尼日利亞奧貢州、埃邦伊州、克羅斯河州石灰?guī)r礦地質(zhì)特征對(duì)比分析

＊王雷振 于龍慶 夏強(qiáng) 劉中根 楊永飛

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心江蘇總隊(duì) 江蘇 211135）

尼日利亞地處西非東南部，南瀕大西洋幾內(nèi)亞灣，北鄰尼日爾，西接貝寧，東靠喀麥隆，東北隔乍得湖與乍得相望。國土面積92.38萬平方千米[1]。隨著尼日利亞基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，對(duì)石灰?guī)r礦的需求越來越大。

近年來，尼日利亞南部奧貢州伊托里、埃邦伊州埃努古和克羅斯河州卡拉巴爾地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一些石灰?guī)r礦，但上述石灰?guī)r礦的地質(zhì)特征及成因還未見系統(tǒng)報(bào)道。筆者有幸在上述石灰?guī)r礦區(qū)進(jìn)行過地質(zhì)勘查工作，對(duì)尼日利亞南部奧貢州、埃邦伊州、克羅斯河州三個(gè)地區(qū)的石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及成因有所了解。

1.礦區(qū)概況

奧貢州伊托里礦區(qū)位于州府所在地阿貝庫塔南西約35km，拉各斯北西約60km，屬奧貢州管轄。礦區(qū)地表植被發(fā)育，雨季時(shí)多有積水，主要河流是流經(jīng)北部的瓦昆努河。埃邦伊州埃努古礦區(qū)位于埃努古北東約27km，屬埃邦伊州管轄。礦區(qū)內(nèi)水源較少，僅在北部有一條大的河流。克羅斯河州卡拉巴爾礦區(qū)位于卡拉巴爾市北西約51km，屬克羅斯河州管轄。礦區(qū)為低山丘陵地貌，植被較為茂盛。

礦區(qū)氣候均屬熱帶季風(fēng)性氣候，總體高溫多雨，年平均溫度26～27℃。5—10月為雨季，11月—次年4月為旱季。年降雨量3316mm，日最大降雨量約446mm。

2.礦區(qū)地質(zhì)特征

尼日利亞地處非洲大陸西南部，分為結(jié)晶基底區(qū)及沉積蓋層區(qū)。尼日利亞南部屬于沉積蓋層區(qū)，地層由白堊系、第三系的砂頁巖及第四系沖積物和沖洪積物組成。構(gòu)造主要為尼日爾三角洲斷裂，區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育。區(qū)內(nèi)沉積盆地較發(fā)育，主要由白堊紀(jì)-新近紀(jì)沉積物組成，包括尼日爾三角洲，阿萊姆巴拉盆地等[2]。

（1）地層。①伊托里礦區(qū)。地層主要為古新統(tǒng)Abeokuta組、始新統(tǒng)Ewekoro組、第四系。

A.第四系：基本覆蓋整個(gè)礦區(qū)，南西部主要為砂和砂質(zhì)黏土互層，有褐鐵礦化；北東部主要為土黃色、褐色黏土。

B.始新統(tǒng)Ewekoro組：始新統(tǒng)Ewekoro組地層可分為兩個(gè)巖性段，下段為灰黑色炭質(zhì)頁巖，近似水平，最大厚度約30m，最小厚度約4.9m；上段為土黃色黏土及頁巖，厚度在0.5～5m。

C.古新統(tǒng)Abeokuta組：古新統(tǒng)Abeokuta組可分為兩個(gè)巖性段，分別為下段鈣質(zhì)砂巖：灰白色，細(xì)粒-中粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，主要礦物成分為石英，約含50%，鈣質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)較差。局部可見溶蝕現(xiàn)象，地層近似水平。未見底，厚度大于150m；上段泥晶質(zhì)生物碎屑灰?guī)r：上部灰?guī)r主要礦物成分為方解石，含量約60%，生物碎屑約含30%，含少量石英質(zhì)陸源碎屑，為礦區(qū)的含礦層位，厚度約為15～20m，近似水平。下部泥灰?guī)r主要礦物成分為方解石，含量約為35%，生物碎屑約含10%，陸源碎屑約含30%，為礦層底板，厚度3～ 20m，近似水平。

②埃努古礦區(qū)。地層主要為白堊系上統(tǒng)土倫組及第四系。

A.第四系：礦區(qū)大部分被第四系覆蓋，巖性為黏土和泥巖。黏土：紅褐色、青灰色，土狀構(gòu)造，主要礦物成分為黏土質(zhì)礦物，中等風(fēng)化，遇水較粘。泥巖：土黃色，土狀構(gòu)造，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，主要成分為一些含泥質(zhì)礦物。中等風(fēng)化，遇水較粘。

B.白堊系上統(tǒng)土倫組。土倫組地層傾向北西，走向北東—南西，傾角＜12°，巖性分為6個(gè)小層：

砂巖、頁巖：主要分布在礦區(qū)西側(cè)，為Ⅰ礦層頂板，以頁巖、砂質(zhì)頁巖為主，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，主要礦物成分石英，含鈣質(zhì)、泥質(zhì)膠結(jié)物，厚度大于35m；

灰?guī)r(Ⅰ礦層)：青灰色，泥晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分主要為方解石及泥質(zhì)礦物，發(fā)育寬約1mm黑色泥質(zhì)條帶，不規(guī)則分布，厚度1.98～7.63m；

頁巖：在Ⅰ礦層和Ⅱ礦層之間，以頁巖為主，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，主要礦物成分石英，含鈣質(zhì)、泥質(zhì)膠結(jié)物，厚度26～35m，為Ⅱ礦層頂板；

灰?guī)r（Ⅱ礦層）：主要為灰?guī)r、泥灰?guī)r，青灰灰白色，泥晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分主要為方解石及泥質(zhì)礦物，發(fā)育寬約1mm黑色泥質(zhì)條帶，不規(guī)則分布，厚度1.58～3.25m；

灰?guī)r、泥灰?guī)r：主要為灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥頁巖，灰黑色泥晶結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，礦物成分主要為方解石、泥質(zhì)礦物，含碳質(zhì),厚度4.3～2.6m；

頁巖：灰黑色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，礦物成分主要為石英，泥質(zhì)礦物，含碳質(zhì)，局部夾10～20cm 泥灰?guī)r條帶，厚度1.2～5.8m，未見底。

③卡拉巴爾礦區(qū)。地層主要為白堊系下統(tǒng)阿爾必組、白堊系上統(tǒng)土倫組及第四系。

A.第四系：礦區(qū)大部分被第四系覆蓋，主要為黏土及泥巖。黏土呈紅褐色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，松散膠結(jié)團(tuán)塊狀構(gòu)造，含灰白色鋁土質(zhì)條帶、少量碎石及鐵錳結(jié)核，遇水較粘。厚度0.5～4.3m。

泥巖呈土黃色、灰黑色，土狀構(gòu)造，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，主要成份為一些含泥質(zhì)礦物。中等風(fēng)化，遇水較粘。在礦區(qū)南部，厚度5～20m。

B.白堊系上統(tǒng)土倫組：主要為灰?guī)r、泥頁巖，呈互層狀，是主要含礦層位，主要分布在礦區(qū)中部。灰?guī)r呈灰白色，隱晶-細(xì)晶結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石，其次為泥質(zhì)，巖層厚度超過22m，未揭穿底板。傾向240°左右，傾角約2°～8°。泥頁巖主要分布于礦區(qū)南西部，為灰黃色、灰黑色，下部為中厚層狀灰?guī)r、頁巖互層。傾向240°左右，傾角 2°～5°。

C.白堊系下統(tǒng)阿爾必組：主要為粉砂巖、頁巖，分布在礦區(qū)北東部，頂部為灰白色細(xì)粒狀鈣質(zhì)砂巖，底部為鈣質(zhì)泥巖及頁巖，局部有少量灰?guī)r、礁灰?guī)r薄層。傾向約240°，傾角約2°～8°，厚度＞5m。

表1 伊托里礦區(qū)、埃努古礦區(qū)、卡拉巴爾礦區(qū)賦礦層位表

（2）礦區(qū)構(gòu)造。伊托里礦區(qū)、埃努古礦區(qū)、卡拉巴爾礦區(qū)沉積地層均不整合接觸于結(jié)晶基底之上。伊托里礦區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層近似水平。埃努古礦區(qū)地層呈單斜層狀產(chǎn)出，走向北東-南西向，傾向北西，傾角較緩，傾角小于12°。卡拉巴爾礦區(qū)地層主要呈單斜產(chǎn)出，傾向南西，北西—南東走向，傾角較緩，傾角小于8°。

（3）礦區(qū)巖漿巖。伊托里礦區(qū)、埃努古礦區(qū)及卡拉巴爾礦區(qū)均未見巖漿巖出露。

3.礦層（石灰?guī)r礦）特征

伊托里礦區(qū)礦層為單一礦層，呈近水平層狀展布，礦層連續(xù)性較好。礦石為淺灰色—灰色、灰白色、淺黃色中厚層狀碎屑灰?guī)r，以生物碎屑結(jié)構(gòu)為主。礦石中孔隙、裂隙較發(fā)育，局部夾砂巖充填。

埃努古礦區(qū)礦層可分為Ⅰ礦層和Ⅱ礦層。Ⅰ礦層分布在礦區(qū)北西側(cè)，呈單斜層狀產(chǎn)出，北東向展布，走向20°～25°，傾向295°，傾角4°～10°。Ⅱ礦層分布在礦區(qū)東南側(cè)，也呈單斜層狀產(chǎn)出，北東向展布，走向26°，傾向北西，傾角4°～8°，礦層連續(xù)性較好。

卡拉巴爾礦區(qū)礦層可分為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ礦層，它們?cè)谧呦蚝蛢A向上相對(duì)較為連續(xù)，呈單斜層狀產(chǎn)出，總體走向45°，傾向北西，傾角2°～8°。Ⅰ礦層主要為灰白色中厚層狀細(xì)晶-微晶灰?guī)r，含少量泥質(zhì)。Ⅱ礦層為灰白色中厚層狀細(xì)晶-微晶灰?guī)r，含少量泥質(zhì)及砂質(zhì)，局部為生物碎屑灰?guī)r。Ⅲ礦層為灰白色中厚層狀細(xì)晶-微晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r，含少量泥質(zhì)。

各礦區(qū)礦層厚度見表2。

表2 礦區(qū)礦層形態(tài)對(duì)比表

4.礦石礦物成分

伊托里礦區(qū)礦石為含生物碎屑泥晶灰?guī)r，顏色為灰白、白色，主要為生物碎屑泥晶結(jié)構(gòu)，中厚層狀、塊狀構(gòu)造，局部見少量溶蝕現(xiàn)象。礦物成分為生物碎屑、陸源砂屑和方解石、白云石，生物碎屑含量30%～ 52%。

埃努古礦區(qū)和卡拉巴爾礦區(qū)礦物成分相似，均為含生物碎屑灰?guī)r，主要為微晶-細(xì)晶結(jié)構(gòu)含生物碎屑，塊狀、中厚層狀構(gòu)造。礦物成分為微晶方解石和生物碎屑，含量87%～97%；泥質(zhì)礦物含量2%～10%；白云石含量1%～3%。

5.礦石化學(xué)成分及品級(jí)

三個(gè)礦區(qū)灰?guī)r礦石化學(xué)成分（表3）與水泥原料礦石化學(xué)成分一般要求對(duì)比分析可知，三個(gè)石灰?guī)r礦區(qū)CaO、MgO、Na2O+K2O、Cl-、SO3、SiO2含量均滿足水泥原料礦石化學(xué)成分含量一般要求，其中伊托里礦區(qū)和埃努古礦區(qū)礦石質(zhì)量均較好，礦石品級(jí)均為Ⅰ級(jí)品；卡拉巴爾礦區(qū)礦石質(zhì)量稍差，Ⅰ礦層和Ⅱ礦層礦石中CaO含量稍低，SiO2含量稍高，礦石品級(jí)均為Ⅱ級(jí)品，Ⅲ礦層礦石質(zhì)量較好，礦石品級(jí)為Ⅰ級(jí)品。

表3 礦區(qū)礦石化學(xué)成分與水泥原料礦石化學(xué)成分一般要求對(duì)比表

6.礦層圍巖

伊托里礦區(qū)礦層為單一礦層，礦層連續(xù)、穩(wěn)定，無夾石。頂板為黏土、頁巖和炭質(zhì)頁巖，厚度為3.95～29.35m，底板為泥灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r。

埃努古礦區(qū)Ⅰ礦層頂板為頁巖、砂質(zhì)頁巖，厚度1.14～10.05m。底板主要為粉砂質(zhì)頁巖，厚度0.52～3.96m；Ⅱ礦層以粉砂質(zhì)頁巖為主，厚度0.65～2.79m。

卡拉巴爾礦區(qū)礦層頂、底板圍巖主要為頁巖夾泥灰?guī)r，互層狀產(chǎn)出。Ⅰ礦層頂板為頁巖、泥巖，底板（Ⅱ礦層頂板）主要為頁巖、泥灰?guī)r，厚度2～9m；Ⅱ礦層底板（Ⅲ礦層頂板）主要為泥頁巖，厚度25m左右。Ⅲ礦層底板主要為泥頁巖，厚度約50m，局部夾少量薄層狀生物碎屑灰?guī)r。

7.礦床成因

伊托里、埃努古、卡拉巴爾三個(gè)礦區(qū)的石灰?guī)r-頁巖巖層序列、地層中的化石及巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造表明了淺海沉積環(huán)境特征。泥巖和石灰?guī)r中的深水微生物化石表明了地層起始于淺海環(huán)境沉積并在后期轉(zhuǎn)為深海相沉積環(huán)境沉積。石灰?guī)r上部微傾斜構(gòu)造表明沉積環(huán)境中的流動(dòng)條件的逐漸減弱。地層由下而上微動(dòng)物種群的增加及生物的多樣性，表明沉積環(huán)境中海平面逐漸抬升。根據(jù)地層中化石、巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及地層產(chǎn)出特征，推斷三個(gè)礦區(qū)的灰?guī)r礦床為淺海相沉積成因。

8.總結(jié)

通過對(duì)尼日利亞南部奧貢州伊托里、埃邦伊州埃努古和克羅斯河州卡拉巴爾地區(qū)石灰?guī)r礦地質(zhì)特征分析，認(rèn)為伊托里礦區(qū)礦層形成時(shí)代為第三系古新統(tǒng)，賦存地層為Abeokuta組，礦層厚度較大，連續(xù)穩(wěn)定。埃努古礦區(qū)和卡拉巴爾礦區(qū)礦層形成時(shí)代為白堊系上統(tǒng)，賦存地層為土倫組，其中埃努古礦區(qū)有兩個(gè)礦層，厚度均小于3.25m，厚度不穩(wěn)定；卡拉巴爾礦區(qū)有三個(gè)礦層，厚度在2～8.7m，厚度變化較大，不是很穩(wěn)定。上述三個(gè)礦區(qū)礦石化學(xué)成分表明，都滿足水泥原料礦石一般要求，但埃努古礦區(qū)和卡拉巴爾礦區(qū)礦層厚度較小且不穩(wěn)定，相較于伊托里礦區(qū)，礦石中CaO含量稍低，SiO2含量稍高。

由上述分析可知，在尼日利亞南部，發(fā)育于第三系古新統(tǒng)Abeokuta組中的礦層厚度、穩(wěn)定度、礦石質(zhì)量上要優(yōu)于發(fā)育于白堊系上統(tǒng)土倫組中的礦層。