Luận án Tiến sĩ Địa chất: Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thăm dò và đánh giá tài nguyên urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:157

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án "Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thăm dò và đánh giá tài nguyên urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam" được hoàn thành với mục tiêu nhằm làm sáng tỏ đặc điểm biến đổi và mức độ biến hóa không gian của các thông số địa chất thân quặng urani (hình thái, kích thước, thế nằm) trong cát kết trũng Nông Sơn.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Địa chất: Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thăm dò và đánh giá tài nguyên urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ---------------------- TRẦN LÊ CHÂU NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ VÀ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN URANI TRONG CÁT KẾT BỒN TRŨNG NÔNG SƠN, TỈNH QUẢNG NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ---------------------- TRẦN LÊ CHÂU NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ VÀ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN URANI TRONG CÁT KẾT BỒN TRŨNG NÔNG SƠN, TỈNH QUẢNG NAM Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 9520501 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS Nguyễn Văn Lâm 2. TS Bùi Tất Hợp Hà Nội - 2024
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, một phần đã được công bố trong các bài báo của NCS đăng trong các Tạp chí Khoa học, phần còn lại chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả luận án Trần Lê Châu
ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... V DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................... VI DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ.................................................................. VIII DANH MỤC CÁC ẢNH ........................................................................................... X MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT – KHOÁNG SẢN BỒN TRŨNG NÔNG SƠN .................................................................................................7 1.1. Tổng quan vùng nghiên cứu ..................................................................... 7 1.1.1. Vị trí địa lý.....................................................................................................7 1.1.2. Vị trí địa chất bồn trũng Nông Sơn trên bình đồ cấu trúc khu vực ...............7 1.2. Khái quát lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản ................................ 9 1.2.1. Các công trình nghiên cứu địa chất khu vực, đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản ..........................................................................................................9 1.2.2. Các công trình nghiên cứu chuyên đề .........................................................10 1.2.3. Các công trình điều tra, đánh giá và thăm dò urani đã tiến hành ..................11 1.3. Đặc điểm địa chất bồn trũng Nông Sơn ................................................... 13 1.3.1. Địa tầng .......................................................................................................13 1.3.2. Magma xâm nhập ........................................................................................20 1.3.3. Đặc điểm cấu trúc, kiến tạo .........................................................................22 1.3.4. Đặc điểm tướng đá - cổ địa lý và quy luật phân bố của cát kết Triat muộn bồn trũng Nông Sơn ..............................................................................................26 1.3.5. Khoáng sản ..................................................................................................30 1.3.6. Một số tồn tại nghiên cứu trước đây............................................................31 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................33 2.1. Cơ sở lý luận .......................................................................................... 33 2.1.1. Các khái niệm cơ bản sử dụng trong luận án ..............................................33 2.1.2. Khái quát về urani .......................................................................................35 2.1.3. Phân loại các kiểu mỏ urani trên thế giới và Việt Nam ..............................41 2.1.4. Cơ sở lý luận về đặc điểm biến hóa quặng hóa ...........................................49 2.2. Phương pháp pháp luận và phương pháp nghiên cứu ............................... 52
iii 2.2.1. Cách tiếp cận ...............................................................................................52 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................53 CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HÓA URANI TRONG CÁT KẾT BỒN TRŨNG NÔNG SƠN ...............................................................................................66 3.1. Đặc điểm cấu trúc địa chất các khu vực mỏ và điểm quặng urani bồn trũng Nông Sơn ...................................................................................................... 66 3.1.1. Địa tầng .......................................................................................................67 3.1.2. Các thành tạo magma xâm nhập..................................................................70 3.1.3. Đặc điểm kiến tạo ........................................................................................71 3.2. Đặc điểm quặng hóa urani ...................................................................... 72 3.2.1. Đặc điểm phân bố và hình thái - cấu trúc thân quặng .................................72 3.2.2. Đặc điểm thành phần khoáng vật ................................................................80 3.2.3. Thành phần hóa học.....................................................................................85 3.3. Vai trò của các yếu tố đối với tạo quặng urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn ...................................................................................................... 92 3.3.1. Yếu tố cấu trúc - kiến tạo ............................................................................92 3.3.2. Yếu tố thủy văn ...........................................................................................94 3.3.3. Yếu tố khí hậu .............................................................................................94 3.3.4. Yếu tố thạch học ..........................................................................................95 3.3.5. Yếu tố địa hóa ..............................................................................................96 3.4. Khái quát cơ chế tạo quặng urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn ........ 98 3.4.1. Nguồn cung cấp urani ..................................................................................98 3.4.2. Cơ chế tạo quặng .......................................................................................101 CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ VÀ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN URANI TRONG CÁT KẾT BỒN TRŨNG NÔNG SƠN ....................105 4.1. Đặc điểm biến đổi của các thông số địa chất thân quặng urani .............. 105 4.1.1. Quy luật và cấu trúc sự biến hóa quặng hóa urani ....................................105 4.1.2. Đặc điểm biến hóa về chiều dày và hàm lượng trong các thân quặng ......107 4.1.3. Đặc tính dị hướng của khoáng sản urani ...................................................112 4.2. Lựa chọn phương pháp thăm dò ............................................................ 118 4.2.1. Nhóm mỏ thăm dò .....................................................................................119
iv 4.2.2. Công trình và hệ thống công trình thăm dò ...............................................121 4.2.3. Mạng lưới công trình thăm dò ...................................................................121 4.3. Lựa chọn phương pháp đánh giá tài nguyên .......................................... 123 4.3.1. Tài nguyên xác định ..................................................................................123 4.3.2. Tài nguyên chưa xác định..........................................................................130 4.3.3. Yêu cầu đối với công tác thăm dò .............................................................132 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................135 CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ....................................................137 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................138
v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Tên viết tắt Viết đầy đủ ĐCKS: Địa chất khoáng sản IAEA: Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế NCS: Nghiên cứu sinh Tr. Năm: Triệu năm THTKT Tổ hợp thạch kiến tạo
vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Tập hợp các khoáng vật đặc trưng ở bồn trũng Nông Sơn.............................. 85 Bảng 3.2: Bảng thống kê thành phần hoá học quặng urani theo kiểu quặng tự nhiên.......... 86 Bảng 3.3: Bảng kết quả phân tích mẫu hoá nhóm trong các thân quặng urani khu vực Pà Lừa - Pà Rồng............................................................................................................. 86 Bảng 3.4: Bảng kết quả tính tương quan cặp urani và các nguyên tố khu vực Pà Lừa - Pà Rồng ........................................................................................................ 86 Bảng 3.5: Kết quả tính toán các tham số đặc trưng thống kê hàm lượng các thân quặng urani khu mỏ Khe Hoa - Khe Cao ..................................................................... 87 Bảng 3.6: Thành phần hoá học theo mẫu nhóm trong các thân quặng quặng urani khu vực Đông Nam Bến Giằng.................................................................................................87 Bảng 3.7: Thành phần hoá học quặng urani khu Cà Liêng - Sườn Giữa .................... 88 Bảng 3.8: Đối sánh các đặc điểm địa chất các khu vực mỏ và điểm mỏ urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn ................................................................................................ 89 Bảng 3.9: Hàm lượng U308 của một số loại đá trong phức hệ Khâm Đức - Núi Vú theo kết quả phân tích kích hoạt notron ................................................................................ 99 Bảng 3.10: Hàm lượng U của các nhóm đá thuộc phức hệ Khâm Đức - Núi Vú theo kết quả phân tích ICP-MS ............................................................................................. 99 Bảng 3.11: Thành phần khoáng vật của các loại đá chính phức hệ Đại Lộc ........ 99 Bảng 3.12: Đặc điểm phân bố các nguyên tố phóng xạ trong các loại đá phức hệ Đại Lộc theo các kết quả phân tích kích hoạt nơtron .......................................... 100 Bảng 3.13: Hàm lượng U trong một số đá phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn theo kết quả phân tích kích hoạt nơtron ........................................................................................... 101 Bảng 3.14: Hàm lượng U trong một số đá phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn theo kết quả phân tích ICP-MS ........................................................................................................ 101 Bảng 4.1: Kết quả xử lý thống kê chiều dày các thân quặng urani trong cát kết trũng Nông Sơn ......................................................................................................... 107 Bảng 4.2: Kết quả xử lý thống kê hàm lượng U3O8 các khu vực nghiên cứu ........... 109
vii Bảng 4.3: Tổng hợp kết quả khảo sát Variogram theo hàm lượng U3O8 các thân quặng TQ1 lô A khu Pà Lừa - Pà Rồng ...................................................................... 113 Bảng 4.4: Kết quả khảo sát Variogram theo chiều dày các thân quặng 1, 2, 2b lô G2 khu Pà Lừa - Pà Rồng, thân quặng 4 khu Khe Cao và thân quặng 1 khu Đông Nam Bến Giằng ................................................................................................................... 115 Bảng 4.5: Kết quả khảo sát Variogram theo hàm lượng các thân quặng 1, 2, 2b lô G2 khu Pà Lừa - Pà Rồng, thân quặng 4 khu Khe Cao và thân quặng 1 khu Đông Nam Bến Giằng .................................................................................................................... 117 Bảng 4.6: Tổng hợp kết quả xác định kích thước ảnh hưởng và hệ số dị hướng các thân quặng đặc trưng khu vực Pà Lừa - Pà Rồng, khu Khe Cao và khu Đông Nam Bến Giằng ..................................................................................... 118 Bảng 4.7: Thống kê các tiêu chuẩn chủ yếu sử dụng phân nhóm mỏ thăm dò urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn ............................................................................... 119 Bảng 4.8: Mạng lưới định hướng các công trình thăm dò ......................................... 123 Bảng 4.9: Phân nhóm các phương pháp dự báo định lượng tài nguyên khoáng sản ........................................................................................... 130
viii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Hình 1.1. Vị trí kiến tạo vùng nghiên cứu trên sơ đồ cấu trúc khu vực ............................ 8 Hình 1.2: Sơ đồ địa chất bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam....................................19 Hình 1.3. Sơ đồ tướng đá - cổ địa trầm tích Triat muộn bồn trũng Nông Sơn ...............26 Hình 1.4. Mặt cắt tướng đá - cổ địa trầm tích Triat muộn khu vực Pà Lừa - Pà Rồng.....27 Hình 2.1: Sự hấp thụ của các chất hữu cơ khác nhau từ dung dịch carbonat natri ........37 Hình 2.2: Các đường đẳng nhiệt về sự hấp thụ ion UO22+ của axit humic ở pH = 5 .....38 Hình 2.3: Sơ đồ quan hệ của hằng số ô mạng (ao) và các oxyt urani đối với môi trường thành tạo chúng. ..................................................................................................................40 Hình 2.4. Mô hình vị trí không gian và hình thái các thân quặng urani trong cát kết....43 Hình 2.5. Các phụ kiểu mỏ urani trong cát kết .................................................................45 Hình 2.6. Đường cong mật độ xác suất theo quy luật phân bố chuẩn.............................55 Hình 2.7: Mô hình mức độ biến đổi một số thông số địa chất ..................................60 Hình 2.8. Hình ảnh minh hoạ sử dụng Variogram để phân cấp tài nguyên, trữ lượng .......61 Hình 2.9. Các yếu tố phương vị, góc quét, bước khảo sát, góc giới hạn để khảo sát Variogram ...........................................................................................................................62 Hình 3.1. Sơ đồ phân bố quặng urani bồn trũng Nông Sơn.............................................67 Hình 3.2. Bản đồ địa chất và bố trí công trình thăm dò urani mỏ Pà Lừa - Pà Rồng thu từ tỷ lệ 1: 2000 .........................................................................................................................68 Hình 3.3: Bản đồ địa chất khoáng sản khu Khe Hoa - Khe Cao, tỉnh Quảng Nam thu từ tỷ lệ 1: 10.000 .....................................................................................................................69 Hình 3.4: Bản đồ địa chất khoáng sản khu Đông Nam Bến Giằng, tỉnh Quảng Nam thu từ tỷ lệ 1: 25.000 .................................................................................................................70 Hình 3.5. Mặt cắt địa chất tuyến 263 khu Pà Lừa - Pà Rồng thu từ tỷ lệ 1: 500 ............73 Hình 3.6: Mặt cắt địa chất khu Khe Hoa - Khe Cao, tỉnh Quảng Nam thu từ tỷ lệ 1:1000 ................................................................................................................... 75 Hình 3.7: Hình dạng thân quặng trong tầng đá có các kiểu địa hoá khác nhau .............97 Hình 3.8. Mô hình di chuyển và tích tụ urani trong đới phong hóa bồn trũng Nông Sơn .........................................................................................................................104
ix Hình 4 1: a) Mặt cắt ngang tuyến 20 khu A; b) Mặt cắt dọc tuyến trục khu A. ........ 106 Hình 4.2: Biểu đồ tần suất xuất hiện của chiều dày thân quặng urani khu vực Pà Lừa – Pà Rồng và Khe Hoa - Khe Cao ................................................................................................ 108 Hình 4.3: Biểu đồ tần suất xuất hiện của hàm lượng U3O8 toàn mỏ, trong các tập đá chứa quặng khu vực Pà Lừa - Pà Rồng ...........................................................................110 Hình 4.4: Biểu đồ tần suất xuất hiện của hàm lượng U3O8 trong các thân quặng khu vực Pà Lừa - Pà Rồng, Khe Hoa - Khe Cao, Đông Nam Bến Giằng ...........................110 Hình 4.5: Biểu đồ tần số phân bố Log(10) hàm lượng U3O8 thân quặng 1 và thân quặng 2 lô A, G khu vực Pà Lừa - Pà Rồng...............................................................................111 Hình 4.6: Biểu đồ hàm cấu trúc Variogram thân quặng 1, Lô A khu Pà Lừa - Pà Rồng.......112 Hình 4.7: Biểu đồ hàm cấu trúc Variogram chiều dày các thân quặng 1, 2, 2b lô G2, khu vực Pà Lừa - Pà Rồng ...............................................................................................114 Hình 4.8: Biểu đồ hàm cấu trúc Variogram chiều dày thân quặng 4 khu Khe Cao, khu vực Khe Hoa - Khe Cao và thân quặng 1 khu vực Đông Nam Bến Giằng ..................114 Hình 4.9. Biểu đồ hàm cấu trúc Variogram hàm lượng U3O8 các thân quặng 1, 2, 2b lô G2, khu vực Pà Lừa - Pà Rồng ........................................................................................116 Hình 4.10. Biểu đồ hàm cấu trúc Variogram hàm lượng U3O8 thân quặng 4 khu Khe Cao, khu vực Khe Hoa - Khe Cao và thân quặng 1 khu vực Đông Nam Bến Giằng ....116
x DANH MỤC CÁC ẢNH Ảnh 1.1. Vết lộ cuội, sạn, cát trong thành tạo aluvi- proluvi và cuội, sạn, cát trong nón quạt cửa sông khu vực Pà Lừa ..................................................................................28 Ảnh 1.2. Vết lộ và mẫu lõi khoan cát kết phức hệ tướng cát bùn biển nông vũng vịnh .....28 Ảnh 1.3. Cát kết arko hạt lớn, xi măng lấp đầy - tiếp xúc gồm: matrix sericit; xi măng hoá học silic, calcit thứ sinh (phân hệ tầng An Điềm trên - T3n ađ2, khu Pà Lừa). Đá giàu felspat: plaiocla axit song tinh đa hợp thanh nét bị sericit hoá (A) microclin song tinh bàn cờ. (B) orthocla bị pelit hoá, Thạch anh đơn tinh thể (Qm) và đa tinh thể (Qp) chiếm tỷ lệ nhỏ…………………………………..…………………………...29 Ảnh 1.4. Cát kết arko hạt trung, xi măng lấp đầy gồm matrix vụn cơ học silic, sericit, calcit thứ sinh (phân hệ tầng An Điềm trên - T3n ađ2, khu Khe Cao). Đá giàu felspat: microclin song tinh bàn cờ, orthocla bị pelit hoá. Thạch anh đơn tinh thể (Qm) và đa tinh thể (Qp) chiếm tỷ lệ nhỏ.. ...............................................................29 Ảnh 3.1: Cuội kết trong phần dưới của hệ tầng An Điềm ........................................68 Ảnh 3.2: cát kết arkos................................................................................................69 Ảnh 3.3: Quặng urani chưa bị phong hoá.......................................................................80 Ảnh 3.4: Quặng urani bị bán phong hoá.......................................................................80 Ảnh 3.5: Khoáng vật Nasturan ở thân quặng 1, lô A khu vực Pà Lừa- Pà Rồng.................81 Ảnh 3.6: Khoáng vật Nasturan đang bị uranophan thay thế........................................81 Ảnh 3.7: Khoáng vật coffinit ở gương 13 tại 15m lò lô A ........................................81 Ảnh 3.8: Khoáng vật Uranophan ở gương 6 lò hướng chính, đoạn 30m, lô A .........82 Ảnh 3.9: Khoáng vật uranophan ...............................................................................82 Ảnh 3.10: Các khoáng vật autunit ở gương lò 6 lò hướng cắm, lô A .......................83 Ảnh 3.11: Các khoáng vật metaautunit khu Pà Lừa ......................................................83 Ảnh 3.12: Các khoáng vật uranoxiaxit và metauranoxiaxit ở guơng lò 20, lò đường phương, lô A, khu Pà Lừa .........................................................................................83 Ảnh 3.13: Khoáng vật Photfuranilit khu Pà Lừa ......................................................83 Ảnh 3.14: Khoáng vật pyrit theo kết quả phân tích mẫu trên máy điện từ quét SEM tại lỗ khoan GK27213 đoạn 203,3m ................................................................................96 Ảnh 3.15: Khoáng vật pyrit theo kết quả phân tích mẫu khoáng tướng dưới kính hiển vi Meiji – ML 9430 Halogen Light. ................................................................................97
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngày 01 tháng 4 năm 2023, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt “Chiến lược địa chất, khoáng sản và công nghiệp khai khoáng đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045” (Quyết định số 334/QĐ-TTg) với quan điểm chỉ đạo “Tài nguyên địa chất, khoáng sản vừa là nguồn lực quan trọng để phát triển kinh tế - xã hội của đất nước, vừa là nguồn dự trữ lâu dài của quốc gia cần phải được quy hoạch, điều tra, đánh giá và thăm dò đầy đủ; được quản lý tập trung, thống nhất; được khai thác, sử dụng bền vững, hợp lý, tiết kiệm, hiệu quả. Tập trung điều tra, đánh giá các khoáng sản chiến lược, quan trọng”. Theo đó, mục tiêu đến năm 2030 được xác định là “Tiếp tục thăm dò đáp ứng nhu cầu khai thác, chế biến đến năm 2045 đối với các khoáng sản chiến lược, quan trọng quy mô lớn: than, bauxit, đất hiếm, urani, titan - zircon, apatit, đồng, niken, cát thủy tinh và một số khoáng sản khác; ưu tiên thăm dò các mỏ quặng ẩn sâu đáp ứng nhu cầu khai thác, chế biến các loại đối với các khoáng sản có quy mô lớn”. Hiện nay, nhu cầu urani trong lĩnh vực công nghiệp rất đa dạng, đặc biệt trong phát triển năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình. Vì vậy, công tác nghiên cứu địa chất khu vực, đánh giá tiềm năng khoáng sản, thăm dò và khai thác quặng urani là yêu cầu có tính cấp thiết và hết sức quan trọng đối với mỗi quốc gia trên thế giới và Việt Nam cũng cũng không ngoại lệ. Kết quả nghiên cứu địa chất từ sau năm 1954 đến nay cho thấy nước ta là một trong số có quốc có tiềm năng về urani, trong đó triển vọng hơn cả là urani trong cát kết tuổi Trias muộn phân bố trong trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam. Đến hiện tại, bồn trũng Nông Sơn đã được lập bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1: 200.000, tỷ lệ 1: 50.000; nhiều diện tích có triển vọng quặng urani đã được điều tra, đánh giá; một số diện tích đã thăm dò đánh giá trữ lượng cấp 122. Đổng thời với quá trình điều tra, đánh giá và thăm dò urani, tại bồn trũng Nông Sơn còn có nhiều công trình nghiên cứu chuyên sâu về đặc điểm cấu trúc địa chất chứa quặng urani, đặc điểm địa hóa - khoáng vật urani; cấu trúc kiến tạo bồn trũng
2 Nông Sơn và các vùng kế cận, cũng như các thành tạo địa chất liên quan, khống chế quá trình tạo khoáng urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn. Tuy nhiên, còn rất nhiều vấn đề về đặc điểm quặng hóa cũng như sinh khoáng urani; về điều kiện và kiểu địa hóa thành tạo urani; đặc điểm hình thái cấu trúc, đặc trưng biến đổi của các thông số địa chất thân quặng; từ đó xác định phương pháp thăm dò và đánh giá tài nguyên, trữ lượng urani trong cát kết ở bồn trũng Nông Sơn cần tiếp tục nghiên cứu chi tiết, đồng bộ. Vì vây, đề tài “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thăm dò và đánh giá tài nguyên urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam” được NCS lựa chọn để nghiên cứu là nhằm góp phần đáp ứng yêu cầu thực tế đòi hỏi và góp phần cụ thể hóa quan điểm chỉ đạo của Đảng, Nhà nước là thật sự cần thiết. 2. Mục tiêu của luận án - Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm biến đổi và mức độ biến hóa không gian của các thông số địa chất thân quặng urani (hình thái, kích thước, thế nằm) trong cát kết trũng Nông Sơn. - Đánh giá mức độ ảnh hưởng sự biến đổi của các thông số địa chất công nghiệp thân quặng đến công tác thăm dò; từ đó lựa chọn phương pháp thăm dò và đánh giá tài nguyên (trọng tâm là phương pháp tính trữ lượng/tài nguyên) phù hợp với kiểu quặng urani trong cát kết trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam. 3. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là urani trong cát kết và các thành tạo địa chất có liên quan trong bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam. 4. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu của luận án có diện tích khoảng 3200km2 thuộc bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam 5. Nội dung nghiên cứu chính - Thu thập, tổng hợp và xử lý các tài liệu điều tra địa chất, tìm kiếm - thăm dò nhằm làm sáng tỏ cấu trúc địa chất mỏ hoặc những diện tích có triển vọng và các yếu khống chế quặng hoá, cũng như đặc điểm phân bố quặng hoá urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn.
3 - Làm rõ mức độ phức tạp về cấu trúc địa chất; hình dạng, kích thước, thế nằm và cấu trúc nội bộ của thân quặng ở những diện tích chứa urani được nghiên cứu chi tiết. - Nghiên cứu đặc điểm biến đổi không gian và đặc tính dị hướng về hình dạng, chiều dày, hàm lượng U3O8 và các nguyên tố đi cùng trong thân quặng urani. - Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn phương pháp thăm dò và phương pháp đánh giá tính tài nguyên, trữ lượng urani trong cát kết. - Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thăm dò và phương pháp tính tài nguyên urani trong cát kết có độ tin cậy cao và bảo đảm hiệu quả kinh tế; trọng tâm là lựa chọn phương pháp tính tài nguyên xác định. 6. Những điểm mới của luận án - Các lớp đá chứa quặng urani trong cát kết Triat muộn trũng Nông Sơn có 2 dạng phụ thuộc vào 2 phức hệ tướng đá: i) Lớp đá chứa quặng dạng vỉa thấu kính phân bố dạng hình cánh cung theo đường bờ cổ thuộc phức hệ tướng cát hạt thô, hạt nhỏ nón quạt ngầm ven bờ. ii) Lớp đá chứa quặng dạng vỉa thấu kính định hướng song song thuộc tướng cát hạt trung, hạt nhỏ biển nông vũng vịnh. - Đã làm sáng tỏ ba phương diện biến hóa quặng hóa của các thông số địa chất công nghiệp của các thân quặng urani trong cát kết trũng Nông Sơn. Các thân quặng urani thường tập trung dạng lớp (vỉa), vỉa thấu kính, chuỗi thấu kính được liên kết với nhau trong một lớp đá nhất định. Chiều dày các thân quặng công nghiệp biến đổi dạng nhảy vọt, gián đoạn và không có quy luật; cấu trúc nội bộ từ đơn giản đến phức tạp. Hàm lượng U3O8 trong thân quặng công nghiệp phân bố dạng loga chuẩn, biến đổi không đồng đều đến đặc biệt không đồng đều. Mức độ biến đổi hàm lượng trong các thân quặng phức tạp hơn chiều dày, nhưng ổn định hơn trong các lớp đá chứa quặng. - Đã xác lập các yếu tố có vai trò quyết định đến lựa chọn phương pháp thăm dò và đánh giá tài nguyên urani trong khu vực nghiên cứu. - Các khu mỏ urani trong cát kết trũng Nông Sơn chủ yếu thuộc nhóm mỏ thăm dò III. Hệ thống thăm dò hợp lý nhất là sử dụng phối hợp công trình khai đào,
4 khoan thẳng đứng và phương pháp địa vật lý công trình, mạng lưới bố trí dạng tuyến song song, kết hợp dạng rẻ quạt hoặc hình chữ nhật với khoảng cách tuyến (theo đường phương) 40 - 60 m, công trình trên tuyến (theo hướng dốc) 25 - 30m. - Để nâng cao độ tin cậy của công tác tính tài nguyên/trữ lượng urani trong cát kết trũng Nông Sơn, cần sử dụng phương pháp khối địa chất, kết hợp phương pháp Kreiging thông dụng để kiểm chứng. 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 7.1. Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu mới về đặc điểm biến hóa của các thông số địa chất thân quặng công nghiệp, cũng như đặc điểm hình thái - cấu trúc của thân quặng là những đóng góp mới và rất quan trọng vào lĩnh vực địa chất thăm dò urani trong cát kết trũng Nông Sơn nói riêng, urani ở Việt Nam nói chung. - Kết quả nghiên cứu đã luận giải có cơ sở khoa học các thông số địa chất công nghiệp quyết định đến việc lựa chọn phương pháp thăm dò và tính tài nguyên, trữ lượng urani; góp phần hoàn thiện phương pháp luận thăm dò cho kiểu mỏ urani trong cát kết trũng Nông Sơn. 7.2. Ý nghĩa thực tiễn - Tạo lập cơ sở dữ liệu cho xây dựng quy định về thăm dò urani và nâng cao hiệu quả công tác thăm dò kiểu mỏ urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn. - Cung cấp cho cơ sở sản xuất địa chất hệ phương pháp xác lập nhóm mỏ, mạng lưới thăm dò và phương pháp tính tài nguyên, trữ lượng urani trong cát kết và có thể áp dụng cho các khoáng sản khác có đặc điểm tương tự. 8. Luận điểm bảo vệ của luận án Luận điểm 1: Các thân quặng urani chủ yếu dạng vỉa thấu kính, chuỗi thấu kính hoặc dạng tấm (tabulas) nằm giả chỉnh hợp với đá vây quanh; thân quặng công nghiệp có hình thái - cấu trúc phức tạp, phân bố không liên tục theo đường phương và hướng dốc, chiều dày biến đổi thuộc loại không ổn định; hàm lượng U3O8 biến đổi từ không đồng đều đến đặc biệt không đồng đều và có tính dị hướng mạnh. Luận điểm 2: Đặc điểm hình thái - cấu trúc, thế nằm thân quặng và đặc tính biến đổi của các thông số địa chất công nghiệp (chiều dày, hàm lượng U3O8) là yếu tố
5 quyết định để lựa chọn phương pháp thăm dò và tính tài nguyên, trữ lượng urani. Các khu mỏ urani trong cát kết tuổi trrias muộn ở trũng Nông Sơn thuộc nhóm mỏ thăm dò III; mạng lưới thăm dò hợp lý nhất là dạng tuyến song song, kết hợp dạng rẻ quạt hoặc hình chữ nhật. 9. Kết cấu của luận án Luận án gồm 145 trang đánh máy vi tính khổ A4, 31 hình vẽ, 23 biểu bảng và 19 ảnh minh họa. Ngoài mở đầu và kết luận, nội dung luận án được trình bày thành 4 Chương. Chương 1: Khái quát đặc điểm địa chất - khoáng sản bồn trũng Nông Sơn Chương 2: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Đặc điểm quặng hóa urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn Chương 4: Lựa chọn phương pháp thăm dò và đánh giá tài nguyên urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn 10. 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, tham gia thực hiện các nhiệm vụ tại Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm. Cụ thể gồm: - Các tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản trên bồn trũng Nông Sơn ở các tỷ lệ khác nhau, các tài liệu chuyên đề có liên quan đến khu vực nghiên cứu đã được công bố. - Các tài liệu của các đề tài, luận án, bài báo, báo cáo khoa học trong và ngoài nước có liên quan, các tạp chí chuyên ngành, sách xuất bản và trên mạng Internet. - Các tài liệu điều tra, đánh giá và thăm dò của Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm trong phạm vi vùng. Các tài liệu khảo sát, điều tra, đánh giá và các kết quả 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… Đặc biệt là các tài liệu mới thu nhận được trong quá trình thi công đề án thăm dò quặng urani khu Pà Lừa - Pà Rồng do Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm thực hiện từ năm 2010 đến năm 2021. - Tài liệu phân tích bổ sung của NCS, gồm 04 mẫu khoáng tướng, 04 mẫu phân tích trên máy điện từ quét SEM.
6 11. Nơi thực hiện đề tài Luận án được thực hiện và hoàn thành tại Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. NGƯT Nguyễn Văn Lâm và TS Bùi Tất Hợp. 12. Lời cảm ơn Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án, NCS đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của Ban giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất và các đơn vị thuộc nhà trường: khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Phòng Đào tạo sau đại học, Bộ môn tìm kiếm - thăm dò; sự quan tâm tạo điều kiện của Lãnh đạo Bộ Tài nguyên và Môi trường và các đơn vị trực thuộc Bộ: Cục Khoáng sản Việt Nam, Cục Địa chất Việt Nam, Văn phòng Hội đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản quốc gia; sự giúp đỡ tạo điều kiện của Lãnh đạo và cán bộ viên chức của Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm. Tác giả cũng nhận được sự động viên giúp đỡ tận tình của PGS.TS Nguyễn Phương, GS.TS Trần Nghi, PGS.TS Đỗ Đình Toát, TS Nguyễn Tiến Dũng, PGS.TS Lương Quang Khang, PGS.TS Bùi Hoàng Bắc, PGS.TS Đặng Xuân Phong, PGS.TS Khương Thế Hùng, TS Phan Viết Sơn, TS Nguyễn Khắc Du, TS Nguyễn Trường Giang, TS Nguyễn Quang Hưng, TS Nguyễn Đắc Đồng, TS Trịnh Đình Huấn, KS Nguyễn Đồng Hưng và những góp ý khoa học quý báu của các thầy giáo, cô giáo Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, khoa Khoa học và Kỹ thuật địa chất và các nhà khoa học trong lĩnh vực địa chất khoáng sản. NCS xin trân trọng cám ơn. Tác giả luận án bày tỏ tình cảm và lòng biết ơn đối với người thân, gia đình, bạn bè đã tận tình giúp đỡ, khích lệ, chia sẻ, động viên NCS trong quá trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án.
7 CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT - KHOÁNG SẢN BỒN TRŨNG NÔNG SƠN 1.1. Tổng quan vùng nghiên cứu 1.1.1. Vị trí địa lý Bồn trũng Nông Sơn thuộc địa phận huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam. Trung tâm bồn cách thành phố Đà Nẵng khoảng 100 km về phía tây nam theo quốc lộ 14B. Khu vực nghiên cứu thuộc miền địa hình núi cao trung bình, độ cao từ 250m đến 1034m, các dải núi kéo dài theo phương tây bắc - đông nam, với bề mặt sườn lồi lõm và độ dốc phổ biến trong khoảng 20 - 35o; theo đó vỏ phong hóa trong khu vực được bảo tồn khá tốt. Phủ trên bề mặt địa hình là thảm thực vật gồm cây thân gỗ, cây dây leo và cây thân thảo. Mạng sông suối khá phát triển, chiều dài và độ dốc cũng rất khác nhau như Sông Cái, Sông Vu Gia, Sông Côn, Sông Bung, Sông A Vương. Hệ thống giao thông chính đã được đầu tư, xây dựng, đường ô tô liên tỉnh, liên huyện. Tuy nhiên việc đi lại còn khá nhiều khó khăn gây không ít cản trở cho việc điều tra, nghiên cứu địa chất. 1.1.2. Vị trí địa chất bồn trũng Nông Sơn trên bình đồ cấu trúc khu vực Hiện tại, có khá nhiều quan điểm về vị trí kiến tạo của bồn trũng Nông Sơn trên bình đồ cấu trúc khu vực. Phan Văn Quýnh và nnk (1992) [38] 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) [54] 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, Đặng Vũ Khúc và nnk (2009) [55] đã chia lãnh thổ Việt Nam thành 03 đơn vị kiến tạo lớn, đó là: Các địa khu lục địa tiền Cambri bị tái biến cải trong Phanerozoi, Hệ tạo núi đa kỳ Neoproterozoi - Mesozoi sớm và Các trũng nội lục Paleozoi muộn - Kainozoi. Các đơn vị kiến tạo lớn này được chia thành nhiều đơn vị kiến tạo nhỏ được đặc trưng bởi các phức hệ địa chất hoặc tổ hợp thạch kiến tạo khác nhau; trong đó, Bồn trũng Nông Sơn được các tác giả này xem là một bộ phận của
8 hệ rift nội lục sau va chạm Mesozoi Sông Bung-An Khê được hình thành trên vỏ lục địa căng giãn trong giai đoạn Trias giữa - Jura giữa. Trên bình đồ cấu trúc kiến tạo lãnh thổ Việt Nam (hình 1.1), trũng Nông Sơn nằm chồng lên đai tạo núi Paleozoi sớm-giữa Quảng Đà và một phần chồng lên á địa khu Nam - Ngãi. Năm 2014, Trần Thanh Hải và nnk [72] xem bồn Nông Sơn là hậu quả của quá trình căng giãn hậu va chạm giữa các mảng Đông Dương và Sibumasu. 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) [55]