Tóm tắt Luận án tiến sĩ Địa chất: Đặc điểm quặng hoá Li ở vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh

Chia sẻ: Trần Văn Gan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

51
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu đặc điểm thành phần vật chất quặng Li: thành phần khoáng vật, THCSKV, cấu tạo, kiến trúc quặng; thành hoá học quặng Li và tổ hợp thành phần có ích đi kèm. Nghiên cứu điều kiện thành tạo: nghiên cứu điều kiện địa chất, điều kiện hóa-lý thành tạo quặng Li. Nghiên cứu các yếu tố khống chế quặng Li. Xác lập kiểu mỏ, phân chia các kiểu quặng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án tiến sĩ Địa chất: Đặc điểm quặng hoá Li ở vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT DƯƠNG NGỌC TÌNH ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HOÁ LITI VÙNG ĐỨC PHỔ - SA HUỲNH Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 9520501 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2019
2 Công trình được hoàn thành tại Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS Nguyễn Quang Luật, Trường Đại học Mỏ - Địa chất 2. TS Đỗ Văn Nhuận, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Phản biện 1: PGS.TS Đặng Xuân Phong, Tổng hội Địa chất Việt Nam Phản biện 2: TS Trần Ngọc Thái, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản Phản biện 3: TS. Nguyễn Văn Nguyên, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất, P. Đức Thắng, Q. Bắc Từ Liêm, Hà Nội Vào hồi …....... giờ, ngày ..... tháng ...... năm 2019 Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc gia - Hà Nội hoặc Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án Liti (Li) là một trong những kim loại chiến lược, có ứng dụng đặc biệt quan trọng trong các lính vực khoa học công nghệ, năng lượng và bảo vệ môi trường. Nhu cầu sử dụng Li cho các lĩnh vực ngày càng tăng cao, trong khi đó tài nguyên, trữ lượng Li trên thế giới không nhiều. Việc tìm kiếm, phát hiện và đánh giá các mỏ Li đặt ra ngày càng cấp thiết. Đới khoáng hoá Li trong vùng vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh được phát hiện năm 2002 trong quá trình lập bản đồ địa chất điều tra khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Ba Tơ và được đánh giá khoáng sản từ 2004-2009. Đây là kiểu khoáng hoá tương đồng với kiểu mỏ pegmatit granit Na-Li, là kiểu mỏ có giá trị công nghiệp, là nguồn cung cấp Li chủ yếu, cũng như các khoáng sản quý hiếm khác: Sn, Ta, Nb, Be, Rb. Có thể nói đây là mỏ Li đầu tiên ở Việt Nam đã được đánh giá khá chi tiết, là cơ sở cho việc thăm dò và khai thác khoáng sản Li trong thời gian tới. Tuy nhiên, còn nhiều vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu làm rõ, cụ thể là: làm sáng tỏ đặc điểm thành phần vật chất; xác định điều kiện địa chất tạo quặng, mối quan hệ với các thành tạo magma, biến chất, điều kiện hoá - lý thành tạo quặng; xác định các yếu tố khống chế quặng: magma, cấu trúc kiến tạo, thạch học - địa tầng, các hoạt động metasomatism; xác lập kiểu mỏ, phân chia các kiểu quặng. Đề tài Luận án “Đặc điểm quặng hoá Li vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh” được đặt ra có tính thời sự hoàn toàn xuất phát từ yêu cầu cấp thiết của khoa học và thực tiễn khách quan nêu trên. 2. Mục tiêu của đề tài Mục tiêu của đề tài là làm sáng tỏ đặc điểm thành phần vật chất, nguồn gốc và điều kiện thành tạo quặng Li trong vùng nghiên cứu, tạo cơ sở khoa học cho việc xác lập kiểu mỏ khoáng phục vụ cho công tác tìm kiếm-thăm dò. 3. Nhiệm vụ của đề tài - Nghiên cứu đặc điểm thành phần vật chất quặng Li: thành phần khoáng vật, THCSKV, cấu tạo, kiến trúc quặng; thành hoá học quặng Li và tổ hợp thành phần có ích đi kèm. - Nghiên cứu điều kiện thành tạo: nghiên cứu điều kiện địa chất, điều kiện hóa-lý thành tạo quặng Li. - Nghiên cứu các yếu tố khống chế quặng Li. - Xác lập kiểu mỏ, phân chia các kiểu quặng. - Xác lập các tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm-dự báo. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là quặng Li và các đối tượng địa chất có liên quan trong vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh.
2 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học: Việc xác lập kiểu mỏ quặng Li trong vùng nghiên cứu là cơ sở khoa học - thực tiễn góp phần bổ sung lý luận cho khoa học địa chất mỏ quặng. Ý nghĩa thực tiễn Các kết quả nghiên cứu sẽ góp phần định hướng cho công tác tìm kiếm phát hiện các mỏ khoáng tương tự phục vụ Quy hoạch điều tra cơ bản địa chất về tài nguyên khoáng sản. 6. Các luận điểm bảo vệ 1. Khoáng sản Li vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh thuộc kiểu mỏ Pegmatit granit Na-Li, phụ kiểu Pegmatit lepidolit, được thành tạo trong quá trình biến chất trao đổi các thân pegmatit, và bị biến chất trao đổi greisen hoá kèm theo khoáng hoá thiếc chồng lên. 2. Các yếu tố khống chế quặng bao gồm: yếu tố magma xâm nhập là các thành tạo granitoid phức hệ Sa Huỳnh (P3-T1 sh); yếu tố cấu trúc kiến tạo là hệ thống đứt gãy phương tây bắc đông nam; yếu tố thạch học - địa tầng là đá phiến kết tinh thuộc phức hệ Kan Nack đóng vai trò vây quanh quặng. 7. Các điểm mới của đề tài 1. Từ các kết quả nghiên cứu của đề tài đã làm rõ điều kiện địa chất, điều kiện hóa - lý thành tạo, tuổi đồng vị của quặng Li và tuổi các thành tạo magma xâm nhập phức hệ Sa Huỳnh. Quặng Li trong vùng được thành tạo vào Permi muộn đến Trias sớm (264±3,6 triệu năm) tương đương tuổi đá granitoid phức hệ Sa Huỳnh. 2. Kết quả nghiên cứu đồng vị bền (δO18 & δD), thạch học, khoáng tướng, bao thể đã xác định nguồn gốc dung dịch tạo quặng có nguồn gốc magma xâm nhập và các quá trình biến chất trao đổi liên quan quặng Li trong vùng. 3. Đã xác lập kiểu mỏ công nghiệp quặng Li vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh là pegmatit granit kiểu Na-Li, phụ kiểu Pegmatit lepidolit, được thành tạo trong quá trình biến chất trao đổi các thân pegmatit, và bị biến chất trao đổi greisen hoá kèm theo khoáng hoá thiếc chồng lên. 4. Đã xác lập các yếu tố khống chế quặng Li vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh, bao gồm: Yếu tố magma (granitoid phức hệ Sa Huỳnh); Yếu tố cấu trúc kiến tạo (hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam và cấu trúc sinh kèm); Yếu tố thạch học - địa tầng (tổ hợp đá phiến kết tinh phức hệ Kan Nack). 8. Cơ sở tài liệu Luận án được xây dựng trên cơ sở tài liệu của chính NCS tham gia trực tiếp vào các đề tài, đề án: Đề tài KHCN cấp bộ TNMT.03.52 “Nghiên cứu quy luật phân bố quặng hóa kim loại hiếm Liti trong đới Kon Tum, định hướng cho công tác điều tra, phát hiện quặng kim loại hiếm” do chính NCS làm chủ nhiệm, các
3 kết quả phân tích của NCS (phân tích tuổi quặng, tuổi đá magma) và tham khảo các công trình: Đánh giá triển vọng quặng thiếc và kim loại hiếm (Ta, Li, Be) vùng La Vi, tỉnh Quảng Ngãi (Phạm Văn Thông, 2009); Đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản nhóm tờ Ba Tơ, tỷ lệ 1:50.000 (Dương Văn Cầu, 2004). Trong quá trình thực hiện luận án và tham gia các đề tài, đề án, NCS đã khảo sát thực địa, nghiên cứu một số mặt cắt chi tiết vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh. Thu thập và phân tích các loại mẫu: 139 mẫu thạch học lát mỏng, 85 mẫu khoáng tướng; 30 mẫu microsond (SEM), 15 mẫu rơnghen; 20 mẫu hoá silicat, 38 mẫu giã đãi, 206 mẫu ICP 36 nguyên tố, 380 mẫu hấp thụ nguyên tử, 269 mẫu hoá Sn; 20 mẫu ICP-MS, 20 mẫu ICP 15 nguyên tố đất hiếm; 33 mẫu bao thể; 5 bộ mẫu xác định tuổi đồng vị quặng Li bằng phương pháp Rb/Sr; 2 bộ mẫu tuổi đồng vị đá granitoid phức hệ Sa Huỳnh bằng phương pháp đồng vị U-Pb trong zircon và 6 mẫu đồng vị δO18 & δD trong thạch anh của pegmatit chứa lepidolit. 9. Cấu trúc của luận án Ngoài mở đầu và kết luận, luận án được cấu trúc thành 5 chương với 132 trang, 18 bảng và 57 hình, ảnh. 10. Nơi thực hiện đề tài luận án Luận án được thực hiện và hoàn thành tại Bộ môn Khoáng sản (nay là Bộ môn Tìm kiếm – Thăm dò), Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Quang Luật và TS. Đỗ Văn Nhuận. Trong suốt quá trình thực hiện, NCS đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất, các đơn vị Nhà trường: Bộ môn Khoáng sản, Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Khoa Khoa học và kỹ thuật Địa chất, Phòng Đào tạo sau đại học; sự quan tâm, tạo điều kiện của Liên đoàn Địa chất Trung Trung Bộ, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Bộ Tài nguyên và Môi trường, NCS cũng đã nhận được sự góp ý của các thầy cô, các nhà khoa học trong lĩnh vự địa chất khoáng sản. NCS xin trân trọng cảm ơn. NỘI DUNG LUẬN ÁN Chương 1 Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh 1.1. Vị trí vùng nghiên cứu trên bình đồ cấu trúc khu vực Vùng nghiên cứu thuộc tờ bản đồ địa chất Đức Phổ - Sa Huỳnh tỷ lệ 1:50.000, có diện tích 590km2 giới hạn bởi các toạ độ địa lý: Kinh độ: 108º44’55” - 109º4’55”; Vĩ độ: 4º40’2,6” - 15º50’2,6”. Khu vực nghiên cứu chi tiết có diện tích 40km2. Trên bình đồ cấu trúc khu vực, vùng nghiên cứu nằm ở rìa Đông địa khối Kon Tum, khối cấu trúc móng cổ.
4 1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản Li 1.2.1. Lịch sử nghiên cứu địa chất khu vực Giai đoạn trước năm 1975: chủ yếu các công trình nghiên cứu của các nhà địa chất Pháp ở tỷ lệ nhỏ và sơ lược. Giai đoạn sau năm 1975 Vùng nghiên cứu đã được đo vẽ bản đồ địa chất khoáng sản các tỷ lệ 1:500.000, 1:200.000, 1:50.000; đã lập bản đồ sinh khoáng và dự báo khoáng sản Địa khối Kon Tum tỷ lệ 1:200.000. Công trình đo vẽ bản đồ ĐCKS 1:50.000 nhóm tờ Ba Tơ (Dương Văn Cầu, 2004) [3] đã phát hiện đới khoáng hóa chứa thiếc, kim loại hiếm Li vùng La Vi và điều tra chi tiết hóa, dự báo triển vọng khoáng sản. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu khoáng sản Li ở Việt Nam Các công trình nghiên cứu Li ở Việt Nam: Tìm kiếm Uran và khoáng sản khác beryli, fluorit, liti khu Cao Sơn, Cao Lan, Cao Bằng (Nguyễn Đắc Đồng, 1990); nghiên cứu Pegmatit và khoáng sản liên quan ở Lưu vực Sông Hồng (Hoàng Sao, 1995); nghiên cứu pegmatit chứa đá quý tại Lục Yên (Nguyễn Thị Minh Thuyết, Nguỵ Tuyết Nhung, 2016); đo vẽ bản đồ ĐCKS tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Ba Tơ (Dương Văn Cầu, 2004); đánh giá khoáng sản thiếc và kim loại hiếm (Ta, Li, Be) ở vùng La Vi, Quảng Ngãi (Phạm Văn Thông, 2009); Nghiên cứu công nghệ tuyển và chế biến quặng Li vùng La Vi, tỉnh Quảng Ngãi (Đào Duy Anh, 2014); Nghiên cứu quy luật phân bố quặng hóa kim loại hiếm Liti trong đới Kon Tum, định hướng cho công tác điều tra, phát hiện (Dương Ngọc Tình, 2017). Nhìn chung, ở Việt Nam công tác nghiên cứu quặng Li còn khá mới mẻ, sơ lược. Đối với Li trong vùng nghiên cứu đã xác định được cơ bản đặc điểm thành phần vật chất, trong đó đặc biệt có giá trị là Li, Sn đạt giá trị công nghiệp, đi kèm còn có các khoáng sản quý hiếm khác như Ta-Nb, Be, Rb,... chưa được nghiên cứu. Các kết quả nghiên cứu cho thấy cấu trúc các thân quặng rất phức tạp, đặc điểm quặng hoá, quy luật phân bố quặng chưa được rõ ràng, mức độ nghiên cứu còn ở mức thấp, cần phải tiếp tục đi sâu vào nghiên cứu về đặc điểm thành phần vật chất, điều kiện địa chất, hoá - lý thành tạo quặng, các yếu tố khống chế quặng cũng như xác lập kiểu mỏ nguồn gốc. 1.3. Cấu trúc địa chất vùng Đức Phổ-Sa Huỳnh 1.3.1. Khái quát về địa tầng Về địa tầng trong vùng nghiên cứu, gồm: các thành tạo phun trào bazan Miocen muộn hệ tầng Đại Nga (N13đn), các trầm tích - phun trào bazan N2 - Q11, chúng phân bố thành những chỏm phần trên cao bề mặt địa hình; các trầm tích bở rời hệ Đệ tứ phân bố ở phần thấp địa hình.
5 1.3.2. Khái quát về magma xâm nhập Magma xâm nhập trong vùng chiếm chủ yếu là granitoid phức hệ Sa Huỳnh (γP3-T1 sh), ngoài ra còn một số phức hệ khác: Bến Giằng (δ-γδ PZ3 bg), Phú Lộc (υT1-2 pl), Hoàng Lan (σT2hl), Sơn Dung (γδ-γξ T2 sd), và một số đai mạch chưa rõ tuổi. - Phức hệ Bến Giằng: gồm các thể nhỏ phân bố ở rìa phía đông vùng nghiên cứu, diện tích khoảng 2km2. Thành phần gồm pha 1 (diorit thạch anh hạt nhỏ), Pha 2 (granodiorit biotit-hornblend hạt vừa). Granitoid của phức hệ thuộc kiểu I-S, loạt vôi-kiềm, bão hòa nhôm, thành tạo trong bối cảnh rìa lục địa tích cực. Có sự tập trung cao các nguyên tố Co, Ni, Sn, Cu, Ag (gấp 2-3 lần clark), đặc biệt Mo gấp 250 lần clark. - Phức hệ Phú Lộc: gồm các thể xâm nhập nhỏ dạng đẳng thước với diện tích 0,2-0,3 km2. Thành phần thạch học gồm gabro, gabro pyroxen, websterit và ít pyroxenit. Đá có kiến tạo gabro hạt nhỏ, hạt vừa, ít hạt lớn; cấu tạo khối. Các đá của phức hệ thuộc loạt tholeit, cao sắt và magie. - Phức hệ Sa Huỳnh Trong vùng, phức hệ Sa Huỳnh gồm có một khối lớn là Đồng Răm, diện lộ trên 150km2. Thành phần gồm: Pha 1 (granit biotit, granit hai mica, hạt vừa đến lớn), Pha 2 (granit biotit, granit hai mica hạt nhỏ), Pha đá mạch: gồm có pegmatit, aplit. Các thành tạo granitoid phức hệ Sa Huỳnh có đặc điểm địa hóa gần gũi với granit chứa thiếc, kim loại hiếm. Thuộc kiểu S-granit, bão hoà nhôm, thành tạo trong bối cảnh va húc đồng kiến tạo. Các nguyên tố có hàm lượng lớn hơn trị số clark là: Sn, Li, Ta, Th, Rb, Hf, B, W, Mo, Zn, Pb. Từ pha 1 tới pha đá mạch và các đá biến đổi albit hoá, greisen hóa, clark tập trung của các nguyên tố Sn, Li, Be, Ta, tăng mạnh. Clark tập trung của Sn trong pha 1 là 0,21, pha 2: 1,38, pha đá mạch (aplit, pegmatit): 9,95, trong các đá biến đổi greisen hóa: 48,19. Clark tập trung của Li trong các pha tương ứng là 1,04, 7,34, 10,14, 9,02, của Be: 0,08, 0,96, 2,29, 4,37; của Ta: 0,95, 1,23. - Phức hệ Hoàng Lan: bao gồm các đai mạch sẫm màu lamproit phlogopit và lamprophyr. Các đá thuộc phức hệ có sự tăng cao của các nguyên tố đất hiếm nhẹ (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd) từ 3,1 đến 47,6 lần, cùng với sự tăng cao (trên 10 lần) của các nguyên tố: Ba, Ta, Hf, Th. - Phức hệ Sơn Dung: trong vùng chỉ gặp hai khối nhỏ monzogabro- monzodiorit thuộc pha 1 phân bố ở phía tây và một số đai mạch kersantit. Các đá của phức hệ thuộc loạt kiềm-vôi, bão hòa nhôm, các mẫu pha 1 chủ yếu rơi vào trường I-granit. Trên các biểu đồ tiềm năng khoáng hóa theo Sattran, 1977 phức hệ Sơn Dung có tiềm năng về khoáng hóa Au-Mo.
6 1.3.3. Các phức hệ biến chất sinh - Phức hệ Kan Nack Phức hệ Kan Nack được chia thành 6 tổ hợp đá như sau: Granulit mafic (gr/A-PPkn); Gabroamphibolit (Gba/A-PPkn); Gneis pyroxen (gpx/A-ppkn); Gneis biotit xen đá hoa, quarzit (g-h/A-PPkn); Đá phiến kết tinh xen đá hoa, quarzit (f- h/A-PPkn); Đá phiến kết tinh cao nhôm (nf/A-PPkn). Tại khu vực Đồng Răm, La Vi đã phát hiện các mạch pegmatoid xuyên trong tổ hợp đá phiến kết tinh (f-h/A-PPkn). Đa phần các mạch pegmatoid này có thế nằm khớp với đá vây quanh, một số mạch xuyên cắt các đá. Ngoài ra còn có dạng vi mạch, tia mạch tiêm nhập trong đá. - Phức hệ Sông Re: gồm hai diện tích nhỏ phân bố ở phía tây bắc. Thành phần thạch học chủ yếu gồm có gneis biotit, plagiogneis biotit, đá phiến biotit xen ít lớp mỏng gneis amphibol. 1.3.4. Đặc điểm cấu trúc, kiến tạo 1.3.4.1. Các Tổ hợp thạch kiến tạo (THTKT) - THTKT không rõ bối cảnh kiến tạo tuổi Arkei- Paleoproterozoi: bao gồm các các đá biến chất của phức hệ Kan Nack. Các đá bị biến chất tới tướng granulit và bị biến chất chồng tướng amphibolit. - THTKT không rõ bối cảnh kiến tạo tuổi Paleoproterozoi: gồm các đá gneis biotit của phức hệ Sông Re. Đặc trưng rõ nét là chúng bị biến chất khá đồng đều ở tướng amphibolit. - THTKT cung núi lửa pluton thuộc rìa lục địa tích cực tuổi Paleozoi muộn: gồm tổ hợp các đá xâm nhập granodiorit horblend, granodiorit biotit- hornblend (phức hệ Bến Giằng). - THTKT va mảng tuổi Permi muộn - Trias sớm: gồm hai tổ hợp đá chính: các đá xâm nhập mafic phức hệ Phú Lộc và các đá xâm nhập felsic phức hệ Sa Huỳnh, đặc trưng cho chế độ va mảng làm tái nóng chảy vỏ. - THTKT tái cải nhiệt do căng giãn sau va mảng tuổi Trias giữa: gồm tổ hợp đá xâm nhập phân dị từ monzogabro đến granit phức hệ Sơn Dung, kiểu I-granit. - THTKT nâng khối tảng kèm phun trào bazan (N13-Q1): gồm hai tổ hợp đá chính: các đá phun trào bazan và trầm tích bở rời. 1.3.4.2. Uốn nếp Vùng nghiên cứu là cánh phía bắc của phức nếp lõm An Lão. Các nếp uốn được thể hiện trên bình đồ cấu trúc hiện tại chỉ là các kiến trúc bậc 2, 3 và cao hơn nữa. Chúng có vai trò làm phức tạp hóa bình đồ cấu trúc khu vực nghiên cứu. 1.3.4.3. Khe nứt Vùng nghiên cứu nằm khu vực phía đông nam hệ đứt gãy Ba Tơ - Gia Vực, các đá bị nứt nẻ mạnh phát triển nhiều hệ thống khe nứt. Các hệ mạch
7 khoáng hóa chứa Li-Sn là những kiến trúc tách phương tây bắc - đông nam, rộng từ vài cm đến hàng mét, lại cắm chủ yếu về phía tây nam với góc dốc phổ biến 50o. Chúng là các hệ khe nứt tách sinh kèm (cắm ngược hướng với hệ đứt gãy chính) của hệ đứt gãy Ba Trang-Núi Chúa. 1.3.4.4. Đứt gãy Trong vùng nghiên cứu các đứt gãy triển theo 4 hệ thống phương chính: đông bắc - tây nam, tây bắc - đông nam, kinh tuyến - á kinh tuyến, vĩ tuyến - á vĩ tuyến. Trong đó, hệ thống đứt gãy phương đông bắc - tây nam, tây bắc - đông nam và kinh tuyến phát triển mạnh mẽ nhất, hệ thống đứt gãy phương vĩ tuyến phát triển yếu hơn. Trong đó hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam đóng vai trò định vị các thân pegmatoid chứa Li, Sn. Chương 2 Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu 2.1. Đặc điểm địa hóa, khoáng vật học của liti (Li) Liti thuộc nhóm I là một kim loại kiềm, thuộc nhóm litophil, về mặt khoáng sản Li được xếp vào nhóm kim loại hiếm. Màu sắc màu trắng bạc đến màu ghi. Trọng lượng nguyên tử: 6,94. Tỷ trọng (g/cm3): 0,534. Nhiệt độ nóng chảy: 453,69 K (180,54OC). Nhiệt độ sôi: 1615 K (1342OC). Hàm lượng trung bình trong vỏ trái đất 0,006%, tăng có quy luật: trong gabro 0,0003%, trong bazan 0,003%, trong granit 0,03%. Mức độ tích tụ Li cao nhất trong các thành tạo sau magma granit và chủ yếu ở các giai đoạn muộn của quá trình pegmatit, ở đây nó tổ hợp chặt chẽ nhất với Na. Những tích tụ công nghiệp lớn nhất của Li được biết chính là trong pegmatit granit (kiểu Na – Li). Ở mức độ thấp hơn, Li tích tụ vào các thành tạo khí thành nhiệt dịch, đặc trưng cho loại này là sự tổ hợp của Li với F để tạo ra một dãy khoáng vật Li chứa F. Trong các mỏ nội sinh, các khoáng vật của Li thường tổ hợp với các khoáng vật của Be và B. Liti là một kim loại phản ứng, có xu hướng ưu tiên liên kết với silicat hơn là sulfid hoặc kim loại. Trong quá trình magma Li+ thay thế Mg2+ và Fe2+ trong pyroxen, tourmalin và amphibol. Nó cũng có thể thay thế Mg và Al trong mica, chẳng hạn như lepidolit và chlorit nhưng điện tích và bán kính ion của nó nhỏ đã hạn chế khả năng cạnh tranh của nó cho các vị trí ô mạng, nên nó vẫn tồn tại ở tận giai đoạn phân dị muộn. Trong điều kiện ngoại sinh, Liti dễ dàng bị hấp phụ bởi các khoáng vật sét. Liti là cation hóa trị 1, về thuộc tính thì gần gũi nhất với Na nhưng do kích thước nhỏ của ion Li+ so với ion kiềm tiếp theo là Na+, liti có thể chỉ có thể thay thế khá hạn chế cho natri trong tinh thể. Sự thay thế ion có thể xảy ra giữa Li+ và Al3+, Fe2+ và đặc biệt là Mg2+ là do sự giống nhau về bán kính của các ion này bất chấp về bản chất hoá học của chúng. Sự thay thế này diễn ra trong giai
8 đoạn kết tinh magma muộn và ảnh hưởng đến các thành phần của một số khoáng vật như clinopyroxen và mica. Liti phát hiện được trong hơn 150 khoáng vật, nhưng những khoáng vật thực sự của Li thì chỉ có khoảng 30, trong đó phổ biến nhất là các khoáng vật spodumen, lepidolit, petalit, amblygonit và zinwaldit. 2.2. Công dụng của liti Hiện nay liti được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau: công nghiệp điện, điện tử sản xuất pin năng lượng, kỹ thuật hàng không vũ trụ, công nghệ môi trường, nguyên liệu hạt nhân, luyện kim, hoá chất, gốm sứ - thuỷ tinh, công nghệ polyme, chất làm lạnh, pháo hoa và cả trong y tế. Hiện nay, nhu cầu sử dụng Li là rất lớn và tăng nhanh kể cả giá thành. 2.3. Các kiểu mỏ liti - Các mỏ pegmatit granit kiểu Na-Li Trong kiểu mỏ pegmatit granit Na-Li được phân thành các phụ kiểu mỏ sau: pegmatit spodumen, pegmatit spodumen-lepidolit, pegmatit petalit- lepidolit, pegmatit lepidolit. Các khoáng vật liti cơ bản có giá trị công nghiệp (spodumen, lepidolit và pentalit và một phần ambligonit, trong một phức hợp với các khoáng vật có ích khác như beryl, columbit, tantalit, puluxit, microlit, cassiterit, felspat, …). “Sự thành tạo các khoáng vật liti gắn liền với các quá trình biến chất trao đổi trong pegmatit. Hơn nữa, trong tiến trình biến chất trao đổi được đặc trưng bởi sự thay thế quá trình biến chất trao đổi K bởi quá trình biến chất trao đổi Na, và sau đó là quá trình biến chất trao đổi Li. Kiểu mỏ này là nguồn cung cấp khoảng 95% sản lượng khai thác liti trên thế giới“ (Tatarinov và Kariakin, 1975). Gần đây các nhà địa chất của Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) đã xếp các kiểu mỏ pegmatit chứa liti vào một kiểu mô hình gọi chung là “Liti- Cezi-Tantan Pegmatit (LCT Pegmatit). - Các mỏ nhiệt dịch khí thành: kiểu mỏ này được đặc trưng bởi quặng zilwaldit, cũng như quặng amblygonit. Kiểu mỏ này thường gặp những mỏ có quy mô trung bình, ít gặp mỏ lớn. - Các mỏ muối lục địa: các mỏ có Li nồng độ rất cao, phân bố ở các nơi có độ cao lớn ở Chile, Argentina, Bolivia, Tây Tạng và Trung Quốc. - Đất sét hectorit: là một khoáng vật sét magnesium liti smectit, được tìm thấy ở một số nơi tại phía tây nước Mỹ nằm dọc theo biên giới Nevada/Oregon, nơi đây xuất hiện một loạt thấu kính địa chất kéo dài. Trữ lượng Li trên thế giới không nhiều, khoảng 14,5 triệu tấn (USGS, 2016). Sản lượng hàng năm khoảng 35.000 tấn. 2.4. Các thuật ngữ được sử dụng trong luận án - Tổ hợp cộng sinh khoáng vật (THCSKV): là tập hợp các khoáng vật có
9 tuổi xác định, sinh thành trong một giai đoạn tạo khoáng, do kết tinh từ một dung dịch, có cùng điều kiện hoá - lý nhất định. - Giai đoạn tạo khoáng: Giai đoạn tạo khoáng là một khoảng thời gian tích tụ khoáng vật không dài nằm trong phạm vi của một thời kỳ tạo khoáng, tạo thành một số tổ hợp khoáng vật có thành phần nhất định, trong những điều kiện địa chất và hoá lý tương đối bình ổn. - Mỏ pegmatit: Mỏ pegmatit là những mỏ được thành tạo vào các giai đoạn kết tinh muộn của magma từ các dung thể tàn dư hoặc trong quá trình biến chất khi có sự tác động tích cực của các hợp phần chất bốc. Đặc điểm đặc trưng của pegmatit là có kiến trúc tinh thể lớn, tập hợp các khối đơn khoáng ở dạng ổ hoặc dải, có mặt các tinh thể hoàn chỉnh và kích thước lớn. Kiểu mỏ này rất có ý nghĩa công nghiệp, các khoáng sản quan trọng của pegmatit là: mica; nguyên liệu sứ gốm: thạch anh, felspat; các kim loại hiếm và phóng xạ: Li, Nb-Ta, U, Th; thiếc, topa, các đá quý và bán quý. - Pegmatoid: là loại đá magma có kiến trúc hạt lớn của pegmatit nhưng không có kiến trúc mọc xen vân chữ và/hoặc thành phần granit điển hình. - Kiểu mỏ: Các mỏ được xếp vào cùng một kiểu được hiểu là các mỏ có đặc điểm tương tự nhau về thành phần khoáng vật, nguồn gốc và điều kiện thành tạo. - Kiểu quặng: Một kiểu mỏ có thể có một hay nhiều giai đoạn tạo khoáng ứng với các tổ hợp cộng sinh khoáng vật khác nhau, chúng tạo nên các kiểu quặng đặc trưng cho từng giai đoạn. - Các khái niệm khác: Đới khoáng hoá, Trường quặng, Thân quặng; Thân khoáng hoá. 2.5. Các phương pháp nghiên cứu 2.5.1. Các phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa Tiến hành một số hành trình khảo sát chi tiết các mặt cắt tiêu biểu nhằm nghiên cứu đặc điểm cấu trúc, kiến tạo; nghiên cứu đặc điểm hình thái, cấu trúc, của các thân quặng. Lấy mẫu các loại. 2.5.2. Các phương pháp nghiên cứu trong phòng a- Phương pháp tổng hợp, hệ thống hóa các tài liệu liên quan: Nghiên cứu tổng quan về liti trên thế giới, các kiểu mỏ công nghiệp, mô hình LCT-pegmatit, tổng hợp các tài liệu nghiên cứu. Xử lý, minh giải các kết quả phân tích, tài liệu nghiên cứu. b- Các phương pháp phân tích: Sử dụng các phương pháp phân tích để nghiên cứu thành phần vật chất, điều kiện hoá lý, đồng vị: lát mỏng thạch học; khoáng tướng; rơnghen, bao thể; microsond; QPHTNT; ICP; ICP-MS; phân tích đồng vị bền δO18 & δD nhằm
10 xác định nguồn dung dịch tạo quặng; phân tích tuổi đồng vị cho quặng (Rb/Sr) và đá granit Sa Huỳnh (U-Pb). c- Phương pháp chuyên gia Thông qua các buổi hội thảo, trao đổi nhóm với các chuyên gia trong lĩnh vực nghiên cứu chuyên sâu, liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu. Chương 3 Đặc điểm địa chất quặng hoá liti vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh 3.1. Đặc điểm phân bố các thân quặng Các thân quặng, thân khoáng hoá chứa Li, Sn trong vùng đã được phát hiện phân bố tập trung ở khu vực La Vi, trên diện tích chừng 40km2. Tại đây đã khoanh nối và xác định được 20 thân quặng và 20 thân khoáng hoá. Đặc điểm chung của các thân quặng là phân bố trong đá phiến kết tinh thuộc phức hệ Kan Nack (A-PP kn), tại đới ngoại tiếp xúc giữa các thành tạo granitoid phức hệ Sa Huỳnh (γP3-T1 sh) với các đá biến chất nêu trên; Các thân quặng là tập hợp các mạch pegmatoid được khống chế chặt chẽ bởi các hệ đứt gãy, khe nứt tách phương tây bắc - đông nam. Các thân quặng phân bố tập trung chủ yếu ở trường quặng Đồng Răm chỉ có một số thân quặng nhỏ phân bố ở trường quặng Nước Giáp. 3.1.1. Trường quặng Đồng Răm Trường quặng có diện kéo dài theo phương tây bắc đông nam dài khoảng 4km, rộng 2 km được khống chế bởi hệ 3 đứt gãy song song phương tây bắc - đông nam và khối magma xâm nhập ở phần tây bắc. Cấu trúc địa chất gồm chủ yếu đá phiến kết tinh phức hệ Kan Nack, một diện tích nhỏ đá granit phức hệ Sa Huỳnh. Phủ lên trên các thành tạo này là đá bazan Neogen - Pleistocen. Trong trường quặng, đã xác định được 20 thân quặng và 15 thân khoáng hoá, trong đó bao gồm 6 thân quặng Li, 9 thân quặng Li-Sn, 5 thân quặng Sn, 14 thân khoáng hoá Li và 1 thân khoáng hoá Sn. Các thân quặng này phân bố tập trung thành ba tiểu khu: Đồng Răm, Sông La Vi và A Khâm, cách nhau 300 - 500m. Tiểu khu Đồng Răm Tiểu khu Đồng Răm nằm ở trung tâm trường quặng, bao gồm tập hợp 18 thân quặng, thân khoáng hoá. Diện phân bố có dạng kéo dài theo phương tây bắc - đông nam khoảng 2km, bề rộng 500-600m. Các thân quặng dài từ vài chục mét đến 600m; chủ yếu từ 240m đến 480m; bề dày 0,4m đến 2,3m, trung bình từ 0,9m đến 1,5m. Kéo dài theo phương tây bắc - đông nam. Chúng chủ yếu cắm về tây nam với góc cắm từ 400 đến 750, có khi cắm thẳng đứng hoặc bị uốn đảo
11 ngược. Hình thái các thân quặng chủ yếu là dạng mạch, mạch phân nhánh và chuỗi thấu kính. Đây là diện tích có triển vọng nhất trong vùng, có tổng tài nguyên dự báo 5.100 tấn Li2O, 2700 tấn Sn, ngoài ra còn có 1.000 tấn Rb. Hàm lượng Li2O từ 0,3-1,49%, Sn từ 0,1-5,77%. Tiểu khu Sông La Vi Tiểu khu Sông La Vi nằm ở đông nam trường quặng, bao gồm tập hợp 8 thân quặng phân bố thành dải kéo dài theo phương á vĩ tuyến khoảng 1,2km, bề rộng khoảng 250m. Các thân quặng dài từ 200 đến 600m; bề dày 0,9m đến 1,5m. Kéo dài theo phương á vĩ tuyến. Chúng cắm chủ yếu phía tây tây nam với góc cắm từ 400 đến 750. Hình thái các thân quặng có dạng mạch mỏng kéo dài. Đây là diện tích có triển vọng thứ hai trong vùng, tổng tài nguyên 4.400 tấn Li2O, 970 tấn Rb. Hàm lượng Li2O từ 0,3-1,56%, Sn từ 0,1-0,92%. Tiểu khu A Khâm Tiểu khu A Khâm nằm ở tây nam trường quặng, bao gồm tập hợp 8 thân quặng, thân khoáng hoá có quy mô nhỏ, kích thước dài từ 200 đến 300m, dày 0,6m đến 1,9m. Phương kéo dài chung của các thân quặng chủ yếu là tây bắc - đông nam. Chúng cắm về phía nam, tây nam với góc cắm từ 500 đến 750. Hình thái các thân quặng chủ yếu có dạng mạch mỏng. Đây là diện tích đã được đánh giá chi tiết quy mô nhỏ, có tổng tài nguyên dự báo 440 tấn Li2O, 495 tấn Sn và 90 tấn Rb. Hàm lượng Li2O từ 0,3-1,41%, Sn từ 0,1-2,06%. 3.1.2. Trường quặng Nước Giáp Điểm khoáng hoá thiếc Nước Giáp nằm ở góc tây nam khu vực La Vi với diện tích 2,0km2. Cấu trúc địa chất bao gồm chủ yếu là đá biến chất phức hệ Kan Năck, đá granit pha 2 phức hệ Sa Huỳnh; các hệ khe nứt chủ yếu có phương tây bắc - đông nam. Tại đây đã xác định được 6 thân khoáng hoá bị biến đổi greisen hoá chứa thiếc với hàm lượng thấp
12 quặng Li-Sn và các thân quặng Sn. Điều này cho thấy có sự phân đới quặng hoá khá rõ ràng, có quy luật nhất định. Tính phân đới ở đây cũng khá giống mặt cắt mô phỏng sự phân đới trường pegmatit kim loại hiếm của Cerny. 3.2.1. Quặng Li Thuộc kiểu quặng này có 10 thân quặng: TQ1, TQ6, TQ17b, TQ21a, TQ21b, TQ22, TQ23, TQ24, TQ25, TQ26 và 13 thân khoáng hoá. Đặc trưng chung thường là các đai mạch mỏng 0,8-1,5m kéo dài từ 230-650m. Hình thái các thân quặng thường có dạng mạch, chuỗi thấu kính. Cấu trúc thân quặng có sự phân đới bao gồm các dải có màu sắc, kích thước và thành phần khoáng vật khác nhau. Biến đổi đặc trưng là albit hoá, phần rìa mạch thường bị greisen hoá có xâm tán ít casiterit. 3.2.2. Quặng Li-Sn Thuộc kiểu quặng này có 5 thân quặng: TQ2b, TQ7, TQ8, TQ10a và TQ18. Đặc trưng chung thường là các đai mạch có bề dày khá lớn 1,1-4,8m kéo dài từ 400-620m. Hình thái các thân quặng thường có dạng mạch, mạch phân nhánh, chuỗi thấu kính. Cấu trúc thân quặng có sự phân đới bao gồm các dải, thấu kính, ổ có màu sắc, kích thước và thành phần khoáng vật khác nhau. Hàm lượng Li phân bố khá đồng đều theo chiều dài thân quặng, hàm lượng Sn tập trung cao ở các vị trí rìa mạch thường tạo thành các ổ, thấu kính với hàm lượng khá cao. Biến đổi đặc trưng là albit hoá, greisen hoá. 3.2.3. Quặng Sn Thuộc kiểu quặng này có 6 thân quặng: TQ2a, TQ3, TQ4a, TQ4b, TQ16, TQ27 và 7 thân khoáng hoá. Đặc trưng chung thường là các đai mạch mỏng, ngắn có hàm lượng Sn cao (cao nhất 5,77%), biến đổi đặc trưng là greisen hoá. Bề dày các thân quặng 0,5-1,3m kéo dài từ 80-280m. Cấu trúc thân quặng hầu như không quan sát thấy sự phân đới. 3.3. Đặc điểm biến đổi đá vây quanh 3.3.1. Biến chất trao đổi kiềm Hiện tượng biến chất trao đổi kiềm xảy ra mạnh mẽ, trước hết là microclin hoá sau bị albit hoá chồng lên và xoá mờ. 3.3.1.1. Microclin hoá Hiện tượng biến đổi microclin hoá ít gặp trong các mẫu, hầu như bị xoá mờ bởi các biến chất trao đổi về sau chồng lên. Microclin thay thế cho orthoclas kích thước lớn và tiếp tục bị albit thay thế. 3.3.1.2. Albit hoá Trong vùng nghiên cứu, hiện tượng albit hoá xảy ra mạnh mẽ đối với cả granit và các đai mạch pegmatoid. Tại các mạch pegmatoid albit hoá thể hiện ở chỗ thay thế các khoáng vật felspat kiềm ban đầu bằng albit và thay thế, tiêm nhập vào đá vây quanh. Các đá này sau đó tiếp tục bị biến đổi bởi quá trình
13 greisen hoá, thạch anh hoá nên tạo ra sự phức tạp về cấu trúc. Các đá albitit thường có màu trắng sáng, thành phần khoáng vật chủ yếu là albit, thạch anh, lepidolit màu hồng và topaz. Kích thước albit khá nhỏ, chủ yếu từ 0,2-4mm, ít khi có kích thước lớn hơn, có thể xác định có ít nhất hai thế hệ albit. 3.3.1.3. Biến chất trao đổi Li (Lepidolit hoá) Albit luôn đi cùng lepidolit trong các thân quặng Li, Li-Sn, chúng thường tạo ra các dải, ổ, thấu kính có màu sắc khác nhau. Lepidolit thay thế cho các khoáng vật biotit, muscovit theo phương thức thay thế đồng hình. Trong dung thể tàn dư rất giàu Li+, sự thay thế ion có thể xảy ra giữa Li+ và Al3+, Fe2+ và đặc biệt là Mg2+ là do sự giống nhau về bán kính của các ion. 3.3.2. Greisen hoá Trong vùng nghiên cứu, greisen hoá xảy ra mạnh mẽ trên diện rộng trong cả đá gốc và các mạch quặng, chồng lên các biến chất trao đổi có trước. Trong các mạch pegmatoid, greisen hoá thường gặp ở phần rìa tiếp xúc với đá vây quanh, thành phần chủ yếu bao gồm thạch anh, lepidolit, topaz, albit, casiterit. Trong các mạch, tia mạch mỏng xuyên trong đá phiến thành phần chủ yếu gồm là thạch anh + muscovit + casiterit. 3.3.3. Biến đổi nhiệt dịch nhiệt độ trung bình - thấp Các hiện tượng biến đổi sericit hoá, thạch anh hoá, clorit hoá liên quan các mạch thạch anh - sulfur đa kim trong vùng. Chương 4 Đặc điểm thành phần vật chất quặng hoá liti vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh Theo thành phần vật chất phân ra các loại quặng: Li, Li-Sn và Sn. 4.1 Đặc điểm thành phần khoáng vật 4.1.1. Quặng Li Quặng Li có thành phần thạch học đặc trưng là albitit chứa Li. Hiện tượng biến đổi chủ yếu là albit hóa, ở phần rìa các mạch quặng bị biến đổi greisen hóa yếu. Quặng có cấu tạo khối, phân dải yếu; kiến trúc hạt vảy biến tinh. Thành phần khoáng vật chủ yếu là: thạch anh 10-40%, lepidolit 15-42%, albit 30-75%, topaz 0-6%; khoáng vật quặng: casiterit từ một vài hạt đến
14 4.1.2. Quặng Li-Sn Quặng Li-Sn có thành phần thạch học đặc trưng là các đá biến đổi albit hoá, greisen hoá chứa Li và Sn. Quặng có cấu tạo khối, phân dải. Kiến trúc hạt vảy biến tinh, porphyr tàn dư. Thành phần khoáng vật chủ yếu là: thạch anh 23- 50%; lepidolit 10-40%, albit 23-50%; felspat kali 0-5%, topaz 0-3%. Ngoài ra còn có hornblend, epidot, pyroxen, zircon, turmalin, sphen, apatit. Khoáng vật quặng có casiterit từ vài hạt đến >20%. THCSKV đặc trưng: albit + thạch anh + lepidolit + topaz + casiterit. 4.1.3. Quặng Sn Các thân quặng này có thành phần đặc trưng là đá biến đổi greisen hóa chứa Sn. Thành phần khoáng vật chủ yếu là: thạch anh 20-70%; muscovit 10- 35%, felspat kali 10-15%, plagioclas 5-30%. Khoáng vật quặng có casiterit từ ít đến >20%. Ngoài ra còn có biotit, turmalin, zircon. THCSKV đặc trưng: thạch anh + muscovit + casiterit. 4.1.4. Đặc điểm các khoáng vật Lepidolit: thường có dạng giả cánh hoa hồng hay dạng quạt, chiết suất và lưỡng chiết suất hơi thấp hơn muscovit. Lepidolit dưới kính gần như không màu, quan sát kĩ thấy có sắc phớt hồng hoặc tím, bằng mắt thường có màu tím, tím hồng. Màu giao thoa thấp hơn, màu giao thoa xám trắng, vàng nhạt bậc 1. Dựa vào mối quan hệ tổ hợp với thạch anh, albit có thể xác định được hai thế hệ: lepidolit trong tổ hợp với thạch anh, albit kích thước lớn đặc trưng cho nguồn gốc pegmatit; lepidolit trong tổ hợp với thạch anh, albit tha hình kích thước nhỏ trong đá biến đổi greisen hóa. Kết quả phân tích microsond (SEM) kết hợp với phân tích ICP-MS thành phần của lepidolit như sau: Li2O 4,65-4,96%, SiO2 47,15-57,62%; Al2O3 25,12-32,07%; Na2O 0,27-4,1%; K2O 6,45-9,28%; MgO 0,04-0,07%; F 0,901- 8,705%. Đáng chú ý là hàm lượng rubidi khá cao Rb2O 0,598-2,415%, hàm lượng Cs2O 0,036-0,357% (đây là những kim loại rất có giá trị và có khả năng thu hồi trong quá trình chế biến quặng liti). Công thức khoáng vật K1.8(Li2.6Al2.9)(Si6.7Al1.3)O20 (OH,F)4 [24]. Topaz- Al2(SiO4)(F,OH2): thường có dạng hạt tha hình, kích thước 0,1-1,8 mm. Không màu, độ nổi cao, cắt khai hoàn toàn, tắt đứng, giao thoa phớt vàng bậc 1. Casiterit - SnO2: thường tồn tại dưới dạng hạt tha hình, hạt kéo dài với kích thước 0,2-5 mm đôi khi lớn hơn. Chúng phân bố xâm tán không đều trên nền đá bị greisen hóa, thường gặp dạng song tinh hình khuỷu đặc trưng. Hàm lượng các thành phần trong khoáng vật casiterit (phân tích microsond) như sau: Sn2O 97,58-99,32%, MnO 0,1-1,19%, Fe2O3 0,25-1,25%, Ta2O5 0,59%, Nb2O5 vết. Tantalit-columbit (Fe,Mn)Ta2O6 -(Fe,Mn)Nb2O6: thường tồn tại dạng hạt tự hình, tấm mỏng, tấm song tinh. Màu xám tối, khả năng phản xạ thấp, dị hướng yếu.
15 Kết quả phân tích microzon khoáng vật columbit-tantalit cho thấy hàm lượng các thành phần như sau: Ta2O5 33,44-63,88%; Nb2O5 50,86-20,68%; MnO 11,3- 17,24%; FeO 15-3,44%. 4.2. Đặc điểm thành phần hoá học 4.2.1. Quặng Li Trong các thân quặng Li khoáng sản chính là Li, các nguyên tố có ích đi kèm gồm: Sn, Ta, Nb, Be. Hàm lượng Li2O trong các mẫu thay đổi từ 0,10% đến 1,72%, trung bình 0,82% thuộc loại quặng có hàm lượng cao. Nguyên tố có ích đi kèm rất có giá trị là Rb với hàm lượng dao động trong khoảng 798- 4320ppm, trung bình 2638ppm (Mẫu ICP-MS). Trong mối tương quan với các nguyên tố cho thấy Li có quan hệ tương quan khá rõ ràng với Rb, Be, Nb, Ta, đặc trưng cho kiểu quặng pegmatit kim loại hiếm. 4.2.2. Quặng Li-Sn Trong các thân quặng Li-Sn, khoáng sản chính là Li, Sn các nguyên tố có ích đi kèm gồm: Rb, Ta, Nb, Be. Hàm lượng Li2O trong các mẫu thay đổi từ 0,08% đến 2,04%, trung bình 0,69%, hệ số biến thiên hàm lượng Li (VLi) là 64%; hàm lượng Sn trong trong các mẫu có sự dao động lớn, từ 0,04% đến 4,93%, trung bình 0,52%. Tantan và Niobi (Ta, Nb): là những nguyên tố tương đối phổ biếntrong kiểu quặng này, nhiều mẫu đạt hàm lượng Ta>100ppm và Nb >100ppm, cá biệt có mẫu >400ppm Ta. Li có quan hệ tương quan nghịch với Sn, Be, Nb, Ta. Còn Sn có mối tương quan khá chặt chẽ với Ta, Nb và Be. 4.2.3. Quặng Sn Trong các thân quặng Sn, khoáng sản chính là Sn các nguyên tố có ích đi kèm gồm: Li, Ta, Nb, Be. Hàm lượng Sn trong trong các mẫu có sự dao động lớn, từ 0,06% đến 5,77%, trung bình 0,62%. Sn có tương quan rất chặt chẽ với Nb và tương quan với Ta, Be. 4.3. Điều kiện hóa-lý thành tạo quặng liti 4.3.1. Nguồn gốc dung dịch tạo quặng Mẫu phân tích đồng vị δO18 & δD các khoáng vật thạch anh được lấy trực tiếp từ các mạch pegmatoid chứa liti và thiếc khu vực La Vi vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh tại Trường Đại học Khoa học Địa chất Trung Quốc (Bắc Kinh) và được xử lý trên biểu đồ δO18-δD (Sheppard 1986), để xác định nguồn gốc của nước trong dung dịch tạo khoáng. Kết quả cho thấy thành phần δO18 khá ổn định trong khoảng 6,5÷7,3‰, δD dao động mạnh từ -70 ÷ -116‰. Kết hợp với các kết quả nghiên cứu khác, nhất là kết quả nghiên cứu các quá trình biến chất trao đổi trong vùng có thể nhận định rằng dung dịch tạo khoáng có nguồn gốc magma
16 nguyên sinh nhưng đã bị hỗn nhiễm do các hoạt động kiến tạo, các hoạt động biến chất trao đổi xảy ra mạnh mẽ trong vùng nghiên cứu. 4.3.2. Điều kiện nhiệt độ, áp suất thành tạo và sự tiến hóa của dung dịch hậu magma Tổng hợp các kết quả phân tích bao thể cho thấy có 3 khoảng nhiệt độ như sau: Từ 520-617oC; từ 360-445oC; từ 195-3200C. Trong công trình nghiên cứu các quá trình biến chất trao đổi (Pollard 1983) cho thấy quá trình albit hoá xảy ra trong điều kiện nhiệt độ từ 400-800oC và áp suất 1kbar hoặc nhỏ hơn; greisen hoá xảy ra ở độ sâu 1,5 – 3 km, khoảng nhiệt độ 350-450oC. Quá trình greisen hóa được thực hiện ở giai đoạn tăng lớn nhất độ axit của dung dịch sau magma liên quan với granitoid. Trong vùng nghiên cứu, liên quan đến quá trình tạo khoáng Li có các giai đoạn: Đầu tiên là quá trình microclin hoá (microclin thay thế cho orthoclas), tiếp theo quá trình albit hoá, felspat-K được thay thế bởi albit. Các đá này sau đó tiếp tục bị biến đổi bởi quá trình greisen hoá nên tạo ra sự phức tạp về cấu trúc. Theo sơ đồ tiến hóa độ axit và nhiệt độ của dung dịch hậu magma các biến đổi albit hoá và greisen hoá trong vùng nằm trong giai đoạn 2-4 của quá trình tiến hoá của dung dịch hậu magma, và khoảng nhiệt độ chủ yếu là 400-600oC cũng rất phù hợp với các kết quả nghiên cứu. 4.4. Quá trình tạo khoáng Kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình tạo khoáng Li trong vùng trải qua nhiều giai đoạn, khá phức tạp, có thể khái quát như sau: Thời kỳ pegmatit Thời kỳ này gồm 1 giai đoạn là giai đoạn I hình thành các mạch pegmatit có thành phần đơn giản chủ yếu là thạch anh felspat, mica kích thước lớn. Kiến trúc đặc trưng là hạt thô, vi pegmatit. THCSKV đặc trưng là thạch anh + orthoclas + muscovit. Nhiệt độ thành tạo trên 600oC. Thời kỳ biến chất trao đổi Thời kỳ này có thể chia làm 3 giai đoạn (II, III và IV). Giai đoạn II: biến chất trao đổi K (microclin hoá) Microlin thay thế cho orthoclas kích thước lớn và tiếp tục bị albit thay thế. Cấu tạo dải, ổ; kiến trúc đặc trưng là hạt tự hình - tha hình, gặm mòn thay thế. Tổ hợp cộng sinh khoáng vật đặc trưng là thạch anh + orthoclas + muscovit. Nhiệt độ thành tạo 617-520oC. Giai đoạn III: biến chất trao đổi Na-Li Giai đoạn này đặc trưng bởi hai quá trình biến chất trao đổi Na (albit hoá) và biến chất trao đổi Li (lepidolit hoá). Hai quá trình biến chất trao đổi này xảy ra rất mạnh mẽ trong các đai mạch pegmatoid chứa Li. Albit luôn đi cùng
17 lepidolit trong các thân quặng Li, Li-Sn, chúng thường tạo ra các dải, ổ, thấu kính có màu sắc khác nhau. Trong đó, albit thay thế cho orthocla thậm chí cả albit trong giai đoạn trước. Lepidolit thay thế cho các khoáng vật biotit, muscovit theo phương thức thay thế đồng hình. Trong dung thể tàn dư rất giàu Li+, sự thay thế ion có thể xảy ra giữa Li+ và Al3+, Fe2+ và đặc biệt là Mg2+ là do sự giống nhau về bán kính của các ion. Cấu tạo đặc trưng là dải, ổ, thấu kính; kiến trúc hạt tự hình - tha hình, biến tinh, gặm mòn thay thế. THCSKV đặc trưng là thạch anh + albit + lepidolit + topaz. Nhiệt độ thành tạo 617-520oC. Giai đoạn IV: biến chất trao đổi greisen hoá Giai đoạn này xảy ra khi độ axit tăng lên cao nhất. Biến đổi điển hình là greisen hoá liên quan chặt chẽ với khoáng hoá thiếc; cùng với chúng là albit hoá (albit thế hệ 2), gây biến đổi các thành tạo giai đoạn I và tái tổ hợp các khoáng vật albit, lepidolit có kích thước nhỏ nhơn. THCSKV đặc trưng đối với greisen trong các mạch pegmatoid chứa liti là thạch anh + albit (thế hệ 2) + lepidolit (thế hệ 2) + topaz + casiterit. Đối với các mạch, tia mạch greisen xuyên trong đá phiến THCSKV đặc trưng là thạch anh + muscovit + casiterit. Cấu tạo quặng đặc trưng là: dải, ổ, thấu kính, xâm tán; kiến trúc: Hạt nửa tự hình - tha hình, hạt - vảy biến tinh. Thời kỳ nhiệt dịch Giai đoạn V: hình thành các mạch thạch anh - sulfur đa kim. Bảng 4.12: Thứ tự sinh thành và tổ hợp cộng sinh khoáng vật quặng vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh Thời kỳ Pegmatit Biến chất trao đổi Nhiệt dịch I II III IV VI Giai đoạn Pegmatit BCTĐ BCTĐ Greisen thực sự -K Na-Li hóa THCSKV Q+Mus+Cs; Qu+Py+ Qu+Or Qu+Mi Qu+Ab+ Tên +Mus +Mus Lp+Tp Qu+Ab+ Chp+Gal Khoáng vật Lp+Tp +Spl Thạch anh Plagioclas Orthoclas Biotit Muscovit Microclin Albit Turmalin Beryl Topaz Lepidolit Montebrasit
18 Thời kỳ Pegmatit Biến chất trao đổi Nhiệt dịch Amblygonit Tantalit- Columbit Cassiterit Pyrit Chalcopyrit Galena Sphalerit Hematit Cấu tạo ổ, dải, ổ, dải, mạch, xâm mạch xâm ổ, khối đặc trưng khối thấu kính tán nhiễm Hạt tự hình- Hạt tự hình - Hạt nửa tự Kiến trúc Hạt thô, vi tha hình, biến Hạt nửa tự hình, tha hình, gặm hình - tha hình, đặc trưng pegmatit tinh, gặm mòn tha hình mòn thay thế vảy biến tinh thay thế Hiện tượng Albit hoá Microclin Greisen hoá Sericit hoá, biến đổi Lepidolit hoá clorit hoá đặc trưng hoá Nhiệt độ >600o 617-520o 450-360o 320-195o thành tạo Ghi chú: Khoáng vật chủ yếu: ; thứ yếu: ; hiếm gặp: ; Ký hiệu viết tắt: Qu- thạch anh, Or- Orthoclas, Mi- Microclin, Mus- muscovit, Ab- albit, Lp- lepidolit, Tp- topaz, Cs- casiterrit, Py- pyrit, chp- chalcopyrit, Gal- galena, Spl- sphalerit, BCTĐ- biến chất trao đổi 4.5. Tuổi của khoáng hoá liti và granitoid phức hệ Sa Huỳnh Tuổi khoáng hoá kim loại hiếm liti vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh Tuổi khoáng hoá liti vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh được phân tích bằng phương pháp Rb/Sr đá tổng. Mẫu được phân tích tại Khoa Địa chất và Vật lý, Đại học Ryukyu, Okinawa, Nhật Bản, sử dụng máy khối phổ đa hệ Neptune Plus MC-ICP-MS. Xử lý kết quả bằng chương trình Isoplot v.4.1 (Ludwig, 2014) biểu đồ tương quan 87Rb/86Sr và 87Sr/86Sr cho kết quả tuổi của bộ mẫu quặng liti là 264±3,6 triệu năm. Tỉ số đồng vị 87Sr/86Sr của nhóm quặng liti là rất cao (0,8025) so với vật chất có nguồn gốc manti khoảng 0,703 đến 0,707, chứng tỏ nhóm đá axit có nguồn gốc tái nóng chảy vỏ (S- type granit). Hình 4.15: Đường đẳng thời xác định tuổi đồng vị quặng liti