Luận án tiến sĩ Địa chất: Đặc điểm quặng hóa wolfram-đa kim mỏ Núi Pháo ở Đại Từ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ----------***----------

VÕ TIẾN DŨNG

ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HÓA WOLFRAM - ĐA KIM MỎ NÚI PHÁO, ĐẠI TỪ, THÁI NGUYÊN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

HÀ NỘI - 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

----------***----------

VÕ TIẾN DŨNG

ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HÓA WOLFRAM - ĐA KIM

MỎ NÚI PHÁO, ĐẠI TỪ, THÁI NGUYÊN

Ngành: Kỹ thuật địa chất

Mã số: 9520501

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS. Nguyễn Quang Luật 2. TS. Trần Mỹ Dũng

HÀ NỘI - 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi; các

số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố

trong bất kỳ công trình nào.

Hà Nội, ngày….. tháng….. năm 2017

Tác giả

Võ Tiến Dũng

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan ................................................................................................................ i

Mục lục ........................................................................................................................ ii

Danh mục các bảng ..................................................................................................... v

Danh mục các hình, ảnh ............................................................................................ vii

MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1

Chương 1: ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT MỎ WOLFRAM -ĐA KIM NÚI

PHÁO .......................................................................................................................... 8

1.1. Vị trí mỏ Núi Pháo trên bình đồ cấu trúc - kiến tạo khu vực ........................... 8

1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản khu vực Đại Từ, Thái Nguyên .. 11

1.2.1. Giai đoạn trước năm 1945 ...................................................................... 11

1.2.2. Giai đoạn sau năm 1945 ......................................................................... 12

1.3. Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng Đại Từ ........................................................ 14

1.3.1. Địa tầng .................................................................................................. 16

1.3.2. Đặc điểm magma xâm nhập ................................................................... 22

1.3.3. Đặc điểm cấu trúc- kiến tạo .................................................................... 37

1.3.4. Sự giao thoa của các pha biến dạng vùng Núi Pháo .............................. 43

Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 45

2.1. Cơ sở lý luận ................................................................................................... 45

2.1.1. Đặc điểm địa hóa của wolfram ............................................................... 45

2.1.2. Đặc điểm khoáng vật học của wolfram .................................................. 45

2.1.3. Phân loại quặng wolfram ........................................................................ 46

2.1.4. Phân loại các kiểu mỏ công nghiệp của wolfram ................................... 47

2.1.5. Đặc điểm mỏ skarn ................................................................................. 60

2.1.6. Đặc điểm quá trình greisen hóa .............................................................. 64

2.2. Các phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 67

2.2.1. Phương pháp tổng hợp tài liệu ............................................................... 67

2.2.2. Phương pháp khảo sát, nghiên cứu thực địa ........................................... 68

2.2.3. Các phương pháp phân tích trong phòng ............................................... 68

iii

2.3. Các khái niệm và thuật ngữ sử dụng trong luận án ........................................ 70

2.3.1 Các khái niệm nghiên cứu đặc điểm quặng và mỏ quặng ....................... 70

2.3.2. Các khái niệm không gian và thời gian sinh khoáng ............................. 71

Chương 3: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT QUẶNG HÓA WOLFRAM-ĐA KIM MỎ

NÚI PHÁO ............................................................................................................... 73

3.1. Bối cảnh địa chất mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo ........................................... 73

3.2. Đặc điểm phân bố, hình dạng và cấu trúc thân khoáng .................................. 77

3.3. Đặc điểm các thành tạo biến chất tại mỏ wolfram- đa kim Núi Pháo ............ 80

3.3.1. Quá trình biến chất tiếp xúc nhiệt .......................................................... 80

3.3.2. Quá trình biến chất tiếp xúc trao đổi thay thế tạo đá skarn .................... 82

3.3.3. Các đá biến chất trao đổi felspat ............................................................ 85

3.3.4. Quá trình biến chất trao đổi greisen hóa: ............................................... 87

3.3.5. Đặc điểm biến đổi nhiệt dịch cạnh mạch ............................................... 89

3.4. Vai trò của khối granit Đá Liền và khối granit Núi Pháo trong quá trình biến chất trao đổi tạo đá skarn và greisen hóa trong khu mỏ. ....................................... 90

Chương 4: ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT QUẶNG MỎ W- ĐA KIM

NÚI PHÁO .............................................................................................................. 103

4.1. Đặc điểm thành phần khoáng vật quặng ....................................................... 103

4.1.1. Các khoáng vật quặng nguyên sinh ...................................................... 103

4.1.2. Các khoáng vật quặng thứ sinh ............................................................ 118

4.2. Nhóm khoáng vật đá biến đổi và khoáng vật mạch ...................................... 119

4.3. Đặc điểm cấu tạo, kiến trúc quặng................................................................ 121

4.3.1. Đặc điểm cấu tạo quặng ....................................................................... 121

4.3.2. Đặc điểm kiến trúc quặng ..................................................................... 124

4.4. Thứ tự sinh thành và tổ hợp cộng sinh khoáng vật ....................................... 127

4.5. Đặc điểm thành phần hóa học quặng ............................................................ 130

4.5.1. Các nguyên tố chính ............................................................................. 130

4.5.2. Hàm lượng các nguyên tố đi kèm ......................................................... 135

4.5.3. Nguyên tố hiếm, vết ............................................................................. 135

4.6. Đặc điểm các bao thể trong thạch anh của quặng W-đa kim ....................... 137

4.7. Phân chia các kiểu quặng trong mỏ W-đa kim Núi Pháo ............................. 138

Chương 5: NGUỒN GỐC MỎ WOLFRAM-ĐA KIM NÚI PHÁO ...................... 140

5.1. Tính sinh khoáng của granit khối Đá Liền thuộc phức hệ Pia Oắc .............. 140

5.1.1. Tính sinh khoáng của granit khối Đá Liền từ các kết quả nghiên cứu thạch luận và môi trường địa động lực. .......................................................... 140

5.1.2. Tính sinh khoáng của granit khối Đá Liền từ các kết quả nghiên cứu

thạch- hóa ....................................................................................................... 141

5.1.3. Tính sinh khoáng của khối granit Đá Liền theo đặc điểm địa hóa. ...... 147

5.2. Tính giai đoạn của quá trình tạo quặng ........................................................ 150

5.2.1. Thời kỳ 1: Biến chất tiếp xúc nhiệt. ..................................................... 150

5.2.2. Thời kỳ 2: thành tạo skarn .................................................................... 151

5.2.3. Thời kỳ 3: tạo quặng ............................................................................. 152

5.2.4. Thời kỳ 4: sau tạo quặng ...................................................................... 153

5.3. Tuổi magma sinh quặng và tuổi quặng hóa. ................................................. 153

5.4. Mô hình nguồn gốc Hệ magma - quặng mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo. ... 154

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 159

1. Kết luận ............................................................................................................ 159

2. Kiến nghị.......................................................................................................... 160

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ

CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC BẢNG

TT

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1. Thành phần hóa cơ bản của đá granit khối Núi Pháo ............................... 26

Bảng 1.2. Thành phần hóa học các nghuyên tố kim loại tạo quặng của đá granit

khối Núi Pháo .......................................................................................... 27 Bảng 1.3. Thành phần nguyên tố đất hiếm trong đá granit khối Núi Pháo ............... 28

Bảng 1.4. Kết quả phân tích thành phần đồng vị U-Pb trên zircon khối Núi Pháo .. 29

Bảng 1.5. Thành phần hóa cơ bản của đá granit khối Đá Liền ................................. 33

Bảng 1.6. Hàm lượng các nguyên tố kim loại tạo quặng của khối granit Đá Liền ... 33

Bảng 1.7. Thành phần các nguyên tố đất hiếm trong đá granit khối Đá Liền. ......... 34 Bảng 1.8. Hàm lượng các đồng vị U-Pb trên zircon của granit khối Đá Liền .......... 36

Bảng 2. 1. Bảng phân loại các mỏ wolfram theo D.V.Rundquist và V.K.Denisenko ..... 57 Bảng 2. 2. Bảng phân loại các kiểu mỏ wolfram theo mối liện hệ với hoạt động

magma (Ishihara, 1977) ........................................................................... 59

Bảng 3.1. Các khoáng vật của quá trình biến đổi Skarn hóa .................................... 82

Bảng 3.2. Hàm lượng nguyên tố đất hiếm trong đá granit và quặng tại mỏ W- đa

kim Núi Pháo ........................................................................................... 91

Bảng 3.3. So sánh mối tương quan giữa các nguyên tố REE trong granit khối Đá

Liền (DL) và đá granit bị Greisen hóa (GRN)......................................... 95

Bảng 3.4. Mối tương quan giữa các nguyên tố REE trong granit khối Đá Liền (DL)

và granit khối Núi Pháo (NP) .................................................................. 96

Bảng 3.5. So sánh mối tương quan giữa các nguyên tố REE trong granit khối Đá

Liền (DL) và đá skarn (SKN) .................................................................. 97

Bảng 3.6. So sánh mối tương quan giữa các nguyên tố REE trong granit khối Núi

Pháo (NP) và đá granit bị Greisen hóa (GRN) ........................................ 98

Bảng 3.7. So sánh mối tương quan giữa các nguyên tố REE trong đá granit bị Greisen hóa (GRN) và đá skarn (SKN). .................................................. 99 Bảng 3.8. So sánh mối tương quan giữa các nguyên tố REE trong granit khối Núi Pháo và đá skarn (SKN) ........................................................................ 100

Bảng 4.1. Thành phần khoáng vật trong quặng W-đa kim mỏ Núi Pháo ............... 103 Bảng 4.2. Kết quả phân tích đơn khoáng Sheelit bằng phương pháp microsond ... 106 Bảng 4.3. Bảng thứ tự thành tạo và tổ hợp công sinh khoáng vật mỏ Núi Pháo .... 129 Bảng 4.4. Hệ số tương quan thành phần hóa học các nguyên tố có ích trong mỏ .. 131

Bảng 4.5. Kết quả phân tích thành phần chính ....................................................... 132 Bảng 4.6. Hệ số tương quan theo độ sâu của các nguyên tố có ích ........................ 132

Bảng 4.7. Hàm lượng nguyên tố đất hiếm trong quặng đa kim Núi Pháo .............. 136

Bảng 4.8. Tổng hợp nhiệt độ đồng hoá bao thể trong thạch anh theo các kiểu quặng

ở mỏ W-đa kim Núi Pháo ...................................................................... 138 Bảng 5.1. Kết quả phân tích hóa cơ bản của granit khối Đá Liền .......................... 142

Bảng 5.2. Kết quả tính toán giá trị các modul thạch hóa của granit khối Đá Liền . 142

Bảng 5. 3. Bảng modul thạch hoá để đánh giá tiềm năng sinh quặng của thành tạo

granit (Theo phương pháp của B.N. Permiakov, 1983) ........................ 143

Bảng 5.4. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại tạo quặng của đá granit khối Đá Liền .................................................................................................. 147 Bảng 5.5. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại tạo quặng của đá granit khối

Núi Pháo ................................................................................................ 147

Bảng 5.6. Bảng so sánh đặc điểm tạo skarn của các đá granit với khối Đá Liền ... 148

Bảng 5.7. Bảng kết quả phân tích tuổi Re-Os molybdenit mỏ Núi Pháo ............... 154

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH, ẢNH

TT

Tên hình, ảnh

Trang

Hình 1.1. Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu trong bình đồ cấu trúc khu vực Đông Bắc Việt Nam. ..................................................................................................... 8 Hình 1.2. Sơ đồ địa chất vùng Đại Từ, Thái Nguyên ............................................... 15 Hình 1.3. Biểu đồ khoảng tuổi của granit khối Núi Pháo ......................................... 30 Hình 1.4. Biểu đồ concordia U-Pb zircon tách từ granit khối Núi Pháo .................. 30 Hình 1.5. Biểu đồ khoảng tuổi của granit khối Đá Liền ........................................... 36 Hình 1.6. Biểu đồ concordia U-Pb zircon tách từ granit khối Đá Liền .................... 36 Hình 2.1. Hình thái các vỉa chứa sheelit của các mỏ skarn chính trên thế giới ........ 48 Hình 2.2. Mặt cắt địa chất đặc trưng tại mỏ skarn wolfram Salau, Pháp (Fonteilles et al, 1989) ................................................................................................. 54 Hình 2.3. Lát cắt qua vùng mỏ skarn (Xmirnov V.I, 1982 ) ..................................... 61 Hình 2.4. Quan hệ giữa thân skarn và thân khoáng: A-skarn và quặng hoá đồng thời; B-skarn và quặng hoá kéo theo; C-skarn và quặng hoá nằm chồng. 63 1) granitoit; 2) đá carbonat; 3) đá skarn chứa quặng; 4) thân khoáng; 5) đá skarn không quặng. .............................................................................................. 63 Hình 2.5. Mô hình các bối cảnh kiến tạo thành tạo skarn ......................................... 64 Hình 3.1. Sơ đồ địa chất khoáng sản khu vực Núi Pháo ........................................... 74 Hình 3.2. Sơ đồ địa chất mỏ Núi Pháo ...................................................................... 75 Hình 3.3. Mặt cắt địa chất từ kết quả khoan thăm dò mỏ Núi Pháo ......................... 76 Hình 3.4. Mặt cắt địa chất tại khai trường mỏ wolfram đa kim Núi Pháo ................ 77 Hình 3.5. Kết quả chuẩn hóa các nguyên tố hiếm vết của các tập mẫu với granit sống núi giữa đại dương (ORG) ................................................................ 93 Hình 3.6. Biểu đồ qui chuẩn theo thành phần nguyên tố đất hiếm Chondrite (Nakamura, 1974) ...................................................................................... 93 Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện mối liên quan giữa các thành tạo địa chất trong mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo từ các kết quả phân tích và luận giải theo phương pháp Rodionov. ........................................................................... 101 Hình 4.1. Kết quả phân tích kiểm tra khoáng vật dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) tại các vị trí trên ảnh B: vị trí EDS spot 1cho kết quả magnetit (hình 4.1/1), vị trí EDS spot 2 cho kết quả khoáng vật tạo đá skarn (hình 4.1/2), vị trí EDS spot 3cho kết quả magnetit (hình 4.1/3) ...................... 105 Hình 4.2. Kết quả phân tích dưới kính hiển vi điện tử quét cho thấy sự tồn tại của khoáng vật sheelit và pyrotin trong mẫu KT 5 ảnh 4.2- A&B. (Phân tích tại Phòng phân tích công nghệ cao, Trường Đại học Mỏ-Địa chất). ....... 108

viii

Hình 4.3. Kết quả phân tích khoáng vật sheelit II dưới kính hiển vi điện tử quét: Sheelit không chứa nguyên tố tạp chất (hình 4.4/1), gắn kết và thay thế sheelit II là khoáng vật pyrotin hoàn toàn trung hợp với kết quả phân tích khoáng tướng (hình 4.3/2). (Phân tích tại Trung tâm phân tích công nghệ cao, Trường Đại học Mỏ-Địa chất). ..................................................................................... 110 Hình 4.4 - 1, 2, 3. Kết quả kiểm tra các khoáng vật sphalerit, pyrotin, chalcopyrit dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) - Thực hiện tại Trung tâm phân tích công nghệ cao-Trường Đại học Mỏ-Địa chất. ......................................... 118 Hình 4.5. Biểu đồ Dendogramma thành phần hóa lỗ khoan ................................... 131 Hình 4.6. Sơ đồ phân bố theo độ sâu của các nguyên tố có ích tại lỗ khoan NP -053 . 133 Hình 4.7. Sơ đồ phân bố theo độ sâu của các nguyên tố có ích tại lỗ khoan NP 68A . 133 Hình 4.8. Sơ đồ phân bố theo độ sâu của các nguyên tố có ích tại lỗ khoan NP 80. ... 134 Hình 4.9. Sơ đồ phân bố theo độ sâu của các nguyên tố có ích tại lỗ khoan NP 100 .. 134 Hình 4.10. Sơ đồ phân bố theo độ sâu của các nguyên tố có ích tại lỗ khoan NP 139 135 Hình 5.1. Biểu đồ Rb-(Y+Nb) phân chia các kiểu magma (theo Pearce, 1984)) cho tổ hợp magma đồng va chạm mảng tuổi Kreta muộn phức hệ Pia Oắc. Các trường: VAG- granit cung núi lửa; syn-COLG- granit đồng chạm mảng; WPG- granit nội mảng; ORG- granit sống núi giữa đại dương, vị trí của khối Đá liền là các hình elip màu đỏ. ....................... 141 Hình 5.2. Biểu đồ sự phụ thuộc của tỷ lệ (A) và hàm lượng các oxyt kiềm (B) vào hàm lượng oxyt silic trong các đá magma của các mỏ skarn-sheelit-sulfua điển hình ................................................................................................... 144 Hình 5.3. Các đặc trưng thạch hóa cơ bản của các phức hệ granit chứa wolfram của các mỏ skarn-sheelit-sulfua điển hình ..................................................... 144 Hình 5.4. Vị trí của granit khối Đá Liền trên các biểu đồ so sánh các mối tương quan tương tự của các kiểu mỏ skarn chính trên thế giới (Meinert, 1995). .................................................................................................................. 145 Hình 5.5.Vị trí của granit Đá Liền trên các biểu đồ so sánh các mối tương quan giữa MgO và K2O với SiO2 của các kiểu mỏ skarn chính trên thế giới (Meinert, 1995). ........................................................................................................ 146 Hình 5.6. Vị trí của các khối granit trong sinh khoáng skarn theo biểu đồ hàm lượng Rb-Sc và V-Ni (Meinert, 1995). .............................................................. 149 Hình 5.7. Khả năng sinh quặng của granit theo độ oxy hóa khử (A) và trong biểu đồ sinh khoáng magma (B). .......................................................................... 150 Hình 5.8. Mô hình nguồn gốc magma - quặng mỏ skarn sheelit-sulphua ............. 157 Hình 5.9. Mô hình nguồn gốc mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo .............................. 157

Ảnh 1.1. Granit khối Núi Pháo thuộc phức hệ Núi Điệng, mẫu lõi khoan NP 16 .... 25 Ảnh 1.2. Đá granit Núi Pháo dạng porphyr, mẫu lát mỏng 05, chụp dưới hai Nicol vuông góc ................................................................................................... 25 Ảnh 1.3. Hình ảnh chụp các hạt zircon và điểm bắn của đá granit khối Núi Pháo .. 29 Ảnh 1.4. Đá granit hai mica Đá Liền tại lỗ khoan NP 54 ......................................... 31 Ảnh 1.5. Granit hai mica Đá Liền, mẫu LM 01, dưới hai nicol vuông góc .............. 32 Ảnh 1.6. Hình ảnh hạt và điểm bắn zircon của granit khối Đá Liền ........................ 35 Ảnh 1.7. Cấu tạo phân phiến S1 trong pha biến dạng thứ nhất bị biến dạng các nếp uốn thế hệ 2 thuộc pha 2, [6] ..................................................................... 38 Ảnh 1.8. Một nếp uốn đẳng cánh U1 quan sát được trong mẫu lõi khoan, vết mặt trục của nếp uốn U1 gần song song với cánh của nếp uốn , [6] ................ 38 Ảnh 1.9. Cấu tạo mylonit trong đá granit Núi Pháo, [6] ........................................... 39 Ảnh 1.10. Cấu tạo siêu mylonit trong đá granit Núi Pháo, [6] ................................. 39 Ảnh 1.11. Cấu tạo phân phiến bị biến dạng uốn nếp bởi pha biến dạng thứ 2 ......... 40 Ảnh 1.12. Cấu tạo thớ chẻ mặt trục trong pha biến dạng D2, [6] ............................. 40 Ảnh 1.13. Nếp uốn U2 (vết mặt trục là đường màu đỏ trong mẫu lõi khoan, [6] ..... 41 Ảnh 1.14. Các đứt gãy thuộc pha biến dạng thứ 3 làm dập vỡ các đá skarn của tổ hợp thạch kiến tạo 1, [6] ............................................................................ 41 Ảnh 1.15. Một mạch quặng bị uốn nếp bởi nếp uốn U3 của pha biến dạng thứ 4, (ảnh chụp mẫu TS 24, độ phóng đại 4x) .................................................... 42 Ảnh 1.16. Đới dăm kết sản phẩm của pha biến dạng thứ 5, trong thành phần dăm có các mảnh vụn đá skarn, [6]. ....................................................................... 43 Ảnh 2.1. Mỏ dạng mạch thạch anh - sheelit tại mỏ Mittersill, Áo . (ảnh trái-quan sát dưới ánh sáng thường, ảnh phải-quan sát dưới ánh sáng đèn tia cực tím). 55 Ảnh 3.1. Ảnh đá hoa, ảnh chụp dưới kính hiển vi điện tử mẫu khoan NP 206 độ sâu 48m, các tinh thể calxit chiếm chủ yếu trên nền đá (chụp dưới 2 nikol). .. 81 Ảnh 3.2. Thành tạo đá sừng, ảnh chụp mẫu lỗ khoan Np 209, độ sâu 69m, dưới kính hiển vi điện tử, thấy rõ các tinh thể khoáng vật tremolit trên nền đá (chụp dưới 2 nikol). .............................................................................................. 82 Ảnh 3.3. Đá skarn giai đoạn sớm với khoáng vật granat, pyroxen với tổ hợp khoáng vật pyroxen xiên - visuvian đặc trưng, dưới kính hiển vi điện tử (hai nicol +) ................................................................................................................ 83 Ảnh 3.4. Skarn giai đoạn giữa với khoáng vật chủ yếu là hastingsit + khoáng vật sulfua và bị biotit của giai đoạn sau xuyên cắt (hai nikol +) ..................... 84 Ảnh 3.5. Đá skarn muộn, với tổ hợp khoáng vật bioti+ danalit, mẫu LM 4, chụp dưới kính hiển vi điện tử (2 nicol +) .......................................................... 85

Ảnh 3.6. Các đá biến chất trao đổi felspat với các khoáng vật đặc trưng albit ......... 86 Ảnh 3.7. Các đá biến chất trao đổi felspat với các khoáng vật đặc trưng microclin 86 Ảnh 3.8. Greisen biotit với tổ hợp khoáng vật thạch anh- sheelit - fluorit , mẫu LM 11/1, dưới 1 nicol. ...................................................................................... 88 Ảnh 3.9. Greisen biotit với tổ hợp khoáng vật khoáng vật plagioclas, sheelit, chlorit, mẫu LM 04. ................................................................................................ 88 Ảnh 3.10. Greisen muscovit với tổ hợp khoáng vật thạch anh-sheelit -fluorit được các khoáng vật quặng thay thế, gắn kết (1 nicol). ..................................... 89 Ảnh 3.11. Biến đổi cạnh mạch thạch anh hóa với tổ hợp khoáng vật thạch anh- sericit, mẫu NP 203 (nicol +). .................................................................... 90 Ảnh 4.1.Magnetit đi cùng pyrotin I (Pyr) và chalcopyrit I (Chp) t ạo thành 1 THCSKV ................................................................................................. 104 Ảnh 4.2. Magnetit (mt) kiến trúc hạt nửa tự hình, tha hình, cấu tạo dải trong nền đá skarn ......................................................................................................... 104 Ảnh 4.3. Khoáng vật sheelit thế hệ I trong quặng mỏ Núi Pháo, cùng chalcopyritI, pyrotinI, tạo thành 1 THCSKV (các ảnh A,B). ...................................... 107 Ảnh 4.4. Sheelit thế hệ I dưới kính hiển vi phản xạ (ảnh A) & dưới kính hiển vi điện tử quét có các điểm kiểm tra thành phần khoáng vật (ảnh B). ................ 107 Ảnh 4.5. Sheelit II phân bố trong greisen ngoại và greisen nội tạo THCSKV thạch anh I-Sheelit II-Fluorit (đã được mô tả ở trên) ........................................ 109 Ảnh 4.6. Tổ hợp cộng sinh khoáng vật magnetit- pyrotin I- Chalcopyrit I trong đá skarn giai đoạn giữa (ảnh A, B). .............................................................. 111 Ảnh 4.7. Pyrotin II & chalcopyrrit II gắn kết sheelit II (ảnh 4.8-A) và xuyên lấp theo vi khe nứt của sheelit II (ảnh 4.8-B). ............................................... 112 Ảnh 4.8. Chalcopyrit II hạt tha hình cấu tạo mạch (ảnh A), xâm tán (ảnh B), ổ nhỏ (ảnh C, D) và tổ hợp cộng sinh khoáng vật chalcopyrit II-pyrotin II-Bi- sphalerit trong đá skarn bị greisen hóa (ảnh C) và trong đá granit bị greisen hóa (ảnh D). ................................................................................. 113 Ảnh 4.9. Khoáng vật Bismut tự sinh hạt hình cầu (ảnh A), hình bán lập phương (ảnh B), hạt tha hình xâm tán cùng pyrotin II (ảnh C), hạt tha hình xâm tán thành đám hạt cùng bismutin trên nền đá (ảnh C), hạt tha hình xuyên lấp theo vi khe nứt của đá cùng pyrotin II, chalcopyrit II (ảnh E), hạt tha hình xâm tán thành đám hạt (ảnh F). ............................................................... 114 Ảnh 4.10. Molybdenit (Mo) tấm mỏng, vẩy mỏng xâm tán thành đám nhỏ, ổ nhỏ trong đá greisen (ảnh A) và trong thạch anh cắt qua nền đá skarn có xâm tán magnetit (Mt), pyrotin (Pyr) hạt nhỏ tha hình (ảnh B). ..................... 115

Ảnh 4.11. Khoáng vật fluorit (dưới 1 Nikon) thường xuất hiện cùng biotit, thạch anh, và được các khoáng vật sulfua thay thế, gắn kết ............................. 116 Ảnh 4.12. Wolframit (Wf) xâm tán trên nền đá granit bị greisen hóa bị pyrotin (Pyr) thay thế. .......................................................................................... 116 Ảnh 4.13-A: Sphalerit hạt tha hình (spl) xâm tán trong nền đá skarn cùng pyrotin (pyr) và chalcopyrit (chp) - Ảnh chụp dưới kính hiển vi Khoáng tướng.117 Ảnh 4.13-B: Ảnh chụp sphalerit, pyrotin, chalcopyrit mẫu SKN 8 dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) và các điểm chọn kiểm tra k.v. ................................ 117 Ảnh 4.14. Mẫu Lm 8964 : Đá skarn sớm - tổ hợp khoáng vật pyroxen (hedenbergit) - vesuvian. (Nicol +). ............................................................................... 120 Ảnh 4.15. Khoáng vật granat bị xuyên cắt bởi các khoáng vật quặng (ảnh A), bị thay thể bởi hastingsit (ảnh B). Chụp dưới 1 Nikon. ............................... 120 Ảnh 4.16. Hastingsit bị thay thế bởi biotit, danburit (ảnh A) và gặm mòn bởi các khoáng vật quặng sheelit, flourit (ảnh B). ............................................... 121 Ảnh 4.17. Khoáng vật biotit xuất hiện cùng các khoáng vật của quá trình greisen hóa (ảnh A) và các khoáng vật quặng (ảnh B). ........................................ 121 Ảnh 4.18. Pyrotin (Pyr) tập hợp hạt tha hình, cấu tạo ổ đặc xít, chứa tàn dư của đá skarn chưa bị thay thế hết (ảnh mẫu 08978). ........................................... 122 Ảnh 4.19. Magnetit (mt) vi hạt tha hình xâm tán khá dày trên nền đá skarn.......... 123 Ảnh 4.20. Các vi hạt sheelit (She) tha hình xâm tán thành đám hạt trên nên đá skarn. . 123 Ảnh 4.21. Pyrotin (Pyr), chalcopyrit(Chp) tạo vi mạch lấp đầy theo vi khe nứt trong thạch anh. ................................................................................................. 124 Ảnh 4.22. Sheelit vi hạt tự hình xâm tán trên nên đá .............................................. 125 Ảnh 4.23. Pyrit vi hạt tự hình xâm tán trên nền đá ................................................. 125 Ảnh 4.24. Sheelit hạt tha hình xâm tán trong đá ..................................................... 125 Ảnh 4.25. Pyrotin tạo vi mạch lấp đầy theo vi khe nứt của đá ............................... 126 Ảnh 4.26. Bi tự sinh (Bi) cùng chalcopyrit(Chp) xuyên lấp theo vi khe nứt tạo vi mạch lấp đầy trong nền đá skarn. ............................................................ 126 Ảnh 4.27. Magnetit bị magemit (Mag) thay thế giả hình trong nền đá skarn. ........ 127

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Mỏ skarn chứa sheelit là một trong những kiểu nguồn gốc chính của các mỏ

wolfram ở Việt Nam cũng như trên thế giới đang được khai thác hiện nay. Trên thế

giới sản lượng khai thác quặng wolfram từ các mỏ nguồn gốc skarn chiếm tới 60%,

trong khi đó trữ lượng quặng wolfram của kiểu nguồn gốc này không vượt quá 30%

tổng trữ lượng quặng của tất cả các kiểu nguồn gốc mỏ wolfram.

Ở Đông bắc Việt Nam có một mỏ W lớn kiểu skarn đó là mỏ W Núi Pháo thuộc

huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên. Quặng của mỏ W Núi Pháo cũng như quặng của đa

số các mỏ W cùng kiểu trên thế giới thuộc loại quặng tổng hợp: ngoài W còn có Cu,

Bi, Au và các nguyên tố khác. Vì vậy mỏ Núi Pháo còn được gọi là mỏ wolfram-đa

kim, mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo đang được khai thác với sản lượng khai thác

chiếm tới 90% sản lượng khai thác chung của các mỏ wolfram ở Việt Nam.

Hiện nay việc gia tăng nguyên liệu khoáng wolfram ở nhiều nước trên thế giới

đang diễn ra theo hướng tìm kiếm và khai thác các mỏ có trữ lượng lớn nhưng có

hàm lượng WO3 thấp (0,15 - 0,20%). Đó là các đối tượng kiểu stratiform (dạng

tầng) và stocverc (mạng mạch xâm nhiễm) đã được phát hiện ở Australia (King-

Ailend), Áo (Ferbeltal), Pháp (Salo), Bắc Kavkaz thuộc LB Nga (Kti-Teberda),

Trung tâm Kazacxtan (Kairactư, Koctenkol, …) và nhiều vùng khác trên thế giới.

Tính thời sự của việc nghiên cứu “Đặc điểm quặng hóa wolfram - đa kim mỏ

Núi Pháo, Đại Từ - Thái Nguyên” là ở chỗ mỏ Núi Pháo được xem như một mỏ

chuẩn điển hình, các kết quả nghiên cứu sẽ tạo cơ sở khoa học tin cậy cao trong việc

giúp phát hiện không chỉ kiểu mỏ skarn - sheelit - sulfua mà còn phát hiện cả các

mỏ mới kiểu nguồn gốc khác ở những vùng chưa được nghiên cứu kỹ. Điều này có

thể thúc đẩy việc mở rộng cơ sở nguyên liệu khoáng ở Đông Bắc Việt Nam nói

riêng và trên cả lãnh thổ Việt Nam nói chung.

Theo truyền thống, việc dự báo khu vực và địa phương được dựa trên sự hiểu

biết về các mỏ điển hình (mỏ chuẩn): hoàn cảnh địa chất phân bố của mỏ, mối liên

quan với một kiểu thạch hóa nhất định của đá magma, các điều kiện và hình thức

biểu hiện của các quá trình hậu magma dẫn đến sự thành tạo quặng hóa wolfram.Vì

vậy việc nghiên cứu chi tiết về địa chất, thành phần vật chất và nguồn gốc mỏ W-đa

kim Núi Pháo như là một mỏ điển hình ở Việt Nam là một nhu cầu cấp thiết.

Mặc dù đã được nghiên cứu và hiện đang trong quá trình khai thác, song mỏ

W Núi Pháo vẫn còn nhiều vấn đề cấp thiết chưa được làm sáng tỏ hoặc còn nhiều

tranh luận, cụ thể như: quặng hóa wolfram liên quan nguồn gốc với granit của phức

hệ magma nào trong khu mỏ; các THCS khoáng vật quặng ứng với từng kiểu quặng

và mối quan hệ thời gian - không gian của chúng với các kiểu đá biến chất trao đổi

trong khu mỏ chưa được phân chia & luận giải một cách hệ thống; mối quan hệ giữa

quặng hóa wolfram và đá skarn là đồng thời, kéo theo hay nằm chồng; mối quan hệ

giữa các giai đoạn thành tạo skarn với giai đoạn greisen và giai đoạn nhiệt dịch

chưa được làm rõ; mô hình nguồn gốc mỏ cũng chưa được xây dựng.

Đề tài Luận án “Đặc điểm quặng hóa wolfram-đa kim mỏ Núi Pháo, Đại

Từ- Thái Nguyên” được NCS lựa chọn hoàn toàn xuất phát từ những yêu cầu cấp

thiết của thực tiễn khách quan nhằm giải quyết những vấn đề tồn tại nêu trên, tạo

cơ sở khoa học cho việc dự báo, tìm kiếm và đánh giá kiểu mỏ skarn-sheelit-

sulfua ở Việt Nam.

2. Mục tiêu của luận án

Luận án có mục tiêu làm sáng tỏ thành phần vật chất và bản chất nguồn gốc

quặng hóa wolfram- đa kim của mỏ Núi Pháo, làm cơ sở khoa học cho công tác dự

báo, tìm kiếm - thăm dò, khai thác và chế biến loại hình khoáng sản này.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Quặng wolfram - đa kim và các thành tạo địa chất liên quan quặng hóa wolfram

- đa kim trong toàn diện tích mỏ Núi Pháo thuộc huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên.

- Vùng nghiên cứu thuộc phần tây nam đứt gãy sâu Sông Hồng tại nơi giao

nhau của 3 đới kiến tạo: đai tạo núi nội lục Paleozoi sớm Tây Việt Bắc, Đông Bắc

Bộ và hệ rift nội lục Permi muộn - Mesozoi trũng An Châu. Diện tích mỏ 0.92 km2.

4. Nhiệm vụ của luận án

Để đạt được mục tiêu nêu trên, luận án tập trung giải quyết các nhiệm vụ sau:

- Nghiên cứu hoàn cảnh địa chất và vị trí mỏ Núi Pháo trong bình đồ cấu trúc

khu vực.

- Nghiên cứu các yếu tố kiến trúc tạo nên cấu trúc mỏ Núi Pháo và vai trò của

các yếu tố này trong sự thành tạo và định vị quặng hóa wolfram - đa kim, bao gồm:

yếu tố cấu trúc kiến tạo, yếu tố magma, yếu tố thạch học - địa tầng, yếu tố đá biến

chất trao đổi.

- Nghiên cứu đặc điểm phân bố và đặc điểm hình thái, cấu trúc các thân quặng

wolfram - đa kim.

- Nghiên cứu thành phần vật chất, cấu tạo và kiến trúc quặng wolfram - đa

kim, xác định các thời kỳ và giai đoạn tạo khoáng trong mỏ Núi Pháo.

- Nghiên cứu điều kiện thành tạo và xây dựng mô hình nguồn gốc tổng quát

mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo trên cơ sở các công tác đã tiến hành ở các bước trên.

5. Các phương pháp nghiên cứu

Luận án được tổng hợp, xử lý và xây dựng trên cơ sở kết quả của các phương

pháp nghiên cứu truyền thống kết hợp phương pháp hiện đại như sau:

* Tổ hợp các phương pháp nghiên cứu tại thực địa:

- Xác định vị trí các thân quặng trong các mặt cắt địa chất chính cắt qua khu mỏ.

- Xác định mối liên quan (hoặc không liên quan) của quặng hóa với các đá

xâm nhập.

- Xác định thành phần các đá vây quanh quặng.

- Xác định các điều kiện kiến tạo khống chế định vị thân quặng.

- Xác định hình thái, kích thước và thành phần của các thân quặng và v.v..

- Mô tả mẫu khoan, hiện trường

- Thu thập các loại mẫu tại khai trường, vết lộ cũng như mẫu lõi khoan.

* Tổ hợp các phương pháp nghiên cứu trong phòng:

- Phương pháp phân tích khoáng tướng,

- Phương pháp phân tích lát mỏng thạch học

- Phương pháp phân tích hoá silicat,

- Phương pháp phân tích quang phổ plasma (ICP, ICP-MS),

- Phương pháp phân tích hiển vi điện tử quét (SEM).

- Phương pháp phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon,

- Phương pháp phân tích tuổi đồng vị Re-Os molybdenit,

- Phương pháp tin học trong tổng hợp, xử lý, đối sánh và luận giải số liệu,

- Phương pháp so sánh tương tự,

- Phương pháp Toán địa chất nhận dạng và so sánh các đối tượng địa chất,

- Phương pháp mô hình hóa các quá trình tạo quặng.

6. Những điểm mới của luận án

Kết quả nghiên cứu của luận án đã đạt được một số điểm mới sau:

1 - Luận án đã làm rõ 3 yếu tố quan trọng khống chế sự thành tạo skarn và

quặng hóa trong mỏ Núi Pháo là yếu tố magma (khối granit 2 mica Đá Liền-Phức

hệ Pia Oắc tuổi K2), yếu tố thạch học-địa tầng (tầng đá carbonat-hệ tầng Phú Ngữ)

và yếu tố đá biến chất trao đổi (các thể đá skarn, các thể đá bị greisen hóa). Khả

năng sinh quặng W-đa kim của khối granit 2 mica Đá Liền đã được chứng minh,

làm rõ.

2 - Làm rõ điều kiện thế nằm, đặc điểm phân bố cũng như hình thái và cấu trúc

các thể đá biến đổi cũng như các thân quặng W - đa kim trong mỏ Núi Pháo. Làm

rõ quan hệ giữa skarn và quặng hóa là quan hệ nằm chồng. Những kết quả nghiên

cứu mới về tuổi đồng vị U-Pb zircon của 2 phức hệ magma: Núi Điệng và Pia Oắc

có mặt trong mỏ đã góp phần làm sáng tỏ thêm và khẳng định về tiến trình hoạt

động magma cũng như yếu tố magma khống chế quặng hóa W-đa kim trong mỏ.

Đồng thời, kết quả xác định tuổi đồng vị Re-Os từ molybdenit ủng hộ quan điểm về

mối liên quan của quặng hóa W - đa kim với phức hệ Pia Oắc.

3 - Nghiên cứu có hệ thống thành phần vật chất, nghiên cứu đặc điểm

khoáng vật của các đá biến đổi và quặng đã phân chia có cơ sở khoa học các thời

kỳ và giai đoạn tạo đá biến đổi cũng như các tổ hợp cộng sinh khoáng vật trong

quặng W - đa kim, từ đó xác định trình tự các giai đoạn tạo khoáng xảy ra trong

mỏ Núi Pháo. Phát hiện thêm các khoáng vật trong đá biến đổi như hedenbergit,

hastingsit, danburit, danalit, và một số khoáng vật quặng quan trọng như:

molybdenit, sphalerit, bismutin, woframit.

4 - Xây dựng mô hình tổng quát sự thành tạo mỏ kiểu skarn - sheelit - sulfua

Núi Pháo và mô hình nguồn gốc tổng quát của hệ magma - quặng (HMQ) trên cơ

sở nghiên cứu thành phần vật chất cũng như điều kiện địa chất và hóa - lý thành tạo

quặng W - đa kim trong khu mỏ.

7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

- Ý nghĩa khoa học:

- Kết quả nghiên cứu của luận án đã làm sáng tỏ đặc điểm quặng hóa và xác

định mỏ W-đa kim Núi Pháo thuộc kiểu mỏ Skarn-sheelit-sulfua trên cơ sở nghiên

cứu có hệ thống thành phần vật chất của các đá biến đổi và quặng, đồng thời phân

chia có cơ sở khoa học các thời kỳ và giai đoạn tạo đá biến đổi cũng như tạo quặng

trong khu mỏ;

- Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được mô hình tổng quát sự thành tạo mỏ

kiểu skarn - sheelit - sulfua Núi Pháo và mô hình nguồn gốc tổng quát của hệ

magma - quặng trên cơ sở nghiên cứu thành phần vật chất cũng như điều kiện địa

chất và hóa lý thành tạo quặng Wolfram - đa kim trong khu mỏ. Đây được xem như

là các mô hình chuẩn giúp định hướng cho việc nghiên cứu khoánh sản W thuộc

kiểu mỏ Skarn-sheelit-sulfua trong những hoàn cảnh địa chất tương tự ở Việt Nam.

- Ý nghĩa thực tiễn

- Kết quả nghiên cứu về hình thái và cấu trúc các thân khoáng trong khu mỏ

góp phần quan trọng nâng cao hiệu quả của công tác thăm dò và thiết kế khai thác

quặng W - đa kim ở mỏ Núi Pháo.

- Các kết quả nghiên cứu thành phần khoáng vật, thành phần hóa học, tổ hợp

cộng sinh khoáng vật, cấu tạo và kiến trúc quặng W - đa kim giúp cho các nhà tuyển

khoáng lựa chọn công nghệ tuyển luyện và thu hồi hợp lý nhất các hợp phần có ích

trong quặng, giảm thiểu tối đa sự lãng phí tài nguyên và bảo vệ môi trường.

8. Các luận điểm bảo vệ của luận án

Luận điểm 1: Mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo thuộc kiểu mỏ skarn - sheelit - sulfua

và gồm 2 kiểu quặng: thạch anh - sheelit và thạch anh - pyrotin - chalcopyrit - bismut.

Luận điểm 2: Đá skarn và quặng hóa sheelit - sulfua liên quan nguồn gốc

với tổ hợp granit 2 mica kiểu S khối Đá Liền tuổi K2 thuộc phức hệ Pia Oắc,

trong đó quặng hóa sheelit - sulfua công nghiệp hình thành vào các giai đoạn

muộn hơn nằm chồng lên các thể đá skarn thành tạo trước (skarn và quặng hóa

nằm chồng).

9. Cơ sở tài liệu của luận án

Luận án được hoàn thành trên cơ sở tài liệu bổ sung khảo sát thực tế toàn khu

mỏ và kết quả nghiên cứu đặc điểm địa chất quặng hóa cũng như đặc điểm thành

phần vật chất quặng hoá wolfram ở mỏ Núi Pháo của chính bản thân NCS trong

thời gian thực hiện luận án. NCS đã trực tiếp phân tích, xử lý, tổng hợp số liệu từ

hơn 500 mẫu khoáng tướng, 500 mẫu thạch học lát mỏng, 30 mẫu hoá, 35 mẫu phân

tích ICP các nguyên tố hiếm, vết trong đá magma, 35 mẫu hoá silicat, 8 mẫu phân

tích tuổi đồng vị U-Pb zircon, 5 mẫu phân tích tuổi đồng vị Re-Os molybdenit, 20

mẫu phân tích các nguyên tố đất hiếm, 30 mẫu phân tích hiển vi điện tử quét

(SEM), các mẫu được phân tích tại Trung tâm phân tích thí nghiệm Địa chất Hà

Nội, Viện nghiên cứu Khoa học Địa chất và Khoáng sản; Phòng thí nghiệm Công

nghệ cao; Phòng thí nghiệm hiển vi khoáng tướng, Phòng thí nghiệm hiển vi thạch

học - Trường Đại học Mỏ - Địa chất; Phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc gia thuộc

Đại học Địa chất Trung Quốc (Bắc Kinh); Phòng thí nghiệm Đại học Tây An Trung

Quốc; Phòng thí nghiệm Amdel Australia; Phòng thí nghiệm của Công ty CP Khai

thác Chế biến Khoáng sản Việt. Ngoài ra tác giả còn tham khảo, sử dụng các kết

quả nghiên cứu, thăm dò mỏ Núi Pháo của Công ty Tibron Mineral Ltd từ 1999 tới

2013 mà NCS cũng là một thành viên. Đồng thời các kết quả nghiên cứu của các đề

án, các công trình đã được công bố trong và ngoài nước về mỏ Núi Pháo cũng được

NCS kế thừa trong từng phần nội dung của luận án.

10. Nơi thực hiện đề tài và lời cám ơn

Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Khoáng sản, Khoa Khoa học và Kỹ

thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của Phó

Giáo sư - Tiến sĩ Địa lý - Địa chất Nguyễn Quang Luật và Tiến sĩ Địa chất Trần Mỹ

Dũng. Tác giả xin được bày tỏ lòng cám ơn sâu sắc đến các cán bộ hướng dẫn đã

tận tình, sâu sát hướng dẫn trong suốt thời gian thực hiện đề tài.

Trong quá trình thực hiện luận án, tác giả đã nhận được sự quan tâm tạo điều

kiện và nhiều ý kiến đóng góp của TS. Đỗ Văn Nhuận, PGS.TS. Trần Bỉnh Chư;

PGS.TS Trần Thanh Hải, PGS.TS. Nguyễn Văn Phổ; TS. Đào Thái Bắc; ThS.

Nguyễn Kim Long; ThS. Ngô Xuân Đắc; ThS. Nguyễn Hữu Thương; ThS. Nguyễn

Đình Luyện; ThS. Lê Thị Thu; KS.Vũ Mạnh Long; KS. Nguyễn Ngọc Hướng; KS.

Hoàng Văn Vượng cùng nhiều nhà khoa học và đồng nghiệp khác. Tác giả xin gửi

lời cảm ơn sâu sắc đến các nhà khoa học và đồng nghiệp nêu trên.

Tác giả chân thành cảm ơn sự hỗ trợ, giúp đỡ của Ban Giám hiệu Trường Đại

học Mỏ - Địa chất, Phòng Đào tạo sau đại học, BCN Khoa KH&KT Địa chất; Bộ

môn Khoáng sản, đặc biệt là sự tạo điều kiện thuận lợi và sự giúp đỡ về mọi mặt

của Công ty TNHH Khai thác Chế biến Khoáng sản Núi Pháo (NPM), Công ty CP

Khai Thác Chế biến Khoáng sản Việt (VMPCo), Công ty CP Đầu tư Bảo Lai (BLG)

trong suốt quá trình tác giả thực hiện luận án.

Tác giả xin cám ơn gia đình, người thân đã luôn động viên, sát cánh giúp đỡ,

tạo động lực để tác giả hoàn thành luận án.

Chương 1

ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT MỎ WOLFRAM -ĐA KIM NÚI PHÁO

1.1. Vị trí mỏ Núi Pháo trên bình đồ cấu trúc - kiến tạo khu vực

Mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo có diện tích thăm dò là 42 km2 và được cấp phép

khai thác trên diện tích 0.92 km2, thuộc huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên, cách Hà

Nội khoảng 120 km về phía Tây Bắc, được thể hiện tại hình 1.1.

Hình 1.1. Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu trong bình đồ cấu trúc khu vực Đông Bắc

Việt Nam.

Khu vực mỏ có tọa độ:

21037’40” đến 21045’31” vĩ độ Bắc.

105032’16” đến 105044’36” kinh độ Đông.

Theo công trình Địa chất và Tài nguyên Việt Nam [29], vùng Đại Từ thuộc

đới cấu trúc Đông Bắc Bộ Việt Nam, hệ tạo núi đa kỳ Neoproterozoi-Mesozoi sớm,

phân hệ Việt - Trung, thuộc đai tạo núi nội lục Đông Bắc Bộ, đới này phân bố ở phía

đông đứt gãy Sông Đáy trải ra tận rìa Tây vịnh Bắc Bộ, nối tiếp sang Quảng Tây,

Quảng Đông (Trung Quốc), có thể chia ra hai phụ đới Đông Việt Bắc và Quảng Ninh

và bị hệ rift nội lục Sông Hiến - An Châu che phủ, chia cắt ra nhiều phần, vùng

nghiên cứu thuộc phụ đới Đông Việt Bắc: chiếm phần lớn diện tích các tỉnh Thái

Nguyên, Bắc Kạn, Cao Bằng, Lạng Sơn, v.v.. Địa hình phụ đới này có những dãy núi

hình cánh cung theo phương Bắc Đông Bắc như các dãy Phia Bioc (1554 m), Ngân

Sơn (1763 m) - Cốc Xô (1131 m), chuyển dần sang phương Đông Bắc và á vĩ tuyến

với các dãy núi thấp dần như Bồ Cu (539 m) cũng như các vùng núi karst Bắc Sơn.

Vùng nghiên cứu đã được quan tâm bởi nhiều công trình khảo sát khác nhau,

nhìn chung các công trình này ít nhiều đều đề cập đến đặc điểm cấu tạo - kiến trúc

khu vực. Tuy nhiên có nhiều điểm không thống nhất trong cách phân loại các pha

biến dạng nên việc tổng hợp và mô tả còn gặp nhiều khó khăn. Bằng việc tổng hợp

các tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất có trước cùng với sự phân tích, luận giải đặc điểm

các cấu trúc kiến tạo trong vùng; dựa vào thành phần chính, mối quan hệ không

gian, nguồn gốc và tuổi tương đối của các thành tạo địa chất, các đá trong khu vực

nghiên cứu có thể được xếp vào các tổ hợp thạch kiến tạo riêng biệt. Mỗi tổ hợp

thạch kiến tạo bao gồm một hoặc một số tổ hợp thạch học có thành phần, nguồn

gốc, tuổi và quan hệ không gian gần gũi nhau. Trong vùng nghiên cứu có các tổ hợp

thạch kiến tạo chính sau:

Tổ hợp thạch kiến tạo 1: Tổ hợp lục nguyên carbonat tướng rìa lục địa thụ

động Ordovic- Silur

Tổ hợp thạch kiến tạo này lộ ra tại trung tâm vùng nghiên cứu với diện tích

khoảng 110 km2, bao gồm các đá có tuổi cổ nhất trong vùng của hệ tầng Phú Ngữ

tuổi Ordovic - Silur (O-Spn). Thành phần chủ yếu của tổ hợp thạch kiến tạo này là

các trầm tích hạt vụn gồm cát kết, cát bột kết đã bị biến chất thành đá phiến sét phân

lớp, đá phiến thạch anh - mica, đá sừng amphibol. Bề dày của tổ hợp thạch kiến tạo

này khoảng 2400m. Tổ hợp thạch kiến tạo 1 bị phức tạp hóa bởi các phá hủy biến

dạng và biến chất tiếp xúc nhiệt bao gồm các cấu tạo phân phiến khu vực và bị uốn

nếp bởi các nếp uốn đẳng cánh với thế nằm của đá ở cánh khá dốc từ 45-700. Đi

kèm sự biến dạng của đá là sự biến chất khu vực tướng phiến lục.

Tổ hợp thạch kiến tạo 2: Tổ hợp lục nguyên carbonat thềm rìa lục địa thụ

động Devon

Tổ hợp thạch kiến tạo 2 lộ ra ở 3 khu vực riêng biệt trên khu vực Tây Bắc,

Đông Bắc và Tây Nam vùng nghiên cứu, cấu tạo bởi các đá của hệ tầng Sông Cầu

tuổi Devon (D1-2sc) với thành phần chính là đá phiến sét, đá phiến sét màu đen, sét

sericit màu xám đen, xám lục, đá phiến silic, silic màu đen, đá vôi, đá vôi silic, đá

vôi sét và những lớp mỏng cát kết, Các đá của tổ hợp này bị biến dạng mạnh trong

môi trường dẻo tạo nên các cấu tạo phiến và uốn nếp bởi các nếp uốn có phương

tương đồng với phương nếp uốn trong tổ hợp thạch kiến tạo 1. Tổ hợp thạch kiến

tạo 2 phân chia với các đá của tổ hợp thạch kiến tạo 1 bằng các ranh giới kiến tạo.

Chiều dày trung bình của tổ hợp thạch kiến tạo 2 khoảng 2500m.

Tổ hợp thạch kiến tạo 3: Tổ hợp rìa lục địa tích cực Permi muộn Trias

sớm (PZ3)

Tổ hợp thạch học này phân bố ở trung tâm và phía nam khu vực nghiên cứu,

gồm chủ yếu là các đá xâm nhập tướng rìa lục địa tích cực có thành phần từ axit

như granit biotit thuộc phức hệ Núi Điệng (T3nđ) đến mafic, siêu mafic như các đá

gabro thuộc phức hệ Núi Chúa (T3nnc). Các đá của tổ hợp này xuyên cắt một phần

các cấu tạo của biến dạng dẻo nhưng bản thân chúng cũng có nơi bị biến dạng, ép

dẹt và tạo phiến, đặc biệt trong đá granitoid thuộc phức hệ Núi Điệng. Những tác

động kiến tạo mạnh mẽ lên tổ hợp thạch kiến tạo này là những đới dập vỡ địa

phương liên quan đến các chế độ biến dạng giòn xảy ra muộn hơn sau này.

Tổ hợp thạch kiến tạo 4: Tổ hợp đồng tạo núi Mesozoi

Tổ hợp thạch kiến tạo này phân bố ở phía nam đường 13 A và một phần nhỏ

phía Đông Nam vùng nghiên cứu. Cấu thành nên tổ hợp thạch kiến tạo đồng tạo núi

Mesozoi là:

- Tổ hợp thạch học trầm tích molass màu xám chứa than: gồm các đá thuộc

hệ tầng Văn Lãng tuổi Trias (T3 n-r vl), thành phần chính gồm cát bột kết, cuội kết,

thạch anh silic, tổ hợp thạch học này bị phong hóa mạnh.

- Tổ hợp thạch học xâm nhập axit: gồm các đá granitoid thuộc phức hệ

Pia Oắc (K2po), thành phần chính gồm granit hai mica và granit muscovit, tổ

hợp thạch học này lộ ra ở phía bắc đường 13A và tại trung tâm mỏ W- đa kim

Núi Pháo. Các đá của tổ hợp thạch học này thường bị gresen hóa, xuyên cắt và

làm sừng hóa các đá vây quanh.

Các trầm tích bở rời

Phân bố dọc thung lũng Sông Lô, Sông Đáy, Sông Công trong khu vực,

ngoài ra chúng còn nằm trong hố sụt khép kín. Tổ thạch học này gồm các trầm

tích bở rời thuộc hệ Đệ Tứ với bề dày từ 20 - 40 mét hình thành nên các bậc

thềm liên quan đến các chuyển động tân kiến tạo và quá trình hình thành các bề

mặt địa hình hiện tại.

1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản khu vực Đại Từ, Thái Nguyên

1.2.1. Giai đoạn trước năm 1945

Từ những năm đầu thế kỷ 20, khu vực nghiên cứu đã được các nhà địa chất

Pháp nghiên cứu khảo sát về địa chất, khoáng sản. Tiêu biểu là các công trình:

- Năm 1907, H. Lantenois và Zeiller thành lập bản đồ địa chất Bắc bộ tỷ lệ

1:500.000 với mức độ còn rất sơ lược, tuy nhiên các tác giả cũng đã phát hiện và

khoanh định được các phân vị địa tầng chứa hóa đá spirifer tuổi Silur- Devon, và

cũng nêu được một số đặc điểm về giai đoạn uốn nếp Hecxini trong toàn vùng. Đây

là những cơ sở đầu tiên cho các công tác khảo sát tiếp theo.

- Năm 1919-1937, các nhà địa chất R. Bourret (1919-1925), E. Patte

(1922-1927), J. Fromaget (1934-1937) đã có các công trình khảo sát cho khu vực

nghiên cứu trong các lĩnh vực cổ sinh, hóa đá, thạch học và có một số chuyên

khảo về các thành tạo magma trong vùng. Công trình thành lập bản đồ địa chất

Đông bắc bộ tỷ lệ 1:300.000 là chi tiết và có giá trị hơn cả, mang tính định

hướng cho các công tác tiếp theo.

Cũng trong thời gian trên, các nhà địa chất - mỏ người Pháp cũng đã tiến hành

thăm dò và khai thác một số điểm quặng và mỏ trong khu vực, như mỏ chì - kẽm ở xã

Côi Kỳ, mỏ than ở xã Phấn Mễ tỉnh Thái Nguyên, mỏ chì - kẽm, barit ở Tuyên Quang.

1.2.2. Giai đoạn sau năm 1945

Sau Cách mạng Tháng 8 năm 1945, đặc biệt là sau năm 1954 khi miền Bắc

hoàn toàn giải phóng, công tác khảo sát địa chất khoáng sản cho miền Bắc Việt

Nam được đẩy mạnh. Nhiều công trình nghiên cứu đã được tiến hành đầy đủ và chi

tiết hơn, đáng chú ý là các công trình sau đây:

- Năm 1965, các nhà Địa chất Việt Nam thuộc Đoàn 20 cùng các chuyên gia

Liên Xô do A.E. Dovjikov chủ trì đã hoàn thành bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam

tỷ lệ 1:500.000 và bản thuyết minh. Kèm theo là bản đồ các vành phân tán trọng sa,

bản đồ quang phổ mẫu bùn cùng tỷ lệ và các bản thuyết minh tương ứng. Việc hoàn

thành bản đồ địa chất 1:500.000 đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc nghiên

cứu địa chất Việt Nam và đã vạch ra được những tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm khoáng

sản cho từng khu vực trên lãnh thổ miền bắc trong đó có vùng Núi Pháo.

Trong cùng thời gian này còn có các công trình tìm kiếm thăm dò khoáng

sản và chi tiết hóa đặc điểm địa chất như lập “Bản đồ địa chất và tìm kiếm tỷ lệ

1:50.000” của Lê Phùng Lễ năm 1963, “Sơ đồ phân bố quặng thiếc của vùng Sơn

Dương tỷ lệ 1:25.000” của Đoàn 14 năm 1964, “Sơ đồ địa chất khoáng sản Cù Vân

tỷ lệ 1:10.000” của Huỳnh Minh Cương năm 1965, “Sơ đồ địa chất khoáng sản khu

vực Đá Liền” của Phan Thanh Hải năm 1966. Tuy nhiên các công trình này mới chỉ

tập trung cho các khu vực riêng lẻ chứ chưa có tính hệ thống cho cả vùng.

- Năm 1965-1968, Phạm Đình Long chủ biên công trình đo vẽ bản đồ địa

chất 1:200.000 nhóm tờ Tuyên Quang [19].

- Năm 1974, Nguyễn Văn Trang và các nhà địa chất thuộc Liên đoàn Địa

chất Đông Bắc đã tiến hành thành lập bản đồ địa chất 1:50.000 nhóm tờ Sơn Dương

- Yên Lãng [27]

- Năm 1984, Nguyễn Văn Phát làm chủ biên và các nhà địa chất thuộc Liên

đoàn Địa chất Đông bắc đã tiến hành lập Bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:50.000

nhóm tờ Thiện Kế - Đá Liền. Các đề án thành lập Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 là

công trình khảo sát chi tiết, tổng thể nhất trên phạm vi toàn vùng [22].

- Năm 1992, Ngô Đức Kế chủ biên phương án “Tìm kiếm đánh giá tiềm năng

W- bismut khu vực Núi Pháo, Đại Từ, Thái Nguyên”, Công trình này đã khoanh

định được các đới khoáng hóa W, Cu, và Bi trong vùng [16].

- Năm 1994, Nguyễn Xuân Bương chủ nhiệm đề án “Thăm dò thiếc gốc tây

Núi Pháo”. Kết quả của công trình đã khoanh nối được 24 thân quặng thiếc gốc với

tổng trữ lượng cấp 122 là 5,000 tấn thiếc kim loại.

- Năm 1997-2003, Công ty Tiberon Minerals Ltd của Canada đã tiến hành

khảo sát địa chất và thăm dò khoáng sản trên diện tích 47.65km2 bằng một chương

trình thăm dò bài bản, chi tiết. Kết quả của công tác thăm dò đã sơ bộ xác định các

thân khoáng wolfram đa kim có trữ lượng lớn nguồn gốc skarn và greisen và hiện

tại mỏ đang được tiến hành khai thác công nghiệp [10].

- Năm 2004, Trần Thanh Hải và nnk đã nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và sự

khống chế quặng hóa tại mỏ Đa kim Núi Pháo, nghiên cứu này đã rút ra kết luận

vùng Núi Pháo chịu tác động bởi ít nhất 3 pha biến dạng khu vực, trong đó có

hai pha biến dạng dẻo và một pha biến dạng giòn. Pha biến dạng thứ nhất làm

uốn nếp mạnh mẽ các đá trầm tích lục nguyên - carbonat thuộc hệ tầng Phú Ngữ,

tạo nên hàng loạt nếp uốn đẳng cánh làm dày các trầm tích lên nhiều lần. Pha

biến dạng thứ hai tái uốn nếp các cấu tạo hình thành trong pha 1 và tạo nên hình

thái cấu trúc chủ yếu của khu vực. Các biến dạng giòn thuộc pha 3 làm phức tạp

hoá các thành tạo có trước nhưng không làm thay đổi đáng kể bình đồ cấu trúc

khu vực [13].

- Năm 2008, Võ Tiến Dũng đã nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất và mối

liên quan đến khoáng hóa đa kim tại mỏ Núi Pháo trong công trình luận văn thạc sỹ

khoa học địa chất học. Tác giả đã phân chia các pha biến dạng trong vùng thành 5

pha và bước đầu minh giải mối liên quan của các pha biến dạng với khoáng hóa

trong vùng [6].

Năm 2012 và 2014, các tác giả Võ Tiến Dũng, Nguyễn Hữu Thương, Nguyễn

Đình Luyện đã có những nghiên cứu bước đầu về thành phần vật chất của quặng

hóa tại một số vị trí của mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo [7].

Năm 2011, Kenzo Sanematsu và Shunso Ishihara đã nghiên cứu tuổi tuyệt đối

của granit khối Đá Liền thuộc phức hệ Pia Oắc và mối liên hệ với khoáng hóa W ở

miền Bắc Việt Nam. Tuổi tuyệt đối của khối này là 82.5+/- 0.3 triệu năm [41].

Năm 2013, Nguyễn Thị Bích Thủy, Phạm Thành Chung đã nghiên cứu tuổi

tuyệt đối của khối granit Núi Pháo thuộc phức hệ Núi Điệng. Tuổi kết tinh của khối

này là 248+/- 9.9 triệu năm [26].

Năm 2015, Jacqueline, Trần Thanh Hải và nnk đã công bố tuổi tuyệt đối của

các phức hệ magma tại Đông Bắc Việt Nam bằng phương pháp U-Pb zircon trong

đó có khối granit Núi Điệng khoảng 245 triệu năm [33].

Ngoài ra còn có các nghiên cứu khác trong quá trình khảo sát thăm dò phục vụ

sản xuất trong khu vực.

1.3. Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng Đại Từ

Cấu trúc địa chất vùng Đại Từ đã được điều tra bằng các loạt Bản đồ địa

chất tỷ lệ từ 1:500.000 đến tỷ lệ 1:200.000 và 1:50.000, và được cập nhật bởi các

kết quả thăm dò của Công ty Tiberon Mineral Ltd, các tờ Bản đồ địa chất được

đo vẽ và thành lập ở những khoảng thời gian hết sức khác nhau nên tồn tại nhiều

điểm khác biệt giữa các tờ, nhóm tờ về địa tầng, magma, kiến tạo... Trong luận

án đã sử dụng tài liệu của kết quả đo vẽ Bản đồ địa chất 1:50.000 nhóm tờ Sơn

Dương -Văn Lãng của Nguyễn Văn Trang và nnk năm 1974 có cập nhật kết quả

thăm dò của Công ty Tiberon và kết quả nghiên cứu mới của NCS để mô tả đặc

điểm địa chất mỏ.

Trong vùng Đại Từ, đặc điểm địa chất mỏ bao gồm các thành tạo trầm tích có

tuổi từ Paleozoi đến Đệ Tứ, và các phức hệ magma tuổi Trias đến và Kreta muộn.

Đặc điểm địa chất vùng Đại Từ thể hiện trong (hình 1.2) và được mô tả như sau:

Hình 1.2. Sơ đồ địa chất vùng Đại Từ, Thái Nguyên

1.3.1. Địa tầng

Giới Paleozoi: Hệ Ordovic-Hệ Silur, Hệ tầng Phú Ngữ (O-Spn):

Hệ tầng Phú Ngữ do Phạm Đình Long xác lập lần đầu năm 1968 trên cơ sở

mặt cắt Gia Tông - Chợ Chu với các di tích bút đá (trilobita), ông xếp hệ tầng Phú

Ngữ vào tuổi Ordovic giữa - muộn. Năm 1974, trong công trình thành lập Bản đồ

địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Sơn Dương - Văn Lãng,

Nguyễn Văn Trang đã phát hiện thêm một số hóa đá có giới hạn tuổi từ Ordovic đến

Permi do đó ông đề nghị xếp tuổi hệ tầng Phú Ngũ vào Ordovic - Silur. Tổng chiều

dày hệ tầng Phú Ngữ đạt tới 2200 đến 2300 m.

Dựa vào đặc điểm địa tầng, thành phần thạch học, cấu tạo, hệ tầng Phú Ngữ

chia thành 5 phụ hệ tầng.

- Phụ hệ tầng 1 (O-Spn1): lộ ra ở vùng phía nam và trung tâm khu vực nghiên

cứu với diện tích khoảng 20km2. Thành phần của phụ hệ tầng này gồm quartzit,

quartzit sericit, quartzit graphit màu xám trắng phân lớp mỏng, đôi khi có cấu tạo

khối. Xen kẽ quartzit là các loại đá phiến thạch anh - mica, đá phiến graphit màu

xám đen, đá sừng thạch anh - pyroxen, hiếm khi xen kẽ những lớp mỏng đá hoa

màu trắng, silic màu đen.

- Phụ hệ tầng 2 (O-Spn2): nằm chuyển tiếp lên phụ hệ tầng 1, chúng lộ ra

thành những giải hẹp kéo dài theo hướng đông bắc - tây nam, chiếm diện tích

khoảng 10km2.

Thành phần của phụ hệ tầng 2 gồm đá phiến sét màu đen, giàu vật chất than,

đá phiến sét silic màu đen, xen kẽ ít lớp mỏng đá phiến sét - sericit, thạch anh màu

xám nhạt, xám tro, cát kết hạt nhỏ màu xám trắng. Thế nằm của đá thay đổi từ 310-

2600/_ 40-500.

Do ảnh hưởng của thể xâm nhập gabro Núi Chúa, đá của phụ hệ tầng 2 bị biến

chất khá mạnh mẽ. Các đá của phụ hệ tầng 2 có thành phần khá đồng nhất, và là

phần chứa vật chất than phong phú nhất của hệ tầng Phú Ngữ. Đá bị biến chất

mạnh, mức độ biến chất phụ thuộc vào đường phương và vị trí không gian của đá.

Tổng chiều dày của phụ hệ tầng 2 là 200-230m.

- Phụ hệ tầng 3 (O-Spn3): là phần nằm chuyển tiếp từ từ lên các thành tạo trầm

tích của phụ hệ tầng 2, đá của phụ hệ tầng 3 tạo thành 1 dải riêng biệt về phía bắc

của vùng nghiên cứu.

Thành phần của phụ hệ tầng gồm đá phiến sét-sericit, đá phiến sericit thạch

anh thỉnh thoảng xen kẽ các lớp mỏng đá phiến thạch anh sericit, cát kết hạt nhỏ,

thấu kính sét vôi silic, đá phiến sét silic màu đen. Trong đá phiến sericit -thạch anh

phát hiện có hóa đá brachiopoda và vết tích thực vật cổ.

Tuy đặc điểm thành phần lắng đọng trầm tích của phụ hệ tầng đồng nhất, nhưng

do ảnh hưởng của quá trình địa chất về sau đặc biệt là các pha hoạt động xâm nhập

trước sát nori trong khu vực nên ở những vị trí phân bố khác nhau, vật liệu nguyên

thủy của phụ hệ tầng đã bị biến đổi. Đặc trưng cho quá trình biến đổi là sự biến chất

tiếp xúc nhiệt đã gây nên hiện tượng sừng hóa của các đá quanh các thể xâm nhập

axit và bazơ một cách mạnh mẽ, chiều dày của phụ hệ tầng 3 khoảng 600m.

- Phụ hệ tầng 4 (O-Spn4): nằm chuyển tiếp lên mặt cắt phụ hệ tầng 3, trong

vùng nghiên cứu phụ hệ tầng 4 lộ ra thành 1 dải ở phía bắc với diện tích khoảng 3.5

km2. Đặc điểm thành phần thạch học của phụ hệ tầng 4 tương tự như phụ hệ tầng 2,

thành phần chủ yếu gồm đá phiến sét-silic, đá phiến sét sericit, sét màu đen, xen kẽ

những lớp mỏng đá phiến thạch anh-pyroxen màu xám đen, đá phiến cordierit màu

xám tro. Thế nằm của đá thay đổi từ 290-310/_40-600. Chiều dày của phụ hệ tầng

đạt tới 240m.

- Phụ hệ tầng 5 (O-Spn5): phân bố ở phía bắc khu vực nghiên cứu chiếm diện

tích khoảng 7.5 km2, nằm chuyển tiếp lên mặt cắt phụ hệ tầng 4, quan hệ của phụ hệ

tầng 5 với các phân vị địa tầng khác trong vùng là quan hệ tiếp xúc kiến tạo. Thành

phần chủ yếu của phụ hệ tầng 5 gồm chủ yếu là đá phiến sericit thạch anh, đá phiến

thạch anh-sericit, xen ít lớp mỏng đá phiến sét màu đen, đá phiến silic màu đen, cát

kết thạch anh hạt nhỏ hoặc đá vôi hoa hóa màu trắng xám. Chiều dày mặt cắt phụ hệ

tầng 5 là 600m.

Trong khu vực mỏ Núi Pháo, đá của hệ tầng Phú Ngữ phân bố ở khu vực trung

tâm vùng nghiên cứu với diện tích khoảng 26 km2, bị biến chất mạnh mẽ do bị

xuyên cắt bởi magma khối Đá Liền ở phía Bắc, tại mặt cắt quan sát được ở moong

khai thác mỏ Núi Pháo phần trên của phụ hệ tầng Phú Ngữ bị biến chất nhiệt thành

các đá sừng, đá hoa, phần dưới bị biến chất trao đổi thành các thành tạo skarn sẫm

màu chứa nhiều khoáng vật quặng.

* Hệ Devon, Thống dưới - giữa, Hệ tầng Sông Cầu (D1-2sc):

Hệ tầng Sông Cầu do Phạm Đình Long xác lập năm 1968 trong công trình

thành lập bản đồ địa chất tờ Tuyên Quang 1:200.000 (Phạm Đình Long, 1968)

do phát hiện được các hóa đá tuổi Rifeli, mặt cắt chuẩn được xác lập ở thung

lũng Sông Cầu nên lấy tên Sông Cầu đặt cho phân vị địa tầng. Năm 1974 trong

quá trình lập Bản đồ địa chất khoáng sản nhóm tờ Sơn Dương - Yên Lãng,

(Nguyễn văn Trang, 1974) đã phát hiện thêm các hóa đá tuổi Devon sớm giữa

trong trầm tích hệ tầng này và xác lập tuổi Devon sớm - giữa cho hệ tầng. Trong

khu vực nghiên cứu hệ tầng Sông Cầu lộ ra ở phía tây bắc, đông bắc và tây nam

vùng Đại Từ với tổng diện tích khoảng 15 km2.

Thành phần chính của hệ tầng Sông Cầu gồm đá phiến sét, sét sericit màu xám

đen, xám lục, đá phiến silic, silic màu đen, đá vôi, đá vôi - silic, đá vôi sét và những

lớp mỏng cát kết. Tùy theo vị trí phân bố không gian đất đá của hệ tầng với các thể

xâm nhập mà chúng có mức độ biến chất khác nhau từ thấp đến cao như đá phiến

sét sericit, đá phiến sericit - thạch anh, đá phiến mica, đá phiến graphit, đá phiến

cordierit, sừng thạch anh-pyroxen.

Dựa vào đặc điểm thạch học và so sánh mặt cắt, từ dưới lên hệ tầng Sông Cầu

được chia thành 5 phụ hệ tầng. Trong khu vực nghiên cứu, hệ tầng Sông Cầu lộ ra

gồm 3 phụ hệ tầng.

- Phụ hệ tầng 1 (D1-2sc1): có mặt tại cả 3 khu vực Tây Bắc, Đông Bắc và Tây

Nam khu vực nghiên cứu với tổng diện tích khoảng 5 km2.

Thành phần chính của phụ hệ tầng 1 là đá phiến sét, sét sericit màu đen xen kẽ

lớp mỏng silic, cát kết nhỏ màu xám trắng.

Phụ hệ tầng 1 chia được chia thành 2 tập

Tập I: gồm đá phiến sét màu đen có xen kẹp ít lớp mỏng hoặc thấu kính cát

kết thạch anh. Từ dưới lên, tập I gồm các hệ lớp sau đây:

Hệ lớp đá phiến màu xám đen vàng phân lớp, phân phiến mỏng, dày 80m.

Lớp cát kết màu xám trắng có chứa vảy nhỏ muscovit màu phớt lục dày 30m.

Đá phiến màu xám vàng tro dày 30 m.

Đá phiến cát kết hạt nhỏ có muscovit xen kẹp lớp mỏng đá phiến sét màu đen,

dày 20m.

Đá phiến sét phong hóa màu xám vàng, xám trắng, dày 40m.

Lớp cát kết hạt nhỏ màu xám sáng, xám vàng, dày khoảng 40m.

Chiều dày tập I khoảng 230m.

Tập II: gồm đá phiến sét màu đen ở phần dưới chủ yếu là đá phiến sét, sét

sericit màu xám tro, xám vàng, ở phần trên chủ yếu là đá phiến sét màu đen phân

phiến, phân lớp mỏng, khi phong hóa cho màu trắng xám hoặc vàng nhạt. Trong đá

có phát hiện các hóa đá bảo tồn xấu.

Tổng chiều dày phụ hệ tầng 1 khoảng 600m.

- Phụ hệ tầng 2 (D1-2sc2): phân bố chủ yếu tại vùng đông bắc khu vực nghiên

cứu với diện tích khoảng 30km2, thành phần chủ yếu gồm đá phiến silic, silic màu

đen, xám cà phê sữa, phân lớp dạng dọc dải thanh nét, xen kẽ lớp mỏng thấu kính

đá phiến sét, sét vôi màu xám đen, cát kết, cát kết dạng quartzit.

Chiều dày của phụ hệ tầng 2 khoảng 550-600m.

- Phụ hệ tầng 3 (D1-2sc3): phân bố ở góc phía đông bắc vùng nghiên cứu,

chiếm diện tích khoảng 12 km2, chúng nằm chuyển tiếp dần lên trầm tích phụ hệ

tầng 2 và tiếp xúc kiến tạo với các đá hệ tầng Phú Ngữ.

Thành phần chính của các đá phụ hệ tầng 3 gồm các loại đá vôi. silic xen kẽ cát kết

dạng quartzit và đá phiến carbonat. Tùy thuộc vào vị trí phân bố không gian mà các trầm

tích nói trên có mức độ biến chất nhiệt khác nhau do sự ảnh hưởng của các khối xâm

nhập phức hệ Núi Chúa, Pia Oắc. Chiều dày của phụ hệ tầng 3 khoảng 500m.

Trên cơ sở các tài liệu về cổ sinh địa tầng, so sánh mặt cắt cấu tạo. Hệ tầng

Sông Cầu được xếp vào tuổi Devon thống dưới dến giữa.

Hệ tầng Sông Cầu phân bố ở khá xa khu vực mỏ và được phân chia với khối

granit Núi Pháo thuộc phức hệ Núi Điệng bằng các đứt gãy phương tây bắc- đông

nam, và không được nghiên cứu chi tiết trong công trình này.

* Giới Mesozoi, Thống giữa: Hệ tầng Nà Khuất (T2 nk)

Trong vùng nghiên cứu, hệ tầng phân bố trong một diện lớn ở vùng đèo Nhe,

phía đông nam dãy núi Tam Đảo, Đông nam thành phố Thái Nguyên và nam Núi

Pháo. Các thành tạo của hệ tầng Nà Khuất được chia ra làm 2 phụ hệ tầng.

Phân hệ tầng dưới (T2nk1): Đá phiến sét, sét vôi, cát kết, bột kết, chuyển lên

trên lượng cát kết tăng dần. Đá phân lớp mỏng đến trung bình, màu xám lục nhạt

hay phớt nâu đỏ do phong hoá. Chứa Costatoria proharpa, Cassianella ecki,

Velopecten albertii, Entolium discites tuổi Anisi. Dày 440 - 560m.

Phụ hệ tầng trên (T2nk2): Đá phiến sét, cát kết, bột kết màu đỏ nhạt phớt hồng, phân

lớp mỏng đến vừa. Dày 500 - 650m. Chứa hoá thạch: Trigonodus tonkinensis, T.

trapezoidalis, T. sp., Costatoria goldfussi, C. cf. inaequicostata, Entolium cf. discites, thuộc

phức hệ Costatoria-Trigonodus tuổi Lađin thấy ở nhiều nơi trên đất nước ta và lân cận.

Bề dày chung của hệ tầng đạt khoảng 1000-1200m.

Hệ tầng Nà Khuất nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Tam Đảo, quan sát thấy ở vùng

đèo Nhe, và không chỉnh hợp dưới hệ tầng Văn Lãng hay hệ tầng Hà Cối. Dựa vào

hoá thạch thu thập được ở cả 2 phân hệ tầng, và trên quan hệ địa tầng nói trên, hệ

tầng Nà Khuất được xác định có tuổi Trias giữa.

* Giới Mesozoi, Thống trên, Bậc Nori-Reti: Hệ tầng Văn Lãng (T3n-rvl)

Các trầm tích Hệ tầng Văn Lãng do Nguyễn Văn Trang xác lập năm 1982,

trong khu vực nghiên cứu lộ ra ở phía đông nam và tây nam với diện tích khoảng

3.5 km2 tại khu vực Văn Lãng, Núi Hồng, Cù Vân, và Bình Thuận huyện Đại Từ,

tỉnh Thái Nguyên, với thành phần chính là các trầm tích màu xám chứa than. Trên

cơ sở phân tích đặc điểm thành phần thạch học, tính chất thay đổi tướng và cấu tạo

địa chất, hệ tầng Văn Lãng được chia thành 3 phụ hệ tầng.

- Phụ hệ tầng 1 (T3n-rvl1): phân bố chủ yếu tại khu vực Văn Lãng, Núi Hồng

và dọc quốc lộ 13A với diện tích khá nhỏ. Thành phần chủ yếu gồm cát bột kết xen

kẽ đá sét than chứa các vỉa than, đá vôi sét màu đen phân lớp mỏng, cát bột kết màu

đỏ gụ, sạn kết. Theo đường phương, đá thay đổi tướng phức tạp. Bề dày của phụ hệ

tầng 1 khoảng 450-500m.

- Phụ hệ tầng 2 (T3n-rvl2): phân bố ở khu vực Núi Hồng, thành phần chính

của phụ hệ tầng giữa là các trầm tích hạt thô gồm cuội kết thạch anh silic, sạn kết và

cát kết xen kẽ, ít cát bột kết màu xám nhạt, xám ghi xi măng, trong cát bột kết có lỗ

hổng méo mó lấp đầy vật

- Phụ hệ tầng 3 (T3n-rvl3): lộ diện hẹp ở khu vực Cù Vân và nằm chuyển tiếp

dần lên phụ hệ tầng 2. Thành phần của phụ hệ tầng bao gồm các trầm tích hạt mịn

gồm cát kết màu đỏ gụ, màu xám ghi xi măng, xen kẽ những lớp mỏng và thấu kính

cuội kết thạch anh - silic dày hàng chục mét đến hàng trăm mét. Bề dày của phụ hệ

tầng trên khoảng 390 m.

Tổng bề dày của hệ tầng Văn Lãng khoảng 100-1300m, Đá của hệ tầng Văn

Lãng bị phong hóa mạnh. Do thành phần của đá chứa nhiều sắt nên đá khi bị phong

hóa thường có màu đỏ, đa sắc. Dưới kính hiển vi thành phần của đá gồm: thạch anh

70%, silic, quartzit 2%, vài mảnh muscovit, xi măng sét, oxit sắt >15%.

Hệ tầng Văn Lãng phân bố phía đông nam vùng nghiên cứu và cũng không

được nghiên cứu chi tiết trong công trình này.

* Giới Kainozoi: Hệ Đệ Tứ

Trầm tích Đệ Tứ phân bố rộng rãi trong vùng nghiên cứu, chiếm một diện tích

khoảng 50km2 dọc thung lũng các Sông Lô, Sông Cầu, Sông Đáy, Sông Công và

các hố sụt địa võng. Thành phần bao gồm trầm tích cuội sỏi và cát cuội thạch anh

chứa các tảng cuội đá granit Núi Pháo, Đá Liền.

Trầm tích Đệ Tứ trong khu vực nghiên cứu được chia thành 4 phụ hệ tầng:

- Các tích tụ bồi tích có tuổi Pleistoxen sớm (QI): lộ ra rải rác trong khu vực

nghiên cứu và chiếm diện tích không đá kể. Thành phần chính của trầm tích QI gồm

cát pha sét, cuội sỏi và các mảnh vụn laterit. Phần dưới cuội sỏi đã bị gắn kết yếu

bởi hydroxit sắt màu nâu đen. Cuội sỏi có độ mài mòn cấp 2-3, kích thước cuội

trung bình 1-5 cm gồm thạch anh, quartzit, cát silic và các đá xâm nhập. Bề dày của

tầng này là 5-20m.

- Các tích tụ bồi tích tuổi Pleistoxen giữa (QII): phân bố dọc theo các thung

lũng Sông Lô, Sông Đáy chiếm diện tích khoảng 15 km2, chúng là những bề mặt

dạng đới phân cắt, độ cao tương đối từ 10-15m đến 18-25m trên thềm bậc III. Vật

liệu aluvi bao gồm sỏi cuội tảng được gắn kết yếu bởi sét pha cát màu đỏ, vàng phớt

nâu. Cuội có kích thước phổ biến từ 5-7cm, đá tảng từ 10-15cm, độ mài tròn cấp 2-

3 nhiều chỗ cấp 1-2, phân lớp kém. Thành phần cuội tảng chủ yếu là thạch anh,

quartzit, silic, cát kết và các đá xâm nhập, chúng bị phong hóa mạnh nên dễ bị dập

vỡ. Bề dày của tầng này khoảng 3 m.

- Các tích tụ bồi tích tuổi Pleistoxen muộn (QIII): phân khắp trong các thung

lũng Sông Lô, Sông Đáy, Sông Công và các thung lũng suối, chiếm diện tích

khoảng 30km2. Chúng thường là những bề mặt kéo dài đến hàng trăm mét và có độ

cao tương đối từ 6-8m của thềm bậc II. Vật chất tích tụ gồm cát pha sét, cuội tảng

lăn, kích thước cuội trung bình từ 3-6cm. Thành phần bao gồm thạch anh, quartzit,

cát kết, cuội kết, sạn kết, silic gabro, granit. Bề dày tầng này là 5-8m.

- Những tích tụ bồi tích Holocen (QIV): phân bố khá rộng rãi trong các thung

lũng Sông Lô, Sông Đáy, Sông Công và những thung lũng suối trong khu vực

nghiên cứu với diện tích khoảng 100 km2. Chúng là những bề mặt phẳng có độ cao

tương đối từ 2-3m đến 6-10m của thềm bậc I.

Vật chất aluvi bao gồm cát, cát pha sét, sét, cuội, sỏi, tảng. Cuội có kích thước

phổ biến từ 3-7cm, tảng từ 10-15cm, độ mài tròn 3-4. Thành phần cuội sỏi gồm

thạch anh, quartzit, và các đá xâm nhập. Các tích tụ bở rời thường phân lớp rõ,

nhiều chỗ chúng xen kẹp những lớp cát, sét, cuội sỏi rất đều đặn và thường có kích

thước hạt khác nhau.

1.3.2. Đặc điểm magma xâm nhập

Khu vực nghiên cứu có hoạt động magma mạnh mẽ gây nên các quá trình biến

đổi các đá trầm tích trong khu vực, trong luận án này tác giả sử dụng tài liệu của

Bùi Minh Tâm và nnk năm 2010 [24], cập nhật thêm kết quả nghiên cứu của NCS

về thành phần hóa học, thành phần oxyt chính, thành phần nguyên tố đất hiếm và

tuổi thành tạo để để mô tả rõ các thành tạo magma trong vùng.

Phức hệ Núi Chúa (T3nc)

Phức hệ Núi Chúa do Dovjikov và các nhà địa chất xác lập năm 1965, phân bố

ở cấu trúc Lô Gâm và Phú Ngữ, lộ ra về phía tây thị trấn Phú Lương tỉnh Thái

Nguyên với diện tích khoảng 4.5 km2 có hình dạng méo mó xuyên lên các thành tạo

trầm tích hệ tầng Phú Ngữ, phần phía đông bắc tiếp xúc kiến tạo với trầm tích hệ

tầng Sông Cầu, Theo [24] đặc điểm phức hệ Núi Cháu được mô tả như sau:

- Đặc điểm địa chất: Phức hệ Núi Chúa được cấu tạo chủ yếu bởi các đá

gabro olivin, gabronorit, gabro pegmatit, gabrodiabas, diabas, pyroxenit có cấu tạo

khối, đặc sít, hạt trung, màu xám sẫm và xám xanh nhạt. Trong đới nội tiếp xúc của

khối các loại hạt vừa của đá chuyển thành dạng porphyr với nền hạt nhỏ. Các đá nói

trên hình thành do hai quá trình phân dị kết tinh hết sức phức tạp chúng tạo thành

các đá có thành phần khác nhau. Khối Núi Chúa bị các đứt gãy nghịch và dịch bằng

cắt qua, và các đá bị phá hủy cà nát mạnh.

- Đặc điểm thạch học- khoáng vật: các đá của phức hệ Núi Chúa đều có thành

phần chứa nhiều oxyt nhôm, hàm lượng của oxyt nhôm bị biến động mạnh do phụ

thuộc vào thành phần của felspat và các khoáng vật sẫm màu, đó là dấu hiệu của quá

trình phân dị. Trên biểu đồ thạch hóa gabro thường tạo thành nhóm véc tơ riêng biệt và

không có quan hệ chuyển tiếp theo thành phần. Diabas có thành phần hóa học giống

gabro, đặc trưng cho các diabas spilit và các đá khác thành phần bazơ có mức độ biến

đổi thứ sinh rất cao, trong đó có quá trình albit hóa, sericit hóa felspat.

+ Plagiocla: là những tinh thể nửa tự hình, dạng lăng trụ dài, kích thước hạt

trung bình từ 0.15-0.25mm. Trong tất cả các loại gabro thì plagiocla đều là bitaonit,

đôi khi thành phần có thay đổi đến labrado. Khi lượng plagiocla lớn hơn 65% thì đá

chuyển thành leicogabro. Trong gabroolivin, plagiocla thường không bị biến đổi

còn trong gabropyroxen thấy có hiện tượng seruxit hóa.

+ Pyroxen xiên: đặc trưng bởi khối nứt nhỏ hoặc bằng titan - augit đa sắc yếu.

Phần ngoài rìa bị thay thế bằng uralit, chlorit và amphibol.

+ Pyroxen thoi: theo hằng số quang học ứng với hypersthen, hiếm hơn là

enstatit. Thường gặp dưới dạng tinh thể độc lập lớn đều kích thước 5mm, dạng tấm

tạo nên riềm phản ứng xung quanh pyroxen xiên đơn. Khi hàm lượng pyroxen thoi

trong đá lớn hơn 5% thì gabro chuyển thành gabro-norit. Kiến trúc của norit

thường là hạt tha hình.

+ Olivin: trong lát mỏng gặp dưới dạng hạt tròn thường bị thay thế bằng các

khoáng vật mica và serpentin. Gabro tương đối giàu khoáng vật màu chứa một

lượng nhỏ olivin và chuyển thành gabro-diabas. Khi lượng olivin lớn hơn 5% thì đá

được gọi là gabro olivin.

+ Amphibol: phát triển trong gabro theo pyroxen, màu nâu nhạt, lục nhạt.

Amphibol hóa pyroxen xảy ra do kết quả của quá trình biến chất tiếp xúc của các

xâm nhập muộn hơn.

- Đặc điểm địa hóa: theo kết quả phân tích quang phổ thì các nguyên tố Ni,

Co, Cr, Cu, Ti, Vi, Ba có hàm lượng cao hơn so với trị số clark của chúng. Trong

các nguyên tố tạo quặng thì Cr là một trong những nguyên tố có độ tập trung cao

(0.01%) và bền vững hơn cả. Ngoài ra một số mẫu cho thấy hàm lượng của Sn đạt

từ 0.02-0.03%. Trong mặt cắt xâm thực hiện đại, khối Núi Chúa được bao quanh

bằng dị thường địa hóa Cr hàm lượng 0.01-0.02%, Ni hàm lượng 0.003-0.005%,

dựa vào kết quả mẫu khoan biểu hiện rõ vành địa hóa nguyên sinh của Ti hàm

lượng 0.1-0.3%, Co: 0.001-0.02%, Cr: 0.005-0.03%, Ni: 0.05-0.3%, Cu: 0.001-

0.05% ở độ sâu 300m.

- Đặc điểm khoáng sản: Khối gabro Núi Chúa liên quan đến khoáng sản

ilmenit, ngoài ra còn phát hiện các dấu hiệu chứa vàng và cinabar tại đới ngoại tiếp

xúc của khối Núi Chúa. Trong thành phần của đá gabroit xác định có ilmenit,

zircon, apatit, khoáng vật quặng gồm chalcopyrit, pyrit, penlandit.

- Vị trí tuổi và môi trường địa động lực: Các thành tạo Núi Chúa xuyên cắt

và gây biến chất tiếp xúc với các đá trầm tích hệ tầng Phú Ngữ. Kết quả phân tích

tuổi đồng vị U-Pb zircon do Trần Tuấn Anh thực hiện năm 2008 cho thấy khối Núi

Chúa có tuổi tuyệt đối là 251+/- 3.4 triệu năm [14].

Phức hệ Núi Điệng (T3nđ)

Phức hệ Núi Điệng lộ ra ở phía nam diện tích nghiên cứu là các đá của khối

Núi Pháo với diện tích 4,5 km2, ranh giới với hệ tầng Phú Ngữ là một đới trượt

chờm nghịch. Đặc điểm của khối magma này được mô tả như sau [24]:

- Đặc điểm địa chất: Khối Núi Pháo có thành phần chủ yếu granit

granophyr, granit biotit-amphibol. Đá có kiến trúc granophyr, ít hơn có

granodiorit và granit aplit. Trong khu vực nghiên cứu đá granit Núi Pháo có màu

sẫm, dạng porphyr (ảnh 1.1). Đá granit khối Núi Pháo chứa nhiều mạch thạch

anh nhiệt dịch chứa sulfua và cassiterit.

Ảnh 1.1. Granit khối Núi Pháo thuộc phức hệ Núi Điệng, mẫu lõi khoan NP 16

- Đặc điểm thạch học - khoáng vật: Granophyr là loại đá phổ biến trong

các khối xâm nhập của phức hệ, thường có kiến trúc hạt đều, song cũng phổ biến

kiến trúc porphyr với các ban tinh là plagioclas hoặc felpat kali, thạch anh, biotit

với tương quan định lượng khá biến động. Thành phần khoáng vật chủ yếu là

plagioclas, felspat kali, thạch anh, biotit với tương quan định lượng khá biến động:

thạch anh (20-35%), orthoclas + plagioclas (50-75%), biotite (5-15%) (ảnh 1.2).

Các khoáng vật phụ gồm zircon, zoizit, sphen, carbonat, khoáng vật thứ sinh gồm

sericit, chlorit, epidot, và oxyt sắt.

Ảnh 1.2. Đá granit Núi Pháo dạng porphyr, mẫu lát mỏng 05,

chụp dưới hai Nicol vuông góc

- Đặc điểm địa hóa:

Kết quả phân tích thành phần hóa học của granitoid phức hệ Núi Điệng cho thấy

chúng chủ yếu tương ứng với granit, ít hơn có granodiorit vớ sự biến động khá lớn về

hàm lượng các oxyt tạo đá (Đào Đình Thực, Huỳnh Trung, và nnk, 1995). Tuy nhiên

về cơ bản, granitoid này có hàm lượng tổng kiềm trung bình đến cao tương quan chủ

yếu thuộc kiểu cao kali và trội kali hơn natri tương tự các đá núi lửa felsic đi kèm.

Trong luận án, NCS đã tiến hành phân tích thành phần hóa cơ bản, thành

phần hóa học các nguyên tố đất hiếm và thành phần các nguyên tố kim loại liên

quan đến mỏ Núi Pháo của đá granit khối Núi Pháo, kết quả như sau:

+ Thành phần hóa cơ bản: Đá granit khối Núi Pháo là đá magma giàu sắt,

với tổng hàm lượng oxyt sắt lên đến 5 %, tổng lượng kiềm trung bình với hàm

lượng K+Na khoảng 6%, đây cũng là một granit giàu nhôm với hàm lượng oxyt

nhôm đạt đến 14.5% (bảng 1.1).

Bảng 1.1. Thành phần hóa cơ bản của đá granit khối Núi Pháo

Hàm lượng chỉ tiêu phân tích (%) TT KHM SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 FeO CaO MgO K2O Na2O MnO P2O5

1 NP1701 67,98 13,83 0,80 0,95 3,96 1,58 1,79 3,77 2,24 0,09 0,17

2 NP1702 68,54 13,40 0,77 1,18 3,65 1,79 1,69 3,87 2,13 0,10 0,17

3 NP1703 68,24 13,85 0,76 0,78 3,88 1,65 1,64 4,10 2,25 0,09 0,17

4 NP1704 68,12 13,49 0,86 1,34 3,90 1,65 1,79 3,90 2,09 0,10 0,19

5 NP1705 67,80 13,85 0,84 1,12 3,74 1,50 1,84 4,19 2,25 0,09 0,18

+ Thành phần các nguyên tố kim loại tạo quặng: Với đối tượng nghiên cứu

của đề tài luận án là khoáng hóa W-đa kim của mỏ Núi Pháo, các nguyên tố kim

loại tạo nên khoáng hóa tại mỏ đã được phân tích bằng phương pháp hấp phụ

nguyên tử ICP tại trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất để xem xét khả năng sinh

khoáng của khối granit Núi Pháo (bảng 1.2), Kết quả cho thấy hàm lượng W, As,

Bi và Mo trong khối Núi Pháo là thấp hơn giới hạn phát hiện của thiết bị phân tích,

trong khi đó khả năng sinh Sn, Pb và Zn của khối xâm nhập này khá cao với hàm

lượng các nguyên tố này trong đá gấp hàng trăm lần trị số clark của chúng.

Bảng 1.2. Thành phần hóa học các nghuyên tố kim loại tạo quặng

của đá granit khối Núi Pháo

Mẫu NP 1701 NP 1702 NP 1703 NP 1704 NP 1705

Nguyên tố Hàm lượng (ppm)

As <20 <20 <20 <20 <20

Bi <10 <10 <10 <10 <10

Cu 5 20 26 5 12.9

Mo <5 <5 <5 <5 <5

Pb 95.3 23.2 101.1 <5 12.1

Sn 12.3 18 <10 <10 21

W <20 <20 <20 <20 <20

Zn 310 111 285 92 101

+ Thành phần các nguyên tố đất hiếm: để có thêm cơ sở dữ liệu đạt mục

tiêu của đề tài, các thành phần nguyên tố đất hiếm của khối Núi Pháo đã được

phân tích (bảng 1.3). Kết quả chuẩn hóa các nguyên tố đất hiếm của các tập

mẫu với granit sống núi giữa đại dương (ORG) [30] cho thấy các nguyên tố đất

hiếm nhẹ (LREE) như Ce trong tập mẫu NP của granit khối Núi Pháo cao hơn

ORG; còn hàm lượng các nguyên tố Sm, Y và Yb nghèo hơn ORG. Như vậy,

các tập mẫu ở đây nhiều khả năng đa nguồn hoặc dị nguồn và có thể chúng

được tạo thành từ dung thể magma không đơn thuần là nguồn vỏ mà còn có ảnh

hưởng của nguồn gốc manti. Còn trong biểu đồ qui chuẩn theo thành phần

Chondrite [33], các tập mẫu granit Núi Pháo (NP) có thành phần LREE giàu

hơn rất nhiều so với HREE. Tỷ số đất hiếm nhẹ trên đất hiếm nặng cao (La/Yb

= 12.56-1015.7, Ce/Yb = 25.41-189.82). Đường biểu diễn có độ nghiêng âm,

độ dốc lớn ở các nguyên tố đất hiếm nhẹ, cho thấy tập mẫu được sinh ra từ một

nguồn khá giàu các nguyên tố trên.

Bảng 1.3. Thành phần nguyên tố đất hiếm trong đá granit khối Núi Pháo

Số hiệu mẫu NP01 NP02 NP03 NP04 NP05

Nguyên tố Hàm lượng (ppm)

Sc 12.3 13.2 11.6 10.4 11.1

Y 41.0 41.3 26.8 27.5 44.7

La 43.6 45.9 40.8 38.7 45.0

Ce 85.2 91.5 82.6 77.5 87.2

Pr 10.2 11.1 9.8 9.2 10.3

Nd 35.7 39.4 35.4 32.2 36.8

Sm 7.0 7.6 6.9 6.3 7.0

Eu 1.2 1.3 1.1 1.0 1.5

Gd 6.9 7.1 6.0 5.9 7.1

Tb 1.1 1.1 0.8 0.8 1.1

Dy 6.0 6.5 4.8 4.9 6.6

Ho 1.0 1.2 0.8 0.8 1.3

Er 3.5 3.6 2.4 2.4 3.7

Tm 0.2 0.3 0.5 0.2 0.3

Yb 1.1 1.7 3.3 1.6 2.0

Lu 0.1 0.3 0.5 0.2 0.3

Th 6.6 8.4 8.4 10.1 9.8

U 0.2 0.3 0.5 0.2 0.3

- Tuổi thành tạo: Tuổi của Phức hệ Núi Điệng trước đây được xác định là

Trias giữa dựa trên cơ sở tài liệu địa chất về mối liên quan của granitoid với các đá

phun trào tương ứng. Nghiên cứu mới nhất tuổi của khối Núi Pháo là Trias (254+/-9

M.a) [26]

Trong quá trình làm luận án, NCS đã phân tích tuổi tuyệt đối của khối granit

Núi Pháo bằng phương pháp tuổi đồng vị U-Pb zircon tại Phòng Thí nghiệm Trọng

điểm Quốc gia về Địa chất & Khoáng sản thuộc Đại học Khoa học Địa chất Trung

Quốc (Bắc Kinh), Các hạt zircon được tách từ mẫu thu thập tại lỗ khoan thăm dò và

tại moong khai thác lộ thiên (ảnh 1.3). Kết quả xác định khối lượng đồng vị U-Pb

thể hiện tại bảng 1.4.

Ảnh 1.3. Hình ảnh chụp các hạt zircon và điểm bắn của đá granit khối Núi Pháo

Bảng 1.4. Kết quả phân tích thành phần đồng vị U-Pb trên zircon khối Núi Pháo

Các tỷ số đồng vị

Tuổi ( Tr.n)

207Pb/23

206Pb/23

207Pb/

206Pb/

SH Mẫu

Sai số

235U

238U

5U

8U

Ratio 1sigma Ratio 1sigma Age (Ma) 1sigma Age (Ma) 1sigma

D016760-01

0.287 0.0153 0.0401 0.0005

256

253

3.4

D016760-02

0.289 0.0156 0.0401 0.0005

258

12.3

253

3.4

D016760-03 0.2586 0.012 0.0397 0.0005

234

9.7

251

2.8

D016760-04 0.2817 0.0142 0.0402 0.0005

252

11.2

254

3.4

D016760-06 0.2747 0.0172 0.0377 0.0007

246

13.7

239

4.6

D016760-07 0.2844 0.0116 0.0406 0.0005

254

9.2

256

D016760-08 0.2773 0.0122 0.0398 0.0005

249

9.7

252

2.9

D016760-09 0.2607 0.0136 0.0369 0.0006

235

234

3.5

D016760-10 0.2763 0.0147 0.0399 0.0005

248

11.7

252

3.2

D016760-12 0.3115 0.0174 0.0406 0.0007

275

13.5

256

4.1

D016760-13 0.2678 0.0133 0.0405 0.0006

241

10.7

256

3.5

D016760-15 0.2609 0.0132 0.0407 0.0006

235

10.7

257

3.5

D016760-16 0.2631 0.0109 0.0404 0.0004

237

8.7

255

2.6

D016760-21 0.2872 0.0122 0.0407 0.0005

256

9.6

257

D016760-22 0.2699 0.0112 0.0397 0.0004

243

8.9

251

2.7

D016760-24 0.2964 0.0129 0.0397 0.0004

264

10.1

251

2.6

Trung bình 254 +/1.6 Ma. data-point error symbols are 2s

266

262

258

254

250

246

242

data-point error ellipses are 2s

0.044

Hình 1.3. Biểu đồ khoảng tuổi của granit khối Núi Pháo

270

0.042

260

250

0.040 U 8 3 2 /

240

b 0.038 P 6 0 2

230

0.036

220

0.034

0.20

0.24

0.28

0.36

0.32 207Pb/235U

Hình 1.4. Biểu đồ concordia U-Pb zircon tách từ granit khối Núi Pháo

Kết quả phân tích cho thấy, Tuổi 207U/235Pb dao động từ 239-257 M.a, trung

bình là 254+/-1.9 M.a (hình 1.3). Biểu đồ đẳng thời concordia (hình 1.4) cũng thể

hiện sự tập trung của kết quả phân tích đã đạt được và phù hợp với các kết quả

nghiên cứu trước đây.

Phức hệ Pia Oắc (K2 po)

Phức hệ Pia Oắc do Izokh E.P xác lập trong quá trình đo vẽ bản đồ địa chất

miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1/500.000 (Dovjikov và nnk, 1965) và được nghiên cứu

bổ sung [24]. Đá của phức hệ Pia Oắc lộ ra ở khu vực trung tâm mỏ với diện tích

1.5 km2, hình dạng méo mó tạo nên khối granit Đá Liền.

- Đặc điểm địa chất: Thành phần thạch học của của khối Đá Liền tương đối

đồng nhất với các đá granit hai mica, granit muscovit, có kiến trúc dạng porphyr với

độ hạt thay đổi từ lớn đến vừa và nhỏ, chiếm ưu thế hơn cả là granit hai mica hạt

lớn dạng porphyr thường phân bố ở phần trung tâm và vòm của khối. Granitoid Đá

Liền có tính đơn pha, song quá trình phân dị tại chỗ biểu hiện rõ ràng. Các loại đá

thuộc khối Đá Liền bị biến đổi sau magma rất mạnh mẽ bởi các quá trình albit hóa,

muscovit hóa, thạch anh hóa, greisen hóa và skarn hóa (ảnh 1.4).

Ảnh 1.4. Đá granit hai mica Đá Liền tại lỗ khoan NP 54

- Đặc điểm thạch học, khoáng vật: Granit hai mica thuộc khối Đá Liền sáng

màu, phớt hồng hoặc phớt vàng, các ban tinh felspat kali có dạng kéo dài từ 2-6cm,

nổi rõ trên nền hạt vừa hoặc nhỏ, đều (ảnh 1.5). Số lượng ban tinh thay đổi trong

khoảng từ 30-50%. Thành phần khoáng vật: felspat kali 30-35%, plagioclas 25-30%,

thạch anh 25-38%, biotit 0-5%, muscovit 5-10%, các khoáng vật phụ gồm: apatit,

zircon, topaz, monazit, xenotim, turmalin, flourit, granat, ilmenit, magnetit, cassiterit,

wolframit. Các khoáng vật chính của phức hệ Pia Oắc được mô tả như sau [24]:

+ Felspat kali: có song tinh dạng ô mạng từ mờ đến rất rõ hay bị khảm bởi

albit, thạch anh, từng phần bị albit hóa, đôi mẫu có mirmekit phát triển ở rìa hạt

plagioclas.

+ Albit: có độ tự hình cao, hình dạnh lăng trụ kéo dài theo trục C, song tinh

theo luật albit phức hợp, đôi khi phân đới rất mờ.

+ Biotit: là những vảy có kích thước khá lớn, có màu đa sắc mạnh, thường bị

muscovit hóa, clorit hóa.

+ Muscovit: cùng với biotit tạo thành những song tinh song song hay phát

triển ở rìa các tấm biotit, hiện tượng bạc màu của biotit để biến thành muscovit rất

đặc trưng cho phức hệ Pia Oắc. Ở nhiều nơi trong khối đặc biệt tại các đới greisen

hóa mạnh muscovit thay thế felspat từng phần hoặc hầu như hoàn toàn.

Ảnh 1.5. Granit hai mica Đá Liền, mẫu LM 01, dưới hai nicol vuông góc

- Đặc điểm địa hóa: Các đá granit phức hệ Pia Oắc thuộc loạt bão hòa

nhôm điển hình được đặc trưng bởi chỉ số Shand luôn luôn lớn hơn [24], và sự có

mặt của các khoáng vật giàu nhôm như muscovit, granat, topaz). Các đá có hàm

lượng silic cao và biến thiên hẹp (SiO2= 73- 75.5%). Tổng lượng kiềm trung bình

cao và không ổn định trong đó lượng Kali luôn trội hơn Natri. Chúng thuộc loại

magma kiềm vôi trung bình Kali hơi nghiêng sang loạt á kiềm.

Các kết quả nghiên cứu của NCS cho granit hai mica khối Đá Liền về thành

phần hóa cơ bản (bảng 1.5), cho thấy hàm lượng SiO2 dao động từ 73-74%, thể hiện

tính siêu axit của khối, tổng lượng kiềm cao trên dưới 8%, với hàm lượng kali luôn

cao hơn natri. Hàm lượng tổng sắt thấp hơn hẳn so với các kim loại khác trong đá

và so với hàm lượng này trong đá granit khối Núi Pháo đã mô tả ở phần trên.

Bảng 1.5. Thành phần hóa cơ bản của đá granit khối Đá Liền

Hàm lượng chỉ tiêu phân tích (%)

TT KHM

SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 FeO CaO MgO K2O Na2O MnO P2O5

0,30 0,03 1,11 0,16 4,70 3,32

0,01 0,17

1 DL 1701 73,94 14,97 0,05

0,21 0,10 1,15 0,15 4,55 3,23

0,01 0,16

2 DL 1702 73,90 14,51 0,05

0,23 0,13 1,13 0,13 4,61 3,37

0,01 0,17

3 DL 1703 73,48 14,20 0,04

0,24 0,05 1,15 0,14 4,65 3,28

0,01 0,16

4 DL 1704 73,68 14,41 0,04

0,27 0,04 1,14 0,19 4,54 3,24

0,01 0,16

5 DL 1705 73,46 14,52 0,03

+ Thành phần các nguyên tố kim loại tạo quặng: Tương tự như đối với khối

granit Núi Pháo, để xem xét khả năng sinh khoáng của khối granit Đá Liền đối với

các nguyên tố kim loại tạo nên khoáng hóa tại mỏ, NCS đã tiến hành phân tích bằng

phương pháp hấp phụ nguyên tử ICP tại trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất.

Kết quả được trình bày ở (bảng 1.6) cho thấy hàm lượng W, Cu, Mo, đều cao hơn

trị số Clark nhiều lần, cụ thể hàm lượng W vượt trội gấp trên 200 lần trị số clark.

Các nguyên tố As, Sn có hàm lượng rất thấp, các nguyên tố kim loại như Pb, Zn có

hàm lượng tăng cao.

Bảng 1.6. Hàm lượng các nguyên tố kim loại tạo quặng của khối granit Đá Liền

Mẫu DL 01 DL 02 DL 03 DL 04 DL 05

Nguyên tố Hàm lượng (ppm)

As <20 <20 <20 <20 <20

Bi <10 <10 <10 <10 <10

Cu 10,8 21,8 12,5 6,0 9,0

Mo 5,6 8,1 6,4 <5 8,8

Pb 33,7 30,3 39,2 38,3 44,3

Sn <10 <10 11,9 <10 <10

W 187 27,0 29 235 156

Zn 47,1 32,6 32,5 24,1 55,6

+ Kết quả phân tích các nguyên tố đất hiếm (REE): để có thêm cơ sở dữ liệu

đạt mục tiêu của đề tài, các thành phần nguyên tố đất hiếm của khối Đá Liền đã

được phân tích tại Phòng thí nghiệm của Viện Địa chất thuộc Viện hàn lâm Khoa

học & Công nghệ Việt Nam, kết quả được thể hiện ở bảng 1.7 cho thấy cho thấy các

nguyên tố đất hiếm nhẹ (LREE) như Ce trong các tập mẫu Granit Đá Liền (DL)

thấp hơn ORG từ 0,03 đến 0,9 lần, các nguyên tố đất hiếm trung bình (MREE) Sm

và nặng (HREE) như Y và Yb có hàm lượng nghèo hơn ORG (thấp hơn từ 0,09 đến

0,9 lần), và Đá Liền có thành phần đất hiếm nhẹ (LREE) gần như ngang bằng với

đất hiếm nặng (HREE).

Bảng 1.7. Thành phần các nguyên tố đất hiếm trong đá granit khối Đá Liền.

Số hiệu mẫu DL01 DL02 DL03 DL04 DL05

Nguyên tố Hàm lượng (ppm)

< Blank < Blank < Blank 2.58 0.67 Sc

40.75 32.81 14.31 22.19 Y 16.55

8.6 10.31 La 4.98 2.94 2.88

18.09 22.11 Ce 11.34 7.75 7.47

Pr 1.42 2.1 2.62 1.13 1.09

Nd 5.25 6.78 9.3 4.84 4.82

Sm 1.5 1.55 2.39 1.72 1.78

Eu 0.16 0.12 0.19 0.2 0.21

Gd 1.35 1.32 2.26 1.97 2.27

Tb 0.31 0.28 0.44 0.46 0.49

Dy 2.29 1.88 2.65 3.4 3.59

Ho 0.42 0.38 0.51 0.65 0.74

Er 1.38 1.29 1.67 2.17 2.41

Tm 0.4 0.2 0.4 0.2 0.3

Yb 2.75 1.68 2.54 1.4 2.35

Lu 0.4 0.3 0.4 0.2 0.3

Th 7.3 5.87 15.6 12.8 2.04

U 0.4 0.2 0.4 0.2 0.3

- Vị trí tuổi: tuổi Kreta muộn của phức hệ Pia Oắc (Izokh E.P., 1965) dựa

vào sự tồn tại của chỏm đá trầm tích- núi lửa hệ tầng Sông Hiến bị sừng hóa và biến

đổi nhiệt dịch mạnh mẽ trên đỉnh núi Pia Oắc và giá trị tuổi đồng vị phóng xạ K-Ar

là 85-95 triệu năm (Izokh, 1965). Dựa vào tỷ số đồng vị ban đầu Sri= 0.73143 và

Nd= -11.2, (Phan Lưu Anh, 2003) xác định granitoid Pia Oắc được thành tạo từ

nguồn vỏ lục địa ổn định. Giá trị tuổi đồng vị Rb-Sr là 83.5+/- 6.2 triệu năm, Ar-Ar

là 89.7+/- 1.8 triệu năm và K-Ar là 90 triệu năm là hoàn toàn phù hợp với tuổi Kreta

muộn (K2). Kết quả xác định tuổi đồng vị U-Pb zircon cho khối granit Pia Oắc cho

kết quả 93.9 +/- 3.0 triệu năm [46], tiếp tục khẳng định tuổi K2 của khối granit Pia

Oắc nói riêng và của Phức hệ Pia Oăc nói chung. Nghiên cứu khác xác định tuổi

của granit khối Đá Liền bằng phương pháp phân tích tuổi đồng vị Ar-Ar cho kết quả

82.8-81.5 triệu năm ứng với K2 [42].

Trong quá trình làm luận án, NCS đã phân tích tuổi tuyệt đối của khối granit

Đá Liền bằng phương pháp tuổi đồng vị U-Pb zircon tại Phòng Thí nghiệm Trọng

điểm Quốc gia về Địa chất & Khoáng sản thuộc Đại học Khoa học Địa chất Trung

Quốc (Bắc Kinh), với kết quả như sau:

Ảnh 1.6. Hình ảnh hạt và điểm bắn zircon của granit khối Đá Liền

Bảng 1.8. Hàm lượng các đồng vị U-Pb trên zircon của granit khối Đá Liền

Tỷ lệ

Tuổi (tr.năm)

Số hiệu Mẫu

207Pb/ 235U

206Pb/ 238U

207Pb/ 235U Sai số Age(Ma)

151020C13 151020C14 151020C15 151020C16 151020C17 151020C28 151020C29 151020C32 Trung bình

207Pb/ 235U Ratio 0.092 0.089 0.092 0.107 0.091 0.087 0.093 0.091

207Pb/ 235U 1sigma 0.002 0.003 0.004 0.007 0.002 0.002 0.002 0.003

206Pb/ 238U Ratio 0.013 0.013 0.014 0.015 0.014 0.014 0.014 0.014

206Pb/ 238U 1sigma Age(Ma) 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

89.3 86.6 89.1 102.9 88.8 85.0 90.4 88.8 90.1

2.2 2.7 3.9 6.1 1.9 2.1 2.1 2.8 3

86.2 84.7 88.0 93.3 87.6 87.9 88.6 88.1 87.4

206Pb/ 238U Sai số 1.0 1.1 1.4 2.6 0.9 0.9 1.0 1.4 3.7

data-point error ellipses are 2s

0.016

Hình 1.5. Biểu đồ khoảng tuổi của granit khối Đá Liền

100

96

0.015

92

0.014

U 8 3 2 /

88

84

b P 6 0 2

0.013

80

0.012

0.075 0.085 0.095 0.105 0.115 0.125

207Pb/235U

Hình 1.6. Biểu đồ concordia U-Pb zircon tách từ granit khối Đá Liền

Kết quả phân tích cho thấy, tuổi 207U/235Pb của khối Đá Liền dao động từ 86-

102 M.a, trung bình 90+/- 3 M.a. Tuổi 208U/232Pb dao động từ 84.7- 93 M.a, trung

bình là 87.4+/-3.72 M.a. Biểu đồ đẳng thời và concordia cũng thể hiện sự tập trung

của kết quả phân tích đã đạt được. Như vậy, kết quả phân tích tuổi đồng vị U-Pb

zircon cho khối Đá Liền có tuổi tuyệt đối là 90+/-3M.a. ứng với Kreta muộn (K2).

Kết quả này cũng phù hợp với các kết quả nghiên cứu tuổi của khối granit

Pia Oắc (khối chuẩn của phức hệ Pia Oắc) trước đây: tuổi đồng vị K-Ar là 85-95

M.a, tuổi đồng vị Rb-Sr là 83.5+/-6.2 M.a, Ar-Ar là 89,7+/-1.8 M.a, K-Ar là 90

M.a. [2], U-Pb zircon 93.9 +/- 3.0 M.a [46].

- Nguồn gốc và môi trường địa động lực: Các đặc trưng địa hóa nguyên tố

vết và đồng vị cho thấy granit Đá Liền có nhiều nét gần gũi với kiểu plumazit kim

loại hiếm [44] xuất sinh từ miền nguồn vỏ lục địa ổn định trong môi trường địa

động lực đồng va chạm mảng, song không thể kết tinh tại chỗ mà di chuyển theo

các đứt gãy khu vực và xâm vị xa nguồn nên được gọi là granit dị sinh tương đương

với kiểu granit nguồn vỏ xâm nhập-Ci (Pitcher, 1983) hay kiểu granit bão hòa nhôm

giàu muscovit-MPG (Barbarin, 1999). Chính vì lẽ đó, tổ hợp granit này mang đặc

trưng địa hóa của cả magma đồng va chạm mảng lẫn magma nội mảng và được xem

như là sản phẩm của quá trình dồn dày vỏ và nóng chảy từng phần do ảnh hưởng cả

sự kiện tạo núi Yến Sơn xảy ra trong Kreta.

1.3.3. Đặc điểm cấu trúc- kiến tạo

a. Các pha biến dạng trong vùng:

- Pha biến dạng thứ nhất (D1): Pha biến dạng thứ nhất trong vùng nghiên

cứu là pha biến dạng trong môi trường giòn - dẻo dưới tác động của áp suất và nhiệt

độ cao, đi kèm biến dạng là hiện tượng biến chất khu vực tướng phiến lục. Sản

phẩm của pha biến dạng này là sự phát triển của cấu tạo phiến S1, các nếp uốn đẳng

cánh U1 và hệ thống đứt gãy chờm nghịch trong khu vực. Trong pha biến dạng này,

các cấu tạo phân lớp nguyên thủy S0 của đá hệ tầng Phú Ngữ đã bị chuyển hóa và

xoay song song với thế nằm của mặt phiến S1 (ảnh 1.6). Các nếp uốn đẳng cánh U1

(ảnh 1.7) liên quan đến pha biến dạng này có mặt trục gần song song với hai cánh

của nếp uốn rất khó quan sát do sự chồng lấn của cấu tạo phiến và sự giao thoa với

các cấu tạo trong các pha biến dạng sau này.

Ảnh 1.7. Cấu tạo phân phiến S1 trong pha biến dạng thứ nhất bị biến dạng các nếp

uốn thế hệ 2 thuộc pha 2, [6]

Ảnh 1.8. Một nếp uốn đẳng cánh U1 quan sát được trong mẫu lõi khoan, vết mặt

trục của nếp uốn U1 gần song song với cánh của nếp uốn , [6]

Ngoài ra, cấu tạo phân phiến S1 còn phát triển mạnh và song song với các cấu

tạo dải trượt của phân phiến mylonit phát triển trong đá granit khối Núi Pháo thuộc

phức hệ Núi Điệng, đặc biệt là gần ranh giới tiếp xúc của khối này với các đá trầm

tích hệ tầng Phú Ngữ. Đới mylonit có bề dày tới vài mét (ảnh 1.8), trong đó có nơi

granit bị milonit hóa hoàn toàn và trở thành siêu mylonit (ảnh 1.9) với các cấu trúc

thể hiện thể hiện hướng trượt rất rõ ràng như cấu tạo sigma hoặc dải trượt. Chứng tỏ

ranh giới của khối granit Núi Pháo và trầm tích thuộc hệ tầng Phú Ngữ đã trở thành

một đới trượt lớn mà dọc theo đó hệ tầng Phú Ngữ đã bị dịch chuyển khỏi vị trí

nguyên thủy của nó.

Ảnh 1.9. Cấu tạo mylonit trong đá granit Núi Pháo, [6]

Ảnh 1.10. Cấu tạo siêu mylonit trong đá granit Núi Pháo, [6]

Pha biến dạng thứ nhất cũng tạo nên sự dịch chuyển và trượt chờm của các đá

cổ hơn lên các thành tạo trẻ hơn trên phạm vi rộng lớn dọc theo mặt trượt của các

đứt gãy chờm nghịch lớn trong khu vực.

- Pha biến dạng thứ 2 (D2): Pha biến dạng này đặc trưng bởi sự biến dạng dẻo

phát triển rộng rãi trong các đá của tổ hợp thạch kiến tạo 1 và tổ hợp thạch kiến tạo 2,

Đặc trưng cho pha biến dạng này là các nếp uốn kiểu tương tự U2 có phương Tây Bắc -

Đông Nam tái uốn nếp cấu tạo phân phiến S1 và cấu tạo nếp uốn U1 trước đó tạo nên sự

giao thoa nếp uốn kiểu 3 (ảnh 1.11). Đi kèm với cấu tạo nếp uốn U2 là cấu tạo thớ chẻ

mặt trục trong các đá bị phân phiến mạnh mẽ trước đó và dạng thớ rỗng trong các đá

cứng hơn như granit của phức hệ Núi Điệng (ảnh 1.12). Trong các mẫu lõi khoan thăm

dò mỏ đa kim, các nếp uốn U2 quan sát được khá thường xuyên (ảnh 1.13).

Ảnh 1.11. Cấu tạo phân phiến bị biến dạng uốn nếp bởi pha biến dạng thứ 2

Ảnh 1.12. Cấu tạo thớ chẻ mặt trục trong pha biến dạng D2, [6]

Ảnh 1.13. Nếp uốn U2 (vết mặt trục là đường màu đỏ trong mẫu lõi khoan, [6]

Trên bình đồ cấu trúc các nếp uốn U2 có phương tây bắc đông nam dạng tương

tự. Vòm nếp uốn lớn, mặt trục cắm từ thoải đến tương đối dốc về phía tây nam và

trục cắm thoải về phía tây bắc.

- Pha biến dạng thứ 3 (D3): Pha biến dạng thứ 3 được đặc trưng bởi các hoạt

động đứt gãy nghịch (F2) có phương chủ yếu là vĩ tuyến và Tây Bắc - Đông Nam, tác

động lên các đá của hầu hết các tổ hợp thạch kiến tạo trong khu vực, tổ hợp thạch kiến

tạo 1 tổ hợp thạch kiến tạo 4. Kết quả của pha biến dạng này là các cấu tạo trượt chờm

phát triển dọc theo và làm tái hoạt động các đới trượt có trước làm cho các đá già hơn

tiếp tục bị dịch chuyển và làm phức tạp hóa bình đồ cấu trúc khu vực (ảnh 1.13).

Ảnh 1.14. Các đứt gãy thuộc pha biến dạng thứ 3 làm dập vỡ các đá skarn của tổ

hợp thạch kiến tạo 1, [6]

Tiêu biểu nhất của pha biến dạng thứ 3 là đứt gãy nghịch (13A). trong các

công trình nghiên cứu trước đây đứt gãy 13A được coi như là một yếu tố cấu trúc

khu vực, có lịch sử phát triển lâu dài và có thể đóng vai trò đường dẫn cho các thể

magma xâm nhập xuyên lên. Tuy nhiên, những quan sát trong quá trình thực hiện

luận án cho thấy biểu hiện của đứt gãy này cũng như các yếu tố cùng phương là

rất hạn chế hoặc không rõ ràng.

Trên bình đồ cấu trúc, đứt gãy 13A đóng vai trò ranh giới kiến tạo giữa hệ

tầng Phú Ngữ và hệ tầng Văn Lãng.

- Pha biến dạng thứ 4 (D4): Pha biến dạng này diễn ra trong môi trường

dẻo tới dòn- dẻo, đặc trưng bởi các nếp uốn mở vòm rộng, cánh tương đối thoải với

mặt trục gần như thẳng đứng kéo dài theo phương Đông Bắc - Tây Nam. Các nếp

uốn thuộc pha biến dạng này có mặt trong tất cả các loại đá thuộc khu vực nghiên

cứu kể cả các thành tạo Trias (hệ tầng Văn Lãng) chứng tỏ chúng được hình thành

trong giai đoạn cuối của Trias. ở một vài mẫu thạch học lát mỏng, quan sát được các

khoáng vật quặng bị uốn nếp bởi các nếp uốn thế hệ này (ảnh 1.15).

Ảnh 1.15. Một mạch quặng bị uốn nếp bởi nếp uốn U3 của pha biến dạng thứ 4,

(ảnh chụp mẫu TS 24, độ phóng đại 4x)

- Pha biến dạng thứ 5 (D5): Pha biến dạng D5 là một pha biến dạng trong

môi trường dòn. Được đặc trưng bởi các đứt gãy thuận và đứt gãy dịch bằng trong

khu vực. Các đứt gãy này có phương Tây Bắc - Đông Nam và Bắc - Nam, diện

phân bố ngắn, có độ dốc lớn tới thẳng đứng, nhiều nơi được đặc trưng bởi các đới

dăm kết hoặc các đới biến đổi hematit, các đới dập vỡ (ảnh 1.16).

Các cấu tạo thuộc pha biến dạng thứ 5 đã làm phức tạp hóa các thân quặng

hoặc cấu trúc khu vực, nhưng không làm thay đổi đáng kể bình đồ cấu trúc vùng

nghiên cứu nói chung.

Ảnh 1.16. Đới dăm kết sản phẩm của pha biến dạng thứ 5, trong thành phần dăm có

các mảnh vụn đá skarn, [6].

1.3.4. Sự giao thoa của các pha biến dạng vùng Núi Pháo

Như đã phân tích trong phần trên, bình đồ cấu trúc hiện tại của khu vực Núi

Pháo được hình thành nên từ sự giao thoa của 5 pha biến dạng khác nhau. Tuy

nhiên quan trọng nhất trong việc hình thành nên bình đồ cấu trúc khu vực là sự giao

thoa của pha 1 và pha 2. Các pha biến dạng 3, 4, 5 không làm ảnh hưởng nhiều đến

cấu trúc chung của khu vực mà chỉ làm phức tạp hóa các cấu trúc đã được xác lập

ban đầu. Sự giao thoa của các pha biến dạng trong khu vực được luận giải như sau:

Các biến dạng thuộc pha biến dạng thứ 2 đã làm biến dạng mạnh mẽ pha

biến dạng thứ nhất gồm các cấu tạo phân phiến, nếp uốn và milonit. Sự tái uốn nếp

các nếp uốn sớm (U1) bằng các nếp uốn thế hệ thứ 2 (U2) thường tạo nên sự giao

thoa nếp uốn trung gian giữa kiểu 2 và kiểu 3. Sự giao thoa nếp uốn kiểu này

thường hình thành khi pha biến dạng thứ nhất tạo nên hàng loạt nếp uốn hẹp và

đẳng cánh có mặt trục nằm nghiêng hoặc nằm ngang. Sau đó các nếp uốn thế hệ 1

đều bị tái uốn nếp. Trong trường hợp này trường ứng suất gây biến dạng trong pha 2

sẽ có phương khác với phương của trường ứng suất biến dạng pha 1. Sự tồn tại của

nếp uốn kiểu tương tự cũng cho thấy quá trình uốn nếp ở đây chủ yếu là uốn trượt

và thường liên quan tới các chuyển động kiến tạo dịch trượt có quy mô lớn.

Pha biến dạng thứ 3 với các đứt gãy nghịch làm tái hoạt động các đới trượt

trong pha biến dạng thứ nhất, đồng thời hình thành nên các đới trượt, đới cà nát

(dọc quốc lộ 13A) trong đá của các tổ hợp thạch kiến tạo 1,2,3 trong vùng và làm

cho đá già hơn tiếp tục bị vận chuyển và trượt chờm lên các đá có tuổi trẻ hơn và

làm phức tạp hóa bình đồ cấu trúc khu vực. Các nếp uốn vòm rộng của pha biến

dạng thứ 4 làm tái uốn nếp các cấu tạo nếp uốn và các đới trượt chờm nghịch trong

khu vực nhưng rất khó quan sát được trên bế mặt cấu trúc chung. Các cấu tạo phá

hủy của pha biến dạng thứ 5 gồm các đứt gãy thuận, dịch bằng phát triển trong tất

cả các đá và cắt qua các cấu tạo thuộc từ pha 1 đến pha 4 mô tả trên đây, chúng tỏ

chúng được thành tạo muộn nhất trong khu vực và làm phức tạp hóa đôi chút bình

đồ cấu trúc khu vực.

Mỏ W- đa kim Núi Pháo nằm ở vị trí trong khu vực có hoạt động địa chất

phức tạp, đã được các nhà Địa chất trong và ngoài nước đánh giá ở các mức độ khác

nhau và đã phát hiện được nhiều loại khoáng sản có tiềm năng trong vùng như thiếc,

wolfram, chì- kẽm, barit….

Các thành tạo địa chất trong mỏ bao gồm các phức hệ magma axit tuổi trias

(Phức hệ Núi Điêng) và kreta (phức hệ Pia Oắc), NCS đã được xác định tuổi khối

Núi Pháo là 251 triệu năm, khối Đá Liền là 87 triệu năm, khối Đá Liền là magma

kiểu S, Các khối magma trong vùng có các đặc điểm địa hóa, thạch học khác nhau

và tiềm năng sinh khoáng khác nhau. Trong khu vực mỏ có sự tồn tại của hệ tầng

Phú Ngữ có thành phần cát bột kết, carbonat. Các đá này bị biến chất mạnh mẽ

thành các thành tạo đá sừng, đá hoa và đá skarn trong khu vực. Cấu trúc địa chất mỏ

được khống chế bởi 5 pha biến dạng có mối liên quan mật thiết với quá trình tạo

quặng của mỏ.

Chương 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Cơ sở lý luận

2.1.1. Đặc điểm địa hóa của wolfram

Nguyên tố wolfram tồn tại trong vỏ trái đất có trị số clark là 1.3 x 10 -4 %,

mức độ dao động về hàm lượng trung bình trong các loại đá khác nhau như sau:

trong vỏ lục địa 1ppm, trong đá siêu mafic 0.3ppm, trong basal đại dương 0.5

ppm, trong granit, granodiorit 1.5ppm, trong cát kết 1ppm, trong đá phiến 1.8

ppm, trong đá vôi: 0.5ppm, trong than khoáng 1 ppm, trong đất 1 ppm, trong

nước biển: 0.0001 mg/l.

Đặc điểm lý hóa của wolfram: ký hiệu W, số nguyên tử 74, khối lượng

nguyên tử 183.74, bán kính nguyên tử: 139pm, tỷ trọng 19.25, điểm nóng chảy

34220C, điểm sôi: 55550C, cấu trúc tinh thể: lập phương, độ cứng 7.5, [23].

Các tích tụ nội sinh của wolfram liên quan đến magma granit trong vỏ Trái

đất đặc trưng bởi sự bão hòa nhôm và độ axit cao cùng với sự có mặt với hàm lượng

cao của Sn, F và Bo, wolfram dễ dàng tạo thành các hợp phần bay hơi với F, Cl, Bo

và được tích tụ trong sản phẩm kết tinh tàn dư được mang ra bởi dung dịch nhiệt

dịch có chứa khí và có độ a xít trung bình.

Độ bền vững của các khoáng vật wolfram trong điều kiện ngoại sinh được

quyết định bởi khả năng thành tạo các mỏ sa khoáng. Tích tụ wolfram xảy ra trong

quá trình trầm tích hàm lượng tăng cao chủ yếu xảy ra trong trầm tích lục địa như

than đá, hồ muối, lục nguyên ven biển, trong trầm tích carbonat giàu sắt, Mn và hợp

chất than. Sự tái sinh các khoáng hóa phân tán trong trầm tích ban đầu khi quá trình

biến chất xảy ra sẽ làm xuất hiện các mỏ stratiform - mỏ dạng tầng.

2.1.2. Đặc điểm khoáng vật học của wolfram

Trong số các khoáng vật của wolfram, có ý nghĩa công nghiệp chủ yếu là các

khoáng vật sau:

* Wolframit: (Mn, Fe)[WO4] chứa 76.5% WO3;

* Ferberit: Fe[WO4] có hàm lượng WO3 76.3%,

* Hupnerit Mn[WO4] chứa 76.0% WO3

* Sheelit Ca[WO4] có hàm lượng 80.6% WO3.

Wolframit và hupnerit chiếm 75% sản lượng khai thác của thế giới và sheelit

chiếm gần 25%.

Do các khoáng vật của wolfram có độ bền vững cao, nên trong đới oxy hóa ở

các mỏ wolfram thường thấy các khoáng vật thứ sinh biểu hiện không rõ ràng, đặc

trưng bởi sự có mặt của tungstit (H2WO4) hoặc ferritungstit (Fe2WO4(OH)4.4

H2O),các khoáng vật này không được đưa vào trong quá trình tuyển quặng.

Các hợp phần đi kèm trong quặng của các mỏ wolfram thường có: Sn, Mo,

Bi, Cu, Au. Ag. Zn, Pb, As, Sb…

2.1.3. Phân loại quặng wolfram

Dựa vào hàm lượng WO3, quặng wolfram được chia thành: quặng giàu có

hàm lượng WO3> 1%, quặng thương phẩm có hàm lượng WO3 từ 0.3- 1.0%, quặng

nghèo có hàm lượng WO3 từ 0.1 đến 0.3%, đá cận biên quặng có hàm lượng WO3<

0.1%.Các sa khoáng có giá trị công nghiệp khi hàm lượng WO3≥ 300 - 200 g/m3.

Quặng trong các mỏ wolfram gốc được chia thành 2 kiểu (Avdonhin & nnk,

2005) [57]:

Kiểu 1: Thạch anh-wolframit: Kiểu quặng này có thành phần chính gồm

thạch anh (có hàm lượng đôi khi đạt 95%) và wolframit. Ngoài ra trong quặng còn

chứa casiterit, sheelit, berill, molybdenit, chalcopyrit. Các khoáng vật phi quặng

thường là felspat, mica, topaz, fluorit, chalcedon, thạch anh. Quặng dễ tuyển, hàm

lượng WO3 - 1-2%.

Kiểu 2: Sheelit skarn-sulfua: Thành phần của kiểu quặng này ngoài sheelit

ra còn có molybdenit, các khoáng vật sulfua, các khoáng vật phi quặng như granat,

pyroxen, wolastonit, diopsit, vesuvian, scapolit. Trong quặng có các nguyên tố tạp

chất đạt giá trị công nghiệp như Bi, Au, Cu, hiếm hơn là Be. Cùng với quặng dễ

tuyển còn gặp quặng tổng hợp, hạt nhỏ xâm tán gây phức tạp cho công tác tuyển

khoáng,chúng chứa 0,3 - 1,5% WO3, 0,1 - 0,2% Mo.

2.1.4. Phân loại các kiểu mỏ công nghiệp của wolfram

a. Các kiểu mỏ công nghiệp của wolfram theo Avrodin& nnk. 2005 [57]

- Mỏ Skarn

Các mỏ wolfram skarn liên quan với các thành tạo granitoid có độ axit

trung bình. Các đá vây quanh thuận lợi nhất là các thành tạo trầm tích carbonat -

lục nguyên. Các mỏ wolfram skarn chủ yếu có tuổi Paleozoi muộn và Mesozoi.

Các thân quặng nằm trùng với các đá skarn vôi phát triển dọc theo tiếp xúc với

khối xâm nhập, ăn sâu vào các tầng đá trầm tích phân lớp với khoảng cách đáng

kể, đôi khi định vị ngay trong thể đá granitoid (hình 2.1). Phụ thuộc vào tính chất

tiếp xúc của khối xâm nhập với các đá vây quanh, hướng phân lớp trong chúng, sự

phát triển của các biến dạng uốn nếp và đứt gãy mà các thân quặng có thể có dạng

vỉa, thấu kính, ổ, v.v… Chiều dài của các thân quặng đo được tới hàng trăm mét,

đôi khi đạt một vài kilomet, chúng duy trì theo hướng dốc đến vài chục, đôi khi

vài trăm mét với bề dày đạt từ 1- 2 đến 50m.

Hình 2.1. Hình thái các vỉa chứa sheelit của các mỏ skarn chính trên thế giới

A - Mỏ Emerald-Finhi và Dodjer ở vùng Airon-Mauntin, Canada (theo K.Rennhi, T.Shmit); B - Mỏ Flat-River, Canada (theo L.Uait); C - Vỉa chính của mỏ Kuykhab, Brasil (theo Kh. Puttser); D - Mỏ Xandon, Hàn Quốc (theo Iang Von Djon); E - Mỏ Brej, Brasil (theo Kh. Puttser); F - Mỏ King-Ailend, Úc (theo K. Nait, P. Neyu). 1 - đá vôi và dolomit; 2 - đá phiến và argillit; 3 - quarzit; 4 - đá sừng; 5 - granitoid; 6 - các vỉa skarn chứa sheelit; 7 - các phá hủy kiến tạo.

Khoáng hóa quặng được định vị bên trong các đới skarn hóa có thành phần

skarn pyroxen và pyroxen-granat. Quặng của các mỏ skarn có đặc trưng là thuộc

loại quặng tổng hợp, trong đó được chia ra các kiểu: wolfram-thiếc, wolfram-

molybden, wolfram - đa kim. Ngoài W, Sn và Mo trong quặng còn chứa Be, Au, Cu

đạt hàm lượng công nghiệp. Các khoáng vật quặng chính gồm: sheelit, molybdenit,

molybdosheelit, cassiterit, gặp khối lượng nhỏ magnetit, pyrit, pyrotin, bismutin,

wolframit, chalcopyrit, sphalerit, galenit. Các khoáng vật phi quặng phổ biến nhất là

granat, pyroxen, plagioclas, thạch anh, epidot, chlorit và carbonat.

Quá trình thành tạo mỏ wolfram skarn là một quá trình lâu dài, được bắt đầu

bởi sự thành tạo các đá skarn không chứa quặng hóa sheelit công nghiệp, tiếp sau là

sự lắng đong khối lượng chính quặng thạch anh-sheelit thương phẩm khi có sự xuất

hiện rộng rãi của quá trình greisen hóa. Quặng sulfua là những thành tạo muộn hơn

vì chúng chồng lên các đá skarn và quặng thạch anh-sheelit một cách rõ ràng. Quá

trình tạo quặng kết thúc bằng sự phát triển khoáng hóa thạch anh-calcit.

Các mỏ skarn sheelit có ý nghĩa công nghiệp quan trọng, chúng chiếm gần

25,6% trữ lượng wolfram và khoảng 32% sản lượng khai thác. Tuy nhiên các con số

này có thể giảm đi bởi vì trong đó đã bao gồm cả các mỏ stratiform nguồn gốc biến

chất có thành phần quặng gần giống như thành phần quặng của các mỏ skarn.

Các mỏ skarn W nổi tiếng trên thế giới là: Ở Nga có các mỏ Vostok-II (vùng

Primorie), mỏ Tưrnauz (vùng Kavkaz), các mỏ Liangar, Ingitrke, Trorukh-Dairon

(vùng Trung Á); ở Trung Quốc có các mỏ Khuanpodi, Yliu; ở Canada có các mỏ

Magtung, Emerald-Finhi; ở Mỹ có các mỏ Mill-City, Pain-Krik.

- Mỏ greisen

Các mỏ greisen W theo bối cảnh và vị trí thành tạo ta thấy tương tự như các

mỏ greisen Sn và greisen Mo, thực chất các mỏ này tạo thành một dãy tiến hóa của

quá trình tạo quặng. Chúng liên quan nguồn gốc với các đá granit sáng màu axit và

siêu axit giàu các hợp phần chất bốc, F, Bo, đôi khi K và các nguyên tố kiềm hiếm.

Các đá xâm nhập mang quặng thuộc thời kỳ muộn của sự thành tạo các xâm nhập

sâu (pluton) nhiều pha, điển hình cho các thời kỳ hoạt hóa tạo núi và sau tạo núi.

Các thời đại chính thành tạo mỏ là Hecxin muộn và Anpi (300 - 80 tr. năm). Quặng

hóa nằm trùng với các mũi nhô, phần vòm và phần đỉnh của các thể đá granit sáng

màu. Quặng hóa có thể định vị ở trong chính phần vòm và thâm nhập xuống sâu tới

300-500m, và quặng hóa cũng có thể thâm nhập vào đá vây quanh bị sừng hóa cách

ranh giới tiếp xúc với khối granit đến 1200-1500m. Các thân quặng có hình dạng

thể bướu, stocverc, hiếm hơn là các mạch và đới mạch. Các đới mạch được duy trì

theo đường phương đến hàng chục, hàng trăm mét, và xuống sâu tới 300-500 m với

bề dày 0,3-0,5m cá biệt có khi dày tới 1m. Khoảng quặng hóa thường là 300-500 m.

Các đá vây quanh quặng hóa bị biến đổi greisen hóa, phát triển mạnh nhất là greisen

thạch anh - topaz, greisen thạch anh - mica, greisen thạch anh.

Các mỏ greisen W trong đa số trường hợp có thành phần quặng tổng hợp: W-

Sn, W-Mo. Các khoáng vật quặng chính gồm: wolframit, casiterit, molybdenit. Các

khoáng vật quặng khác có số lượng thay đổi tùy theo kiểu quặng gồm có: magnetit,

pyrit, pyrotin, arsenopyrit, sheelit, bismutin, chalcozin, sphalerit, galenit. Các

khoáng vật mạch bao gồm: thạch anh, mica, plagioclas, microclin, turmalin, topaz,

fluorit. Ngoài Sn và Mo là các hợp phần đi cùng quặng, còn gặp một số nguyên tố

có ý nghĩa công nghiệp: Bi, Nb, Ta, Be, Au.

Tiến hóa của quá trình tạo quặng ở các mỏ W greisen biểu hiện ở sự thành

tạo tổ hợp cộng sinh greisen sớm có chứa W, Mo, Sn, chúng được thay thế ban

đầu bởi khoáng hóa thạch anh -W, sau đó bởi các sulfua và kết thúc bởi thạch

anh-carbonat sau quặng. Khoảng nhiệt độ lắng đọng quặng được xác định trong

khoảng 540-300oC.

Sơ đồ phân đới chuẩn của các mỏ greisen được xác định bởi sự giảm hàm

lượng W và Mo và sự tăng hàm lượng Sn theo chiều sâu, đồng thời vai trò của tổ

hợp thạch anh-mica cũng tăng lên so với topaz.

Các mỏ greisen đóng vai trò chủ yếu trong cán cân trữ lượng của wolfram (tới

60%), nhưng chúng chỉ đảm bảo tổng cộng có 6% sản lượng khai thác. Các mỏ nổi

tiếng nhất có thể kể: Ở Nga có mỏ Spokoinhin (vùng Zabaical); Ở Kazacxtan có các

mỏ Akchatau, Kara-Oba; Ở vùng Núi quặng thuộc CH Sec và LB Đức có các mỏ

Txinovets, Krupka,...); Ở Mông Cổ có mỏ Yugodzưr; Ở Trung Quốc có mỏ Xin-

Khuansan); Ở Úc có mỏ wolfram Kemp.

- Mỏ nhiệt dịch pluton (nhiệt dịch sâu, nhiệt dịch liên quan xâm nhập)

Căn cứ vào thành phần quặng, điều kiện định vị quặng thì loại mỏ này liên

quan chặt chẽ với các mỏ greisen. Chỉ có điểm khác biệt với các mỏ greisen là

chúng phân bố ở một khoảng cách lớn so với các mũi nhô dạng vòm của các thể

xâm nhập mang quặng. Không hiếm trường hợp gặp quặng hóa greisen và quặng

hóa nhiệt dịch pluton nằm cùng trong một mỏ, hơn nữa lại có sự chuyển tiếp từ từ,

vì vậy chúng có thể được xem như là sản phẩm của cùng một quá trình được biểu

hiện ở các điều kiện pha khác nhau.

Các thân quặng biểu hiện ở dạng các đới stocverc, thường gặp là các mạch và

seri các mạch. Độ dài của các mạch đạt tới hàng chục và hàng trăm mét, và điệp

chứa các mạch có thể duy trì đến một vài kilomet. Bề dày trung bình 0,5 - 1m, độ

sâu theo hướng cắm 300 - 500m, đôi khi đến 800m. Kích thước các thể stocverc

theo chiều ngang từ 400 - 500 đến 1000 m.

Quặng đặc trưng có thành phần tổng hợp, trong đó được tách thành các kiểu

quặng: thạch anh-wolframit, thạch anh-hubnerit, cassiterit-wolframit, thạch anh-

sheelit, thạch anh-sulfua-wolframit-hubnerit.

Các khoáng vật quặng chính: wolframit, casiterit, sheelit, molybdenit,

bismutin, gặp khối lượng nhỏ pyrotin, pyrit, arsenopyrit, chalcopyrit, sphalerit,

galenit. Các mạch và vi mạch được cấu thành chủ yếu bởi thạch anh, đi cùng còn có

turmalin, plagioclas, muscovit, microclin, topaz, fluorit, apatit, carbonat. Các đá vây

quanh bị greisen hóa, trong chúng phát triển cục bộ các khu turmalin hóa, thạch anh

hóa, berezit hóa. Sự tạo khoáng phát triển trong khoảng nhiệt độ 380 - 100oC và đặc

trưng bởi sự thay thế có quy luật của các tổ hợp cộng sinh thạch anh - wolframit bởi

tổ hợp cộng sinh các sulfua, thạch anh-fluorit và carbonat sau quặng. Dãy tổ hợp

cộng sinh này đặc trưng cho tính phân đới của mỏ cho cả theo chiều thẳng đứng và

cho cả tính phân đới đồng tâm theo chiều ngang ứng với các thể stocverc.

Các mỏ pluton phổ biến khá rộng rãi, chúng có quy mô thuộc loại trung bình

và lớn. Các mỏ mạch chiếm gần 15% trữ lượng đã được thăm dò và đảm bảo trên

50% sản lượng khai thác wolfram. Các mỏ nổi tiếng nhất gặp ở : Nga (mỏ Yulchin,

mỏ Kholtoxon, Bom-Gorkhon, Bukuka); Bồ Đào Nha (mỏ Panaskueira); Anh (mỏ

Kornuol); Pháp (mỏ Belfor); Canada (mỏ Red-Rouz), Úc (mỏ Khaberton) và nhiều

nước khác.

- Mỏ nhiệt dịch phun trào

Các mỏ wolfram được xếp vào kiểu mỏ nhiệt dịch phun trào có số lượng

không nhiều. Đặc trưng cho các mỏ này là quặng của mỏ có thành phần tổng hợp

(Sn - W - Bi, Sn - Ag - W và …), trong đó W thường có ý nghĩa phụ.

Các mỏ phân bố ở các miền phun trào trẻ và hiện đại và có mối liên quan với các

thành hệ phun trào thành phần andesit-dacit-ryolit có độ kiềm cao. Các kiến trúc chứa

quặng là các vòm phun trào, các thành tạo phun nổ, các đới họng. Các thân quặng biểu

hiện ở các thể stocverc và các đới mạch, đôi khi ở dạng thể vỉa thấu kính chỉnh hợp.

Các kiểu quặng thường gặp: kinova-antimonit-sheelit-ferberit, bạc-vàng-sheelit và

psilomelan-tungomelan, song nhìn chung chúng ít có ý nghĩa đối với wolfram.

- Mỏ stratiform (mỏ dạng tầng)

Kiểu địa chất - công nghiệp mỏ stratiform của wolfram được tách ra tương đối

chưa lâu - từ những năm 70 của thế kỷ XX, khi đó có nhiều tài liệu về các mỏ đặc

biệt không có mối liên quan với các thành hệ magma granitoid đã lôi cuốn sự chú ý

của nhiều nhà nghiên cứu. Ngoài ra, nhiều đối tượng quặng được phát hiện đã được

xếp vào kiểu mỏ stratiform mà trước đây theo quan niệm truyền thống đã được xếp

vào kiểu skarn hoặc nhiệt dịch pluton, do trong quá trình khai thác đã phát hiện ra

những thuộc tính đủ để chứng minh quặng của các mỏ này thuộc kiểu stratiform.V.

Denhisenko và M. Kutưrev chia tách thành 2 kiểu mỏ: mỏ wolfram thực sự và mỏ

tổng hợp wolfram-kim loại hiếm. Những đặc điểm về nguồn gốc cho phép chia các

mỏ wolfram stratiform thành 3 nhóm: nhóm biến chất, nhóm trầm tích - phun trào

và nhóm trầm tích.

Nhóm mỏ biến chất biểu hiện ở kiểu mỏ skarnoid-sulfua-kim loại hiếm liên

quan với thành hệ lục nguyên-carbonat-silic bị biến đổi do quá trình biến chất với

cường độ khác nhau (mỏ Xongdong, Hàn Quốc; mỏ King-Ailend, Úc).

Nhóm mỏ trầm tích-phun trào bao gồm 3 kiểu. kiểu quarzit-sulfua-kim loại

hiếm liên quan với thành hệ lục nguyên-phun trào-silic (mỏ Barun-Siveia, Nga;

mỏ Felbertol, Áo), kiểu carbonat-silic-kimloại hiếm liên quan với thành hệ

carbonat-đá phiến đen (mỏ Olympiadin, Nga; Kleinertal, Áo), kiểu thạch anh-oxyt

mangan-kim loại hiếm nằm trùng với thành hệ lục nguyên-phun trào-silic-carbonat

(mỏ Golkonda, Mỹ).

Nhóm mỏ trầm tích được chia thành mỏ phong hóa, nước muối và evaporit (hồ

Xerlz, Mỹ), than trong thành hệ molas (ví dụ mỏ Angrenxki, Nga).

Quá trình thành tạo mỏ stratiform wolfram và wolfram-kim loại hiếm nhóm

mỏ biến chất và trầm tích-phun trào được V. Denhisenko và M. Kutưrev chia

làm 3 thời kỳ: thời kỳ tích tụ trầm tích-diagenes hoặc tích tụ trầm tích-phun khí

các hợp phần quặng từ các nguồn ngoại sinh hoặc nội sinh; thời kỳ biến đổi do

biến chất (trong tiến trình biến chất khu vực, biến chất trao đổi và granit hóa)

dẫn đến sự tái phân bố và động viên các nguyên tố quặng; thời kỳ nhiệt dịch-sau

magma, liên quan với sự xâm nhập của các thể granitoid thời kỳ tạo núi và hoạt

hóa vào các tầng chứa quặng dẫn đến sự xuất hiện khoáng hóa mạch - vi mạch

xuyên cắt. Kết quả làm xuất hiện các mỏ đa thành hệ phức tạp có trữ lượng

quặng lớn nhất. Hiện nay còn nhiều quan điểm chưa thống nhất về nguồn gốc

các đối tượng quặng của kiểu mỏ stratiform.

- Mỏ Sa khoáng

Mỏ wolfram sa khoáng liên quan chặt chẽ với các mỏ gốc kiểu greisen và

kiểu nhiệt dịch-pluton, chúng phân bố gần các mỏ gốc và thường được khai thác

cùng nhau. Các sa khoáng eluvi và aluvi thành phần cassiterit-wolframit và

wolframit có quy mô không lớn; hàm lượng wolframit trong chúng dao động từ

0,3 đến 20 kg/m3. Gặp nhiều mỏ sa khoáng wolfram nổi tiếng ở Nga, Kazacxtan,

Trung Quốc, Indonesia, Thái Lan, Bolivia, Mỹ. Các mỏ wolfram sa khoáng

chiếm 0,5% trữ lượng, song sản lượng khai thác đạt trên 8% tổng sản lượng khai

thác wolfram trên thế giới.

b. Bảng phân loại các kiểu mỏ wolfram của Steffen Schmidt, 2012

- Các mỏ wolfram dạng mạch

Đây là kiểu mỏ bao gồm các mạch liên tục hoặc gián đoạn với chiều dày thay

đổi từ vài chục centimet đến hàng mét. Thành phần chủ yếu là thạch anh chứa

wolframit phân bố trong hoặc rìa khối granit. Sự liên hệ của các mạch quặng này

với thân granit thường là không rõ ràng. Mỏ loại này có trữ lượng từ hàng chục tấn

đến hàng trăm nghìn tấn, hàm lượng khoảng 0.5-5% WO3, khoáng vật đi kèm

thường là casiterit. Đối tượng khai thác của loại hình mỏ này là các mạch thạch anh

chứa quặng W-Sn. Điển hình cho mỏ dạng mạch của wolfram là mỏ Panasqueire ở

Bồ Đào Nha, mỏ San Fix ở Tây Ban Nha, mỏ Pasta Bueno ở Peru, mỏ Paradise,

New Zealand mỏ Hungkeng - Trung Quốc.

- Các mỏ wolfram nguồn gốc skarn:

Các mỏ này thường tạo thành có thể là đơn khoáng wolfram hoặc các mỏ đa

kim (đi kèm các khoáng sản Sn, Mo, F, Pb, Zn, Cu). Trữ lượng trung bình từ vài

triệu tấn đến hàng trăm triệu tấn, hàm lượng phổ biến từ 0.3-1% WO3. Các mỏ

khoáng điển hình của loại hình mỏ này là: Cantung ở Canada, Shizhuyan ở Trung

Quốc, Vostok- 2 ở Nga, Salau ở Pháp.

Hình 2.2. Mặt cắt địa chất đặc trưng tại mỏ skarn wolfram Salau, Pháp

(Fonteilles et al, 1989)

- Các loại hình mỏ greisen, porphyr và mạng mạch

Bao gồm các đới, mạch chứa wolfram trong các đới mạch gần khối xâm nhập

axit. Các khoáng vật của wolfram trong kiểu mỏ này thường là wolframit hoặc

sheelit, cung có khi có mặt cả 2 khoáng vật. Khoáng vật đi kèm thường là molybdenit

và casiterit.

Trữ lượng của các mỏ này thường lớn từ vài chục đến hàng trăm triệu tấn.

Hàm lượng trung bình thường thấp từ 0.1-0.3%. Các mỏ hiện đang khai thác của

loại hình mỏ này gồm: Lianhuashan ở Trung Quốc, Mittersil ở Áo.

Ảnh 2.1. Mỏ dạng mạch thạch anh - sheelit tại mỏ Mittersill, Áo . (ảnh trái-quan sát

dưới ánh sáng thường, ảnh phải-quan sát dưới ánh sáng đèn tia cực tím).

- Các mỏ wolfram dạng tầng

Đây là các mỏ mà sự phân bố của các khoáng vật wolfram liên quan đến sự

khống chế địa tầng của đá vây quanh và nguồn gốc của sự tạo khoáng thường không

được minh giải rõ ràng. Nhiều mỏ dạng này thường liên quan đến quá trình vận

chuyển và tái tập trung, do vậy ngồn gốc quặng hóa lại càng khó xác định.

Các mỏ bị khống chế bởi địa tầng này thường xuất hiện ở các vùng có trầm

tích núi lửa và hình thành từ các hoạt động núi lửa ở đại dương. Mỏ điển hình cho

loại hình mỏ này là mỏ sheelit ở Mittersill, Áo.

- Mỏ sa khoáng

Các mỏ này là sự tập trung của các khoáng vật sheelit hoặc wolframit trong

các trầm tích alluvi và eluvi hoặc các trầm tích biển. Chúng thường liên quan đến

quặng gốc là các mỏ dạng mạch, mạng mạch chứa quặng wolfram. Hầu hết các mỏ

này có trữ lượng nhỏ, mỏ Heinze Basin ở Mianma là một mỏ điển hình của loại

hình mỏ này, các mỏ khác thường là có qui mô nhỏ và được khai thác thủ công.

- Mỏ lắng đọng có nguồn gốc bốc hơi

Các mỏ này được hình thành do sự bốc hơi nước của các hồ, hiện nay chưa

phát hiện nhiều các mỏ dạng này. Mỏ Seark Lake ở Califonia với hàm lượng W là

70ppm, trữ lượng 61.000 tấn W là một ví dụ. Các mỏ loại nạy đang được xem như

là một giải pháp cho nguồn khoáng sản này trong tương lai.

- Mỏ pegmatit

Wolfram không phải là khoáng vật thường gặp trong các thân pegmatit, do đó

loại hình mỏ này thường hiếm gặp. Cho tới nay, chỉ có 1 mỏ pegmatit của wolfram

đã được phát hiện là mỏ Okbang ở Hàn Quốc.

- Mỏ dăm kết

Chúng được hình thành từ sự các mảnh dăm của các mạch, mạng mạch chứa

quặng. Loại hình mỏ này cũng không phổ biến trên thế giới. Mỏ Washington Brecia

ở Sonora Mexico là một ví dụ, quặng hóa bao gồm W, Cu và Mo.

- Mỏ dạng ống

Đây là các thân khoáng hình ống, trụ xuất hiện ở rìa khối xâm nhập granit.

Khoáng vật thường gặp là wolframit với việc phân bố thành từng túi, ổ với hàm

lượng có khi lên đến 20%. Các mỏ này thường nhỏ, mỏ tiêu biểu là wolfram Camp

ở Qeenland, Úc.

- Mỏ hình thành từ các dòng chảy nóng

Khoáng vật tập trung tại các dòng chảy nóng với các vật liệu trầm tích núi lửa.

Chúng thường liên quan đến các mỏ wolfram gốc bị hòa tan bởi các dòng chảy nóng.

Qui mô của các mỏ này thường nhỏ, mỏ điển hình là Near Rotorua ở New Zealand

c. Bảng phân loại các mỏ wolfram theo D.V.Rundquist và V.K.Denisenko

(1983).

Trên cơ sở nguồn gốc và thành phần vật chất, hình thái thân quặng, các tác giả

trên đã phân loại mỏ wolfram như sau:

- Về vị trí thành tạo: các mỏ wolfram được chia thành: thành tạo trong đới

xâm nhập, thành tạo trong đới tiếp xúc và thành tạo trong đá trầm tích.

- Về hình thái thân quặng: Các mỏ được chia thành: thân dạng cột, mạch;

thân quặng có dạng biến chất và thân quặng dạng phân lớp.

- Về thành phần vật chất quặng hóa, được chia thành: Mỏ có thành phần

quặng W- đất hiếm, mỏ có thành phần W- thiếc, mỏ có thành phần W- Molybden,

mỏ W- lưu huỳnh, mỏ W- vàng, mỏ W- Antimon, mỏ W-Mn, mỏ W- đơn khoáng.

- Về nguồn gốc thành tạo, các mỏ wolfram được chia thành: nguồn gốc nội

sinh: pegmatit- albitit, thạch anh- greisen, thạch anh sericit, thạch anh tourmalin-

chlorit, chalcedon-argilizitic; mỏ nguồn gốc biến chất: mỏ feldspattholithic, mỏ

Greisen, mỏ skarn; mỏ nguồn gốc ngoại sinh: amphibol skarnoid, mỏ sericit-

quartzit, mỏ oxit mangan- quartzit, mỏ phong hóa và mỏ sa khoáng.

Tổng hợp về phân loại mỏ wolfram theo quan điểm này được tổng hợp trong

bảng 2.1 dưới đây.

Bảng 2. 1. Bảng phân loại các mỏ wolfram theo D.V.Rundquist và V.K.Denisenko

d. Phân loại các mỏ wolfram theo mối liện hệ với hoạt động magma

(Ishihara, 1977).

Khi nghiên cứu các hoạt động magma với các mỏ wolfram liên quan, các nhà địa

chất quốc tế đã phân chia được 3 tổ hợp các đá magma liên quan đến khoáng hóa

wolfram: diorit-granodiorit-granit; granit- leucogranit-alaskit và granit- alkaline granit.

Các thành hệ của các phức hệ xâm nhập phản ánh quá trình phát triển của vỏ

Trái đất và liên hệ thành phần hóa học của khối granit với quá trình tạo quặng.

- Các đá magma diorit-granodiorit thường liên quan đến các mỏ:

W, Sn và W- Mo, các khoáng vật đi kèm gồm có Bi, Cu, Pb-Zn, Ag, Au: đặc

trưng bởi các mỏ Skarn.

Mo, Au và W-Au, các khoáng vật phụ gồm có Au, Fe, As, Pb-Zn, Au, Sb: đặc

trưng bởi các mỏ thạch anh- tourmalin- chlorit.

Mo và W, khoáng vật phụ gồm có Be, Bi- Cu, Pb, Zn: thạch anh- sericit-

felspat kali.

- Các đá granit-leucogranit-alaskit thường liên quan đến các mỏ:

Sn, W và Mo, W, khoáng vật phụ gồm Cu, Bi, Ag-Pb, Zn-Sb, Hg. Đặc trưng

bởi các mỏ thạch anh- sericit.

Sn, Fe, As và Mo, Bi; khoáng vật đi kèm gồm W, Be-Pb, Zn. Đặc trưng bởi

các mỏ greisen và thạch anh greisen.

- Các thành tạo granit-alkaline granit thường liên quan đến các mỏ:

Li, Be và Nb, Ta, khoáng vật đi kèm gồm Sn, W- Bi, As, Zn, Pb; đặc trưng bởi

các mỏ feldspatholithic (apogranitic).

Zr, Tr-Nb, Ta-Li, Be-Sn, W, đặc trưng bởi các mỏ pegmatit- albitit

Bảng 2. 2. Bảng phân loại các kiểu mỏ wolfram theo mối liện hệ với hoạt động

magma (Ishihara, 1977)

Magma

Các loại

Quá trình

Tên đá magma

Các khoáng sản liên quan

magma

xâm nhập

mỏ chính

W,Sn -Q--

Bi,Cu-Pb,Zn Diorit-  Skarn W,Mo granodiorit Diorit-

granodiorit- Mo,Au --- granit Thạch anh Au,Fe,As Diorit- Pl- -tourmalin- W,Au plagiogranit chlorit

(--) Mo -- Thạch anh Granodiorit- Be,Bi -sericit- granit W felspat kali

Sn,W --l Thạch anh Granitit- Granitit- Cu,Bi,Ag -sericit leucogranit leucogranit- Mo,W alaskit S,Fe,As Leucogranit- -l- Greisen và

W, Be alaskit greisen (--) Mo,Bi thạch anh

Li,Be -- Alaskit - granit Felspatolit Sn,W kiềm (apogranit) Granit - Nb,Ta Granit kiềm -- (-) Syenit - granit Pegmatit- Ta-Li,Be-Sn,W kiềm albitit

2.1.5. Đặc điểm mỏ skarn

a. Khái niệm mỏ skarn

Mỏ skarn còn gọi là mỏ biến chất tiếp xúc trao đổi, chúng thường được thành

tạo ở những đới tiếp xúc giữa các khối xâm nhập với các loại đá trầm tích (chủ yếu

là đá carbonat) và một số loại đá alumosilicat khác.

b. Khái niệm về đá skarn

- Định nghĩa về quá trình thành biến chất trao đổi skarn: đá skarn là một loại

đá biến chất trao đổi thay thế (Metasomatit) chứa các khoáng vật silicat và

alumosilicat Ca, Mg, Fe thành tạo trong vành tiếp xúc nhiệt độ cao của những khối

xâm nhập do phản ứng xảy ra giữa đá magma và đá carbonat hoặc với các đá

alumosilicat khác dưới tác dụng của dung dịch hậu magma [37].

- Các đặc điểm đặc trưng của quá trình skarn: Theo Xmirnov V.I. đá skarn là

những sản phẩm trao đổi thay thế sinh ra trong đới tiếp xúc giữa xâm nhập với đá

cacbnat hoặc đá silicat (silicat này có thể là đá trầm tích, biến chất hay xâm nhập)

[66] (hình 2.1).

Các đá xâm nhập thường gặp trong quá trình thành tạo skarn là : granodiorit,

điorit-thạch anh, monzonit, plagiogranit-syenit và các đá trung gian giữa

plagiogranit và syenit, các granitoit của xâm nhập nhỏ, ít gặp hơn là granit, gabro.

Các đá vây quanh thường gặp là: đá vôi (sét vôi, cát kết vôi); dolomit, đá vôi

dolomit hoá; đá trầm tích-cát kết và bột kết.

Dựa vào sự phân bố của các thân đá skarn, người ta chia ra:

- Skarn trong: sinh thành trong phạm vi khối xâm nhập.

- Skarn ngoài: sinh thành trong phạm vi đá vây quanh (hình 2.3).

Hình 2.3. Lát cắt qua vùng mỏ skarn (Xmirnov V.I, 1982 )

1-granodiorit; 2. Greisen hóa granit, 3-Quặng; 4-skarn, 5-cát kết; 6-đá vôi; 7-cuội kết.

c. Phân biệt các kiểu thành tạo skarn:

Dựa vào thành phần khoáng vật, cơ chế thành tạo và quá trình thành tạo

skarn, Jaricov đã chia ra:

1.Skarn magnesi: Được thành tạo do quá trình thay thế đá dolomit và đá vôi

dolomit hoá. Trong thành phần bao gồm những khoáng vật chứa Mg ở nhiệt độ cao.

Những khoáng vật đặc trưng là fosterit (là Loại olivin chứa magnesi- Mg2[Si04],

diopsit, spinel, phlogopit, dolomit, calcit, enstatit v.v...

2. Skarn vôi: Được thành tạo do sự thay thế đá vôi (sét vôi, cát kết vôi) và

bao gồm các khoáng vật chủ yếu sau: Granat (grossularit, andrasit), pyroxen

(diopsit, enstatit); các khoáng vật khác gồm có: vesuvian, wolastonit, scapolit,

amphibol, epidot, carbonat, thạch anh.

3. Skarn silicat: Được hình thành trong các đá có thành phần silicat. Quá

trình trao đổi thay thế các đá xâm nhập sâu: granodiorit, syenit... Thành phần

khoáng vật chủ yếu có granat, pyroxen, amphibol, scapolit, wolastonit,...

d- Đặc điểm về vị trí thân quặng và thân đá skarn

Các thân đá skarn thường nằm ở ngay ở đới tiếp xúc giữa xâm nhập và các

đá vây quanh. Ngoài ra chúng có thể nằm cách đới tiếp xúc chừng từ 200-400m,

thậm chí từ 1-2 km. Nhiều khi chúng có thể nằm ngay trong khối xâm nhập.

Thân quặng của mỏ skarn có dạng thấu kính, mạch, dạng lớp... với chiều dài

có khi đạt tới 2 km, dày tới 200m.

Vị trí của thân quặng và thân đá skarn có 3 trường hợp (hình 2.4):

(1). Thân quặng và thân đá trùng nhau (skarn và quặng hoá đồng thời):

- Sự tạo đá và tạo quặng xảy ra cùng một lúc.

- Các khoáng vật quặng phân bố tương đối đều đặn.

- Vai trò của yếu tố kiến tạo khống chế quặng không lớn lắm.

(2). Các thân quặng nằm trong đá skarn (skarn và quặng hoá kéo theo):

- Đá skarn thành tạo trước quặng.

- Đường dẫn dung dịch tạo skarn và đường dẫn dung dịch tạo quặng trùng nhau.

- Thân quặng thường có dạng thấu kính.

- Vai trò kiến tạo khống chế quặng tương đối lớn.

(3). Thân quặng phân bố cả ở trong và ở ngoài thân đá skarn (skarn và

quặng hoá nằm chồng):

- Thân skarn và thân quặng không trùng nhau.

- Đường dẫn dung dịch tạo skarn và tạo quặng khác nhau.

- Quá trình tạo quặng sau quá trình tạo skarn khá lâu.

- Thân quặng có thể nằm trong đá skarn và cũng có thể nằm ngoài.

Có ý nghĩa công nghiệp lớn là các loại quặng nằm chồng, chúng được thành

tạo do kết quả tác động của các dung dịch mang tính axit thuộc giai đoạn rủa rũa

axit với môi trường có tính bazơ của các đá skarn. Do vậy, skarn vôi cũng như

skarn magnesi là môi trường vây quanh đặc biệt thuận lợi, một kiểu barie địa hóa

đặc thù đối với quặng hóa ( mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo).

Các kiểu quặng hóa của skarn thuộc kiểu nằm chồng là: sheelit-molybdenit,

sheelit-sulfua, berilli, đa kim, đồng, đa sulfua, silicat bor, vàng và uran.

Hình 2.4. Quan hệ giữa thân skarn và thân khoáng: A-skarn và quặng hoá đồng

thời; B-skarn và quặng hoá kéo theo; C-skarn và quặng hoá nằm chồng.

1) granitoit; 2) đá carbonat; 3) đá skarn chứa quặng; 4) thân khoáng; 5) đá skarn không quặng.

e. Bối cảnh kiến tạo của các mỏ skarn

Đặc điểm cấu trúc, sinh khoáng và các mỏ skarn đã được nghiên cứu rộng

rãi, một vài tài liệu đã sử dụng cấu trúc địa chất để phân chia các tỉnh đá núi lửa

(Wilson, 1989) hoặc các loại mỏ khác nhau (Sawkins, 1984). Tuy nhiên, quan điểm

này đã không hữu dụng trong việc mô tả các mỏ khoáng như mỏ skarn, do sự đa

dạng về cấu trúc địa chất khi thành tạo các mỏ này.

Một cách phân loại mỏ skarn theo bối cảnh cấu trúc địa chất thành tạo là gộp

các mỏ skarn thành các nhóm mà sự xuất hiện của chúng gắn với một hoạt động địa

chất cụ thể (e.g., Kuscu et al., 2002). Ví dụ, mỏ skarn Fe-Cu thường chỉ được hình

thành trong bối cảnh cung đảo đại dương, thêm vào đó, một vài mỏ Au có giá trị

công nghiệp được hình thành ở bồn sau cung (hình 2.5A). Các đặc điểm cơ bản cho

thấy các mỏ kiểu này thường liên quan đến đá gabro và diorit, gắn với quá trình trao

đổi thay thế Na, và thường không có Sn và Pb.

Phần lớn các mỏ skarn thường đi cùng cung núi lửa liên quan đến hoạt động

hút chìm vỏ lục địa (hình 2.5B), thành phần đá xâm nhập từ diorit đến granit mặc dù

có sự khác nhau về thành phần kim loại chính do vị trí và môi trường thành tạo (độ

sâu của địa tầng, đặc điểm cấu trúc và đường dẫn của dung dịch).

Sự chuyển tiếp từ quá trình hút chìm phía dưới vỏ lục địa ổn định sang hậu

hút chìm chưa được nghiên cứu kỹ. Hoạt động magma đi cùng đới hút chìm nông

thường có tính vỏ lục địa hơn và cánh dưới có thể tạo nên các tách dãn địa phương.

Trong giai đoạn này, các thể magma xâm nhập sâu hơn vào đất liền, dung thể có

thành phần granit và thường tạo nên các mỏ khoáng Mo, hoặc W-Mo với ít hơn hà

Zn, Bi, Cu và F (hình 2.5C), rất nhiều các mỏ skarn kiểu này được mô tả là mỏ đa

kim. Một số mỏ skarn không liên quan đến các hoạt động của quá trình hút chìm vỏ

lục địa, chúng đi cùng granit kiểu S thuộc giai đoạn tiếp theo của hoạt động hút

chìm vỏ lục địa với các hoạt động tách dãn trước bình ổn (hình 2.5.D). Dung thể có

thành phần axit và thường chứa muscovit và biotit, các đá này thường bị biến đổi

greisen hóa mạnh mẽ và có sự xuất hiện của các nguyên tố phóng xạ, các mỏ

khoáng đi cùng loại cấu trúc này là W, Be, B, Bi, Zn, F, U và REE [46].

Hình 2.5. Mô hình các bối cảnh kiến tạo thành tạo skarn

A. Môi trường hút chìm đại dương và bồn sau cung, B. Môi trường đới hút chìm lục

địa và vỏ Đại dương, C. Môi trường chuyển tiếp hút chìm nông, D. Môi trường hậu

hút chìm hoặc tách dãn lục địa [37].

2.1.6. Đặc điểm quá trình greisen hóa

Quá trình greisen hóa được hình thành do các dung dịch magma giàu nước

và chất bốc, các dung dịch này thường tái kết tinh ở nhiệt độ cao từ 300-5000C

tại độ sâu từ vài đến hàng chục km và không thường chảy ra trên bề mặt địa hình

để tạo thành greisen nội (endo-greisen), trong thực tế, nếu dung dịch magma giàu

nước này chảy vào các đới giàu khe nứt của đá vây quanh được gọi là greisen

ngoại (exo-greisen).

Quá trình greisen nội là quá trình greisen xảy ra hoàn toàn bên trong khối

magma trong quá trình nguội lạnh. Khi khối magma giảm nhiệt và tái kết tinh,

nước, chất bốc và các chất không tương thích khác sẽ tách ra khỏi khối magma

đồng nhất, chất bốc sẽ thoát ra đầu tiên và phân bố trong phần vòm và trung tâm của

khối magma, cuối cùng các dung dịch còn lại sẽ kết hợp và tập trung thành từng

vùng để tạo nên quá trình tự biến chất của đá mẹ.

Thuật ngữ greisen được thể hiện cho sự tập trung của tổ hợp khoáng vật

thạch anh +muscovit, kết hợp với các tổ hợp khoáng vật khác như flourit, topaz và

touamalin. Quá trình greisen hóa được Shcherba (1970) định nghĩa là quá trình biến

đổi hậu magma ở nhiệt độ cao các đá do các dung dịch giàu chất bốc kết hợp với

quá trình nguội lạnh của khối xâm nhập granit. Burt (1881) định nghĩa rằng greisen

là quá trình biến đổi nhiệt dịch các đá granit tập trung bởi các khoáng vật thạch anh

và mica và các khoáng vật khác như topaz, toumalin, fluorit hoặc các khoáng vật

giàu F-B. Chi tiết hơn, năm 1981, Burt phân biệt các greien khác nhau như thạch

anh-topaz, thạch anh- muscovit hoặc mica- flourit dựa trên sự hoạt động cả HF và

kiềm trong môi trường kiềm vôi.

Biến đổi greisen là kết quả của một quá trình phức tạp và chưa thực sự được

nghiên cứu đầy đủ, đây là quá trình biến chất muộn hoặc hậu magma trong bản thân

khối magma hoặc xảy ra trong các đá vây quanh. Quá trình này liên quan đến sự tập

trung của các thành phần như F, B, Li và sự hoạt động của các ion Na+, K+, H+

trong quá trình hạ thấp nhiệt độ của khối granit. Biến đổi greisen hóa thường liên

quan đến các khoáng hóa Sn, W, U, Mo, Be, Li và F. Greisen hóa xảy ra khi magma

phân đoạn xâm nhập vào lớp vỏ trái đất với độ sâu từ 3-5km và chiếm giữ tại phần

đầu của thân xâm nhập granit. Sự phát triển của magma nóng chảy tạo nên quá trình

greisen hóa và quá trình tạo quặng giàu chất bốc như Cl, B, F cũng như các khoáng

vật của các kim loại nêu trên.

Trình tự của một quá trình greisen hóa gồm có giai đoạn kiềm sớm, giai đoạn

greisen hóa, và giai đoạn lắng đọng trong mạch (Shcherba, 1970).Smirnov (1976)

chia trình tự của quá trình vận chuyển khoáng hóa trong môi trường greisen hóa

thành greisen tiến triển (progressive) và greisen giật lùi (regressive) tùy thuộc vào

chế độ nhiệt độ và pH của môi trường. Hệ thống greisen phát triển do sự giảm tỉ lệ

alkali (kiềm)/H+ do sự không ổn định của K-feldspar, plagioclas và các khoáng vật

mica dẫn tới giai đoạn greisen có ý nghĩa mật thiết trong quá trình thay thế các

khoáng vật này bởi thạch anh và muscovit.

Trong một vài trường hợp, muscovit có thể có dạng tinh thể lớn và thành tạo

dưới dạng đơn khoáng dọc theo các khe nứt. Các khoáng vật mica khác được thành

tạo trong quá trình greisen gồm lithian, siderophylit, protolithionit và lepidolit

(Kinnaird, 1985). Biến đổi silic hóa thường xảy ra trong hoặc sau quá trình greisen

hóa và thể hiện bởi sự tăng cường các dòng chảy giàu chất bốc và thay thế thạch

anh. Khoáng vật muscovit được hình thành do sự thay thế feldspar và biotit. Phản

ứng thay thế được diễn ra như sau:

3(KAlSi2O8) + 2H+ = KAl3Si3O10)(OH)2 + 2K+ + 6SiO2

microclin muscovit

3K(Fe,Mg,Ti)3 KAlSi3O10(OH)2 + 20H+ = KAl3Si3O10(OH)2 + 2K+ + 6SiO2 +

9(Fe2+,Mg2+,Ti4+) + 12 H2O

biotit muscovit

3K(Fe,Mg,Ti)3 KalSi3O10(OH)2 + 2HCl = KAl3Si3O10(OH)2 + 3 Fe3O4 + 6SiO2 +

2KCl+ 3H2O

biotit muscovit

Liên quan với greisen là các tích tụ công nghiệp của Sn, W, Mo, Be, Li, Bi.

Khoáng hóa Ta-Nb, Zr, TR trong greizen chủ yếu liên quan với quá trình albit hóa

sớm hơn. Các khoáng vật quặng đặc trưng nhất là: cassiterit, molipđenit, wolframit,

sheelit, bismutin, beril, bertranđit, fenakit, taffeit, crizoberill, evclaz.

Một điều thú vị là theo tiến trình của quá trình greisen hóa, có thể thấy rõ số

lượng các khoáng vật tạo đá thì giảm đi, trong khi số lượng các khoáng vật quặng

lại tăng lên đáng kể. Vì vậy, số lượng các khoáng vật trong đá greisen thường lớn

hơn số lượng khoáng vật trong các đá ban đầu.

Ảnh hưởng của thành phần khoáng vật đá vây quanh đến thành phần khoáng

vật quặng được biểu hiện khá rõ ràng. Đối với greisen thành tạo trên các đá

alumosilicat thành phần axit thì các khoáng vật quặng đặc trưng là: wolframit,

cassiterit, molipđenit, berill; trong greisen apocarbonat các khoáng vật quặng đặc

trưng thường là: sheelit, molipđosheelit, casiterit, fenakit, crizoberill, evklaz, taffeit;

greisen thành tạo trên các đá alumosilicat có độ bazơ tăng cao chứa các khoáng vật:

wolframit, sheelit, casiterit, molipđenit, berill, fenakit; greizen thành tạo trên các đá

skarn được đặc trưng bởi các khoáng vật: sheelit, cassiterit, crizoberill, gelvin,

berill, fenakit.

Sự lắng đọng của phần lớn các khoáng vật quặng liên quan với sự trung hòa

của các dung dịch tạo greisen. Vì vậy, trong các đá carbonat và đá bazơ, sự biến đổi

metasomatit và sự tạo quặng xảy ra đồng thời. Trong các đá thành phần axit, sự lắng

đọng quặng xảy ra sau hơn một chút quá trình greisen hóa và liên quan chặt chẽ với

các quá trình đi kèm. Trong các trường hợp này một phần đáng kể các tích tụ quặng

liên quan với các mạch và vi mạch thạch anh, thạch anh-felspat và thạch anh-sulfua.

Khi các khe nứt bị đóng kín, quá trình greisen hóa được thay thế dần dần bởi sự

thành tạo quặng hóa xâm tán nhỏ hoặc phân tán.

2.2. Các phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp tổng hợp tài liệu

Công tác tổng hợp và xử lý tài liệu được NCS áp dụng trước tiên kể từ khi bắt

đầu thực hiện đề tài và được cập nhật, xử lý, bổ sung trong suốt quá trình nghiên

cứu. Trên cơ sở các tài liệu thu thập được từ các tài liệu đã có liên quan đến vùng

nghiên cứu, tác giả đã sơ bộ phân chia các kiểu quặng wolfram và bước đầu xác

định được một số tiêu chuẩn về vai trò của các thành tạo địa chất trong quá trình tạo

khoáng. Đây là cơ sở giúp NCS định hướng, xây dựng được các mặt cắt, các diện

tích và các vị trí quặng đặc trưng cần khảo sát bổ sung, cũng như lựa chọn được tổ

hợp các phương pháp nghiên cứu, phân tích hợp lý cả về mục tiêu cũng như khối

lượng để giải quyết nhiệm vụ đặt ra.

2.2.2. Phương pháp khảo sát, nghiên cứu thực địa

Nghiên cứu ngoài thực địa để xác định vị trí của các thân khoáng trong mặt cắt

địa tầng, mối liên quan của các thân khoáng sản với các phức hệ magma, quan hệ

với thành phần các tầng đá vây quanh, ảnh hưởng của hoạt động kiến tạo đến sự

định vị và hình thái của các thân khoáng sản, hình dạng, kích thước, cấu trúc và

thành phần khoáng vật của thân khoáng sản. Thu thập các mẫu từ các công trình

thăm dò địa chất được như công trình khai đào, moong khai thác, các lỗ khoan.

2.2.3. Các phương pháp phân tích trong phòng

Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm tập trung vào việc nghiên cứu thành phần

vật chất của khoáng sản bao gồm: nghiên cứu thành phần khoáng vật, thành phần

hóa học và tính chất vật lý - kỹ thuật của khoáng sản.

Nghiên cứu thành phần khoáng vật quặng để làm rõ sự có mặt của tất cả các

khoáng vật tạo thành khoáng sản, cấu tạo và kiến trúc quặng, các tổ hợp cộng sinh

khoáng vật tự nhiên, mối quan hệ của các tổ hợp cộng sinh khoáng vật trong phạm

vi thân quặng và trình tự phát triển của chúng trong tiến trình tích tụ khoáng vật của

quá trình tạo khoáng và những biến đổi tiếp theo của mỏ. Nghiên cứu khoáng vật

cũng được tiến hành để xác định hình dạng và kích thước của các tổ hợp cộng sinh

khoáng vật riêng biệt nhằm phục vụ cho việc lựa chọn sơ đồ gia công nguyên liệu

khoáng cũng như lựa chọn phương án làm giàu khoáng sản hợp lý nhất.

Việc nghiên cứu thành phần khoáng vật (thành phần thạch học) của các đá

vây quanh cũng được tiến hành để xác định mối liên quan và tác động tương hỗ lẫn

nhau giữa thành phần của thân khoáng sản và các đá vây quanh ở thời kỳ thành tạo

khoáng sản và tác động tương hỗ tiếp theo. Những nghiên cứu này được tiến hành

bằng nhiều phương pháp khác nhau để dự đoán và nghiên cứu khoáng vật.

Thành phần hóa học của vật chất khoáng sản được xác định để làm rõ các

nguyên tố chủ yếu và thứ yếu tham gia vào thành phần của khoáng sản và những

thay đổi tỷ lệ của các nguyên tố này theo những biến thể tự nhiên của khoáng sản

cũng như sự biến đổi của các nguyên tố ở từng phần khác nhau của thân khoáng

sản. Đặc biệt được nghiên cứu chi tiết là thành phần các nguyên tố có ích và các

nguyên tố có hại của dạng nguyên liệu khoáng và quy luật phân bố của chúng trong

phạm vi thân khoáng sản.

Các phương pháp phân tích được áp dụng phù hợp đối tượng, mục tiêu nghiên

cứu, cũng như hiện trạng công tác phân tích thí nghiệm ở Việt Nam, gồm các nhóm

phương pháp chính:

- Nhóm phương pháp phân tích thành phần hoá học của đá và quặng: silicat,

quang phổ hấp thụ nguyên tử, kích hoạt nơtron và huỳnh quang tia X.

- Nhóm phương pháp phân tích thành phần khoáng vật: khoáng tướng, lát

mỏng, microsond. Trên cơ sở phân chia các loại hình thân quặng và các kiểu quặng

ban đầu, đã khảo sát, lấy mẫu theo hệ thống theo tuyến các lỗ khoan. Kết hợp các

tài liệu đã có, tiến hành xử lý các kết quả phân tích mẫu khoáng tướng, lát mỏng,

hấp thụ nguyên tử, phân tích sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM), huỳnh quang

tia X, microsond, bao thể, để nghiên cứu làm rõ thành phần khoáng vật, hoá học của

quặng, xác định các tổ hợp cộng sinh khoáng vật tiêu biểu cho các kiểu quặng và

thứ tự sinh thành khoáng vật.

- Nhóm phương pháp phân tích tuổi tuyệt đối các đá granit và tuổi tạo quặng:

NCS đã thu thập và lấy các mẫu tại hai khối đá granit Đá Liền và Núi Pháo trong

mỏ, áp dụng phương pháp phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon để xác định tuổi tuyệt

đối của mỗi khối. Đồng thời NCS cũng đã tiến hành phân tích tuổi tuyệt đối cho

khoáng vật quặng là molybdenit để xác định tuổi tuyệt đối cho quặng hóa trong mỏ.

- Phương pháp nghiên cứu khả năng sinh quặng của đá magma:

NCS đã tổng hợp, sử dụng đồng bộ kết quả phân tích các loại mẫu: kết quả

phân tích lát mỏng, hoá silicat, nguyên tố đất hiếm, nguyên tố vết, đồng vị,

microsond, hấp thụ nguyên tử…, đủ đại diện cho các loại đá xâm nhập theo các pha,

khác nhau; xử lý các kết quả phân tích bằng các phần mềm chuyên dụng

(IPETWIN, toán thống kê…) theo quan điểm, phương pháp của nhiều tác giả khác

nhau, để phân loại, đánh giá khả năng sinh khoáng của các thành tạo magma.

- Phương pháp địa hoá:

Dựa vào các kết quả phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử ICP/ICP- MS,

huỳnh quang tia X của các tập mẫu đại diện cho từng loại đá, kiểu quặng trong vùng

nghiên cứu, tiến hành tính các thông số thống kê đặc trưng (hàm lượng trung bình,

hàm lượng so với trị số Clark, hệ số tương quan, hệ số biến thiên, quân phương

sai…), làm cơ sở phân loại, nhận dạng, xác lập tính chuyên hoá địa hoá các đá

magma; đồng thời xác định tổ hợp nguyên tố cộng sinh đặc trưng cho các kiểu

quặng, cũng như quy luật tập trung, phân tán các nguyên tố đối với từng kiểu quặng.

Phương pháp tin học:

Để xử lý khối lượng khá lớn các số liệu, tài liệu của đề tài, NCS đã áp dụng

các phương pháp tin học chủ yếu sau: Các phần mềm xử lý số liệu thông thường và

chuyên dụng như: Excel, Minpet (xử lý số liệu đá magma); Phương pháp Toán địa

chất nhận dạng và so sánh các đối tượng địa chất (phương pháp Rododinov); tin học

xác suất thống kê…Các phần mềm chuyên dụng để thể hiện kết quả xử lý và thành

lập các loại bản đồ, bản vẽ, như: Autocad, Mapinfor, Surpac…

2.3. Các khái niệm và thuật ngữ sử dụng trong luận án

2.3.1 Các khái niệm nghiên cứu đặc điểm quặng và mỏ quặng

Kiểu mỏ: là đơn vị của bảng phân loại các mỏ khoáng trong nghiên cứu

sinh khoáng hiện đại. Các mỏ được xếp vào cùng một kiểu được hiểu là các mỏ

có đặc điểm tương tự nhau về thành phần khoáng vật, nguồn gốc và điều kiện

địa động lực thành tạo (Natapov L. M., Egorov A. Yu. và nnk, 2000). Để phân

chia các kiểu mỏ cần phải dựa trên 3 nguyên tắc: (1) thành phần khoáng vật, (2)

kiểu nguồn gốc và (3) điều kiện địa động lực thành tạo.

Kiểu quặng: Một kiểu mỏ có thể có một hoặc nhiều giai đoạn tạo khoáng

ứng với các tổ hợp cộng sinh khoáng vật khác nhau, chúng tạo nên các kiểu

quặng đặc trưng cho từng giai đoạn.

Tổ hợp khoáng vật: là tập hợp các khoáng vật được hình thành trong quá

trình tạo khoáng nhất định.

Tổ hợp cộng sinh khoáng vật: là tập hợp các khoáng vật phân bố cùng

nhau, được hình thành trong một giai đoạn tạo khoáng ứng với một điều kiện hoá

- lý nhất định.

Hệ địa chất: là “Tập hợp các yếu tố phù hợp tối đa phản ánh hiện thực

khách quan” (Sarapov, 1977).

Hệ magma - quặng hoặc Hệ quặng - magma: là một hệ địa chất phát triển

một cách có quy luật trong không gian và thời gian, nguyên nhân phát triển khởi

đầu của hệ là quá trình magma và hệ quả cơ bản là sự hình thành các vỉa quặng

trong toàn bộ quá trình nhiệt dịch (các hệ magma - quặng, Kovalenko, 1986).

Hệ tạo quặng (mang tính địa phương) được hiểu là: “ một tổ hợp các quá

trình địa chất cũng như các điều kiện và hoàn cảnh liên quan mật thiết với nhau

quyết định điều kiện thành tạo các mỏ quặng” (V.I. Xmirnov, 1989; A.I. Krivtxov,

1985, 1991; Yu.I. Bakulin, 1991; V.I. Gvozdev, 2006, 2007).

2.3.2. Các khái niệm không gian và thời gian sinh khoáng

Vùng quặng: là đơn vị chứa quặng đẳng thước hoặc không đều, quy mô địa

phương, diện tích vài trăm đến vài nghìn km2 là một bộ phận của đới hay miền

sinh khoáng. Trong phạm vi vùng quặng thường phát triển các kiểu mỏ của một

hoặc vài kim loại.

Nút quặng: là một bộ phận của vùng quặng, đới quặng, có diện tích tương

đối đẳng thước, diện tích từ vài chục đến vài trăm km2 bao gồm các trường

quặng, mỏ quặng thuộc những kiểu quặng nhất định và liên quan chặt chẽ với

nhau về nguồn gốc. Nút quặng thường được khống chế bởi các yếu tố địa tầng,

magma, kiến tạo địa phương.

Trường quặng: là diện tích chứa quặng không lớn từ vài đến vài chục km2,

gồm các mỏ quặng hoặc thân quặng gần gũi về thời gian, liên quan với nhau về

nguồn gốc và những yếu tố kiến tạo địa phương, hoặc khu vực có đá thuận lợi cho

quặng hoá, hoặc có liên quan nguồn gốc với các thể xâm nhập nhất định.

Thời đại sinh khoáng: là khoảng thời gian địa chất phát triển quá trình tạo

quặng, ứng với một chuyển động kiến tạo. Theo quan điểm kiến tạo mảng các

nhà nghiên cứu sinh khoáng phân ra 4 thời đại sinh khoáng ở Việt Nam gồm:

tiền Indosini, Indosini, Yến Sơn và Hymalaya.

Thời kỳ tạo khoáng: là khoảng thời gian các khoáng vật của một kiểu nguồn

gốc nhất định được tích tụ và được đặc trưng bằng những điều kiện địa chất, điều

kiện hoá lý nhất định.

Ví dụ: Thời kỳ magma, thời kỳ skarn, thời kỳ nhiệt dịch, thời kỳ phong

hóa, v.v...

Theo các nhà nghiên cứu một thời kỳ tạo khoáng nội sinh có thể kéo dài

hàng chục đến hàng trăm ngàn năm (n.104 - n.105 năm).Trong một thời kỳ có thể có

nhiều giai đoạn tạo khoáng.

Giai đoạn tạo khoáng: Là một thời khoảng nằm trong thời kỳ tạo khoáng và

được đặc trưng bằng những đặc điểm địa chất đặc biệt của môi trường tạo quặng

(dung dịch tạo quặng, trao đổi thay thế, v.v...) chúng thường bao gồm một khoảng

thời gian không lớn lắm, có điều kiện hoá lý nhất định. Trong một giai đoạn tạo

khoáng có thể có một hay nhiều tổ hợp khoáng vật cộng sinh.

Các nghiên cứu về đặc điểm, tính chất và nguồn gốc các mỏ wolfram nguồn

gốc skarn và greisen đã được thu thập, nghiên cứu. Kết quả của việc áp dụng các

phương pháp nghiên cứu kinh điển và hiện đại trong và ngoài nước đã tạo một hệ

thống cơ sở dữ liệu đồng bộ và tin cậy giúp cho NCS hoàn thành được mục tiêu và

nhiệm vụ của đề tài luận án.

Chương 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT QUẶNG HÓA WOLFRAM-ĐA KIM MỎ NÚI PHÁO

3.1. Bối cảnh địa chất mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo

Mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo được cấu thành bởi các đá của hệ tầng Phú

Ngữ tuổi O-S bị 2 phức hệ đá magma đều có thành phần granit là khối Núi Pháo

tuổi T3 và khối Đá Liền tuổi K2 xuyên cắt. Khối Núi Pháo nằm ở phía nam quốc lộ

13A có thành phần chủ yếu là granit biotit hạt mịn tới thô, màu xám sẫm tới sẫm

màu. Trong các đá của khối này có một hàm lượng dị thường của các nguyên tố Sn,

As, Zn, Pb hoặc Mo. Khối Đá Liền lộ ra ở trung tâm khu mỏ, phía bắc quốc lộ 13A với diện tích khoảng 2 km2. Khối này bao gồm các đá granit hai mica sáng màu hạt

vừa đến thô. Chúng có quan hệ xuyên cắt với cả đá magma xâm nhập khối Núi

Pháo. Sự xâm nhập của các đá granit hai mica Đá Liền là nguyên nhân tạo nên hiện

tượng skarn và greisen hóa và tạo khoáng hóa wolfram-đa kim trong khu mỏ. Một

số mạch pegmatit muộn, có thể liên quan tới giai đoạn cuối của hoạt động magma

tạo nên khối Đá Liền chứa khoáng hóa cassiterit (hình 3.1).

Cấu trúc địa chất của khu mỏ Núi Pháo được hình thành từ sự giao thoa phức

tạp của 5 pha biến dạng khác nhau, các pha biến dạng trong khu vực tương đồng với

các pha biến dạng trong vùng Núi Pháo. Các pha biến dạng này đã tạo nên một thế

hệ cấu tạo có tính hệ thống và qui mô khu vực (Võ Tiến Dũng, 2008) và chúng có ý

nghĩa quan trọng trong sự hình thành kiến trúc khu mỏ và quặng hóa (hình 3.2).

Trên mặt cắt địa chất mỏ từ tài liệu lỗ khoan thăm dò (hình 3.3) và mặt cắt

tại khai trường (hình 3.4) có thể thấy rất rõ ràng các thân quặng của mỏ wolfram-đa

kim Núi Pháo phân bố ở ranh giới tiếp xúc giữa một bên là khối đá magma xâm

nhập granit Đá Liền thuộc phức hệ Pia Oắc (tuổi K2) và một bên là đá vây quanh

thuộc hệ tầng Phú Ngữ (tuổi O-S) có thành phần chủ yếu là cát kết, bột kết, đá hoa,

silic vôi, đá vôi, đá phiến thạch anh, đá phiến mica, đá phiến chlorit. Tại đới ngoại

tiếp xúc với khối granit Đá Liền các tập đá thành phần lục nguyên của hệ tầng Phú

Ngữ bị sừng hóa, các tập có thành phần là đá vôi bị hoa hóa và bị skarn hóa, các đá

skarn bị quá trình greisen hóa chồng lên tạo greisen biotit (greisen ngoại). Trong đới

nội tiếp xúc gặp granit khối Đá Liền bị greisen hóa tạo greisen muscovit (greisen

nội). Các thân quặng wolfram-đa kim công nghiệp nằm trùng với các thể đá skarn bị

greisen hóa và một phần nằm trong các thể đá greisen nội.

Hình 3.1. Sơ đồ địa chất khoáng sản khu vực Núi Pháo

Hình 3.2. Sơ đồ địa chất mỏ Núi Pháo

Hình 3.3. Mặt cắt địa chất từ kết quả khoan thăm dò mỏ Núi Pháo

Hình 3.4. Mặt cắt địa chất tại khai trường mỏ wolfram đa kim Núi Pháo

3.2. Đặc điểm phân bố, hình dạng và cấu trúc thân khoáng

Trong khu vực nghiên cứu chi tiết có nhiều triển vọng về khoáng sản đa kim,

tiêu biểu là khu mỏ chính đã được công ty Tiberon thăm dò, ngoài ra còn có các khu

vực tiềm năng khác trong khu vực. Khoáng hóa trong khu vực có các đặc điểm sau:

+ Thân quặng Đới Chính

Khoáng hóa ở Đới Chính chính là mỏ đang được công ty Núi Pháo đang khai

thác, thân khoáng kéo dài khoảng 2km từ đông sang tây, chưa được khống chế hai

đầu, có chiều rộng khoảng từ 200 đến 400m. Chiều dày của thân quặng này có thể

lên tới 159m ở phía đông và 43m ở phía tây. Điểm lộ cao nằm trong khối granit Đá

Liền được gọi là “lưỡi granit” đóng vai trò là điểm bản lề trong Đới Chính. Về phía

đông của lưỡi granit, thân quặng cắm về hướng đông, và có liên quan đến một dyke

granit bị biến đổi có chiều dày lên đến 50m (chủ yếu là greizen nội chứa khoáng

hóa), và bị khống chế về hướng bắc và nam bởi các ranh giới tiếp xúc với granit. Về

phía tây của lưỡi granit, thân quặng cắm nghiêng về phía tây và bị vát mỏng nhưng

quy mô có thể lớn hơn (rộng đến 450m).

Phần trên của thân khoáng này bị oxy hóa mạnh tạo nên đới mũ sắt (gossan)

giàu thạch anh và sắt, phát triển theo hướng tây- tây bắc thể hiện diện lộ của thân

quặng đa kim skarn/greisen Đới Chính. Thân này lộ ra trên một diện tích có chiều dài

xấp xỉ 850m và rộng 200m và chiều dày dao động trong khoảng 10 đến 15m, trung

bình khoảng 10m. Trên bề mặt địa hình, thân gossan nhô lên độ cao xấp xỉ 120m so

với mực nước biển, được thành tạo từ các tổ hợp khoáng vật skarn/greizen ngoại giàu

sắt, đôi chỗ tạo nên một đới mũ sắt nhô lên trên phần còn lại của thân quặng.

Các phân vị thạch học của Đới Chính bao gồm tập hợp xen kẹp của sản phẩn

các quá trình biến chất nhiệt, biến đổi skarn hóa, albit hóa và greisen hóa các dyke

và granit. Các đá này bị bao quanh bởi các khối granit Núi Pháo và Đá Liền, và bị

phủ bởi sét và các vật liệu phong hóa có chiều dày từ 3 đến 110m, trung bình từ 20

đến 40m. Khu vực thân quặng chính bị phân tách ra khỏi các thân quặng skarn và

greizen ở phía tây bởi sống granit Đá Liền.

Đôi chỗ, các tập đá skarn, các đai cơ và vỉa granit bị greisen hóa. Sự biến đổi

greizen nội được đặc trưng bởi một tập hợp khoáng vật albit+fluorit và phân bố thành

một vòm bao quanh và thay thế khối granit Đá Liền và các đai-cơ, vỉa. Quá trình biến

đổi greizen ngoại được đặc trưng bởi một tập hợp các khoáng vật biotit + pyrotin +

fluorit và thường đi kèm với các đới dập vỡ, các ranh giới thạch học các đai-cơ và các

vỉa. Trong không gian, đới biến đổi này xuất hiện bên ngoài của đới greisen nội và

yếu dần về phía trên và phía dưới của ranh giới tiếp xúc với khối granit.

+ Đới Con Mèo

Khu vực này nằm ở phía tây mỏ Núi Pháo, một chương trình khoan quy mô

nhỏ đã được tiến hành trên một phần cấu trúc trên khu vực triển vọng này. Các lỗ

khoan đã cắt qua các đá phiến biotit có chứa khoáng hóa và bị dập vỡ mạnh và các

mạch thạch anh hạt thô, hẹp, có chứa sheelit. Chương trình khoan đã chưa khoan tới

mục tiêu tiềm năng và cho rằng các kết quả đo IP là do một nguồn sản sinh ra nằm ở

dưới tầng sâu hơn.

+ Đới Núi Chiếm

Nằm ở phần trung tâm lệch về phía bắc của vùng mỏ, tương ứng với phần

phía tây của khối granit Đá Liền. Cường độ sóng phản hồi IP trên dãy Núi Chiếm là

từ trung bình đến yếu. Điện trở của đới này nhìn chung cao hơn rất nhiều so với

điện trở của các đới khác trên mạng lưới thăm dò.

+ Đới Mái Treo

Nằm về phía bắc của thân quặng chính. Đới này có dị thường từ từ mạnh đến

rất mạnh và dị thường IP mở mức trung bình đến mạnh. Các nhà địa chất thuộc

Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam đã khảo sát và phát hiện các đoạn

khoáng hóa sulfua dài 11m và 14m với hàm lượng WO3 lần lượt từ 0,22% đến

0,17%. Đới này có chiều dài theo đường phương khoảng 800m và vẫn chưa được

khống chế về phía đông. Các đới phát triển theo hướng đông tây này có thể bị cắt

qua bởi các đứt gãy phương đông bắc- tây nam của pha biến dạng thứ 3.

+ Đới Hai Hồ

Đới này nằm ở phía nam vùng nghiên cứu, các dị thường địa vật lý xung

quanh ở phía nam của khu vực Hai Hồ trước đây đã được Liên đoàn 1 thuộc Tổng

Cục Địa Chất và Khoáng sản Việt Nam khoan thăm dò. Hai lỗ khoan LK-90 và 94

đã cắt qua hai đoạn khoáng hoá dày 11 m với hàm lượng 0.22% WO3, 0.13% Bi và

14 m với hàm lượng 0.17%WO3 và 0.19% Bi. Tổng chiều dày khoáng hoá trong hai

lỗ khoan LK-90 và LK-94 lần lượt là 32m và 50m.

Ngoài ra, trong vùng nghiên cứu còn có sự xuất hiện của các mạng mạch

thạch anh. Các mạng mạch thạch anh khi nằm trong skarn và greizen thường có

chứa các tinh thể amphibol tự hình mọc xen. Các mạng mạch thạch anh giai đoạn

muộn được đặc trưng bởi các khối thạch anh đặc xít, mầu trắng sữa, có chứa ít

sulfua. Các mạng mạch này xuất hiện chủ yếu ở dọc theo một cấu trúc khu vực

phát triển theo hướng bắc - nam.

3.3. Đặc điểm các thành tạo biến chất tại mỏ wolfram- đa kim Núi Pháo

Mỏ Núi Pháo được hình thành trên cơ sở của một loạt các quá trình biến đổi,

đóng vai trò quan trọng hơn cả là quá trình biến chất tiếp xúc nhiệt và biến chất trao

đổi thay thế. Các thành tạo biến chất trao đổi cũng chính là các thành phần cấu

thành nên thân khoáng đa kim mỏ Núi Pháo. Bằng việc phân tích hàng loạt các lát

mỏng thạch học thu thập theo tuyến tại các lỗ khoan và moong khai thác, Mỏ Núi

Pháo có các hoạt động biến chất và sản phẩm của nó như sau:

* Thời kỳ biến chất tiếp xúc nhiệt: thành tạo nên các đá hoa, đá sừng với các

khoáng vật calcit- dolomit, tremolit.

* Thời kỳ biến chất trao đổi tạo skarn, gồm 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn skarn sớm: Thành tạo đá skarn sớm với các khoáng vật, tổ hợp

khoáng vật đặc trưng gồm: Granat (andradit) + hedenbergit (pyroxen xiên) +/-

scapolit+/- vesuvian+/- wolastonit.

+ Giai đoạn Skarn giữa: thành tạo đá skarn giữa với tổ hợp khoáng vật

hastingxit + sheelit+ khoáng vật sulfua

+ Giai đoạn skarn muộn: với tổ hợp khoáng vật biotit +/danalit +/- datolit +/-

danalit+/- danburit

* Thời kỳ biến chất trao đổi felspat: với tổ hợp khoáng vật: microclin- albit+

sheelit + khoáng vật sulfua

* Thời kỳ biến chất trao đổi greisen, bao gồm:

+Greisen biotit (greisen ngoại): với tổ hợp khoáng vật là thạch anh- biotit-

fluorit trong đó biotit thay thế cho amphibol hoặc hornblen của đá skarn.

+Greisen muscovit (greisen nội): với tổ hợp khoáng vật thạch

anh+muscovit+/-beryl+/-topaz+/-fluorit.

* Thời kỳ biến đổi nhiệt dịch: với tổ hợp khoáng vật thạch anh +/- sericit +/-

chlorit +/- epidot +/- calcit.

3.3.1. Quá trình biến chất tiếp xúc nhiệt

Các đá biến chất chiếm phần lớn diện tích trong khu mỏ, chúng có thể được

tạo ra dưới sâu trong lòng đất bởi nhiệt độ và áp suất cao hoặc được tạo ra từ các

quá trình kiến tạo mảng như va chạm giữa các lục địa, và cũng có thể được hình

thành từ sự biến tính của đá magma khối Núi Pháo, khối Đá Liền, hay đá trầm tích

hệ tầng Phú Ngữ, trong mỏ Núi Pháo hoạt động biến chất nhiệt được thể hiện qua

các quá trình sau:

* Quá trình biến đổi hoa hóa: loại đá biến chất tiếp xúc hoặc biến chất khu

vực, do tái kết tinh từ đá vôi và đá dolomit thuộc hệ tầng Phú Ngữ dưới tác dụng

của nhiệt độ và áp suất cao (ảnh 3.1). Đá hoa bao gồm những tinh thể nhỏ của

calcit, thỉnh thoảng có xen các hạt dolomit liên kết với nhau rất chặt. Đá hoa có màu

trắng xen lẫn những mảnh nhỏ và vân hoa. Tại mỏ Núi Pháo quan sát thấy đá hoa

tại độ sâu 25m của lỗ khoan NP 82 mặt cắt AA, và một loạt các lỗ khoan thăm dò

khác như: NP114, NP 64 độ sâu 62m NP 99, NP 211 độ sâu 32.5 m.

Ảnh 3.1. Ảnh đá hoa, ảnh chụp dưới kính hiển vi điện tử mẫu khoan NP 206 độ sâu

48m, các tinh thể calxit chiếm chủ yếu trên nền đá (chụp dưới 2 nikol).

* Quá trình biến đổi sừng hóa: là quá trình sừng hóa đá phiến thạch anh của

hệ tầng Phú Ngữ trong khu mỏ (ảnh 3.2). Các khoáng vật của đá sừng quan sát thấy

tremolit, thạch anh, calcit. Đá sừng quan sát thấy tại các lỗ khoan NP110, NP 139,

NP 141, NP 148 của tuyến AA, NP 212 tuyến BB, NP 81, NP 60 tuyến CC, NP 38,

NP 51 tuyến DD.

Ảnh 3.2. Thành tạo đá sừng, ảnh chụp mẫu lỗ khoan Np 209, độ sâu 69m, dưới kính

hiển vi điện tử, thấy rõ các tinh thể khoáng vật tremolit trên nền đá (chụp dưới 2 nikol).

3.3.2. Quá trình biến chất tiếp xúc trao đổi thay thế tạo đá skarn

Là quá trình tạo đá silicat vôi được thành tạo bởi sự thay thế các thành phần giàu

carbonat của hệ tầng Phú Ngữ trong quá trình biến chất tiếp xúc trao đổi liên quan đến

các hoạt động magma xâm nhập của khối granit Đá Liền ở nhiệt độ từ 500-9000C, Hàm

lượng các khoáng vật trong đá skarn thay đổi có qui luật tạo ra tính phân đới sau:

Granit → diopxit→grossular→ wolastonit± visuvian→ datolit→ amphybol→ đá hoa.

Các quá trình biến đổi skarn và khoáng vật/ tổ hợp khoáng vật tương ứng được

thể hiện trong Bảng 3.1.

Bảng 3.1. Các khoáng vật của quá trình biến đổi Skarn hóa

Công thức hóa học

Quá trình skarn hóa

Khoáng vật chính

Ký hiệu

andradit

adr

Ca3Fe2Si3O12

hed

hedenbergit CaFeSi2O6

scapolit

scp

Ca4Al6Si6O24CO3

Giai đoạn skarn sớm

vesuvian

Ca10 (Mg.Fe)2Al$(SiO4)(Si2O7 )2(OH)4

wolastonit.

CaSiO3

Công thức hóa học

Khoáng vật chính

Quá trình skarn hóa

Ký hiệu

Giai đoạn

hastingsit

has

NaCa2 [(Fe2+ ,Mg)4 Fe3+ ](Si6 Al2 )(O22OH)2

skarn giữa

biotit

K(Mg, Fe)3AlSi3O10(F, OH)2

danalit

Fe2+

dal

4Be3(SiO4)3S.

Giai đoạn skarn muộn

datolit

CaBSiO4(OH)

danburit

dan

CaB2(SiO4)2

- Skarn giai đoạn sớm: skarn andradit- hedenbergit: được thành tạo ở giai

đoạn đầu của quá trình skarn hóa tạo thành các tổ hợp khoáng vật skarn không

quặng với hàm lượng WO3 < 0,01%. Đá có máu xám sẫm, kiến trúc hạt biến tinh,

cấu tạo phân đới. Thành phần tổ hợp cộng sinh khoáng vật andradit + hedenbergit

+/- scapolit+/- vesuvian+/- wolastonit (ảnh 3.3). Ở giai đoạn này chưa quan sát thấy

các biểu hiện quặng hóa đi cùng quá trình biến đổi skarn.

Ảnh 3.3. Đá skarn giai đoạn sớm với khoáng vật granat, pyroxen với tổ hợp khoáng

vật pyroxen xiên - visuvian đặc trưng, dưới kính hiển vi điện tử (hai nicol +)

- Skarn giai đoạn giữa: các đá skarn giai đoạn giữa cắt qua các đới đá skarn

“sớm” và có thành phần khoáng vật đơn giản hơn với thành phần khoáng vật chính là

hastingsit, đặc điểm của các đá skarn này là có sự xuất hiện quặng hóa wolfram ở

dạng khoáng vật sheelit với số lượng không đáng kể và các khoáng vật sulfua

(pyrotin, chalcopyrit) dạng vi mạch, xâm tán thưa, hoặc xâm tán thành ổ nhỏ (ảnh

3.4). Khoáng hóa sheelit (đi cùng) quan sát được chủ yếu trong các ổ thạch anh, phần

rìa các ổ thạch anh thường có thành phần là các tinh thể nhỏ tự hình hedenbegit thế hệ

muộn hơn, đôi khi gặp trong các thể liên tinh với plagioclas (andezin). Ở phần trung

tâm các ổ, ngoài hastingsit còn quan sát được các tinh thể nhỏ (đến 0,1mm) tự hình

của sheelit, apatit; bao quanh các ổ là các khoáng vật sulfua lấp đầy khe hở giữa các

hạt hoặc theo các khe cát khai thay thế pyroxen (cũng thường thay thế hastingsit,

nhưng mức độ phổ biến chỉ là thứ yếu).

Ảnh 3.4. Skarn giai đoạn giữa với khoáng vật chủ yếu là hastingsit + khoáng vật

sulfua và bị biotit của giai đoạn sau xuyên cắt (hai nikol +)

Skarn giai đoạn muộn: là giai đoạn cuối cùng của quá trình thành tạo skarn,

tạo thành các đới có bề dày 1m, thành phần chủ yếu là granat loại andradit (80%),

pyroxen chủ yếu là hedenbergit (5%) và các khoáng vật carbonat. Quá trình skarn

muộn thường chồng lấn các quá trình skarn sớm, giữa. Khoáng vật đặc trưng của

skarn muộn gồm, biotit +/- danalit +/- datolit+/- danburit (ảnh 3.5) Tương ứng với

quá trình giảm nhiệt độ của khối xâm nhập, thứ tự thành tạo của của các khoáng vật

trong giai đoạn skarn muộn như sau: amphibol- epidot-bioti- muscovite-chlorit-

carbonat .

Ảnh 3.5. Đá skarn muộn, với tổ hợp khoáng vật bioti+ danalit, mẫu LM 4, chụp

dưới kính hiển vi điện tử (2 nicol +)

3.3.3. Các đá biến chất trao đổi felspat

Trên sơ đồ phân chia các giai đoạn tạo khoáng của các mỏ đã được nghiên cứu

chi tiết (V.I. Gvozdev, 2007), như mỏ Lermontov, mỏ Vostok-2 và Agưlka (Vùng

Viễn Đông-LB Nga) thì các đá biến chất trao đổi felspat chiếm vị trí trung gian giữa

sự thành tạo skarn và greisen hóa, tương ứng với thời kỳ đầu của giai đoạn rửa rũa

axit theo D.X.Korjinxki (1969). Đặc điểm của các đá biến chất trao đổi felspat là sự

trùng nhau về không gian và thời gian với các đá greisen, cộng sinh cùng khoáng

hóa thạch anh-sheelit.

Ở mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo, các đới đá biến chất trao đổi felspat phát triển

theo tiếp xúc của các đá granit với các đá skarn, đồng thời thay thế cho các đá này. Tại

đây quan sát được một thân đá biến chất trao đổi felspat ở phần trung tâm của mỏ có

cấu trúc phân đới như sau: 1- sheelit-apatit-plagioclas; 2- sulfua-plagioclas-sheelit-

biotit; 3-sulfua-amphibol; 4-sulfua-amphibol-thạch anh; 5-sulfua-thạch anh. Đới 1 & 2

phát triển theo đá granit; đới 3, 4, 5 phát triển theo đá skarn pyroxen. Các khoáng vật

cơ bản là microclin (ảnh 3.6) và albit (ảnh 3.7), đặc biệt giai đoạn này có sự tăng cao

của các khoáng vật quặng. Một điều chú ý là đặc điểm cấu tạo của đá: nó giống như đá

Granit bị biến đổi yếu, nhưng có các ổ sheelit (đôi khi đến 1,5cm) phân bố không đều

trong khối đá. Tại đây hàm lượng WO3 không vượt quá 1-5%. Phần trung tâm của các

đới đá biến chất trao đổi felspat được đặc trưng bởi hàm lượng “siêu cao” của WO3 tới

hơn 2-5%.

Ảnh 3.6. Các đá biến chất trao đổi felspat với các khoáng vật đặc trưng albit

Ảnh 3.7. Các đá biến chất trao đổi felspat với các khoáng vật đặc trưng microclin

3.3.4. Quá trình biến chất trao đổi greisen hóa:

Quá trình greisen hóa được Shcherba (1970) định nghĩa là quá trình biến đổi

hậu magma ở nhiệt độ cao các đá do các dung dịch giàu chất bốc kết hợp với quá

trình nguội lạnh của khối xâm nhập granit, còn Burt (1981) định nghĩa rằng greisen

hóa là quá trình biến đổi nhiệt dịch các đá granit tập trung bởi các khoáng vật thạch

anh và mica cùng các khoáng vật khác như topaz, toumalin, fluorit hoặc các khoáng

vật giàu F-B. Chi tiết hơn, năm 1981, Burt phân biệt các greisen khác nhau như

thạch anh-topaz, thạch anh- muscovit hoặc mica- fluorit dựa trên sự hoạt động cả

HF và kiềm trong môi trường kiềm vôi. Biến đổi greisen là kết quả của một quá

trình phức tạp, đây là quá trình biến chất trao đổi muộn hoặc hậu magma trong bản

thân khối magma hoặc xảy ra trong các đá vây quanh, các đá gốc có thành phần

khác nhau thì sản phẩm greisen hóa sẽ có đặc điểm khác nhau. Theo kết quả nghiên

cứu các mỏ wolfram kiểu skarn lớn trên thế giới thì các đá greisen phổ biến rộng rãi

ở tất cả các mỏ được nghiên cứu. Hơn 30% trữ lượng wolfram nằm trong đá greisen

và quặng có đặc trưng hàm lượng WO3 cao (thường lớn hơn 2%). Theo thành phần

của mica có thể chia ra các kiểu greisen: greisen muscovit, greisen biotit, ….

Những quan sát về mối quan hệ của các đá greisen với các đá biến chất trao đổi

khác cho thấy chúng được thành tạo sau đá skarn và các đá biến chất trao đổi

felspat, song có sự nằm chồng về không gian. Theo vị trí không gian, quá trình

greisen hóa được chia thành greisen nội là các sản phẩm greisen hóa xảy ra trong

nội khối xâm nhập, và greisen ngoại là các sản phẩm của hoạt động greisen hóa xảy

ra trong các đá vây quanh.

Tại mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo, do có những sản phẩm khác nhau của quá

trình biến chất tiếp xúc nhiệt và biến chất tiếp xúc trao đổi thay thế tạo skarn đã

làm cho quá trình greisen hóa tại mỏ khá phức tạp. Căn cứ vào vị trí phân bố, thành

phần các đá ban đầu và thành phần khoáng vật được thành tạo, tại khu mỏ tồn tại

các kiểu đá greisen chính như sau:

- Greisen biotit (greisen ngoại): là quá trình biến đổi greisen hóa đá skarn,

khi đó nếu đá ban đầu là skarn granat- hastingsit thì tổ hợp cộng sinh khoáng vật

đặc trưng là thạch anh- biotit- fluorit trong đó biotit thay thế cho amphibol hoặc

hastingsit của đá skarn. Nếu đá ban đầu là skarn hastingsit - datolit thì tổ hợp cộng

sinh khoáng vật là thạch anh- biotit- fluorit. Tại mỏ Núi Pháo, các đá greisen biotit

phát triển trên các đá vây quanh gồm các đá sừng, đá skarn của giai đoạn trước với

tướng có biotit và amphibol (ảnh 3.8). Thành phần khoáng vật của greisen biotit

thường là biotit, các khoáng vật plagioclas, sheelit, chlorit (ảnh 3.9). Hàm lượng

sheelit cực đại trong các tướng thạch anh-biotit và thạch anh-albit-biotit.

Ảnh 3.8. Greisen biotit với tổ hợp khoáng vật thạch anh- sheelit - fluorit , mẫu LM

11/1, dưới 1 nicol.

Ảnh 3.9. Greisen biotit với tổ hợp khoáng vật khoáng vật plagioclas, sheelit, chlorit,

mẫu LM 04.

- Greisen muscovit (greisen nội): là quá trình biến đổi greisen hóa đá

granit: xảy ra ngay bên trong khối granit và ngay tại vòm khối granit trong quá trình

nguội lạnh khối magma, đặc trương cho quá trình biến đổi này là tổ hợp cộng sinh

khoáng vật là thạch anh- muscovit- fluorit. Các thành tạo greisen muscovit tại mỏ

Núi Pháo quan sát được tại phần vòm của khối xâm nhập granit Đá Liền. Các tướng

greisen quan sát được tại mỏ Núi Pháo gồm có: (từ trung tâm ra ven rìa): thạch anh-

muscovit, thạch anh-albit-muscovit, thạch anh-albit-muscovit-chlorit. Trong tất cả

các tướng đều có mặt sheelit và các khoáng vật quặng khác (ảnh 3.10). Ranh giới rõ

ràng giữa các tướng không quan sát được.

Ảnh 3.10. Greisen muscovit với tổ hợp khoáng vật thạch anh-sheelit -fluorit được

các khoáng vật quặng thay thế, gắn kết (1 nicol).

3.3.5. Đặc điểm biến đổi nhiệt dịch cạnh mạch

Dung dịch nhiệt dịch hậu magma khi đi qua các đá vây quanh có thành phần

khác nhau trong khu mỏ đã gây ra các hiện tượng biến đổi khác nhau có thành phần

khoáng vật đặc trưng tương ứng, đồng thời hình thành các ổ, mạch thạch anh-sulfua

trong khu mỏ.

- Đá vây quanh mạch thạch anh - sulfua là đá granit hai mica bị greisen hóa thì

biến đổi cạnh mạch chủ yếu là thạch anh hóa, muscovit hóa.Tổ hợp khoáng vật chủ yếu

là thạch anh +/- sericit +/- chlorit +/- epidot +/- khoáng vật quặng (ảnh 3.11).

Ảnh 3.11. Biến đổi cạnh mạch thạch anh hóa với tổ hợp khoáng vật thạch anh- sericit, mẫu NP 203 (nicol +).

- Đá vây quanh mạch thạch anh - sulfua là đá nguyên thủy của hệ tầng Phú

Ngữ thì biến đổi cạnh mạch là thạch anh hóa, calcit hóa và chlorit hóa.

- Trường hợp đá vây quanh mạch thạch anh-sulfua là đá skarn, biến đổi

cạnh mạch chủ yếu là chlorit hóa, epidot hóa, đôi nơi bị thạch anh hóa, calcit

hóa. Tổ hợp khoáng vật gồm thạch anh +/- sericit +/- chlorit +/- epidot +/-

calcit +/- khoáng vật quặng.

3.4. Vai trò của khối granit Đá Liền và khối granit Núi Pháo trong quá trình

biến chất trao đổi tạo đá skarn và greisen hóa trong khu mỏ.

Các thành tạo biến chất tao đổi trong khu mỏ bao gồm hai thành tạo chính là các

thành tạo skarn và các thành tạo greisen hóa, ngoài ra còn có các thành tạo biến chất

trao đổi felspat và biến đổi nhiệt dịch đá vây quanh với quy mô và mức độ ít hơn, các

thành tạo biến đổi này đóng vai trò quan trọng trong tiến trình tạo quặng toàn khu mỏ.

Với sự tồn tại của hai khối granit có tuổi khác nhau trong khu mỏ thì việc minh giải vai

trò của chúng đối với các quá trình biến chất trao đổi trên sẽ tạo thêm cơ sở tin cậy để

luận giải nguồn gốc quặng hóa wolfram - đa kim của mỏ Núi Pháo.

Để đạt được mục tiêu này, NCS đã thu thập 04 tập mẫu đã được xác định tên

đá từ kết quả phân tích lát mỏng gửi đi phân tích tại phòng thí nghiệm của Viện Địa

Chất thuộc Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam về thành phần các

nguyên tố đất hiếm (REE). Các tập mẫu đó là: DL = Granit khối Đá Liền, NP =

granit khối Núi Pháo, SKN = đá skarn, và GRN = Đá granit bị greisen hóa. Kết quả

phân tích được thể hiện ở bảng 3.2.

Bảng 3.2. Hàm lượng nguyên tố đất hiếm trong đá granit và quặng tại mỏ W- đa kim Núi Pháo

Eu Gd

Tb

Dy Ho

Er

Tm Yb Lu Th

SH mẫu

Sc

Y

La

Ce

Pr

Nd

Sm

U

DL01

< Blank 16.55

4.98

11.34

1.42

0.16

5.25

1.5

1.35

0.31

2.29

0.42

1.38

0.4

2.75

0.4

7.3

DL02

< Blank 40.75

2.88

7.47

1.09

0.21

4.82

1.78

2.27

0.49

3.59

0.74

2.41

0.3

2.35

0.3

2.04

DL03

2.58

14.31

8.6

18.09

2.1

0.12

6.78

1.55

1.32

0.28

1.88

0.38

1.29

0.2

1.68

0.3

0.2

5.87

DL04

0.67

22.19

10.31

22.11

2.62

0.19

9.3

2.39

2.26

0.44

2.65

0.51

1.67

0.4

2.54

0.4

15.6

DL05

< Blank 32.81

2.94

7.75

1.13

0.2

4.84

1.72

1.97

0.46

3.4

0.65

2.17

0.2

1.4

0.2

12.8

NP01

12.28

41.03

43.58

85.15

10.19

1.23

35.67

6.97

6.86

1.05

6.03

1.04

3.48

0.2

1.1

0.1

0.2

6.62

NP02

13.15

41.25

45.85

91.45

11.07

1.25

39.39

7.59

7.1

1.13

6.49

1.16

3.61

0.3

1.7

0.3

8.44

NP03

11.61

26.83

40.83

82.61

9.83

1.06

35.4

6.89

6.04

0.83

4.75

0.8

2.37

0.5

3.25

0.5

8.35

NP04

10.43

27.51

38.69

77.46

9.23

1.04

32.21

6.33

5.89

0.82

4.92

0.8

2.44

0.2

1.63

0.2

10.1

NP05

11.06

44.71

87.2

10.31

1.53

36.75

6.95

7.12

1.09

6.58

1.27

3.73

0.3

1.97

0.3

9.78

SKN01 < Blank 37.36

0.65

2.43

0.47

0.53

2.52

1.55

2.27

0.66

6.07

1.27

4.44

0.4

2.73

0.4

9.24

SKN02

0.6

60.11

0.69

1.34

0.28

0.6

1.71

1.48

2.64

0.89

8.45

1.97

7.47

0.5

3.17

0.5

17.4

SKN03 < Blank 24.19

0.48

1.47

0.29

0.35

1.51

0.9

1.39

0.43

3.87

0.72

2.77

0.5

3.45

0.5

20.3

SKN04

1.62

27.86

1.9

3.69

0.45

0.14

1.98

0.78

1.23

0.37

3.21

0.68

2.41

0.3

2.1

0.3

17.4

SKN05 < Blank 18.22

0.17

0.72

0.16

0.26

0.92

0.52

0.9

2.51

0.56

2.3

0.3

2.21

0.3

16.8

6.9

0.6

3.53

0.5

0.6

GRN01

1.64

67.13 348.27 670.1

74.28

223.14 35.82 3.82 28.39 3.45 16.29 2.36

46.9

5.54

0.9

6.28

0.8

0.9

0.31

GRN02

3.71

57.55

235.5

420

150.64 30.71 3.66 25.63 3.48 16.39 2.24

12.6

2.65

1.7

12.8

1.8

1.7

0.02

GRN03

5.64

33.86

63.14

111.8

40.69

8.99

1.23

7.99

1.21

6.11

0.92

0.6

4.42

0.6

GRN04

98.48

791.3 4489.4 V. Ng. 1050.9 3460.9 718.9 72.8 556.8 71.4 326.7 43.9 111.1

5.43

0.6

GRN05

81.67 512.32 975.8 109.04 326.34 52.38 5.04 41.69 5.04 22.67 3.13

8.94

23.5

a. Luận giải mối quan hệ giữa các thành tạo trong mỏ Núi Pháo bằng việc

so sánh hàm lượng nguyên tố hiếm vết với granit sống núi giữa đại dương (ORG)

Kết quả chuẩn hóa các nguyên tố hiếm vết của các tập mẫu với granite sống

núi giữa đại dương (ORG) [30] cho thấy có mối liên hệ chặt chẽ giữa granit khối Đá

Liền và các thành tạo skarn khi các nguyên tố đất hiếm nhẹ (LREE) như Ce trong

các tập mẫu DL và SKN tương đối tương đồng và đều thấp hơn ORG từ 0,03 đến

0,9 lần. Các nguyên tố đất hiếm trung bình (MREE) Sm và nặng (HREE) như Y và

Yb cũng có hàm lượng nghèo hơn ORG (thấp hơn từ 0,09 đến 0,9 lần) (hình 3.5).

Như vậy, các tập mẫu ở đây nhiều khả năng đa nguồn hoặc dị nguồn và có thể

chúng được tạo thành từ dung thể magma không đơn thuần là nguồn vỏ mà còn có

ảnh hưởng của nguồn gốc manti.

Trong biểu đồ quy chuẩn theo thành phần đất hiếm Chondrite [33], các tập

mẫu NP và GRN có thành phần LREE giàu hơn rất nhiều so với HREE. Tỷ số đất

hiếm nhẹ trên đất hiếm nặng cao (La/Yb = 12.56-1015.7, Ce/Yb = 25.41-189.82).

Đường biểu diễn có độ nghiêng âm, độ dốc lớn ở các nguyên tố đất hiếm nhẹ, cho

thấy tập mẫu được sinh ra từ một nguồn khá giàu. Tập mẫu DL có thành phần đất

hiếm nhẹ (LREE) gần như ngang bằng với đất hiếm nặng (HREE) (hình 3.6). Tập

mẫu SKN có thành phần LREE thấp hơn so với HREE chứng tỏ nguồn magma của

tập mẫu đã từng trải qua nóng chảy. Ngoài ra, dị thường âm tại Eu trong tất các tập

mẫu phản ảnh quá trình kết tinh phân dị của các khoáng vật plagiocla và nguồn gốc

của chúng liên quan đến nguồn vỏ.

Hình 3.5. Kết quả chuẩn hóa các nguyên tố hiếm vết của các tập mẫu với granit

sống núi giữa đại dương (ORG)

Hình 3.6. Biểu đồ qui chuẩn theo thành phần nguyên tố đất hiếm Chondrite

(Nakamura, 1974)

b. Luận giải mối quan hệ giữa các tập mẫu theo phương pháp Rodionov:

Áp dụng phương pháp Toán địa chất nhận dạng và so sánh các đối tượng địa

chất (Phương pháp Rodionov) sử dụng biểu đồ Dendogramma để xử lý kết quả

phân tích các nguyên tố đất hiếm trong bảng 3.1 cho 4 tập mẫu: (DL - granit khối

Đá Liền), (GRN - Đá granit bị Greisen hóa), (NP - granit khối Núi Pháo), (SKN -

Đá Skarn) nhằm xác định mối liên quan giữa các đá magma với nhau và giữa các đá

magma với đá skarn và đá granit bị greisen hóa trong khu mỏ W - đa kim Núi Pháo.

Với các thông số:

- TB1: giá trị trung bình tập mẫu 1 (A)

- FS1: giá trị độ lệch chuẩn hay quân phương sai tập mẫu 1 (A)

- TB2: giá trị trung bình tập mẫu 2 (B)

- FS2: giá trị độ lệch chuẩn hay quân phương sai tập mẫu 2 (B)

- TBC : giá trị trung bình tập mẫu 1 và 2 (A+B)

- FSC : giá trị độ lệch chuẩn hay quân phương sai tập mẫu 1 và 2 (A+B)

- T : giá trị Student tính toán của thông số của 2 tập mẫu 1 và 2 (A và B)

Hai tập mẫu này có giống hay khác nhau ta sử dụng tiêu chuẩn student

t =  t,n1+n2-1 (3.1)

, là giá trị trung bình của 2 tập mẫu

n1,n2 là số lượng của tập mẫu 1,2

12 là phương sai chung của 2 tập mẫu

2 ta có thể sử dụng công thức

2  S2

Khi S1

2 ta có thể sử dụng công thức

t =  t,n1+n2-1 (3.2)

2  S2

Khi S1

t =  t,n1+n2-2 (3.3)

Các nhà địa chất thường sử dụng tiêu chuẩn của D.A Rodionov (1981)

Trong đó :

- V(T1,T2) là giá trị Rodionov tính toán giữa 2 tập mẫu T1, T2

- m là số thông số

- n1, n2 là số mẫu tập mẫu T1, T2

- Xtj là giá trị ứng với mẫu thứ t, thông số j.

Nếu giá trị Rodionov tính toán > 90.4 hoặc < 27.59 ta kết luận A và B không

giống nhau.

Nếu giá trị Rodionov tính toán nằm trong giới hạn GH1=27.59 đến

GH2=90.4 thì đặc điểm nghiên cứu của hai tập mẫu giống nhau.

Kết quả cụ thể của phương pháp Rodionov như sau :

* So sánh mối liên quan giữa granit khối Đá Liền (DL) và đá granit bị

Greisen hóa (GRN)

Bảng 3.3. So sánh mối tương quan giữa các nguyên tố REE trong granit khối Đá

Liền (DL) và đá granit bị Greisen hóa (GRN)

Thông số TB1 FS1 TB2 FS2 TBC FSC t

25.32 10.02 206.29 292.89 115.81 226.12 1.27 Y

5.94 3.02 1129.73 1686.22 567.84 1318.1 1.35 La

13.35 5.82 435.55 358.23 224.45 329.76 2.02 Ce

1.67 0.596 258.75 397.35 130.21 308.98 1.32 Pr

6.2 1.71 840.33 1313.57 423.27 1018.17 1.3 Nd

1.79 0.318 169.36 275.13 85.58 211.82 1.25 Sm

0.176 0.033 17.32 27.78 8.75 21.43 1.26 Eu

1.83 0.422 132.09 212.6 66.96 163.83 1.26 Gd

0.396 0.085 16.91 27.26 8.65 20.97 1.25 Tb

2.76 0.649 77.62 124.63 40.19 95.75 1.24 Dy

0.54 0.136 10.51 16.72 5.53 12.83 1.23 Ho

TB1 FS1 TB2 FS2 TBC FSC t Thông số

1.78 0.438 27.03 42.09 14.41 32.33 1.23 Er

0.316 0.097 0.932 0.407 0.624 0.427 2.28 Tm

2.14 0.517 6.49 3.28 4.32 3.2 2.15 Yb

0.308 0.08 0.844 0.476 0.576 0.434 1.95 Lu

8.72 4.87 8.18 10.09 8.45 7.93 0.108 Th

0.932 0.407 0.624 0.427 2.28 0.316 0.097 U

27.59 d = 1512.529 t(0.05)= 2.306 GH1=

r1 = 13.1 X^2(0.05)= 27.59 GH2= 90.4

Giá trị tính 40.645 r2 = 2254.088 RD=

Giá trị tính Rodionov RD=40.645 nằm giữa GH1=27.59 và GH2=90.4 chứng

tỏ 2 thành tạo DL và GRN giống nhau. GH1 chính là giá trị X2 tra bảng

GH1=X2(0.05).GH2 chính là giá trị X2 được tính khi các thông số đạt giá trị student

tối đa: GH2=X2= m*t(0.05)2.

* So sánh mối liên quan giữa granit khối Đá Liền (DL) và granit khối Núi

Pháo (NP)

Bảng 3.4. Mối tương quan giữa các nguyên tố REE trong granit khối Đá Liền (DL)

và granit khối Núi Pháo (NP)

Thông số Y La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er FS1 10.02 3.02 5.82 0.596 1.71 0.318 0.033 0.422 0.085 0.649 0.136 0.438 TB2 36.27 42.79 84.77 10.13 35.88 6.95 1.22 6.6 0.984 5.75 1.01 3.13 FS2 7.54 2.67 4.66 0.603 2.32 0.399 0.176 0.53 0.132 0.775 0.189 0.594 TBC 30.79 24.37 49.06 5.9 21.04 4.37 0.699 4.22 0.69 4.26 0.777 2.46 FSC 10.42 18.64 36.1 4.27 14.98 2.6 0.538 2.43 0.314 1.66 0.289 0.85 TB1 25.32 5.94 13.35 1.67 6.2 1.79 0.176 1.83 0.396 2.76 0.54 1.78 t 1.66 3.13 3.13 3.13 3.13 3.14 3.07 3.1 2.96 2.85 2.57 2.51

Thông số Tm Yb Lu Th U t(0.05)= X^2(0.05)= FS1 TB1 0.097 0.316 0.517 2.14 0.08 0.308 4.87 8.72 0.316 0.097 2.306 GH1= 27.59 GH2=

Giá trị tính RD 101.974 TB2 0.282 1.93 0.266 8.66 0.282 27.59 90.4 FS2 0.096 0.718 0.108 1.23 0.096 d = r1 = r2 = TBC 0.299 2.04 0.287 8.69 0.299 87.138 13.1 9.746 FSC 0.098 0.634 0.097 3.55 0.098 t 0.549 0.524 0.685 0.027 0.549

Giá trị tính Rodionov RD= 101.974 không nằm trong khoảng giữa

GH1=27.59 và GH2=90.4. Như vậy 2 thành tạo granit khối Đá Liền (DL) và granit

khối Núi Pháo (NP) hoàn toàn khác nhau.

* So sánh mối liên quan giữa granit khối Đá Liền (DL) và đá Skarn (SKN)

Bảng 3.5. So sánh mối tương quan giữa các nguyên tố REE trong granit khối Đá

Liền (DL) và đá skarn (SKN)

Thông số TB1 FS1 FS2 TBC FSC T TB2

25.32 10.02 14.66 29.44 13.21 0.985 Y 33.55

La 0.778 5.94 3.02 0.59 3.36 3.37 2.42

Ce 1.93 13.35 5.82 1.04 7.64 7.08 2.55

Pr 0.33 1.67 0.596 0.116 1 0.797 2.66

Nd 1.73 6.2 1.71 0.528 3.96 2.57 2.75

Sm 1.05 1.79 0.318 0.403 1.42 0.519 2.25

Eu 0.176 0.033 0.376 0.17 0.276 0.158 2

Gd 1.69 1.83 0.422 0.658 1.76 0.557 0.397

Tb 0.524 0.396 0.085 0.223 0.46 0.181 1.12

Dy 4.82 2.76 0.649 2.17 3.79 1.9 1.71

Ho 1.04 0.54 0.136 0.525 0.79 0.458 1.73

Er 3.88 1.78 0.438 1.95 2.83 1.76 1.89

Tm 0.406 0.316 0.097 0.078 0.361 0.099 1.44

Yb 2.73 2.14 0.517 0.525 2.44 0.598 1.56

Lu 0.378 0.308 0.08 0.066 0.343 0.081 1.37

Th 16.23 8.72 4.87 3.71 12.47 5.73 2.07

Thông số TB1 FS1 TB2 FS2 TBC FSC T

U 0.316 0.097 0.406 0.078 0.361 0.099 1.44

t(0.05)= 2.306 GH1= 27.59 d = 17.688

X^2(0.05)= 27.59 GH2= 90.4 r1 = 13.1

Giá trị tính RD= 60.673 r2 = 15.497

Giá trị tính Rodionov RD=60.673; nằm giữa GH1=27.59 và GH2=90.4

chứng tỏ 2 thành tạo DL và SKN có thể giống nhau.

* So sánh mối quan hệ giữa đá granit bị greisen hóa (GRN) và đá granit

Núi Pháo(NP)

Bảng 3.6. So sánh mối tương quan giữa các nguyên tố REE trong granit khối Núi

Pháo (NP) và đá granit bị Greisen hóa (GRN)

Thông số TB1 FS1 TB2 TBC FSC t FS2

Y 7.54 206.29 292.89 36.27 121.28 223.94 1.2

La 2.67 1129.73 1686.22 42.79 586.26 1310.35 1.31

Ce 4.66 435.55 358.23 84.77 260.16 308.12 1.8

Pr 258.75 397.35 10.13 0.603 134.44 307.24 1.28

Nd 840.33 1313.57 35.88 2.32 438.11 1012.19 1.26

Sm 0.399 88.16 210.81 1.22 6.95 169.36 275.13

Eu 0.176 1.22 17.32 27.78 9.27 21.23 1.2

Gd 0.53 6.6 132.09 212.6 69.35 162.9 1.22

Tb 16.91 27.26 0.984 0.132 8.95 20.86 1.21

Dy 0.775 5.75 77.62 124.63 41.69 95.17 1.19

Ho 0.189 1.01 16.72 5.76 10.51 12.74 1.18

Er 0.594 3.13 42.09 15.08 27.03 32.08 1.18

Tm 0.407 0.282 0.096 0.607 0.932 0.44 2.34

Yb 3.28 1.93 0.718 4.21 6.49 3.29 2.19

Lu 0.844 0.476 0.266 0.108 0.555 0.45 2.03

Th 8.18 10.09 8.66 1.23 8.42 7.19 0.106

U 0.407 0.282 0.096 0.607 0.932 0.44 2.34

2.306 t(0.05)= GH1= 27.59 d = 1445.97

27.59 X^2(0.05)= GH2= 90.4 r1 = 2254.088

Giá trị tính RD= 39.583 r2 = 9.746

Giá trị tính Rodionov RD= 39.583 nằm giữa GH1=27.59 và GH2=90.4

chứng tỏ 2 thành tạo NP và GRN có thể giống nhau.

* So sánh mối liên quan giữa đá granit bị Greisen hóa (GRN) và đá skarn (SKN)

Bảng 3.7. So sánh mối tương quan giữa các nguyên tố REE trong đá granit bị

Greisen hóa (GRN) và đá skarn (SKN).

Thông số TB1 FS1 TB2 FS2 TBC FSC t

Y 206.29 292.89 33.55 14.66 119.92 224.63 1.22

La 1129.73 1686.22 0.778 0.59 565.25 1319.2 1.35

Ce 435.55 358.23 1.93 1.04 218.74 333.43 2.06

Pr 258.75 397.35 0.33 0.116 129.54 309.26 1.32

Nd 840.33 1313.57 1.73 0.528 421.03 1019.09 1.3

Sm 169.36 275.13 1.05 0.403 85.21 211.97 1.26

Eu 17.32 27.78 0.376 0.17 8.85 21.39 1.25

Gd 132.09 212.6 1.69 0.658 66.89 163.86 1.26

Tb 16.91 27.26 0.524 0.223 8.72 20.95 1.24

Dy 77.62 124.63 4.82 2.17 41.22 95.36 1.21

Ho 10.51 16.72 1.04 0.525 5.78 12.74 1.18

Er 27.03 42.09 3.88 1.95 15.45 31.97 1.14

Tm 0.932 0.407 0.406 0.078 0.669 0.394 2.11

Yb 6.49 3.28 2.73 0.525 4.61 3.01 1.98

Lu 0.844 0.476 0.378 0.066 0.611 0.412 1.79

Th 8.18 10.09 16.23 3.71 12.2 8.6 1.48

U 0.932 0.407 0.406 0.078 0.669 0.394 2.11

t(0.05)= 2.306 GH1= 27.59 d = 1521.29

X^2(0.05)= 27.59 GH2= 90.4 r1 = 2254.088

Giá trị tính RD= 39.637 r2 = 15.497

Giá trị tính Rodionov RD=39.673 nằm giữa GH1=27.59 và GH2=90.4 chứng

tỏ 2 thành tạo GRN và SKN có thể giống nhau.

100

* So sánh mối liên quan giữa đá Granit khối Núi Pháo và đá Skarn

Bảng 3.8. So sánh mối tương quan giữa các nguyên tố REE trong granit

khối Núi Pháo và đá skarn (SKN)

Thông số TB2 FS2 TBC FSC t TB1 FS1

33.55 14.66 34.91 11.74 0.366 36.27 7.54 Y

42.79 2.67 0.59 21.78 21.09 0.778 3.15 La

84.77 4.66 1.04 43.35 41.56 1.93 3.15 Ce

10.13 0.603 0.116 5.23 4.92 0.33 3.15 Pr

35.88 2.32 0.528 18.81 17.16 1.73 3.15 Nd

6.95 1.05 0.399 0.403 4 2.98 3.13 Sm

1.22 0.176 0.376 0.17 0.799 0.457 2.92 Eu

6.6 0.53 1.69 0.658 4.14 2.53 3.07 Gd

0.984 0.132 0.524 0.223 0.754 0.294 2.47 Tb

5.75 0.775 4.82 2.17 5.29 1.7 0.865 Dy

1.01 0.189 1.04 0.525 1.03 0.395 0.12 Ho

3.13 0.594 3.88 1.95 3.5 1.49 0.796 Er

0.282 0.096 0.406 0.078 0.344 0.107 1.83 Tm

1.93 0.718 2.73 0.525 2.33 0.746 1.7 Yb

0.266 0.108 0.378 0.066 0.322 0.106 1.67 Lu

8.66 1.23 16.23 3.71 12.44 4.69 2.55 Th

0.282 0.096 0.406 0.078 0.344 0.107 1.83 U

t(0.05)= 2.306 GH1= 27.59 d = 100.082

X^2(0.05)= 27.59 GH2= 90.4 r1 = 9.746

Giá trị tính RD= 93.948 r2 = 15.497

Giá trị tính Rodionov RD=93.948 không nằm giữa GH1=27.59 và GH2=90.4

chứng tỏ 2 thành tạo NP và SKN hoàn toàn khác nhau.

Từ các kết quả trên, NCS tiến hành xây dựng sơ đồ phân tích mối tương

quan giữa các thành tạo, có thể nhận định như sau: khối granit Đá Liền và khối

101

granit Núi Pháo là hai thể xâm nhập hoàn toàn độc lập, chúng đều có khả năng bị

greisen hóa, khối granit Đá Liền là tác nhân gây ra biến chất trao đổi tạo đá skarn,

và cũng là nguồn gây biến đổi greisen hóa cho chính nó (hình 3.7).

Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện mối liên quan giữa các thành tạo địa chất trong mỏ wolfram-

đa kim Núi Pháo từ các kết quả phân tích và luận giải theo phương pháp Rodionov.

Với kết quả nghiên cứu thành phần đất hiếm trong các tập mẫu, bằng 2

phương pháp luận giải khác nhau đều đưa ra mối liên quan mật thiết giữa khối

granit Đá Liền thuộc phức hệ Pia Oắc và các thành tạo skarn trong khu mỏ, thành

tạo granit bị greisen hóa có thể giống với cả khối Núi Pháo và khối Đá Liền, tuy

nhiên giữa tập mẫu DL và GRN có hệ số liên quan lớn hơn tập mẫu NP và GRN,

ngoài ra vị trí lấy mẫu nằm tại phần rìa của khối granit Đá Liền và kết quả phân

tích lát mỏng cho thấy tập mẫu có thành phần ứng với granit khối Đá Liền bị

greisen hóa (nội greisen), do đó có thể khẳng định rằng tập mẫu GRN chính là đá

granit khối Đá Liền bị greisen hóa do tác động của dung dịch hậu magma sau sự

kết tinh của chính khối Đá Liền gây nên, việc tập mẫu GRN có thể giống với cả

tập mẫu NP và DL có thể được luận giải là do sự tương đồng về thành phần của

hai khối đều là magma axit.

Như vậy, các thành tạo địa chất trong mỏ đã bị biến đổi mạnh mẽ do khối

granit hai mi ca Đá Liền tuổi Kreta muộn xuyên cắt hệ tầng trầm tích lục nguyên

102

Phú Ngữ. Mỗi thời kỳ ừng với quá trình tạo các tổ hợp công sinh khoáng vật khác

nhau, Biến chất nhiệt tạo các đá hoa, đá sừng, biến đổi skarn với 3 giai đoạn: giai

đoạn sớm tạo skarn andracit, hedenbergit, skarn giữa với tổ hợp khoáng vật

hastingsit- sheelit I - sulfua I, skarn muộn với tổ hợp khoáng vật: biotit- diopsit-

epidot. Giai đoạn biến đổi greisen với tổ hợp thạch anh I- sheelit II- fluorit, biến

đổi felspat với tổ hợp khoáng vật albit- microclin- fluorit, giai đoạn nhiệt dịch sớm

với tổ hợp thạch II - sulfua II, và giai đoạn nhiệt dịch muộn với tổ hợp thạch anh

III- calcit.

103

Chương 4

ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT QUẶNG MỎ W- ĐA KIM NÚI PHÁO

4.1. Đặc điểm thành phần khoáng vật quặng

Kết quả phân tích mẫu khoáng tướng và mẫu lát mỏng thạch học cho thấy

thành phần khoáng vật quặng của mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo gồm các khoáng

vật quặng phổ biến như: magnetit, sheelit, pyrotin, chalcopyrit, bismutin, bismut tự

sinh, pyrit, fluorit và vàng; các khoáng vật quặng ít gặp: sphalerit, molybdenit,

wolframit; khoáng vật phi quặng gồm: hedenbergit, andradit, hastingsit, biotit,

muscovit, thạch anh, calcit, chlorit, epidot…., chi tiết được thống kê ở bảng 4.1.

Bảng 4.1. Thành phần khoáng vật trong quặng W-đa kim mỏ Núi Pháo

Khoáng vật quặng Khoáng vật phi quặng

Khoáng vật tạo đá Khoáng vật Nguyên sinh Thứ sinh biến đổi mạch

Sheelit Goethit Thạch anh vi hạt Thạch anh

Pyrotin Hydrogoethit Hedenbergit Calcit

Chalcopyrit Menhicovit Andradit

Bismutin Covelin Hastingsit

Bismut tự sinh Chalcozin Biotit

Sphalerit Bornit Muscovit

Molybdenit Magemit Albit

Wolframit Epidot

Vàng tự sinh ? Chlorit

Magnetit

Dưới đây mô tả đặc điểm các khoáng vật chính:

4.1.1. Các khoáng vật quặng nguyên sinh

Magnetit (Fe3O4): Trong tập mẫu khoáng tướng gặp magnetit với tần suất

khoảng 5%. Hàm lượng magnetit gặp trong các mẫu khoáng tướng rất không đồng

đều, dao động từ rất ít chỉ vài hạt đến 10%, cá biệt có mẫu đạt 30% (KT7). Magnetit

trong tập mẫu phân tích thường tồn tại ở dạng hạt tha hình, đôi chỗ dạng hạt nửa tự

hình và tự hình (ảnh 4.2), với kích thước dao động thường từ 0,02-0,8mm, đôi khi

104

≈2mm, chúng phân bố thành từng ổ, dải, dải xâm tán và xâm tán rải rác trên nền đá

skarn (ảnh 4.2: A & B). Magnetit đi cùng pyrotin I và chalcopyrit I tạo thành 1

THCSKV (ảnh 4.1: A&B), tuy nhiên về thời gian thành tạo có thể magnetit được

thành tạo sớm hơn trong giai đoạn skarn giữa. Trong một số mẫu có magnetit xuất

hiện hiện tượng mactit hoá làm cho magnetit bị thay thế gặm mòn dần bởi hematit

thứ sinh hay còn gọi là magemit. Nhiều vị trí quan sát rõ magnetit dạng tàn dư còn sót

lại khi bị mactit hóa tạo thành magemit, đôi chỗ magnetit bị thay thế hoàn toàn bởi

magemit. Kết quả kiểm tra khoáng vật dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho kết

quả magnetit hạt nửa tự hình và tha hình, cấu tạo dải phân bố trong nền đá skarn

(ảnh 4.1, ảnh 4.2).

A

B

(ảnh A-mẫu 9863, ảnh B-mẫu KT 7).

Ảnh 4.1.Magnetit đi cùng pyrotin I (Pyr) và chalcopyrit I (Chp) tạo thành 1 THCSKV

B

A

Ảnh 4.2. Magnetit (mt) kiến trúc hạt nửa tự hình, tha hình, cấu tạo dải trong nền đá skarn

(ảnh A-chụp dưới kính hiển vi phản xạ ; ảnh B-chụp dưới kính hiển vi điện tử quét

có vị trí các điểm kiểm tra thành phần khoáng vật quặng và đá)

105

Hình 4.1. Kết quả phân tích kiểm tra khoáng vật dưới kính hiển vi điện tử quét

(SEM) tại các vị trí trên ảnh B: vị trí EDS spot 1cho kết quả magnetit (hình 4.1/1),

vị trí EDS spot 2cho kết quả khoáng vật tạo đá skarn (hình 4.1/2), vị trí EDS spot

3cho kết quả magnetit (hình 4.1/3)

106

Sheelit: Ca[WO4]: Quan sát bằng mắt thường sheelit có màu nâu khói, trắng

sữa, độ cứng 5,5-5, phát quang dưới ánh sáng đèn cực tím. Bằng phương pháp phân

tích thành phần hóa cơ bản, thành phần hóa học của sheelit bao gồm WO3 chiếm từ

79.7 đến 80.5%, CaO: 18.96- 19.35%, FeO: 0.22-0.28% (bảng 4.2).

Bảng 4.2. Kết quả phân tích đơn khoáng Sheelit bằng phương pháp microsond

(Phòng phân tích Viện Khoa học Địa chất & Khoáng sản)

Hàm lượng Ký hiệu Khoáng STT mẫu vật CaO% FeO% Tổng WO3%

1 GD 1 Sheelit 79.80 19.22 0.38 99.4

2 GD 2 Sheelit 79.72 19.35 0.31 99.38

3 GD 3 Sheelit 80.35 18.96 0.34 99.65

4 GD 4 Sheelit 80.48 18.75 0.22 99.45

5 GD 5 Sheelit 80.12 19.06 0.48 99.66

Dựa vào đặc điểm phân bố, hình thái, kích thước, quan hệ giữa các khoáng vật

trong quặng, tổ hợp cộng sinh khoáng vật và đặc điểm đá chứa quặng, có thể chia

sheelit trong quặng mỏ Núi Pháo thành 2 thế thệ:

Sheelit thế hệ 1- (Sheelit I) : Trong tập mẫu khoáng tướng gặp sheelit I với

hàm lượng không đáng kể. Sheelit I phân bố trong các đá skarn giữa, với đặc điểm

là tinh thể khoáng vật tự hình, có kích thước nhỏ thường dao động từ 0,05 đến 0,5

mm, cá biệt ≈ 1mm, bề mặt tinh thể thường bị rỗ, có mẫu quan sát thấy bị các

khoáng vật sulfua muộn gặm mòn, xuyên cắt. Sheelit I thường đi cùng pyrotin I,

chancopyrit I hình thành nên tổ hợp cộng sinh khoáng vật sheelit I- pyrotin I-

chancopyrit I. Trong các mẫu khoáng tướng, quan sát rõ mối quan hệ tiếp xúc

phẳng giữa các khoáng vật này (ảnh 4.3, ảnh 4.4).

107

B

A

Ảnh 4.3. Khoáng vật sheelit thế hệ I trong quặng mỏ Núi Pháo, cùng chalcopyritI,

pyrotinI, tạo thành 1 THCSKV (các ảnh A,B).

B

A

Ảnh 4.4. Sheelit thế hệ I dưới kính hiển vi phản xạ (ảnh A) & dưới kính hiển vi điện

tử quét có các điểm kiểm tra thành phần khoáng vật (ảnh B).

108

Hình 4.2. Kết quả phân tích dưới kính hiển vi điện tử quét cho thấy sự tồn tại của

khoáng vật sheelit và pyrotin trong mẫu KT 5 ảnh 4.2- A&B. (Phân tích tại Phòng

phân tích công nghệ cao, Trường Đại học Mỏ-Địa chất).

Sheelit thế hệ 2 - (Sheelit II): Trong tập mẫu khoáng tướng gặp sheelit II

với tần suất cao khoảng 40 % số mẫu phân tích. Hàm lượng sheelit II trong các

mẫu khoáng tướng dao động trong phạm vi rộng từ vài hạt đến 20%, các biệt

30%. Sheelit II tồn tại ở dạng hạt nửa tự hình, hạt nửa tự hình và hạt tha hình với

kích thước dao động từ 0,2 - 1,5 mm, nhiều khi > 2mm. Sheelit II phân bố cùng

với thạch anh I và fluorit tạo thành các ổ, mạch, xâm tán trong các thể đá skarn

bị greisen hóa (greisen ngoại) và phân bố cả trong các thể granit bị greisen hóa

(greisen nội) thuộc phần rìa tiếp xúc và vòm của các mỏm nhô khối granit Đá

Liền. Sheelit II cùng với thạch anh I và fluorit tạo thành 1 THCSKV. Dưới kính

hiển vi phản xạ quan sát rõ sheelit II thay thế cho khoáng vật của đá skarn (ảnh

4.5-A), trong hạt khoáng vật sheelit II còn gặp tàn dư của đá skarn chưa bị thay

thế hết (ảnh 4.5-B), nhiều nơi quan sát rõ sheelit II bị chalcopyrit và pyrotin

xuyên lấp vào các vi khe nứt hoặc gắn kết (ảnh 4.5-D&F), trong đá granit bị

greisen hóa (greisen nội) các hạt sheelit II có kích thước khác nhau đi cùng

fluorit (ảnh 4.5-C LM) và hạt sheelit nửa tự hình kích thước ≈ 1,2mm xâm tán

cùng thạch anh (ảnh 4.5-E).

109

A

B

D

C

F

E

Ảnh 4.5. Sheelit II phân bố trong greisen ngoại và greisen nội tạo THCSKV thạch

anh I-Sheelit II-Fluorit (đã được mô tả ở trên)

Để kiểm tra hàm lượng các vi nguyên tố trong khoáng vật sheelit, NCS đã áp

dụng phương pháp phân tích hiển vi điện tử quét (SEM) kết quả cho thấy khoáng

vật sheelit trong mỏ là sheelit II hoàn toàn sạch, không lẫn tạp chất và không có Mo

trong thành phần khoáng vật (hình 4.3/1).

Hình 4.3. Kết quả phân tích khoáng vật sheelit II dưới kính hiển vi điện tử quét: Sheelit

110

không chứa nguyên tố tạp chất (hình 4.4/1), gắn kết và thay thế sheelit II là khoáng vật

pyrotin hoàn toàn trung hợp với kết quả phân tích khoáng tướng (hình 4.3/2). (Phân

tích tại Trung tâm phân tích công nghệ cao, Trường Đại học Mỏ-Địa chất).

Pyrotin (FeS): là khoáng vật sulfua phổ biến nhất trong các khoáng vật tạo

quặng của khu mỏ với tần suất xuất hiện trong hầu hết các mẫu khoáng tướng, hàm

lượng pyrotin thay đổi trong phạm vi rất rộng từ ít vài hạt trong đá skarn sớm đến

rất cao có chỗ lên đến 60% trong đá skarn giữa, muộn. Pyrotin phân bố không đồng

đều trong các đá biến đổi của khu mỏ Núi Pháo, tập trung chủ yếu trong các đá

111

skarn bị greisen hóa (ngoại greisen) và một phần trong các đá nội greisen. Khoáng

vật pyrotin được chia thành hai thế hệ thành tạo:

- Pyrotin I: Chiếm khoảng 5 % tổng hàm lượng pyrotin trong tập mẫu,

pyrotin I thường đi cùng magnetit, chancopyrit I, trong các đá biến chất trao đổi

giai đoạn skarn giữa, sẫm màu. Pyrotin I thường tồn tại ở dạng hạt tha hình có

kích thước nhỏ dao động 0,02 mm đến ≈ 1mm phân bố thành từng ổ, đám hạt

hoặc xâm tán không đều trong đá cùng với magnetit và chalcopyrit I tạo thành

1THCSKV (ảnh 4.6 - A&B).

B

A

Ảnh 4.6. Tổ hợp cộng sinh khoáng vật magnetit- pyrotin I- Chalcopyrit I trong đá

skarn giai đoạn giữa (ảnh A, B).

Pyrotin II: Chiếm khoảng 95% tổng hàm lượng pyrotin trong tập mẫu, Pyrotin

II phân bố tập trung chủ yếu trong các đá skarn bị greisen hóa (ngoại greisen) và

một phần trong các thể đá granit bị greisen hóa (nội greisen) với hàm lượng 1-2%

đến 10-30%. Pyrotin II tồn tại ở dạng hạt tha hình có kích thước lớn dao động trong

phạm vi từ 0,1 đến ≈ 2 mm (nhiều khi >2mm), chúng phân bố thành ổ đặc xit, mạch

xâm tán, mạch lấp đầy vi khe nứt, xâm tán thành đám hạt trên nền các đá greisen

ngoại và greisen nội và thường đi cùng chalcopyrit II, bismut tự sinh và bismutin

tạo thành 1 THCSKV. Đi cùng tổ hợp cộng sinh khoáng vật này còn có pyrit,

sphalerit với số lượng không đáng kể. Nhiều vị trí gặp pyrotin II thay thế gắn kết

hoặc xuyên lấp vào các vi khe nứt của sheelit II (ảnh 4.7) hoặc thay thế, gắn kết

xuyên lấp theo khe cát khai của các hạt khoáng vật tạo đá.

112

A

B

Ảnh 4.7. Pyrotin II & chalcopyrrit II gắn kết sheelit II (ảnh 4.8-A) và xuyên lấp

theo vi khe nứt của sheelit II (ảnh 4.8-B).

Chalcopyrit (CuFeS2): Là một trong những khoáng vật quặng quan trọng

của mỏ, trong các mẫu quặng hàm lượng chalcopyrit thay đổi trong phạm vi rất

rộng từ ít không đáng kể cho tới 1% mẫu (08982, 08263), trung bình 0,3%. Qua

nghiên cứu và tổng hợp phân tích các mẫu có thể chia chalcopyrit làm 2 thế hệ.

Chalcopyrit I: chiếm hàm lượng khoảng 5% tổng hàm lượng chalcopyrit có

trong khu mỏ, chúng thường đi cùng pyrotin I và magnetit. Chalcopyrit I có mối quan

hệ đồng sinh, tiếp xúc phẳng với pyrotin I, magnetit, tạo thành một tổ hợp cộng sinh

khoáng vật. Trong quặng, chalcopyrit I xuất hiện không nhiều thường tồn tại ở dạng hạt

tha hình với kích thước dao động từ 0.01-0,2mm, chúng phân bố ở dạng xâm tán rải

rác, ổ nhỏ, mạch trong nền đá skarn. Ngoài ra ở các vị trí khác quan sát khi bị biến đổi

thứ sinh trong môi trường oxy hoá, chalcopyrit I bị biến đổi thành covelin, bornit tạo

riềm bao ngoài rìa hạt hoặc ở dạng từng đám tập hợp vi tinh thay thế dần cho

chalcopyrit I.

Chalcopyrit II: chiếm hàm lượng khoảng 95% tổng hàm lượng chalcopyrit có

trong khu mỏ. Trong quặng, chalcopyrit II xuất hiện tương đối phổ biến chúng

thường tồn tại ở dạng tập hợp hạt tha hình đi cùng pyrit, bitmutin, bismut tự sinh,

với kích thước dao động từ 0.02-2mm (nhiều khi >2mm). Chalcopyrit II phân bố

thành từng ổ, đám hạt thay thế cho khoáng vật của đá greisen ngoại và greisen nội

trong những mẫu có hàm lượng chalcopyrit II cao, ngoài ra còn gặp chalcopyrit II ở

dạng mạch lấp đầy, mạch xâm tán, xâm tán không đều hoặc xâm tán rải rác trong

113

nền đá biến đổi. Chalcopyrit II tạo thành tổ hợp cộng sinh khoáng vật với pyrotin

II- bismutin- Bi. Ngoài ra sphalerit và pyrit cũng thuộc THCSKV này (ảnh 4.8).

B

A

C

D

Ảnh 4.8. Chalcopyrit II hạt tha hình cấu tạo mạch (ảnh A), xâm tán (ảnh B), ổ nhỏ

(ảnh C, D) và tổ hợp cộng sinh khoáng vật chalcopyrit II-pyrotin II-Bi-sphalerit

Bismut tự sinh (Bi): là khoáng vật khá phổ biến với tần suất xuất hiện khoảng

trong đá skarn bị greisen hóa (ảnh C) và trong đá granit bị greisen hóa (ảnh D).

20% trong tập mẫu khoáng tướng với hàm lượng không đồng đều. Nhiều mẫu chỉ gặp

một vài vi hạt có một số mẫu gặp rất nhiều hạt thậm chí tạo thành từng đám hạt xâm

tán trên nền đá, đôi chỗ xâm tán thành mạch hoặc lấp đầy vào một số vi khe nứt của

đá hoặc theo các khe cát khai của khoáng vật tạo đá tạo thành các vi mạch liên tục và

không liên tục xen với pyrotin II hoặc chalcopyrit II. Bismut tự sinh cùng với những

khoáng vật khác như: bismutinit, sheelit II, chalcopyrit II tập trung trong thân quặng

có giá trị công nghiệp. Bismut tự sinh thường gặp ở dạng các hạt tha hình với kích

thước khác nhau dao động từ 0,01-0,3mm, đôi khi gặp bismut tự sinh ở dạng hạt hình

cầu, hình bán lập phương và thường đi cùng bismutin, sheelit II, pyrotin II và

chalcopyrit II (ảnh 4.9).

114

A

B

D

C

F

E

Ảnh 4.9. Khoáng vật Bismut tự sinh hạt hình cầu (ảnh A), hình bán lập phương (ảnh B),

hạt tha hình xâm tán cùng pyrotin II (ảnh C), hạt tha hình xâm tán thành đám hạt cùng

bismutin trên nền đá (ảnh C), hạt tha hình xuyên lấp theo vi khe nứt của đá cùng pyrotin

II, chalcopyrit II (ảnh E), hạt tha hình xâm tán thành đám hạt (ảnh F).

115

Molybdenit (MoS2): Trong tập mẫu khoáng tướng mỏ Núi Pháo gặp

molybdenit với tần suất rất thấp, chỉ gặp trong 2/500 mẫu (mẫu 08998 và mẫu

09863). Molypdenit thành tạo trong giai đoạn greisen có nhiệt độ cao. Các

khoáng vật đi kèm gồm thạch anh, fluorit, và scheelit. Molybdenit tồn tại ở dạng

dạng tấm mỏng, vảy mỏng kích thước 0,05 - 0,2mm, chúng phân bố thành từng

đám nhỏ, ổ nhỏ (thường <0,5mm) hoặc xâm tán rải rác không đều trong nền đá

greisen. Đôi khi gặp molybdenit xâm tán trong thạch anh cắt qua nền đá skarn có

xâm tán magnetit và pyrotin .

B

A

Ảnh 4.10. Molybdenit (Mo) tấm mỏng, vẩy mỏng xâm tán thành đám nhỏ, ổ nhỏ

trong đá greisen (ảnh A) và trong thạch anh cắt qua nền đá skarn có xâm tán

magnetit (Mt), pyrotin (Pyr) hạt nhỏ tha hình (ảnh B).

Fluorit (CaF2): là khoáng vật phổ biến và quan trọng thứ 2 trong mỏ, tồn tại

chủ yếu ở dạng tinh thể tự hình và nửa tự hình có kích thước 0,5 đến >2 mm, quan

sát bằng mắt thường fluorit có màu trong suốt đến trắng đục, tím nhạt. Fluorit

thường tập trung thành các đám, ổ và lấp đầy các khe nứt trong thân khoáng được

thành tạo cả trong đới greisen nội và greisen ngoại cùng với khoáng vật sheelit và

thạch anh và có giá trị công nghiệp trong mỏ.

116

B

A

C

D

Ảnh 4.11. Khoáng vật fluorit (dưới 1 Nikon) thường xuất hiện cùng biotit, thạch

anh, và được các khoáng vật sulfua thay thế, gắn kết

Wolframit [(Fe,Mn) WO4]: thuộc loại khoáng vật hiếm gặp trong mỏ.

Trong tập mẫu khoáng tướng chỉ có một mẫu chứa một hạt wolframit tồn tại ở dạng

hạt tha hình kích thước khoảng ≈ 1.3mm xâm tán trên nền đá granit bị greisen hóa

và bị pyrotin thay thế (ảnh 4.12).

Ảnh 4.12. Wolframit (Wf) xâm tán trên nền đá granit bị greisen hóa bị pyrotin

(Pyr) thay thế.

117

Sphalerit (ZnS): là khoáng vật ít gặp trong tập mẫu khoáng tướng của mỏ W-

đa kim Núi Pháo. Chỉ gặp sphalerit ở một vài mẫu với hàm lượng không đáng kể,

thường chỉ một vài hạt. Sphalerit tồn tại ở dạng hạt tha hình với kích thước các hạt

dao động từ 0,04-0,5mm. Sphalerit phân bố xâm tán rải rác trên nền đá skarn cùng

với pyrotin và chalcopyrit (ảnh 4.13-A). Chụp ảnh dưới kính hiển vi điện tử quét

(SEM) và lựa chọn các điểm kiểm tra khoáng vật (ảnh 4.113-B) - kết quả cho thấy

sphalerit trong mẫu SKN8 thuộc loại sphalerit giàu sắt (hình 4.4-1), khoáng vật

pyrotin và khoáng vật chalcopyrit có thành phần tương đương khoáng vật chuẩn

(hình 4.4-2 và hình 4.4-3).

Ảnh 4.13-A: Sphalerit hạt tha hình (spl) xâm tán trong nền đá skarn cùng pyrotin (pyr) và chalcopyrit (chp) - Ảnh chụp dưới kính hiển vi Khoáng tướng. Ảnh 4.13-B: Ảnh chụp sphalerit, pyrotin, chalcopyrit mẫu SKN 8 dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) và các điểm chọn kiểm tra k.v.

118

Hình 4.4 - 1, 2, 3. Kết quả kiểm tra các khoáng vật sphalerit, pyrotin, chalcopyrit

dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) - Thực hiện tại Trung tâm phân tích công nghệ

cao-Trường Đại học Mỏ-Địa chất.

4.1.2. Các khoáng vật quặng thứ sinh

Ngoài các khoáng vật nguyên sinh, trong quặng còn gặp các khoáng vật thứ

sinh là sản phẩm của quá trình oxi hóa biến đổi về sau của chúng. Các khoáng vật

thứ sinh phổ biến gồm có: goethit, covelin, bornit, melnicovit. Các khoáng vật thứ

sinh thường phát triển cục bộ ở một số mẫu, số lượng của chúng thường phụ thuộc

vào thành phần và số lượng của các khoáng vật sulfua trong mạch quặng cũng như

phụ thuộc vào mức độ oxi hóa của chúng trong điều kiện gần mặt đất

Goethit: là sản phẩm oxi hóa trực tiếp từ pyrit, một số ít từ pyrotin,

chancopyrit và magnetit. Nhiều khi pyrit bị thay thế hoàn toàn bởi goethit. Trong

đới mũ sắt, hàm lượng goethit xuất hiện với hàm lượng cao, có những mẫu ở dạng

đặc xít.

119

Covelin: thường thay thế cho tập hợp khoáng vật chalcopyrit, chúng thường ở

dạng tập hợp vi tinh thay thế gặm mòn tạo thành riềm bao quanh các tấm, hạt

chalcopyrit.

Bornit: thường thay thế cho tập hợp khoáng vật chalcopyrit, chúng ở dạng tập

hợp ẩn tinh thay thế gặm mòn bao ngoài các tấm, hạt chalcopyrit và xâm tán rải rác

trên nền đá. Nhiều hat chalcopyrit có kích thước lớn đồng thời bị covelin và bornit hóa.

Melnicovit: tồn tại ở dạng tập hợp keo phân đôi thay thế trực tiếp cho

pyrotin từ rìa hạt vào trong, chúng phân bố không đều trong các mẫu phụ thuộc vào

mức độ biến đổi của môi trường tạo quặng.

Limonit: là sản phẩm phong hóa từ các khoáng vật suaphua chứa sắt cũng

như các khoáng vật tạo đá chứa sắt khác.

Các khoáng vật thứ sinh thường có cấu tạo ổ, gắn kết, mạch lưới, mạng mạch

lấp đầy, vành riềm, keo kết, tỏa tia với các kiến trúc đặc trương là biến keo, đới keo,

giả hình, vi hạt, xốp, khung xương.

4.2. Nhóm khoáng vật đá biến đổi và khoáng vật mạch

Các khoáng vật tạo đá chính tại mỏ Núi Pháo Pháo gồm các các khoáng vật tạo

đá granit, khoáng vật được thành tạo qua các quá trình biến chất của đá trầm tích hệ

tầng Phú Ngữ, việc mô tả các khoáng vật được thực hiện qua công tác phân tích mẫu

thạch học lát mỏng dưới kính hiển vi phân cực và phân tích đơn khoáng. Các khoáng

vật tạo đá chính trong mỏ có: hedenbergit thuộc nhóm pyroxen, andradit thuộc nhóm

granat, hastingsit thuộc nhóm amphybol, biotit, thạch anh, calcit …dưới đây mô tả chi

tiết các hoáng vật chính:

Hedenbergit: là khoáng vật của nhóm pyroxen thường gặp là pyroxen xiên ở

dạng diopxit trong các đá skarn giai đoạn sớm, Công thức hóa học: CaFe[Si2O6].

Tinh thể khoáng vật có hình dạng lăng trụ, tấm, độ cứng 5-7, tỷ trọng 3.2-3.8, cát

khai hoàn toàn α = 870 dưới kính hiển vi phản xạ 2 nicon vuông góc khoáng vật có

màu lục xám, lục sẫm hoặc trắng, mặt sần nổi rõ, độ nổi cao. Khoáng vật thường tạo

thành tổ hợp cộng sinh với khoáng vật vesuvian.

120

Ảnh 4.14. Mẫu Lm 8964 : Đá skarn sớm - tổ hợp khoáng vật pyroxen

(hedenbergit) - vesuvian. (Nicol +).

Andradit: Thường gặp trong các đá skarn giai đoạn sớm dưới dạng khoáng

vật andradit, có công thực hóa học Ca3Fe2Si3O12, tinh hệ lập phương, hình dáng

tinh thể dạng hạt, màu vàng phớt lục hơi nâu. Độ cứng 7, tỷ trọng 3,8-3.9.

Andradit bị xuyên cắt bởi các khoáng vật giai đoạn sau như hastingsit, thạch anh,

và các khoáng vật quặng.

A

B

Ảnh 4.15. Khoáng vật granat bị xuyên cắt bởi các khoáng vật quặng (ảnh A), bị

thay thể bởi hastingsit (ảnh B). Chụp dưới 1 Nikon.

Hastingsit: là khoáng vật được hình thành trong quá trình skarn giữa, khoáng

vật thuộc nhóm amphibol này có dạng lăng trụ kéo dài, màu sẫm có ánh thủy tinh,

độ cứng 5,6-6. Dưới kính hiển vi phân cực khoáng vật có màu lục, sẫm, mặt sần rõ,

độ nổi cao, màu giao thoa xanh bậc 2, hastingsit bị clorit hóa.

121

B

A

Ảnh 4.16. Hastingsit bị thay thế bởi biotit, danburit (ảnh A) và gặm mòn bởi các

khoáng vật quặng sheelit, flourit (ảnh B).

Biotit: là khoáng vật tạo đá phổ biến trong các thành tạo skarn muộn và ngoại

greisen, thay thế các khoáng vật nhóm amphibol. Biotit có tinh hệ một nghiêng,

hình dáng tinh thể, tấm, vảy, lá, mắt thường có màu nâu, đen, độ cứng 2-3, tỷ trọng

2,2-3,1. Dưới kính hiển vi phân cực, biotit có màu nâu, đa sắc mạnh, mặt hơi sần,

độ nổi trung bình, bị clorit hóa mạnh.

A

B

Ảnh 4.17. Khoáng vật biotit xuất hiện cùng các khoáng vật của quá trình greisen

hóa (ảnh A) và các khoáng vật quặng (ảnh B).

4.3. Đặc điểm cấu tạo, kiến trúc quặng

4.3.1. Đặc điểm cấu tạo quặng

Các khoáng vật quặng trong vùng nghiên cứu được thành tạo chủ yếu theo

phương thức trao đổi thay thế (gặm mòn, hòa tan) với các khoáng vật tạo trước, đôi

khi là sự lắng đọng vật chất, kết tinh từ dung dịch nhiệt dịch, lấp đầy các hệ thống

khe nứt, đứt gãy, các đới dập vỡ cà nát, mặt tách phiến, bong lớp.

122

Do có sự phân bố không đồng đều của các khoáng vật trong thân quặng nên quặng

có cấu tạo đa dạng. Các vi cấu tạo gặp dưới kính là mạch, xâm tán, ổ, dải hạt, gặm mòn,

mạng mạch, vành riềm. Trong đó phổ biến nhất là cấu tạo xâm tán.Các khoáng vật

quặng như sheelit, bismut tự sinh, bismutinit, chalcopyrit, pyrit xâm tán không đều trên

nền đá. Cấu tạo khối, xâm tán dày ít phổ biến hơn chỉ đặc trưng cho pyrotin và một số ít

chalcopyrit tạo thành các ổ đặc xít, đôi khi với sự thay thế gắn kết của các khoáng vật thứ

sinh (goethit). Ứng với mỗi loại khoáng vật và phương thức hình thành của chúng có

những đặc điểm kiến trúc riêng. Dưới đây mô tả chi tiết một số các cấu tạo và kiến trúc

chính của quặng trong khu mỏ theo phương thức thành tạo của chúng.

- Cấu tạo ổ đặc xít: Đặc trưng cho khoáng vật quặng pyrotin và một phần

là chalcopyrit. Loại cấu tạo này có mức độ phổ biến không nhiều, pyrotin trong

một số mẫu quặng thường phân bố tập trung thành các ổ nhìn bằng mắt thường

hầu như đặc xít, kích thước các ổ thường vài milimet đến 4-5cm. Dưới kính hiển

vi trong các ổ quặng đặc xít này ta có thể thấy còn có các vi ổ tàn dư của đá

skarn chưa bị thay thế hết.

Ảnh 4.18. Pyrotin (Pyr) tập hợp hạt tha hình, cấu tạo ổ đặc xít, chứa tàn dư của đá

skarn chưa bị thay thế hết (ảnh mẫu 08978).

- Cấu tạo xâm tán dày: Xuất hiện trong quá trình trao đổi thay thế đá và

quặng. Quá trình thay thế xảy ra do sự tác dụng của dung dịch nhiệt dịch lên tổ hợp

các khoáng vật quặng và khoáng vật tạo đá được hình thành ở giai đoạn trước. Hầu

hết các khoáng vật như pyrotin, chalcopyrit đều tạo nên cấu tạo loại này song mức

123

độ phổ biến không nhiều. Trong nhiều hạt khoáng vật xâm tán trong đá có thể quan

sát rất rõ những tàn dư tha hình của đá biến đổi vây quanh hoặc thạch anh chưa bị

khoáng vật quặng thay thế hết. Các khoáng vật trong loại cấu tạo này thường có

kiến trúc hạt tha hình, đôi khi bị cà nát.

Ảnh 4.19. Magnetit (mt) vi hạt tha hình xâm tán khá dày trên nền đá skarn.

- Cấu tạo dạng xâm tán: cấu tạo này rất đặc trưng và phổ biến cho các

khoáng vật trong khu mỏ, các khoáng vật sheelit, bismut, bismutinit, pyrit,

chalcopyrit, pyrotin, sphalerit, magnetit và hematit (ảnh 4.20). Các khoáng vật

thường tạo thành các tập hợp với kích thước khác nhau xâm tán trong đá biến đổi,

đá carbonat. Mức độ xâm tán của các khoáng vật không đều nhau và không theo

một quy luật nhất định.

Ảnh 4.20. Các vi hạt sheelit (She) tha hình xâm tán thành đám hạt trên nên đá skarn.

- Cấu tạo dạng mạch, mạng mạch: cấu tạo này đặc trưng cho quặng thành

tạo ở giai đoạn sau, xen lấp vào các khoáng vật sinh thành trước. Đặc biệt các

khoáng vật tạo quặng giai đoạn sau tạo thành các mạch xuyên lấp vào các khe nứt

124

của khoáng vật tạo đá. Điển hình các khoáng vật chalcopyrit II, pyrotin II và

sphalerit thường tạo thành các mạch lấp đầy vi khe nứt của đá hoặc tạo thành các

mạch thay thế cho khoáng vật tạo quặng trước. Trong quặng oxy hoá loại cấu tạo

này cũng gặp nhưng ít phổ biến hơn như nhóm hydroxit sắt. Việc thành tạo chúng

chủ yếu là nhờ sự lấp đầy các khoáng vật thứ sinh cụ thể là goethit theo các khe

nứt, kẽ hở có trước.

Ảnh 4.21. Pyrotin (Pyr), chalcopyrit(Chp) tạo vi mạch lấp đầy

theo vi khe nứt trong thạch anh.

- Cấu tạo keo: Gặp chủ yếu trong quặng oxy hoá lấy trực tiếp trong đới phong

hóa phát triển gần mặt đất. Cấu tạo này được hình thành do kết quả lắng đọng của

các khoáng vật từ dung dịch keo sắt là chủ yếu. Ngoài ra còn gặp một số của

chalcopyrit thành bornit và covelin.Trong loại cấu tạo này gặp một số hình thái khác

nhau phổ biến như cấu tạo nhũ keo, vỏ keo đặc trưng cho goethit. Cấu tạo dạng ẩn

tinh, vành riềm tập hợp keo phân đới đặc trưng cho covelin, bornit và melnicovit.

4.3.2. Đặc điểm kiến trúc quặng

Trong vùng nghiên cứu tồn tại 2 nhóm kiến trúc nguyên sinh và thứ sinh.

Nhóm kiến trúc nguyên sinh được hình thành đồng thời với quá trình tạo quặng do

sự trao đổi thay thế các khoáng vật thành tạo trước với dung dịch nhiệt dịch. Nhóm

kiến trúc thứ sinh của quặng nguyên sinh được hình thành sau quá trình tạo quặng,

liên quan tới sự phá huỷ kiến tạo sau quặng, quặng bị cà nát, dập vỡ, tái kết tinh,

định hướng.... Các kết quả phân tích khoáng tướng các mẫu quặng trong vùng

nghiên cứu gặp những kiến trúc sau:

125

- Kiến trúc hạt tự hình, nửa tự hình: đặc trưng có sheelit, pyrit, magnetit,

hematit chúng thường phát triển thành những tinh thể hoàn chỉnh, hình khối xâm

tán trong nền nền đá carbonat bị biến đổi.

Ảnh 4.22. Sheelit vi hạt tự hình xâm tán trên nên đá

Ảnh 4.23. Pyrit vi hạt tự hình xâm tán trên nền đá

- Kiến trúc hạt tha hình: là kiến trúc phổ biến nhất và gặp ở hầu hết các

khoáng vật trong mỏ như: pyrotin, chalcopyrit, pyrit, bismut tự sinh, bismutin,

sphalerit, sheelit, magnetit với kích thước thay đổi trong phạm vi rộng và với nhiều

hình dáng khác nhau.

Ảnh 4.24. Sheelit hạt tha hình xâm tán trong đá

126

- Kiến trúc xen lấp: phổ biến các khoáng vật như: pyrotin II, chalcopyrit II sphalerit xen lấp vào khe nứt của pyrotin I, chalcopyrit I và đá. Hình dạng và kích thước của các

khoáng vật xen lấp phụ thuộc vào hình dạng và kích thước của các khe nứt.

Ảnh 4.25. Pyrotin tạo vi mạch lấp đầy theo vi khe nứt của đá

Ảnh 4.26. Bi tự sinh (Bi) cùng chalcopyrit(Chp) xuyên lấp theo vi khe nứt tạo vi

mạch lấp đầy trong nền đá skarn.

- Kiến trúc gặm mòn thay thế: thường gặp trong quặng cả vùng nghiên cứu. một số mẫu có thể quan sát rất rõ các khoáng vật như: pyrotin, chalcopyrit gặm mòn thay thế cho khoáng vật tạo đá có trước, hoặc chalcopyrit II tạo vi mạch xuyên cắt thay thế Pyrotin I, sheelit. Ngoài ra còn quan sát rõ hiện tượng magnemit gặm mòn thay thế cho magnetit.

127

Ảnh 4.27. Magnetit bị magemit (Mag) thay thế giả hình trong nền đá skarn.

Ngoài ra còn có các kiến trúc đới keo, vi tinh, hạt tàn dư, hạt giả hình... đặc

trưng cho quặng oxy hoá, thể hiện ở các khoáng vật như covelin, bornit, goethit,

melnicovit.

4.4. Thứ tự sinh thành và tổ hợp cộng sinh khoáng vật

Từ các kết quả phân tích thành phần khoáng vật, cấu tạo & kiến trúc quặng, phân

chia các THCSKV và các quá trình biến đổi các đá trong khu mỏ mỏ, có thể phân chia

ra các thời kỳ và giai đoạn tạo khoáng của mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo như sau:

1. Thời kỳ biến chất tiếp xúc trao đổi thành tạo skarn:

Quá trình trao đổi thay thế giữa granit khối Đá Liền (K2) với các tập đá vôi,

sét vôi của hệ tầng Phú Ngữ (O-S) tạo nên các đá skarn xảy ra trong 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn skarn sớm: Thành tạo đá skarn với tổ hợp cộng sinh khoáng vật

đặc trưng: Granat (andradit) + hedenbergit (pyroxen xiên) +/- scapolit+/-

vesuvian+/- wolastonit.

+ Giai đoạn Skarn giữa: thành tạo đá skarn với tổ hợp cộng sinh khoáng vật đặc

trưng : hastingxit magnetit + sheelit I + khoáng vật sulfua (pyrotin I, chalcopyrit I).

+ Giai đoạn skarn muộn: thành tạo đá skarn với tổ hợp cộng sinh khoáng vật

đặc trưng biotit +/danalit +/- datolit +/-danalit+/- danburit.

128

2. Thời kỳ Tạo quặng:

Đây là thời kỳ tạo quặng sản phẩm với sự bắt đầu bằng quá trình biến

chất trao đổi felspat và greisen hóa, bao gồm 2 giai đoạn ứng với các THCSKV

đặc trưng tương ứng:

+ Giai đoạn greisen: Dung dịch hậu magma gây greisen hóa các đá skarn tạo

đá biến chất trao đổi greisen ngoại, và gây greisen hóa đá granit 2 mi ca Đá Liền tạo

greisen nội, thành tạo quặng sản phẩm với THCSKV đặc trưng: Thạch anh I -

sheelit II - fluorit trong cả greisen ngoại và greisen nội.

+ Giai đoạn nhiệt dịch sớm: Gây biến đổi nhiệt dịch thạch anh hóa, sericit

hóa, chlorit hóa, epidot hóa các đá vây quanh, thành tạo quặng sản phẩm với

THCSKV đặc trưng: Thạch anh II - Pyrotin II - Chalcopyrit II - Bi, phân bố trong

greisen ngoại, greisen nội và cả trong cả đá sừng, đá skarn không bị greisen hóa.

3. Thời kỳ sau tạo quặng:

Thời kỳ này chỉ gồm 1giai đoạn được xem như là giai đoạn nhiệt dịch muộn

kết thúc quá trình tạo quặng trong khu mỏ với sự hình thành THCSKV: Thạch anh

III - Calcit.

4. Thời kỳ phong hóa:

Dưới tác động của các tác nhân phong hóa lên các thân quặng trong khu mỏ

làm cho các khoáng vật sulfua như pyrotin, chalcopyrit, pyrit ở phần trên thân

quặng bị biến đổi tạo thành các khoáng vật thứ sinh: goethit, hydrogeothit, covelin,

chalcozin, bornit.

129

Bảng 4.3. Bảng thứ tự thành tạo và tổ hợp công sinh khoáng vật mỏ Núi Pháo

130

4.5. Đặc điểm thành phần hóa học quặng

4.5.1. Các nguyên tố chính

Để nghiên cứu hàm lượng các kim loại chính trong quặng của mỏ Núi Pháo,

NCS đã sử dụng các kết quả phân tích của Công ty Tiberon Mineral Ltd trong quá

trình thăm dò, trong đó các mẫu đã được phân tích tại các phòng thí nghiệm lớn trên

thế giới. Kết quả phân tích hóa cho thấy nguyên tố quặng chính tại mỏ Núi Pháo

gồm: W, Cu, Au, Bi, F và Fe. Các nguyên tố này phân bố trong các loại đá khác

nhau là sản phẩm của các quá trình biến chất trao đổi skarn hóa và greisen hóa. Bên

cạnh đó, việc kết hợp giữa mô tả thạch học và thành phần hóa học kim loại trong

quặng cho thấy, các kim loại quặng chủ yếu xuất hiện trong đá biến chất trao đổi

Skarn bao gồm cao nhất là Skarn giữa, và thấp nhất là skarn sớm, đặc biệt, hàm

lượng kim loại wolfram tăng cao cực đại trong đới biến chất chồng của greisen lên

đá skarn giai đoạn giữa, muộn.

Nguyên tố W: Được phân tích dưới dạng hợp chất WO3, có hàm lượng dao

động từ clark đến 0.95% tại lỗ khoan NP 100, tổng quát hơn, trong các đá skarn

sớm tại lỗ khoan NP 05 là 0.16% và lỗ khoan NP 100 là 0.14%; skarn giữa tại lỗ

khoan NP 5 là là 0.32%, skarn muộn là 0.23%. Hàm lượng WO3 đạt cứ đại trong đá

greisen biotit lên đến 0.69%, hàm lượng WO3 tăng cao đột biến tại các thành tạo

chồng của greisen lên các đá skarn chứa quặng hóa có trước lên đến 0.9-1% tại lỗ

khoan NP 100. Ngoài ra, một số mẫu của công ty Tiberon thực hiện trong quá trình

thăm dò còn cho kết quả cao hơn 1% WO3.

Nguyên tố Au: Trong loạt mẫu đã được phân tích của lỗ khoan NP 100 thì

hàm lượng vàng dao động từ clark đến 1 g/t. Vàng tự sinh thường đi cùng với Cu

trong khoáng vật chalcopyrit.

Nguyên tố Bi: là nguyên tố quan trọng thứ 2 trong mỏ sau wolfram, hàm lượng

Bi cũng biến thiên với biên độ lớn từ clark đến 0.29% trong các loại đá chứa quặng.

Nguyên tố Cu: hàm lượng của nguyên tố Đồng trong các đá biến đổi cao nhất

là trong đá Skarn muộn. Trong kết quả phân tích hóa hàm lượng đồng dao động

trong khoảng rộng từ Cark đến 0.5%.

131

Sử dụng kết quả phân tích hóa tại các lỗ khoan thăm dò: NP 53, NP 068A, NP

80,NP 100; NP 139 để xác định mối tương quan giữa các nguyên tố có ích trong mỏ

Núi Pháo qua thuật toán xác xuất thống kê có kết quả như sau:

a. Hệ số tương quan thành phần hóa theo lỗ khoan

Bảng 4.4. Hệ số tương quan thành phần hóa học các nguyên tố có ích trong mỏ

R(i,j) WO3 Cu Au Bi

1 0.207 0.282 0.235 WO3

0.235 0.655 0.823 1 Bi

0.207 1 0.54 0.655 Cu

0.282 0.54 1 0.823 Au

Hình 4.5. Biểu đồ Dendogramma thành phần hóa lỗ khoan

Qua kết quả trên có thể xếp 4 nguyên tố trên cùng vào một tổ hợp sinh thành.

Đặc biệt Au liên quan chặt chẽ với Bi sau đó đến Cu và WO3

132

b. Kết quả phân tích thành phần chính

Bảng 4.5. Kết quả phân tích thành phần chính

R(i,j) WO3 Bi Cu Au

WO3 1 0.235 0.207 0.282

Bi 0.235 1 0.655 0.823

Cu 0.207 0.655 1 0.54

Au 0.282 0.823 0.54 1

Thông số Au Bi Cu WO3

Tỷ lệ 100% 51.92% 73.08% 88.17%

Phi 1 2 3 4

WO3 0.431 -0.901 0.043 0.02

Bi 0.923 0.18 -0.161 0.3

Cu 0.799 0.178 0.569 -0.075

Au 0.892 0.09 -0.365 -0.251

Lamda 2.471338 0.883126 0.485084 0.158649

Lamda% 61.78% 22.08% 12.13% 3.97%

Kết quả phân tích cho thấy Au rất đặc trưng cho tổ hợp chiếm 61,78% sau đó

đến Bi, Cu và W.

c. Hệ số tương quan theo độ sâu lấy mẫu (DS)

Bảng 4.6. Hệ số tương quan theo độ sâu của các nguyên tố có ích

DS WO3 Bi Cu Au

1 DS

1 -0.07629 WO3

-0.12953 0.234847 1 Bi

-0.13126 0.207718 0.654325 1 Cu

-0.12411 0.282313 0.821581 0.540565 1 Au

133

Hình 4.6. Sơ đồ phân bố theo độ sâu của các nguyên tố có ích tại lỗ khoan NP -053

Biểu đồ LK NP-053 cho thấy có 1 đới quặng ở độ sâu 95 - 130m có WO3,

Bi, Cu, Au đều tăng cao. Các thân trên không đồng bộ. Ở độ sâu 55 - 75m Bi và Au

tăng cao khi đó WO3 lại tăng cao ở 30 - 47m. Cu có thể bị biến đổi thứ sinh từ thân

95 - 130m.

Hình 4.7. Sơ đồ phân bố theo độ sâu của các nguyên tố có ích tại lỗ khoan NP 68A

134

Biểu đồ lỗ khoan NP - 068A cho thấy có 2 thân quặng rất rõ rệt tương ứng

với độ sâu 45-65 m và 80- 97m.

Hình 4.8. Sơ đồ phân bố theo độ sâu của các nguyên tố có ích tại lỗ khoan NP 80.

Biểu đồ LK NP-080 cho thấy có 2 đới quặng ở độ sâu 80 - 150m và 35 -

45m. Bi, Cu và Au được làm giàu ở đới thứ sinh.

Hình 4.9. Sơ đồ phân bố theo độ sâu của các nguyên tố có ích tại lỗ khoan NP 100

135

Lỗ khoan NP-100 có nhiều đới nhỏ cho thấy các nguyên tố có cùng xu thế

tăng hoặc giảm giống nhau.

Hình 4.10. Sơ đồ phân bố theo độ sâu của các nguyên tố có ích tại lỗ khoan NP 139

Lỗ khoan NP - 139 có đới thân quặng rõ. Các cực đại của Cu, Bi, Au có liên

quan chặt chẽ với nhau.

4.5.2. Hàm lượng các nguyên tố đi kèm

Nguyên tố F: Có hàm lượng rất cao trong thân khoáng mỏ Núi Pháo, dao động từ

clark đến 16%, cố nơi lên đến 30%. Fluorit thường tập trung chủ yếu trong đá greisen

muscovit dưới dạng khoáng vật fluorit (CaF2), cùng với các khoáng vật kim loại sulfua

khác được hình thành từ dung dịch hậu magma của khối magma granit Đá Liền.

Nguyên tố Fe: là nguyên tố phụ trong tính toán giá trị kinh tế của mỏ, tuy

nhiên sắt có mặt trong hầu hết các phân vị địa chất chứa quặng của mỏ. Sắt có hàm

lượng dao động từ vài phần trăm đến hàng chục phần trăm trong hầu hết các lỗ

khoan thăm dò, tại lỗ khoan NP 100, sắt có hàm lượng cực đại là 50%. Thành phần

khoáng vật của sắt chủ yếu là magnetit, pyrotin, pyrit và chacopyrrit.

4.5.3. Nguyên tố hiếm, vết

Ngoài các kết quả kế thừa từ công tác thăm dò của công ty Tiberon 2003, NCS

đã thu thập hơn 10 mẫu quặng để phân tích thành phần nguyên tố vết, kết quả được

thể hiện tại bảng 4.7.

136

Bảng 4.7. Hàm lượng nguyên tố đất hiếm trong quặng đa kim Núi Pháo

Số hiệu mẫu SKN01 SKN02 SKN03 SKN04 SKN05 GRN01 GRN02 GRN03 GRN04 GRN05

Sc < Blank 0.6 < Blank 1.62 < Blank 1.64 3.71 5.64 98.48 2

Y 37.36 60.11 24.19 27.86 18.22 67.13 57.55 33.86 791.25 81.67

La 0.65 0.69 0.48 1.9 0.17 348.27 235.5 63.14 4489.4 512.32

Ce 2.43 1.34 1.47 3.69 0.72 670.07 420.03 111.8 V. Ng. 975.83

Pr 0.47 0.28 0.29 0.45 0.16 74.28 46.9 12.6 1050.9 109.04

Nd 2.52 1.71 1.51 1.98 0.92 223.14 150.64 40.69 3460.9 326.34

Sm 1.55 1.48 0.9 0.78 0.52 35.82 30.71 8.99 718.92 52.38

Eu 0.53 0.6 0.35 0.14 0.26 3.82 3.66 1.23 72.83 5.04

Gd 2.27 2.64 1.39 1.23 0.9 28.39 25.63 7.99 556.75 41.69

Tb 0.66 0.89 0.43 0.37 0.39 3.45 3.48 1.21 71.38 5.04

Dy 6.07 8.45 3.87 3.21 2.51 16.29 16.39 6.11 326.66 22.67

Ho 1.27 1.97 0.72 0.68 0.56 2.36 2.24 0.92 43.92 3.13

Er 4.44 7.47 2.77 2.41 2.3 6.9 5.54 2.65 111.12 8.94

Tm 0.37 0.5 0.5 0.33 0.33 0.55 0.86 1.66 0.56 1.03

Yb 2.73 3.17 3.45 2.1 2.21 3.53 6.28 12.78 4.42 5.43

Lu 0.36 0.45 0.46 0.3 0.32 0.46 0.81 1.77 0.59 0.59

Th 9.24 17.41 20.33 17.35 16.8 17.02 0.31 0.02 0 23.53

U 0.37 0.5 0.5 0.33 0.33 0.55 0.86 1.66 0.56 1.03

137

Kết quả trên cho thấy, các nguyên tố đất hiếm nhẹ (LREE) như Ce trong

các tập skarn đều thấp. Các nguyên tố đất hiếm trung bình (MREE) Sm và nặng

(HREE) như Y và Yb cũng có hàm lượng nghèo. Ngược lại trong tập mẫu

greisen hàm lượng nguyên tố Ce cao hơn và hàm lượng các nguyên tố Sm, Y và

Yb tương đối nghèo.

Trong biểu đồ qui chuẩn theo thành phần đất hiếm Chondrite (Nakamura,

1974), các tập mẫu greisen có thành phần LREE giàu hơn rất nhiều so với

HREE. Tỷ số đất hiếm nhẹ trên đất hiếm nặng cao (La/Yb = 12.56-1015.7,

Ce/Yb = 25.41-189.82). Tập mẫu skarn có thành phần LREE thấp hơn so với

HREE chứng tỏ nguồn magma của tập mẫu đã từng trải qua nóng chảy.

4.6. Đặc điểm các bao thể trong thạch anh của quặng W-đa kim

Trong thạch anh của tập mẫu phân tích chỉ gặp các bao thể nguyên sinh, gồm

chủ yếu là bao thể lỏng - khí, ít hơn có bao thể khí - lỏng, bao thể khí.

- Bao thể lỏng - khí: Thường có dạng hình tròn, ô van, hoặc nhiều cạnh. Kích

thước các bao thể từ 5 - 12 micromet (theo cạnh dài bao thể). Mật độ bao thể trung

bình, thường từ 50 - 100 bao thể/1mm2, đôi khi mật độ bao thể thấp (<50 bao

thể/1mm2 ) và cao (> 100 bao thể/1mm2). Thành phần bao thể: pha lỏng chiếm tỷ lệ

từ 70 -90%, có mẫu 95%, pha khí chiếm tỷ lệ 10 - 30%.

- Bao thể khí - lỏng: Ít phổ biến hơn bao thể lỏng - khí, có dạng o van, nhiều

cạnh, kích thước từ 3 - 12 micromet. Mật độ bao thể thấp - trung bình, chủ yếu <50

bao thể/1mm2. Thành phần bao thể: pha khí 60 - 65%, pha lỏng: 35 - 40%.

- Bao thể khí: Hình dạng tròn, ô van nhỏ, kích thước từ 3 - 7 micromet, mật

độ thấp <50 bao thể/m2. Thành phần khí 100%.

Kết quả phân tích nhiệt độ đồng hoá bao thể cho thạch anh lấy trong 2 kiểu

quặng: thạch anh-sheelit và thạch anh-sulfua đa kim, được thống kê trong bảng 4.8.

138

Bảng 4.8. Tổng hợp nhiệt độ đồng hoá bao thể trong thạch anh

theo các kiểu quặng ở mỏ W-đa kim Núi Pháo

Nhiệt độ đồng hoá bao thể theo các kiểu quặng (oC)

Số hiệu mẫu

Thạch anh - sheelit 362-410oC

Thạch anh - sulfua đa kim 200-285oC

BT.NP-01

375-408oC 205-298oC BT.NP-02

372-4100C 199-297 oC BT.NP-03

375-4080C 215-290OC BT.NP-04

305-3830C 205-299OC BT.NP-05

383-3920C 207-3200C BT.NP-06

(Nguồn: Phân tích tại Viện Khoa học Địa chất & Khoáng sản)

Từ bảng kết quả trên cho thấy:

- Kiểu quặng thạch anh - sheelit được thành tạo trong khoảng 305 - 410oC

(nhiệt dịch nhiệt độ cao).

- Kiểu quặng thạch anh - sulfua đa kim được thành tạo ở nhiệt độ 200 -

320oC (nhiệt dịch nhiệt độ trung bình).

4.7. Phân chia các kiểu quặng trong mỏ W-đa kim Núi Pháo

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đặc điểm thành phần vật chất, điều kiện

địa chất và hóa lý thành tạo, NCS phân chia quặng W-đa kim ở mỏ Núi Pháo thành

2 kiểu quặng: Thạch anh - sheelit và thạch anh - sulfua đa kim.

- Kiểu quặng thạch anh - sheelit: Đây là kiểu quặng quyết định giá trị công

nghiệp của mỏ Núi Pháo, phân bố phổ biến trong các thể đá skarn bị biến chất

trao đổi felspat và biến chất trao đổi greisen hóa chồng lên, một phần ít hơn phân

bố trong đá granit bị greisen hóa. Tổ hợp khoáng vật đặc trưng của kiểu quặng này

là: thạch anh - sheelit - fluorit. Sheelit trong quặng ở dạng hạt nửa tự hình và tha

hình, kích thước 0,1 - >2mm; độ sạch cao, không chứa Mo, hàm lượng các nguyên

tố tương đương với mẫu sheelit chuẩn lý thuyết. Thân quặng dạng mạch, ổ, thấu

kính nằm trong các thể đá skarn bị felspat hóa và greisen hóa thuộc đới ngoại tiếp

xúc và nằm trong rìa nội tiếp xúc bị greisen hóa của khối granit 2 mica Đá Liền

phức hệ Pia Oắc.

139

- Kiểu quặng thạch anh - sulfua đa kim: Kiểu quặng này cũng như kiểu

quặng thạch anh-sheelit phân bố phổ biến trong các thể đá skarn bị biến chất trao

đổi felspat và biến chất trao đổi greisen hóa chồng lên, một phần ít hơn phân bố

trong đá granit bị greisen hóa.Thân quặng dạng ổ, đới mạch gồm các mạch, vi mạch

thạch anh sulfua kích thước 0,1 - 1m phát triển độc lập hoặc tập trung thành đới

rộng 2 - 4m trong đá skarn bị biến đổi hoặc không bị biến đổi và trong cả rìa nội

tiếp xúc bị greisen hóa của khối granit Đá Liền song với mức độ ít hơn. Tổ hợp

khoáng vật đặc trưng của kiểu quặng gồm: thạch anh - pyrotin - chalcopirit -

bismutin- Bi và Au. Hàm lượng trung bình trong quặng của Cu 0,17%, Bi 0,097%,

Au 0,19g/t. Trong kiểu quặng này còn gặp sphalerit giàu Fe với số lượng không

đáng kể. Tổng hàm lượng khoáng vật sulfua trong quặng từ 5 - 20%. Biến đổi nhiệt

dịch đi kèm đặc trưng là thạch anh hóa, chlorit hoá, sericit hóa, epidot hóa.

Tổng kết lại, thành phần khoáng vật quặng của mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo

gồm các khoáng vật quặng phổ biến như: magnetit, sheelit, pyrotin, chalcopyrit,

bismutin, bismut tự sinh, pyrit, fluorit và vàng; các khoáng vật quặng ít gặp:

sphalerit, molybdenit, wolframit; khoáng vật phi quặng gồm: hedenbergit, andradit,

hastingsit, biotit, muscovit, thạch anh, calcit, chlorit, epidot..,các khoáng vật quặng

được hình thành trong các giai đoạn thành tạo skarn và giai đoạn greisen cũng như

giai đoạn nhiệt dịch. Các thân quặng công nghiệp của mỏ wolfram - đa kim Núi

Pháo chính là các thể đá biến chất trao đổi được cấu thành bởi các tổ hợp cộng sinh

khoáng vật của đá felspatolit, các đá greisen, quặng thạch anh - sheelit - fluorit,

quặng sulfua nằm chồng lên các đá skarn.

140

Chương 5

NGUỒN GỐC MỎ WOLFRAM-ĐA KIM NÚI PHÁO

Các kết quả phân tích vị trí không gian, bối cảnh địa động lực, tuổi thành tạo

các khối granit và quặng hóa, thành phần địa hóa, thành phần nguyên tố đất hiếm và

mối liên quan đến các hoạt động biến chất trao đổi trong mỏ Núi Pháo đã đưa đến kết

luận khối granit Đá Liền là tác nhân gây nên các quá trình biến chất trao đổi trong

khu mỏ, và khối xâm nhập này cũng chính là nguồn cung cấp khoáng hóa cho mỏ

Núi Pháo.

Trong chương này, NCS sẽ đi sâu vào nghiên cứu tính sinh khoáng của khối

granit Đá Liền thuộc phức hệ Pia Oắc và luận giải nguồn gốc của quặng hóa mỏ

wolfram -đa kim Núi Pháo.

5.1. Tính sinh khoáng của granit khối Đá Liền thuộc phức hệ Pia Oắc

5.1.1. Tính sinh khoáng của granit khối Đá Liền từ các kết quả nghiên cứu thạch

luận và môi trường địa động lực.

Các thành tạo granit khối Đá Liền cùng với các khối granit Pia Oắc, Thiện Kế

được xếp vào phức hệ Pia Oắc có tuổi K2 (Dovjikov và nnk, 1965).Theo đặc điểm địa

chất- cấu trúc và thành phần vật chất thì tổ hợp granitoid phức hệ Pia Oắc thuộc loạt

magma kiềm - vôi quá bão hòa nhôm được chỉ thị bằng sự có mặt của các khoáng vật

giàu nhôm (muscovit, granat, topaz), cao silic (SiO2 = 72-75%), trội kali rõ rệt so với

natri (loạt potassic), thấp calci… tương ứng với magma nguồn gốc vỏ (kiểu S granit).

Các đặc trưng địa hóa nguyên tố vết và đồng vị cho thấy granitoid phức hệ Pia Oắc

có nhiều nét gần gũi với với kiểu granit plumazit kim loại hiếm (Tauson, 1977) xuất

sinh từ miền nguồn vỏ lục địa ổn định trong môi trường địa động lực đồng va chạm

mảng, song không kết tinh tại chỗ (insitu) mà di chuyển theo các đứt gãy khu vực và

xâm vị xa nguồn, nên được gọi là granit “dị sinh” (allokhthonous), tương ứng với

granit nguồn vỏ xâm nhập - Ci (Pitcher, 1983) hay kiểu granit bão hòa nhôm giàu

muscovit - MPG (Barbarin, 1999). Chính vì lẽ đó, tổ hợp granit này mang đặc trưng

địa hóa của cả magma đồng va chạm mảng (hình 5.1 A) lẫn magma nội mảng (hình

5.1 B) và được xem như là sản phẩm của quá trình dồn dày vỏ và nóng chảy từng

141

phần do ảnh hưởng của sự kiện tạo núi Yến Sơn (Yanshanian Orogeny) xảy ra trong

Kreta.

Hình 5.1. Biểu đồ Rb-(Y+Nb) phân chia các kiểu magma (theo Pearce, 1984))

cho tổ hợp magma đồng va chạm mảng tuổi Kreta muộn phức hệ Pia Oắc. Các

trường: VAG- granit cung núi lửa; syn-COLG- granit đồng chạm mảng; WPG-

granit nội mảng; ORG- granit sống núi giữa đại dương, vị trí của khối Đá liền là

các hình elip màu đỏ.

Căn cứ vào đặc điểm các kiểu granitoid và sinh khoáng liên quan kết hợp với

việc phân tích thạch luận và môi trường địa động lực [47; 48] thì các thành tạo

granit phức hệ Pia Oắc nói chung có đặc trưng sinh khoáng Sn, W và thạch anh

nhiệt dịch. Tùy thuộc vào hoàn cảnh địa chất cụ thể mang tính địa phương mà đặc

trưng sinh khoáng của từng khối thuộc phức hệ tỷ lệ giữa Sn và W có sự thay đổi

khác nhau. Cụ thể, khối Pia Oắc đặc trưng sinh khoáng Sn > W, khối Đá Liền đặc

trưng sinh khoáng W, khối Thiện Kế đặc trưng sinh khoáng W > Sn.

5.1.2. Tính sinh khoáng của granit khối Đá Liền từ các kết quả nghiên cứu thạch- hóa

Trên cơ sở các kết quả phân tích thành phần hóa cơ bản chính của granit khối

Đá Liền (bảng 5.1), NCS đã tiến hành sử dụng các Modul thạch hoá để đánh giá

tiềm năng sinh quặng của thành tạo granit Đá Liền. (Theo phương pháp của B.N.

Permiakov, 1983).

142

Bảng 5.1. Kết quả phân tích hóa cơ bản của granit khối Đá Liền

Hàm lượng chỉ tiêu phân tích (%)

TT KHM

SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 FeO CaO MgO K2O Na2O MnO P2O5

1 DL1701 73,94 14,97

0,05

0,30

0,03

1,15

0,15

4,70

3,32

0,01

0,17

2 DL1702 73,90 14,51

0,05

0,21

0,10

1,15

0,15

4,55

3,23

0,01

0,16

3 DL1703 73,48 14,20

0,04

0,23

0,13

1,15

0,15

4,61

3,37

0,01

0,17

4 DL1704 73,68 14,41

0,04

0,24

0,05

1,15

0,15

4,65

3,28

0,01

0,16

5 DL1705 73,46 14,52

0,03

0,27

0,04

1,15

0,15

4,54

3,24

0,01

0,16

( Trung tâm Phân tích - Thí nghiệm Địa chất, Tổng cục ĐC&KS Việt Nam)

Từ kết quả tính toán khối lượng nguyên tử của các nguyên tố tạo đá tính toán

5modul theo các công thức sau:

- Độ Silic: q = [Si-(Na+K+Ca+Mg+ ΣFe)]:Si

- Độ Canxi: c = Ca:(Ca+Na+K)

- Độ Kiềm: α = (Na+K):Al

- Độ Sắt: f = ΣFe : (ΣFe +Mg)

- Kiểu kiềm: n = Na : (Na’ + K)

Kết quả tính toán cho giá trị các modul thạch hóa của granit khối Đá Liền thể

hiện ở bảng 5.2.

Bảng 5.2. Kết quả tính toán giá trị các modul thạch hóa của granit khối Đá Liền

Mẫu Khoảng DL 01 DL 02 DL 03 DL 04 DL 05 dao động Ký hiệu Chỉ số

Độ silic q 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81

Độ can xi c 0.09 0.09 0.09 0.09 0.12 0.09-0.12

Độ kiềm α 0.70 0.71 0.74 0.72 0.71 0.70-0.74

Độ sắt f 0.53 0.52 0.56 0.50 0.51 0.51-0.56

Kiểu kiềm n 0.34 0.34 0.35 0.34 0.34 0.34-0.35

- Độ silic q = 0,8091, ứng với tổ hợp granitoid sinh quặng W - Nb - CaF2;

- Độ calci c = 0,0901, ứng với tổ hợp granitoid sinh quặng W & CaF2;

- Độ kiềm α = 0,7044, ứng với tổ hợp granitoid sinh quặng Mo;

- Độ sắt f = 0,5291, ứng với tổ hợp granitoid sinh quặng Au - Mo.

143

Bảng 5. 3. Bảng modul thạch hoá để đánh giá tiềm năng sinh quặng của thành tạo

granit (Theo phương pháp của B.N. Permiakov, 1983)

q

c

ɑ

f

n

Nhóm tổ hợp đá magma

0,49-0,56

0,235-0,31

0,65-0,72

0,32-0,53

0,59-0,76

I

0,55-0,60

0,12-0,26

0,69-0,80

0,32-0,40

0,59-0,64

0,62-0,68

0,15-0,24

0,72-0,80

0,32-0,44

0,49-0,56

II

0,68-0,70

0,15-0,18

0,72-0,85

0,32-0,52

0,63-0,66

0,70-0,72

0,14-0,20

0,65-0,76

0,75-0,62

0,535-0,61

IIIa

0,72-0,74

0,105-0,20

0,72-0,86

0,44-0,62

0,535-0,69

0,74-0,76

0,125-0,15

0,67-0,70

0,54-0,70

0,57-0,61

IIIb

0,76-0,785

0,105-0,15

0,67-0,78

0,54-0,70

0,57-0,61

0,74-0,76

0,01-0,07

0,90-1,01

0,70-0,825

0,52-0,61

IV

0,74-0,76

0,07-0,09

0,81-0,90

0,825-0,92

0,46-0,50

V

0,76-0,785

0,01-0,09

0,78-1,01

0,70-0,92

0,46-0,57

0,785-0,805

0,02-0,08

0,75-1,00

0,59-0,97

0,49-0,61

VI

0,805-0,83

0,01-0,08

0,75-0,91

0,74-0,93

0,46-0,61

VII

I. Liên quan khoáng hóa đa kim & vàng-đa kim; II. Liên quan với khoáng hóa

vàng-molibden; IIIa & IIIb. Liên quan với khoáng hóa molibden; IV. Liên quan

với khoáng hóa W-Mo; V. Liên quan với khoáng hóa W & fluorit; VI. Liên quan

với khoáng hóa Sn, Sn-W; VII. Liên quan với khoáng hóa W-Nb & fluorit

Các kết quả trên cho thấy granit khối Đá Liền có tiềm năng sinh khoáng W và

CaF2 chiếm ưu thế, một phần có khả năng sinh quặng Au và Mo. Điều này hoàn

toàn phù hợp với thực tế quặng hóa ở mỏ Núi Pháo.

* Sử dụng các biểu đồ biểu diễn sự phụ thuộc của hàm lượng và tỷ lệ các

oxyt kiềm vào hàm lượng oxyt silic trong các đá magma của các mỏ skarn-

sheelit-sulfua điển hình (Lermontov, Vostoc-2, Agưnka) ở vùng Viễn Đông (LB

Nga) cho thấy sự phụ thuộc của hàm lượng và tỷ lệ các oxyt kiềm vào hàm lượng

oxyt silic trong đá granit Đá Liền khá phù hợp với các đá magma ở các mỏ nêu

trên (hình 5.2 a,b).

Hình 5.2. Biểu đồ sự phụ thuộc của tỷ lệ (A) và hàm lượng các oxyt kiềm (B) vào

144

hàm lượng oxyt silic trong các đá magma của các mỏ skarn-sheelit-sulfua điển hình

* Sử dụng các đặc trưng thạch hóa cơ bản của granit Đá Liền như: Fe3+ / (Fe2+

+ Fe3+) Nguyên tử; Al / (Na + K + Ca) Phân tử; K / (K+Na) Nguyên tử; (Na+K)/Al

Phân tử đem so sánh với các đặc trưng thạch hóa cơ bản của của các phức hệ chứa

wolfram của các mỏ skarn-sheelit-sulfua điển hình - Lermontov, Vostoc - 2,

Agưnka (LB Nga) cho thấy có sự khá phù hợp của granit Đá Liền với các đá

magma ở các mỏ nêu trên (hình 5.3).

Hình 5.3. Các đặc trưng thạch hóa cơ bản của các phức hệ granit chứa wolfram

của các mỏ skarn-sheelit-sulfua điển hình

145

* Sử dụng các thông số thạch hóa và trạng thái oxy hóa Fe của granit Đá Liền

so sánh với các mối tương quan tương tự của các kiểu mỏ skarn chính trên thế giới

cho thấy skarn Đá Liền nằm khá trùng với vị trí kiểu mỏ W (hình 5.4 và 5.5)

Hình 5.4. Vị trí của granit khối Đá Liền trên các biểu đồ so sánh các mối tương

quan tương tự của các kiểu mỏ skarn chính trên thế giới (Meinert, 1995).

146

Hình 5.5.Vị trí của granit Đá Liền trên các biểu đồ so sánh các mối tương quan giữa

MgO và K2O với SiO2 của các kiểu mỏ skarn chính trên thế giới (Meinert, 1995).

147

5.1.3. Tính sinh khoáng của khối granit Đá Liền theo đặc điểm địa hóa.

Để có thêm cơ sở xác định nguồn gốc khoáng hóa của mỏ Núi Pháo, NCS đã

tiến hành phân tích thành phần hóa học cho 5 mẫu granit khối Đá Liền và 5 mẫu

granit khối Núi Pháo bằng phương pháp hấp phụ nguyên tử ICP, kết quả như thể

hiện tại bảng 5.4 và Bảng 5.5.

Bảng 5.4. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại tạo quặng của đá granit khối Đá Liền

(kết quả phân tích của Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất)

Mẫu D009424 D016766 D009432 D016773 D016774

Nguyên tố Hàm lượng (ppm)

Bi <10 <10 <10 <10 <10

Cu 10,8 21,8 12,5 6,0 9,0

Mo 5,6 8,1 6,4 <5 8,8

W 198.2 27 239.4 35.6 128.7

Bảng 5.5. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại tạo quặng của đá granit khối Núi Pháo

(kết quả phân tích của Trung tâm phân tích địa chât)

D009424 D016766 D009432 D016773 D016774 Mẫu

Nguyên tố Hàm lượng (ppm)

Bi <10 <10 <10 <10 <10

Cu 5 2 6 5 1.9

Mo <5 <5 <5 <5 <5

W <20 <20 <20 <20 <20

Với kết quả trên, khối granit Đá Liền có hàm lượng wolfram trong đá gốc dao

động từ 27 ppm đến 240 ppm, gấp từ 20 đến 200 lần trị số clark của wolfram trong

148

đá granit axit, trong khi đó, hàm lượng của wolfram trong granit Núi Pháo không

vượt quá 20 ppm trong toàn bộ lô mẫu phân tích. Trong đá granit Đá Liền nguyên tố

đồng có hàm lượng gấp 5-10 lần clark, nguyên tố Mo có hàm lượng gấp 3-5 lần

clark của chúng trong đá granit, chỉ hàm lượng nguyên tố Bi là có sự tương đồng về

kết quả trong hai bộ mẫu với hàm lượng thấp hơn giới hạn đọc của máy phân tích.

Sử dụng các kết quả phân tích về hàm lượng Rb, Ni, Sc, V về đặc điểm các

nguyên tố hiếm vết trong tạo khoáng skarn W-Mo cho thấy hàm lượng các nguyên

tố này tại khối Đá Liền (bảng 5.6) cũng rất phù hợp với các kết quả nghiên cứu của

Lawrence D. Meinert [37];

Bảng 5.6. Bảng so sánh đặc điểm tạo skarn của các đá granit với khối Đá Liền

Các kiểu đá granit nghiên cứu

Các Hàm lượng Hàm lượng Đặc Hàm lượng Hàm lượng nguyên tạo mỏ Skarn tạo mỏ Skarn điểm tạo mỏ Skarn tạo mỏ Skarn tố vết tạo mỏ Skarn tạo mỏ Skarn khối Đá W(ppm) Cu(ppm) Mo Liền Au

Ni 7 16 10 7.2 18

Sc 3 8 2 2.58 14

V 7 85 4 7.4 99

Bên cạnh đó, Kết quả nghiên cứu của Dương Đức Kiêm (1984), cho thấy hàm

Rb 69 247 103 269 1250

lượng nguyên tố Rb trong khối Đá Liền là 1250ppm, nguyên tố Sr là 62.9ppm. Biểu

diễn các kết quả này lên biểu đồ oxi hóa khử của các thành tạo granit để luận giải

tính sinh khoáng cho thấy vị trí của khối Đá Liền khá phù hợp với khả năng sinh

khoáng W-Mo (hình 5.6, hình 5.7).

149

Hình 5.6. Vị trí của các khối granit trong sinh khoáng skarn theo biểu đồ hàm

lượng Rb-Sc và V-Ni (Meinert, 1995).

150

Hình 5.7. Khả năng sinh quặng của granit theo độ oxy hóa khử (A) và trong biểu đồ

sinh khoáng magma (B).

5.2. Tính giai đoạn của quá trình tạo quặng

Tại mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo các thân quặng được cấu thành bởi các tổ

hợp khoáng vật của các đá sừng, đá skarn, các đá biến chất trao đổi felspat, các đá

greisen và các sulfua. Sự thành tạo của các tổ hợp khoáng vật này tương ứng với 4

thời kỳ khoáng hóa: 1- Thời kỳ biến chất tiếp xúc nhiệt, 2- Thời kỳ biến chất trao

đổi thành tạo skarn, 3 - thời kỳ tạo quặng, 4 - Thời kỳ sau tạo quặng.

5.2.1. Thời kỳ 1: Biến chất tiếp xúc nhiệt.

Ở thời kỳ này các đá lục nguyên vây quanh bao gồm bột kết, đá phiến, cát kết

của hệ tầng Phú Ngữ (O-S pn) tại nơi tiếp xúc với khối granit Đá Liền đã bị sừng

151

hóa mạnh, còn các tập đá vôi cũng của hệ tầng Phú Ngữ bị biến đổi thành đá hoa.

Phần ngoài rìa vành tiếp xúc quan sát thấy các đá carbonat thể hiện ở dạng đá vôi

màu xám xẫm và đá vôi bị hoa hóa yếu màu xám, còn tại đới tiếp xúc là đá hoa màu

trắng (mặt cắt A-A, D-D). Theo tài liệu phân tích quang phổ thì hàm lượng của W

trong đá hoa thuộc vành tiếp xúc không xác định được.

5.2.2. Thời kỳ 2: thành tạo skarn

Các đá skarn trong khu mỏ được thành tạo trong 3 giai đoạn: sớm, giữa, muộn.

* Skarn giai đoạn sớm cộng sinh về mặt không gian với các đá granit 2 mica

sáng màu khối Đá Liền và quan sát được khá rõ trong các mặt cắt số A-A, B-B, C-

C, D-D. Skarn sớm biểu hiện ở tướng pyroxen - epidot nhiệt độ không cao (400 -

350o C; pyroxen thành phần xalit - feroxalit; epidot - zoizit - klinozoizit; không gặp

wolastonit). Hàm lượng công nghiệp của W trong skarn sớm không xác định được.

* Skarn giai đoạn giữa quan sát được trực tiếp tại tiếp xúc của các thể granit 2

mica sinh quặng khối Đá Liền giàu vật chất sialic. Khoáng hóa sheelit của skarn

giai đoạn giữa theo quan điểm của V.A.Jaricov (1968) được tách thành 2 kiểu: “đi

cùng” và “nằm chồng”.

- Khoáng hóa “đi cùng” được biểu hiện bởi các ổ kích thước đến một vài

centimet thành phần thạch anh - plagioclas trong đó chứa các tinh thể nhỏ tự hình

của hedenbergit thế hệ muộn, sheelit, hastingsit và các sulfua (pyrotin, chalcopyrit).

Dưới kính hiển vi phân cực truyền qua và phản xạ quan sát rõ mối quan hệ của các

khoáng vật vừa nêu, không có kiến trúc thay thế và tái kết tinh, thể hiện sự kết tinh

tuần tự của chúng. Nhiệt độ kết tinh của thạch anh lấy từ các ổ nói trên thay đổi

trong khoảng 300-3500C. Các đá skarn chứa khoáng hóa đi cùng có hàm lượng

WO3 không đạt yêu cầu công nghiệp.

- Khoáng hóa “nằm chồng” gắn liền với thời kỳ greisen hóa, thạch anh hóa và

sulfua hóa các đá skarn (chiếm ưu thế các kiến trúc thay thế, cà nát &…) về không

gian, các bộ phận skarn này nằm trùng với các đới đá biến chất trao đổi felspat hoặc

các đới đá greisen và thường chứa hàm lượng wolfram công nghiệp (từ 0,1 đến

>2,0% WO3).

152

* Skarn giai đoạn muộn ít phổ biến chỉ gặp một vài đới có bề dày < 1m cắt

qua quặng skarn - sheelitI - sulfuaI hoặc trong đá hoa tiếp xúc với granit Đá Liền. Thành phần chủ yếu của skarn muộn gồm tổ hợp cộng sinh khoáng vật đặc trưng

biotit +/danalit +/- datolit +/-danalit+/- danburit.

Nhìn chung, trong phạm vi khu mỏ có thể nhận thấy được khuynh hướng

giảm dần độ axit của các dung dịch tạo skarn theo hướng xa dần tiếp xúc với khối

xâm nhập và theo hướng từ kiểu skarn “sớm” tới kiểu skarn “muộn”.

5.2.3. Thời kỳ 3: tạo quặng

Các thân quặng chứa quặng hóa wolfram công nghiệp được thành tạo vào thời

kỳ này. Chúng là các thể đá biến chất trao đổi được cấu thành bởi các tổ hợp

khoáng vật của các đá biến chất trao đổi felspat, các đá greisen, quặng thạch anh -

sheelit và quặng sulfua nằm chồng lên các đá skarn.

Các đá biến chất trao đổi felspat, các đá greisen muscovit và quặng thạch anh-

sheelit là những thành tạo của giai đoạn rửa lũa axit (theo D.X. Korjinxki, 1955).

Chúng tuần tự thay thế nhau theo thời gian và có các thông số áp suất- nhiệt độ gần

gũi nhau, nhưng có đôi chút khác biệt về thành phần dung dịch nhiệt dịch.

Trong các đá greisen muscovit hàm lượng sheelit khá cao, đồng thời có mặt

pyrotin, chalcopyrit, sphalerit nằm chồng lên. Trong sphalerit nhận thấy có sự tăng

cao của hàm lượng sắt (đến 1%). Nhiệt độ đồng hóa bao thể trong thạch anh lấy từ

greisen muscovit và các vi mạch thạch anh-sheelit trong khoảng từ 305 đến 410oC.

Các đá greisen biotit nằm chồng lên đá skarn và đá biến chất trao đổi felspat.

Greisen biotit được phân biệt với greisen muscovit dựa vào tỷ lệ khối lượng các

khoáng vật sulfua và hàm lượng các nguyên tố tạp chất trong chúng. Trong greisen

biotit hàm lượng của sheelit, chalcopyrit, và pyrotin đạt cực đại. Thạch anh lấy từ

greisen biotit được kết tinh trong khoảng nhiệt độ 200-320oC. Theo quan điểm của

D.X.Korjinxki (1955) và B.A.Jaricov (1968) những thành tạo này thuộc về giai

đoạn kiềm muộn.

Sự thay đổi các thông số của dung dịch tạo quặng khi các khoáng vật kết tinh

đã dẫn đến sự thành tạo các tổ hợp khoáng vật quặng sulfua. Các kết quả nghiên

cứu khoáng vật bismut cho thấy chúng lắng đọng vào cuối giai đoạn thành tạo các

153

tổ hợp cộng sinh với sheelit, cùng sự kết tinh của các khoáng vật sulfua (pyrit,

pyrotin, chalcopyrit,…). Sự có mặt của pyrotin và bismut tự sinh trong quặng chứng

minh cho điều kiện khử của sự kết tinh khoáng vật và hướng của quá trình tạo

khoáng chuyển dịch độ pH từ miền kiềm về phía miền gần trung tính.

5.2.4. Thời kỳ 4: sau tạo quặng

Thời kỳ này là thời kỳ kết thúc hoạt động nhiệt dịch trong mỏ bằng sự biểu

hiện của các vi mạch thạch anh - carbonat và carbonat. Trong phạm vi các thân

quặng, các vi mạch này cắt qua toàn bộ các thành tạo khoáng vật đã được nghiên

cứu ở trên. Nhiệt độ đồng hóa bao thể trong thạch anh lấy từ vi mạch thạch anh -

calcit - clorit không vượt quá 2000C.

5.3. Tuổi magma sinh quặng và tuổi quặng hóa.

Tuổi magma sinh quặng granit Đá Liền

Từ các luận giải và kết quả nghiên cứu ở trên kết hợp với quan sát thực địa

cho thấy các thành tạo magma granit Đá Liền là các thành tạo magma sinh quặng tại

mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo. Lần đầu tiên NCS tiến hành phân tích tuổi của

magma granit Đá Liền bằng phương pháp phân tích tuổi đồng vị U - Pb zircon tại

phòng thí nghiệm Trường đại học Địa chất Trung Quốc (Bắc Kinh).

Kết quả phân tích cho thấy, tuổi 207U/235Pb của khối Đá Liền dao động từ 86-102

M.a, trung bình 90+/- 3 M.a. Tuổi 208U/232Pb dao động từ 84.7- 93 M.a, trung bình là

97.4+/-3.72 M.a. Biểu đồ đẳng thời và concordia cũng thể hiện sự tập trung của kết quả

phân tích đã đạt được. Như vậy, kết quả phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon, khối Đá

Liền có tuổi tuyệt đối là 90+/-3M.a. ứng với Kreta muộn (K2). Kết quả này cũng phù

hợp với các kết quả nghiên cứu tuổi của khối granit Pia Oắc (khối chuẩn của phức hệ

Pia Oắc) trước đây: tuổi đồng vị K-Ar là 85-95 M.a (Izokh E.P., 1965), tuổi đồng vị

Rb-Sr là 83.5+/-6.2 M.a, Ar-Ar là 89,7+/-1.8 M.a, K-Ar là 90 M.a.[2].

Tuổi quặng hóa mỏ Núi Pháo.

Để xác định tuổi quặng hóa của mỏ W-đa kim Núi Pháo, NCS lần đầu tiên áp

dụng phương pháp xác định tuổi đồng vị Re-Os trong molybdenit lấy từ quặng W

của mỏ. Kết quả phân tích được thống kê trong bảng 5.7, kết quả cho thấy sai số

giữa hai lần phân tích tương đối nhỏ, đạt sai số cho phép.

154

Bảng 5.7. Bảng kết quả phân tích tuổi Re-Os molybdenit mỏ Núi Pháo

Re187 ng/g Os187ng/g Tuổi mô hình Ma Trọng Số hiệu mẫu Hàm Sai Hàm lượng (g) Sai số Tuổi Sai số lượng số lượng

GA.D.016780 0.00236 279.6 3.4 0.4347 0.0052 93.24 1.84

GA.D.016782 0.00206 259.4 2.6 0.3912 0.0038 90.44 1.55

90.01~0.789410-90.03, sau khi trừ giá trị187Os tương quan, ứng dụng công thức

Có thể thấy hàm lượng Os thông thường của 2 kết quả phân tích là 0.391210-

toán học tính tuổi mô hình và độ không chắc chắn của tuổi mô hình. Tuổi mô hình

của 2 kết qủa phân tích là 911.69M.a. Đây có thể được coi là tuổi thành tạo của

khoáng vật molybdenit trong đới khoáng hoá mỏ wolfram đa kim Núi Pháo.

Các nghiên cứu trước đây và các kết quả nghiên cứu của tác giả Luận án đã

cho rằng các khối magma tuổi Kreta muộn thuộc phức hệ Pia Oắc là nguồn sinh

khoáng của khoáng hóa đa kim mỏ Núi Pháo, cùng với các kết quả nghiên cứu

thành phần vật chất khoáng vật, thành phần các nguyên tố hiếm, nguyên tố vết,

việc định tuổi Re-Os molybdenit cho kết qủa tuổi khoáng hóa là 91+/-1.69 M.a. là

phù hợp với nhận định trên và khẳng định nguồn dung dịch tạo khoáng vật

molybdenit trong đới khoáng hoá Wolfram Núi Pháo hoàn toàn có thể đến từ khối

granit hai mica Đá Liền thuộc phức hệ Pia Oắc, miền Bắc Việt Nam. Kết quả này

cũng phù hợp với các kết quả phân tích khoáng tướng, thành phần hóa học nguyên

tố chính, nguyên tố vết của quặng hóa và các khối magma góp phần làm sáng tỏ

nguồn gốc khoáng hóa của mỏ wolfram Núi Pháo.

5.4. Mô hình nguồn gốc Hệ magma - quặng mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo.

“Địa chất quặng” - là một nhánh lâu đời nhất của khoa học địa chất, đối

tượng nghiên cứu của nó là mỏ khoáng sản. Một trong những vấn đề quan trọng

nhất khi nghiên cứu mỏ khoáng sản chính là vấn đề nguồn gốc của mỏ. Việc tích

lũy một khối lượng lớn thông tin về vấn đề này dẫn đến sự cần thiết phải sử dụng

“phân tích hệ thống” cho phép xem xét các các đối tượng địa chất tự nhiên phức tạp

- các mỏ khoáng sản như là các hệ magma - quặng (HMQ). Trong các hệ magma -

155

quặng này, sự tiến hóa của các quá trình thạch sinh và tạo quặng nội sinh mang tính

liên tục và liên quan gắn bó lẫn nhau, dẫn đến sự tập trung vật chất quặng. Các mô

hình HMQ cấp bậc khác nhau được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu sinh khoáng

vùng quặng. Trong luận án, khi trình bày đặc điểm của mỏ ở cấp bậc “hệ magma -

quặng hóa”, NCS tuân thủ theo các nguyên tắc và thuật ngữ sau:

Hệ địa chất - là “Tập hợp các yếu tố phù hợp tối đa phản ánh hiện thực

khách quan” (Sarapov, 1977). Khi luận giải vấn đề sinh khoáng tác giả chấp nhận

khái niệm “hệ magma - quặng” hoặc “hệ quặng - magma” (Romanovxki, 1979;

Xukhov, 1981; Kovalenko, 1986; Bakulin, 1991; và nnk). Hệ magma - quặng hoặc

Hệ quặng - magma là một hệ địa chất phát triển một cách có quy luật trong không

gian và thời gian, nguyên nhân phát triển khởi đầu của hệ là quá trình magma và

hệ quả cơ bản là sự hình thành các vỉa quặng trong toàn bộ quá trình nhiệt dịch.

(Các hệ magma - quặng, Kovalenko, 1986).

Hệ tạo quặng (mang tính địa phương) được hiểu là “ một tổ hợp các quá

trình địa chất cũng như các điều kiện và hoàn cảnh liên quan mật thiết với nhau

quyết định điều kiện thành tạo các mỏ quặng” (V.I.Xmirnov,1989; A.I. Krivtxov,

1985, 1991; Yu.I.Bakulin, 1991; V.I.Gvozdev, 2007). Các yếu tố cơ bản của một hệ

tạo quặng là: 1- miền phát sinh và phân dị của các dung thể (miền chiết tách vật

chất quặng); 2- miền vận chuyển vật chất quặng; 3 - miền tập trung (lắng đọng) vật

chất quặng. Yếu tố thứ 1 và 3 là hai yếu tố dễ tiếp cận nhất để nghiên cứu. Yếu tố

thứ 1 chính là thời kỳ magma còn yếu tố thứ 3 chính là thời kỳ hậu magma (nhiệt

dịch - khí thành) của sự hình thành hệ magma - quặng (HMQ).

Khi xây dựng mô hình Hệ magma-quặng, NCS dựa theo quan điểm của

V.A.Jaricov cho rằng “các mỏ skarn có mối liên quan nguồn gốc với các đá magma,

chúng vừa là nguồn nhiệt và nguồn dung dịch cho các phản ứng tiếp xúc - trao đổi, đồng

thời cũng là nguồn vật chất cần thiết cho sự tạo quặng và tạo đá skarn”. (V.A.Jaricov.,

1968). Trong việc mô hình hóa hệ magma - quặng mỏ Núi Pháo, NCS sử dụng tổng hợp

các tài liệu về địa chất, địa hóa, đồng vị và các kết quả nghiên cứu khác.

Mỏ quặng (hệ magma - quặng mang tính địa phương cấp độ III) là yếu tố

chính đóng vai trò quyết định trong mô hình mang tính địa phương của hệ magma -

156

quặng chứa wolfram cấp độ I (vùng quặng). Tham gia vào các bộ phận hợp thành

một mô hình mỏ bất kỳ là các đá trầm tích, các đá magma, các đá biến chất trao đổi

và quặng, chúng được thành tạo ở các mức khác nhau của vỏ Trái đất. Quy ước vỏ

Trái đất có thể chia thành 3 đới, mỗi đới về nguyên tắc có đặc trưng riêng khác nhau

về nhiệt độ cũng như các quá trình địa chất xảy ra trong đó: 1- đới phát sinh các

dung thể; 2- đới tái nóng chảy và phân dị magma các dung thể; 3 - đới vận chuyển,

kết tinh các dung thể và lắng đọng quặng. Nhiệt độ ở đới 1 và 2 lớn hơn 5000C, còn

nhiệt độ ở đới 3 nhỏ hơn 5000C. Mỗi một đới phản ánh những giai đoạn khác nhau

trong sự tiến hóa của các dung thể magma và của các chất lưu nhiệt dịch sinh phẩm

từ dung thể magma. Để đánh giá mực phát sinh của dung thể magma, đặc điểm

thạch hóa của chúng và đặc điểm của các dung dịch nhiệt dịch sinh phẩm từ dung

thể magma, NCS sử dụng mô hình của D.V.Rundkvist (1985) và bổ sung tài liệu

nghiên cứu đồng vị U-Pb zircon của chính NCS và các tài liệu đồng vị K/Ar, Rb/Sr,

Ar/Ar của các tác giả khác. Các đá magma granit khối Đá Liền thuộc phức hệ Pia

Oắc là các đá magma sinh phẩm tạo khoáng hóa skarn-sheelit-sulfua ở mỏ Núi Pháo

theo các đặc điểm thạch hóa chúng được xếp vào kiểu S granit và các dung thể

magma granit Đá Liền được thành tạo vào thời kỳ đầu phát triển của hệ magma -

quặng tại mức độ sâu tương ứng. Các nghiên cứu thạch luận đã được đề cập ở trên

cho rằng các đá granit Đá Liền được xem như là sản phẩm của quá trình dồn dầy vỏ

và nóng chảy từng phần do ảnh hưởng của sự kiện tạo núi Yến Sơn (Yanshanian

Orogeny) xảy ra trong Kreta [24].

Sự di chuyển các chất lưu và sự hình thành các thân quặng xảy ra theo một

hệ thống các lỗ hổng và khe nứt, sự lấp đầy chúng tạo thành một hệ chất lưu thống

nhất. Việc đánh giá các thông số của hệ này được phân tích và tổng hợp từ các kết

quả nghiên cứu về các thành tạo biến chất trao đổi, các nghiên cứu về địa hóa, đồng

vị và tính giai đoạn của quá trình tạo khoáng.

Mô hình hệ magma - quặng hóa Núi Pháo được NCS xây dựng dưa trên mô

hình nguồn gốc cho mỏ skarn-sheelit-sulfua (hình 5.8) và được thể hiện tại hình 5.9.

Cơ sở chính của mô hình này là: 1- granit Đá Liền thuộc kiểu S granit trên cơ sở

nghiên cứu thạch hóa; 2-sự liên quan mật thiết về không gian và gần gũi về đặc

157

điểm các nguyên tố hiếm vết giữa các đá granit Đá Liền và các thành tạo đá skarn;

3-khả năng sinh quặng của các đá granit Đá Liền đã được chứng minh trên cơ sở

các nghiên cứu về thạch luận, thạch hóa, địa hóa; 4- sự có mặt các thành tạo biến

chất trao đổi phù hợp với đặc điểm thạch hóa của các đá magma granit Đá Liền; 5-

sự gần gũi về khoảng tuổi thành tạo của granit Đá Liền và tuổi của khoáng hóa

Hình 5.8. Mô hình nguồn gốc magma - quặng mỏ skarn sheelit-sulphua

sheelit đi kèm.

Hình 5.9. Mô hình nguồn gốc mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo

158

Như vậy, bên cạnh giai đoạnh tạo đá và tạo khoáng skarn, thời kỳ greisen -

nhiệt dịch đóng vai trò chính tạo quặng sản phẩm với 2 kiểu quặng công nghiệp là:

thạch anh-sheelit và thạch anh-pyrotin-chalcopyrit-bismut, dựa trên cơ sở chính là: 1

- granit Đá Liền thuộc kiểu S granit trên kết quả nghiên cứu thạch hóa; 2 - sự liên

quan mật thiết về không gian và gần gũi về đặc điểm các nguyên tố hiếm vết giữa các

đá granit Đá Liền và các thành tạo đá skarn; 3 - khả năng sinh quặng của các đá granit

Đá Liền đã được chứng minh trên cơ sở các nghiên cứu về thạch luận, thạch hóa; 4 -

sự có mặt các thành tạo biến chất trao đổi phù hợp với đặc điểm thạch hóa của các đá

magma granit Đá Liền; 5 - sự gần gũi về khoảng tuổi thành tạo của granit Đá Liền và

tuổi của khoáng hóa sheelit đi kèm, mô hình hệ magma - quặng hóa Núi Pháo được

NCS xây dựng cho mỏ skarn-sheelit-sulfua Núi Pháo.

159

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Qua quá trình nghiên cứu thực hiện luận án, với nhiều kết quả thu được từ

khảo sát thực địa, phân tích các loại mẫu, xử lý tài liệu, phân tích hệ thống và luận

giải khoa học, NCS rút ra các kết luận sau:

1. Quặng hóa wolfram-đa kim mỏ Núi Pháo được khống chế bởi 3 yếu tố:

a- Yếu tố magma: Khối granit 2 mica Đá Liền-phức hệ Pia Oắc tuổi K2, đóng

vai trò là nguồn cung cấp vật chất quặng và là nguyên nhân gây ra các quá trình

biến chất nhiệt tiếp xúc và biến chất trao đổi trong khu mỏ.

b- Yếu tố thạch học-địa tầng: Tầng đá carbonat-hệ tầng Phú Ngữ tuổi O-S,

đóng vai trò là tầng đá thuận lợi cho quá trình thành tạo skarn khi tiếp xúc với khối

granit 2 mi ca Đá Liền, tạo thành một barie địa hóa rất thuận lợi cho sự tạo quặng

trong khu mỏ.

c- Yếu tố đá biến chất trao đổi: Đó là các thể đá skarn, các thể đá bị greisen

hóa, chúng đóng vai trò là môi trường vây quanh quặng, nơi định vị các thân quặng

trong toàn khu mỏ.

2. Các thành tạo địa chất trong khu mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo đã trải qua

5 pha biến dạng - D1, D2, D3, D4, D5. Liên hệ chi tiết với tiến trình quặng hóa có thể

chia ra: pha D1 - trước tạo quặng, pha D2 - sát trước tạo quặng, pha D3 - trong tạo

quặng, pha D4 - sát sau quặng, pha D5 - sau quặng.

3. Mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo thuộc kiểu skarn-sheelit-sulfua liên quan

nguồn gốc với tổ hợp granit 2 mica kiểu S khối Đá Liền phức hệ Pia Oắc tuổi K2 và

gồm 2 kiểu quặng: thạch anh-sheelit và thạch anh-pyrotin-chalcopyrit-bismut. Khoáng

hóa trong khu mỏ được hình thành theo 2 phương thức: đi cùng skarn và nằm chồng

lên skarn, trong đó phương thức nằm chồng đã tạo ra các kiểu quặng công nghiệp.

4. Tại mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo tồn tại các đá biến chất trao đổi sau

magma nguồn gốc pluton, kiểu skarn-felspatolit-greisen. Skarn trong khu mỏ thuộc

skarn vôi được thành tạo trong 3 giai đoạn, trong đó skarn giai đoạn giữa chứa W

đạt hàm lượng công nghiệp do quá trình nhiệt dịch nằm chồng. Hàm lượng sheelit

160

và hàm lượng các nguyên tố Cu, Bi tăng cao trong các đá greisen biotit và greisen

muscovit tạo thành các thân quặng phân bố tại các mức độ sâu khác nhau.

5. Các thân quặng công nghiệp của mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo chính là

các thể đá biến chất trao đổi được cấu thành bởi các tổ hợp cộng sinh khoáng vật

của đá felspatolit, các đá greisen, quặng thạch anh - sheelit, quặng sulfua nằm chồng

lên các đá skarn.

6. Các hoạt động biến chất tạo quặng trong khu vực chủ yếu được gây ra bởi

sự tác động của khối granit Đá Liền thuộc phức hệ Pia Oắc tuổi Kreta muộn, mối

liên hệ giữa khối Núi Pháo và các thành tạo địa chất khác trong mỏ được chứng

minh là không rõ ràng và không phải là tác nhân cũng như là nguồn cung cấp vật

chất tạo quặng.

7. Kết quả nghiên cứu đã phân chia được các thời kỳ tạo khoáng, các giai

đoạn tạo khoáng với các tổ hợp cộng sinh khoáng vật đặc trưng, các kiểu quặng, đá

chứa quặng và đặc điểm cấu tạo, kiến trúc quặng. Trong đó thời kỳ tạo quặng đã

thành tạo 2 kiểu quặng công nghiệp là: thạch anh-sheelit và thạch anh-pyrotin-

chalcopyrit-bismut, góp phần đáng kể vào việc nghiên cứu công nghệ tuyển quặng,

hạn chế thất thoát tài nguyên và ô nhiễm môi trường.

8. Mô hình hệ magma - quặng hóa Núi Pháo được NCS xây dựng cho mỏ

skarn-sheelit-sulfua Núi Pháo dựa trên cơ sở chính là: 1 - Granit Đá Liền thuộc kiểu

S granit trên cơ sở nghiên cứu thạch hóa; 2 - Sự liên quan mật thiết về không gian

và gần gũi về đặc điểm các nguyên tố hiếm vết giữa các đá granit Đá Liền và các

thành tạo đá skarn; 3 - Khả năng sinh quặng của các đá granit Đá Liền đã được

chứng minh trên cơ sở các nghiên cứu về thạch luận, thạch hóa; 4 - Sự có mặt các

thành tạo biến chất trao đổi phù hợp với đặc điểm thạch hóa của các đá magma

granit Đá Liền; 5 - sự gần gũi về khoảng tuổi thành tạo của granit Đá Liền và tuổi

của khoáng hóa sheelit đi kèm.

2. Kiến nghị

Mặc dù đã đạt được một số kết quả cụ thể, tuy nhiên luận án vẫn còn một số

tồn tại cần phải giải quyết để thực sự có một bức tranh tổng thể về quặng hóa tại mỏ

cũng như phục vụ việc tận thu các hợp phần có ích, cụ thể như sau:

161

1. Mở rộng công tác khảo sát thăm dò đối với những khu vực có sự xuất hiện

phức hệ granit Pia Oắc như vùng Thiện Kế (Tuyên Quang), vùng Nguyên Bình

(Cao Bằng) nói riêng và các khu vực có magma tuổi Kreta muộn để xác định các

mỏ wolfram- đa kim tiềm năng khác.

2. Tiếp tục nghiên cứu sự tồn tại của Au và nghiên cứu các công nghệ chiết

tách các khoáng sản có ích khác trong mỏ Núi Pháo như vàng, molybden, bismut,

sắt, kẽm, các khoáng vật đất hiếm…để nâng cao giá trị tài nguyên của mỏ. Đồng

thời, nghiên cứu phương pháp sản xuất các sản phẩm khác như lưu huỳnh để giảm

thiểu ô nhiễm môi trường.

Đề tài “Đặc điểm quặng hóa wolfram Đa kim mỏ Núi Pháo, Đại Từ, Thái

Nguyên” đã giải quyết được mục tiêu, nhiệm vụ đặt ra, lần đầu xác lập mô hình tạo

khoáng phù hợp với đặc điểm, điều kiện thành tạo quặng quặng trong vùng nghiên

cứu. Hy vọng rằng những vấn đề này sẽ được áp dụng vào công tác tìm kiếm thăm

dò khoáng sản tương tự cũng như phục vụ sản xuất hiệu quả tại mỏ wolfram - đa

kim Núi Pháo.

Một lần nữa NCS xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn

Quang Luật, TS. Trần Mỹ Dũng, Bộ môn Khoáng sản, Khoa KH&KT Địa chất,

Phòng Đào tạo Sau Đại học, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Công ty TNHH Khai

thác Chế biến Khoáng sản Núi Pháo, Công ty Cổ phần Đầu tư Bảo Lai, các Nhà

khoa học, các bạn đồng nghiệp và gia đình đã quan tâm, giúp đỡ, góp ý và động

viên cho NCS hoàn thành luận án.

Tác giả xin chân thành cám ơn!

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ

ĐÃ CÔNG BỐ

Tiếng Việt

1. Võ Tiến Dũng (2008), Cấu trúc địa chất mỏ Núi Pháo và mối liên quan đến

khoáng hóa Đa Kim. Luận văn Thạc sỹ khoa học, Trường ĐH Mỏ Địa Chất,

Hà Nội.

2. Võ Tiến Dũng, Đỗ Văn Nhuận, Ngô Xuân Đắc, Nguyễn Đình

Luyện,Nguyễn Hữu Thương (2014), Đăc điểm thành phần khoáng vật, cấu

tạo và kiến trúc quặng wolfram khu Đồi 3 mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo,

Đại Từ, Thái Nguyên. Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học Đại học Mỏ-

Địa chất (21), tr.78-91.

3. Nguyễn Đình Luyện,Võ Tiến Dũng, Trần Ngọc Thái (2014), Đặc điểm

quặng hóa flourit liên quan đến biến đổi nhiệt dịch tại mỏ Núi Pháo, Thái

Nguyên. Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học Đại Học Mỏ Địa Chất (21),

tr.101-110.

4. Nguyễn Đình Luyện,Võ Tiến Dũng, Đỗ Văn Nhuận (2016), Đắc điểm đá

biến chất trao đổi tại mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo, Đại Từ, Thái Nguyên.

Tạp chí khoa học kỹ thuật Mỏ- Địa chất,(53) tr. 45-52.

Tiếng Anh

5. Vo Tien Dung (2016), U-Pb isotopic age of the Nui Phao and Da Lien

instrusives and Re-Os molybdenite isotopic age, Nui Phao mine, Dai Tu

District, Thai Nguyen Province, Vietnam. International Confference on earth

sicences and sustainable geo- resources development (ESASGD) 2016

ESBN: 978-601-76-1171-3, University of Mining and Geology, Hanoi,

Vietnam, pp.107-116.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. TIẾNG VIỆT

1. Dovjjcov A.E. (chủ biên), (1965, 1971). Địa chất miền Bắc Việt Nam, Nxb

KHKT. Hà Nội.

2. Phan Lưu Anh (2003). Thạch luận nguồn gốc granitoid cao nhôm Pia Oắc

trên cơ sở phân tích thạch địa hóa đồng vị, TcCKHvTĐ, 25/2, 134-141. Hà

Nội.

3. Lê Văn Cự (1969); Phức hệ Pia Oắc và các khoáng hóa đi kèm, Tạp chí địa

chất số 83-84/1969.

4. Trần Bỉnh Chư, Đinh Hữu Minh, nnk (2013) Giáo trình địa chất các mỏ

khoáng công nghiệp kim loại, nhà xuất bản khoa học - kỹ thuật, Hà Nội.

5. Võ Tiến Dũng, Lê Ngọc Ánh (2006), Đặc điểm biến đổi đá vây quanh mỏ

Vonfram- Đa Kim Núi Pháo. Tuyển tập báo cáo khoa học Trường Đại học Mỏ

Địa Chất (16), Hà Nội

6. Võ Tiến Dũng (2008), Cấu trúc địa chất mỏ Núi Pháo và mối liên quan đến

khoáng hóa Đa Kim. Luận văn Thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Mỏ-Địa

Chất, Hà Nội

7. Võ Tiến Dũng, Đỗ Văn Nhuận, Ngô Xuân Đắc, Nguyễn Đình Luyện, Nguyễn

Hữu Thương (2014), Đăc điểm thành phần khoáng vật, cấu tạo và kiến trúc

quặng wolfram khu Đồi 3 mỏ wolfram -đa kim Núi Pháo, Đại Từ, Thái

Nguyên. Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học Đại Học Mỏ Địa Chất (21),

tr.78-91

8. Trần Mỹ Dũng, Nguyễn Tuấn Anh, nnk, (2013); Tuổi thành tạo và ý nghĩa

kiến tạo của khối Pia Oắc, Nguyên Bình, Cao Bằng. Tạp chí địa chất loạt A,

Hà Nội. Tr. 20-28.

9. Steven Dudka, 2001. Báo cáo tóm tắt các hoạt động thăm dò theo Giấy phép

Thăm dò Thiếc và Đa kim Núi Pháo số 2064/QĐ-ĐCKS từ Tháng 11 năm

1997 đến Tháng 6 năm 2001. Báo cáo nội bộ của Tiberon.

10. Steve Dudka, Võ Tiến Dũng, nnk (2003); Báo cáo kết quả thăm dò mỏ

Wolfram Đa Kim Núi Pháo, Công ty Tiberon Minerals Ltd. Trung tâm lưu trữ

địa chất, Hà Nội.

11. ESCAP (1990). Bản đồ khoáng sản Việt Nam; Chương 6 Bản thuyết minh

UNESCAP, nhà xuất bản Liên Hợp Quốc, 1990: Bản đồ khoáng sản vùng

ESCAP, Việt Nam. Chương 6.

12. Izok E, và nnk (1963); Những tài liệu mới về magma ở miền bắc Việt Nam.

Tập san địa chất tháng 3 năm 1963

13. Trần Thanh Hải, Farmar M, Stemler J. (2003); Đặc điểm cấu trúc và sự khống

chế quặng hóa tại mỏ Đa kim Núi Pháo, Đại Từ, Thái Nguyên.

14. Trần Trọng Hòa, G.V.Polyakov, R.A.Shelepaev, Ngô Thị Phượng, A.E.Izokh,

P.A.Balykin, Bùi Ấn Niên, Trần Quốc Hùng (2008). Nguồn gốc và mô hình

thành tạo Pluton gabro-peridotit phân lớp Núi Chúa, 30/4:418-437. Hà Nội.

15. Dương Đức Khiêm (1984). Kiến tạo và sinh khoáng Bắc Bộ, Việt Nam. Lưu

trữ địa chất, Hà Nội.

16. Ngô Đức Kế (1992); Báo cáo kết quả tìm kiếm đánh giá W - Bi và các khoáng

sản đi kèm khu vực Đá Liền.

17. Ngô Đức Kế (1991); Báo cáo địa chất kết quả công tác tìm kiếm và đánh giá

Vonfram, Thiếc, Bismut và các khoáng sản đi kèm trong đá gốc khu vực Đại

Từ - Bắc Thái. Trung tâm lưu trữ Địa Chất, Hà Nội.

18. Kwak, T.A.P. (1998). Tóm tắt tiềm năng khu vực Núi Pháo, huyện Đại Từ,

tỉnh Thái Nguyên, Việt Nam. Báo cáo nội bộ của Tiberon.

19. Phạm Đình Long, (1965-1968); Đo vẽ bản đồ địa chất 1:200.000 nhóm tờ

Tuyên Quang, Trung tâm lưu trữ địa chất, Hà Nội.

20. Nguyễn Đình Luyện, Võ Tiến Dũng, Trần Ngọc Thái (2014), Đặc điểm quặng

hóa flourit liên quan đến biến đổi nhiệt dịch tại mỏ Núi Pháo, Thái Nguyên.

Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học Đại Học Mỏ Địa Chất (21), tr.101-110.

21. Procter, P. và Galbraith, L.; Công ty tư vấn Knight Piésold. (2003). Báo cáo

các Nghiên cứu hiện trường Tiền khả thi Tháng Năm và Tháng Mười Hai

2002, Đề án Núi Pháo, Việt Nam (Số tham khảo VA701-4/4-1; rev.0). Lập cho

Công ty Tiberon Minerals Ltd.

22. Nguyễn Văn Phát và nnk., (1984), Tờ bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ

1:50.000 nhóm tờ Thiện kế - Đá Liền. Trung tâm lưu trữ địa chất, Hà Nội.

23. Nguyễn Văn Phổ (2002); Địa Hóa Học, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật,

Hà Nội.

24. Bùi Minh Tâm, (2010); Hoạt động magma Việt Nam, Viện khoa học địa chất

và khoáng sản. Hà Nội

25. Phan Cự Tiến (1991). Địa chất Lào, Campuchia và Việt nam. Chú giải bản đồ

Địa chất Campuchia, Lào và Việt Nam theo tỷ lệ 1:1.000.000, xuất bản lần 2

tại Hà Nội.

26. Nguyễn Thị Bích Thủy, Phạm Văn Chung (2013); Tuổi đồng vị U-Pb zircon

của granit khối Núi Pháo vùng Tam Đảo và ý nghĩa địa chất của nó. Tạp chí

địa chất loạt A, Hà Nội, Tr 12-20.

27. Nguyễn Văn Trang và nnk., (1974) tờ bản đồ địa chất 1:50.000 nhóm tờ Sơn

Dương - Yên Lãng. Trung tâm thông tin và lưu trữ địa chất, Hà Nội.

28. Nguyễn Văn Trang (1988); Thành lập bản đồ địa chất tờ Thiện Kế - Đá Liền,

Trung tâm thông tin và lưu trữ địa chất, Hà Nội.

29. Trần Văn Trị, Vũ Khúc và nnk., (2009); Địa chất và Tài nguyên Việt Nam, Bộ

Tài nguyên và Môi trường, NXB. Khoa học tự nhiên & Công nghệ, Hà Nội.

II. TIẾNG ANH

30. Blevin P.L., (2004). Metallogeny of Granits. Geoscience Australia.

31. Pear J.A., Harris N.B.W., Tindle A.G., (1984) Trace elements discrimination

diagram for the tectonic interpritation of granitic rocks. J.Petrology, 25: 956-983.

32. Chang Z and Meinert L.D, (2008), Zonation in Skarns - Complexities and

Controlling Factors, PACRIM Congress.

33. Einaudi M.T., Meinert L.D, (1981). Skarn deposit, Economic Geology, 75th

Anniversary, 1981, p.317-391.

34. John Ridley, (2014). Ore Deposit Geology. Cambridge Books Online

.Cambridge University Press.398 pgs.

35. John M. Guilbert, Charles F. Park, Jr., (1986). The Geology of Ore Deposits.

ISBN 0-7167-1456-6. 985 pp., W.H. Frecman and Company, New York.

36. Kula C. Misra (1999). Understanding Mineral Deposits. Klwer Akademic

Publishers.

37. Laurence Robb., (2005). Introduction to Ore-Forming Processes. 374 pp., by

Blackwell Publishing. Printed and bound in the United Kingdom.

38. Mead L. Jensen, Alan M. Bateman., (1981). Economic Mineral Deposits. 268

pp. Third Edition by John Wiley & Sons, Toronto, Canada.

39. Mitchell A.H.G. and Garson M.S., (1981). Mineral Deposits and Global

Tectonic Settings. 457 pp. Academic Press, London.

40. Nakamura N.(1974) Determination of REE, Ba, Fe, Mg, Na, and K in

carbonaceous and ordinary chondrites, Geochimica et Cosmochimica Acta 38,

p. 757-775.

41. Jacqueline A. Halpin, Hai Thanh Tran, Chun-Kit Lai, Sebastien Meffre,

Anthony J. Crawford, Khin Zaw, (2015); U-Pb zircon geochronology and

geochemistry from NE Vietnam: A ‘tectonically disputed’ territory between the

Indochina and South China blocks. 2015 International Association for

Gondwana Research. Published by Elsevier B.V.

42. Meinert L.D. (1995), Compositional variation of igneous rocks associated with

skarn deposits - Chemical evidence for a genetic connection between

petrogenesis and mineralization: in Thompson, J.F.H., ed., Magmas, fluids, and

ore deposits, Min. Assoc. Can. Short Course Series, v. 23, p. 401-418.

43. Meinert L.D. (1997), Application of skarn deposit zonation models to mineral

exploration, Exploration and Mining Geology, 6:185-208

44. Meinert L.D. (2005), World Skarn Deposits: in Economic geology 100th

Anniversery Volume, Chapter World Skarn Deposits, Society of Economic

Geologiest, Inc. Littleton, Colorado, pp.299-336.

45. Franco Pirajno (2009). Hydrothermal Processes and Mineral System, Springer.

46. Rundkvist D.V, Denissenko V.K. & Pavlova I.G, (1971), Greisen deposit

(ontogenesis & phylogenesis). Moscow: Mineral Resources, 1971, 328 p.

47. Rundquist D.V. và Denisenko V.K, (2012) Geology of tungsten. International

geologcal correllation programme project 26, Publieshed by UNESCO.

48. Rundkvist D.V, (1985) Metasomatism and metasomatic rocks, Academy of

science of Russian. Rusian.

49. Kenzo Sanematsu; Shunso Ishihara (2011), 40Ar/39Ar Ages of the Da Lien

Granite Related to the Nui Phao W Mineralization in Northern Vietnam.

Resoure Geology Vol 61, No.3:304-310.

50. Sawkins F.J., 1990. Metal Deposits in Relation to Plate Tectonics, 2nd edn. 461

pp., Springer-Verlag, New York.

51. Steffen Schmidt, 2012, from deposit to concentrate: the basic of Tungsten

Mining. Part 1: Project generation and Project Development, ITIA

52. Tauson, (1977). Geochemical Type of Granitoids. Dokl Akad.Nauk.SSSR, Vol

215, No 2.

53. Sco Wood; Iain M. Samson, (2000). The hydrothermal geochemistry of

Tungsten in Granitoid environment: I. Relative solubilites of ferberite and

Sheelite as a function of T, P, pH and Nacl. Economic Geology Vol 25, 2000,

pp.143-182.

54. Takahashi T, et al.; (1980). Genes controlling hydrogen-sulfide production in

Saccharomyces cerevisiae. Bull Brew Sci 26:29-36

55. Wang DS, Liu JL, Tran MD, Nguyen QL, Guo Q, Wu WB, Zhang ZC and Zhao

ZD, (2011). Geochronology, geochemistry and tectonic significance of granites

in the Tĩnh Túc W-Sn ore deposits, Northeast Vietnam. Acta Petrologica Sinica

2011/27 (09)-2795-2808.

56. Walter L. Pohl (2011), Economic Geology Principes and Practice. By

Blackwell Publishing Ltd. 632p.

III. TIẾNG NGA

57. Aвдонин В.В, Бойцов В.Е, Григорьев В.М, Семинский Ж.В, Солодов Н.А,

Сторостин В.И, 2005. Месторождения металлических полезных

ископаемых. 2-е изд., испр. И доп.-М.:Aкадмический Проект, Трикста.

720 с.(“Gaudeamus”).

58. Aвдонин В.В, Сторостин В.И, 2010. Геология полезных ископаемых. Изд.

Центр “Aкадмия”. Москва. 384 c.

59. Вольфсон Ф.И, Некрасов Е.М, 1986. Основы образования рудных

месторождений. Издательство “Недра”, Москва. 205 с.

60. Гвоздев В.И, 2006. Рудно-магматические системы скарново-шеелит-

сульфидных месторождений Востока России // Рудогенез и металлогения

Востока Азии. Якутск. Тезисы докл. С. 38-40.

61. Гвоздев В.И, 2006. Волфрамоносные скарны : месторождене Восток-2;

месторождене Лермонтовское // Геодинамика, магматизм и металлогения

Востока России. Владивосток: Дальнаука. С. 630-637.

62. Омельяненко Б.И, 1978. Околорудные гидротермальные изменения пород.

Издательство “Недра”, Москва. 216 с

63. Пермяков, Б.H.,1983. Петрохимические критерии nотенциалъной

рудононости гранитоидных ассоциаций Забайкалъя, изь. АН ССР, сер,

геол, N0. 8, С. 82-91.

64. Плющев Е.В, Ушаков О.П, Шатов В.В, Беляев Г.М. 1981. Методика

изучения гидротермально-метасоматических образований. Издательство

“Недра”, Ленинградское отделение. 262 с

65. Плющев Е.В, Шатов В.В, Кашин С.В. 2012. Металлогения

гидротермально-метасоматических образований . Издательство ВСЕГЕИ

,Санкт-Петербург.

66. Cмирнов В.И., 1982. Геология полезных ископаемых. 4-е изд., перераб и

доп. Издательство “Недра”, Москва. 669 с.

Luận án tiến sĩ Địa chất: Đặc điểm quặng hóa wolfram-đa kim mỏ Núi Pháo ở Đại Từ - Thái Nguyên

Luận án có mục tiêu làm sáng tỏ thành phần vật chất và bản chất nguồn gốc quặng hóa wolfram- đa kim của mỏ Núi Pháo, làm cơ sở khoa học cho công tác dự báo, tìm kiếm - thăm dò, khai thác và chế biến loại hình khoáng sản này.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ----------***----------

HÀ NỘI - 2017

MỎ NÚI PHÁO, ĐẠI TỪ, THÁI NGUYÊN

HÀ NỘI - 2017

Hà Nội, ngày….. tháng….. năm 2017

Tác giả

Võ Tiến Dũng

TT

Tên bảng

Trang

TT

Tên hình, ảnh

Trang

Các tỷ số đồng vị

Tuổi ( Tr.n)

207Pb/23

206Pb/23

207Pb/

206Pb/

SH Mẫu

Sai số

Sai số

Sai số

Sai số

235U

238U

5U

8U

Ratio 1sigma Ratio 1sigma Age (Ma) 1sigma Age (Ma) 1sigma

270

260

250

240

230

220

Hàm lượng chỉ tiêu phân tích (%)

TT KHM

SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 FeO CaO MgO K2O Na2O MnO P2O5

Tỷ lệ

Tuổi (tr.năm)

Số hiệu Mẫu

207Pb/ 235U

206Pb/ 238U

207Pb/ 235U Sai số Age(Ma)

207Pb/ 235U Ratio 0.092 0.089 0.092 0.107 0.091 0.087 0.093 0.091

207Pb/ 235U 1sigma 0.002 0.003 0.004 0.007 0.002 0.002 0.002 0.003

206Pb/ 238U Ratio 0.013 0.013 0.014 0.015 0.014 0.014 0.014 0.014

206Pb/ 238U 1sigma Age(Ma) 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

206Pb/ 238U Sai số 1.0 1.1 1.4 2.6 0.9 0.9 1.0 1.4 3.7

100

96

92

88

84

80

Magma

Các loại

Quá trình

Tên đá magma

Các khoáng sản liên quan

magma

xâm nhập

mỏ chính

Công thức hóa học

Quá trình skarn hóa

Khoáng vật chính

Ký hiệu

Công thức hóa học

Khoáng vật chính

Quá trình skarn hóa

Ký hiệu

Eu Gd

Tb

Dy Ho

Er

Tm Yb Lu Th

SH mẫu