哈薩克斯坦某水泥用灰巖礦地質特征及找礦前景分析

龔志勇，施建明，涂秉峰

(1.中國建筑材料工業地質勘查中心湖北總隊，湖北 武漢 430030；2.湖北非金屬地質公司，湖北 武漢 430030；3.武漢建材地質工程勘察院有限公司，湖北 武漢 430030)

哈薩克斯坦地處中亞核心位置,是絲綢之路經濟帶的重要節點和戰略樞紐，擁有豐富的礦產資源，是我國企業開展國際礦業投資合作的重要目標國之一[1-6]。為研究如何合理利用當地石灰巖資源，生產高品質的水泥，助力當地基礎設施建設發展，對哈薩克斯坦某石灰巖礦床開展了地質勘查工作，查明了該石灰巖礦床的規模、產狀、品位、質量，初步探討了礦床成因，并分析了找礦前景，為礦山的開發利用提供了地質依據，對本區域及周邊的水泥用灰巖礦的找礦具有指導和借鑒意義。

1 區域地質概況

區域構造總體為一開闊向斜構造，向斜軸線大致為北西－南東向，總體向北西傾伏(圖1)。向斜核部由上泥盆統—下石炭統下亞組(D3-C1s)組成，兩翼由泥盆系地層組成，北東翼地層傾向南西，傾角變化較大，近核部為8°～20°，往翼部變陡，為40°～75°，南西翼地層傾向北東，傾角亦有一定變化，近核部為5°～20°，往翼部變陡，為30°～70°。向斜兩翼均發育規模不等的次級褶皺。

圖1 區域地質簡圖

區域斷裂構造發育，主要有北西南東向、北北西向、近南北向和近東西向四組，以北西南東向最為發育，以正斷層為主，大部分延伸小于2km，少數延伸大于5km。

礦區西北部外圍分布有一條規模較大的逆斷層(F1)，延伸約10km，總體呈往北西突出的弧形，南段為北北西向，往北逐漸轉為南北向直至東西向，與地層走向基本一致。F1 斷層傾向東—南，傾角小于50°，其西(北)盤為上泥盆統中亞組(D3ht)及上泥盆統下亞組(D3krm)地層，其東(南)盤為上泥盆統上亞組(rfD3kr)地層。

礦區及外圍20km 范圍內未見巖漿巖分布。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區出露地層主要有上泥盆統上亞組、上泥盆統—下石炭統下亞組和第四系(Q3ap)(圖2)。由老至新敘述如下：

圖2 礦區地質簡圖

(1)上泥盆統上亞組。

淺灰色、深灰色微晶砂礫狀內碎屑灰巖，頂部為白色、亮灰色、灰色厚層微晶生物粒屑灰巖。生物化石以藻類為主，少量海百合和皺紋珊瑚，生物構架的空間主要由碳酸鹽成分充填。未見底，厚度大于200m。為水泥用灰巖含礦層位。

(2)上泥盆統—下石炭統下亞組。

礦區內主要分布其下部地層，巖性為灰白色、深灰色厚層不等?；規r，夾少量角礫狀灰巖。厚度不全，為0 ～30m。

(3)第四系(Q3ap)。

零散分布于溝谷洼地中，為沖積洪積層，礫石、細礫、石質土。厚度0 ～2m。

2.2 構造

礦區處于向斜南西翼近核部，構造簡單，總體為層狀單斜構造，地層走向近南北向，傾向東偏北，傾角5°～20°，產狀平緩穩定，未見褶皺構造和斷裂構造。

3 礦床地質特征

3.1 礦體(層)特征

礦體(層)賦存于上泥盆統上亞組地層中，為淺海相生物碳酸鹽巖沉積層狀礦床。礦體形態簡單，呈緩傾斜單斜層狀產出。礦體(層)產狀與地層產狀一致，總體呈近南北走向，傾向80°～90°，傾角5°～15°。

礦體分布于礦區中部，地勢北高南低。礦體(層)南北延伸長度大于2000m，沿走向至界外，礦體(層)厚度大且穩定，鉆孔(ZK63)控制最大深度74.08m，礦體控制平均厚度48.06m。礦體(層)工程控制厚度見表1。

表1 上泥盆統上亞組礦層工程控制厚度一覽表

3.2 礦石質量

(1)礦石主要化學成分。

經取樣分析，上泥盆統上亞組礦層單樣CaO 最高55.39%，最低51.86%,平均54.32%，變化系數0.13%；MgO 最高2.54%，最低0.24%,平均0.65%，變化系數0.64%。礦層平均化學成分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%。主要組分沿走向、傾向變化情況見圖3、圖4。

從圖3 和圖4 可看出，上泥盆統上亞組礦層中CaO、MgO、Al2O3沿走向及傾向變化甚微；但SiO2沿走向呈從南北略高中間低趨勢，沿傾向由西往東略增高趨勢；反之Fe2O3則呈從南往北略降低趨勢，沿傾向變化甚微；K2O+Na2O 沿傾向變化甚微，但沿走向呈北部遠高于南部?？傮w看，礦石質量優良，滿足水泥用灰巖原料的質量要求。

圖3 主要組分沿走向變化曲線圖

圖4 主要組分沿傾向(以6 勘查線為例)變化曲線圖

(2)其他有益有害組分。

選取礦區中鉆孔樣對礦層有代表性樣品進行多元素分析，分析結果表明，Mn3O4平均 0.031%，TiO2平均 0.0027%，微量元素含量極低，對礦石質量及今后水泥生產均無不良影響。

3.3 礦石類型

根據礦石結構構造、礦物成分及化學成分等特征，將礦石自然類型劃分為微晶生物粒屑灰巖(圖5)和微晶砂礫狀內碎屑灰巖(圖6)兩類，其特征簡述如下。

圖5 微晶生物粒屑灰巖

圖6 微晶砂礫狀內碎屑灰巖

微晶生物粒屑灰巖：灰白色、灰色，微晶結構，塊狀構造，主要分布于礦體(層)中上部。主要礦物成分：微晶方解石，含量約55%，零散均勻分布，粒徑0.02 ～0.1mm；石英細粉砂，含量約3%，半自形晶或不規則粒狀，零星分布，或沿縫合線分布，大多分布在核形石內部及邊緣，粒徑0.05 ～0.3mm；藻團粒生屑，含量約20%左右，圓粒狀，零散分布，粒徑0.05 ～0.2mm；核形石生屑，含量約22%左右，由單個或幾個組合分布，核形石內部及邊緣可見石英分布，粒徑1 ～2mm。

微晶砂礫狀內碎屑灰巖：淺灰色、深灰色，微晶結構，塊狀構造，厚層狀構造。主要分布于礦體(層)下部。主要礦物成分：泥晶灰巖粒屑，含量50%～80%，次圓狀，零散分布，粒屑大小1 ～4mm；泥—微晶方解石(膠結物)，含量19%～50%，零散均勻分布，晶粒間緊密鑲嵌，粒徑大小約0.02 ～0.1mm；生物碎屑，含量5%～20%。海百合、藻類碎片，長徑1 ～1.5mm，珊瑚碎片，長徑2mm；石英及鐵質微量。

4 礦床成因和找礦前景分析

4.1 成因探討

本礦床屬于淺海碳酸鹽臺地沉積環境，基底平坦，海水較早中期淺，水動力條件弱，生物化石以藻類為主，少量海百合和皺紋珊瑚，生物構架的空間主要由碳酸鹽成分充填，并有少部分陸源碎屑混入。該地區是卡拉托山脈古生代褶皺構造的西北端，西部、西南部和南部進入山麓平原，然后進入R.R.沖積平原。分布在Minbulak 向斜內的沉積物是碳酸鹽平臺大陸架瀉湖的典型沉積物，另外，在Minbulak向斜中發育的系列巖石以波紋狀紋理、疊晶狀紋理和斜晶狀紋理為主，表明沉積區水淺，是扎里夫淺灘的沉積物，位于從大陸架瀉湖到碳酸鹽平臺邊緣珊瑚礁的過渡地帶。

4.2 找礦前景分析

本礦床受層位控制十分明顯，為典型的層控層狀礦床。礦體(層)賦存于上泥盆統法門階(rfD3kr)地層中，為一套淺海相生物沉積碳酸鹽巖沉積層狀礦床。

通過礦區外圍的調查，含礦層位上泥盆統上亞組分布廣泛，分布面積達20km2，而礦區面積0.7km2，只占一小部分，其余部分也是分布的同一層位，具有相同的礦石類型、巖石化學特征，找礦潛力較好，具有較大的找礦空間，在交通方便以及開采技術條件較好的地段，可尋找到大型水泥用石灰巖礦床。

5 結論

(1)本礦床受層位控制十分明顯，為典型的層控層狀礦床。礦體(層)賦存于上泥盆統法門階地層中，為一套淺海相生物沉積碳酸鹽巖沉積層狀礦床。本礦床礦石質量良好。有益組分CaO 平均54.32%，MgO 平均0.65%，其他成分的化學指標均符合水泥用灰巖Ⅰ級品的要求[7-11]。

(2)通過礦區外圍的調查[12-13]，含礦層位上泥盆統上亞組分布廣泛，分布面積達20km2，可尋找到大型水泥用灰巖礦床。

(3)該礦床的勘查及開發利用，為促進“一帶一路”倡議與“光明之路”對接,為哈薩克斯坦實現“2050 戰略”和“百步走”計劃提供有力支撐,有利于提高我國國際產能合作水平[14-16]。