更新时间:2022-09-06 20:17
海滨砂矿是指在海滨地带由河流、波浪、潮汐和海流作用,使重矿物碎屑聚集而形成的次生富集矿床。它既包括现处在海滨地带的砂矿,也包括在地质时期形成于海滨,后因海面上升或海岸下降而处在海面以下的砂矿。它主要有金红石、钽铁矿、磁铁矿、磷钇矿、金矿、铁矿、金刚石、石英砂、煤等矿种组成。
海滨砂矿的调查勘探工作,从本世纪上半叶就开始了。虽然第二次世界大战期间,部分国家因急需某些金属而进行过砂矿的勘探和开发,但一般技术简单,开采量也较小。而用较先进的技术和方法进行调查,是20世纪50年代以后的事。据统计,从事砂矿调查的沿海国家有40多个,已报道探明砂矿储量的国家有近20个。主要金属砂矿(不含锡石、铬铁矿、金砂和铁砂等)23713.67万吨,其中钛铁最多,它是海滨砂矿的主体,储量达103530万吨;其次为钛磁铁矿,储量为82400万吨。以下依次则为磁铁矿,储量16000万吨;锆石2263.5万吨;金矿石1285万吨,独居石255.175万吨。
海滨砂矿中的稀有、稀土矿产主要分布在热带、亚热带,在温带也有分布。以印度半岛、中国沿海、大洋洲、非洲西海岸和大西洋西岸最为集中,仅印度半岛的储量就达1.278亿吨。金矿 和铁砂等贵金属矿产,主要分布在美国阿拉斯加州诺姆等地区。锡砂矿主要集中于东南亚国家热带地区,矿带海陆相连。黑色金属矿中的磁铁矿,主要分布在日本和加拿大,钛磁铁矿分布在新西兰,铬铁分布于美国西海岸;金刚石主要分布于西南非洲沿岸和浅海。
这些海滨砂矿的品位一般都较高。钛铁矿的含量为3%~4%;锆石精矿品位的含量为23%~65%;金红石的百分含量为24%~67%;独居石的含量为0.2%~2%,最高达20%~22%;磁铁矿的平均含量为6.3%~7%,矿石含铁量13%~56%;锡石每立方米含锡0.2~1千克,有的局部达10%;金刚石每立方米含0.31~3.68克拉(1克拉为200毫克);金矿每吨砂石含量5.2~50克。
海底煤矿是人类最早发现并进行开发的矿产。据统计,世界海滨有海底煤矿井100多口。从16世纪开始,英国人就在北海和北爱尔兰开采煤。这里的煤一般蕴藏在水下100余米深的海底。日本人则从1880年,就在九州岛海底采煤。加拿大在新苏格兰附近450~500米的海底采煤。土耳其在科兹卢附近的黑海中采煤。山东龙口煤田是我国发现的第一个滨海煤田,其主体在龙口市境内,一部分在蓬莱境内,东西长27千米,南北宽14千米,有煤矿区12处。该煤田探明含煤面积391.1平方千米,探明总储量11.8亿吨。该区近岸海域还有煤矿储量11亿吨。油页总储量3亿吨。另外,在黄河口济阳拗陷东部也发现有煤和油页岩,远景储量85亿吨。
开采滨海煤矿,一般是从岸上开井口,由此向海底伸延。也有利用天然岛屿和人工岛开井口的。人们采掘方法有所不同,主要有洞室法、矿柱法、长壁开采法、阶梯长壁采矿法等。这些采砂法与陆地采煤差不多,所采用的设备也大致相同。不过,有的国家正在研究采用汽化法开采海底煤田。
世界上已开采的海底铁矿有两处,一个是芬兰湾贾亚萨罗·克鲁瓦矿;另一个是加拿大纽芬兰附近延伸到大西洋底的铁矿。纽芬兰的大西洋底铁矿的储量有几十亿吨,从贝尔岛的入口修建竖井和隧道进行开采。这个矿已经开采几十年了。此处铁矿系磁铁矿脉,是用地球物理磁力探矿法发现的。在开采的时候,是通过失萨罗岛开竖井和2.5千米长的隧道进行的,还有一处是从邻近岛上打下竖井和水平坑道进行的。
英国的康沃尔洲附近的莱文特锡矿是世界上惟一的海底基岩锡矿。该处的锡矿脉离海岸1.6千米,系直立锡矿脉。入口处设在海岸上,开凿了岸边竖井,采取下向梯段回采法。这个海底锡矿是个老矿,1969年曾进行过矿峒改造,成功地完成了与旧矿区隔离的工程。
美国的阿拉斯加重晶石公司,在阿拉斯加附近的卡斯尔海滨开发的海底重晶石矿,是世界上为数不多的海底重晶石矿之一。该矿场距海岸1.6千米,矿脉在海底15.2米。由于覆盖层较薄,所以采取了水下暴露开采法,使用爆炸的开掘采矿方法。
硫也是海底蕴藏的一种工业原料。早在1960年,英国的路易斯安那海滨,距岸边10千米的海中,首先进行了工业化生产。在开发过程中,他们先钻了一个钻孔,钻到储硫层,然后用一根25厘米粗的钢管插进去,在这个钢管里插入一根直径15厘米的钢管。在这里边再插入一个直径7.5厘米的钢管,通过外层的管道压入170℃的热水,热水通到管底部的上层进入硫矿层,这样便使硫熔化。被熔化的硫就会流到最底处,再通过管底处的下部开口流进管道。内管通入压缩空气,用这种压缩热气的力量通过中间管连同水一起从下面压上来。因为这种上升管以及在陆地上输送的管道都是用热水管包着的,所以输送过程中硫一直处于液体状态。据说用这种方法采得的硫较纯。
砂矿主要来源于陆上的岩矿碎屑,经过水的搬运和分选,最后在有利于富集的地段形成矿床。在某些地区,冰川和风的搬运也起一定作用。河流不但能把大量陆源碎屑输送入海,而且在河床内就有着良好的分选作用。陆架上被海水淹没的古河床,便是寻找砂矿的理想场所。海滩上的水动力作用对碎屑物质的分选作用亦强,经波浪、潮汐和沿岸流的反复冲洗,可使比重大的矿物在特定的地貌部位富集起来。冰期低海面时形成的海滨砂矿,已淹没于浅海之下。砂矿中的重矿物一般是来自陆上的火山岩、侵入岩和变质岩。这类基岩在陆地上的展布状况,对寻找海滨砂矿矿床具有一定的指导意义。
砂矿分布广,在许多国家的沿海和陆架区都有广泛的分布(图2),但巨大矿床不多见。由于砂矿的开采和分选易于进行,有很多国家都在开采,有的开采量很大,如世界上96%的锆石和90%的金红石就产自海滨砂矿。
中国海滨砂矿丰富,辽东半岛、山东半岛、广东和台湾沿岸均有分布,且多属复矿型砂矿,主要有金、钛铁矿、磁铁矿、锆石、独居石和金红石等。常见的主要砂矿有金、铂、锡、钍、钛、锆、金刚石等。
① 砂金矿。主要产于美国的阿拉斯加、新西兰和苏联西伯利亚东部海滨等处。美国阿拉斯加的诺姆砂金矿开采半个多世纪以来,获砂金400吨左右,产值超过1亿美元。
②砂铂矿。产于美国的俄勒冈州和阿拉斯加、澳大利亚以及塞拉利昂。俄勒冈州西南部海滩上的铂和金矿,早在19世纪中叶就享有盛名。阿拉斯加古德纽斯湾的砂铂矿延伸入白令海中。
③ 金刚石砂矿。非洲南部大西洋沿岸纳米比亚、南非和安哥拉境内有世界上最大的金刚石砂矿。水上开采始于1961年,产量不多,但质量很高。
④ 砂锡矿。滨海砂锡矿在东南亚地区分布甚广,从缅甸经泰国和马来西亚到印度尼西亚被称为亚洲锡矿带。最有工业价值的是水下古河谷和平缓的分水岭砂矿。这些砂矿,广泛分布在勿里洞岛、邦加岛和新格岛附近,由陆向海延伸达15公里,水深可达35米。印度尼西亚和泰国已对水下砂矿进行大量开采,开采水深已超过40米。
⑤ 砂铁矿。日本、菲律宾、印度尼西亚、澳大利亚、新西兰等国均有开采,一般为磁铁矿。日本有明湾大型砂铁矿的主要有用组分为钛磁铁矿,其中含铁56%,钛氧化物12%,钒0.2%,为日本铁矿的重要来源。
⑥ 复矿型砂矿。在很多砂矿中,不是含一种而是含多种有用矿物,如钛铁矿、锆石、金红石和独居石等经常共生,构成复矿型砂矿床。这种矿床在世界许多国家中都有发现,以澳大利亚、印度、斯里兰卡、巴西和美国所产者经济意义最大。澳大利亚东部、西部和北部一系列地区分布着富含锆石、金红石、钛铁矿和独居石的巨型海滨砂矿,其中提取的金红石砂矿占世界总产量的90%。在印度西海岸南部的特拉凡哥尔砂矿,从科摩林角到科钦延伸达250公里以上,为世界上最大黑砂矿床之一,以产铬铁矿和独居石为主。斯里兰卡海滨沉积物中富含钛铁矿、锆石、独居石和石榴石。到70年代初期,斯里兰卡已成为世界上最大的钛和锆原料输出国之一。
⑦ 贝壳砂。由贝壳破碎、冲刷、磨蚀并富集而成,可作为水泥原料。美国在路易斯安那州岸外及墨西哥湾沿岸等地区进行开采,1969年路易斯安那州的产量已超过 900万吨。冰岛在法克萨湾内采贝壳砂的水深达40米。
⑧ 砂砾矿。作为建筑材料,陆架区的砂砾矿也在加速开采,从1960~1970年,美国从陆架区开采的砂砾矿增加了一倍,每年开采量近4000万立方米。英国有30余家公司开采海底砂砾矿。将来靠近海区的陆上砂砾矿采尽或被建筑物覆盖后,海底砂砾矿的价值还会增长。