铜是地球上最有价值的金属之一。当然,它缺乏金、银或铂的魅力——毕竟它们是“贵金属”。然而,没有铜,我们所知的世界就无法运转。如果你有电,你就需要铜。
本周,力拓和必和必拓(世界最大的矿业公司之一)获得了美国林务局的许可,可以推进亚利桑那州 Apache Leap 附近的 Resolution 勘探项目。一旦该矿在 2020 年代投入运营,它将成为北美最大的铜矿。
该矿还将是世界上最深的矿之一,向下钻探超过 2 公里(7,000 英尺)。两家公司已经向该项目投资了超过 20 亿美元,所以你可以想象该地点对公司的价值有多大。在政治上,它也符合总统的资源独立目标。
问题是,铜在地球上并不是那么罕见。如果你只取地球地壳最上面一公里并将其全部粉碎,然后筛出铜,你最终会得到大约 1014 吨铜。这比小行星 Ida 的质量两倍还多(换句话说:大量的铜!)
所有这些铜并没有均匀分布。铜的平均浓度只有约 50 ppm。如果你想从地球地壳的普通块状物中提取铜,并从中赚钱,那么你就会运气不佳。大多数铜矿需要金属在矿床的平均岩石中浓度超过几个百分点。
这是怎么发生的?方法很多。铜可以存在于火山下流动的热液中(称为斑岩矿床),或者来自海底的黑烟囱,甚至存在于沉积岩中。大多数时候,这些流体会导致黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、蓝铜矿等矿物形成——它们都富含铜。

楚基卡马塔矿(地球上最大的铜矿之一)的采矿作业。用画面底部的货车作为比例尺。(图片来源:维基共享资源)
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那些可以盈利开采金属的铜矿床相对稀有。自 2010 年以来,世界上最大的铜生产国一直是智利,这要归功于安第斯山脉丰富的斑岩铜矿。智利的铜产量几乎是第二名秘鲁的两倍。其他主要国家包括中国、美国、刚果民主共和国、澳大利亚、赞比亚和印度尼西亚。
美国有着悠久的铜生产历史。早在欧洲人到来之前,美国早期在密歇根州就开采了铜。蒙大拿州比特、犹他州宾汉、内华达州耶灵顿(正在重新开放)和亚利桑那州莫伦奇等地的大型矿床,推动了国家的电气化。这些矿山大部分已经关闭,但美国西南部仍然生产大量铜。
像大多数地质资源一样,铜价也有涨有跌。1980年代价格较低,但在2011年达到每磅约4.40美元的峰值后,铜目前以每磅约2.85美元的价格出售。
所以,如果你想在美国开办一个铜矿,较高的劳动力成本和许可费用意味着你需要一个拥有大量金属的矿。亚利桑那州的 Resolution 勘探区正是如此:一个可以供应全国当前铜需求四分之一的铜矿床。
但矿山也对环境造成破坏,特别是像铜矿这样的作业。当岩石中只有百分之几是你要寻找的金属时,你需要大量的矿石才能获得铜。获取岩石最有效的方法就是挖一个大坑或一个隧道网络,以获取最富有的矿石。
这导致了地球上最大的一些人造地貌,例如智利的 Chuquicamata 或 Collahausi 的矿坑。“解决”方案不会是一个新的露天矿,因为大部分铜位于地下 2 公里以下,但仍会有大量采矿材料到达地表。
除了采矿本身造成的破坏外,铜矿开采还会产生大量副产品。伴随铜而来的是硫——这两种元素彼此相爱,大多数用于采矿的铜矿物都是硫化物。所以,当你开采和提取铜时,你会得到大量残余的硫,这些硫会进入环境。硫与水相互作用会产生硫酸……从而导致酸性矿山排水。

1939年,田纳西州达克敦(Ducktown)周围被摧毁的景观。这片贫瘠的土地是由铜冶炼过程中释放的硫造成的。(图片来源:美国国会图书馆)
国会图书馆
一些大型铜矿因酸性矿山排水而摧毁了周边乡村。田纳西州的达克敦(见上图)是一个著名的地点,至今仍在从 20 世纪 00 年代至 60 年代的铜矿开采和冶炼中恢复。比特铜矿坑在关闭后,成为首批超级基金场址之一,因为一个充满矿坑的湖泊,其 pH 值约为 2.5……酸性之强足以杀死落在上面的鸟类。
采矿也是危险的。“解决”矿井的深度意味着实际采矿将在环境温度介于 76-82°C(170-180°F)的条件下进行!除此之外,地下矿井可能会坍塌,就像2010 年智利圣何塞矿井事故一样,将 39 名矿工困在地下 700 多米(2,300 英尺)处。
很容易说所有采矿都是错误的。然而,为了过上我们习惯的生活方式,我们需要地球上的原材料。问题就变成了:代价是什么?需要仔细考虑矿山的影响及其产生的资源,矿山关闭后区域的恢复,以及工人的待遇,以确保我们负责任地开采。
很多时候,采矿中涉及的巨额利润意味着这些考虑因素被忽视或被视为“政府繁文缛节”而废止。不负责任的采矿可能对环境和社区造成巨大的损害。“解决”勘探项目的潜在开放应该提醒我们所有人,我们需要对这种开发保持警惕——需求可能存在,但不受限制的采矿可能是灾难性的。














