銅礦石

銅在地殼中主要以化合物形態存在，自然界中的含銅礦物有200多種，常見的銅礦物可分為自然銅、硫化礦和氧化礦三種類型。自然銅在自然界中很少，主要是硫化礦和氧化礦。硫化礦分佈最廣，是主要的鍊銅原料。銅的硫化礦中分佈依次為黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦。

銅的氧化礦，以孔雀石分佈最廣。硫化銅礦石中，除了銅的硫化礦物外，還有黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、鎳黃鐵礦等。氧化銅礦石中，常見的其他金屬礦物有褐鐵礦、赤鐵礦和菱鐵礦等。銅礦石中的脈石，主要為石英，其次為方解石、長石、雲母、綠泥石、重晶石等。脈石主要成分為SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃等。銅礦石中還含有少量的砷、銻、鉍、鈷、硒、碲、金、銀等 ^[1]  。

自然銅的主要成分是Cu，原生自然銅成分中有時含銀和金等。銅的晶體結構屬等軸晶系，晶體呈立方體，但少見；一般呈樹枝狀、片狀或緻密塊狀集合體。銅紅色，表面易氧化成褐黑色。條痕呈光亮的銅紅色。金屬光澤。硬度2.5~3，具強延展性，斷口呈鋸齒狀，為電和熱的良導體，比重8.5~8.9。自然銅常見於含銅硫化物礦牀氧化帶內，一般是銅的硫化物轉變為氧化物時的產物 ^[2]  。

熱液成因的原生自然銅常成浸染狀見於一些熱液礦牀中，含銅砂岩中亦常有自然銅產出。自然銅在自然界存在產量十分稀少，主要分佈於美國密執安州的蘇必利爾湖南岸（1857年這裏發現重達420噸的自然銅塊）、俄羅斯的圖林斯克和意大利的蒙特卡蒂尼等。在中國的湖北、雲南、甘肅、長江中下游等地銅礦牀氧化帶等地區，也有自然銅的存在 ^[3]  。

硫化礦主要包括黃銅礦、斑銅礦和輝銅礦等。

黃銅礦的成分 CuFeS₂，含Cu34.56%。最常見的為四方晶系變體。晶體呈四方雙錐或四方四面體，但很少見；經常呈粒狀或緻密塊狀集合體。黃銅色，表面常因氧化而呈金黃或紅紫等錆色；條痕綠黑色。硬度3~4；比重4.1~4.3。主要產於銅鎳硫化物礦牀、斑岩銅礦、接觸交代銅礦牀以及某些沉積成因(包括火山沉積成因)的層狀銅礦中。在風化作用下，黃銅礦轉變為易溶於水的硫酸銅，後者當與含碳酸的溶液作用時便形成孔雀石、藍銅礦；與原生的硫化銅礦物作用，可形成次生斑銅礦、輝銅礦和銅藍，形成銅的次生富集。黃銅礦是鍊銅的主要礦物原料之一 ^[2]  。

黃銅礦主要存在於西班牙的里奧廷託，美國亞利桑那州的克拉馬祖、猶他州的賓厄姆、蒙大那州的比尤特，墨西哥的卡納內阿，智利的丘基卡馬塔等。在中國，長江中下游地區、川滇地區、山西南部中條山地區、甘肅的河西走廊以及西藏高原等也有黃銅礦的存在。其中以江西德興、西藏玉龍等銅礦最為著名 ^[3]  。

化學組成Cu₅FeS₄，為硫化物礦物。由於斑銅礦中常含有黃銅礦、輝銅礦的顯微包裹體，其成分變化很大。斑銅礦為等軸晶系。單晶極為少見，通常呈緻密塊狀或粒狀不規則狀集合體。新鮮斷面呈古銅紅色，表面常呈藍紫斑狀錆色而得名；條痕灰黑色。具有金屬光澤，不透明，無解理；硬度3，比重4.9~5 ^[2]  。

斑銅礦可形成於Cu-Ni硫化物礦牀、矽卡巖礦牀及銅硫化物礦牀的次生硫化物富集帶中。斑銅礦在氧化環境中易遭受分解而形成孔雀石、藍銅礦、赤銅礦、褐鐵礦等礦物。斑銅礦主要存在於美國蒙大那州的比尤特,墨西哥卡納內阿和智利丘基卡馬塔等。 在中國雲南東川等銅礦牀以斑銅礦的形式存在 ^[3]  。

輝銅礦化學成分Cu₂S，含Cu79.86%，屬斜方晶系。晶體少見，通常呈煙灰狀、粒狀或緻密塊狀。鉛灰色；條痕暗灰色。具有金屬光澤。硬度2~3，比重5.5~5.8 ^[2]  。

輝銅礦可以是內生熱液成因的，也可以是外生成因，是鍊銅的主要礦物原料之一。主要分佈在美國的布里斯托、康涅狄格州、比由特、蒙大拿、亞利桑那州、賓厄姆峽谷、猶他州、鴨城，田納西州；英國的康瓦爾，納米比亞楚梅布、意大利托斯卡納和西班牙的力拓礦區、美國的內達華州的Ely礦區、Arizone州的Morenci，Miami和Clifton礦區以及蒙大拿州的比由特礦區等地。在中國，雲南東川銅礦主要以輝銅礦形式存在 ^[3]  。

氧化礦主要可以分為藍銅礦，赤銅礦和孔雀石等。

藍銅礦的化學式為Cu(OH)₂(CO₃)₂，成分相當穩定。屬單斜晶系。晶體常呈短柱狀、柱狀或厚板狀，集合體為緻密塊狀、晶簇狀、放射狀、土狀或皮殼狀、薄膜狀等。深藍色，土狀塊體呈淺藍色；淺藍色條痕；晶體呈玻璃光澤，土狀塊體呈土狀光澤；透明至半透明。解理完全或中等；貝殼狀斷口；硬度3.5~4，比重3.7~3.9，性脆 ^[4]  。

產於銅礦牀氧化帶、鐵帽及近礦圍巖的裂隙中，是一種次生礦物，常與孔雀石共生或伴生，其形成一般稍晚於孔雀石，但有時也被孔雀石所交代。主要分佈於贊比亞、澳大利亞、納米比亞、俄羅斯、扎伊爾、美國等地區。在中國，廣東陽春、湖北大冶和贛西北均有藍銅礦的存在 ^[3]  。

赤銅礦的化學式為Cu₂O，含Cu88.8%。屬等軸晶系。晶體呈細小八面體形，有時呈針狀或毛髮狀稱為針赤銅礦；集合體呈粒狀、緻密塊狀或土狀。暗紅色，條痕褐紅，具有金剛光澤或半金屬光澤。硬度3.5~4，比重6 ^[2]  。

形成於外生條件下，赤銅礦主要見於銅礦牀氧化帶，是含銅硫化物氧化後的產物。大量聚積時可作為銅礦石利用。主要分佈於法國、智利、玻利維亞、南澳大利亞、美國等地區。在中國，雲南東川銅礦和江西、甘肅等地區的銅礦區存在氧化銅 ^[3]  。

孔雀石的化學組成Cu₂(OH)₂CO₃。屬單斜晶系。晶體常呈柱狀。集合體呈晶簇狀、腎狀、葡萄狀、皮殼狀、充填脈狀、粉末狀、土狀等。在腎狀集合體內部具有同心層狀，由深淺不同的綠色至白色組成環帶，形似孔雀羽毛上的花紋，所以得名。土狀孔雀石稱為銅綠(或稱石綠)，一般為綠色，但色調變化較大，從暗綠、鮮綠到白色；淺綠色條痕；玻璃至金剛光澤，纖維狀者呈絲絹光澤。解理完全；硬度3.5~4，比重4.0~4.5 ^[4]  。

孔雀石大量產出時可鍊銅，質純形美的孔雀石可作裝飾品及藝術品，粉末可作綠色顏料。孔雀石可作為銅礦的找礦標誌。孔雀石產於銅礦牀氧化帶，常與藍銅礦共生或伴生。主要分佈於贊比亞、澳大利亞、納米比亞、俄羅斯、扎伊爾、美國等地區。在中國，廣東陽春、湖北大冶和贛西北均有藍銅礦的存在 ^[3]  。