海域等特大型金矿床，累计探获金资源储量1500余吨。
从2012年，莱州市瑞海矿业决定加大投资力度，山东省第三地质矿产勘查院接手找矿工作，在海下领衔上演了一幕“耕海探宝”的金矿找矿大戏。
2012年，在前期工作和综合分析的基础上，在莱州海域圈定了找矿靶区，启动了详查工作。到2014年，完成了详查报告。整个勘查工作历时近三年，找到了当时中国国内最大的金矿，并且是在海上发现的，探获金属资源量470.47吨。三山岛北部海域金矿详查项目已顺利通过由中国工程院院士陈毓川为组长的专家组评审。
三山岛北部海域金矿床的勘查实践，不仅证实了渤海湾海域金矿成矿的巨大潜力，同时也是中国海域金矿勘查的首次尝试，具有里程碑意义。
2、勘探技术
在海上金矿钻探平台的研发上，中国国内尚无可以借鉴的经验。星罗棋布的钻探平台平铺海上，犹如一个个橙红色的“铁螃蟹”，将其9支“铁爪”深深地插入海底。这个仅有100多平方米大的海上钻探平台，是整个山东地矿三院人的智慧结晶。
在海上安装钻探平台，首先就是定位十分困难。海上茫茫一片，没有参照物。只要有一点风浪，平台就漂浮不定，漂移百八十米一点儿感觉都没有。所以，需要不断反复定位。海上钻探平台属于拼装式插桩平台。它是靠插在海底10多米深的泥沙里的9个钢管腿支撑着的工作台面。单是这9个钢管管口与平台接口锚固的这个环节，就被来参观考察的专家形容为：堪比太空上“天宫一号”对接。
2012年，第一个钻探平台安装历时达24小时。到了2013年，随着技术成熟，一个钻探平台大致仅需要8个小时就能全部安装到位。就这样，三山岛的海平面上架起了67个平台，成为海上“勘探工厂”。经过三山岛海上金矿勘查实践，该钻探平台经受住了10级大风、冬季海冰的考验，运行安全稳定可靠。这项勘探技术填补了中国国内的空白。
2015年，山东地矿三院参考国际一流海洋钻探平台的设计理念，重新研制开发出了新型大陆架钻探平台“探海1号”系列拼装式插桩海上钻探平台。它可根据施工要求，自由组合平台构件、灵活增减作业面积、升降平台高度。全新升级的钻探平台已成功运用于该院承担的远离海岸100公里的中国东部海区大陆架科学钻探项目。
㈣、莱州三山岛北部海域金矿开发意义
在烟台新探明的矿产资源储量中约有80%为深部找矿成果。其中，金矿达到1300余吨。然而，由于受限于地温等开采技术的限制，因而深部找矿已成为矿产开发的重要研究课题。
南非金矿开采深度才达到3～4公里；国家开采深度不超过1.5公里。烟台发现的矿产深达2000米深。深部地下埋了多少黄金？还有多少储量？这都需要深部金矿找矿勘探成果。金矿深部地质条件复杂，不仅仅是找矿难度大，而且将来开采也意味着有更大的难度。
深部找矿勘探、寻找接替资源已成为矿山企业发展的重要战略课题。放眼世界，一些国家的金矿钻孔深度早已突破了4000米，甚至5000米。国际矿业数据显示，1000～5000米之间的金矿开采价值更大。虽然中国是世界黄金生产的第一大国，但是至今中国的黄金勘查、开发仅限于地下1000米以内，甚至多集中在800米以内的地表表层开采。
之前，中国国内地质勘探第一深度在安徽，其深度达到了2706米。然而，山东黄金集团开展了“超深部综合地质研究”的科研项目，并且配合该项目在三山岛断裂成矿带的西岭村矿区启动了4000米科研深钻施工，而且已经取得了较好的钻探成果。三山岛北部海域在海下施工深达近2000米的钻孔，这在岩金勘查领域具有重要意义，为揭开地下“黄金王国”的“神秘面纱”提供了有力的技术支撑。
㈤、莱州三山岛北部海域金矿社会评价
中国科学院院士翟裕生、许志琴、金振民和世界地科联副主席迪莱克先生等先后来该项目考察调研，并且分别对该项目海上施工技术和重大找矿勘探成果给予盛赞。
海上钻探的成功实施，标志着中国地质工作已从大陆走向海洋。中国已从地质大国向地质强国迈进。
迪莱克表示：“一流的组织和管理，一流的海陆深钻技术。你们震惊了世界科学家。我受益匪浅，期待我们携手共创辉煌。”埃及坦塔大学教授、地质学家阿布·安巴尔题词：相信更辉煌的明天属于你们，祝愿中国友人问鼎世界之巅。
2015年初，三山岛北部海域金矿详查项目顺利通过由中国工程院院士陈毓川为组长的专家组评审；探获金资源储量470.47吨，平均品位4.3克/吨。
该专家组认为：三山岛北部海域金矿勘查，首开中国海域金矿勘查先河，是在综合分析研究矿田地质背景与找矿潜力的基础上，成功开展的一次系统的由预查直接进行详查的勘查活动，具有周期短、规模大、成果丰、效果好的特点，是一次矿床学研究思维方法创新与实践有机结合的成功范例。
㈥、中国唯一海底开采金矿
采矿是指在地壳内和地表开采矿产资源的技术和科学。普遍的有色金属采矿为露天采矿和井下采矿，都是基于地表的采矿。2018年年初，山东莱州对外公布发现了中国首个海域金矿——三山岛北部海域金矿。从此，中国开始了海底采矿。
1、矿床富集储量巨大
三山岛海域金矿位于胶东半岛；其探矿面积为17.91平方公里，位于中国国内的一级成矿带——三山岛－仓上断裂成矿带之上，为一个严格受断裂构造控制的超大型破碎带蚀变岩型金矿床。其周边特大、中型金矿床富集，成矿地质条件优越，探矿增储空间巨大，是世界上少有的特大型金矿，在中国国内单体矿山中规模最大、储量最多。
2015年，山东省第三地质矿产勘查院历经三年探获的莱州三山岛北部海域金矿床，其金矿资源量达470多吨（储量20吨以上为大型金矿，50吨以上为特大型金矿）。莱州三山岛北部海域金矿属于中国全国首个海上发现和开发的金矿。
该矿床矿体走向长度超过2000米，单矿体局部厚度达67米。目前已备案金金属量382.58吨，平均品位4.52克/吨。预计两年勘探结束后，可提交金资源量550吨以上。它将成为中国国内有记载以来黄金史上最大的单体金矿床。按照行业标准，储量20吨以上为大型金矿，50吨以上为特大型金矿。若按生产规模10000吨/日计算，可连续满负荷生产40年。
2、海上勘探国内独有
海上金矿勘查难度巨大，将历经重重考验。2012年，山东省第三地质矿产勘查院接手找矿工作，在海下领衔上演了一幕“耕海探宝”的金矿找矿大戏。勘探团队历时三个多月研制生产出了大陆架海上钻探平台。它可以经受住10级大风、冬季海冰的考验。整个莱州市三山岛海域详查工作完成钻探12万余米，施工高峰期开动机台52台，搭建海上钻井平台67架次，施工人员最多时达1000余人。施工人员每次勘探都将冒着生命危险。他们的意志和决心却一次次克服了大风大浪，让三山岛北部海域金矿在无数个艰难险阻中浮出水面。
3、深部采金趋势使然
深部探矿、寻找接替资源已成为矿山企业发展的重要战略课题。虽然中国是世界黄金生产的第一大国，但是至今中国的黄金勘查、开发仅限于地下1000米以内，甚至多集中在800米以内的地表表层开采。深部探矿、寻找接替资源已成为矿山企业发展的重要战略课题；想要增加黄金储量，必须向深部进军。
山东黄金集团积极开展“胶西北金矿集区超深部综合地质研究与资源预测”重大科研项目，并且配合该项目在三山岛断裂成矿带的西岭村矿区启动了4000米科研深钻施工工程，完成了中国岩金勘查第一深钻，其深度达4006.17米。从而，刷新了中国小口径岩芯钻探最深纪录，开创了中国金属矿产深部探矿工作的先河，填补了中国国内深部黄金勘查的空白，推动了相关成矿理论和技术的发展。
4、高度赞赏成功典范
中国科学院院士翟裕生、许志琴、金振民和世界地科联副主席迪莱克先生等先后前来分别对三山岛北部海域海上施工技术和重大找矿成果给予盛赞。海上钻探的成功实施，标志着中国地质工作已从大陆走向海洋，中国已从地质大国向地质强国迈进。
该专家组认为：三山岛北部海域金矿勘查首开中国海域金矿勘查的先河，是在综合分析研究矿田地质背景与找矿潜力的基础上，成功开展的一次系统的由预查直接进行详查的勘查活动，具有周期短、规模大、成果丰、效果好的特点，是一次矿床学研究思维方法创新与实践有机结合的成功范例。
二、地球四大“特殊”金矿
㈠、库波尔金矿：世界上最孤独的金矿
库波尔金矿位于俄罗斯西伯利亚东部的冰原深处；最低温度可达零下50摄氏度，是全世界最寒冷的金矿。这里只有一条公路通向外界，即便在夏季气温也只有十几度。它是世界上最难开采的金矿之一。
该金矿是在20世纪40年代发现的，于2008年开始恢复开采。此后开始提炼金银等贵金属。其黄金选矿厂可提供4500吨金矿。
库波尔金矿的1200多名矿工每次进矿区都要待上大约两个月，在极其艰苦的工作环境下持续工作长达12小时。这座金矿距离最近的城市超过200公里，一度只能靠飞机进出。
该矿区拥有相当多现代化的基础设施，包括温暖的生活区、电视休息室、一个健身房，甚至还有一个摆满宗教肖像画的教堂。很多食物补给都要提前两年预定，然后通过350多公里的冰路送到矿场。
㈡、三山岛金矿：中国唯一海底开采金矿
三山岛海域金矿位于中国山东胶东半岛；其探矿面积17.91平方公里，位于中国一级成矿带——三山岛－仓上断裂成矿带之内；其周边特大、大中型金矿床富集，成矿地质条件优越，探矿增储空间巨大。它是世界上少有的特大型金矿，在中国国内单体矿山里规模最大、储量最多。
2015年，山东省第三地质矿产勘查院历经三年探获的莱州三山岛北部海域金矿床，金矿资源量达470多吨（储量20吨以上为大型金矿，储量50吨以上为特大型金矿），金平均品位4.3克/吨。莱州三山岛北部海域金矿属于中国首个海域金矿。
三山岛金矿1989年投产；矿山采用主竖井、斜坡道联合开拓和点柱式机械化水平分层充填采矿方法；选冶采用两段磨矿、两段选别、海水选矿、氰化浸金、湿法熔炼工艺流程；用于采矿、出矿、运输、提升、探矿的设备全部从国外引进。
同时，三山岛开采深度已经达到1050米。中国目前仅有16座金属矿山深度超过1000米。据统计，未来10年内，中国将有1/3以上金属矿山开采深度达到或超过1000米。三山岛金矿具有很好的示范作用。
深部开采海底金矿，诸多与众不同代表了其技术的先进。三山岛金矿是目前中国机械化程度和整体装备水平最高的现代化金矿，尤其是数字化矿山建设已初具规模，在数字化开采领域居于国内领先地位。
㈢、南非Mponeng金矿山：全球最深矿井4350米
南非Mponeng（姆波尼格）世界级金矿拥有目前世界上最深的矿井，同时也是规模最大、品位最高的金矿山之一。
该金矿各个矿坑和巷道总长度达370千米，蜿蜒延伸到大约4350米深的地下。矿工从地面抵达采矿面需要90分钟时间，返程同样需要那么长时间。
Mponeng金矿山位于南非西北省，维特瓦特斯兰德盆地西北角，属于兰德式古砾岩型金－铀矿床。该区内有两条主矿层：VCR探明储量65.3万盎司（20吨），控制储量550万盎司（170吨）。VCR之下的CLR矿层，控制储量为300万盎司（120吨）。矿脉厚约1米。
Mponeng金矿位于威特沃特斯兰德黄金带内。这条黄金带黄金储备量位居全球第一，大约50%的黄金都来自此地。
Mponeng金矿于1981年开始动工。采用了“凿井”施工法，将巨型垂直结构缓慢沉入地下；随后矿工会挖掘更多电梯井，逐步向采矿面靠近。
Mponeng金矿装配有全球垂直行程最长的电梯。每天约有4000名矿工下井开采。但是据了解，这个电梯与我们通常乘坐的电梯并不相同。每台电梯有三层，可以容纳120人同时乘坐，垂直升降距离达7490英尺（2283米）；最大运行速度为每小时40英里。矿工还需要在其中换乘电梯，才能到达金矿更深处。
不过近年来，Mponeng金矿的黄金产量逐步下降，矿工们不得不挖掘得更深才能开采到黄金。
Mponeng金矿每天采矿过程中会消耗5000磅炸药。通过“引爆”帮助工程师接触到更深的黄金储备。每天约有6400吨矿石被开采出来。
㈣、沙漠“世界级大金矿”
澳洲中部的沙漠可能蕴藏着大量黄金。2015年，ABMResources黄金矿业公司公布，包括维州部分地区在内的广阔澳洲中部，被冠以“世界未开采黄金储量最高地区”的称号。
据澳大利亚广播公司报道，ABM的公告称，位于澳洲中部的Kintore以东55公里处的Bumblebee地区，已探明黄金储量的规模“超级大”。从资源量来讲，澳洲黄金经济资源量位居世界首位，占世界黄金资源总量的18%。
不过，由于黄金矿带地处偏远地区，并且缺乏完善的基础设施，“掘金者”要实现梦想还面临着很大的挑战。
三、金的特性
纯金为金黄色，含有杂质时其颜色可相应变化。
金具有耀眼的光泽。白光下反射率平均为74%；随着含银量的增加，反射率增高，金硬度增大，密度减小。
金的挥发性极差。在熔点温度之上至1300℃几乎无挥发性；但是在煤气和CO气氛中挥发性大大增加。
金的延展性极好。
金的化学性质稳定，具有很强的抗腐蚀性，从常温到高温一般均不氧化。金不溶于一般的酸和碱，但是可溶于某些混酸，如王水。金也可溶于碱金属、氰化物、酸性的硫脲溶液、溴溶液、沸腾的氯化铁溶液、有氧存在的钾、钠、钙、镁的硫代硫酸盐溶液等。
金的电离势高，难以失去外层电子成正离子，在自然界中多呈元素状态存在。黄金的提取有的来自砂金，有的来自脉金。在自然界中多呈单质即自然金状态存在。
金具有亲硫性，常常与硫化物如黄铁矿、毒砂、方铅矿、辉锑矿等密切共生；并且易与亲硫的银、铜等元素形成金属互化物。
金具有亲铁性。陨铁中的含金量（1150×10-12）比一般岩石高3个数量级。金经常与亲铁的铂族元素形成金属互化物。
金还具有亲铜性。它在元素周期表中，占据着亲铜和亲铁元素之间的边缘位置，与铜、银属于同一副族；但是在还原地质环境下，金的地球化学行为与相邻元素相似，表现了更强的亲铁性；铜、银多富集于硫化物相内，而金、铂则多集中于金属相。
四、金在地球中的元素丰度
金（Au）在地球中的元素丰度为0.8×10-6；其中，在地核中为2.6×10-6，在地幔中为0.005×10-6，在地壳中为0.004×10-6。金在地壳中的丰度只有铁的1/1千万，银的1/21。
地球上99%以上的金进入地核。金的这种分布是地球在长期演化过程中形成的。在地球演化早期阶段形成的地壳其金的丰度较高。因此，大体上能代表早期残存地壳组成的太古宙绿岩带，尤其是镁铁质和超镁铁质火山岩组合，其金的丰度值高于地壳各类岩石，可能成为金矿床的最早的“矿源层”。
金在地壳中的平均含量为约1亿分之1.1（0.0011PPm）。金在海水中的含量约为1000亿分之1（0.00001PPm）。由于要经过几亿年至几十亿年的地壳运动和地质变化才能使金元素富集成金矿床，因而一般在具有工业价值的金矿中金的品位为2～3克/吨，富矿为5～50克/吨，特富矿为50-～500克/吨。黄金雨狗头金还有块金，单块最小的有十几克，最大的有几十公斤，罕见的大块金有几百公斤。因有的金块形似狗头，故俗称狗头金。印度科学家曾发现过二块近2.5吨的狗头金。金的贫矿品位为0.1～1克/吨，常含银、铜、铁、钯、铋、铂、镍、碲、硒、锇等伴生元素。在自然金中，含银15%以上者称为银金矿，含铜20%以上者称为铜金矿，含钯5-～11%者称为钯金矿，含铋4%以上者称为铋金矿。
五、金矿物基本类型
㈠、自然元素类金矿物
1、自然金（Au）
含Au＞80%，Ag＜20%。
2、银金矿（Au；Ag）
含Au80%～50%，Ag20%～50%。
3、金银矿（Au；Ag）
含Au50%～20%，Ag50%～80%。
4、含铂钯自然金（Au；Pt；Pd）
含Au84.6%～95.55%，Pt0～11.5%，Pd0～12.3%。
5、银铜金矿（Au；Cu；Ag）
含Au67.7%，Ag12.8%，Cu9.2%，Pd4.2%，Rh4.3%。
㈡、金属互化物类金矿物
金属互化物类金矿物是指两种或两种以上的金属元素在天然熔融状态下相互熔解而形成的天然合金矿物。其中，主要有：围山矿（Au，Ag）3Hg2；四方铜金矿CuAu。
㈢、金－银碲化物类金矿物
其中有：碲金矿AuTe2；碲金银矿Ag3AuTe2；针碲金矿，又叫做针碲金银矿AuAgTe4。
㈣、金银硒化物类金矿物
硒金银矿Ag3AuSe2。
㈤、金银铋化物类金矿物
黑铋金矿Au2Bi。
㈥、金银锑化物类金矿物
㈦、金银硫化物类金矿物
硫金银矿（Ag3Au）4S2。
在上述金矿物中，以自然金及其变种（银金矿、金银矿）分布最广，而且也是金的最主要工业矿物。
六、金矿石及其品位和形态
㈠、金矿石概述
金矿石是指用人工或机械从矿山开采出来的、含有金元素或金化合物的矿石，其中还含其他金属杂质等。
金矿石能经过选矿成为含金品位较高的金精矿或金矿砂。金精矿需要经过冶炼提成，才能成为精金及金制品。
㈡、金矿石品位
1、极品金矿石——足金狗头金
大块的、富含金质的流星陨落所产生的狗头金是极品狗头金。由于这种流星在穿越地球大气层时产生强烈摩擦和剧烈氧化燃烧，因而使得很多杂质在这个过程中消耗掉。由于黄金是稳定的单质，在高温下也很难与其他物质发生化学反应，即民间所说的“真金不怕火炼”，并且由于穿越大气层时温度很高，高于黄金的熔点1063℃，因而其落地后呈液体流动状态。这种狗头金含金量接近100%，世上极为罕见，或为民间私藏，或为镇国之宝。
2、高品位金矿石——黄金雨狗头金
富含金质的大块流星当其穿越大气层时，由于温度过高、受热不均、普通金矿石流星内部组成成分不均一，熔点和气化点都不同，因而会产生爆炸；爆炸后的细小颗粒继续燃烧，如同冰雹一样，洒落在地球上的某一地区，形成所谓的“黄金雨”。由于杂质的气化带走热量和细小颗粒易于散热，因而由“黄金雨”形成的“狗头金”大多保留了黄金的自然晶体，等轴晶系，具有立方面心晶格，或者呈半流体状。这种金矿石含金量也各不相同。由于是天然极品，多藏于民间或博物馆，因而也没有冶炼的报告。
下图为高品位“狗头金”（图源：网络）。
3、普通金矿石——矿床金矿石
地球的黄金总储量大约有48亿吨。其中，分布在地核内的约有47亿吨，分布在地幔内的约有8600万吨，而分布在地壳内的则只有不到1亿吨。地球上99%以上的金进入地核。金的这种分布是在地球长期演化过程中形成的。由于在地球发展演化早期阶段形成的地壳其金的丰度较高，因而大体上能代表早期残存地壳组成的太古宙绿岩带，尤其是镁铁质和超镁铁质火山岩组合，金丰度值高于地壳各类岩石，可能成为金矿床的最早的“矿源层”。
由于金在地壳中的丰度值本来就很低，又由于金具有亲硫性、亲铜性，亲铁性以及高熔点等性质，因而要形成工业金矿床，金要富集上千倍，而要形成大矿和富矿，则金要富集几千、几万倍，甚至更高。由此可见，规模巨大的金矿一般要经历相当长的地质时期，通过多种来源，多次成矿作用叠加，才可能形成。
㈢、金矿石形态
2020年11月23日编写于重庆
7
|
|
