2024年3月29日发(作者：张秀丽)
2021年第6期 中国非金属矿工业导刊
总第150期
【矿产资源】
哈萨克斯坦小卡拉套盆地某
磷矿床地质特征及成因探讨
王傲雷，夏 强
(中国建筑材料工业地质勘查中心江苏总队，江苏 南京 210000)
【摘 要】
小卡拉套盆地是著名的磷块岩产地，矿层稳定、规模大。矿区位于小卡拉套盆地西北部，含磷岩系属下寒
武统楚拉图组(∈
1
cht
)，岩性组合为磷块岩夹磷酸盐化页岩、磷酸盐化白云质灰岩或白云岩，矿石自然类型为沉积型磷块岩，
矿石矿物主要为胶磷矿，P
2
O
5
平均含量为20.03%、酸不溶物平均含量为34.06%，CaO/P
2
O
5
比值为1.61，矿石工业类型
为钙硅质混合型。矿床成因属大陆边缘浅海相沉积磷块岩矿床。
【关键词】
磷块岩；矿床成因；寒武纪；小卡拉套盆地
【中图分类号】
P619.213
【文献标识码】
A
【文章编号】
1007-9386(2021)06-0037-04
Geological Characteristics and Genesis of a Phosphate Deposit in Karatau Basin
of Kazakhstan
WANG Ao-lei, XIA Qiang
(Jiangsu Branch of China National Geological Exploration Center of Building Materials Industry, Nanjing 210000, China)
Abstract: The karatau Basin is a well-known phosphate mining area with stable thickness and large scale. The mining area is
located in the northwestern part of the Karatau basin, and the phosphate ore occurs in the chulatour formation (
∈
1
cht) of the lower
Cambrian. The lithology is composed of apatite interbedded with phosphate shale, phosphate dolomite limestone or
natural type of ore is sedimentary phosphorite, and the main ore minerals are collophanite. The average content of P
2
O
5
is 20.03%,
and the average content of acid insoluble substance was 34.06%, CaO/P
2
O
5
was 1.61%, the industrial type of ore is calcium-siliceous
mixed type. The genesis of the deposit belongs to the continental margin shallow marine sedimentary phosphorite deposit.
Key words: phosphate rock; genesis of ore deposits; cambrian; Karatau basin
磷矿主要应用于磷肥工业，联合国粮农组织预
测未来几年磷肥需求量年增长率达2.19%。目前哈
萨克斯坦是中亚地区最大的矿业国，磷矿资源的开
发利用是哈萨克斯坦化学工业重点之一，截至2017
年，小卡拉套盆地磷矿资源探明储量为22×10
8
t，
占哈萨克斯坦磷矿总储量的80%，丰富的磷矿资源
为哈萨克斯坦发展磷矿业奠定了基础
[1]
。本文总结
了磷矿床地质特征，探讨了矿床成因，提出了找矿
标志，为周边地区磷矿找矿工作提供参考。
1 地质背景
小卡拉套盆地大地构造位置为北天山加里东晚
期褶皱带之塔拉斯—小卡拉套冒地槽带
[2]
，盆地内
磷矿点(床)分布较为密集
[3]
，多达45处，矿床规
模大，矿层厚度稳定，含磷岩系赋存于下寒武统楚
拉图组。
矿区位于小卡拉套盆地西北部之科克苏—乌奇
巴斯背斜褶皱西北翼。区域出露地层由老至新依次
为：新元古界文德系小卡罗伊岩群(V)，岩性为砂岩、
粉砂岩和千枚岩等；下寒武统楚拉图组(∈
1
cht
)，岩
性为磷块岩、磷酸盐化硅质页岩、硅质岩、白云质
灰岩，为区域含磷层位；中寒武统沙巴金组阿姆加
段和马亚段未分(∈
2
am+m
)，岩性为灰白色白云质灰
岩和深灰色条带状泥质灰岩；上寒武统(∈
3
)，岩性
为深灰色及灰白色白云质灰岩和大理岩化灰岩；下
奥陶统(O
1
)，岩性为浅灰色及灰白色白云质灰岩和
大理岩化灰岩；上奥陶统兰维恩组(O
2
e
)，岩性为深
灰色大理岩化灰岩、白云岩、白云石化灰岩；上奥
陶统兰代洛组(O
2
ee
)，岩性为浅灰色大理岩化灰岩
和白云岩；上二叠统(P
2
)，岩性为砾岩、长石砂岩。
地层受构造影响，产状、倾角局部变化，整体为一
复式倒转背斜。区域构造形迹以断裂为主，多呈北
西—南东向展布，顺层产出。区域未见岩浆岩出露。
变质作用主要表现为区域变质、动力变质两种，区
域变质作用多见于奥陶纪及其以前形成的地层，表
【作者简介】
王傲雷(1990-)，男，工程师，从事矿产资源地质研究工作，E-mail：********************。
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2021年第6期 中国非金属矿工业导刊
总第150期
层，规模较小，对区内地层在近垂直走向方向上有
一定的错动。反倾断层位于矿区中东部，多沿北西
西—南东东向的陡峭山坡前沿展布，地表延伸大
于2km，为区内第三期断裂构造，断层面倾向南南
西，倾角43～52°，性质为正断层，断距一般为
15～30m，对矿层有明显错断。
2.3 矿层特征
2.3.1 含磷岩系特征
含磷岩系位于下寒武统楚拉图组(∈
1
cht
)中上
部，岩性组合为磷块岩夹磷酸盐化页岩、磷酸盐化白
云质灰岩或白云岩，厚度在30～60m，走向延伸大
1 河道冲积物 2 冲洪积物 3 上二叠统 4 上奥陶统兰
代洛组 5 上奥陶统兰维恩组 6 下奥陶统 7 上寒武
统 8 中寒武统沙巴金组阿姆加段和马亚段未分 9 下寒武
统楚拉图组 10 文德系小卡罗伊岩群 11 断层 12 矿区
于11km，呈层状产出，产状2～30°∠40～60°。
顶板为中寒武统沙巴金组阿姆格段(∈
2
am
)条带状泥
质灰岩，底板为下寒武统楚拉图组(∈
1
cht
)白云质灰
岩。
根据化学分析结果和空间连接对比条件等，从
含磷岩系中圈定出K1、K2两个磷矿层。K1位于上
部，K2位于下部，两者中间为磷酸盐化白云质灰岩、
磷酸盐化页岩(图2)。
图1 区域地质简图
现为弱千枚理，动力变质与断层有关。
2 矿床地质特征
2.1 地层
矿区出露的地层由老至新依次为：文德系小卡
罗伊岩组(V)、下寒武统楚拉图组(∈
1
cht
)、中寒武
统沙巴金组阿姆格段(∈
2
am
)、中寒武统沙巴金组
阿姆格段和马亚段未分(∈
2
am+m
)，地层倾向多为
15～30°，倾角集中在40～60°，呈单斜层状展布。
文德系小卡罗伊岩组(V)：岩性为紫红色泥质粉
砂岩、泥质页岩、长石石英砂岩，厚240～270m。
下寒武统楚拉图组(∈
1
cht
)：岩性为磷块岩、磷酸盐
化灰岩、白云质灰岩及硅质岩，厚度约105m，与下
伏文德系小卡罗伊岩组(V)呈整合接触关系。中寒
武统沙巴金组阿姆格段(∈
2
am
)：岩性为条带状白云
质、泥质灰岩，厚度约180m，与下伏下寒武统楚拉
图组(∈
1
cht
)地层呈整合接触关系。中寒武统沙巴金
组阿姆格段和马亚段未分(∈
2
am+m
)，为不同颜色、
粒度、结构的白云质灰岩与灰岩交替产出，与下伏
中寒武统沙巴金组阿姆格段(∈
2
am
)地层呈整合接触
关系，厚度大于390m，区内未见上覆地层，局部被
第四系覆盖。
2.2 构造
矿区位于褶皱一翼，主要构造形迹表现为断裂。
根据断层与地层的空间关系，可分为顺层断层、横
向断层和反倾断层。
顺层断层走向近平行于地层，推测为区内第一
期断裂构造，一般沿走向延伸较大，对地层连续性
破坏较小。横向断层走向多与地层走向斜交，推
测为区内第二期断裂构造，性质多为右行走滑断
38
1 冲洪积物 2 沙巴金组 3 沙巴金组阿姆格段 4 楚拉图组
含磷岩系 5 小卡罗伊岩组 6 断层 7 勘查线位置及编号
图2 矿区局部地质简图
2.3.2 矿层特征
K1矿层岩性主要为磷块岩，呈致密块状、纹
层状，以致密块状为主，见磷酸盐化灰岩、磷酸盐
化页岩。矿层呈层状产出，受近东西向展布的第
三期正断层影响，局部地段矿层被错断，断距在
15～30m。矿层顶板岩性为条带状泥质灰岩，底
板岩性为磷酸盐化白云质灰岩、页岩，产状与围岩
产状相同，呈整合接触关系。矿层工程控制长度8
161.10m，单工程控制真厚度1.72～25.12m，平
均真厚度12.04m，局部呈膨大狭缩状，整体而言，
具有地表薄、深部厚，西部薄、东部厚的特点，厚
度变化系数49.13%，P
2
O
5
含量15.22%～26.18%，
平均含量20.58%，变化系数13.51%(图3)。
K2矿层岩性主要为磷块岩，呈条带状、致密块
状，以条带状为主，见磷酸盐化灰岩。矿层顶板岩
性为磷酸盐化白云质灰岩、页岩，底板岩性为白云
质灰岩，产状与围岩产状相同，呈整合接触关系。
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王傲雷等：哈萨克斯坦小卡拉套盆地某磷矿床地质特征及成因探讨
矿层工程控制长度8
161.10m，单工程控制真厚度
3.36～26.53m，平均真厚度11.83m，呈层状产
出，具有西部薄、东部厚的特点，局部呈膨大狭缩
状，在7～12勘查线之间，矿层厚度由地表至深
部有减薄的趋势，厚度变化系数59.77%；P
2
O
5
含
量15.00%～26.55%，平均含量19.36%，变化系数
18.32%(图3)。
英组成，偶见长石岩屑，杂乱分布。褐铁矿呈粒状，
粒径小于0.01mm，杂乱分布。胶结物主要为硅质
及少量钙质，粒径小于0.05mm，胶结碎屑。
a
b
×100
200μm
×50
500μm
图5 磷块岩微观特征(单偏光)
2.4.2 矿石类型
矿区内磷矿石自然类型为沉积型磷块岩。全
矿区平均P
2
O
5
含量为20.03%、酸不溶物含量为
34.06%、CaO/P
2
O
5
比值为1.61，结合矿石的结构
构造等特征，初步认为磷矿石工业类型为钙硅质混
合型。
2.4.3 矿石化学成分
通过取样分析，并对剖面上单工程控制的单矿
层分别进行品位厚度加权平均，对剖面间各块段体
积进行加权平均，求得各矿层化学组分平均含量
1 沙巴金组阿姆格段条带状泥质灰岩 2 楚拉图组白云质灰
岩 3 小卡罗伊岩组泥质页岩 4 矿层及编号 5 夹层及编
号 6 钻孔位置及编号 7 槽探位置及编号 8 取样位置及编号
(表1)。矿石中P
2
O
5
为有益组分，平均含量满足一
般工业指标P
2
O
5
≥15%的品位要求。有害组分为
R
2
O
3
、MgO、CaO、CO
2
。伴生元素I的全矿区平均
含量为8.07×10
-6
，Fe
2
O
3
、FeO的全矿区平均含量
为2.27%，两者在磷矿加工时，均无法综合回收。
表1 各矿层化学组分平均含量一览表
矿层 P
2
O
5
酸不溶物 MgO SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
FeO
编号 /% /% /% /% /% /% /%
K1 20.58 32.36 1.55 32.10 1.63 1.89 0.36
K2 19.36 36.12 1.29 32.16 2.01 1.93 0.37
矿层 Cl I As Cd F CaO CO
2
编号 /(mg/kg) /(mg/kg) /(mg/kg) /(mg/kg) /% /% /%
K1 153.06 8.97 13.64 0.14 2.07 33.17 5.23
K2 159.47 6.97 10.63 0.09 1.80 31.08 5.23
图3 矿区7勘查线剖面图
2.4 矿石质量特征
2.4.1 矿物组成及结构构造
磷块岩呈深灰色、灰黑色、蓝黑色，椭圆状、
鲕粒状结构，块状构造，局部为条带状、纹层状(图4)。
矿石矿物为胶磷矿，占比可达85%左右，脉石矿物
主要为石英、长石等陆源碎屑及少量褐铁矿，占比
10%左右，其余为胶结物，主要为硅质及钙质。
胶磷矿为非晶质集合体，多呈椭圆状、少量呈
鲕粒状，粒径0.1～0.4mm，显均质，部分可见十
字消光现象，不均匀分布，镜下呈褐色、黄色(图5)。
陆源碎屑呈次圆状，粒径0.2～0.4mm，主要由石
a
b
3 矿床成因
3.1 古地理环境
小卡拉套盆地含磷岩系产出于下寒武统楚拉图
组中上部，其顶板岩性为条带状泥质灰岩，底板岩
性为白云质灰岩，走向延伸较长、厚度较大，沉积
范围较广、岩性及岩相比较稳定，地层成层有序，
磷矿成矿受古构造、古地理环境及正常海水的化学
成分的制约
[4-5]
。
矿区位于小卡拉套盆地西北部之科克苏—乌奇
巴斯背斜褶皱西北翼，含磷岩系与区域磷矿产出特
征基本相同。K1矿层位于含磷岩系上部，磷块岩构
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a 磷块岩与底板磷酸盐化白云质灰岩 b 地表纹层状磷块岩
图4 磷块岩宏观特征
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总第150期
造为致密块状，偶见纹层状，反应成矿作用以生物
化学沉积为主；K2矿层位于含磷岩系下部，磷块岩
构造为条带状、致密块状，以条带状为主，反应成
矿作用以化学沉积为主
[6]
。含磷岩系沉积结构分为
碎屑岩系、碳酸盐岩与黑色岩系两类，具有黑色硅
质岩—白云质灰岩—磷块岩—碳酸盐岩(页岩)—磷
块岩的特征
[7]
，反应的沉积环境为大陆边缘浅海相
之浅海—潮下半封闭环境相互交替。
3.2 成矿物质来源
从全球范围而言，前寒武纪—寒武纪过渡期的
生命大爆发，是地球演化进程中海水的磷酸盐浓度
不断增高累积的结果，当海水中溶解的磷酸盐浓度
超过临界值时，全球范围发生大规模的海相磷块岩
沉积
[8-9]
。前人曾对小卡拉套盆地磷块岩矿石中的磷
酸盐球粒成因进行研究，认为文德—寒武纪时期小
卡拉套古地理环境为相对低能的浅水环境，即为氧—
硫化氢界面的含氧水，其有利于细菌—藻类大量繁
殖及磷的积累，当环境变为近岸的富氧水体时，死
亡的细菌—藻类释放出原先溶解的磷，为磷酸盐的
富集累积提供了条件
[10]
。
3.3 矿床成因
矿区在寒武纪相对低能的浅水古地理环境下，
大量繁殖的细菌—藻类积累了丰富的磷，随着环境
的变化，原先溶解的磷从死亡的细菌—藻类中释放，
海水中磷酸盐浓度不断积累增高，当磷酸盐达到过
饱和状态时，在有利地段磷质富集
[11]
，受海水扰动，
围绕磷质形成鲕粒、团粒状沉淀而形成矿床。磷矿
成因类型为大陆边缘浅海相沉积磷块岩矿床。
3.4 找矿标志
下寒武统楚拉图组(∈
1
cht
)为直接找矿标志；含
磷岩系的底板岩性为白云质灰岩、硅质岩，岩石相
对而言抗风化能力较强，散布于北西西—南东东向
陡峭山坡的灰黑色、蓝黑色磷块岩转石为区内找矿
的间接标志。
4 结论
(1)矿区含磷岩系与小卡拉套盆地含磷岩系特征
基本相同，沉积结构具有黑色硅质岩—白云质灰岩—
磷块岩—碳酸盐岩(页岩)—磷块岩的特征，属下寒
武统楚拉图组。
(2)磷矿石自然类型为沉积型磷块岩，主要矿物
为胶磷矿，工业类型为钙硅质混合型。矿层厚度、
延伸规模大，蕴藏的资源量大，磷矿平均P
2
O
5
含量
为20.03%、酸不溶物含量为34.06%、Fe
2
O
3
＜3%，
基本满足制作黄磷、磷酸的要求。
(3)矿床成因类型为大陆边缘浅海相沉积磷块岩
矿床，成矿物质来源与前寒武纪—寒武纪过渡期的
生命大爆发有直接关系。
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【收稿日期】
2021-05-31
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(上接第23页)
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【收稿日期】
2021-09-28
40
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)，岩性组合为磷块岩夹磷酸盐化页岩、磷酸盐化白云质灰岩或白云岩，矿石自然类型为沉积型磷块岩，
矿石矿物主要为胶磷矿，P
2
O
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平均含量为20.03%、酸不溶物平均含量为34.06%，CaO/P
2
O
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比值为1.61，矿石工业类型
为钙硅质混合型。矿床成因属大陆边缘浅海相沉积磷块岩矿床。
【关键词】
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Abstract: The karatau Basin is a well-known phosphate mining area with stable thickness and large scale. The mining area is
located in the northwestern part of the Karatau basin, and the phosphate ore occurs in the chulatour formation (
∈
1
cht) of the lower
Cambrian. The lithology is composed of apatite interbedded with phosphate shale, phosphate dolomite limestone or
natural type of ore is sedimentary phosphorite, and the main ore minerals are collophanite. The average content of P
2
O
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is 20.03%,
and the average content of acid insoluble substance was 34.06%, CaO/P
2
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5
was 1.61%, the industrial type of ore is calcium-siliceous
mixed type. The genesis of the deposit belongs to the continental margin shallow marine sedimentary phosphorite deposit.
Key words: phosphate rock; genesis of ore deposits; cambrian; Karatau basin
磷矿主要应用于磷肥工业，联合国粮农组织预
测未来几年磷肥需求量年增长率达2.19%。目前哈
萨克斯坦是中亚地区最大的矿业国，磷矿资源的开
发利用是哈萨克斯坦化学工业重点之一，截至2017
年，小卡拉套盆地磷矿资源探明储量为22×10
8
t，
占哈萨克斯坦磷矿总储量的80%，丰富的磷矿资源
为哈萨克斯坦发展磷矿业奠定了基础
[1]
。本文总结
了磷矿床地质特征，探讨了矿床成因，提出了找矿
标志，为周边地区磷矿找矿工作提供参考。
1 地质背景
小卡拉套盆地大地构造位置为北天山加里东晚
期褶皱带之塔拉斯—小卡拉套冒地槽带
[2]
，盆地内
磷矿点(床)分布较为密集
[3]
，多达45处，矿床规
模大，矿层厚度稳定，含磷岩系赋存于下寒武统楚
拉图组。
矿区位于小卡拉套盆地西北部之科克苏—乌奇
巴斯背斜褶皱西北翼。区域出露地层由老至新依次
为：新元古界文德系小卡罗伊岩群(V)，岩性为砂岩、
粉砂岩和千枚岩等；下寒武统楚拉图组(∈
1
cht
)，岩
性为磷块岩、磷酸盐化硅质页岩、硅质岩、白云质
灰岩，为区域含磷层位；中寒武统沙巴金组阿姆加
段和马亚段未分(∈
2
am+m
)，岩性为灰白色白云质灰
岩和深灰色条带状泥质灰岩；上寒武统(∈
3
)，岩性
为深灰色及灰白色白云质灰岩和大理岩化灰岩；下
奥陶统(O
1
)，岩性为浅灰色及灰白色白云质灰岩和
大理岩化灰岩；上奥陶统兰维恩组(O
2
e
)，岩性为深
灰色大理岩化灰岩、白云岩、白云石化灰岩；上奥
陶统兰代洛组(O
2
ee
)，岩性为浅灰色大理岩化灰岩
和白云岩；上二叠统(P
2
)，岩性为砾岩、长石砂岩。
地层受构造影响，产状、倾角局部变化，整体为一
复式倒转背斜。区域构造形迹以断裂为主，多呈北
西—南东向展布，顺层产出。区域未见岩浆岩出露。
变质作用主要表现为区域变质、动力变质两种，区
域变质作用多见于奥陶纪及其以前形成的地层，表
【作者简介】
王傲雷(1990-)，男，工程师，从事矿产资源地质研究工作，E-mail：********************。
37
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2021年第6期 中国非金属矿工业导刊
总第150期
层，规模较小，对区内地层在近垂直走向方向上有
一定的错动。反倾断层位于矿区中东部，多沿北西
西—南东东向的陡峭山坡前沿展布，地表延伸大
于2km，为区内第三期断裂构造，断层面倾向南南
西，倾角43～52°，性质为正断层，断距一般为
15～30m，对矿层有明显错断。
2.3 矿层特征
2.3.1 含磷岩系特征
含磷岩系位于下寒武统楚拉图组(∈
1
cht
)中上
部，岩性组合为磷块岩夹磷酸盐化页岩、磷酸盐化白
云质灰岩或白云岩，厚度在30～60m，走向延伸大
1 河道冲积物 2 冲洪积物 3 上二叠统 4 上奥陶统兰
代洛组 5 上奥陶统兰维恩组 6 下奥陶统 7 上寒武
统 8 中寒武统沙巴金组阿姆加段和马亚段未分 9 下寒武
统楚拉图组 10 文德系小卡罗伊岩群 11 断层 12 矿区
于11km，呈层状产出，产状2～30°∠40～60°。
顶板为中寒武统沙巴金组阿姆格段(∈
2
am
)条带状泥
质灰岩，底板为下寒武统楚拉图组(∈
1
cht
)白云质灰
岩。
根据化学分析结果和空间连接对比条件等，从
含磷岩系中圈定出K1、K2两个磷矿层。K1位于上
部，K2位于下部，两者中间为磷酸盐化白云质灰岩、
磷酸盐化页岩(图2)。
图1 区域地质简图
现为弱千枚理，动力变质与断层有关。
2 矿床地质特征
2.1 地层
矿区出露的地层由老至新依次为：文德系小卡
罗伊岩组(V)、下寒武统楚拉图组(∈
1
cht
)、中寒武
统沙巴金组阿姆格段(∈
2
am
)、中寒武统沙巴金组
阿姆格段和马亚段未分(∈
2
am+m
)，地层倾向多为
15～30°，倾角集中在40～60°，呈单斜层状展布。
文德系小卡罗伊岩组(V)：岩性为紫红色泥质粉
砂岩、泥质页岩、长石石英砂岩，厚240～270m。
下寒武统楚拉图组(∈
1
cht
)：岩性为磷块岩、磷酸盐
化灰岩、白云质灰岩及硅质岩，厚度约105m，与下
伏文德系小卡罗伊岩组(V)呈整合接触关系。中寒
武统沙巴金组阿姆格段(∈
2
am
)：岩性为条带状白云
质、泥质灰岩，厚度约180m，与下伏下寒武统楚拉
图组(∈
1
cht
)地层呈整合接触关系。中寒武统沙巴金
组阿姆格段和马亚段未分(∈
2
am+m
)，为不同颜色、
粒度、结构的白云质灰岩与灰岩交替产出，与下伏
中寒武统沙巴金组阿姆格段(∈
2
am
)地层呈整合接触
关系，厚度大于390m，区内未见上覆地层，局部被
第四系覆盖。
2.2 构造
矿区位于褶皱一翼，主要构造形迹表现为断裂。
根据断层与地层的空间关系，可分为顺层断层、横
向断层和反倾断层。
顺层断层走向近平行于地层，推测为区内第一
期断裂构造，一般沿走向延伸较大，对地层连续性
破坏较小。横向断层走向多与地层走向斜交，推
测为区内第二期断裂构造，性质多为右行走滑断
38
1 冲洪积物 2 沙巴金组 3 沙巴金组阿姆格段 4 楚拉图组
含磷岩系 5 小卡罗伊岩组 6 断层 7 勘查线位置及编号
图2 矿区局部地质简图
2.3.2 矿层特征
K1矿层岩性主要为磷块岩，呈致密块状、纹
层状，以致密块状为主，见磷酸盐化灰岩、磷酸盐
化页岩。矿层呈层状产出，受近东西向展布的第
三期正断层影响，局部地段矿层被错断，断距在
15～30m。矿层顶板岩性为条带状泥质灰岩，底
板岩性为磷酸盐化白云质灰岩、页岩，产状与围岩
产状相同，呈整合接触关系。矿层工程控制长度8
161.10m，单工程控制真厚度1.72～25.12m，平
均真厚度12.04m，局部呈膨大狭缩状，整体而言，
具有地表薄、深部厚，西部薄、东部厚的特点，厚
度变化系数49.13%，P
2
O
5
含量15.22%～26.18%，
平均含量20.58%，变化系数13.51%(图3)。
K2矿层岩性主要为磷块岩，呈条带状、致密块
状，以条带状为主，见磷酸盐化灰岩。矿层顶板岩
性为磷酸盐化白云质灰岩、页岩，底板岩性为白云
质灰岩，产状与围岩产状相同，呈整合接触关系。
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王傲雷等：哈萨克斯坦小卡拉套盆地某磷矿床地质特征及成因探讨
矿层工程控制长度8
161.10m，单工程控制真厚度
3.36～26.53m，平均真厚度11.83m，呈层状产
出，具有西部薄、东部厚的特点，局部呈膨大狭缩
状，在7～12勘查线之间，矿层厚度由地表至深
部有减薄的趋势，厚度变化系数59.77%；P
2
O
5
含
量15.00%～26.55%，平均含量19.36%，变化系数
18.32%(图3)。
英组成，偶见长石岩屑，杂乱分布。褐铁矿呈粒状，
粒径小于0.01mm，杂乱分布。胶结物主要为硅质
及少量钙质，粒径小于0.05mm，胶结碎屑。
a
b
×100
200μm
×50
500μm
图5 磷块岩微观特征(单偏光)
2.4.2 矿石类型
矿区内磷矿石自然类型为沉积型磷块岩。全
矿区平均P
2
O
5
含量为20.03%、酸不溶物含量为
34.06%、CaO/P
2
O
5
比值为1.61，结合矿石的结构
构造等特征，初步认为磷矿石工业类型为钙硅质混
合型。
2.4.3 矿石化学成分
通过取样分析，并对剖面上单工程控制的单矿
层分别进行品位厚度加权平均，对剖面间各块段体
积进行加权平均，求得各矿层化学组分平均含量
1 沙巴金组阿姆格段条带状泥质灰岩 2 楚拉图组白云质灰
岩 3 小卡罗伊岩组泥质页岩 4 矿层及编号 5 夹层及编
号 6 钻孔位置及编号 7 槽探位置及编号 8 取样位置及编号
(表1)。矿石中P
2
O
5
为有益组分，平均含量满足一
般工业指标P
2
O
5
≥15%的品位要求。有害组分为
R
2
O
3
、MgO、CaO、CO
2
。伴生元素I的全矿区平均
含量为8.07×10
-6
，Fe
2
O
3
、FeO的全矿区平均含量
为2.27%，两者在磷矿加工时，均无法综合回收。
表1 各矿层化学组分平均含量一览表
矿层 P
2
O
5
酸不溶物 MgO SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
FeO
编号 /% /% /% /% /% /% /%
K1 20.58 32.36 1.55 32.10 1.63 1.89 0.36
K2 19.36 36.12 1.29 32.16 2.01 1.93 0.37
矿层 Cl I As Cd F CaO CO
2
编号 /(mg/kg) /(mg/kg) /(mg/kg) /(mg/kg) /% /% /%
K1 153.06 8.97 13.64 0.14 2.07 33.17 5.23
K2 159.47 6.97 10.63 0.09 1.80 31.08 5.23
图3 矿区7勘查线剖面图
2.4 矿石质量特征
2.4.1 矿物组成及结构构造
磷块岩呈深灰色、灰黑色、蓝黑色，椭圆状、
鲕粒状结构，块状构造，局部为条带状、纹层状(图4)。
矿石矿物为胶磷矿，占比可达85%左右，脉石矿物
主要为石英、长石等陆源碎屑及少量褐铁矿，占比
10%左右，其余为胶结物，主要为硅质及钙质。
胶磷矿为非晶质集合体，多呈椭圆状、少量呈
鲕粒状，粒径0.1～0.4mm，显均质，部分可见十
字消光现象，不均匀分布，镜下呈褐色、黄色(图5)。
陆源碎屑呈次圆状，粒径0.2～0.4mm，主要由石
a
b
3 矿床成因
3.1 古地理环境
小卡拉套盆地含磷岩系产出于下寒武统楚拉图
组中上部，其顶板岩性为条带状泥质灰岩，底板岩
性为白云质灰岩，走向延伸较长、厚度较大，沉积
范围较广、岩性及岩相比较稳定，地层成层有序，
磷矿成矿受古构造、古地理环境及正常海水的化学
成分的制约
[4-5]
。
矿区位于小卡拉套盆地西北部之科克苏—乌奇
巴斯背斜褶皱西北翼，含磷岩系与区域磷矿产出特
征基本相同。K1矿层位于含磷岩系上部，磷块岩构
39
a 磷块岩与底板磷酸盐化白云质灰岩 b 地表纹层状磷块岩
图4 磷块岩宏观特征
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总第150期
造为致密块状，偶见纹层状，反应成矿作用以生物
化学沉积为主；K2矿层位于含磷岩系下部，磷块岩
构造为条带状、致密块状，以条带状为主，反应成
矿作用以化学沉积为主
[6]
。含磷岩系沉积结构分为
碎屑岩系、碳酸盐岩与黑色岩系两类，具有黑色硅
质岩—白云质灰岩—磷块岩—碳酸盐岩(页岩)—磷
块岩的特征
[7]
，反应的沉积环境为大陆边缘浅海相
之浅海—潮下半封闭环境相互交替。
3.2 成矿物质来源
从全球范围而言，前寒武纪—寒武纪过渡期的
生命大爆发，是地球演化进程中海水的磷酸盐浓度
不断增高累积的结果，当海水中溶解的磷酸盐浓度
超过临界值时，全球范围发生大规模的海相磷块岩
沉积
[8-9]
。前人曾对小卡拉套盆地磷块岩矿石中的磷
酸盐球粒成因进行研究，认为文德—寒武纪时期小
卡拉套古地理环境为相对低能的浅水环境，即为氧—
硫化氢界面的含氧水，其有利于细菌—藻类大量繁
殖及磷的积累，当环境变为近岸的富氧水体时，死
亡的细菌—藻类释放出原先溶解的磷，为磷酸盐的
富集累积提供了条件
[10]
。
3.3 矿床成因
矿区在寒武纪相对低能的浅水古地理环境下，
大量繁殖的细菌—藻类积累了丰富的磷，随着环境
的变化，原先溶解的磷从死亡的细菌—藻类中释放，
海水中磷酸盐浓度不断积累增高，当磷酸盐达到过
饱和状态时，在有利地段磷质富集
[11]
，受海水扰动，
围绕磷质形成鲕粒、团粒状沉淀而形成矿床。磷矿
成因类型为大陆边缘浅海相沉积磷块岩矿床。
3.4 找矿标志
下寒武统楚拉图组(∈
1
cht
)为直接找矿标志；含
磷岩系的底板岩性为白云质灰岩、硅质岩，岩石相
对而言抗风化能力较强，散布于北西西—南东东向
陡峭山坡的灰黑色、蓝黑色磷块岩转石为区内找矿
的间接标志。
4 结论
(1)矿区含磷岩系与小卡拉套盆地含磷岩系特征
基本相同，沉积结构具有黑色硅质岩—白云质灰岩—
磷块岩—碳酸盐岩(页岩)—磷块岩的特征，属下寒
武统楚拉图组。
(2)磷矿石自然类型为沉积型磷块岩，主要矿物
为胶磷矿，工业类型为钙硅质混合型。矿层厚度、
延伸规模大，蕴藏的资源量大，磷矿平均P
2
O
5
含量
为20.03%、酸不溶物含量为34.06%、Fe
2
O
3
＜3%，
基本满足制作黄磷、磷酸的要求。
(3)矿床成因类型为大陆边缘浅海相沉积磷块岩
矿床，成矿物质来源与前寒武纪—寒武纪过渡期的
生命大爆发有直接关系。
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【收稿日期】
2021-05-31
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【收稿日期】
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