Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đặc điểm và nhiệt độ thành tạo các khoáng vật quặng trong một số mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------

Phạm Thanh Thuỳ

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VÀ NHIỆT ĐỘ THÀNH TẠO CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------

Phạm Thanh Thuỳ

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VÀ NHIỆT ĐỘ THÀNH TẠO CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC

Chuyên ngành: Khoáng vật học và địa hoá học Mã số: 60440205

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. PHAN LƯU ANH

TS. LÊ THỊ THU HƯƠNG

Hà Nội – Năm 2013

2 Lời cảm ơn

Để thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được sự hỗ trợ và cho phép sử dụng

tài liệu của đề tài KHCN cấp Nhà nước: “Nghiên cứu đánh giá triển vọng và khả

năng thu hồi Inđi trong các tụ khoáng thiếc ở Việt Nam nhằm xác lập một nguồn

nguyên liệu mới ứng dụng trong công nghệ nano” mã số ĐTĐL.2011 – T/22. Tôi

xin gửi lời cám ơn trân trọng đến Chủ nhiệm và tập thể tác giả đề tài đã tạo điều

kiện để tôi thực hiện nghiên cứu luận văn tốt nghiệp một cách tốt nhất.

Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tâm từ TS. Phan Lưu Anh. Thầy không chỉ hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn mà còn là tấm gương về tinh thần trách nhiệm trong công việc để tôi noi theo. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy.

Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Lê Thị Thu Hương, cán bộ trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên - người đã tận tình hướng dẫn và đưa ra những góp ý quý báu giúp tôi nhìn nhận vấn đề tốt hơn trong quá trình thực hiện luận văn.

Bên cạnh đó, không thể không nói tới các thầy cô, cán bộ trong khoa Địa Chất, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, đã chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi theo học chương trình cao học tại trường. Tôi xin được gửi tới các thầy cô và cán bộ trong khoa Địa Chất lời cảm ơn chân thành nhất.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Lãnh đạo Viện địa chất và các đồng nghiệp tại Viện Địa Chất-Viện Hàn Lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam, đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi thực hiện nghiên cứu luận văn tốt nghiệp.

Nhân dịp này, tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên và tạo mọi điều kiện để tôi có thể học tập, làm việc và đặc biệt là thực hiện luận văn này.

Trong quá trình thực hiện luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ quý thầy cô và các bạn để tôi có thể hoàn thiện luận văn của mình tốt hơn.

Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn!

Học viên

Phạm Thanh Thùy

3

MỤC LỤC MỤC LỤC.................................................................................................................4 DANH MỤC CÁC HÌNH.........................................................................................5 DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................6 MỞ ĐẦU...................................................................................................................7 Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................................8 Nhiệm vụ nghiên cứu................................................................................................8 Nguồn tài liệu............................................................................................................8 Nội dung chính..........................................................................................................9 Bố cục........................................................................................................................ 9 CHƯƠNG 1.............................................................................................................11 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU.............................................................11 CHƯƠNG 2............................................................................................................. 26 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................................. 26 2.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU....................................................26 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.....................................................................30 CHƯƠNG 3............................................................................................................. 34 ĐẶC ĐIỂM KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC........................................................................................................34 CHƯƠNG 4............................................................................................................. 73 NHIỆT ĐỘ THÀNH TẠO CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC........................................................................73 KẾT LUẬN.............................................................................................................77 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................80

4

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1-1. Sơ đồ địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu...............................................11 Hình 1-2. Sơ đồ địa chất khu vực Pia Oắc (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:200.000)...................17 Hình 1-3 Vị trí khu vực nghiên cứu trên sơ đồ cấu trúc miền Bắc Việt Nam (theo Trần Văn Trị , 2008)................................................................................................21 Hình 2-4. Thực hiện phân tích trọng sa (a) và phân tích khoáng tướng (b)..............32 Hình 3-5.Mạch thạch anh chứa cassiterit tại điểm V08-11......................................36 Hình 3-6. Mẫu đơn khoáng cassiterit (a) và cassiterit bị xuyên cắt bởi tổ hợp kesterit + sphalerit + chalcopyrit (b)....................................................................................36 Hình 3-7 .Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tố tạp chất với Sn trong cassiterit khu vực Pia Oắc.......................................................................................................39 Hình 3-8. Mạch thạch anh chứa wolframit điểm V08-11(a) và đơn khoáng wolframit (b)............................................................................................................ 45 Hình 3-9. Wolframit dưới kính hiển vi phản quang tại điểm quặng Pia Oắc............45 Hình 3-10. Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tốchính và tạp chất với W trong wolframit điểm quặng hóa Pia Oắc..........................................................................47 Hình 3-11. Đơn khoáng kesterit (a) và kesterit cùng chalcopyrit thế hệ 2 tạo dạng bao thể nhũ tương trên bềmặt sphalerit [đường kính thị trường 3,7mm](b).............51 Hình 3-12. Tương quan giữa các nguyên tố chính và tạp chất với Sn trong kesterit tại điểm quặng hóa Pia Oắc.....................................................................................54 Hình 3-13. Đơn khoáng sphalerit (a) và sphalerit chứa các bao thể chalcopyrit nằm xen kẽ wolframit (b) mẫu T22-31-2-2.....................................................................55 Hình 3-14. Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tố chính và tạp chất với với Zn trong sphalerit tại điểm quặng hóa Pia Oắc.............................................................57 Hình 3-15. Đơn khoáng chalcopyrit (a) và chalcopyrit dạng hạt hình thù không xác định nằm tiếp xúc tổ hợp cộng sinh sphalerit + kesterit+chalcopyrit.......................60 Hình 3-16. Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tố chính và tạp chất với Cu trong chalcopyrit khu vực điểm quặng hoá Pia Oắc................................................62 Hình 3-17. Đơn khoáng pyrit (a) và đơn tinh bán tự hình của pyrit xâm tán trong mẫu mài láng T22-31-2-2........................................................................................64 Hình 3-18. Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tố chính và tạp chất với Fe trong pyrit khu vực Pia Oắc.....................................................................................65 Hình 3-19. Đơn khoáng arsenopyrit khu vực Pia Oắc.............................................68 Hình 3-20. Molybdenit màu xám sáng trong mẫu mài láng.....................................69 Hình 4-21. Bao thể dung nham (MI) và các bao thể khí (FI) cùng nguồn gốc trong ban tinh thạch anh của greizen. Mẫu V08-13-2.......................................................75 Hình 4-22. Bao thể hai pha (khí+dung dịch) trong thạch anh ở mạch quặng mỏ Cami. Mẫu V08-6-1.................................................................................................75 Hình 4-23. Bao thể chất bốc nguyên sinh hai pha trong thạch anh của greizen. Mẫu V08-11-2.................................................................................................................. 76

5

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2-1. Vị trí lấy mẫu quặng gốc vùng Pia Oắc...................................................31 Bảng 3-2. Thành phần hoá học (%) các nguyên tố trong khoáng vật cassiterit khu vực Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond.............................................40 Bảng 3-3. Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật wolframit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond..........................................................48 Bảng 3-4. Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật kesterit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond..........................................................52 Bảng 3-5 Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật sphalerit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích bằng microsond................................................................................58 Bảng 3-6 Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật chalcopyrit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond..........................................................63 Bảng 3-7. Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật pyrit khu vực Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond...........................................................................65 Bảng 4-8. Kết quả nghiên cứu đồng hóa bao thể trong thạch anh khu vực Pia Oắc.74 Bảng 4-9. Thành phần chất bốc trong bao thể khí (%mol).......................................76

6

MỞ ĐẦU

Quặng thiếc là một trong những nguồn tài nguyên có giá trị lớn về kinh tế và

có ứng dụng rộng rãi trong sản xuất. Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu của

thị trường đối với quặng thiếc ngày càng gia tăng. Ở Việt Nam, các mỏ thiếc lớn

Tĩnh Túc, Trúc Khê, Khuôn Phầy, Ngòi Lẹm, Đa Cương, Đa Chay… hầu hết đã bị

khai thác cạn kiệt hoặc việc khai thác đã đi vào giai đoạn cuối.

Pia Oắc – Cao Bằng là một trong 8 vùng quặng chứa thiếc lớn ở Việt Nam.

Khu vực này đã có nhiều mỏ thiếc sa khoáng được khai thác từ rất sớm và đang đi

vào giai đoạn cạn kiệt như mỏ Tĩnh Túc và Thái Lạc, một số mỏ thiếc sa khoáng

khác đã được tìm kiếm – thăm dò, đánh giá ở các cấp trữ lượng khác nhau. Trong

khi đó, các khu khai thác mỏ thiếc gốc phức hệ Pia Oắc đã bị khai thác khá nhiều

nhưng vẫn còn những dấu hiệu quặng và tiền đề địa chất cho thấy tiềm năng triển

vọng của quặng thiếc gốc. Các tài liệu nghiên cứu về các mỏ thiếc gốc của khu vực

Pia Oắc tương đối đa dạng nhưng chủ yếu tập trung vào phương diện đánh giá trữ

lượng phục vụ khai thác khoáng sản. Thực trạng nghiên cứu tại khu vực này cho

thấy cần có một nghiên cứu chi tiết về đặc điểm khoáng vật quặng trong các mỏ

thiếc gốc trên phương diện đặc điểm vật lý, đặc điểm hóa học, tổ hợp khoáng vật

cộng sinh và nhiệt độ thành tạo. Việc nghiên cứu kỹ các khoáng vật quặng trong các

mỏ thiếc gốc và các nguyên tố đi kèm, cũng như nhiệt độ thành tạo các khoáng vật

quặng trong mỏ sẽ giúp định hướng, đánh giá tiềm năng một số hợp phần có ích

trong quặng thiếc gốc của khu vực.

Chính vì vậy, học viên đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đặc điểm và nhiệt độ

thành tạo các khoáng vật quặng trong một số mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc” làm

luận văn của mình, nhằm góp phần làm sáng tỏ đặc điểm khoáng vật, tổ hợp cộng

sinh khoáng vật và nhiệt độ thành tạo của các khoáng vật quặng ở các mỏ thiếc gốc

khu vực Pia Oắc – Cao Bằng.

Mục tiêu nghiên cứu

Xác lập đặc điểm cơ bản của các khoáng vật quặng trong một số mỏ thiêc

7

gốc khu vưc Pia Oắc trên cơ sở các nghiên cứu về hình thái - kiên trúc, thành phần

hóa học của các khoáng vật quặng và nhiệt độ thành tạo của chúng.

Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu thành phần khoáng vật quặng (cassiterit, stannit, pyrit,

chalcopyrit, sphalerit và các khoáng vật quặng khác) trong các mỏ thiếc gốc khu

vực Pia Oắc.

- Nghiên cứu đặc điểm hình thái, kiến trúc của các khoáng vật quặng.

- Nghiên cứu thành phần hóa học của các khoáng vật quặng, đặc biệt là

nguyên tố quặng hiếm đi kèm.

- Xác lập các đặc thù về hình thái, kiến trúc và thành phần hóa học của

khoáng vật quặng thiếc khu vực Pia Oắc.

- Xác định nhiệt độ thành tạo của khoáng vật quặng trong các mỏ thiếc.

Nguồn tài liệu

Luận văn được xây dựng trên cơ sở các tài liệu thu thập và nghiên cứu của

chính học viên cùng các đồng nghiệp ở phòng Khoáng vật, Viện Địa chất - Viện

Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam thực hiện, bao gồm:

- Sử dụng các kết quả nghiên cứu của đề tài KHCN cấp Nhà nước: “Nghiên

cứu đánh giá triển vọng và khả năng thu hồi Inđi trong các tụ khoáng thiếc ở Việt

Nam nhằm xác lập một nguồn nguyên liệu mới ứng dụng trong công nghệ nano” mã

số ĐTĐL.2011 – T/22.

- Kế thừa kết quả nghiên cứu của các đề tài do phòng Khoáng vật, Viện Địa

chất - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã từng thực hiện.

Ngoài ra, học viên còn sử dụng các tài liệu địa chất – khoáng sản, tài liệu

khai thác chế biến, sử dụng khoáng sản ở Pia Oắc được thu thập từ các địa chỉ sau:

Thư viện Viện Địa chất - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, lưu trữ

8

địa chất thuộc Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, các tài liệu nghiên cứu

chuyên đề, bài báo khoa học đã công bố trên các website.

Nội dung chính

Với mục tiêu và nhiệm vụ trên, học viên đã thực hiện luận văn với những nội

dung chính như sau:

- Tổng hợp trên cơ sở các văn liệu đã công bố về: đặc điểm địa lý-tự nhiên,

đặc điểm địa chất-khoáng sản, lịch sử điều tra nghiên cứu quặng thiếc của khu vực

Pia Oắc và tình hình nghiên cứu các khoáng vật quặng thiếc.

- Xử lý kết quả phân tích: 30 mẫu trọng sa nhân tạo, 50 mẫu mài láng bằng

kính hiển vi phản quang, kết quả phân tích microsond, bao gồm: 58 mẫu cassiterit,

10 mẫu sphalerit, 19 mẫu wolframit, 7 mẫu stannit, 15 mẫu pyrit, 9 mẫu chalcopyrit

từ Đề tài ĐTĐL.2011-T/22 và Đề tài hợp tác cơ bản Nga do phòng Khoáng Vật,

Viện Địa Chất - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam thực hiện; và sử

dụng kết quả phân tích nhiệt độ đồng hoá bao thể của đề tài hợp tác khoa học cơ bản

với Viện Hàn Lâm Khoa học Nga – Phân viện Siberia do phòng Khoáng Vật, Viện

Địa Chất - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam thực hiện.

Với các kết quả nghiên cứu thu được, học viên đã xác lập đặc điểm cơ bản

của các khoáng vật quặng cụ thể là cassiterit, wolframit, sphalerit, stannit,

chalcopyrit và pyrit ở điểm quặng hoá Pia Oắc và mỏ thiếc gốc Ca Mi, khu vực Pia

Oắc, Cao Bằng.

Bố cục

Kết quả của các nghiên cứu này được trình bày trong luận văn có bố cục

chính như sau:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan khu vực nghiên cứu.

Chương 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Đặc điểm khoáng vật quặng trong một số mỏ thiếc gốc khu vực

Pia Oắc.

9

Chương 4: Nhiệt độ thành tạo các khoáng vật quặng trong một số mỏ thiếc

gốc khu vực Pia Oắc

Kết luận

Tài liệu tham khảo

10

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ

Khu vực nghiên cứu thuộc địa phận huyện Nguyên Bình tỉnh Cao Bằng và

các huyện Ngân Sơn, Ba Bể tỉnh Bắc Kạn, có diện tích 600km2.

Tọa độ địa lý: 22°30’- 22°40’ vĩ độ bắc.

105°45’- 106°00’ kinh độ đông.

1.2. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN

Vùng nghiên cứu thuộc vùng địa hình núi cao và trung bình tạo thành hệ

thống núi cao Bảo Lạc - Nguyên Bình - Ngân Sơn, bao gồm các dãy núi cao sắp xếp

thành dải kéo dài theo hướng Tây bắc - Đông nam. (hình 1-1).

Hình 1-1. Sơ đồ địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu

Những đỉnh cao đáng kể là: Pia Oắc (1930m), Phia Đén (1428m). Xen kẽ

giữa các hệ thống núi cao là những đồi núi thấp và thung lũng phân bố trùng khớp

với các lưu vực sông và suối lớn.

11

Khu vực nghiên cứu thuộc vùng khí hậu nhiệt đới. Trong mùa đông, từ tháng

11 năm trước đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ giảm xuống khoảng 10-150C, đôi khi

tới 50C, có ngày xuống tới 00C, có tuyết rơi ở các vùng núi cao như Tĩnh Túc, Pia

Oắc. Mùa hè, từ tháng 5 đến tháng 10, nhiệt độ khoảng 28-35°C, ít khi vượt quá

40°C. Mưa rào thường xảy ra vào mùa hè, với lượng mưa trung bình trong các

tháng này khoảng 400-600mm/tháng.

Trong vùng nghiên cứu có các sông suối đầu nguồn của các hệ thống sông

Nhieo, sông Năng là các chi lưu của sông Gâm, sông Nguyên Bình là chi lưu của

sông Bằng. Lưu lượng nước của các hệ thống sông suối không ổn định, có sự chênh

lệch lớn giữa mùa khô và mùa mưa. Mạng sông suối là nguồn cung cấp nước thuận

lợi cho nông nghiệp và phát triển thủy điện cỡ nhỏ và trung bình.

1.3. ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI

Trong vùng nghiên cứu có quốc lộ 34 nối thành phố Cao Bằng qua Tĩnh Túc

đến Bảo Lạc và tỉnh lộ 212 nối Nà Phặc và Tĩnh Túc. Giữa các xã trong khu vực

nghiên cứu đã có đường liên xã thuận lợi cho việc vận chuyển bằng ô tô, đa số các

xã đã được điện khí hoá.

Vùng có mật độ dân số tương đối thấp và nằm cách xa các đô thị lớn. Đô thị

gần nhất là thành phố Cao Bằng, cách khoảng 60km về phía đông. Nơi đông dân cư

nhất và là trung tâm công nghiệp là mỏ Tĩnh Túc. Dân cư trong vùng gồm 5 dân

tộc: Dao đỏ, H'mông, Ngái (Hoa), Nùng và Kinh, chủ yếu là người Dao đỏ. Trình

độ văn hóa của nhân dân các dân tộc trong vùng khá cao. Tính đến năm 2002, đã

phổ cập giáo dục tiểu học; tỷ lệ người biết chữ chiếm 75,7%. Nghề nghiệp chính

của dân cư trong vùng là nghề nông và một ít là lâm nghiệp. Công nghiệp khai

khoáng của vùng nút quặng Pia Oắc rất phát triển gồm các mỏ thiếc, wolfram,

sắt...thu hút nhiều nhân công bản địa và nhân công của tỉnh Cao Bằng.

Hệ sinh thái có tính chất đa dạng sinh học cao với nhiều loại động thực vật

quý hiếm, các loại rau quả ôn đới, các loại côn trùng dùng cho nghiên cứu khoa học

và sưu tập, tạo tiền đề quan trọng cho phát triển nhiều loại hình du lịch khác nhau

như: du lịch sinh thái, du lịch văn hóa.

12

1.4. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT

1.4.1. Địa tầng

Trong khu vực nghiên cứu có mặt các thành tạo từ giới Paleozoi đến giới

Mesozoi và giới Kainozoi. Từ dưới lên trên gồm các loạt Sông Cầu (D1 sc), hệ tầng

Mia Lé (D1 ml), Nà Quản (D1-2 nq), Bắc Sơn (C-P bs), Đồng Đăng (P2 đđ) thuộc giới

Paleozoi, Sông Hiến (T1 sh), Lân Pảng (T2a lp) thuộc giới Mesozoi và Đệ Tứ thuộc

giới Kainozoi (hình 1-2).

GIỚI PALEOZOI

DEVON HẠ

Loạt Sông Cầu (D1 sc)

Loạt Sông Cầu lộ ra rất hạn chế ở phía Tây khu vực nghiên cứu của khối Pia

Oắc và chiếm một diện tích rất nhỏ 7.5 km 2. Ở các vùng này, mặt cắt của loạt lộ ra

bao gồm sạn kết, cát kết màu nâu đỏ chuyển lên đá phiến sét và sét vôi. Bề dày quan

sát được khoảng 150-180m.

Các ranh giới dưới và trên của loạt đều không quan sát được. Tuổi của loạt là

Đevon sớm được xác định dựa theo tài liệu ở tờ Tuyên Quang. [Trần Văn Trị và

nnk, 1964], [Tống Duy Thanh, 1979].

Hệ tầng Mia Lé (D1 ml)

Hệ tầng lộ ra khá rộng ở phần phía đông, phía tây và ở trung tâm của vùng,

trong các cấu trúc nếp lồi ở Phia Đén trong khoảng diện tích 322 km 2 phân thành 2

hệ tầng.

Phân hệ tầng dưới (D1 ml1) gồm 5 tập xen kẽ: đá phiến sét, đá vôi phân lớp

mỏng , đá phiến sét sericite, đá vôi xám phân lớp trung bình, đá phiến sét xám đen.

Bề dày chung của phân hệ tầng dưới khoảng 370-500m.

Phân hệ tầng trên (D1 ml2): đặc trưng bằng những tập dày đá vôi đen xen với

các tập trầm tích lục nguyên mỏng, bao gồm 5 tập đá xen kẽ: đá vôi xám đen, đá

phiến sét sericit, đá vôi và đá vôi sét xám đen, cát kết phân lớp dày, đá vôi xám

phân lớp trung bình. Bề dày chung của phân hệ tầng trên khoảng 500m.

Hệ tầng Mia Lé nằm chỉnh hợp trên loạt Sông Cầu và dưới hệ tầng Nà Quản.

13

Tuổi của hệ tầng là Đevon sớm, có bề dày tổng cộng khoảng 900-1000m. [Dương

Xuân Hảo và nnk, 1968]

DEVON HẠ-TRUNG

Hệ tầng Nà Quản (D1-2 nq)

Hệ tầng lộ ra khá rộng trong vùng, chiếm diện tích khoảng 106 km 2, hệ tầng

nằm ở phía tây bắc, một ít ở trung tâm và một phần ở đông nam của vùng nghiên

cứu, ở rìa các nếp lồi Ngân Sơn, Phia Đén. Mặt cắt được chia làm 2 hệ tầng.

Phân hệ tầng dưới (D1-2 nq1): đặc trưng chủ yếu bằng các tập dày sét vôi và đá

vôi xen ít đá lục nguyên, bao gồm 2 tập: đá phiến sét vôi và đá vôi đen phân lớp

trung bình. Bề dày khoảng 340m.

Phân hệ tầng trên (D1-2 nq2): đá vôi sạch màu xám, đôi nơi bị hoa hoá, đá vôi

đolomit phân lớp dày. Bề dày của phân hệ tầng khoảng 400m.

Bề dày chung của hệ tầng đạt khoảng 740m. Hệ tầng Nà Quản nằm chỉnh

hợp trên hệ tầng Mia Lé và bị các hệ tầng Tam Hoa và Bắc Sơn phủ không chỉnh

hợp lên trên. Tuổi của hệ tầng được xác định là Đevon sớm-giữa dựa vào hoá thạch

thu thập được. [Dương Xuân Hảo và nnk, 1968]

CARBON – PERMI

Hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs)

Hệ tầng lộ ra một phần nhỏ ở phía Bắc của vùng và gần Tĩnh Túc (rìa phía

bắc tờ bản đồ). Chiếm diện tích rất nhỏ khoảng 4 km2 trong vùng, dày 350m, gồm 5

tập đá xen kẽ: đá vôi màu xám đen, đá vôi dạng trứng cá màu xám sáng phân lớp

dày, đá vôi màu xám tro, đá vôi dạng trứng cá màu xám sáng phân lớp dày đến dạng

khối, đá vôi dạng khối màu xám sáng.

Hệ tầng Bắc Sơn có tuổi từ Moscovi đến Permi sớm. Hệ tầng Bắc Sơn nằm không

chỉnh hợp trên các trầm tích Đevon hạ và bản thân nó lại bị hệ tầng Đồng Đăng phủ

không chỉnh hợp. [Nguyễn Văn Liêm, 1978]

PERMI

Hệ tầng Đồng Đăng (P2 đđ)

Hệ tầng này lộ ra một phần ở phía Bắc và Đông Bắc tờ bản đồ, ở Tĩnh Túc,

14

huyện Nguyên Bình, trong khoảng diện tích 13 km2. Theo mặt cắt từ đèo Khao Sơn

đến Làng Giàu - Khuổi Cáp, hệ tầng có 4 tập đá xen kẽ: đá vôi xám đen, đá vôi xám

sáng, đá vôi dạng khối xám nhạt, đá vôi trứng cá màu xám lục nhạt, đá vôi dạng

khối màu xám sáng. Bề dày của hệ tầng là 245m. [Nguyễn Văn Liêm, 1966]

GIỚI MESOZOI

TRIAS HẠ

Hệ tầng Sông Hiến (T1 sh)

Trong vùng đo vẽ, hệ tầng Sông Hiến lộ ra một diện tích rất lớn khoảng 150

km2 ở phía đông bắc và trung tâm thuộc vùng Nguyên Bình - Ngân Sơn. Mặt cắt ở

đây gồm cả hai phân hệ tầng.

Phân hệ tầng dưới (T1 sh1): lộ ra ở rìa nếp lồi Ngân Sơn - Phia Đén, gồm 4

tập đá xen kẽ: porphyr thạch anh xám sáng, đá phiến sét xám sẫm, tuf ryolit xám

sáng, ryolit porphyr xám sáng.

Phân hệ tầng trên (T1 sh2): nằm chỉnh hợp và liên quan chặt chẽ về không

gian phân bố với phân hệ tầng dưới, gồm 5 tập đá xen kẽ: đá phiến sét sericit, cuội

kết, đá phiến sét sericit xám sẫm, cuội sạn kết tuf, đá phiến sét xám sẫm.

Bề dày chung của hệ tầng đạt khoảng 855m. Hệ tầng Sông Hiến nằm không

chỉnh hợp trên nhiều thành tạo cổ hơn và bị hệ tầng Lân Pảng phủ không chỉnh hợp

bên trên. Tuổi của hệ tầng được định là Trias sớm trên cơ sở hoá thạch tìm được ở

những vùng lân cận. [Đovjikov và nnk, 1965]

TRIAS TRUNG, ANISI

Hệ tầng Lân Pảng (T2a lp)

Hệ tầng Lân Pảng phân bố khá hạn chế, chiếm khoảng diện tích 16 km 2 ở

góc đông nam khối Pia Oắc gần đứt gãy Sông Năng và vùng Làng Đán. Theo mặt

cắt đỉnh 1111 m đến Pác Giài, hệ tầng gồm 4 tập đá xen kẽ: cuội kết hỗn tạp, đá

phiến sét xám đen, cát kết xám vàng, cát kết hạt vừa đến thô. Bề dày chung của hệ

tầng đạt khoảng 650m. Hệ tầng được định tuổi là Anisi. [Nguyễn Kinh Quốc và

nnk, 1991]

15

Hình 1-2. Sơ đồ địa chất khu vực Pia Oắc (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:200.000)

16

17

GIỚI KAINOZOI

ĐỆ TỨ

Trong vùng nghiên cứu, các trầm tích Đệ tứ có khối lượng ít, phân bố tản

mạn dọc theo các sông suối lớn hoặc thung lũng karst như ở Tĩnh Túc, Nguyên

Bình. Trầm tích có nguồn gốc sông (aQII-III) phân bố dưới dạng thềm bậc II dọc

theo sông suối lớn. Ở thung lũng karst (Tĩnh Túc, Nậm Kép), trầm tích dày và phân

bố rộng. Thành phần gồm sét, cát, cuội, sỏi.

1.4.2. Các thành tạo magma

Trong vùng có thành tạo magma xâm nhập gồm các phức hệ: Phức hệ Ngân

Sơn (γρD3 ns), phức hệ Cao Bằng (γνT1 cb) và phức hệ Pia Oắc (γK2 po).

Phức hệ Ngân Sơn (γρD3 ns)

Trong khu vực nghiên cứu chỉ có 3 khối nhỏ ở Phia Đén, chiếm khoảng diện

tích 0.8 km2. Phức hệ Ngân Sơn gồm 2 pha:

- Pha 1 (γρD3 ns1): granit biotit, granit 2 mica, plagiogranit.

Granit biotit hạt vừa, đôi khi có dạng porphyr, phiến hoá dạng gneis. Granit 2

mica hạt vừa, có tỷ lệ felspat kali-microclin-pertit trội hơn plagioclas 2-3 lần. Phần

lớn có kiến trúc vảy hạt biến tinh, cấu tạo định hướng, hiếm khi còn tàn dư kiến trúc

hạt nửa tự hình. Plagiogranit sáng màu, hạt nhỏ và đều, hiếm khi dạng porphyr, giàu

muscovit, thạch anh, ít turmalin.

- Pha 2 (γρD3 ns2): là các đá mạch granit, granit aplit, pegmatit turmalin

xuyên trong pha 1.

Khoáng vật phụ của phức hệ có ilmenit, turmalin, apatit, anđalusit, zircon,

granat, rutil, galenitit, monazit,.... Về địa hoá, các nguyên tố đáng lưu ý là Zr, Y, Yb,

Cu, Pb, Zn và nhóm đất hiếm, xạ. Chúng cao hơn mức Chỉ số Clark từ 2 đến 6 lần.

Phức hệ thuộc kiểu "S" granit. Quặng hoá liên quan là Sn, Pb, Zn, Ag, Fe.

Tuổi Đevon muộn của phức hệ Ngân Sơn được xác định trên cơ sở quan hệ

xuyên cắt các trầm tích Đevon hạ-trung và tuổi đồng vị 226-263 triệu năm theo

felspat kali và biotit. [Đào Đình Thục và nnk, 1995]

18

Phức hệ Cao Bằng (γνT1 cb)

Phân bố ở góc đông bắc khu vực nghiên cứu, bao gồm khối Nguyên Bình, 4

khối nhỏ ở phía tây Tĩnh Túc (Lũng Luông) và nam huyện Nguyên Bình, chiếm

khoảng diện tích 13.5 km2. Phức hệ có 2 pha:

- Pha 1 (γνT1 cb1) gồm các đá gabro, gabro điabas, congađiabas.

- Pha 2 (γνT1 cb2) đặc trưng là điorit thạch anh, granođiorit, granit granophyr

horblenđ biotit, granit biotit và granit porphyr.

Các đá của phức hệ Cao Bằng đều có màu xanh lục đến xám sáng, kết tinh

yếu, hạt nhỏ-vừa, dạng porphyr, cấu tạo khối. Các khoáng vật phụ thường gặp

apatit, magnetit, đôi khi có zircon, granat, epiđot-zoizit, cromit, ilmenit, pyrrhotit và

corinđon. Các nguyên tố phụ đặc trưng của phức hệ Cao Bằng là: Cr, Ni, Co, Ag và

Yb. Đáng lưu ý là hàm lượng cao của Fe trong đá felsic là điều kiện thuận lợi khi

xuyên cắt các đá vôi để hình thành các tụ khoáng magnetit kiểu skarn (Nguyên

Bình, Lũng Luông, Cao Bằng). Về thạch địa hoá, phức hệ có 2 nhóm đá: gabro

điabas và granit granophyr. [Đovjikov A. E. và nnk, 1965].

Phức hệ Pia Oắc (γK2 po)

Phức hệ gồm 2 pha: pha 1 (γK2 po1): granit 2 mica và granit muscovit dạng

porphyr hạt vừa-lớn; pha 2 (γK2 po1): granosyenit, granit aplit, pegmatit muscovit

turmalin [Izokh E. P. (trong Đovjikov A. E. và nnk), 1965]

Khối Pia Oắc nằm cách huyện Nguyên Bình khoảng 13km về phía tây nam,

chiếm khoảng diện tích 16 km2, xuyên cắt các hệ tầng Mia Lé và Sông Hiến, tạo

thành đới biến chất tiếp xúc rộng từ 1 đến 4km, gồm các đá sừng biotit, corđierit,

anđalusit, đá hoa, quarzit, greizen.

Liên quan đến granit Pia Oắc có thiếc-wolfram, thiếc - đa kim, quặng phóng

xạ fluorit, beril, barit, topaz.

Các nguyên tố phụ đặc trưng của phức hệ là Sn, Be, Mn, La, Nb. Kết quả

phân tích định lượng cho thấy hàm lượng cao (g/t) của F (2736), Rb (696), Li (493),

Be (63), W (225), Th (6), U (16), TR (88), Au-Ag (4,7).

Căn cứ vào quan hệ địa tầng và tuổi tuyệt đối 70-98 tr. năm, phức hệ Pia Oắc

19

được xếp vào Creta muộn. [Đovjikov A. E. và nnk, 1965].

1.4.3. Cấu trúc kiến tạo

Kiến tạo chung của vùng nằm ở gần trung tâm miền kiến tạo Đông Bắc Bộ.

Khu vực nghiên cứu thuộc 2 đới cấu trúc là Lô-Gâm và Sông Hiến, mang tính chất

của hoạt động uốn nếp Caleđonit (hình 1-3).

1.4.3.1. Các đơn vị cấu trúc - kiến tạo

- Đới Lô - Gâm (phần phía đông) phân bố trên 3/4 diện tích. Ranh giới phía

đông với đới Sông Hiến là đứt gãy vòng cung dọc theo quốc lộ 3, từ Cao Kỳ đến

Pắc Nậm. Đới này nâng lên vài lần vào đầu Cambri, giữa Orđovic, giữa Silur và sụt

lún vào Silur muộn - Đevon. Vào cuối Đevon, toàn đới được nâng lên. Trong giai

đoạn Mesozoi, các trầm tích màu đỏ (J-K) và chứa than (T 3 n-r) được thành tạo dọc

theo những đứt gãy dạng hào sụt.

Hình 1-3 Vị trí khu vực nghiên cứu trên sơ đồ cấu trúc miền Bắc Việt Nam (theo Trần Văn Trị , 2008)

- Đới Sông Hiến (phần phía tây) tạo thành dải hẹp ở phía đông, có lịch sử

20

phát triển kéo dài từ Paleozoi sớm đến Mesozoi với các gián đoạn trầm tích vào

giữa Orđovic, đầu Đevon, Givet muộn, Carbon sớm, cuối Permi sớm và đầu Trias

giữa [Đovjikov A. E. và nnk, 1965]. Tuy nhiên, những quan điểm sau này xem đới

Sông Hiến thực chất chỉ là võng chồng Mesozoi kiểu rift nội lục và có diện tích nhỏ

hơn nhiều so với phân chia trước. [Trần Văn Trị và nnk, 1964]

Các phức hệ thạch - kiến tạo • Phức hệ TKT tạo núi Đevon (D) phân bố khá rộng rãi ở cả 2 đới Lô-Gâm

và Sông Hiến, bao gồm các thành tạo lục nguyên - carbonat, carbonat, lục nguyên -

silic - carbonat xen phun trào felsic - á kiềm chứa Mn-Fe. Ở khu vực nghiên cứu

phức hệ này là loạt Sông Cầu có cuội - sạn kết, cát kết màu đỏ dạng molas nằm

không chỉnh hợp trên các thành tạo cổ hơn. Các đá thuộc phức hệ này đều bị biến

chất nhiệt động khá mạnh mẽ, với những nếp uốn ngắn kế tiếp nhau.

• Phức hệ TKT thềm lục địa có dạng lớp phủ nền Carbon - Permi (C-P) chỉ

phân bố ở đới Sông Hiến (Tĩnh Túc), gồm các trầm tích carbonat của hệ tầng Bắc

Sơn (C-P bs), phủ không chỉnh hợp trên các trầm tích Đevon

• Phức hệ TKT hoạt hoá Permi-Trias (P-T) có 2 tầng cấu trúc.

- Tầng cấu trúc Permi thượng - Trias hạ bao gồm các thành tạo carbonat chứa

bauxit của hệ tầng Đồng Đăng (P2 đđ) và lục nguyên - phun trào hệ tầng Sông Hiến

(T1 sh).

- Tầng cấu trúc Trias giữa với trầm tích lục nguyên xen ít phun trào felsic

loạt kiềm-vôi và carbonat tạo thành các nếp lõm nhỏ thuộc hệ tầng Lân Pảng (T 2a

lp). Chế độ rift nội lục ở đới Sông Hiến kết thúc vào thời kỳ này.

• Phức hệ TKT trũng lục địa tân kiến tạo Kainozoi có diện phân bố hạn chế

trong các thung lũng giữa núi, thung lũng karst và dọc các sông, đặc trưng bởi trầm

tích bở rời, vụn thô. [Trần Văn Trị và nnk, 1964]

1.4.3.2. Các hệ thống đứt gãy

Các đứt gãy trong vùng phát triển khá phức tạp, gồm những nhóm mô tả sau

đây:

- Nhóm đứt gãy dạng vòng cung, trong đó đóng vai trò quan trọng nhất là đứt

21

gãy dọc quốc lộ 3A (Chợ Mới - Cao Kỳ - Pắc Nậm), phân chia 2 đới Lô-Gâm, Sông

Hiến. Đứt gãy có chiều dài 50-100 km, đới cà nát rộng, dốc về T - TB với góc 80-

850. Sinh khoáng liên quan là quặng đa kim.

- Nhóm đứt gãy phương tây bắc - đông nam bao gồm các đứt gãy dọc sông

Lô, thượng nguồn sông Gâm, ngòi Quang và vùng Nguyên Bình. Có lẽ chúng bắt

đầu hoạt động từ Paleozoi sớm và tái hoạt động nhiều lần sau đó. Nhóm đứt gãy này

thường bị các đứt gãy phương á kinh tuyến hoặc đông bắc - tây nam làm dịch

chuyển với cự ly 0,5 - 1 km. Phần lớn các đứt gãy có độ dài trên 50 km, cắm về tây

nam với góc dốc 70-800. Riêng đứt gãy ở vùng sông Nhieo là đứt gãy nghịch dạng

vảy, nghiêng về đông bắc với góc dốc 750, cự ly dịch chuyển 0,3 - 0,8 km. Dọc theo

các đứt gãy thuộc nhóm này có đới cà nát rộng 5-7 km, sinh khoáng liên quan rất

phong phú: Pb-Zn, Ag, Sb, Ba, Sn, Au, thạch anh tinh thể, fluorit,....

- Nhóm đứt gãy á vĩ tuyến thường là những đứt gãy trẻ cắt qua nhiều cấu tạo

địa chất và các nhóm đứt gãy khác, có độ dốc đứng, phân bố rải rác ở Nguyên Bình.

Độ dài của các đứt gãy 2-15 km. Liên quan đến nhóm này là những sa khoáng Sn và

Au (Tĩnh Túc, Nguyên Bình, Hà Hiệu, Thượng Lâm, Bằng Khẩu,...). [Trần Văn Trị

và nnk, 1964]

1.4.4. Khoáng sản

Khoáng sản trong vùng thể hiện khá phong phú và đa dạng gồm cả khoáng

sản nội sinh và ngoại sinh có mặt gần đầy đủ gồm các loại:

- Nhóm kim loại gồm có kim loại đen (sắt – mangan), kim loại màu (chì -

kẽm), kim loại quý hiếm (thiếc, wolfram, vàng).

- Nhóm không kim loại có fluorit, pyrit, nguyên liệu và vật liệu xây dựng có

đá vôi, cát - cuội - sỏi và các nguyên liệu quang học – áp điện có tinh thể thạch anh,

wolfram, fluorit, nguyên liệu dán cách có asbet.

Sự phân bố các loại khoáng sản không đồng đều mà tập trung ở các khu vực.

Đến nay đã thống kê được 34 mỏ và điểm khoáng sản của các loại khoáng sản trên

phân bố trong phạm vi của vùng. Những mỏ quặng mang tính chiến lược trong nền

kinh tế quốc dân và quốc phòng gồm có: thiếc, wolfram, vàng, chì - kẽm. Thiếc có

22

ở Tĩnh Túc, Nậm Kép, Nguyên Bình, Bình Đường, Phương Xuân. Sắt có ở Làng

Chanh, Nguyên Bình, Bản Nùng, Khuổi Lếch, Nà Rai. Đá vôi có ở Lũng Niêm,

Nguyên Bình, Chòn Bù. Chì - kẽm có ở Vũ Nông, Bản Đồng, Nà Mùng, Pắc Sẻ, Tà

Soỏng, Lũng Mỏng, Bản Chiếu, Nà Mun. Beri có ở Pia Oắc. Fluorit có ở Cami,

wolfram có ở Sant Alexandre, Tà Soỏng, Lũng Mười. Anbit có ở Bản Chạng. Sắt –

Mangan có ở Tà Soỏng. Thạch anh tinh thể có ở Phia Đén.

Các kiểu nguồn gốc mỏ thiếc và trữ lượng

Thiếc ở trường quặng Pia Oắc bao gồm 2 loại hình: gốc và sa khoáng.

Do là loại mỏ có giá trị nhất chiếm tới 90% trữ lượng thiếc đã thăm dò và là

đối tượng chủ yếu của công nghiệp khai thác thiếc của Việt Nam trong nhiều thập

kỷ qua, các mỏ sa khoáng được nghiên cứu đánh giá khá tỉ mỉ; các mỏ thiếc gốc

được đánh giá còn sơ lược. Cho đến nay ở khu vực Tĩnh Túc-Nguyên Bình đã có 11

mỏ và điểm quặng sa khoáng và gốc đã được tìm kiếm, thăm dò, đánh giá. Các mỏ

và điểm quặng sa khoáng gồm: Thái Lạc , Lê A, Tĩnh Túc, Nậm Kép, Nguyên Bình,

Cami, Bản Ổ và Phương Xuân; 3 mỏ quặng gốc là: Lũng Mười, Tài Soỏng, Sant

Alexandre. Mặc dù các mỏ thiếc cả sa khoáng lẫn thiếc gốc trong trường quặng Pia

Oắc - Tĩnh Túc đều đã được tìm kiếm thăm dò đánh giá ở các cấp khác nhau, trong

đó có mỏ được tính toán đến cấp B, C1 và C2, song đánh giá trữ lượng chính xác

quặng còn lại ở các mỏ đã bị khai thác là vấn đề rất khó khăn. Ngay cả Cục Địa chất

Việt Nam, cũng như Viện Mỏ và Luyện kim cũng không có số liệu chính xác.

Các mỏ quặng thiếc gốc: Các mỏ thiếc nguồn gốc greizen-nhiệt dịch chủ yếu

thuộc thành hệ casiterit-wolframit-thạch anh (nhóm nghèo sulfua liên quan với

granit cao nhôm (kiểu S-granit) phức hệ Pia Oắc. Mức độ nghiên cứu về các mỏ này

đến nay còn khá sơ sài. Tất cả 4 mỏ thiếc gốc đều bị người Pháp khai thác hầu như

cạn kiệt, đặc biệt là những thân quặng giàu, nằm ở phần nông, dễ khai thác hơn.

Phần còn lại trong điều kiện hiện nay, nếu khai thác là không có hiệu quả. Vì vậy

khả năng phát hiện các thân quặng gốc có hàm lượng cao là rất hiếm, nếu có, chỉ có

thể ở dưới sâu hơn thuộc phần đông - đông bắc của khối Pia Oắc, nơi tiếp xúc với

trầm tích T2-3sh. Do đó, trữ lượng quặng gốc hiện nay chỉ còn lại ở các mỏ Sant

23

Alexanđơ, Lũng Mười và Tài Soỏng là 2.471 tấn. Theo kết quả khảo sát bổ sung

của đội địa chất thuộc Công ty Khoáng sản I (mỏ thiếc Tĩnh Túc) kết hợp với Đoàn

105 đã tìm kiếm thiếc và wolfram tại mỏ Sant Alexandre cũng không tìm thêm được

thân quặng nào có giá trị. Cũng vì thế những mỏ này hiện nay không được liệt vào

danh sách thống kê trữ lượng và tài nguyên thiếc Việt Nam.

Các mỏ quặng thiếc sa khoáng: Hầu hết các mỏ thiếc sa khoáng ở trường

quặng Pia Oắc được hình thành do phá huỷ và tích tụ lại thiếc, wolfram từ các mạch

quặng gốc. Các mỏ điển hình là Tĩnh Túc, Nậm Kép, Thái Lạc, Nguyên Bình,

Phương Xuân đã được thăm dò-tìm kiếm, đánh giá ở các cấp trữ lượng khác nhau từ

B đến C1 và C2. Các mỏ có quy mô lớn hơn tập trung trong thung lũng thượng

nguồn sông Nguyên Bình: Tĩnh Túc và Nậm Kép. Các mỏ khác cũng phân bố dọc

theo các thung lũng suối bắt nguồn từ núi Pia Oăc: Thái Lạc, Lê A. Trữ lượng của

các mỏ sa khoáng lần lượt từ lớn đến nhỏ như sau: Tĩnh Túc 2.260 tấn, Thái Lạc

1.295 tấn, Nguyên Bình 1.110 tấn, Nậm Kép 240 tấn, Phương Xuân 120 tấn và Lê A

64 tấn.

Ở thời điểm hiện tại, trong khu vực chỉ có các mỏ Tĩnh Túc và Thái Lạc đang

còn hoạt động khai thác quy mô tận thu.

24

CHƯƠNG 2.

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU

2.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

Thiếc là một nguyên tố hóa học có tên Latinh là Stannum, ký hiệu là Sn và

số nguyên tử là 50 trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, có màu trắng bạc,

dễ uốn cong và dát mỏng. Trong vỏ Trái đất, thiêc có hàm lượng trung bình rất nhỏ,

là kim loại phổ biên đứng thứ 50 vơi hàm lượng khoảng 2,5 ppm.

Thiêc được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vưc như: công nghiêp điên tư,

que hàn, mạ, chê tạo hợp kim làm nam châm siêu dân, chế tạo hợp kim Sn-Sb-Cu

làm ổ trục quay, lơp phụ cho nhiên liêu hạt nhân, trong công nghiêp gia dụng, trong

nha khoa…Ngoài ra, thiếc còn là một chất xúc tác.

Thiếc tồn tại trong khoáng vật thuộc các nhóm oxyt, sulfostanat, sulfua,

silicat, borat và niobat. Khoáng vật quan trọng nhất của thiếc là cassiterit (SnO 2)

chứa 69-78 % Sn, stannit (Cu2FeSnS4) chứa 19-24 % Sn, tilit (PbSnS2) chứa 30,4 %

Sn, cylindrite (Pb3Sn4Sb2S14) chứa khoảng 25,12% Sn, franckeite (Pb3Sn4Sb2S14)

chứa từ 9,5 - 17,1% Sn. Tuy nhiên, chỉ có cassiterit và stannit là tạo thành tụ

khoáng. Cassiterit là khoáng vật bền vững trong điều kiện phong hóa, do vậy có thế

tạo nên những mỏ sa khoáng lớn. Stanite rất dễ bị phá hủy, cho nên chỉ tồn tại trong

quặng gốc.

Cassiterit (SnO2) với thành phần: Sn = 78,62%; O = 21,38%; tỷ trọng 6,8 -

7,1; độ cứng 6 - 7. Trong thực tế luôn có Fe, Mn, W, Ta, Nb, In, Ge, Be, Zr, SiO 2 đôi

khi có cả V, Ni, Sb, Se... Ngoài dạng kết tinh, còn có dạng thiếc thớ gỗ có hình quả

lê, hình giọt nước với cấu tạo tỏa tia đồng tâm do các gel SnO2 đông kết.

Stannit (Cu2FeSnS4) với thành phần lý thuyết: Cu = 29,6%, Fe = 13%, Sn =

27,6%, s = 29,8%; tỷ trọng 4,3 - 5,2; độ cứng 3 - 4. Hàm lượng thiếc thực tế biến

động từ 24,08 - 29,08%; thường có Zn (đến 8,71%), Cd (đến 0,83%), Bi (đến

0,2%), Sb (0,2%), đôi khi có Pb và Ag. Loại chứa Zn còn được gọi là khoáng vật

25

Kesterit. Stannit thường rất ít gặp so với cassiterit; nó thường chỉ có mặt trong các

thành tạo quặng thiếc thuộc thành hệ cassiterit - sulfua.

Ngoài ra, người ta còn tìm thấy gần 40 khoáng vật khác nhau có chứa thiếc,

tuy nhiên các khoáng vật này ít phố biến, và nếu có thì cũng không đủ hàm lượng

để khai thác công nghiệp.

Ngoài các khoáng vật quặng thiếc (cassiterit, stannit…), các khoáng vật

quặng trong các mỏ thiếc bao gồm: wolframit, rutil, molybdenit, sphalerit,

chalcopyrit, asrenopyrit, pyrit, galenitit, bismuthinit, ilmenit, pyrrhotit, bornit,

covellit, chalcocit… và nhiều loại khoáng vật khác.

Các mỏ thiếc lớn trên thế giới khi phân loại theo nguồn gốc được chia thành:

mỏ thạch anh – cassiterit (mỏ Kornuelsk, Anh; mỏ Saus - Krofti Nga, và các mỏ ở

Malaysia, Trung Phi, Tây Âu, Đông Úc và Siberi), mỏ cassiterit-sulfua (mỏ Maunt -

Bisof, Úc; mỏ Khaptseranginsk (Zabaical); mỏ Khrustalbit, Nga; mỏ Potosi,

Bolivia), mỏ pegmatite (mỏ Manono - Kitotolo ở tỉnh Saba, Zair, ngoài ra còn gặp ở

Liên Xô (Trung Á), Ruanda, Brazin), mỏ Skarn (Mỏ Genxu, Trung Quốc), mỏ sa

khoáng (phổ biến ở nước Đông Nam Á: Malaysia, Indonesia, nam Trung Quốc,

Phần Lan, Úc).

2.1.1. Các nghiên cứu trên thế giới

Thiếc là kim loại được khai thác và ứng dụng từ rất sớm trên thế giới. Một

mỏ thiếc cổ đại ở Kestel (Thổ Nhĩ Kỳ) có tuổi vào khoảng thiên niên kỷ thứ ba

TCN. Đã phát hiện cassiterit trong các mảnh vụn của hoạt động khai khoáng cổ, các

mạch, các mỏ sa khoáng trong lòng suối. Trong thời kỳ Đồng Thiếc, mỏ cổ này là

nguồn cung cấp thiếc chính cho hoạt động chế tạo hợp kim đồng thiếc của khu vực

[K. Aslihan Yenera và nnk, 1989].

Để nghiên cứu về các mỏ thiếc vừa tổng hợp vừa chi tiết, các nhà khoa học

trên thế giới đã sử dụng hàng loạt các phương pháp khác nhau để nghiên cứu các

khoáng vật quặng, các tổ hợp cộng sinh và các nguyên tố đi kèm trong quặng thiếc:

Kết quả nghiên cứu về địa chất và thăm dò sinh khoáng thiếc tại dãy Himalaya,

Nepal cho thấy ba kiểu sinh khoáng chính của thiếc đó là: 1) thành hệ casiterite-

26

pyrit và các khoáng vật sulfua bao gồm chalcopyrit, pyrrhotit và arsenopyrit; 2)

thành hệ cassiterit-molypden nằm trong đá thạch anh và tourmalin; 3) thành hệ

cassiterit trong đá pegmatite. [P. R. Joshi, 1988]

Nghiên cứu quặng thiếc Orissa trong khối Mathili C18 (Koraput, Ấn Độ)

bằng kính hiển vi soi nổi và phương pháp XRD cho thấy trong quặng thiếc có mặt

các khoáng vật casiterit, kesterit, varlamoffite, tapiolite, fersmite, sterryite và

tantalite. [S. Acharya và nnk, 1982]

Tổ hợp cộng sinh của sphalerit, chalcopyrit và stanite đã được phân tích ở

vùng St.Agnes (Cornwall). Sự mọc ghép các khoáng vật được hình thành từ quá

trình phá hủy dung dịch cứng bao gồm hỗn hợp của kesterit chứa kẽm (kesterit), các

vảy nhỏ chalcopyrit và được bao quanh bởi sphalerit tha hình. [M.G.

Dobrovol’skaya và nnk, 2008]

Nghiên cứu về khoáng hóa thiếc ở Dupangling (Trung Quốc) cho thấy

cassiterit và wolframit có trong các đá granit hạt trung bình đến mịn, các mạch

thạch anh và đá greizens. Ngoài ra, thành phần hóa học của cassiterit đã được

nghiên cứu bằng các phương pháp như ICP-MS, LA-ICP-MS, XRF… Chỉ ra các

nguyên tố có trong cassiterit bao gồm Ta, W, Fe, Mn, Ti, Zr, V, Sc, Si, Al, In, Ga,

Ge, Be, Bi, Ag, Sb, As, Cu, Pb, Zn, Co và các nguyên tố đất hiếm.[Guoliang Gan và

nnk, 1994]

Nghiên cứu bao thể của khoáng hoá thiếc trong đá skarn tại khu vực Redaven

(Anh) cho thấy trong khu vực đã xảy ra hai quá trình nhiệt dịch thành tạo khoáng

hoá thiếc trong đá skarn. Nhiệt độ thành tạo của đá skarn trong quá trình đầu tiên là

6000C, độ muối NaCl 10-20% khối lượng, độ sâu 2856m (850 bar); trong quá trình

sau là 350 – 4600C, độ muối NaCl 30 -50% khối lượng, độ sâu 2526m (185bar)

[Qiming Peng và nnk, 1992].

Có thể nói rằng: Quặng thiếc đã được nghiên cứu rất đầy đủ và chi tiết; được

mô tả tổng thể về nguồn gốc, đặc điểm khoáng vật, đặc điểm hóa học, quang học và

nhiệt độ, áp suất thành tạo khoáng vật quặng. Từ đó, giúp ích cho việc định hướng

của các nghiên cứu sau này.

27

2.1.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam

Là một trong những nước có trữ lượng thiếc tương đối lớn, Việt Nam đã có

khá nhiều công trình nghiên cứu về thiếc và các quặng thiếc trong nước. Nghiên

cứu các thành hệ chứa thiếc tại miền Bắc Việt Nam đã chỉ ra các thành hệ chính

chứa thiếc đó là:1) thành hệ thạch anh – cassiterit, thành hệ sulfua – cassiterit, thành

hệ sulfua – silicat – cassiterit; 2) thành hệ pegmatite chứa thiếc; 3) thành hệ skarn

chứa thiếc [Phạm Văn Mẫn, 1982]. Tương tự như vậy, ở vùng quặng thiếc miền

Thanh – Nghệ - Tĩnh, các thành hệ chứa thiếc chính bao gồm: Thành hệ cassiterit –

thạch anh, cassiterit-silicat-sulfua, cassiterit-sulfua, pegmatite chứa thiếc và kim loại

hiếm, skarn chứa thiếc [Nguyễn Thị Kim Hoàn và nnk, 1987].

Nghiên cứu quặng thiếc gốc Bắc Lũng đã cho thấy thành phần khoáng vật

của quặng gồm: cassiterit, asenoyrit, pyrit, pyrrhotit, thạch anh, turmalin và một ít

rutil. Về mặt nguyên tố phổ biến Sn, As, Pb, Zn và một ít W. [Dương Đức Kiêm,

1971]. Kết quả của nghiên cứu về các kiểu cassiterit dạng keo trong đá riolit vùng

Tam Đảo cho thấy các khoáng vật chính của quặng thiếc trong vùng là cassiterit,

pyrit, Arsenopyrit. Thành phần hóa học của cassiterit bao gồm các nguyên tố: Sn,

Fe, Mn, Ti, Sb, Zn, Cu, Ag, Si, Al, Ca, Mg. [Lê Văn Thân, 1973].

Khi nghiên cứu đặc điểm khoáng hóa và nhiệt độ thành tạo quặng thiếc –

wolfram ở các mỏ Thiện Kế, Suối Bắc, Bù Me, Trúc Khê, Hoàng Sao đã sử dụng

phương pháp đồng hóa bao thể đặc trưng cho hai giai đoạn tạo quặng thiếc –

wolfram để đưa ra khoảng nhiệt độ thành tạo của mỗi giai đoạn. Giai đoạn tạo

quặng đầu có nhiệt độ thành tạo: 500o-315oC. Giai đoạn tạo quặng sau có

nhiệt độ thành tạo: 390o-180oC, đặc trưng cho giai đoạn tạo quặng nhiệt dịch,

nhiệt độ cao – trung bình. [Hoàng Sao, 2008].

Nghiên cứu trữ lượng thiếc vùng Cao Bằng cho thấy: tuy các mỏ quặng thiếc

gốc đã bị khai thác nhiều nhưng vẫn có những dấu hiệu quặng và tiền đề địa chất

cho thấy tiềm năng triển vọng của quặng thiếc gốc trong đới biến đổi greizen của

khối Pia Oắc. Vì vậy, vùng quặng này cần được điều tra-thăm dò, đánh giá lại (kể cả

các điểm, mỏ cũ) một cách tổng thể. [Phan Lưu Anh và nnk, 2010].

28

Tóm lại, các nghiên cứu về quặng thiếc ở Việt Nam tương đối đa dạng, tuy

nhiên chưa có được sự đồng bộ trong nghiên cứu tổng thể của một vùng quặng thiếc

hay một khu mỏ nhất định. Ở vùng quặng thiếc Cao Bằng, các mỏ thiếc gốc Pia Oắc

được đưa vào nghiên cứu và khai thác từ rất sớm, có nhiều mỏ đã bị ngừng khai

thác, tuy còn nhiều dấu hiệu triển vọng khai thác nhưng đến nay vẫn chưa được điều

tra, nghiên cứu và đánh giá lại; đây cũng là vùng quặng thiếc tại Việt Nam duy nhất

chưa có số liệu về nhiệt độ thành tạo quặng.

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Với mục tiêu xác lập các đặc điểm của khoáng vật quặng trong mỏ thiếc gốc

khu vực Pia Oắc các phương pháp nghiên cứu chủ đạo được sử dụng gồm:

2.2.1. Tổng hợp tài liệu

Luận văn được xây dựng trên cơ sở các tài liệu thu thập và nghiên cứu của

chính học viên cùng các đồng nghiệp ở phòng Khoáng vật, Viện Địa chất - Viện

Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam thực hiện, bao gồm:

- Sử dụng các kết quả nghiên cứu của đề tài KHCN cấp Nhà nước: “Nghiên

cứu đánh giá triển vọng và khả năng thu hồi Inđi trong các tụ khoáng thiếc ở Việt

Nam nhằm xác lập một nguồn nguyên liệu mới ứng dụng trong công nghệ nano” do

phòng Khoáng vật thực hiện.

- Kế thừa kết quả nghiên cứu của các đề tài do phòng Khoáng vật, Viện Địa

chất - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã từng thực hiện.

- Các kết quả nghiên cứu-phân tích microsond và kết quả phân tích nhiệt độ

đồng hóa bao thể.

- Các kết quả phân tích trọng sa và khoáng tướng do học viên thực hiện.

Ngoài ra, học viên còn sử dụng các tài liệu địa chất – khoáng sản, tài liệu

khai thác chế biến, sử dụng khoáng sản ở Pia Oắc. Nguồn tài liệu được thu thập từ

các địa chỉ sau:

- Thư viện Viện Địa chất - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

- Lưu trữ địa chất thuộc Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam.

- Các tài liệu nghiên cứu chuyên đề, bài báo khoa học đã công bố trên các

29

website.

2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa

Tiến hành nghiên cứu chi tiết một số khu vực đang khai thác của mỏ hoặc

biểu hiện khoáng hóa thiếc. Quan sát đặc điểm phân bố của khoáng vật quặng trong

thân quặng, trong các đới biến đổi gần quặng. Sau đó lấy mẫu gốc để tiến hành phân

tích cụ thể trong phòng thí nghiệm. Chi tiết về số hiệu và vị trí lấy mẫu được thể

hiện trong bảng sau:

Bảng 2-1. Vị trí lấy mẫu quặng gốc vùng Pia Oắc

STT

Mỏ

Đặc điểm

Vị trí 22.60804E-

Tên Mẫu T22-31-1, V08-

Mạch thạch anh, nằm

1 Điểm quặng

11, V08-12

xen trong đá granit hạt

105.86831N 22.61376E-

hoá Pia Oắc

2 T22-32

nhỏ tới hạt vừa-thô

105.86669N

Quặng gốc nằm xâm

4 T22-37

22.64400E -

Ca Mi

tán trong mạch thạch

105.86700N

5 V08-6

anh, đá granit

2.2.3. Các phương pháp phân tích xác định thành phần vật chất a, Phương pháp phân tích mẫu trọng sa nhân tạo: Học viên đã sử dụng phương

pháp trọng sa nhân tạo để phân tích 30 mẫu tổng, nhằm xác định thành phần khoáng

vật của quặng, các đặc điểm tiêu hình của các khoáng vật quặng gốc. Quá trình

nghiên cứu được thực hiện tại Phòng Khoáng vật, Viện Địa chất - Viện Hàn Lâm

Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Các bước thực hiện phương pháp trọng sa, gồm:

+ Đập phá các mẫu đá có chứa quặng, sau đó nghiền và rây mẫu.

+ Rửa mẫu, đãi mẫu lấy các khoáng vật nặng (quặng) trong nước.

+ Lấy một lượng trung bình của mẫu cần nghiên cứu, phân loại theo cấp hạt

bằng các rây sàng tiêu chuẩn (<1,0 mm).

+ Dùng nam châm để tách rời các phần có từ tính (từ cảm).

30

+ Dùng nam châm điện với các mức độ mạnh yếu khác nhau để chia ra các

loại từ thẩm khác nhau.

+ Sau đó các khoáng vật này được đem soi dưới kính hiển vi soi nổi Stemi

2000C xuất xứ Carl Zeiss (Đức) để xác định các tính chất về hình thái và vật lý của

chúng.

b, Phân tích khoáng tướng: Học viên đã sử dụng kính hiển vi phản quang để phân

tích 50 mẫu mài láng nhằm xác định thành phần khoáng, cấu tạo - kiến trúc quặng

qua đó xác lập mối quan hệ giữa các tập hợp khoáng vật chứa trong quặng với nhau,

xác lập tổ hợp cộng sinh khoáng vật góp phần đánh giá chất lượng quặng. Quá trình

nghiên cứu khoáng tướng được học viên thực hiện tại Viện Địa chất - Viện Hàn

Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Các bước thực hiện phương pháp nghiên cứu khoáng tướng, gồm:

+ Chuẩn bị mẫu: Lựa chọn các vị trí chứa quặng tiêu biểu trong mẫu, tiến

hành cắt mẫu, các mẫu khoáng vật quặng sau cắt được mài láng đến bóng đều và có

kích cỡ 3x2x1cm. Mẫu mài láng được gắn với một tấm kính dày 3-5mm bằng sét

dẻo. Dùng bàn ép mẫu để tạo mặt phẳng nằm ngang song song của mặt mẫu láng

với bàn kính hiển vi.

+ Mẫu mài láng được nghiên cứu dưới kính hiển vi phản quang Nikon số

hiệu 286073-Antimould (Nhật Bản), vật kính 3,5mm.

(b) (a)

Hình 2-4. Thực hiện phân tích trọng sa (a) và phân tích khoáng tướng (b)

31

c, Phương pháp nghiên cứu microsond: Để xác định thành phần hóa học của các

khoáng vật đã sử dụng kính hiển vi điện tử quét đầu dò S-4800, số hiệu HI-9057-

0006 (Nhật Bản), điện áp 15kV, cường độ dòng điện 8600 nA – 10500 nA tuỳ từng

mẫu. Và kính hiển vi điện tử quét đầu dò CAMEBAX Cameca EPMA (Pháp), số

hiệu SX-100, điện áp 20kV, cường độ dòng điện 8600 nA – 10500 nA tuỳ từng mẫu.

Phân tích microsond được thực hiện tại Viện Địa chất và Khoáng vật học, Viện Hàn

Lâm Khoa học Nga, phân viện Siberia. Số lượng mẫu phân tích của khu vực Pia

Oắc bao gồm 58 mẫu cassiterit, 10 mẫu sphalerit, 19 mẫu wolframit, 7 mẫu kesterit

(nhóm stannit), 15 mẫu pyrit, 9 mẫu chalcopyrit từ Đề tài ĐTĐL.2011-T/22 và Đề

tài hợp tác cơ bản Nga do phòng Khoáng Vật, Viện Địa Chất - Viện Hàn Lâm Khoa

học và Công Nghệ Việt Nam thực hiện

d, Phân tích nhiệt độ đồng hoá bao thể: nhằm xác định nhiệt độ thành tạo quặng.

Để nghiên cứu bao thể, sử dụng các lát mỏng thạch anh và greizen độ dày 0,3mm.

Thành phần bao thể được nghiên cứu trên máy Camebax-Microprobe (Trung tâm

Phân tích của Viện Địa chất và Khoáng vật học, Viện Hàn lâm Khoa học Nga phân

viện Siberia, Novosibirsk) và phổ kế ion (MS-IR) (Viện công nghệ Vật lý, Viện Hàn

lâm Khoa học Nga, chi nhánh Yaroslavl). Các nguyên tố chính và các nguyên tố vết

(Mn, Rb, Cs, F, Cl) được xác định bằng phân tích XRF. Các phân tích được thực

hiện với điện thế gia tốc 20 kV và chùm điện tử 20 nA. Hàm lượng H 2O, Li, Rb, Cs,

và F được xác định bằng phổ kế ion (MS-SI).

2.2.4. Xử lý, tổng hợp các kết quả phân tích.

- Xử lý, tổng hợp các kết quả phân tích thành phần vật chất, cấu tạo, kiến

trúc quặng, tổ hợp cộng sinh khoáng vật và thứ tự thành tạo của chúng bằng các

phần mềm chuyên dụng.

- Luận giải tài liệu.

32

CHƯƠNG 3.

ĐẶC ĐIỂM KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC

KHU VỰC PIA OẮC

3.1. CÁC MỎ THIẾC GỐC NGHIÊN CỨU

3.1.1. Mỏ Ca Mi

Mỏ Ca Mi là một khu ở sườn phía Tây thuộc mỏ Sant Alexandre, có toạ độ:

22.64400E - 105.86700N. Khu mỏ này được bắt đầu khai thác từ thế kỷ XIX bởi

người Trung Hoa. Mỏ nằm trên sườn dốc phía bắc núi Pia Oắc, cách mỏ sa khoáng

Tĩnh Túc khoảng 4km, ở thượng lưu sông Pia Oắc. Địa hình bề mặt mỏ bị phân

cách mãnh liệt, độ cao tuyệt đối của nó từ 1200m đến 1800m..

Mỏ nằm trong vùng phía bắc đới ngoại tiếp xúc của khối granit với các trầm

tích đá phun trào hệ tầng sông Hiến. Trong khu vực mỏ chủ yếu bắt gặp các đá sừng

hoá, granit và granit bị greizen hoá. Các thân quặng nằm trong dải chứa quặng kéo

dài từ đông nam lên tây bắc, dài gần 1,5km, rộng 0,4km. Quặng hoá tối đa tập trung

ở phần giữa của mỏ, trong loại đá sừng tiếp xúc trực tiếp với granit. Các thân quặng

cassiterit – wolframit là các mạch thạch anh có chiều dày khác nhau.

Trong khu mỏ có hai mạch thạch anh bề dày 0,2-0,6m có hướng tây bắc và

đông bắc. Hai mạch này cắt nhau, tại nơi giao nhau của hai mạch có sự phát triển

khoáng hoá tương đối giàu.

Theo nghiên cứu khoáng tướng, thành phần khoáng vật trong các mẫu mài

láng khá đa dạng, chủ yếu là wolframit chiếm từ 25-95% lượng quặng trong một

mẫu, cassiterit (10-45%) và molybdenit (1-5%). Ngoài ra, còn chứa các khoáng vật

sulfua: sphalerit (5-13%), kesterit (nhóm stannit) (3-7%), chalcopyrit (1-15%),

asrenopyrit (1-3%), pyrit (2-4%), galenit (<1%), bismuthinit (<1%) và rất ít hạt

khoáng vật thứ sinh bornit (<3%), covellit (<1%), chalcocit (<1%).

3.1.2. Điểm quặng hoá Pia Oắc

Điểm quặng hoá Pia Oắc nằm ở sườn đông nam trường quặng, chân đỉnh Pia

33

Oắc. Có toạ độ: 22.60804E - 105.86831N.

Điểm quặng có cấu tạo địa chất khá đơn giản. Trong khu vực điểm quặng có

granit xuất hiện ở sườn phía đông, bị các đá sừng hoá hệ tầng sông Hiến phủ lên

trên. Ở phía đông và đông bắc, mặt phẳng tiếp xúc của granit thoai thoải chìm

xuống (8 – 160) ở trên diện tích vùng granit phát triển có gặp những tàn dư đá sừng

của vòm với độ lớn 100 – 200 x 50 - 100m và chiều dày dưới 10m.

Phần lớn các thân quặng của điểm quặng tập trung ở trong một dải chứa

quặng kéo dài 700 m, chiều rộng từ 200 – 300m, ở hướng tây bắc. Trong dải này,

granit đặc biệt bị nứt rạn khá mạnh, đôi chỗ chuyển thành các đới bị nghiền nát và

bị greizen hoá nhiều.

Các thân quặng chủ yếu là các mạch thạch anh – cassiterit – wolframit có

chiều dày đến 8 cm cấu tạo từ thạch anh, calcit – sắt và muscovit dạng vảy hạt nhỏ.

Chúng chứa các dăm kết granit biến đổi vây quanh. Các mạch quặng có hướng tây

bắc, cắm dốc về phía tây nam dưới một góc 75 - 90 0. Các thân quặng có hình thái

khá phức tạp, từ mạch chính còn có hàng loạt các bướu và các mạch nhỏ theo

hướng khác nhau. Các đường riềm greizen đi kèm theo các thân quặng có chiều dày

không lớn khoảng vài chục cm.

Theo nghiên cứu khoáng tướng, các khoáng vật quặng có mặt trong điểm

quặng hóa Pia Oắc là wolframit (7-12%), cassiterit (35-72%) và một số ít

molybdenit (3-10%), chalcopyrit (10-30%), sphalerit (7-30%), arsenopyrit (3-5%),

galenit (1-4%), kesterit (nhóm stannit) (25-40%), pyrit (<1%) và khoáng vật thứ

sinh bornit (1-7%), goethit, limonit (<1%).

3.2. ĐẶC ĐIỂM CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG

3.2.1. Cassiterit [SnO2]

Cassiterit nằm xâm tán trong mạch thạch anh, thường tập trung trong các

phần rìa của các thân quặng. Cassiterit gặp dưới dạng đơn tinh có góc cạnh rõ ràng,

dạng song tinh có khuỷu, dạng liên tinh phức tạp, đôi khi tạo thành các mạch nhỏ

rất mỏng lấp đầy các khe nứt nhỏ. Các tinh thể cassiterit có các mặt lưỡng tháp, lăng

kính lưỡng tháp, thường gặp nhất là các liên tinh có hình dạng vô định. Cassiterit có

34

màu nâu sẫm, cấu tạo phân đới với những đới màu đậm nhạt, khác nhau trong từng

hạt. Vết vạch màu sẫm đến màu hơi nâu, ánh kim cương; ở các vết vỡ thì ánh nhựa

hơi mỡ. Độ lớn chung của các hạt cassiterit thay đổi từ 0,1-5mm, các đơn thể riêng

biệt lên đến 1-2cm. (hình 3-1, 3-2a)

Hình 3-5.Mạch thạch anh chứa cassiterit tại điểm V08-11

(a) (b)

Hình 3-6. Mẫu đơn khoáng cassiterit (a) và cassiterit bị xuyên cắt bởi tổ hợp kesterit + sphalerit + chalcopyrit (b)

Kết quả nghiên cứu khoáng tướng cho thấy, cassiterit chiếm hàm lượng dao

động từ 1-35% tổng hàm lượng quặng, có kích thước từ 0,15 x 0,2mm đến 0,6 x

1,2 mm, phổ biến dạng các đám hạt hình thù không xác định, kiến trúc tha hình. Rìa

khoáng vật không rõ ràng bị xuyên cắt mạnh bởi wolframit, sphalerit và chalcopyrit.

Bề mặt xù xì, đôi chỗ chứa các hạt galenit nhỏ tha hình màu trắng lấp trong các lỗ

hổng của tinh thể. Ngoài ra còn bắt gặp cassiterit bị xuyên cắt bởi tổ hợp kesterit +

35

sphalerit + chalcopyrit (hình 3-2b). Điều này chứng tỏ cassiterit là khoáng vật được

thành tạo sớm nhất trong đới quặng hoá của khu vực Pia Oắc.

Hàm lượng Sn trong cassiterit của khu vực biến thiên từ 77,00% đến

79,26%; hàm lượng trung bình là 78,42%, Sn tập trung trong khoảng 77,95–

78,87%. Hàm lượng Sn có sự khác biệt tuy không lớn ở điểm quặng Pia Oắc, mỏ Ca

Mi, mỏ sa khoáng Tĩnh Túc, mỏ sa khoáng Thái Lạc lần lượt là: 77,85–79,26%;

77,98–78,59%; 77,00–79,02%; 78,37–79,08%. (bảng 3-1)

Các nguyên tố tạp chất trong cassiterit bao gồm: Fe (0,085%), Ti (0,272%),

W ( 0,008 %), Nb (0,018%), Mn (0,006%), In (0,027%).

Trong các nguyên tố đi kèm của khoáng vật cassiterit, Fe có hàm lượng thay

đổi từ 0% đến 0,61%, hàm lượng trung bình 0,08 %, tập trung trong khoảng 0-0,2

%. Tại điểm quặng hoá Pia Oắc và mỏ sa khoáng Tĩnh Túc có sự tương quan nghịch

giữa hàm lượng Fe và hàm lượng Sn với hệ số tương quan lần lượt là R= 0,51 và

R=0,5. Điều này có thể được lý giải bởi Fe là nguyên tố siderofil, trong quá trình

nhiệt dịch Fe thường kết hợp cùng với lưu huỳnh thành tạo các khoáng vật sulfua.

Mặt khác, trong quá trình nhiệt dịch, Sn là nguyên tố ưa oxy nên đầu tiên Sn sẽ kết

hợp với oxy trong dung dịch để tạo thành SnO2 trước, sau đó Fe linh động mới tham

gia vào các pha thành tạo khoáng vật cassiterit tiếp theo. (hình 3-3)

Ti có hàm lượng biến thiên từ 0% đến 0,85%, hàm lượng trung bình 0,27%,

tập trung trong khoảng 0-0,47%, trong khu vực điểm quặng Pia Oắc, mỏ Ca Mi, mỏ

sa khoáng Tĩnh Túc, mỏ sa khoáng Thái Lạc lần lượt là: 0–0,52%; 0,09 – 0,67%;

0,04 – 0,85%; 0,09 – 0,26%. Hàm lượng nguyên tố Ti có tương quan nghịch biến

với hàm lượng Sn, hệ số tương quan R= 0,84. (hình 3-3). Tương tự như với Fe, Ti là

nguyên tố siderofil trong quá trình nhiệt dịch, Ti thường dễ kết hợp cùng với lưu

huỳnh thành tạo các khoáng vật sulfua nên ít tham gia vào việc thành tạo cac

khoáng vật oxyt.

Hàm lượng W xuất hiện rất ít, khoảng giá trị là 0,22-0,223% ở mỏ Ca Mi và

0,01-0,35% trong sa khoáng mỏ Tĩnh Túc, không quan sát được sự tập trung.

Hàm lượng Nb biến thiên từ 0% đến 0,21%, hàm lượng trung bình là 0,018

36

%. Ngoại trừ mẫu V08-12-5 có hàm lượng Nb 0,21 % thì Nb chỉ xuất hiện trong sa

khoáng mỏ Tĩnh Túc với hàm lượng biến thiên trong khoảng 0,02–0,187%. Hàm

lượng nguyên tố Nb của mỏ sa khoáng Tĩnh Túc trong cassiterit có giá trị cao hơn

so với chỉ số Clark 0,002 % (20 ppm).

Mn có hàm lượng thay đổi từ 0% đến 0,09%, tập trung trong khoảng 0,01-

0,03%. Trong các tập mẫu nghiên cứu, Mn xuất hiện ở mẫu điểm quặng Pia Oắc,

mẫu sa khoáng Tĩnh Túc với hàm lượng trung bình lần lượt là 0,018%; 0,03%; mẫu

sa khoáng Thái Lạc là 0,01%.

Indi có hàm lượng thay đổi từ 0% đến 0,23%, hàm lượng trung bình 0,03%.

In tập trung nhất trong điểm quặng Pia Oắc với hàm lượng trung bình 0,03%; tại mỏ

Ca Mi, mỏ sa khoáng Tĩnh Túc, mỏ sa khoáng Thái Lạc hàm lượng trung bình lần

lượt là: 0,01%; 0,03% và 0,02%. Đáng chú ý, mẫu TT-6 của mỏ sa khoáng Tĩnh Túc

có hàm lượng In cao đột biến 0,23% - gấp 7 lần giá trị trung bình của khu vực. So

với chỉ số Clark là 0,0049 % (49ppm), hàm lượng In của khu vực có giá trị cao hơn

nhiều. Điều này cho thấy, hàm lượng In trong cassiterit có giá trị công nghiệp cao.

37

Hình 3-7 .Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tố tạp chất với Sn trong cassiterit khu vực Pia Oắc

Nhìn chung, khoáng vật cassiterit là khoáng vật thành tạo sớm nhất trong các

mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc. Cassiterit thường là các hạt có dạng méo mó, màu

nâu sẫm với các đới màu đậm nhạt khác nhau. Hàm lượng Sn chiếm 78,42%, các

nguyên tố tạp chất bao gồm: Fe, Ti, Nb, Mn, In. Nguyên tố Nb, Mn chỉ xuất hiện tại

điểm quặng Pia Oắc và mỏ sa khoáng Tĩnh Túc. Trong các nguyên tố tạp chất của

cassiterit, In và Nb là hai nguyên tố giá trị tập trung cao hơn so với chỉ số Clark.

38

Bảng 3-2. Thành phần hoá học (%) các nguyên tố trong khoáng vật cassiterit khu vực Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond.

Ký

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12 hiệu

T22-

V08-

N0

31-2-

12-1

12-2

12-3

12-4

12-5

12-6

11-1

11-2

11-3

11-4

2(1)

2(1a)

Số liệu phân tích microsond

0.73

0.00

0.17

0.19

0.07

0.47

0.03

0.00

0.01

FeO

0.78

0.09

0.07

0.00

0.02

0.00

0.03

0.04

0.00

MnO

0.08

0.02

0.01

0.00

0.13

0.31

0.00

Nb2O5

0.00

WO3

0.00

0.11

0.77

0.87

0.81

0.11

0.18

0.02

0.01

TiO2

0.00

0.45

0.48

SnO2

99.06

99.18

100.17

98.83

98.79

99.15

100.21

99.84

100.35

100.21

99.95

99.55

In2O3

0.07

0.03

0.00

0.06

0.03

0.02

0.00

0.09

0.06

0.08

0.02

0.04

Tổng

99.99

100.00

100.28

99.98

100.17

100.05

100.38

100.10

100.43

100.31

100.53

100.14 Số liệu chuyển hoá ra nguyên tố

0.57

0.07

0.05

0.00

0.13

0.15

0.05

0.37

0.02

0.00

0.01

0.61

Fe

0.05

0.02

0.00

0.02

0.00

0.02

0.03

0.00

0.06

Mn

0.00

0.09

0.21

0.00

Nb

0.00

W

0.00

0.27

0.29

0.07

0.46

0.52

0.48

0.07

0.11

0.01

0.00

Ti

78.06

78.15

78.76

78.45

78.93

77.88

77.85

78.13

78.97

78.67

79.08

78.97

Sn

0.06

0.02

0.04

0.00

0.05

0.02

0.00

0.08

0.05

0.07

In

21.21

21.40

21.32

21.28

21.36

21.42

21.36

20.98

21.20

21.27

21.26

O

Tổng

99.99

100.00

100.53

100.14

100.28

99.98

100.17

100.05

100.38

100.10

100.43

100.31

Chú giải:

• 1 – 17: điểm quặng hoá Pia Oắc, 18 – 25: mỏ gốc Ca Mi, 26 – 54: sa

khoáng Tĩnh Túc, 55 – 58: sa khoáng Thái Lạc.

• 1 – 2, 22 – 45: Đề tài ĐTĐL.2011-T/22, Phan Lưu Anh - Chủ nhiệm

(Chưa công bố); 3 – 21, 46 – 58: Đề tài hợp tác cơ bản Nga, Phan Lưu

Anh - Chủ nhiệm (2008).

39

(Tiếp theo bảng 3-1) Ký

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24 hiệu

V08-

T22-

N0

11-5

11-6

11-7

11-8

11-9

6-2

6-3

6-4

37(1)

37(2)

37 6-1 Số liệu phân tích microsond

FeO

0.08

0.03

0.00

0.03

0.00

0.03

0.20

0.16

0.17

0.00

0.06

MnO

0.02

0.01

0.03

0.01

0.00

Nb2O5

0.00

0.01

0.00

WO3

0.00

0.28

0.00

TiO2

0.27

0.03

0.04

0.08

0.11

0.16

0.42

0.29

1.12

0.41

0.46

0.20

SnO2

100.55

100.57

100.35

100.17

100.58

99.67

99.58

99.59

98.96

99.30

99.53

99.73

In2O3

0.01

0.03

0.07

0.04

0.00

0.01

0.00

0.05

0.01

0.00

0.01

Tổng

100.94

100.67

100.47

100.33

100.75

99.86

100.22

100.04

100.30

100.00

99.99

100.00 Số liệu chuyển hoá ra nguyên tố

Fe

0.06

0.03

0.00

0.03

0.00

0.02

0.15

0.13

0.00

0.05

Mn

0.02

0.01

0.02

0.00

Nb

0.00

W

0.00

0.22

0.00

Ti

0.16

0.02

0.05

0.06

0.09

0.25

0.17

0.67

0.24

0.28

0.12

Sn

79.23

79.25

79.08

78.93

79.26

78.54

78.47

78.48

77.98

78.25

78.43

78.59

In

0.01

0.02

0.06

0.03

0.00

0.01

0.00

0.04

0.01

0.00

0.01

O

21.46

21.35

21.31

21.28

21.37

21.20

21.33

21.26

21.47

21.28

21.29

21.24

Tổng

100.94

100.67

100.47

100.33

100.75

99.86

100.22

100.04

100.30

100.00

99.99

100.00

40

(Tiếp theo bảng 3-1) Ký

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35 hiệu

T22-

T22-35-

35-

T22-

35-

N0

3c(1)

3c(2)

3C(2b

37 3C(1)

3C(2)

3C(2a)

3C(2c)

3b(2)

3b(2a)

3c(1A)

)

Số liệu phân tích microsond

0.00

0.05

0.00

0.04

FeO

0.00

0.05

0.07

0.04

0.00

MnO

0.00

0.07

0.00

0.26

0.12

0.01

Nb2O5

0.10

0.00

0.27

0.00

WO3

0.00

0.51

0.68

0.65

0.40

0.33

TiO2

0.52

0.60

0.79

0.52

0.40

0.66

SnO2

99.56

99.33

99.63

99.32

99.04

99.43

99.41

99.36

99.33

98.83

99.38

In2O3

0.00

0.01

0.00

0.06

0.00

0.01

0.02

0.04

0.02

Tổng

100.00

99.99

100.01

100.00

99.99

100.00 Số liệu chuyển hoá ra nguyên tố

0.00

0.04

0.00

0.03

Fe

0.00

0.04

0.06

0.05

0.03

0.00

Mn

0.00

0.05

0.00

0.18

0.08

0.00

Nb

0.07

0.00

0.19

0.00

W

0.00

0.31

0.41

0.39

0.24

0.20

Ti

0.31

0.36

0.47

0.31

0.24

0.40

Sn

78.45

78.27

78.51

78.26

78.04

78.35

78.34

78.29

78.27

77.88

78.32

In

0.00

0.01

0.00

0.05

0.00

0.01

0.02

0.04

0.02

O

21.28

21.33

21.26

21.33

21.34

21.29

21.30

21.31

21.37

21.30

Tổng

100.00

99.99

100.01

100.00

99.99

100.00

41

(Tiếp theo bảng 3-1) Ký

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47 hiệu

T22-

N0

35-

TT-1

TT-2

3c(3)

3c(3A)

3c(3b)

3c(3c)

3b(1)

3b(1a)

3b(1)

3b(1a)

3b(2)

3b(2a)

Số liệu phân tích microsond

FeO

0.03

0.02

0.01

0.03

0.07

0.02

0.00

0.01

0.09

0.07

0.18

0.25

MnO

0.00

0.02

0.01

Nb2O5

0.00

0.06

0.00

0.16

0.04

WO3

0.00

0.44

0.00

TiO2

0.48

0.54

0.42

0.77

0.34

0.30

0.18

0.08

1.25

1.37

0.59

0.96

SnO2

99.48

99.41

99.52

99.19

99.58

99.66

99.80

99.88

98.58

98.53

98.68

98.43

In2O3

0.02

0.04

0.05

0.00

0.01

0.03

0.02

0.04

0.03

0.02

Tổng

100.00

99.99

100.00

100.01

99.99

100.00

100.01

100.00

100.10

99.71 Số liệu chuyển hoá ra nguyên tố

Fe

0.03

0.01

0.02

0.05

0.02

0.00

0.01

0.07

0.05

0.14

0.19

Mn

0.00

0.01

Nb

0.00

0.04

0.00

0.11

0.03

W

0.00

0.35

0.00

Ti

0.29

0.32

0.25

0.46

0.21

0.18

0.11

0.05

0.75

0.82

0.36

0.57

Sn

78.39

78.34

78.42

78.16

78.47

78.53

78.64

78.70

77.68

77.64

77.76

77.56

In

0.01

0.03

0.04

0.00

0.01

0.03

0.02

0.03

0.02

0.03

0.02

O

21.29

21.30

21.28

21.34

21.26

21.23

21.21

21.44

21.46

21.35

21.33

Tổng

100.00

99.99

100.00

100.01

99.99

100.00

100.01

100.00

100.10

99.71

42

(Tiếp theo bảng 3-1)

Ký

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58 hiệu N0

TT-3

TT-4

TT-5

TT-6

TT-7

TT-8

TT-9

V08-7-1 V08-7-2 V08-7-3 V08-7-4

Số liệu phân tích microsond

FeO

0.33

0.23

0.10

0.22

0.05

0.17

0.08

0.14

0.18

0.15

MnO

0.00

0.02

0.12

0.01

0.00

0.02

0.00

0.01

Nb2O5

0.00

WO3

0.00

TiO2

1.42

0.44

0.18

0.55

1.18

0.40

0.44

0.15

0.17

0.31

0.43

SnO2

97.72

99.87

100.28

99.29

98.45

99.43

100.05

100.36

99.84

99.80

99.46

In2O3

0.02

0.04

0.03

0.28

0.04

0.03

0.07

0.01

0.03

0.02

Tổng

99.50

100.57

100.61

100.45

99.90

100.02

100.73

100.63

100.18

100.31

100.07 Số liệu chuyển hoá ra nguyên tố

Fe

0.26

0.18

0.08

0.17

0.04

0.13

0.06

0.11

0.14

0.12

Mn

0.00

0.01

0.09

0.01

0.00

0.02

0.00

0.01

Nb

0.00

W

0.00

Ti

0.85

0.26

0.11

0.33

0.71

0.24

0.26

0.09

0.10

0.18

0.26

Sn

77.00

78.70

79.02

78.24

77.58

78.35

78.84

79.08

78.67

78.64

78.37

In

0.02

0.03

0.23

0.04

0.03

0.06

0.01

0.03

0.02

O

21.37

21.40

21.37

21.39

21.40

21.36

21.44

21.37

21.27

21.32

21.30

Tổng

99.50

100.57

100.61

100.45

99.90

100.02

100.73

100.63

100.18

100.31

100.07

3.2.2. Wolframit [WO3]

Wolframit chủ yếu nằm trong phần trung tâm của các mạch quặng và gặp

dưới dạng tích tụ hình méo mó hoặc các mạch đơn khoáng mỏng, chiều dài một vài

cm. Wolframit có màu đen nâu, loại chứa mangan (hubnerite) có màu đỏ sẫm.

Wolframit tương đối sắc cạnh, vết vạch nâu sẫm, ánh trên mặt cát khai là ánh kim

cương, các phương còn lại có ánh mỡ. (hình 3-4)

Dưới kính hiển vi phản quang, wolframit có kích thước: từ 0,05 x 0,2 mm

đến 0,3 x 3,4mm, có khi lên tới 10 x 13 mm. Là các đám hạt có dạng lăng trụ kéo

dài, dạng hình thù không xác định nằm xâm tán trong mẫu (hình 3-5). Kiến trúc tha

hình đến bán tự hình. Trong một số đơn tinh thể, tại các lỗ hổng và khe nứt xuất

hiện chalcopyrit ở dạng lấp đầy các lỗ hổng. Đôi chỗ, trên bề mặt khoáng vật chứa

các bao thể rất nhỏ của kesterit và galenit. Wolframit được bao quanh hoặc bị xuyên

43

cắt bởi tổ hợp sphalerit + kesterit + chalcopyrit hoặc bị chalcopyrit mọc xuyên trong

khoáng vật. Trong một số mẫu mài láng, wolframit nằm xen kẽ phức tạp với

cassiterit, đôi khi bao quanh cassiterit. Điều này chứng tỏ, wolframit và cassiterit có

thời gian thứ tự thành tạo tương đối cận kề và wolframit có thể thành tạo sau

cassiterit.

(a) (b)

Hình 3-8. Mạch thạch anh chứa wolframit điểm V08-11(a) và đơn khoáng wolframit (b)

Hình 3-9. Wolframit dưới kính hiển vi phản quang tại điểm quặng Pia Oắc

Wolframit có hàm lượng chính là WO3 (75,2%) với %W trung bình là

59,64%, hàm lượng W biến thiên trong khoảng 58,82-60,75%. Khoảng tập trung

của W tại điểm quặng hoá Pia Oắc là 58,96 – 60,32%. (bảng 3-2)

Các nguyên tố đi kèm trong wolframit bao gồm: Fe (10,51%), Ti (0,019%),

44

W (0,68 %), Mn (10,25%), In (0,016%), Sn (0,018%), Ta (0,15%).

Fe có hàm lượng biến thiên từ 0,057% đến 18,35%, hàm lượng trung bình

0,27%, tập trung trong khoảng 4,75-16,27%.

Hàm lượng Mn biến thiên từ 0% đến 18,31%, hàm lượng trung bình là

10,25% %, tập trung trong khoảng 4,58-15,92%.

Hàm lượng Sn biến thiên từ 0% đến 0,032%, hàm lượng trung bình là 0,0182

%, tập trung trong khoảng 0,017-0,019%.

Hàm lượng Ti biến thiên từ 0,01% đến 0,058%, hàm lượng trung bình là

0,019 %, tập trung trong khoảng 0,01-0,03%.

Hàm lượng In biến thiên từ 0% đến 0,028%, hàm lượng trung bình là 0,016

%. Hàm lượng In của khu vực trong wolframit có giá trị cao hơn so với chỉ số Clark

49.10-4 % (49 ppm).

Hàm lượng Ta biến thiên từ 0,18% đến 0,74%, hàm lượng trung bình là

0,0182 %, tập trung trong khoảng 0,18-0,46%. Tại điểm quặng hoá Pia Oắc, nguyên

tố Ta có tương quan nghịch biến với W, hệ số tương quan là R= 0,87. Điều này có

thể giải thích bởi W và Ta có hành vi địa hoá trái ngược nhau. W là nguyên tố litofil,

dễ bị oxy hoá và tạo hợp chất với oxy, trái lại nguyên tố Ta có trường lực mạnh khả

năng liên kết với oxy thấp nên các hợp chất của Ta thường kết tinh sau W. Hàm

lượng Ta của khu vực trong wolframit có giá trị cao hơn nhiều so với chỉ số Clark

(1,7.10-3 % hay 1,7 ppm). (hình 3-6)

45

Hình 3-10. Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tốchính và tạp chất với W trong wolframit điểm quặng hóa Pia Oắc

Nhìn chung, wolframit thường nằm ở trung tâm mạch quặng của khu vực, là

khoáng vật được thành tạo sau và đôi khi tương đồng về mặt thời gian với cassiterit

trong khu vực Pia Oắc. Wolframit có màu đen nâu, hình tấm dày, tương đối sắc

cạnh, vết vạch nâu sẫm. Thành phần W chiếm 59,64%, các nguyên tố đi kèm bao

gồm Sn, In, Nb, Mn, Ta, Ti, Fe. In và Ta là hai nguyên tố hiếm có hàm lượng trung

bình cao hơn chỉ số Clark, có thể điều tra - đánh giá giá trị công nghiệp và khả năng

thu hồi - khai thác hai nguyên tố trên tại khu vực Pia Oắc.

46

Bảng 3-3. Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật wolframit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond

Ký

1

2

3

4

5

6 hiệu

T22-31-1-

No

1(1)

1(2)

1(3)

FeO WO3 Ta2O5 SnO2 In2O3 TiO2 MnO Total

18.53 75.47 0.26 0.00 0.00 0.03 0 94.29

1(1) Số liệu phân tích microsond 17.91 74.45 0.47 0.00 0.02 0.03 0 92.88

23.61 76.61 0.28 0.00 0.00 0.10 0 100.60

18.91 76.12 0.28 0.00 0.00 0.03 0 95.34

18.63 75.35 0.26 0.00 0.03 0.03 0 94.30

18.01 74.18 0.65 0.02 0.03 0.03 0 92.92

Số liệu chuyển hoá ra nguyên tố

W In Fe Ta Sn Ti Mn O Tổng

59.85 0.00 14.40 0.21 0.00 0.02 0.00 19.81 94.29

60.75 0.00 18.35 0.23 0.00 0.06 0.00 21.21 100.60

59.04 0.02 13.92 0.38 0.00 0.02 0.00 19.50 92.88

60.36 0.00 14.69 0.23 0.00 0.02 0.00 20.04 95.34

59.75 0.02 14.48 0.21 0.00 0.02 0.00 19.82 94.30

58.83 0.03 13.99 0.53 0.01 0.02 0.00 19.51 92.92

Chú giải:

• 1 – 18: điểm quặng hoá Pia Oắc.

• Nguồn mẫu: Đề tài ĐTĐL.2011-T/22, Phan Lưu Anh - Chủ nhiệm (Chưa

công bố).

(Tiếp theo bảng 3-2)

Ký

7

8

9

10

11

12 hiệu No

T22-31-1-

T22-31-1-2-

47 1(1)

1(2)

3(1)

3(2)

3(3)

Số liệu phân tích microsond

FeO WO3 Ta2O5 SnO2 In2O3 TiO2 MnO Total

17.75 74.35 0.56 0.00 0.00 0.03 6.20 98.89

18.72 73.05 0.90 0.04 0.03 0.05 5.35 98.14

17.65 74.50 0.63 0.01 0.01 0.05 6.25 99.09

13.34 75.92 0.31 0.00 0.03 0.02 10.80 100.41

18.53 75.70 0.30 0.00 0.01 0.03 5.38 99.95

7.38 75.75 0.41 0.04 0.03 0.04 16.69 100.33

Số liệu chuyển hoá ra nguyên tố

W In Fe Ta Sn Ti Mn O Tổng

58.96 0.00 13.79 0.46 0.00 0.02 4.80 20.86 98.89

57.93 0.02 14.55 0.74 0.03 0.03 4.14 20.70 98.14

59.08 0.01 13.71 0.51 0.01 0.03 4.84 20.90 99.09

60.21 0.02 10.37 0.26 0.00 0.01 8.36 21.19 100.41

60.03 0.01 14.40 0.25 0.00 0.02 4.16 21.09 99.95

60.07 0.02 5.73 0.34 0.03 0.03 12.92 21.19 100.33

48

(Tiếp theo bảng 3-2)

N Số hiệu

13 T22-31-2-

14 T22-31-2-

15 T22-31-2-

16 T22-31-1-

17 T22-31-1-

18 T22-31-1-1-

mẫu

1-1(1)

1-1(2)

1-1(3)

2-5(1)

1-5(2)

5(3)

FeO WO3 Ta2O5 SnO2 In2O3 TiO2 MnO Total

14.58 75.53 0.33 0.00 0.02 0.01 9.46 99.94

13.08 74.62 0.41 0.01 0.02 0.03 11.10 99.26

6.48 75.82 0.25 0.00 0.01 0.03 17.23 99.82

0.28 75.41 0.22 0.00 0.00 0.03 23.31 99.25

0.10 75.26 0.22 0.00 0.02 0.02 23.58 99.22

W In Fe Ta Sn Ti Mn O Tổng

59.90 0.02 11.33 0.27 0.00 0.01 7.32 21.10 99.94

Số liệu phân tích microsond 0.07 75.80 0.24 0.00 0.02 0.02 23.65 99.80 Số liệu chuyển hoá ra nguyên tố 60.11 0.02 0.06 0.19 0.00 0.01 18.31 21.11 99.80

60.13 0.01 5.04 0.21 0.00 0.02 13.34 21.09 99.82

59.17 0.02 10.16 0.33 0.00 0.02 8.59 20.96 99.26

59.80 0.00 0.22 0.18 0.00 0.02 18.04 20.99 99.25

59.68 0.02 0.08 0.18 0.00 0.01 18.25 0.00 99.22

3.2.3. Kesterit [Cu2(Zn,Fe)SnS4]

Kesterit là khoáng vật chứa thiếc, thuộc nhóm khoáng vật stannit, trong đó

hàm lượng Fe bị thay thế một phần bởi Zn. Trong khu vực nghiên cứu, kesterit

thường gặp dưới dạng dị ly thể đặc biệt nhỏ, tha hình, nằm trong sphalerit,

chalcopyrit có khi tạo thành các dị ly thể dạng mạch, chúng thường nằm dưới dạng

các đường viền quanh sphalerit.

Kesterit có màu vàng đến xám thép, có sắc lục hoặc xanh oliu ở vết mới vỡ,

vết vạch đen không thấu quang, có ánh kim ở vết mới vỡ nhưng chóng mờ. (hình 3-

7a)

Dưới kính hiển vi phản quang, kesterit có màu trắng xám sắc hơi phớt lục.

Gồm 2 thế hệ:

+ Thế hệ 1: Kích thước: từ 0,015 x 0,02 mm đến 4 x 6 mm. Là các đám hạt

49

có dạng hình thù không xác định nằm xâm tán trong mẫu. Kiến trúc tha hình. Bề

mặt chứa các bao thể gồm 2 hợp phần sphalerit và chalcopyrit thế hệ 2. Nằm xuyên

cắt các tinh thể wolframit.

+ Thế hệ 2: là các bao thể dạng nhũ tương trên bề mặt sphalerit thế hệ 1.

Kesterit thường tồn tại dưới dạng tổ hợp cộng sinh với sphalerit và

chalcopyrit. Tổ hợp cộng sinh này bắt gặp trong các mẫu mài láng khu vực Pia Oắc

dưới dạng nằm xuyên cắt rìa các tinh thể pyrit, cassiterit và wolframit. Điều này

chứng tỏ tổ hợp cộng sinh kesterit + sphalerit + chalcopyrit có thời kỳ thành tạo sau

các khoáng vật trên. (hình 3-7b)

(a) (b)

Hình 3-11. Đơn khoáng kesterit (a) và kesterit cùng chalcopyrit thế hệ 2 tạo dạng bao thể nhũ tương trên bềmặt sphalerit [đường kính thị trường 3,7mm](b).

Kesterit có hàm lượng chính là Sn chiếm trung bình 25,32%, hàm lượng Sn

biến thiên trong khoảng 16,78 – 27,31%. Khoảng tập trung của Sn tại điểm quặng

hoá Pia Oắc là 21,11-25,32%. (Bảng 3-3)

Cu có hàm lượng biến thiên trong khoảng 17,42-28,55%, hàm lượng trung

bình 26,49% khối lượng khoáng vật. Khoảng tập trung của Cu tại điểm quặng hoá

Pia Oắc là 20,03 – 28,55%.

50

Bảng 3-4. Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật kesterit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond.

Ký

1

2

3

4

5

6 hiệu

T22-31-2-

V08-11-

N0

Sn In Fe Cu Zn Ag Cd Sb Mn Se Te S Tổng

2(3) 27.31 0.12 2.75 28.41 10.95 0.05 0.34 0.01 0.00 0.00 0.00 28.68 98.62

2(3a) 27.24 0.11 2.90 28.55 10.79 0.07 0.32 0.02 0.00 0.00 0.00 28.71 98.71

2(4b) 16.78 0.11 2.08 17.42 33.67 0.06 0.59 0.01 0.00 0.00 0.00 30.37 101.09

1 27.28 0.04 1.36 28.54 12.50 0.00 0.73 0.00 0.02 0.09 0.46 26.27 97.29

2 25.99 0.03 2.32 27.56 13.31 0.00 0.79 0.00 0.00 0.03 0.45 27.19 97.67

2(3a) 27.30 0.12 2.84 28.47 10.89 0.05 0.37 0.04 0.00 0.00 0.00 28.88 98.96

Chú giải:

• 1 – 6: điểm quặng hoá Pia Oắc

• Nguồn mẫu: 1-4: Đề tài ĐTĐL.2011-T/22, Phan Lưu Anh - Chủ nhiệm

(Chưa công bố); 5 - 6: Đề tài hợp tác cơ bản Nga, Phan Lưu Anh - Chủ

nhiệm (2008).

Fe có hàm lượng biến thiên trong khoảng 1,36-2,9%, hàm lượng trung bình

2,38% khối lượng khoáng vật. Khoảng tập trung của Fe tại điểm quặng hoá Pia Oắc

là 1,8 – 2,87%

Zn có hàm lượng biến thiên trong khoảng 10,79-33,67%, hàm lượng trung

bình 15,35% khối lượng khoáng vật. Khoảng tập trung của Zn tại điểm quặng hoá

Pia Oắc là 10,79 – 15,35%.

S có hàm lượng biến thiên trong khoảng 26,27-30,37%, hàm lượng trung

bình 28,35% khối lượng khoáng vật. Khoảng tập trung của Zn tại điểm quặng hoá

Pia Oắc là 26,9 – 29,78%.

51

Các nguyên tố đi kèm trong kesterit bao gồm: Ag (0,04%), In (0,09%), Sb

(0,001%), Cd (0,21%), Se (0,21%), và Te, Mn. (hình 3-8).

Ag có hàm lượng biến thiên từ 0% đến 0,7 %, hàm lượng trung bình 0,04%,

tập trung trong khoảng 0,05-0,65%. Hàm lượng nguyên tố Ag của khu vực điểm

quặng hoá Pia Oắc trong kesterit có giá trị cao hơn so với chỉ số Clark (8.10-6 % hay

0,08 ppm)

Mn chỉ xuất hiện trong khu vực ở mẫu V08-11-1 với hàm lượng là 0,02%.

Hàm lượng Cd biến thiên từ 0,32% đến 0,79%, hàm lượng trung bình là 0,52

%, tập trung trong khoảng 0,32-0,73%. Hàm lượng Cd của khu vực điểm quặng hoá

Pia Oắc trong kesterit có giá trị cao hơn so với chỉ số Clark (1,3.10-5 % hay 0,13

ppm)

Hàm lượng In biến thiên từ 0,03% đến 0,12%, hàm lượng trung bình là 0,09

%. Hàm lượng In trong kesterit của khu vực có giá trị cao hơn so với chỉ số Clark

(49.10-4 % hay 49 ppm).

Hàm lượng Sb biến thiên từ 0% đến 0,04%, hàm lượng trung bình là 0,01 %.

Hàm lượng Sb trong kesterit của khu vực có giá trị cao hơn so với chỉ số Clark

(2.10-5 % hay 0,2 ppm).

Hàm lượng nguyên tố Se chỉ xuất hiện trong 2 mẫu kesterit của khu vực

điểm quặng Pia Oắc, với hàm lượng 0,03% và 0,09% khối lượng mẫu khoáng vật.

Nguyên tố Te xuất hiện rất hạn chế chỉ có trong 2 mẫu kesterit của khu vực

điểm quặng Pia Oắc, với hàm lượng 0,45-0,46% khối lượng mẫu khoáng vật.

Nhìn chung, khoáng vật kesterit của khu vực điểm quặng Pia Oắc là loại khoáng vật chứa thiếc có giá trị sau cassiterit. Kesterit có màu vàng rõ đến xám thép, có sắc lục hoặc xanh oliu ở vết mới vỡ, kích thước thay đổi từ 0,015 x 0,02 mm đến 4 x 6 mm. Kesterit có hai thế hệ thành tạo chính và có thể nhận biết rõ trong tổ hợp cộng sinh với sphalerit và chalcopyrit. Ngoài các nguyên tố chính là Sn, Cu, Fe và Zn; kesterit còn có các nguyên tố đi kèm Ag, Cd, In, Mn, Sb, Se, Te. Trong đó, In, Cd, Ag là các nguyên tố có giá trị trung bình cao hơn chỉ số Clark.

52

Hình 3-12. Tương quan giữa các nguyên tố chính và tạp chất với Sn trong kesterit tại điểm quặng hóa Pia Oắc

53

3.2.4. Sphalerit [ZnS]

Sphalerit chủ yếu gặp dưới dạng hợp thể hạt giữa các đám chalcopyrit, kesterit, liên kết chặt chẽ với chúng. Đôi khi gặp dưới dạng hạt nằm riêng biệt trong chalcopyrit với đai viền kesterit.

Sphalerit có dạng khối đặc sít hoặc dạng tứ diện. Màu nâu đen tới đen, ánh

kim cương, cát khai rất hoàn toàn, sắc cạnh, không bị bào mòn, vết vạch trắng hoặc

có màu vàng, nâu tươi. (hình 3-9a)

Trong nghiên cứu khoáng tướng, sphalerit thường có dạng các đám hạt hình

thù không xác định, rìa không rõ ràng, nằm xâm tán trong mẫu. Kiến trúc tha hình.

Gồm 2 thế hệ thành tạo:

+ Thế hệ 1: Kích thước: từ 0,0175 x 0,0375mm đến 0,788 x 1,313 mm.

Thường nằm xen kẽ với chancopyrit và kesterit thế hệ 1, đôi chỗ nằm tiếp xúc với

cassiterit. Trên bề mặt chứa các bao thể dạng nhũ tương của kesterit và chalcopyrit

thế hệ 2, đôi chỗ bắt gặp galenit thế hệ 2 trên bề mặt.

+ Thế hệ 2: Sphalerit cùng với chalcopyrit thế hệ 2 tạo dạng bao thể nhũ

tương trên bề mặt khoáng vật kesterit. (hình 3-9b)

Sphalerit có hàm lượng chính là Zn chiếm trung bình là 59,02%, hàm lượng

Zn biến thiên trong khoảng 54,11 – 63,65%. Khoảng tập trung của Zn tại điểm

quặng hoá Pia Oắc là 55,98 – 62,1%. (bảng 3-4)

(a) (b)

Hình 3-13. Đơn khoáng sphalerit (a) và sphalerit chứa các bao thể chalcopyrit nằm xen kẽ wolframit (b) mẫu T22-31-2-2

S có hàm lượng biến thiên trong khoảng 31,5-34,11%, hàm lượng trung bình

54

32,93% khối lượng khoáng vật. Khoảng tập trung của S tại điểm quặng hoá Pia Oắc

là 32,12 – 33,78%.

Các nguyên tố tạp chất trong sphalerit bao gồm: Fe (1,87%), Mn (0,01%), In

(0,02%), Sn (0,22%), Cd (1,51%), Cu (1,08%) và rất ít Se, Te, Ag, Sb. (bảng 3-4).

Fe có hàm lượng biến thiên từ 0,7% đến 3,26%, hàm lượng trung bình

1,87%, tập trung trong khoảng 0,97-2,84%.

Mn xuất hiện tương đối ít trong sphalerit, hàm lượng Mn biến thiên từ 0%

đến 0,03%, hàm lượng trung bình là 0,01 %, không quan sát được sự tập trung.

Hàm lượng Sn biến thiên từ 0% đến 1,93%, hàm lượng trung bình là 0,22 %,

tập trung trong khoảng 0,02-0,03%. Cá biệt tại điểm T22-31-2-2(3b) hàm lượng Sn

lên đến 1,93% gấp 8 lần giá trị trung bình của khu vực điểm quặng Pia Oắc.

Hàm lượng Cu biến thiên từ 0,03% đến 4,43%, hàm lượng trung bình là 1,08

%, tập trung trong khoảng 0-1,4%.

Hàm lượng In biến thiên từ 0% đến 0,05%, hàm lượng trung bình là 0,02 %.

Hàm lượng nguyên tố In của khu vực trong sphalerit có giá trị cao hơn so với Chỉ số

Clark (49.10-4 % hay 49 ppm).

Hàm lượng Cd biến thiên từ 0,95% đến 2,25%, hàm lượng trung bình là

1,51%, tập trung trong khoảng 1,1 đến 1,92%. Hàm lượng Cd của khu vực trong

sphalerit có giá trị cao hơn so với chỉ số Clark (1,3.10-5 % hay 0,13 ppm).Các

nguyên tố Ag, Se, Te, Mn xuất hiện rất hạn chế chỉ có trong 1 đến 3 mẫu sphalerit

của khu vực điểm quặng Pia Oắc, với hàm lượng thấp hơn 0,03% khối lượng mẫu

khoáng vật.

55

Hình 3-14. Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tố chính và tạp chất với với Zn trong sphalerit tại điểm quặng hóa Pia Oắc

56

Bảng 3-5 Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật sphalerit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích bằng microsond.

Ký

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 hiệu

T22-

V08-

31-2-

No

31-2-

11-3

11-4

11-5

2(6b)

2(3b)

2(4a)

2(3a)

2(5)

2(6)

2(6c)

61.45

58.69

62.98

63.09

54.11

57.12

63.65

Zn

62.42

61.95

61.54

In

0.02

0.04

0.03

0.00

0.03

0.00

0.05

0.00

Fe

1.05

1.51

2.08

1.58

3.17

3.26

1.14

1.31

2.93

0.7

Cu

0.71

1.01

0.03

0.09

0.04

0.89

2.93

4.43

0.63

As

0.00

Cd

2.25

2.2

1.39

1.52

1.25

1.21

1.45

0.95

1.42

1.47

Sn

0.09

0.08

0.02

0.03

0.02

0.03

1.93

0.00

Sb

0.00

0.02

0.01

0.00

0.01

0.00

Mn

0.00

0.01

0.00

0.03

0.01

Se

0.00

0.03

0.00

Te

0.00

0.02

0.00

0.02

0.00

S

33.4

31.5

32.97

33.19

33.33

34.11

33.46

31.86

31.95

33.48

98.85

99.73

100.14

100.65

99.8 Tổng

99.42

89.18

97.8

98.41

99.51

Chú giải:

• 1 – 5: điểm quặng hoá Pia Oắc.

• Nguồn mẫu: Đề tài ĐTĐL.2011-T/22, Phan Lưu Anh - Chủ nhiệm (Chưa

công bố).

Nhìn chung, khoáng vật sphalerit là khoáng vật thường gặp trong vùng

quặng thiếc Pia Oắc, sphalerit thường xuất hiện cùng chalcopyrit và kesterit dưới

dạng sản phẩm của quá trình phá huỷ dung dịch cứng. Sphalerit của khu vực có hàm

lượng Zn trung bình là 60,70%, các nguyên tố đi kèm bao gồm Ag, Cd, Cu, Fe, Mn,

Sb, Se, Te, In. Trong đó, In và Cd có hàm lượng cao hơn so với chỉ số Clark.

3.2.5. Chalcopyrit [CuFeS2]

Chalcopyrit tạo thành các tinh thể hình khối đặc sít hoặc những hạt tản mạn

không đều, dạng tấm, vảy đôi khi gặp hình chùm, sắc cạnh, màu vàng thau, thường

57

có sắc loáng vàng sẫm hoặc tía, vết vạch đen có sắc lục, không thấu quang, ánh kim

mạnh. (hình 3-11a)

Dưới kính hiển vi phản quang, chalcopyrie màu vàng thau, là các đám hạt có

hình dạng không xác định, dạng tấm, các vi hạt, các tích tụ lớn và các bao thể dạng

sữa. Gồm 2 thế hệ chính:

+ Thế hệ 1: Kích thước từ 0,0175 x 0,07 mm đến 2,18 x 4,64 mm. Gồm 2

loại: Loại 1 là các đơn tinh dạng tấm, dạng hình kim hoặc các đám hạt hình

thù không xác định nằm xâm tán trong mẫu. Bắt gặp các đám hạt tha hình

nằm tiếp xúc hoặc lấp đầy các ranh giới giữa sphalerit và cassiterit. Phần rìa

khoáng vật bị biến đổi thứ sinh thành covellit, chalcocit, malachit và bornit,

một số tinh thể bị biến đổi gần như hoàn toàn thành chalcocit, đôi chỗ bắt

gặp bornit dưới dạng phá huỷ dung dịch cứng trên bề mặt chalcopyrit. Loại 2

có cấu tạo dạng tấm nằm xâm tán trong mẫu. Kiến trúc nửa tự hình. Xuyên

cắt mạnh tinh thể wolframit, đôi khi xuyên cắt kesterit và mọc xen giữa

kesterit và wolfamite. Rìa đang bị biến đổi thứ sinh thành Bornit và covellin,

ngoài ra còn bị oxy hóa thành oxit sắt. Các tinh thể lớn đôi khi bị xuyên cắt

bởi tổ hợp sphalerit + kesterit + covellin.

+ Thế hệ 2: Là các bao thể dạng nhũ tương trên bề mặt sphalerit và kesterit

thế hệ 1. (hình 3-11b)

Chalcopyrit có hàm lượng chính là Cu chiếm trung bình là 34,60%, hàm

lượng Cu biến thiên trong khoảng 34,23 – 35,01%. Khoảng tập trung của Cu tại

điểm quặng hoá Pia Oắc là 34,36 – 34,82%. (bảng 3-5)

S có hàm lượng biến thiên trong khoảng 33,09-35,36%, hàm lượng trung

bình 34,88% khối lượng khoáng vật. Khoảng tập trung của S tại điểm quặng hoá Pia

Oắc là 33,18 – 35,36%.

58

(a) (b)

Hình 3-15. Đơn khoáng chalcopyrit (a) và chalcopyrit dạng hạt hình thù không xác định nằm tiếp xúc tổ hợp cộng sinh sphalerit + kesterit+chalcopyrit

Fe có hàm lượng biến thiên trong khoảng 28,97-30,12%, hàm lượng trung

bình 29,33% khối lượng khoáng vật. Khoảng tập trung của Fe tại điểm quặng hoá

Pia Oắc là 28,96-29,67%.

Các nguyên tố tạp chất trong chalcopyrit bao gồm: Ag (0,03%), Zn (0,06%),

In (0,02%), Sn (0,08%), Sb (0,01%) và rất ít Cd. (bảng 3-5).

Ag có hàm lượng biến thiên từ 0% đến 0,13%, hàm lượng trung bình 0,03%,

không quan sát được sự tập trung.

Zn có hàm lượng biến thiên từ 0,03% đến 0,16%, hàm lượng trung bình là

0,06 %, tập trung trong khoảng 0,02 – 0,1 %. Trong điểm quặng hoá Pia Oắc, hàm

lượng Zn có xu hướng tương quan nghịch biến với hàm lượng của Cu, hệ số tương

quan R= 0,6 (hình 3-12). Điều này có thể được lý giải bởi Zn có tính chalcofil, là

nguyên tố có ái lực mạnh với S, dễ kết hợp để thành tạo ZnS (sphalerite) riêng biệt

hơn là cùng các kim loại khác kết hợp với Zn để tạo khoáng vật sulfua.

In có hàm lượng biến thiên từ 0% đến 0,6%, hàm lượng trung bình là 0,02 %.

So với chỉ số Clark là 0,0049 % (49ppm), hàm lượng In của điểm quặng Pia Oắc có

giá trị cao hơn.

Sn có hàm lượng biến thiên từ 0,01-0,25%, hàm lượng trung bình 0,07%, tập

trung trong khoảng 0,05-0,07%.%. Trong điểm quặng hoá Pia Oắc, hàm lượng Sn

có xu hướng tương quan nghịch biến với hàm lượng của Cu, hệ số tương quan R=

59

0,62 (hình 3-12). Điều này có thể giải thích bởi Cu và Sn có hành vi địa hoá trái

ngược nhau.Cu là nguyên tố chalcophil, tập trung chủ yếu trong quá trình nhiệt dịch

dưới dạng hợp chất lưu huỳnh. Mặt khác, trong quá trình nhiệt dịch, Sn dễ kết hợp

với oxy trong dung dịch để tạo thành oxyt hơn là kết hợp với S để tạo thành hợp

chất lưu huỳnh.

Sb ít xuất hiện tại điểm quặng hoá Pia Oắc, hàm lượng biến thiên từ 0-

0,02%, hàm lượng trung bình 0,01%, không quan sát được sự tập trung. Hàm lượng

Sb của điểm quặng Pia Oắc có giá trị cao hơn so với chỉ số Clark (0,02ppm).

Cd chỉ xuất hiện duy nhất tại mẫu T22-31-2-1(4) với hàm lượng 0,01%.

Nhìn chung, chalcopyrit của khu vực điểm quặng hoá Pia Oắc có màu vàng

thau, chủ yếu gặp dưới dạng hợp thể các hạt nhỏ, kết hợp chặt chẽ với kesterit và

sphalerit. Ngoài ra, còn gặp dưới dạng đai viền, mạch nhỏ mỏng và xâm tán thể

dạng nhũ tương trong sphalerit, cùng các hạt nằm riêng biệt và các bao thể nhỏ

trong kesterit. Thành phần hoá học bao gồm các nguyên tố chính là Cu, Fe, S cùng

các nguyên tố đi kèm: Ag, Zn, In, Sn, Sb, Cd. Trong đó: nguyên tố In và Sb là hai

nguyên tố có hàm lượng cao hơn chỉ số Clark.

60

Hình 3-16. Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tố chính và tạp chất với Cu trong chalcopyrit khu vực điểm quặng hoá Pia Oắc

61

Bảng 3-6 Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật chalcopyrit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond.

No

1 T22-31-

2 T22-31-

3 T22-31-

4 T22-31-

5 T22-31-

6 T22-31-

7 T22-

8 T22-

9 V08-

Mẫu

Cu In Sn Fe Zn S Ag Cd Sb Tổng

2-2(3b) 34.23 0.00 0.25 28.97 0.16 34.89 0.04 0.00 0.02 98.56

2-2(4b) 35.01 0.00 0.02 29.51 0.05 34.66 0.00 0.00 0.00 99.25

2-2(5) 34.53 0.02 0.06 29.04 0.10 35.18 0.09 0.00 0.00 99.02

2-2(4) 34.69 0.01 0.13 29.30 0.05 35.22 0.00 0.00 0.00 99.40

2-2(6) 34.68 0.01 0.01 29.30 0.03 35.36 0.00 0.00 0.01 99.40

2-1(4) 34.51 0.06 0.06 29.30 0.03 34.96 0.13 0.01 0.02 99.08

32-1 34.54 0.04 0.06 29.40 0.07 35.20 0.00 0.00 0.02 99.33

32-1(2) 34.80 0.05 0.05 29.05 0.04 35.34 0.00 0.00 0.01 99.34

11-6 34.37 0.00 0.05 30.12 0.05 33.09 0.00 0.00 0.00 97.68

Chú giải:

• 1 – 9: điểm quặng hoá Pia Oắc.

• Nguồn mẫu: 1-8: Đề tài ĐTĐL.2011-T/22, Phan Lưu Anh - Chủ nhiệm

(Chưa công bố); 9: Đề tài hợp tác cơ bản Nga, Phan Lưu Anh - Chủ

nhiệm (2008).

3.2.6. Pyrit [FeS2]

Pyrit trong khu vực Pia Oắc thường gặp dưới dạng đơn tinh thể xâm tán, các

hạt tròn hoặc dạng tập hợp các khối trạng. Pyrit có màu vàng thau có thanh sắc vàng

nâu, vết vạch nâu hoặc đen nâu, ánh kim mạnh. Tinh hệ lập phương, trên mặt lập

phương ta thấy những vết sọc, các sọc của 3 mặt liền nhau hướng theo ba phương

khác nhau. (hình 3-13a)

Dưới kính hiển vi phản quang, pyrit có màu trắng phớt vàng. Kích thước: từ

0,035 x 0,07 mm đến 0,473 x 1,103 mm. Là các đơn tinh có dạng tấm, dạng hình

chữ nhật, hình vuông và hình tứ diện nằm xâm tán trong mẫu (hình 3-13b). Kiến

trúc bán tự hình đến tự hình. Đôi chỗ bắt gặp song tinh. Xuất hiện sự xuyên cắt của

tổ hợp kesterit + sphalerit + chalcopyrit vào rìa tinh thể. Điều này chứng tỏ pyrit có

thời kỳ thành tạo sớm hơn các khoáng vật trên. Ngoài ra còn xuất hiện cấu trúc phân

đới (gặm mòn kiến trúc), do phần ngoài pyrit bị biến đổi thành Goethite (màu trắng

62

xám, phản xạ trong màu đỏ nâu) và Limonite (mà xám phớt xanh) tạo các vành bao

lấy lõi pyrit; cá biệt có sự biến đổi mạnh dẫn tới phá vỡ cấu trúc trên.

(a) (b)

Hình 3-17. Đơn khoáng pyrit (a) và đơn tinh bán tự hình của pyrit xâm tán trong mẫu mài láng T22-31-2-2.

Pyrit có hàm lượng chính là Fe chiếm trung bình 46,59%, hàm lượng Fe biến

thiên trong khoảng 45,89 – 46,97%. Khoảng tập trung của Fe tại khu vực Pia Oắc là

46,29 – 46,89%. (bảng 3-6)

S có hàm lượng biến thiên trong khoảng 52,38-53,93%, hàm lượng trung

bình 53,36% khối lượng khoáng vật. Khoảng tập trung của S tại khu vực Pia Oắc là

52,86 – 53,86%. Hàm lượng của S trong khu vực Pia Oắc có tương quan đồng biến

với hàm lượng của Fe, hệ số tương quan R= 0,6. (hình 3-14)

Các nguyên tố tạp chất trong pyrit bao gồm: Ag (0,01%), Zn (0,01%), Sn

(0,03%), Cu (0,03%) và rất ít As, Cd, In, Sb.

Ag có hàm lượng biến thiên từ 0% đến 0,03%, hàm lượng trung bình 0,03%,

không quan sát được sự tập trung. Hàm lượng Ag của khu vực Pia Oắc trong pyrit

có giá trị cao hơn so với chỉ số Clark (8.10-6 % hay 0,08 ppm).

Zn có hàm lượng biến thiên từ 0% đến 0,06%, hàm lượng trung bình là

0,01%, tập trung trong khoảng 0,01 – 0,02 %.

Sn biến thiên từ 0% đến 0,27%, hàm lượng trung bình là 0,03 %, tập trung

trong khoảng 0-0,03%.

Hàm lượng Cu biến thiên từ 0% đến 0,29%, hàm lượng trung bình là 0,03 %,

63

tập trung trong khoảng 0-0,03%.

Cd gặp rất ít trong pyrit của khu vực với hàm lượng thay đổi từ 0% - 0,02%.

Hình 3-18. Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tố chính và tạp chất với Fe trong pyrit khu vực Pia Oắc

Bảng 3-7. Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật pyrit khu vực Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond.

64 Ký

1

2

3

4

5

6

7

8 hiệu

T22-31-

No

2-2(7) 46.61 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 53.93 100.57

2-2(8) 46.52 0.00 0.01 0.00 0.00 0.01 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 53.89 100.45

1(1) 46.88 0.01 0.00 0.00 0.00 0.02 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 53.90 100.82

1(2) 46.97 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 53.87 100.85

2-2(1) 46.89 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.02 0.00 0.00 0.00 53.65 100.57

1(3) 46.73 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 53.23 99.99

1(2b) 46.90 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 53.74 100.68

Fe In Cu Zn As Ag Cd Sn Sb Mn Se Te S Tổng

2-2(2) 46.53 0.01 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 53.19 99.76

Chú giải:

• 1 – 10: điểm quặng hoá Pia Oắc; 11- 15: Mỏ Ca Mi.

• 1-15: Đề tài ĐTĐL.2011-T/22, Phan Lưu Anh - Chủ nhiệm (Chưa công

bố).

Các nguyên tố As, Sb, Cd, In chỉ xuất hiện với hàm lượng rất ít trong các

mẫu của khu vực Pia Oắc. As gặp ở mẫu T22-37(1) với hàm lượng 0,013%, Sb có

trong mẫu T22-31-2-2(1) với hàm lượng 0,02%; Cd gặp trong các mẫu T22-31-2-

2(8), T22-37(2) và T22-37(3) với hàm lượng thay đổi từ 0,01-0,02%. In xuất hiện

với hàm lượng thay đổi từ 0-0,01% khối lượng khoáng vật.

65

(Tiếp theo bảng 3-6)

No

Mẫu

Fe In Cu Zn As Ag Cd Sn Sb Mn Se Te S Tổng

9 T22-32- 1(1) 46.47 0.00 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 52.91 99.42

10 T22-32- 1(1b) 45.89 0.01 0.02 0.01 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 52.93 98.88

11 T22- 37(1) 46.39 0.00 0.00 0.00 0.013 0.013 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 52.38 98.80

12 T22- 37(2) 46.71 0.00 0.005 0.00 0.00 0.00 0.011 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 53.62 100.35

13 T22- 37(3) 46.8 0.00 0.02 0.01 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 53.49 100.33

14 T22- 37(4) 46.4 0.002 0.00 0.001 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 52.55 98.95

15 T22- 37(5) 46.14 0.003 0.293 0.055 0.00 0.033 0.00 0.265 0.00 0.00 0.00 0.00 53.1 99.89

Nhìn chung, pyrit trong khu vực Pia Oắc thường tồn tại dưới dạng đơn tinh

thể xâm tán, các hạt tròn hoặc dạng tập hợp các khối trạng, ít gặp dạng song tinh.

Pyrit có màu vàng thau, tinh hệ lập phương, kích thước từ 0,035 x 0,07 mm đến

0,473 x 1,103 mm. Có hàm lượng chính là Fe và S; các nguyên tạp chất bao gồm:

Ag, Zn, Sn, Cu, As, Cd, In, Sb. Trong đó, nguyên tố Ag có hàm lượng trung bình

của khu vực cao hơn chỉ số Clark, các nguyên tố As, Cd, In, Sb có hàm lượng rất ít

trong khoáng vật pyrit.

3.2.7. Các khoáng vật khác

Ngoài các khoáng vật cassiterit, wolframit, kesterit, sphalerit, pyrit và

chalcopyrit thường gặp, trong các mẫu quặng của khu vực Pia Oắc còn xuất hiện

một số khoáng vật khác như molybdenit, bismuthinit, arsenopyrit, galenit, và các

khoáng vật thứ sinh bornit, chalcocit, covellit, goethit, limonit. Ngoại trừ

arsenopyrit nhận biết được dưới kính hiển vi soi nổi, các khoáng vật còn lại được

nhận biết qua kính hiển vi phản quang.

66 a) Arsenopyrit [FeAsS]

Arsenopyrit có màu trắng thiếc, ánh kim, không cát khai. Dưới kính hiển vi

phản quang arsenopyrit có màu trắng, độ nổi cao hơn các khoáng vật khác, phản xạ

tốt. Kích thước: từ 0,075 x 0,1 mm đến 0,175 x 0,35 mm. Là các hạt có dạng hình

thù không xác định hoặc dạng tấm nằm xâm tán trong mẫu. Kiến trúc tha hình đến

bán tự hình. Nằm tiếp xúc tổ hợp chalcopyrit + sphalerit + kesterit, đôi chỗ bị

xuyên cắt bởi sphalerit. Điều này chứng tỏ arsenopyrit có thứ tự thành tạo sớm hơn

so với các khoáng vật chalcopyrit, sphalerit, kesterit. (hình 3-15)

Hình 3-19. Đơn khoáng arsenopyrit khu vực Pia Oắc

b) Molypdenit [MoS2]

Dưới kính hiển vi quặng, molybdenit có màu xám sáng, đôi chỗ có sắc thái

phớt nâu, bề mặt dễ bị cà nát. Kích thước: từ 0,0525 x 0,263 mm đến 0,875 x 4,025

mm. Là các đám hạt có dạng ổ, tấm, vảy, lá, dạng lăng trụ kéo dài nằm xâm tán

trong đá. Kiến trúc bán tự hình đến tự hình. Rìa tiếp xúc rõ ràng với bismuthinit,

sphalerit và đá vây quanh. Điều này cho thấy molybdenite và bismuthinit có thời kỳ

thành tạo tương đồng. (hình 3-16)

67

Hình 3-20. Molybdenit màu xám sáng trong mẫu mài láng

c) Bismuthinit [Bi2S3]

Bismuthinit gặp rất ít trong mẫu mài láng, có màu trắng, sắc thái phớt vàng,

khả năng phản xạ mạnh hơn galenit. Kích thước: từ 0,123 x 0,315 mm đến 0,245 x

0,298 mm. Là các đám hạt có dạng hình thù không xác định nằm xâm tán trong

mẫu. Kiến trúc tha hình. Nằm tiếp xúc molybdenite, bề mặt đôi chỗ chứa các bao

thể chalcopyrit thế hệ 2.

d) Galenit [PbS]

Galenit có màu trắng, bề mặt nhẵn. Kích thước: từ 0,0075 x 0,01mm đến

0,0875 x 0,123 mm. Gồm 2 loại chính: Loại 1 là các vi hạt, các đám hạt tha hình

nằm xâm tán trong mẫu, đôi chỗ lấp đầy trong các lỗ hổng của cassiterit và

wolframit. Loại 2 là các đám hạt có dạng hình thù không xác định nằm xâm tán

trong mẫu. Kiến trúc tha hình. Thường tạo tổ hợp cộng sinh với sphalerit. Gồm 2

thế hệ:

+ Thế hệ 1: thành tạo đồng thời Chalcopyrit thế hệ 1, bao quanh và xuyên cắt

sphalerit.

+ Thế hệ 2: tạo các bao thể nhũ tương trên bề mặt sphalerit hoặc là các đơn

tinh thể nằm trong sphalerit và kesterit.

e) Bornit, Chalcocit và Covellit

Bornit, chalcozitevà covellit là các khoáng vật thứ sinh do chalcopyrit biến

đổi thành, có hàm lượng rất thấp trong các mẫu mài láng.

68

Bornit [Cu5FeS4] phổ biến hơn chalcocit và covellit, màu hồng ánh tím đậm,

kích thước từ 0,21 x 0,238 mm đến 0,77 x 2,63 mm. Là các đám hạt có dạng hình

thù không xác định nằm xâm tán trong mẫu. Kiến trúc tha hình. Thường xuyên cắt

rìa kesterit và wolframit; đôi khi mọc xuyên trong khoáng vật kesterit. Rìa bornit bị

biến đổi mạnh thành covellit.

Covellit [CuS] và Chalcocit [Cu2S] Xuất hiện không nhiều trong mẫu. Chủ

yếu phân bổ ở rìa khoáng vật chalcopyrit đang bị biến đổi 1 phần. Màu xanh da trời.

Kích thước: 0,075 x 0,0875 mm. Là đơn tinh bán tự hình nằm xâm tán trong mẫu.

f) Goethit[FeO(OH)], limonit [FeO(OH).nH2O]

Goethit, limonit có rất ít trong mẫu, là khoáng vật thứ sinh biến đổi từ pyrit,

chủ yếu xuất hiện ở rìa khoáng vật pyrit.

Nói chung, các khoáng vật molybdenit, bismuthinit, arsenopyrit, galenit,

bornit, chalcocit, covellit, goethit và limonit không phải là các khoáng vật điển hình

của khu vực Pia Oắc. Chúng xuất hiện với mật độ tương đối thấp và không mang

giá trị công nghiệp trong các mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc.

Qua trên các kết quả trên có thể rút ra một số nhận định sau:

• Các khoáng vật chính có mặt trong quặng thiếc gốc của khu vực là: cassiterit,

wolframit, kesterit, sphalerit, chalcopyrit, pyrit. Các khoáng vật phụ bao gồm:

molypdenit, arsenopyrit, galenit, bitmusthinit và các khoáng vật thứ sinh bornit,

chalcocit, covellit, limonit và goethit.

• Cassiterit thường tập trung trong các phần rìa của thân quặng, là khoáng vật

thành tạo sớm nhất trong các mỏ thiếc gốc vùng Pia Oắc. Kiến trúc tha hình,

màu nâu sẫm, cấu tạo phân đới, vết vạch màu sẫm, ánh kim cương, kích thước

0,1-5mm. Hàm lượng Sn chiếm 78,42%, các nguyên tố tạp chất bao gồm: Fe, Ti,

Nb, Mn, In. Trong đó, In và Nb là hai nguyên tố có giá trị tập trung cao hơn so

với chỉ số Clark.

• Wolframit nằm ở trung tâm của mạch quặng, gặp dưới dạng tích tụ hình méo mó

hoặc các mạch đơn khoáng mỏng, chiều dài một vài cm. Wolframit có màu đen

69

nâu đến đỏ sẫm, tương đối sắc cạnh, vết vạch nâu sẫm, ánh trên mặt cát khai là

ánh kim cương, các phương còn lại có ánh mỡ. Wolframit và cassiterit có thứ tự

thành tạo tương đối cận kề, wolframit có thể thành tạo sau cassiterit. Hàm lượng

W chiếm 59,64%, các nguyên tố tạp chất bao gồm Sn, In, Nb, Mn, Ta, Ti, Fe.

Trong đó, In và Ta là hai nguyên tố hiếm có hàm lượng trung bình cao hơn chỉ

số Clark.

• Kesterit là loại khoáng vật chứa thiếc có giá trị sau cassiterit. Kesterit có màu

vàng rõ đến xám thép, có sắc lục hoặc xanh oliu ở vết mới vỡ, kích thước thay

đổi đến một vài mm, tha hình, có hai thế hệ thành tạo chính, thường nằm trong

tổ hợp cộng sinh và có thứ tự thành tạo tương đồng với sphalerit và chalcopyrit.

Các nguyên tố chính trong kesterit là Sn (25,32%), Cu (26,49%), Fe (2,38%) và

Zn (15,35%), các nguyên tố tạp chất Ag, Cd, In, Mn, Sb, Se, Te. Trong đó, In,

Cd, Ag là các nguyên tố có giá trị trung bình cao hơn chỉ số Clark, có thể nghiên

cứu khả năng thu hồi để ứng dụng trong công nghiệp.

• Sphalerit gặp trong tổ hợp cộng sinh với chalcopyrit và kesterit, dạng tha hình

hoặc dạng tứ diện. Màu nâu đen tới đen, ánh kim cương, cát khai rất hoàn toàn,

sắc cạnh, không bị bào mòn, vết vạch trắng hoặc có màu vàng, nâu tươi, kích

thước nhỏ hơn 2 mm, có hai thế hệ thành tạo chính, thường nằm trong tổ hợp

cộng sinh và có thứ tự thành tạo tương đồng với kesterit và chalcopyrit. Hàm

lượng Zn trung bình là 60,70%, S (32,93%), các nguyên tố tạp chất bao gồm Ag,

Cd, Cu, Fe, Mn, Sb, Se, Te, In. Trong đó, In và Cd có hàm lượng cao hơn so với

chỉ số Clark.

• Chalcopyrit chủ yếu gặp dưới dạng hợp thể các hạt nhỏ, kết hợp chặt chẽ với

kesterit và sphalerit, màu vàng thau, sắc loáng vàng sẫm hoặc tía, vết vạch đen

có sắc lục, không thấu quang, ánh kim mạnh, kích thước đến một vài mm, tha

hình, có hai thế hệ thành tạo chính, thường nằm trong tổ hợp cộng sinh và có thứ

tự thành tạo tương đồng với sphalerit và kesterit. Các nguyên tố chính là Cu

70

(34,60%), Fe (29,33%), S (34,88%) cùng các nguyên tố đi kèm: Ag, Zn, In, Sn,

Sb, Cd. Trong đó: nguyên tố In và Sb là hai nguyên tố có hàm lượng cao hơn chỉ

số Clark.

• Pyrit có dạng đơn tinh thể xâm tán trong thân quặng, màu vàng thau, tinh hệ lập

phương, kích thước nhỏ hơn 2 mm. Hàm lượng chính là Fe (46,59%) và S

(53,36%), các nguyên tố tạp chất bao gồm: Ag, Zn, Sn, Cu, As, Cd, In, Sb.

Trong đó, Ag có hàm lượng trung bình của khu vực cao hơn chỉ số Clark, các

nguyên tố As, Cd, In, Sb có hàm lượng rất ít trong khoáng vật pyrit.

• Các tổ hợp cộng sinh khoáng vật có mặt trong điểm quặng hóa Pia Oắc và mỏ

Ca Mi là: sphalerit + kestertite + chalcopyrit, sphalerit + galenit và kesterit +

galenit. Đây là các sản phẩm phân rã dung dịch cứng trong quá trình thành tạo

mạch quặng. Thứ tự thành tạo tương đối các khoáng vật như sau: (cassiterit,

wolframit)  (molypdenit, bismuthinit, pyrit, arsenopyrit)  (sphalerit, kesterit,

chalcopyrit, galenit)  (các khoáng vật thứ sinh: bornit, covellit, chalcocit,

goethit, limonit).

• Các nguyên tố tạp chất trong các khoáng vật quặng bao gồm: Cd, In, Se, Sb, Te,

Ta, Nb. Trong đó, In, Cd, Ag và Sb là nguyên tố có thể có giá trị công nghiệp. In

thường đi kèm với các khoáng vật kesterit, cassiterit, chalcopyrit, wolframit và

sphalerit. Cd có mặt nhiều trong kesterit, sphalerit, chalcopyrit và pyrit. Ag có

mặt trong kesterit và chalcopyrit. Sb có mặt trong pyrit. Các nguyên tố khác xuất

hiện rất hạn chế trong các khoáng vật của khu vực.

71

CHƯƠNG 4.

NHIỆT ĐỘ THÀNH TẠO CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC

Do không thể đo trực tiếp nhiệt độ thành tạo của quặng thiếc từ các khoáng

vật quặng nên học viên đã sử dụng kết quả nghiên cứu bao thể của các mạch thạch

anh chứa quặng thiếc khu vực Pia Oắc.

Để nghiên cứu nhiệt độ đồng hoá bao thể, đã sử dụng các lát mỏng mài bóng

có độ dày 0,3mm từ thạch anh và mẫu greizen. Thành phần bao thể đã được nghiên

cứu trên máy Camebax-Microprobe (Trung tâm Phân tích của Viện Địa chất và

Khoáng vật học, Viện Hàn lâm Khoa học Nga chi nhánh Siberia, Novosibirsk) và

phổ kế ion (MS-IR) (Viện công nghệ Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Nga, chi

nhánh Yaroslavl). Các nguyên tố chính và các nguyên tố vết (Mn, Rb, Cs, F, Cl)

được xác định bằng phân tích XRF. Kết quả đo được hiệu chuẩn với mẫu chuẩn của

phòng thí nghiệm. Các phân tích được thực hiện với điện thế gia tốc 20 kV và chùm

điện tử 20 nA. Hàm lượng H2O, Li, Rb, Cs, và F được xác định bằng phổ kế ion

(MS-SI).

Nghiên cứu nhiệt áp kế các bao thể lỏng trong thạch anh từ mạch quặng Pia

Oắc được thực hiện bằng cách đốt nóng trong nồi hấp dưới áp lực H2O. Sử dụng

nước nặng để kiểm soát tính chống thấm của bao thể lỏng trong nghiên cứu quang

phổ hồng ngoại (IR - Spectrocopy). Các bao thể lỏng đã được nung ở nhiệt độ

600°С, 620°С, 635°С, và 650°С và áp lực 2 kbar trong hai ngày, sau đó để nguội.

Tốc độ nguội trong phút đầu tiên là khoảng 100°С/ phút. Trong thí nghiệm này, đã

sử dụng các lát mỏng mài bóng chứa các bao thể lỏng cũng như các hạt thạch anh từ

mẫu nghiền từ các mẫu trên. Sau mỗi giai đoạn nung nóng, bao thể sẽ được nghiên

cứu bằng kính hiển vi sử dụng Olympus BX-51.Nghiên cứu dưới kính hiển vi các

bao thể lỏng lớn nhất trong thạch anh từ đá granit của giai đoạn chính, giai đoạn

xâm nhập bổ sung, và đá granit đã bị greizen hoá đã qua đun nóng trong nồi hấp

được phân tích bằng phân tích vi thám sử dụng phương pháp XRF số hiệu JEOL

72

JXA-8100 với điện áp 20 kV. Để giảm thiểu thất thoát lượng Na, đường kính chùm

tia đã được tăng lên 10 μm, cường độ chùm tia giảm đến 10 nA. Sự mất Na do lựa

chọn các thông số phân tích được xác định từ sự giảm dòng cường độ NaKα trong

30 giây và chiếm trên trung bình, 13 rel.%.Các đầu dò vi thám được điều chỉnh theo

hiệu chuẩn của các khoáng vật và các hợp chất tổng hợp. Các nguyên tố vết và

nguyên tố phân tán trong các bao thể lỏng được phân tích bằng máy phổ kế ion với

đầu dò Cameca IMS-4f.

Trong thạch anh ở mạch quặng thiếc và greizen chứa thiếc xác lập được vô

số bao thể chất bốc (FI) và dung thể (MI) nguyên sinh kích thước nhỏ không quá

15μ. Theo tỉ lệ pha, bao thể fluid được chia ra bao thể khí (trong bao thể, pha khí là

áp đảo, khí >> dung dịch) và bao thể nước – muối (dung dịch > khí). Trong pha chất

bốc thường quan sát thấy các bọt khí hình tròn, chứng tỏ chúng cũng chứa các pha

nước và khí. (hình 4-1, 4-2, 4-3) Khi nung, tất cả bao thể đồng nhất tạo thành pha

lỏng. Nhiệt độ đồng nhất bao thể chỉ cho khoảng biến thiên nhiệt độ từ 345o đến

165o. Giai đoạn thành tạo mạch thạch anh – cassiterit tương ứng với khoảng 345 –

312oC. Nồng độ muối trong dung dịch bao thể không lớn dao động 3,3 đến 6,5%

NaCl đương lượng. Khi nhiệt độ giảm, độ muối của dung dịch giảm xuống 2 – 3%

NaCl% đương lượng. Khoảng nhiệt độ chung của thời kỳ greizen hóa từ 345 –

165oC. (bảng 4-1)

Bảng 4-8. Kết quả nghiên cứu đồng hóa bao thể trong thạch anh khu vực Pia Oắc

Số Ký hiệu mẫu Tên mẫu Nhiệt độ đồng hóa (ºC)

TT 1 2 3 4 V-08-6-2 V-08-6-4 V-08-12-4 V-08-12-4 Mạch thạch anh, mỏ Cami Mạch thạch anh, mỏ Cami Đá greizen, Pia Oắc Mạch thạch anh, Pia Oắc 345-325 325-312 170-165 345-338

Phân tích pha khí của bao thể fluid bằng phương pháp IR – Spectrocopy cho

thấy tồn tại CO2 và CH4 trong thành phần chất bốc. Trong các bao thể hai pha, hàm

lượng CO2 dao động trong khoảng 97,3 đến 76,7; CH4 từ 23,3 đến 2,7% mol. Trong

73

bao thể khí, CO2 chiếm đa số từ 99,1 đến 97,7% mol, hàm lượng CH4 dao động từ

2,3 đến 0,9% mol. (Bảng 4-2)

Theo phương pháp LA – ICP – MS đối với fluid trong mỏ thiếc cho thấy sự

có mặt của FeCl2 trong thành phần dung dịch bao thể, không kể NaCl, chứng tỏ

nhiệt độ eutectic thấp. Như đã biết, thành phần fluid của các bao thể trong thạch anh

của các mạch cassiterit có thể biểu diễn bằng dãy (NaCl > FeCl2 > KCl > CaCl2

>MnCl2). Sự có mặt của FeCl2 và CH4 chứng tỏ đặc tính khử tương đối của fluid

thành tạo trong các mạch và greizen mang thiếc.

Sự xuất hiện của nước như pha lỏng của fluid trong giai đoạn hậu magma

liên quan tới quá trình oxy hóa fluid, xảy ra trong sự tương tác giữa dung thể granit

và đá vây quanh và ngưng tụ từ pha khí sang pha lỏng khi nguội. Nếu áp suất hơi

của các chất bốc trong fluid không vượt quá áp suất địa tĩnh, không có sự thay đổi

mật độ đá vây quanh thì quá trình giảm nhiệt độ từ từ có thể xảy ra trong hệ khép

kín tương đối.

Hình 4-21. Bao thể dung nham (MI) và Hình 4-22. Bao thể hai pha

các bao thể khí (FI) cùng nguồn gốc trong (khí+dung dịch) trong thạch anh ở

ban tinh thạch anh của greizen. Mẫu V08- mạch quặng mỏ Cami. Mẫu V08-6-1

13-2

74

Hình 4-23. Bao thể chất bốc nguyên sinh hai pha trong thạch anh của greizen. Mẫu

V08-11-2

Bảng 4-9. Thành phần chất bốc trong bao thể khí (%mol)

Số TT Ký hệu mẫu V-08-6-2-1 V-08-6-2-2 V-08-6-2-3 V-08-6-2-4 V-08-6-4-1 1 2 3 4 5 Tên mẫu Mạch thạch anh, mỏ Cami Mạch thạch anh, mỏ Cami Mạch thạch anh, mỏ Cami Mạch thạch anh, mỏ Cami Mạch thạch anh, mỏ Cami CO2 N2 H2S CH4 23.3 76.7 2.3 97.7 2.7 97.3 1.2 98.8 0.9 99.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Như vậy có thể kết luận rằng, giai đoạn thành tạo mạch thạch anh – cassiterit

tương ứng với khoảng 345 – 312oC, khoảng nhiệt độ chung của thời kỳ greizen hóa

từ 345 – 165oC trong điều kiện tính khử tương đối của fluid thành tạo trong các

mạch và greizen mang thiếc.

75

KẾT LUẬN

Qua quá trình nghiên cứu, phân tích và luận giải tài liệu có thể rút ra các kết luận

về đặc điểm và nhiệt độ các khoáng vật quặng trong mỏ thiếc gốc Ca Mi và điểm

quặng hoá Pia Oắc ở khu vực Pia Oắc, Cao Bằng như sau:

1. Các khoáng vật chính có mặt trong quặng thiếc gốc của khu vực là: cassiterit,

wolframit, kesterit, sphalerit, chalcopyrit, pyrit. Các khoáng vật phụ bao gồm:

molypdenit, arsenopyrit, galenit, bitmusthinit và các khoáng vật thứ sinh bornit,

chalcocit, covellit, limonit và goethit.

2. Cassiterit thường tập trung trong các phần rìa của thân quặng, là khoáng vật

thành tạo sớm nhất trong các mỏ thiếc gốc vùng Pia Oắc. Kiến trúc tha hình,

màu nâu sẫm, cấu tạo phân đới, vết vạch màu sẫm, ánh kim cương, kích thước

0,1-5mm. Hàm lượng Sn chiếm 78,42%, các nguyên tố tạp chất bao gồm: Fe, Ti,

Nb, Mn, In. Trong đó, In và Nb là hai nguyên tố có giá trị tập trung cao hơn so

với chỉ số Clark.

Wolframit nằm ở trung tâm của mạch quặng, gặp dưới dạng tích tụ hình méo mó hoặc các mạch đơn khoáng mỏng, chiều dài một vài cm. Wolframit có màu đen nâu đến đỏ sẫm, tương đối sắc cạnh, vết vạch nâu sẫm, ánh trên mặt cát khai là ánh kim cương, các phương còn lại có ánh mỡ. Wolframit và cassiterit có thứ tự thành tạo tương đối cận kề, wolframit có thể thành tạo sau cassiterit. Hàm lượng W chiếm 59,64%, các nguyên tố tạp chất bao gồm Sn, In, Nb, Mn, Ta, Ti, Fe. Trong đó, In và Ta là hai nguyên tố hiếm có hàm lượng trung bình cao hơn chỉ số Clark.

Kesterit là loại khoáng vật chứa thiếc có giá trị sau cassiterit. Kesterit có màu vàng rõ đến xám thép, có sắc lục hoặc xanh oliu ở vết mới vỡ, kích thước thay đổi đến một vài mm, tha hình, có hai thế hệ thành tạo chính, thường nằm trong tổ hợp cộng sinh và có thứ tự thành tạo tương đồng với sphalerit và chalcopyrit. Các nguyên tố chính trong kesterit là Sn (25,32%), Cu (26,49%), Fe (2,38%) và Zn (15,35%), các nguyên tố tạp chất Ag, Cd, In, Mn, Sb, Se, Te. Trong đó, In, Cd, Ag là các nguyên tố có giá trị trung bình cao hơn chỉ số Clark, có thể nghiên cứu khả năng thu hồi để ứng dụng trong công nghiệp.

76

Sphalerit gặp trong tổ hợp cộng sinh với chalcopyrit và kesterit, dạng tha hình hoặc dạng tứ diện. Màu nâu đen tới đen, ánh kim cương, cát khai rất hoàn toàn, sắc cạnh, không bị bào mòn, vết vạch trắng hoặc có màu vàng, nâu tươi, kích thước nhỏ hơn 2 mm, có hai thế hệ thành tạo chính, thường nằm trong tổ hợp cộng sinh và có thứ tự thành tạo tương đồng với kesterit và chalcopyrit. Hàm lượng Zn trung bình là 60,70%, S (32,93%), các nguyên tố tạp chất bao gồm Ag, Cd, Cu, Fe, Mn, Sb, Se, Te, In. Trong đó, In và Cd có hàm lượng cao hơn so với chỉ số Clark.

Chalcopyrit chủ yếu gặp dưới dạng hợp thể các hạt nhỏ, kết hợp chặt chẽ với kesterit và sphalerit, màu vàng thau, sắc loáng vàng sẫm hoặc tía, vết vạch đen có sắc lục, không thấu quang, ánh kim mạnh, kích thước đến một vài mm, tha hình, có hai thế hệ thành tạo chính, thường nằm trong tổ hợp cộng sinh và có thứ tự thành tạo tương đồng với sphalerit và kesterit. Các nguyên tố chính là Cu (34,60%), Fe (29,33%), S (34,88%) cùng các nguyên tố đi kèm: Ag, Zn, In, Sn, Sb, Cd. Trong đó: nguyên tố In và Sb là hai nguyên tố có hàm lượng cao hơn chỉ số Clark.

7. Pyrit có dạng đơn tinh thể xâm tán trong thân quặng, màu vàng thau, tinh hệ

lập phương, kích thước nhỏ hơn 2 mm. Hàm lượng chính là Fe (46,59%) và S

(53,36%), các nguyên tố tạp chất bao gồm: Ag, Zn, Sn, Cu, As, Cd, In, Sb.

Trong đó, Ag có hàm lượng trung bình của khu vực cao hơn chỉ số Clark, các

nguyên tố As, Cd, In, Sb có hàm lượng rất ít trong khoáng vật pyrit.

8. Các tổ hợp cộng sinh khoáng vật có mặt trong điểm quặng hóa Pia Oắc và

mỏ Ca Mi là: sphalerit + kesterite + chalcopyrit, sphalerit + galenit và kesterit +

galenit. Đây là các sản phẩm phân rã dung dịch cứng trong quá trình thành tạo

mạch quặng. Thứ tự thành tạo tương đối các khoáng vật như sau: (cassiterit,

wolframit)  (molypdenit, bismuthinit, pyrit, arsenopyrit)  (sphalerit, kesterit,

chalcopyrit, galenit)  (các khoáng vật thứ sinh: bornit, covellit, chalcocit,

goethit, limonit).

9. Các nguyên tố tạp chất trong các khoáng vật quặng thiếc bao gồm: Cd, In,

Se, Sb, Te, Ta, Nb. Trong đó, In, Cd, Ag và Sb là nguyên tố có thể có giá trị công

nghiệp. In thường đi kèm với các khoáng vật kesterit, cassiterit, chalcopyrit,

77

wolframit và sphalerit. Cd có mặt nhiều trong kesterit, sphalerit, chalcopyrit và

pyrit. Ag có mặt trong kesterit và chalcopyrit. Sb có mặt trong pyrit. Các nguyên

tố khác xuất hiện rất hạn chế trong các khoáng vật của khu vực.

10. Điều kiện thành tạo mạch thạch anh – cassiterit của mỏ Ca Mi và điểm quặng

hoá Pia Oắc tương ứng với khoảng 345 – 312oC, khoảng nhiệt độ chung của thời

kỳ greizen hóa từ 345 – 165oC trong điều kiện tính khử tương đối của fluid

thành tạo trong các mạch và greizen mang thiếc.

78

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Đào Đình Thục (1995), Các thành hệ núi lửa Paleozoi sớm - giữa ở Việt

Nam, Bản đồ Địa chất 78. 8-25. Liên đoàn Bản đồ Địa chất. Hà Nội.

2. Đovjikov A.E. và nnk (1965), Bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam tỷ lệ

1:500.000, Tổng cục Địa chất xuất bản, Hà Nội.

3. Đovjikov A.E. và nnk, (1965), Địa chất miền Bắc Việt Nam - Bản thuyết

minh cho bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam, (584), Nhà xuất bản Khoa học

Kỹ thuật, Hà Nội.

4. Dương Đức Kiêm (1971), “Tìm hiểu quặng thiếc Bắc Lũng”, Tạp chí Địa

chất, (98).

5. Dương Xuân Hảo (1968), “Sơ kết địa tầng Silur - Đevon ở miền Bắc Việt

Nam”, Địa chất số 45, Hà Nội.

6. Hoàng Sao, 2008, “Đặc điểm khoáng hóa và nhiệt độ thành tạo quặng thiếc –

wolfram ở một số mỏ miền Bắc Việt Nam”, Tạp chí Địa chất, (308).

7. Hoàng Trọng Mai (1967), “Sơ lược khoáng vật học của cassiterit Pia Oắc”,

Tạp chí Địa chất.

8. Izokh E.P., Lê Đình Hữu, Nguyễn Văn Chiển (1964), ”Những tài liệu mới về

magma miền Bắc Việt Nam”, Địa chất số 45/1965, Hà Nội.

9. Lê Văn Thân (1973), “Thành hệ cassiterit dạng keo trong ryolite vùng Tam

Đảo”, Tạp chí Địa chất, (107), 7-9.

10. Nguyễn Thị Kim Hoàn, Nguyễn Văn Ngoãn (1987), “Về các thành hệ chứa

thiếc miền Thanh – Nghệ - Tĩnh”, Địa chất Khoáng sản Việt Nam, 182-183.

11. Nguyễn Văn Liêm (1966), “Về vấn đề phân chia địa tầng Paleozoi thượng ở

Bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1:500.000”, Địa chất số 76, Hà

Nội.

12. Nguyễn Văn Liêm (1978), “Đới có Schwagerina ở vùng Vạn Yên. Vị trí địa

79

tầng và ý nghĩa của nó đối với việc lập bản đồ địa chất”, Địa chất số 63, Hà

Nội.

13. Nguyễn Văn Ngoãn (1985), “Nghiên cứu những nguyên tố tạp chất trong

cassiterit ở Việt Nam và ý nghĩa chỉ thị của chúng”, Tạp chí Địa chất.

14. Phạm Văn Mẫn (1982), “Các thành hệ quặng thiếc miền Bắc Việt Nam”, Địa

chất Khoáng sản Việt Nam, I (156), 249-254.

15. Phan Lưu Anh (2010), Đề tài hợp tác nghiên cứu khoa học cơ bản với Viện

Hàn Lâm Khoa học Nga-phân viện Siberia, Viện Khoa học và Công nghệ

Việt Nam

16. Tống Duy Thanh và nnk (1979), Hoàn thiện thang địa tầng Việt Nam, Lưu

trữ Cục Địa chất và khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.

17. Trần Văn Trị và nnk (1964), Địa chất Việt Nam phần Miền Bắc, thuyết minh

kèm theo bản đồ địa chất tỷ lệ 1:1.000.000, (355), Nhà xuất bản Khoa học

Kỹ thuật, Hà Nội.

80

Tiếng Anh

18. Guoliang Gan (1994), “Compositional characteristics and existing forms of

major, trace and rare-earth elements in cassiterit, Dupangling tin ore field,

Guangxi”, www.Sciencedirect.com.

19. K. Alishan Yener (1989), “Kestel: An Early Bronze Age Source of Tin Ore in

the Taurus Mountains, Turkey”, www.Sciencedirect.com.

20. M. G. Dobrovol’skaya (2008), “Unusual sphalerit, chalcopyrit, and stannit

intergrowths at tin deposits”, www.Sciencedirect.com.

21. Nguyen Kinh Quoc (1991), “Late Paleozoic-Early Mesozoic volcanism of

Indochina”, Abstr. 30th. Intern. Geol. Congr., II (366), Beijing.

22. P. R. Joshi (1988), “Geology and Exploration for Tin-Mineralization in the

Himalayas of Nepal”, Geology of Tin Deposits in Asia and the Pacific.

23. Qiming Peng (1992), “Fluid inclusion studies of the skarn-type tin

mineralization at Red-A-ven, Northwest Dartmoor, England”, Chinese

Journal of Geochemistry.

24. S.Acharya (1982), “The Tin Ore Deposit of Orissa, India”,

www.Sciencedirect.com.