哈萨克斯坦某水泥用灰岩矿地质特征及找矿前景分析

龚志勇，施建明，涂秉峰

(1.中国建筑材料工业地质勘查中心湖北总队，湖北 武汉 430030；2.湖北非金属地质公司，湖北 武汉 430030；3.武汉建材地质工程勘察院有限公司，湖北 武汉 430030)

哈萨克斯坦地处中亚核心位置,是丝绸之路经济带的重要节点和战略枢纽，拥有丰富的矿产资源，是我国企业开展国际矿业投资合作的重要目标国之一[1-6]。为研究如何合理利用当地石灰岩资源，生产高品质的水泥，助力当地基础设施建设发展，对哈萨克斯坦某石灰岩矿床开展了地质勘查工作，查明了该石灰岩矿床的规模、产状、品位、质量，初步探讨了矿床成因，并分析了找矿前景，为矿山的开发利用提供了地质依据，对本区域及周边的水泥用灰岩矿的找矿具有指导和借鉴意义。

1 区域地质概况

区域构造总体为一开阔向斜构造，向斜轴线大致为北西－南东向，总体向北西倾伏(图1)。向斜核部由上泥盆统—下石炭统下亚组(D3-C1s)组成，两翼由泥盆系地层组成，北东翼地层倾向南西，倾角变化较大，近核部为8°～20°，往翼部变陡，为40°～75°，南西翼地层倾向北东，倾角亦有一定变化，近核部为5°～20°，往翼部变陡，为30°～70°。向斜两翼均发育规模不等的次级褶皱。

图1 区域地质简图

区域断裂构造发育，主要有北西南东向、北北西向、近南北向和近东西向四组，以北西南东向最为发育，以正断层为主，大部分延伸小于2km，少数延伸大于5km。

矿区西北部外围分布有一条规模较大的逆断层(F1)，延伸约10km，总体呈往北西突出的弧形，南段为北北西向，往北逐渐转为南北向直至东西向，与地层走向基本一致。F1 断层倾向东—南，倾角小于50°，其西(北)盘为上泥盆统中亚组(D3ht)及上泥盆统下亚组(D3krm)地层，其东(南)盘为上泥盆统上亚组(rfD3kr)地层。

矿区及外围20km 范围内未见岩浆岩分布。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层主要有上泥盆统上亚组、上泥盆统—下石炭统下亚组和第四系(Q3ap)(图2)。由老至新叙述如下：

图2 矿区地质简图

(1)上泥盆统上亚组。

浅灰色、深灰色微晶砂砾状内碎屑灰岩，顶部为白色、亮灰色、灰色厚层微晶生物粒屑灰岩。生物化石以藻类为主，少量海百合和皱纹珊瑚，生物构架的空间主要由碳酸盐成分充填。未见底，厚度大于200m。为水泥用灰岩含矿层位。

(2)上泥盆统—下石炭统下亚组。

矿区内主要分布其下部地层，岩性为灰白色、深灰色厚层不等粒灰岩，夹少量角砾状灰岩。厚度不全，为0 ～30m。

(3)第四系(Q3ap)。

零散分布于沟谷洼地中，为冲积洪积层，砾石、细砾、石质土。厚度0 ～2m。

2.2 构造

矿区处于向斜南西翼近核部，构造简单，总体为层状单斜构造，地层走向近南北向，倾向东偏北，倾角5°～20°，产状平缓稳定，未见褶皱构造和断裂构造。

3 矿床地质特征

3.1 矿体(层)特征

矿体(层)赋存于上泥盆统上亚组地层中，为浅海相生物碳酸盐岩沉积层状矿床。矿体形态简单，呈缓倾斜单斜层状产出。矿体(层)产状与地层产状一致，总体呈近南北走向，倾向80°～90°，倾角5°～15°。

矿体分布于矿区中部，地势北高南低。矿体(层)南北延伸长度大于2000m，沿走向至界外，矿体(层)厚度大且稳定，钻孔(ZK63)控制最大深度74.08m，矿体控制平均厚度48.06m。矿体(层)工程控制厚度见表1。

表1 上泥盆统上亚组矿层工程控制厚度一览表

3.2 矿石质量

(1)矿石主要化学成分。

经取样分析，上泥盆统上亚组矿层单样CaO 最高55.39%，最低51.86%,平均54.32%，变化系数0.13%；MgO 最高2.54%，最低0.24%,平均0.65%，变化系数0.64%。矿层平均化学成分CaO 54.32%，MgO 0.63%，SiO21.75%、Al2O30.19%、Fe2O30.10%、K2O+Na2O 0.186% 、SO30.031%、P2O50.008%、Cl-0.017%、Loss 42.84%。主要组分沿走向、倾向变化情况见图3、图4。

从图3 和图4 可看出，上泥盆统上亚组矿层中CaO、MgO、Al2O3沿走向及倾向变化甚微；但SiO2沿走向呈从南北略高中间低趋势，沿倾向由西往东略增高趋势；反之Fe2O3则呈从南往北略降低趋势，沿倾向变化甚微；K2O+Na2O 沿倾向变化甚微，但沿走向呈北部远高于南部。总体看，矿石质量优良，满足水泥用灰岩原料的质量要求。

图3 主要组分沿走向变化曲线图

图4 主要组分沿倾向(以6 勘查线为例)变化曲线图

(2)其他有益有害组分。

选取矿区中钻孔样对矿层有代表性样品进行多元素分析，分析结果表明，Mn3O4平均 0.031%，TiO2平均 0.0027%，微量元素含量极低，对矿石质量及今后水泥生产均无不良影响。

3.3 矿石类型

根据矿石结构构造、矿物成分及化学成分等特征，将矿石自然类型划分为微晶生物粒屑灰岩(图5)和微晶砂砾状内碎屑灰岩(图6)两类，其特征简述如下。

图5 微晶生物粒屑灰岩

图6 微晶砂砾状内碎屑灰岩

微晶生物粒屑灰岩：灰白色、灰色，微晶结构，块状构造，主要分布于矿体(层)中上部。主要矿物成分：微晶方解石，含量约55%，零散均匀分布，粒径0.02 ～0.1mm；石英细粉砂，含量约3%，半自形晶或不规则粒状，零星分布，或沿缝合线分布，大多分布在核形石内部及边缘，粒径0.05 ～0.3mm；藻团粒生屑，含量约20%左右，圆粒状，零散分布，粒径0.05 ～0.2mm；核形石生屑，含量约22%左右，由单个或几个组合分布，核形石内部及边缘可见石英分布，粒径1 ～2mm。

微晶砂砾状内碎屑灰岩：浅灰色、深灰色，微晶结构，块状构造，厚层状构造。主要分布于矿体(层)下部。主要矿物成分：泥晶灰岩粒屑，含量50%～80%，次圆状，零散分布，粒屑大小1 ～4mm；泥—微晶方解石(胶结物)，含量19%～50%，零散均匀分布，晶粒间紧密镶嵌，粒径大小约0.02 ～0.1mm；生物碎屑，含量5%～20%。海百合、藻类碎片，长径1 ～1.5mm，珊瑚碎片，长径2mm；石英及铁质微量。

4 矿床成因和找矿前景分析

4.1 成因探讨

本矿床属于浅海碳酸盐台地沉积环境，基底平坦，海水较早中期浅，水动力条件弱，生物化石以藻类为主，少量海百合和皱纹珊瑚，生物构架的空间主要由碳酸盐成分充填，并有少部分陆源碎屑混入。该地区是卡拉托山脉古生代褶皱构造的西北端，西部、西南部和南部进入山麓平原，然后进入R.R.冲积平原。分布在Minbulak 向斜内的沉积物是碳酸盐平台大陆架泻湖的典型沉积物，另外，在Minbulak向斜中发育的系列岩石以波纹状纹理、叠晶状纹理和斜晶状纹理为主，表明沉积区水浅，是扎里夫浅滩的沉积物，位于从大陆架泻湖到碳酸盐平台边缘珊瑚礁的过渡地带。

4.2 找矿前景分析

本矿床受层位控制十分明显，为典型的层控层状矿床。矿体(层)赋存于上泥盆统法门阶(rfD3kr)地层中，为一套浅海相生物沉积碳酸盐岩沉积层状矿床。

通过矿区外围的调查，含矿层位上泥盆统上亚组分布广泛，分布面积达20km2，而矿区面积0.7km2，只占一小部分，其余部分也是分布的同一层位，具有相同的矿石类型、岩石化学特征，找矿潜力较好，具有较大的找矿空间，在交通方便以及开采技术条件较好的地段，可寻找到大型水泥用石灰岩矿床。

5 结论

(1)本矿床受层位控制十分明显，为典型的层控层状矿床。矿体(层)赋存于上泥盆统法门阶地层中，为一套浅海相生物沉积碳酸盐岩沉积层状矿床。本矿床矿石质量良好。有益组分CaO 平均54.32%，MgO 平均0.65%，其他成分的化学指标均符合水泥用灰岩Ⅰ级品的要求[7-11]。

(2)通过矿区外围的调查[12-13]，含矿层位上泥盆统上亚组分布广泛，分布面积达20km2，可寻找到大型水泥用灰岩矿床。

(3)该矿床的勘查及开发利用，为促进“一带一路”倡议与“光明之路”对接,为哈萨克斯坦实现“2050 战略”和“百步走”计划提供有力支撑,有利于提高我国国际产能合作水平[14-16]。