Luận án tiến sĩ Địa chất: Đặc điểm cấu trúc và kiến tạo phần Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, Quảng Nam và sự tạo khoáng urani trong cát kết

Chia sẻ: Trần Văn Gan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:175

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án là: Làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc - kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn và vai trò của chúng với quá trình tạo khoáng urani trong cát kết, làm cơ sở đề xuất định hướng công tác điều tra, đánh giá, thăm dò.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Địa chất: Đặc điểm cấu trúc và kiến tạo phần Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, Quảng Nam và sự tạo khoáng urani trong cát kết

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TRƯỜNG GIANG ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC - KIẾN TẠO PHẦN TÂY BẮC BỒN TRŨNG NÔNG SƠN, QUẢNG NAM VÀ SỰ TẠO KHOÁNG URANI TRONG CÁT KẾT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TRƯỜNG GIANG ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC - KIẾN TẠO PHẦN TÂY BẮC BỒN TRŨNG NÔNG SƠN, QUẢNG NAM VÀ SỰ TẠO KHOÁNG URANI TRONG CÁT KẾT Ngành: Địa chất học Mã số: 9440201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. GS.TS TRẦN THANH HẢI 2. PGS.TS NGUYỄN PHƯƠNG Hà Nội - 2019
i 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 khác. Tác giả luận án Nguyễn Trường Giang
ii MỤC LỤC Chương 1. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC TÂY BẮC BỒN TRŨNG NÔNG SƠN .....................................................................................................................................7 Khái quát về vị trí và đặc điểm địa chất của vùng nghiên cứu ........................7 1.1.1. Vị trí vùng nghiên cứu trên bình đồ cấu trúc kiến tạo khu vực ........................ 7 1.1.2. Khái quát đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu ............................................ 10 Lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản urani khu vực nghiên cứu .........15 1.2.1. Giai đoạn trước năm 1975.................................................................................. 15 1.2.2. Giai đoạn sau năm 1975 ..................................................................................... 15 Một số tồn tại trong nghiên cứu trước đây ....................................................17 1.3.1. Về địa tầng ........................................................................................................... 17 1.3.2. Về magma ............................................................................................................ 17 1.3.3. Về cấu trúc - kiến tạo .......................................................................................... 18 1.3.4. Về tạo khoáng urani trong cát kết...................................................................... 18 Chương 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................20 Cơ sở lý luận về khoáng hoá urani trong cát kết ...........................................20 2.1.1. Các kiểu mỏ urani trong cát kết ......................................................................... 20 2.1.2. Các yếu tố khống chế sự tạo khoáng urani trong cát kết................................. 26 Cách tiếp cận và các phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận án..........34 2.2.1. Cách tiếp cận ....................................................................................................... 34 2.2.2. Các phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận án ...................................... 35 Chương 3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG HOÁ URANI KHU VỰC TÂY BẮC BỒN TRŨNG NÔNG SƠN .................................................................44 Đặc điểm địa chất ..........................................................................................44 3.1.1. Địa tầng ................................................................................................................ 44 3.1.2. Các thành tạo magma xâm nhập........................................................................ 52 Đặc điểm khoáng hóa urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn .............55 3.2.1. Khái quát đặc điểm phân bố khoáng hóa urani ................................................ 55 3.2.2. Đặc điểm thành phần thạch học đá chứa khoáng hóa urani............................ 58
iii 3.2.3. Đặc điểm thành phần khoáng vật urani ............................................................ 64 3.2.4. Thành phần hoá học của quặng urani................................................................ 67 Tuổi của các thành tạo địa chất và quặng urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn ..............................................................................................................70 3.3.1. Tuổi các thành tạo magma xâm nhập ............................................................... 70 3.3.2. Tuổi và nguồn vật liệu các đá trầm tích chứa quặng urani ............................. 77 3.3.3. Tuổi của quặng urani .......................................................................................... 84 Chương 4. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC - KIẾN TẠO VÀ VAI TRÒ CỦA CHÚNG TRONG TẠO KHOÁNG URANI KHU VỰC TÂY BẮC BỒN TRŨNG NÔNG SƠN ...........................................................................................................................88 Khái quát chung .............................................................................................88 Các tổ hợp thạch - kiến tạo ............................................................................89 Đặc điểm biến dạng .......................................................................................93 Đặc điểm biến chất đi cùng biến dạng .........................................................108 Lịch sử tiến hóa kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn................109 Vai trò của cấu trúc - kiến tạo với quá trình tạo khoáng urani trong cát kết khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn ......................................................................120 4.6.1. Khái quát quá trình tạo khoáng urani trong cát kết ở khu vực nghiên cứu . 120 4.6.2. Vai trò của cấu trúc - kiến tạo với tạo khoáng urani trong cát kết................ 128 Xác lập cơ sở khoa học định hướng công tác điều tra, đánh giá thăm dò urani trong cát kết khu vực nghiên cứu ........................................................................133 4.7.1. Các tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm urani quan trọng trong vùng nghiên cứu 134 4.7.2. Phân vùng triển vọng urani khu vực nghiên cứu ........................................... 136
iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Tên viết tắt Viết đầy đủ ĐCKS Địa chất khoáng sản KIGAM Korea Institutes of Geoscience and Mineral Resources LA-ICP-MS Laser Ablation Inductively Coupled Mass Spectrometry SHRIMP Sensitive High Resolution Ion MicroProbe IAEA Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế REE Các nguyên tố đất hiếm NCS Nghiên cứu sinh QL Quốc lộ ĐB - TN Đông Bắc - Tây Nam TB- ĐN Tây Bắc - Đông Nam Tr. năm Triệu năm
v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Các tiêu chuẩn địa chất kiểu mỏ urani trong cát kết.................................25 Bảng 3.1. Tổng hợp thành phần khoáng vật của các đá chứa quặng urani ...............59 khu mỏ Pà Lừa - Pà Rồng [4]....................................................................................59 Bảng 3.2. Tổng hợp tổ hợp khoáng vật đi cùng của quặng urani trong cát kết khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn [44]. ...........................................................................64 Bảng 3.3. Hàm lượng các nguyên tố (%) trong coffinit phân tích bằng thiết bị đầu dò WDS (Theo Piestrzynski và nnk, 2017) [82].............................................................68 Bảng 3.4. Bảng tóm tắt kết quả định tuổi tuyệt đối U-Pb cho các hạt zircon ...........71 của các mẫu đá magma xâm nhập granitoid trong khu vực nghiên cứu và lân cận ..71 Bảng 3.5. Tuổi của coffinit được tính theo các điểm riêng biệt bằng phương pháp định lượng WDS và kính hiển vi điện tử [82] ...................................................................85 Bảng 4.1. Tổng hợp các sự kiện địa chất chính khu vực Tây Bắc Bồn trũng Nông Sơn và mối liên quan với khoáng hóa urani ...................................................................112 Bảng P.1. Bảng tóm tắt kết quả định tuổi tuyệt đối U-Pb bằng phương pháp truyền thống cho các hạt zircon trong các mẫu đại diện cho các đá granitoid thuộc vùng nghiên cứu ...............................................................................................................156 Bảng P.2. Bảng tóm tắt kết quả định tuổi tuyệt đối U-Pb bằng phương pháp SHRIMP cho các hạt zircon trong mẫu cát kết chứa khoáng hóa urani (GK.26604/1) thuộc khu vực Pà Lừa - Pà Rồng, rìa Tây Bắc Bồn trũng Nông Sơn. .....................................160 Bảng P.3. Bảng tóm tắt kết quả phân tích tuổi zircon trong mẫu GK.26604/2 khu Pà Lừa – Pà Rồng bằng kỹ thuật LA-ICP-MS tại Phòng thí nghiệm Pheasant Memorial Lab, Đại học Okayama, Nhật Bản ..........................................................................161
vi DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Hình 1.1. Vị trí kiến tạo vùng nghiên cứu trên sơ đồ cấu trúc khu vực ......................9 Hình 1.2. Sơ đồ địa chất khái quát khu vực Tây Bắc Bồn trũng Nông Sơn và phụ cận ...................................................................................................................................11 Hình 2.1. Mô hình vị trí không gian và hình thái các thân quặng urani trong cát kết (theo Cuney and Kyser, 2009)[63] ............................................................................21 Hình 2.2. Các phụ kiểu mỏ urani trong cát kết .........................................................23 Hình 2.3. Mô hình tạo khoáng urani kiểu mặt cuốn (roll-front) ...............................24 Hình 2.4. Hình dạng thân quặng trong tầng đá có các kiểu địa hoá khác nhau ........32 Hình 3.1. Sơ đồ địa chất và khoáng sản khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam ...............................................................................................................45 Hình 3.2. Bản đồ đẳng trị WDS chỉ rõ sự phân bố của Ca trong tinh thể coffinit và apatit (màu đỏ - trắng) ...............................................................................................68 Hình 3.3. Bản đồ đẳng trị WDS chỉ rõ sự phân bố của U trong coffinit ..................69 (vùng chấm đỏ) .........................................................................................................69 Hình 3.4. Bản đồ đẳng trị WDS cho thấy sự phân bố của Si trong coffinit (các điểm màu xanh) và apatit (điểm màu đen) .........................................................................69 Hình 3.5. Biểu đồ Concordia U-Pb zircon tách từ granitoid.....................................74 Hình 3.6. Đồ thị Concordia Terra-Wasserburg cho thấy sự phân bố tuổi của các hạt zircon trong mẫu cát kết hạt thô GK.26604/1 khu Pà Lừa - Pà Rồng (định tuổi bằng SHRIMP)...................................................................................................................78 Hình 3.7. Đồ thị Concordia Terra - Wasserburg cho thấy sự phân bố tuổi của các hạt zircon trong cát kết hạt thô GK.26604/2 định tuổi bằng LA-ICP-MS......................80 Hình 3.8. Đồ thì thống kê cho thấy quy luật phân bố tuổi của các hạt ziron trầm tích trong các mẫu trầm tích khu vực Pà Lừa định tuổi bằng SHRIMP (A) và LA-ICP-MS (B)..............................................................................................................................81 Hình 4.1. Sơ đồ cấu trúc - kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam ...........................................................................................................................90
vii Hình 4.2. Sơ đồ cấu trúc - kiến tạo khu Tà Păng, rìa tây Bồn Nông Sơn (trên) và mạng lập thể (bán cầu dưới) biểu diễn sự phân bố thế nằm của lớp bị biến dạng (dưới). Sự biến đổi mạnh mẽ về phương của thế nằm cho thấy các đá bị uốn nếp mạnh mẽ. Đường màu tím trong mạng chiếu là giá trị mặt trục nếp uốn thuộc pha biến dạng 2, đường màu nâu là giá trị mặt trục nếp uốn thuộc pha biến dạng 3. ..........................98 Hình 4.3. Hình vẽ mô phỏng hình thái và quan hệ các cấu tạo được hình thành trong các đá trầm tích trong khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn tạo nên bởi pha biến dạng 2. .....................................................................................................................102 Hình 4.4. Sơ đồ cấu trúc - kiến tạo khu Pà Lừa - Pà Rồng .....................................104 Hình 4.5. Sơ đồ cấu trúc kiến tạo khu trung tâm khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn...........................................................................................................................105 Hình 4.6. Sơ đồ mô phỏng mối quan hệ giao thoa và hình thái cấu trúc khu vực dưới tác động giao thoa của các cấu tạo pha biến dạng 3 chồng lên pha biến dạng 2 trong khu vực trung tâm Bồn trũng Nông Sơn (D). .........................................................106 Hình 4.7. Tóm tắt các sự kiện địa chất khu vực Bồn trũng Nông Sơn và vùng lân cận và đối sánh với các sự kiện kiến tạo khu vực..........................................................110 Hình 4.8. Bối cảnh kiến tạo của Việt Nam và Đông Dương và mối quan hệ với các đơn vị cấu trúc khu vực khác trong giai đoạn cuối Trias. .......................................115 Hình 4.9. Mặt cắt địa chất tuyến 50 ........................................................................125 Hình 4.10. Mô hình khái quát mô tả chu trình hình thành và di chuyển của dòng oxy hóa trong các đá trầm tích để tạo quặng urani trong khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn...........................................................................................................................127 Hình 4.11. Mô hình mặt cắt cắt qua Bồn trầm tích Nông Sơn trong bối cảnh tiến hóa của một bồn lục địa kiểu trước núi đến giữa núi và sự liên quan tới mỏ urani trong trầm tích vụn thô .....................................................................................................130 Hình 4.12. Sơ đồ phân vùng triển vọng quặng urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn...........................................................................................................................140
viii DANH MỤC CÁC ẢNH Tảng cuội kết đa khoáng với nhiều cuội granit, trầm tích và phun trào ở phần lót đáy hệ tầng Sông Bung quan sát được ở rìa tây Bồn trũng Nông Sơn ................47 Các thành tạo hệ tầng An Điềm ở khu Pà Lừa - TaBhing. ........................48 Các thành tạo cát bột kết với một thấu kính than mỏng hệ tầng Sườn Giữa quan sát được ở rìa bắc của Bồn trũng Nông Sơn (Vết lộ TH.19)............................50 Tầng cuội kết thạch anh - silic Hệ tầng Bàn Cờ quan sát tại vết lộ TH. 12 trên đường ô tô Thành Mỹ đi Prao, Đông Giang. .....................................................51 Các đá trầm tích hệ tầng Hữu Chánh và hệ tầng Khe Rèn (ranh giới là đường đứt nét màu đen) quan sát được tại Vết lộ TH. 14. ...................................................52 Lát mỏng GK.26606-131. Mảnh đá quartzit trong cát kết, xi măng carbonat. Phóng đại 50X, Nikol +. ...........................................................................................60 Lát mỏng GK.26606-163. Mảnh đá granit bị biến đổi nằm trong sạn kết màu xám. Phóng đại 100X, Nikol +. ................................................................................60 Lát mỏng 32406/3. Xi măng của cát kết bị carbonat hóa, sericit hóa.. ......62 Dăm kết kiến tạo trong cuội kết ở ranh giới với cát kết hạt thô. Mẫu lõi khoan Lô G khu Pà Lừa - Pà Rồng. ..........................................................................62 Lát mỏng GK.19206/9 khu Pà Lừa. Các hạt vụn trong cuội sạn kết bị nứt nẻ và biến dạng. Phóng đại 50X, Nikol +. ................................................................63 Mẫu quặng urani chưa bị phong hoá tại gương lò G17, khu Pà Lừa .......65 Các khoáng vật thứ sinh của urani (màu vàng chanh) tại lò thăm dò Lô A khu mỏ Pà Lừa - Pà Rồng. ........................................................................................65 Khoáng vật nasturan ở thân quặng 1 khu Pà Lừa-Pà Rồng. ....................66 Khoáng vật autunit ở khu Pà Lừa - Pà Rồng............................................67 Các hạt zicon trong mẫu cát kết hạt thô GK.26604/1 tại khu Pà Rồng được cắt, đánh bóng và đưa vào phân tích bằng kỹ thuật SHRIMP tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu cơ bản thuộc KIGAM, Hàn Quốc. ........................................................77 Ảnh chụp các hạt zircon trong mẫu GK.26604/1 đã phân tích bằng kỹ thuật SHRIMP và kết quả phân tích. Các điểm phân tích được đánh dấu bằng elip màu vàng. ..........................................................................................................................78
ix Ảnh chụp CL các hạt zircon được phân tích tuổi tuyệt đối U-Pb bằng kỹ thuật LA-ICP-MS mẫu GK.26604/2 tại Phòng thí nghiệm Pheasant Memorial, ĐH Okayama....................................................................................................................80 Ảnh 3.18. Bản đồ đồng lượng một số nguyên tố chính trong khoáng mẫu chứa khoáng vật coffinit và khoáng vật vây quanh quặng; ............................................................87 Một số ví dụ về các cấu tạo biến dạng trong đá móng thuộc Pha biến dạng thứ nhất (B1) trước khi bồn trũng Nông Sơn được hình thành. ................................94 Một phần của đới trượt dẻo phát triển trong các đá xâm nhập ..................97 Một số ví dụ về các đới biến dạng dẻo đến giòn-dẻo.................................99 Một phần đới đứt gãy chờm nghịch lớn thuộc pha biến dạng 2 ..............100 A. Một đới trượt giòn lớn phát triển trong đá trầm tích hệ tầng Bàn Cờ ở trung tâm của bồn Nông Sơn (Vết lộ TH.11). B. Một phần của A lộ ra mặt trượt lớn bên dưới đới dăm kết và phá hủy (ở phần nóc của ảnh). ........................................101 Một số hình ảnh về pha biến dạng 3. .......................................................103 A. Vết lộ lớn tại cửa lò thăm dò Lô A Khu Pà Lừa cho thấy diện lộ của 1 hệ thống đứt gãy lớn kiểu trượt thuận cắt qua (đường màu đỏ). B. Một phần của đứt gãy tại A cho thấy sự dịch chuyển thuận với biên độ tới hàng m. C. Đứt gãy cắt qua đới khoáng hóa urani quan sát được trong lò chứng tỏ sự phá hủy thân quặng của pha biến dạng 4. .............................................................................................................107 Một số ví dụ về các đứt gãy thuộc pha biến dạng 5. ................................108 Ranh giới oxy hóa khử quan sát được trong các đá trầm tích chứa urani quan sát tại Lỗ khoan AK1401 khu Pà Lừa - Pà Rồng. ...................................................123 Một đới dập vỡ và đứt gãy với các mặt trượt góc dốc lớn tạo nên một đới khoáng hóa thứ sinh các hợp phần urani thứ sinh màu vàng gặp trong mẫu lõi khoan quan sát được trong lỗ khoan AK.1406 khu Pà Lừa - Pà Rồng, chứng tỏ vai trò của đứt gẫy và khe nứt đối với sự di chuyển của dung dịch chứa urani cũng như sự phá hủy hoặc tích tụ quặng hóa urani. ...........................................................................126
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam là quốc gia có tiềm năng về urani, trong đó kiểu mỏ urani trong cát kết thuộc Bồn trũng Nông Sơn có tiềm năng lớn nhất và điều kiện khai thác thuận lợi, được xem là cơ sở nguyên liệu quan trọng cho phát triển năng lượng nguyên tử vì mục đích hoà bình. Bồn trũng Nông Sơn nói chung, khu vực Tây Bắc bồn trũng nói riêng, cho đến nay đã được điều tra lập bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1: 200.000 và tỷ lệ 1: 50.000; một số diện tích có triển vọng về urani đã được điều tra, đánh giá ở tỷ lệ 1: 10.000, 1: 5.000 và 1: 2.000. Ngoài ra, còn có nhiều công trình nghiên cứu khoa học về khoáng hoá urani của các tác giả khác nhau từ sau năm 1975 đến nay. Những công trình nghiên cứu nêu trên đã giải quyết các vấn đề ở những mức độ khác nhau về địa chất, bối cảnh tạo khoáng urani và tiềm năng tài nguyên urani ở những diện tích có triển vọng, là cơ sở quan trọng định hướng cho công tác nghiên cứu tiếp theo. Tuy nhiên, phần lớn các công trình nghiên cứu chỉ nêu lên đặc điểm phân bố chung về quặng hoá urani, về đặc điểm thạch học, thành phần vật chất quặng hoặc khoáng vật - địa hoá, v.v.... Đến nay, chưa có công trình nghiên cứu sâu về cấu trúc - kiến tạo và vai trò của chúng trong tạo khoáng urani. Việc luận giải các yếu tố cấu trúc kiến tạo, xác lập các pha biến dạng và lập lại lịch sử tiến hoá bồn trũng Nông Sơn nói chung, khu vực Tây Bắc bồn trũng nói riêng trong mối quan hệ với tạo khoáng urani dưới ánh sáng của học thuyết kiến tạo mảng đã trở thành cấp thiết, nhằm đáp ứng những đòi hỏi của thực tiễn. Điều đó có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định vị trí phân bố quặng hoá, mức độ tập trung, hình thái thân quặng đối với từng khu vực. Từ đó, việc phân vùng triển vọng, định hướng cho công tác điều tra, đánh giá, thăm dò urani ở khu vực sẽ đạt hiệu quả kinh tế cao. Đề tài luận án “Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo phần Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, Quảng Nam và sự tạo khoáng urani trong cát kết” được đặt ra nhằm giải quyết những yêu cầu cấp bách của thực tiễn nêu trên.
2 2. Mục tiêu của luận án Làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc - kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn và vai trò của chúng với quá trình tạo khoáng urani trong cát kết, làm cơ sở đề xuất định hướng công tác điều tra, đánh giá, thăm dò. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án - Đối tượng: Các thành tạo, cấu tạo địa chất và quặng hóa urani trong cát kết. - Phạm vi nghiên cứu: Khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam và các vùng lân cận. 4. Nhiệm vụ của luận án Để đạt được mục tiêu nghiên cứu trên, nhiệm vụ đặt ra cho luận án là: - Làm sáng tỏ thành phần vật chất, dạng tồn tại và tuổi các thành tạo địa chất, khoáng hoá urani ở khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn. - Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc - kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn và phân tích vai trò của cấu trúc - kiến tạo với quá trình tạo khoáng urani trong cát kết trong khu vực nghiên cứu. - Xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn để đề xuất định hướng công tác điều tra, đánh giá, thăm dò quặng urani ở khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn. 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án 5.1. Ý nghĩa khoa học - Những số liệu mới của luận án về cấu trúc địa chất, tuổi và điều kiện thành tạo của các thành tạo địa chất và khoáng hóa urani là những đóng góp mới và hết sức quan trọng vào văn liệu địa chất ở Việt Nam. - Việc khôi phục lịch sử tiến hóa bồn trũng Nông Sơn và vai trò của biến dạng kiến tạo đối với sự tạo khoáng urani là những phát hiện khoa học làm cơ sở luận giải về bản chất và nguồn gốc tạo khoáng, quy luật phân bố, hình thái cấu trúc thân quặng trong khu vực nghiên cứu nói riêng, bồn trũng Nông Sơn nói chung. 5.2. Ý nghĩa thực tiễn - Việc xác lập các pha biến dạng, lập lại lịch sử tiến hoá địa chất khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn nói riêng, bồn trũng Nông Sơn nói chung và vai trò của
3 chúng với tạo khoáng urani trong cát kết còn có giá trị thực tiễn trong công tác điều tra, đánh giá, thăm dò quặng urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn. - Việc xác lập các tiền đề, dấu hiệu và khoanh định các diện tích có triển vọng về quặng hóa urani trong khu vực nghiên cứu theo các cấp khác nhau là cơ sở đề xuất các hoạt động điều tra, đánh giá, thăm dò tiếp theo trên các diện tích có triển vọng về quặng hóa urani ở khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn. 6. Các luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn chịu tác động biến dạng kiến tạo phức tạp, trong đó các thành tạo trầm tích tuổi Trias giữa đến Jura phủ bất chỉnh hợp trên cấu trúc móng trước Mesozoi bị biến dạng mạnh mẽ dưới tác động của 4 pha biến dạng kiến tạo. Các yếu tố cấu trúc - kiến tạo và các hoạt động biến dạng sau trầm tích có vai trò quan trọng trong quá trình tạo khoáng urani trong cát kết khu vực nghiên cứu. Luận điểm 2: Khoáng hóa urani khu vực nghiên cứu được hình thành trong 4 giai đoạn từ 144 đến 14 triệu năm trước. Khoáng hóa urani ban đầu được thành tạo nhờ cơ chế oxy hóa - khử và được lắng đọng dọc đới tiếp xúc của dung dịch oxy hóa với các tác nhân khử trong các thành tạo trầm tích vụn thô của hệ tầng An Điềm. Sự tác động liên tục của các pha biến dạng dẫn tới sự biến cải của khoáng hóa, hình thành các thế hệ khoáng hóa thứ sinh có tuổi khác nhau. 7. Các điểm mới trong luận án - Kết quả nghiên cứu đã cho phép nhận dạng và làm sáng tỏ bản chất các dạng cấu tạo, xác lập và phân chia các pha biến dạng, lập lại lịch sử tiến hóa địa chất khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, đồng thời luận giải quá trình tạo khoáng urani trong cát kết trong mối quan hệ với cấu trúc - kiến tạo của khu vực nghiên cứu. Khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn bị biến dạng mạnh mẽ dưới tác động của 5 pha biến dạng kiến tạo, trong đó pha 1 tác động đến các đá móng trước Mesozoi, 4 pha còn lại tác động tới các thành tạo trầm tích Mesozoi. - Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ mối quan hệ giữa các hoạt động biến dạng với tạo khoáng urani và cho thấy các hoạt động biến dạng sau trầm tích đóng
4 vai trò khống chế quặng hóa urani trong khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn. - Kết quả nghiên cứu cho thấy khoáng hóa urani trong khu vực nghiên cứu phân bố trong các tập trầm tích vụn thô được hình thành và tái hình thành trong 4 giai đoạn từ 144 đến 14 tr. năm trước. Urani được lắng đọng trong đá sau quá trình trầm tích nhờ cơ chế oxy hóa - khử dọc theo các đới tiếp xúc của dòng dung dịch oxy hóa với các tác nhân khử. Đới khoáng hóa được hình thành, di chuyển, phá hủy và tái thành tạo một cách phức tạp do tác động liên tiếp của quá trình biến dạng khu vực nhiều pha. - Đã xác lập được các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm và khoanh định các diện tích có triển vọng về quặng hóa urani theo các cấp khác nhau trong khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn. Đây là cơ sở khoa học quan trọng để đề xuất các hoạt động điều tra, đánh giá, thăm dò quặng urani trong khu vực nghiên cứu. 8. Kết cấu của luận án Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 4 chương: Chương 1. Tổng quan về khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn. Chương 2. Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu. Chương 3. Đặc điểm địa chất và khoáng hoá urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn. Chương 4. Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo và vai trò của chúng với tạo khoáng urani trong cát kết khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn. 9. Cơ sở tài liệu của luận án Luận án được hoàn thành trên cơ sở tài liệu thực tế do NCS trực tiếp nghiên cứu, thu thập, tổng hợp trong thời gian công tác, tham gia các đề tài nghiên cứu khoa học, trực tiếp tham gia thực hiện các nhiệm vụ tại Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm, đặc biệt là tài liệu khảo sát thực địa và phân tích mẫu từ năm 2013 đến nay. Cụ thể gồm: 1. Các tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản ở các tỷ lệ khác nhau có trong vùng nghiên cứu, đặc biệt là các tài liệu kết hợp với việc khảo sát thực địa khảo sát thực địa, thu thập thông tin cấu trúc địa chất và lấy mẫu phân tích bổ sung của chính tác giả.
5 2. Tài liệu mới về khảo sát thực địa, đo vẽ địa chất, nghiên cứu cấu trúc kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn do chính tác giả thực hiện trong quá trình thực hiện nghiên cứu và làm luận án này. 3. Tài liệu mới từ việc thu thập, gia công và phân tích hàng nghìn mẫu hoá urani, hàng trăm mẫu thạch học, khoáng vật, phân tích thành phần vật chất ICP-MS 36 nguyên tố,… của đề án thăm dò quặng urani khu Pà Lừa - Pà Rồng do Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm thực hiện từ năm 2010 đến nay. Đặc biệt là kết quả phân tích đồng vị U-Pb để xác định tuổi tuyệt đối của 08 mẫu đá magma vây quanh bồn trũng Nông Sơn được NCS gửi gia công, phân tích tại Phòng Thí nghiệm Đồng vị Phóng xạ, Viện Địa chất - Địa vật lý, Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc; 02 mẫu xác định tuổi của các đá trầm tích chứa quặng urani thuộc khu Pà Lừa - Pà Rồng bằng phương pháp SHRIMP tại Viện Địa chất và Khoáng sản Hàn Quốc và bằng phương pháp LA- ICP-MS tại Đại học Okayama, Nhật Bản; 01 mẫu phân tích tuổi tuyệt đối, thành phần vật chất của quặng urani khu Pà Lừa - Pà Rồng được gửi phân tích tại Phòng thí nghiệm các nguyên tố hiếm, Đại học Khoa học và Công nghệ AGH, Ba Lan do tác giả thực hiện trong quá trình làm luận án. 4. Các tài liệu chuyên đề, báo cáo khoa học, bài báo liên quan đến khu vực nghiên cứu đã được công bố. Các tài liệu khảo sát, điều tra, đánh giá và thăm dò của của Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm trong phạm vi và lân cận khu vực nghiên cứu. Ngoài ra, NCS còn thu thập tài liệu nghiên cứu khoa học về urani đã công bố trong nước và nước ngoài trên các tạp chí chuyên ngành, sách xuất bản và trên mạng Internet. 10. Nơi thực hiện đề tài Luận án được thực hiện tại Bộ môn Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội và Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm thuộc Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam.
6 11. Lời cảm ơn Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến GS. TS Trần Thanh Hải và PGS.TS Nguyễn Phương đã tận tình hướng dẫn NCS trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả xin trân trọng cảm ơn các giảng viên Bộ môn Địa chất, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Phòng Đào tạo Sau Đại học và Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất đã tận tình giúp đỡ để tác giả hoàn thành luận án này. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các nhà khoa học thuộc Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Tổng hội Địa chất Việt Nam, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Viện Địa chất thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Địa chất toàn Nga mang tên A.P. Kapinski (VSEGEI), Viện Khoa học Địa chất và Tài nguyên khoáng sản Hàn Quốc (KIGAM), Phòng thí nghiệm Các nguyên tố hiếm (Laboratory of Critical Elements), Đại học Khoa học và Công nghệ AGH, Ba Lan, Phòng thí nghiệm Đồng vị Phóng xạ, Viện Địa chất - Địa vật lý, Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc,… và các đồng nghiệp tại Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong việc thực hiện luận án. Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ tình cảm và lòng biết ơn đối với người thân, gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã tận tình giúp đỡ trong việc xử lý số liệu, khích lệ, chia sẻ và động viên NCS hoàn thành luận án.
7 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC TÂY BẮC BỒN TRŨNG NÔNG SƠN Khái quát về vị trí và đặc điểm địa chất của vùng nghiên cứu Khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn thuộc địa phận huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam. Trung tâm vùng cách thành phố Đà Nẵng khoảng 100 km về phía tây nam theo quốc lộ 14B. Khu vực nghiên cứu có diện tích khoảng 1000 km2 (Hình 1.1). Khu vực nghiên cứu có địa hình núi cao trung bình, độ cao từ 250m đến 1034m, các dải núi kéo dài theo phương tây bắc - đông nam. Địa hình có đặc điểm chung là sườn có độ dốc phổ biến 20-35o, bề mặt sườn lồi lõm, vỏ phong hóa khá dày. Phủ trên bề mặt địa hình là thảm thực vật gồm cây thân gỗ, cây dây leo và cây thân thảo. Trong vùng nghiên cứu, mạng sông suối khá phát triển nhưng chiều dài và độ dốc cũng rất khác nhau như Sông Cái, Sông Vu Gia, Sông Côn, Sông Bung, Sông A Vương. Hệ thống sông suối trong vùng có lưu lượng phụ thuộc theo mùa. Hệ thống giao thông chính đã được đầu tư, xây dựng như đường quốc lộ (QL.14, 14D), đường ô tô liên tỉnh, liên huyện, tuy nhiên việc đi lại còn rất nhiều khó khăn gây cản trở cho việc điều tra, nghiên cứu địa chất. 1.1.1. Vị trí vùng nghiên cứu trên bình đồ cấu trúc kiến tạo khu vực Có nhiều quan điểm về vị trí kiến tạo của bồn trũng Nông Sơn nói chung, phần Tây Bắc bồn trũng nói riêng trên bình đồ cấu trúc khu vực. Phan Văn Quýnh và nnk (1992) coi kiến trúc của bồn trũng Nông Sơn có dạng địa hào chồng chéo (địa hào Sông Bung phương tây bắc - đông nam và địa hào Nông Sơn phương đông - tây) được thành tạo bởi các hệ thống đứt gãy khác nhau. Nguyễn Văn Trang (1986) [51] xếp khu vực nghiên cứu vào đới Nông Sơn, trong đó phức hệ Mesozoi hạ đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành đới Nông Sơn. Trần Văn Trị và Vũ Khúc (2009) [52] đã đưa ra một sơ đồ kiến tạo phân chia lãnh thổ Việt Nam thành các đơn vị cấu trúc bao gồm các địa khu lục địa tiền Cambri bị tái biến cải trong Phanerozoi, các hệ tạo núi đa kỳ Proterozoi - Mesozoi sớm và các trũng nội lục Paleozoi muộn - Kainozoi. Trong các địa khu lại được phân thành các á địa khu với các phức hệ địa chất hoặc tổ hợp thạch kiến tạo khác nhau. Các tác giả này coi khu vực nghiên cứu thuộc hệ rift nội lục sau va chạm Mesozoi Sông Bung - An Khê nằm chồng lên đai
8 tạo núi Paleozoi sớm - giữa Quảng Đà và địa khu tiền Cambri Kon Tum. Theo sơ đồ này khu vực Bồn trũng Nông Sơn thuộc một phần của đai tạo núi Paleozoi giữa Đà Nẵng - Se Kông, chồng lên là hệ rift nội lục sau va chạm Mesozoi Sông Bung - An Khê (Hình 1.1). Gần đây, Tran và nnk (2014) [84] lần đầu tiên đã xác lập được các giai đoạn phát triển kiến tạo khu vực rìa bắc địa khối Kon Tum, trong đó vùng Nông Sơn được xem là hậu quả của quá trình căng giãn hậu va chạm giữa các mảng Đông Dương và Sibumasu (Hình 1.2). Quá trình hội nhập và ghép nối các địa mảng cũng dẫn tới sự xếp chồng và xuyên cắt nhau hết sức phức tạp của nhiều tổ hợp trầm tích và magma có tuổi và nguồn gốc khác nhau. Bên cạnh đó sự đụng độ kiến tạo liên tục diễn ra xung quanh địa khối Đông Dương trong quá khứ gây nên sự biến dạng mạnh mẽ và đa kỳ đi cùng biến chất cao dẫn tới sự hình thành và giao thoa cấu trúc khu vực hết sức phức tạp trên toàn lãnh thổ Đông Dương và vùng nghiên cứu nói riêng. Sự biến dạng lặp lại nhiều lần đã dẫn tới sự phá hủy hoặc đảo lộn dạng nằm và quan hệ địa chất nguyên thủy, biến vị không gian và thành phần của các thành tạo địa chất, đặc biệt là các thành tạo trước Mesozoi, làm cho việc nhận dạng bản chất của chúng gặp nhiều khó khăn.
9 Hình 1.1. Vị trí kiến tạo vùng nghiên cứu trên sơ đồ cấu trúc khu vực (Theo Trần Văn Trị và Vũ Khúc, 2009) [52]