尼日利亞奧貢州、埃邦伊州、克羅斯河州石灰巖礦地質特征對比分析

＊王雷振 于龍慶 夏強 劉中根 楊永飛

（中國建筑材料工業地質勘查中心江蘇總隊 江蘇 211135）

尼日利亞地處西非東南部，南瀕大西洋幾內亞灣，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]。隨著尼日利亞基礎設施建設的發展，對石灰巖礦的需求越來越大。

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發現了一些石灰巖礦，但上述石灰巖礦的地質特征及成因還未見系統報道。筆者有幸在上述石灰巖礦區進行過地質勘查工作，對尼日利亞南部奧貢州、埃邦伊州、克羅斯河州三個地區的石灰巖礦床地質特征及成因有所了解。

1.礦區概況

奧貢州伊托里礦區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。礦區地表植被發育，雨季時多有積水，主要河流是流經北部的瓦昆努河。埃邦伊州埃努古礦區位于埃努古北東約27km，屬埃邦伊州管轄。礦區內水源較少，僅在北部有一條大的河流。克羅斯河州卡拉巴爾礦區位于卡拉巴爾市北西約51km，屬克羅斯河州管轄。礦區為低山丘陵地貌，植被較為茂盛。

礦區氣候均屬熱帶季風性氣候，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.礦區地質特征

尼日利亞地處非洲大陸西南部，分為結晶基底區及沉積蓋層區。尼日利亞南部屬于沉積蓋層區，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。構造主要為尼日爾三角洲斷裂，區內巖漿巖不發育。區內沉積盆地較發育，主要由白堊紀-新近紀沉積物組成，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。地層主要為古新統Abeokuta組、始新統Ewekoro組、第四系。

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

B.始新統Ewekoro組：始新統Ewekoro組地層可分為兩個巖性段，下段為灰黑色炭質頁巖，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Abeokuta組：古新統Abeokuta組可分為兩個巖性段，分別為下段鈣質砂巖：灰白色，細粒-中粒結構，中厚層狀構造，主要礦物成分為石英，約含50%，鈣質膠結，膠結較差。局部可見溶蝕現象，地層近似水平。未見底，厚度大于150m；上段泥晶質生物碎屑灰巖：上部灰巖主要礦物成分為方解石，含量約60%，生物碎屑約含30%，含少量石英質陸源碎屑，為礦區的含礦層位，厚度約為15～20m，近似水平。下部泥灰巖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。地層主要為白堊系上統土倫組及第四系。

A.第四系：礦區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，土狀構造，主要礦物成分為黏土質礦物，中等風化，遇水較粘。泥巖：土黃色，土狀構造，泥質結構，主要成分為一些含泥質礦物。中等風化，遇水較粘。

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

砂巖、頁巖：主要分布在礦區西側，為Ⅰ礦層頂板，以頁巖、砂質頁巖為主，細粒結構，薄層狀構造，主要礦物成分石英，含鈣質、泥質膠結物，厚度大于35m；

灰巖(Ⅰ礦層)：青灰色，泥晶結構，塊狀構造，礦物成分主要為方解石及泥質礦物，發育寬約1mm黑色泥質條帶，不規則分布，厚度1.98～7.63m；

頁巖：在Ⅰ礦層和Ⅱ礦層之間，以頁巖為主，細粒結構，薄層狀構造，主要礦物成分石英，含鈣質、泥質膠結物，厚度26～35m，為Ⅱ礦層頂板；

灰巖（Ⅱ礦層）：主要為灰巖、泥灰巖，青灰灰白色，泥晶結構，塊狀構造，礦物成分主要為方解石及泥質礦物，發育寬約1mm黑色泥質條帶，不規則分布，厚度1.58～3.25m；

灰巖、泥灰巖：主要為灰巖、泥灰巖、泥頁巖，灰黑色泥晶結構，薄層狀構造，礦物成分主要為方解石、泥質礦物，含碳質,厚度4.3～2.6m；

頁巖：灰黑色，細粒結構，薄層狀構造，礦物成分主要為石英，泥質礦物，含碳質，局部夾10～20cm 泥灰巖條帶，厚度1.2～5.8m，未見底。

③卡拉巴爾礦區。地層主要為白堊系下統阿爾必組、白堊系上統土倫組及第四系。

A.第四系：礦區大部分被第四系覆蓋，主要為黏土及泥巖。黏土呈紅褐色，泥質結構，松散膠結團塊狀構造，含灰白色鋁土質條帶、少量碎石及鐵錳結核，遇水較粘。厚度0.5～4.3m。

泥巖呈土黃色、灰黑色，土狀構造，泥質結構，主要成份為一些含泥質礦物。中等風化，遇水較粘。在礦區南部，厚度5～20m。

B.白堊系上統土倫組：主要為灰巖、泥頁巖，呈互層狀，是主要含礦層位，主要分布在礦區中部。灰巖呈灰白色，隱晶-細晶結構，中厚層狀構造，主要礦物成分為方解石，其次為泥質，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南西部，為灰黃色、灰黑色，下部為中厚層狀灰巖、頁巖互層。傾向240°左右，傾角 2°～5°。

C.白堊系下統阿爾必組：主要為粉砂巖、頁巖，分布在礦區北東部，頂部為灰白色細粒狀鈣質砂巖，底部為鈣質泥巖及頁巖，局部有少量灰巖、礁灰巖薄層。傾向約240°，傾角約2°～8°，厚度＞5m。

表1 伊托里礦區、埃努古礦區、卡拉巴爾礦區賦礦層位表

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

（3）礦區巖漿巖。伊托里礦區、埃努古礦區及卡拉巴爾礦區均未見巖漿巖出露。

3.礦層（石灰巖礦）特征

伊托里礦區礦層為單一礦層，呈近水平層狀展布，礦層連續性較好。礦石為淺灰色—灰色、灰白色、淺黃色中厚層狀碎屑灰巖，以生物碎屑結構為主。礦石中孔隙、裂隙較發育，局部夾砂巖充填。

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

卡拉巴爾礦區礦層可分為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ礦層，它們在走向和傾向上相對較為連續，呈單斜層狀產出，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晶-微晶灰巖，含少量泥質。Ⅱ礦層為灰白色中厚層狀細晶-微晶灰巖，含少量泥質及砂質，局部為生物碎屑灰巖。Ⅲ礦層為灰白色中厚層狀細晶-微晶灰巖、生物碎屑灰巖，含少量泥質。

各礦區礦層厚度見表2。

表2 礦區礦層形態對比表

4.礦石礦物成分

伊托里礦區礦石為含生物碎屑泥晶灰巖，顏色為灰白、白色，主要為生物碎屑泥晶結構，中厚層狀、塊狀構造，局部見少量溶蝕現象。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%。

埃努古礦區和卡拉巴爾礦區礦物成分相似，均為含生物碎屑灰巖，主要為微晶-細晶結構含生物碎屑，塊狀、中厚層狀構造。礦物成分為微晶方解石和生物碎屑，含量87%～97%；泥質礦物含量2%～10%；白云石含量1%～3%。

5.礦石化學成分及品級

三個礦區灰巖礦石化學成分（表3）與水泥原料礦石化學成分一般要求對比分析可知，三個石灰巖礦區CaO、MgO、Na2O+K2O、Cl-、SO3、SiO2含量均滿足水泥原料礦石化學成分含量一般要求，其中伊托里礦區和埃努古礦區礦石質量均較好，礦石品級均為Ⅰ級品；卡拉巴爾礦區礦石質量稍差，Ⅰ礦層和Ⅱ礦層礦石中CaO含量稍低，SiO2含量稍高，礦石品級均為Ⅱ級品，Ⅲ礦層礦石質量較好，礦石品級為Ⅰ級品。

表3 礦區礦石化學成分與水泥原料礦石化學成分一般要求對比表

6.礦層圍巖

伊托里礦區礦層為單一礦層，礦層連續、穩定，無夾石。頂板為黏土、頁巖和炭質頁巖，厚度為3.95～29.35m，底板為泥灰巖和泥質灰巖。

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

卡拉巴爾礦區礦層頂、底板圍巖主要為頁巖夾泥灰巖，互層狀產出。Ⅰ礦層頂板為頁巖、泥巖，底板（Ⅱ礦層頂板）主要為頁巖、泥灰巖，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巖。

7.礦床成因

伊托里、埃努古、卡拉巴爾三個礦區的石灰巖-頁巖巖層序列、地層中的化石及巖石結構構造表明了淺海沉積環境特征。泥巖和石灰巖中的深水微生物化石表明了地層起始于淺海環境沉積并在后期轉為深海相沉積環境沉積。石灰巖上部微傾斜構造表明沉積環境中的流動條件的逐漸減弱。地層由下而上微動物種群的增加及生物的多樣性，表明沉積環境中海平面逐漸抬升。根據地層中化石、巖石結構構造及地層產出特征，推斷三個礦區的灰巖礦床為淺海相沉積成因。

8.總結

通過對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石灰巖礦地質特征分析，認為伊托里礦區礦層形成時代為第三系古新統，賦存地層為Abeokuta組，礦層厚度較大，連續穩定。埃努古礦區和卡拉巴爾礦區礦層形成時代為白堊系上統，賦存地層為土倫組，其中埃努古礦區有兩個礦層，厚度均小于3.25m，厚度不穩定；卡拉巴爾礦區有三個礦層，厚度在2～8.7m，厚度變化較大，不是很穩定。上述三個礦區礦石化學成分表明，都滿足水泥原料礦石一般要求，但埃努古礦區和卡拉巴爾礦區礦層厚度較小且不穩定，相較于伊托里礦區，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，發育于第三系古新統Abeokuta組中的礦層厚度、穩定度、礦石質量上要優于發育于白堊系上統土倫組中的礦層。