Шалкиинское свинцово-цинковое месторождение располагается у подножия юго-восточного склона хребта Каратау. В геологическом строении этой территории принимают участие отложения среднепалеозойской терригенной красноцветной формации (тюлькубашская свита), перекрывающие ордовикские отложения с размывом и несогласием, а также среднепалеозойская карбонатная формация, подразделяемая на фаменские, фамен-нижнекаменноугольные, турнейские и визейские отложения. Палеозойские отложения перекрыты мезозойскими терригенными отложениями.

В описываемом районе известны рудные и нерудные полезные ископаемые. Первые представлены свинцом, цинком и медью, вторые – строительными материалами, селитрой и лечебными грязями.

Свинцово-цинковое оруденение месторождений и рудопроявлений региона, преимущественно, относятся к стратиформному типу, с вторичной гидротермальной проработкой, и локализуются в фаменских отложениях двух литофаций: первой – углисто-глинисто-кремнисто-карбонатной и второй – существенно доломитовой. К первому типу, собственно, приурочено оруденение Шалкиинского типа, распространенное в пределах Бактысайской синклинали.

Месторождение Шалкия сформировалось в результате осадочных, которые были тесно связанны с вулканической деятельностью в регионе в ту эпоху, и вторичных гидротермальных процессов, и конечный вид структура рудного поля приобрела под воздействием подвижек с юго-запада на северо-восток с образованием опрокинутой синклинальной складки. В следствии неравномерности активности вулканической деятельности, на месторождении аномальные содержания цинка и свинца фиксируются в пяти разных пачках, однако промышленное значение имеют только две.

В целом структура Шалкиинского рудного поля расчленена разрывными нарушениями на ряд блоков, которые условно объедены в два главных участка: Северо-западный и Юго-восточный. Само рудное поле имеет погружение на юг, и залегает от 50 м (на севере) до 950 м (на юге) от поверхности.