Đặc điểm cấu trúc kiến tạo phần tây bắc bồn trũng nông sơn, quảng nam và sự tạo khoáng urani trong cát kết

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Việt Nam quốc gia có tiềm urani, kiểu mỏ urani cát kết thuộc Bồn trũng Nơng Sơn có tiềm lớn điều kiện khai thác thuận lợi, xem sở nguyên liệu quan trọng cho phát triển lượng nguyên tử mục đích hồ bình Bồn trũng Nơng Sơn nói chung, khu vực Tây Bắc bồn trũng nói riêng, điều tra lập đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1: 200.000 tỷ lệ 1: 50.000; số diện tích có triển vọng urani điều tra, đánh giá tỷ lệ 1: 10.000, 1: 5.000 1: 2.000 Ngoài ra, cịn có nhiều cơng trình nghiên cứu khoa học khoáng hoá urani tác giả khác từ sau năm 1975 đến Những cơng trình nghiên cứu nêu giải vấn đề mức độ khác địa chất, bối cảnh tạo khoáng urani tiềm tài nguyên urani diện tích có triển vọng, sở quan trọng định hướng cho công tác nghiên cứu Tuy nhiên, phần lớn cơng trình nghiên cứu nêu lên đặc điểm phân bố chung quặng hoá urani, đặc điểm thạch học, thành phần vật chất quặng khoáng vật - địa hoá, v.v Đến nay, chưa có cơng trình nghiên cứu sâu cấu trúc - kiến tạo vai trị chúng tạo khống urani Việc luận giải yếu tố cấu trúc kiến tạo, xác lập pha biến dạng lập lại lịch sử tiến hố bồn trũng Nơng Sơn nói chung, khu vực Tây Bắc bồn trũng nói riêng mối quan hệ với tạo khoáng urani ánh sáng học thuyết kiến tạo mảng trở thành cấp thiết, nhằm đáp ứng đòi hỏi thực tiễn Điều có ý nghĩa quan trọng việc xác định vị trí phân bố quặng hố, mức độ tập trung, hình thái thân quặng khu vực Từ đó, việc phân vùng triển vọng, định hướng cho cơng tác điều tra, đánh giá, thăm dò urani khu vực đạt hiệu kinh tế cao Đề tài luận án “Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo phần Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, Quảng Nam tạo khoáng urani cát kết” đặt nhằm giải yêu cầu cấp bách thực tiễn nêu Mục tiêu luận án Làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc - kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nơng Sơn vai trị chúng với q trình tạo khống urani cát kết, làm sở đề xuất định hướng công tác điều tra đánh giá thăm dò Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án - Đối tượng: Các thành tạo, cấu tạo địa chất quặng hóa urani cát kết - Phạm vi nghiên cứu: Khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam vùng lân cận 2 Nhiệm vụ luận án - Làm sáng tỏ thành phần vật chất, dạng tồn tuổi thành tạo địa chất, khoáng hoá urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn - Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc - kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn phân tích vai trị cấu trúc - kiến tạo với q trình tạo khống urani cát kết khu vực nghiên cứu - Xác lập sở khoa học thực tiễn để đề xuất định hướng cơng tác điều tra, đánh giá, thăm dị quặng urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn luận án 5.1 Ý nghĩa khoa học - Những số liệu luận án cấu trúc địa chất, tuổi điều kiện thành tạo thành tạo địa chất khống hóa urani đóng góp quan trọng vào văn liệu địa chất Việt Nam - Việc khôi phục lịch sử tiến hóa bồn trũng Nơng Sơn vai trị biến dạng kiến tạo tạo khoáng urani phát khoa học làm sở luận giải chất nguồn gốc tạo khoáng, quy luật phân bố, hình thái cấu trúc thân quặng khu vực nghiên cứu nói riêng, bồn trũng Nơng Sơn nói chung 5.2 Ý nghĩa thực tiễn - Việc xác lập pha biến dạng, lập lại lịch sử tiến hố địa chất khu vực Tây Bắc bồn trũng Nơng Sơn nói riêng, bồn trũng Nơng Sơn nói chung vai trị chúng với tạo khống urani cát kết cịn có giá trị thực tiễn cơng tác điều tra, đánh giá, thăm dò quặng urani cát kết bồn trũng Nông Sơn - Việc xác lập tiền đề, dấu hiệu khoanh định diện tích có triển vọng quặng hóa urani khu vực nghiên cứu theo cấp khác sở đề xuất hoạt động điều tra, đánh giá, thăm dị diện tích có triển vọng quặng hóa urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn Các luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn chịu tác động biến dạng kiến tạo phức tạp, thành tạo trầm tích tuổi Trias đến Jura phủ bất chỉnh hợp cấu trúc móng trước Mesozoi bị biến dạng mạnh mẽ tác động pha biến dạng kiến tạo Các yếu tố cấu trúc - kiến tạo hoạt động biến dạng sau trầm tích có vai trị quan trọng q trình tạo khống urani cát kết khu vực nghiên cứu Luận điểm 2: Khống hóa urani khu vực nghiên cứu hình thành giai đoạn từ 144 đến 14 triệu năm trước Khống hóa urani ban đầu thành tạo nhờ chế oxy hóa - khử lắng đọng dọc đới tiếp xúc dung dịch oxy hóa với tác nhân khử thành tạo trầm tích vụn thơ hệ tầng An Điềm Sự tác động liên tục pha biến dạng dẫn tới biến cải khống hóa, hình thành hệ khống hóa thứ sinh có tuổi khác Các điểm luận án - Kết nghiên cứu cho phép nhận dạng làm sáng tỏ chất dạng cấu tạo, xác lập phân chia pha biến dạng, lập lại lịch sử tiến hóa địa chất khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, đồng thời luận giải trình tạo khống urani cát kết mối quan hệ với cấu trúc - kiến tạo khu vực nghiên cứu Khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn bị biến dạng mạnh mẽ tác động pha biến dạng kiến tạo, pha tác động đến đá móng trước Mesozoi, pha cịn lại tác động tới thành tạo trầm tích Mesozoi - Góp phần làm rõ mối quan hệ hoạt động biến dạng với tạo khoáng urani cho thấy hoạt động biến dạng sau trầm tích đóng vai trị khống chế quặng hóa urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nơng Sơn - Khống hóa urani khu vực nghiên cứu phân bố tập trầm tích vụn thơ hình thành tái hình thành giai đoạn từ 144 đến 14 tr năm trước Urani lắng đọng đá sau trình trầm tích nhờ chế oxy hóa - khử dọc theo đới tiếp xúc dòng dung dịch oxy hóa với tác nhân khử Đới khống hóa hình thành, di chuyển, phá hủy tái thành tạo cách phức tạp tác động liên tiếp trình biến dạng khu vực nhiều pha - Đã xác lập tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm khoanh định diện tích có triển vọng quặng hóa urani theo cấp khác khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn Đây sở khoa học quan trọng để đề xuất hoạt động điều tra, đánh giá, thăm dò quặng urani khu vực nghiên cứu Kết cấu luận án Ngoài phần mở đầu kết luận, luận án gồm chương: Chương Tổng quan khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn Chương Cơ sở lý luận phương pháp nghiên cứu Chương Đặc điểm địa chất khoáng hoá urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn Chương Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo vai trò chúng với tạo khoáng urani cát kết khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn Cơ sở tài liệu luận án Luận án hoàn thành sở tài liệu thực tế NCS trực tiếp nghiên cứu, thu thập, tổng hợp thời gian công tác, tham gia đề tài nghiên cứu khoa học, trực tiếp tham gia thực nhiệm vụ Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm, đặc biệt tài liệu khảo sát thực địa phân tích mẫu từ năm 2010 đến Cụ thể gồm: Các tài liệu đo vẽ đồ địa chất điều tra khống sản tỷ lệ khác có vùng nghiên cứu, đặc biệt tài liệu kết hợp với việc khảo sát thực địa, thu thập thông tin cấu trúc địa chất lấy mẫu phân tích bổ sung tác giả Tài liệu khảo sát thực địa, đo vẽ địa chất, nghiên cứu cấu trúc kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nơng Sơn tác giả thực trình thực nghiên cứu làm luận án Tài liệu từ việc thu thập, gia cơng phân tích hàng nghìn mẫu hố urani, hàng trăm mẫu thạch học, khống vật, phân tích mẫu phổ ICPMS, đề án thăm dò quặng urani khu Pà Lừa - Pà Rồng Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm thực Đặc biệt kết 07 mẫu phân tích đồng vị U-Pb để xác định tuổi tuyệt đối đá magma; 02 mẫu xác định tuổi đá trầm tích phương pháp SHRIMP phương pháp LA-ICPMS; 01 mẫu phân tích tuổi tuyệt đối, thành phần vật chất quặng urani NCS thực trình làm luận án Các tài liệu chuyên đề, báo cáo khoa học, báo liên quan đến khu vực nghiên cứu công bố Các tài liệu khảo sát, điều tra, đánh giá thăm dị của Liên đồn Địa chất Xạ - Hiếm phạm vi lân cận khu vực nghiên cứu Ngồi ra, NCS cịn thu thập tài liệu nghiên cứu khoa học urani cơng bố nước nước ngồi tạp chí chuyên ngành, sách xuất mạng Internet 10 Nơi thực đề tài Luận án thực Bộ môn Địa chất, Khoa Khoa học Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội 11 Lời cảm ơn Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS TS Trần Thanh Hải PGS.TS Nguyễn Phương tận tình hướng dẫn NCS suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn giảng viên Bộ môn Địa chất, Khoa Khoa học Kỹ thuật Địa chất, Phòng Đào tạo Sau Đại học Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất tận tình giúp đỡ để NCS hồn thành luận án Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến nhà khoa học thuộc Tổng cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam, Tổng hội Địa chất Việt Nam, Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản, Viện Địa chất thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, Viện Địa chất tồn Nga mang tên A.P Kapinski (VSEGEI), Viện Khoa học Địa chất Tài ngun khống sản Hàn Quốc (KIGAM), Phịng thí nghiệm Các nguyên tố (Laboratory of Critical Elements) thuộc Đại học Khoa học Công nghệ AGH, Ba Lan, Phịng thí nghiệm Đồng vị Phóng xạ, Viện Địa chất - Địa vật lý thuộc Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc,…và đồng nghiệp Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả việc thực luận án Chương TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC TÂY BẮC BỒN TRŨNG NÔNG SƠN Khái quát vị trí đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu Khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn thuộc địa phận huyện Đại Lộc, Nam Giang, Tây Giang tỉnh Quảng Nam, có diện tích khoảng 1000km2 1.1.1 Vị trí vùng nghiên cứu bình đồ cấu trúc kiến tạo khu vực Trần văn Trị, Vũ Khúc nnk (2009) coi khu vực nghiên cứu thuộc hệ rift nội lục sau va chạm Mesozoi Sông Bung - An Khê nằm chồng lên đai tạo núi Paleozoi sớm - Quảng Đà địa khu tiền Cambri Kon Tum, cấu trúc phức hình thành pha tạo núi Paleozoi bị biến cải Mesozoi Trần Thanh Hải nnk (2014) cho bồn trũng Nông Sơn xem hậu trình căng giãn hậu va chạm mảng Đơng Dương Sibumasu 1.1.2 Khái quát đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu 1.1.2.1 Khái quát đặc điểm địa chất khu vực Bồn trũng Nông Sơn a Các thành tạo nguồn mặt Các thành tạo Tiền Cambri: Bao gồm tổ hợp đá nguồn trầm tích phun trào biến chất cao tới tướng amphibolit thuộc phức hệ Khâm Đức - Núi Vú (NP3- Є1kv) Các thành tạo trầm tích Paleozoi sớm: Chủ yếu đá trầm tích lục nguyên, lục nguyên carbonat, carbonat đá phiến, đơi nơi xen kẹp phun trào trung tính đến axit tuf, bị biến chất tới tướng phiến lục hệ tầng A Vương (Є2-O1 av) Các thành tạo trầm tích phun trào Mesozoi: Lộ rộng rãi tạo thành lớp phủ lấp đầy bồn trũng Nông Sơn Trong bao gồm hệ tầng Sơng Bung (T2sb), An Điềm (T3nađ), Sườn Giữa (T3n-rsg), Bàn Cờ (J1bc), Khe Rèn (J1-2kr), Hữu Chánh (J2hc) Các thành tạo trầm tích phun trào Kainozoi: Gồm trầm tích Neogen, phủ lớp phủ trầm tích bở rời Đệ Tứ (Q) b Các thành tạo magma xâm nhập Các thành tạo xâm nhập Paleozoi sớm - giữa: Có mặt rộng rãi lộ phía bắc khu vực nghiên cứu Chúng tạo thành thể granit batholith lớn tạo mạch nhỏ xếp vào phức hệ Đại Lộc (aD1đl) Các thành tạo magma xâm nhập Paleozoic muộn - Mesozoi: Lộ dọc rìa nam Bồn trũng Nơng Sơn, có thành phần đa dạng, chủ yếu trung tính đến axit xếp vào phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn (γδP2-3 bq), Chaval (aT3 cv) Hải Vân (γaT3hv), Bà Nà (γK-Ebn) 1.1.2.2 Khái quát đặc điểm biến dạng kiến tạo khu vực Bồn trũng Nông Sơn Các biến dạng kiến tạo mạnh mẽ chồng lấn nhiều pha làm cho trật tự, dạng nằm tính liên tục quan hệ địa chất thành tạo địa chất, đặc biệt thành tạo trước Mesozoi bị biến vị hoàn toàn Các hoạt động kiến tạo chồng lên làm biến cải cấu tạo để tạo nên giao thoa cấu trúc khu vực phức tạp Sự phát triển thành tạo địa chất kiện biến dạng diễn khu vực Bồn trũng Nông Sơn gắn liền tới tiến hóa vỏ lục địa hội nhập va chạm liên tiếp địa mảng vào rìa Địa khối Đơng Dương Phanerozoi Lịch sử nghiên cứu địa chất khoáng sản urani khu vực nghiên cứu 1.2.1 Giai đoạn trước năm 1975 Chủ yếu cơng trình khảo sát đo vẽ đồ địa chất khu vực phát khoáng sản nhà địa chất Pháp Việt Nam 1.2.2 Giai đoạn sau năm 1975 Công tác điều tra địa chất khu vực nghiên cứu urani thực tiến hành sau năm 1975, sau năm 1980 với việc phát số điểm khống hố urani mỏ than Nơng Sơn đặc biệt phát loại hình urani cát kết Bồn trũng Nông Sơn Nhiều đề án điều tra, đánh giá triển vọng quặng urani tiến hành Về nghiên cứu quặng hố urani có số cơng trình khoa học đề cập đến nguồn gốc thành tạo quặng urani, môi trường thành tạo nguồn cung cấp quặng urani trũng Nông Sơn (Trịnh Xuân Bền,1995), hay phân chia kiểu khoáng hoá urani đối sánh với kiểu mỏ giới (Nguyễn Quang Hưng, 2002) Một số tồn nghiên cứu trước Công tác nghiên cứu urani trước tập trung đánh giá triển vọng quặng urani khu vực đề xuất phương hướng tìm kiếm, thăm dị Các cơng trình nghiên cứu đặc điểm địa chất, cấu trúc - kiến tạo, khống hố urani, thạch học tướng đá, địa hóa, mơi trường thành tạo, bồn trũng Nông Sơn dừng lại mức khái quát bối cảnh địa chất khu vực, thiếu số liệu chi tiết, chưa có nhiều tài liệu nghiên cứu định lượng để kiểm chứng Đặc điểm biến dạng, lịch sử tiến hóa khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn mối quan hệ chúng với tạo khoáng urani cát kết nêu lên số cơng trình khoa học, song hạn chế Nghiên cứu tạo khoáng urani cát kết dừng lại chế tạo quặng urani cát kết, chưa ý đến yếu tố như: Tuổi quặng urani, bối cảnh kiến tạo q trình tích tụ trầm tích tạo khống urani, quy luật tích tụ khống hố urani dạng phân tán giai đoạn trầm tích Những tồn nêu cần đầu tư nghiên cứu làm sáng tỏ Việc nghiên cứu cấu trúc kiến tạo lập lại lịch sử tiến hóa bồn trũng Nơng Sơn giúp ích cho việc lý giải chế hình thành phân bố thân khống urani khu vực nghiên cứu Đây cách tiếp cận hợp lý việc giải vấn đề nguồn gốc, điều kiện thành tạo quy luật phân bố quặng urani khu vực nghiên cứu Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Cơ sở lý luận khoáng hoá urani cát kết 2.1.1 Các kiểu mỏ urani cát kết Khái quát chung mỏ urani cát kết Mỏ urani cát kết tích tụ urani hình thành chủ yếu hậu q trình oxy hóa - khử diễn tầng đá cát kết thuộc thành hệ molas tướng sông hồ Các mỏ urani cát kết thường hình thành phần rìa bồn trũng đá hạt thô, cát kết, trầm tích chứa than, than bùn Urani thường tích tụ vanadi, đồng, selen số nguyên tố khác a Đặc điểm hình thái thân quặng Thân quặng urani cát kết có kích thước hình thái đa dạng, thường có dạng thấu kính, dạng vỉa - thấu kính, ổ, chiều dày thay đổi từ vài chục cm đến 20 - 30m Sự tái phân bố urani vỉa liên quan với quãng đường hướng di chuyển dòng nước môi trường vây quanh quặng cấu trúc khống chế yếu tố dẫn đến hình thành thân quặng có kích thước hình dạng khác b Nguồn gốc urani cát kết Các kết nghiên cứu đến đưa hai giả thuyết nguồn gốc việc di chuyển tích tụ urani sau: - Một là, urani thành tạo đồng sinh q trình tích tụ trầm tích - Hai là, urani tích tụ q trình thấm đọng di chuyển tầng đá, làm oxy hóa vật chất chứa trầm tích hồ tan hợp chất urani, giải phóng urani di chuyển, tích tụ khu vực khác có điều kiện thuận lợi (mơi trường khử) Phân loại mỏ urani cát kết Dahlkamp (2009) phân chia mỏ urani cát kết chia thành phụ kiểu (Hình 2.1): + Phụ kiểu - Mỏ dạng (Roll - front deposits) + Phụ kiểu - kiểu dạng vỉa (Tabular deposits) 8 + Phụ kiểu - kiểu đáy lịng sơng cổ (Basal channel deposits) +Phụ kiểu -kiểu cấu trúc/thạch học (Tectonic/lithologic deposits) Hình 2.1 Các phụ kiểu mỏ urani cát kết 2.1.2 Các yếu tố khống chế tạo khoáng urani cát kết Vai trò cấu trúc - kiến tạo: Các yếu tố cấu trúc- kiến tạo quy mô khu vực địa phương có vai trị khác tạo khống urani cát kết, nhìn chung tạo môi trường thuận lợi cho thành tạo chứa lắng đọng urani tạo cấu trúc phá hủy làm phức tạp hóa thân khống urani Vai trò yếu tố thạch học tướng đá: Thành phần thạch học tính chất đá trầm tích yếu tố đóng vai trị quan trọng trình hình thành kiểu mỏ urani cát kết theo phương thức oxy hóa - khử Vai trị yếu tố địa hố: Đối với tạo khống urani, tính phân đới oxy hóa vỉa có vai trị khống chế tạo quặng Đới quặng hố urani tương ứng với vị trí barie khử đặc trưng cho thay đổi mạnh điện oxy hoá - khử hàm lượng hợp phần khác nước, đá Vai trò yếu tố địa chất thuỷ văn: Các miền núi cao coi khối địa chất thuỷ văn cung cấp nước ngầm cho bồn trũng Mơ hình mỏ urani cát kết hầu hết khẳng định vai trị khơng thể thiếu nước di chuyển chúng tầng chứa nước phần ven rìa bồn actezi Vai trị yếu tố cổ khí hậu: Khí hậu đóng vai trị quan trọng trình hình thành mỏ urani cát kết Các nghiên cứu gần thống mỏ kiểu phân bố chủ yếu vùng khí hậu nhiệt đới, vùng ôn đới hoàn toàn vắng mặt vùng hàn đới 9 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu sử dụng luận án 2.2.1 Cách tiếp cận Tiếp cận hệ thống Tiếp cận truyền thống kết hợp với đại Tiếp cận tổng hợp 2.2.2 Các phương pháp nghiên cứu sử dụng luận án Nhóm phương pháp địa chất a Nhóm phương pháp khảo sát địa chất cấu trúc b Nhóm phương pháp phân tích hình thái cấu trúc c Phương pháp phân tích bất chỉnh hợp gián đoạn trầm tích d Phương pháp phân tích động học (Kinematic analysis) Phương pháp viễn thám Phương pháp thu thập mẫu + Các mẫu thạch học vi cấu tạo + Các mẫu định tuổi đồng vị phóng xạ - Mẫu định tuổi U - Pb phương pháp truyền thống lấy đá magma ven rìa bồn trũng - Mẫu U - Pb phương pháp SHRIMP LA-ICP-MS nhằm mục đích xác định tuổi nguồn thành tạo trầm tích - Mẫu định tuổi quặng urani: lấy thân quặng urani cát kết + Các mẫu phân tích phổ khối: Được lấy mẫu định tuổi khống vật urani Nhóm phương pháp phân tích mẫu a Phương pháp phân tích mẫu thạch học vi cấu tạo b Phương pháp phân tích tuổi tuyệt đối + Phương pháp định tuổi U - Pb truyền thống: Được gia cơng phân tích Phịng thí nghiệm Đồng vị Phóng xạ, Viện Địa chất - Địa vật lý, Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc + Phương pháp SHRIMP: Để định tuổi đá trầm tích chứa urani Mẫu gia cơng phân tích Phịng thí nghiệm nghiên cứu bản, Viện Địa chất Khoáng sản Hàn Quốc (KIGAM) +Phương pháp LA-ICP-MS: Để định tuổi đá trầm tích chứa urani Mẫu phân tích Phịng thí nghiệm Pheasant Memorial, Viện nghiên cứu vật chất Hành tinh, ĐH Okayama, Nhật Bản + Phân tích tuổi quặng urani: Mẫu phân tích Phổ khối điện tử (EMP) JEOL SuperProbe JXA-8230 Phịng thí nghiệm Các ngun tố hiếm, Đại học Khoa học Công nghệ AGH, Ba Lan c Phương pháp phân tích thành phần khống vật quặng urani: Được thực với phân tích tuổi quặng urani 10 Phương pháp mơ hình hóa Xây dựng mơ hình để thể mối quan hệ không gian, thời gian, lịch sử phát triển kiến tạo cho đối tượng địa chất thuộc khu vực nghiên cứu Chương ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG HOÁ URANI KHU VỰC Đặc điểm địa chất 3.1.1 Địa tầng Phức hệ Khâm Đức - Núi Vú (NP3-ɛ1 kv) lộ dọc phần rìa phía nam tạo thành nêm kiến tạo đông nam vùng nghiên cứu, bao gồm: đá hoa gặp cộng sinh với amphibolit, gnei biotit đá phiến biotit, đá phiến mica, đá phiến amphibol thể pegmatit màu hồng sáng màu Hệ tầng A Vương (ɛ2-O1 av): Phần đá phiến sericit màu xám phân phiến mỏng xen lớp quarzit màu trắng ngà, dạng dải Chuyển tiếp lên đá vôi tái kết tinh màu trắng xám Hệ tầng Sông Bung (T2a sb): Gồm cuội kết đa khoáng màu xám, xám tím, sét bột kết màu xám, xám xanh, xen kẹp cát kết tuf, sạn kết tuf, xen lớp phun trào từ acid đến trung tính, cát bột kết đa khống bột kết vơi Bề dày 600 - 1800 m Hệ tầng An Điềm (T3n ađ): Có thành phần sạn kết, sạn kết có chứa thấu kính cuội nhỏ, cát kết-sạn kết, cát kết, cát bột kết bột kết Được phân thành phân hệ tầng là: phân hệ tầng An Điềm (T3n ađ1) phân hệ tầng An Điềm (T3n ađ2) Bề dày 500 -1300 m Hệ tầng Sườn Giữa (T3n-r sg): Gồm đá từ cuội kết đến sét kết Sét bột kết thường giàu vật chất hữu có màu đen Hệ tầng Bàn Cờ (J1 bc): Thành phần bao gồm cuội kết thạch anh - silic xen cát kết, bột kết, sạn kết Đá màu xám xanh, xanh, xám sặc sỡ, đỏ tím Thành phần hạt vụn chủ yếu thạch anh, felspat, mảnh đá Bề dày hệ tầng 740m Hệ tầng Khe Rèn (J1-2 kr): bao gồm trầm tích lục nguyên màu xám xen lớp đá chứa carbonat phần mặt cắt Tổng bề dày đạt 120150m Hệ tầng Hữu Chánh (J2 hc): Thành phần gồm chủ yếu cát kết hạt nhỏ, bột kết, sét kết có xen lớp cát kết hạt trung màu xám, xám xanh, xám trắng bị phong hố có màu hồng, đỏ vàng lục Trầm tích Đệ tứ (Q): cuội, sỏi, bột, sét than bùn khu vực An Điềm 3.1.2 Các thành tạo magma xâm nhập Phức hệ Đại Lộc (g S4-D1 đl): Phức hệ Đại Lộc lộ phía bắc khu vực nghiên cứu dạng khối lớn, dạng vòm, kéo dài theo phương đông tây từ Đại Lộc đến A Sờ 11 Phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn (γδP2-3 bq): Phân bố phía nam khu vực nghiên cứu tạo thành thể liên tục kéo dài từ tây sang đông Đây tập hợp xâm nhập phân dị dài, biên độ nhỏ, hình thành dãy biến đổi lên từ mafic - trung tính tới acid Phức hệ Cha Val (aT3 cv): Lộ phía tây nam khối dạng đẳng thước Khe Dung Thành phần phức hệ peridotit, pyroxenit, gabro olivin, gabronorit, gabrodiorit, diorit hạt từ nhỏ đến lớn Phức hệ Hải Vân (aT3 hv): Chỉ gặp khối nhỏ dạng đẳng thước phía tây nam, gần khu cầu Bến Giằng Thành phần chủ yếu granit biotit hạt nhỏ đến lớn dạng porphyr Đặc điểm khống hóa urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn 3.2.1 Khái qt đặc điểm phân bố khống hóa urani Trong vùng nghiên cứu có nhiều điểm mỏ, điểm quặng, khống hố urani thuộc khu Ta Bhing, An Điềm phát hiện, chủ yếu chúng phân bố ven rìa bồn trũng 3.2.2 Đặc điểm thành phần thạch học đá chứa khống hóa urani Đá chứa quặng thường có thành phần cát kết hạt trung, hạt thô chứa sạn màu xám xen kẽ với lớp bột kết, sét kết màu xám, xám xanh Thân quặng urani chủ yếu có dạng lớp (tabular), đơi chỗ có biểu dạng (rollfront) khơng rõ ràng nằm đá nằm đơn nghiêng với góc dốc thoải từ - 15º Trong trầm tích chứa urani hạt vụn có thành phần đa khống, khống vật phổ biến thạch anh, plagioclas, gặp felspat kali hạt vụn mảnh đá Thành phần đa khống độ mài trịn đặc trưng cho tích tụ trầm tích lục địa nằm không xa nguồn cung cấp 3.2.3 Đặc điểm thành phần khoáng vật urani Các khoáng vật urani nguyên sinh gồm khoáng vật nasturan, nasturan ngậm nước coffinit Các khoáng vật urani thứ sinh sản phẩm biến đổi khoáng vật urani nguyên sinh, gồm: autunit-metaautunit, fotfuranilit, uranopha, 3.2.4 Thành phần hoá học quặng urani Kết phân tích chi tiết thành phần khống vật coffinit Phịng thí nghiệm Phổ khối Đại học AGH (Krakow, Ba Lan) cho thấy thành phần hố học quặng urani phức tạp Sự có mặt F-apatit chứa U, Th clausthalit với coffinit cho thấy tích tụ tất khống vật mơi trường tạo đá nhiệt độ thấp có tham gia nước tiếp xúc với đá núi lửa tuff (Piestrzynski nnk, 2017) Tuổi thành tạo địa chất quặng urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn 12 3.3.1 Tuổi thành tạo magma xâm nhập Để làm rõ tuổi nguồn gốc góp phần khơi phục lại bối cảnh kiến tạo sinh thành thành tạo magma rìa Bồn trũng Nơng Sơn, NCS tiến hành lấy 07 mẫu granitoid để xác định tuổi kết tinh chúng phương pháp U - Pb zircon truyền thống Kết định tuổi cho thấy tồn giai đoạn magma xâm nhập hình thành cách có hệ thống giai đoạn Paleozoi - Mesozoi - Giai đoạn 1: Bao gồm thể xâm nhập có tuổi từ 450 ÷ 416 tr năm Các thành tạo xâm nhập phổ biến thành tạo granitoid Kiểu S (Bùi Minh Tâm, 2009) tồn dạng thể batholith lớn, đôi nơi bị biến dạng mạnh, xếp vào phức hệ Đại Lộc - Giai đoạn 2: Gồm thể xâm nhập có tuổi từ 303 ÷ 256 tr năm, phổ biến đá có tuổi từ 294 ÷ 296 tr năm, trước xếp phần vào phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn Hải Vân Các thành tạo có đặc điểm địa hóa đồng vị granit Kiểu I đặc trưng cho kiểu magma cung đảo rìa lục địa tích cực - Giai đoạn 3: Gồm thành tạo granit alaskit cao nhơm kiểu S thành tạo từ 252 ÷ 241 tr năm, tương ứng bậc Indi - Anisi Kỷ Trias Các thành tạo bao gồm đá trước xếp phần vào phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn phần vào phức hệ Bà Nà Đặc điểm địa hóa đồng vị đá tương ứng với magma granit đồng tạo núi 3.3.2 Tuổi nguồn vật liệu đá trầm tích chứa quặng urani Mẫu đá cát kết hạt thơ (GK.26604/1) chứa quặng urani (khu Pà Lừa - Pà Rồng) gia cơng tách zircon gửi phân tích tuổi U - Pb kỹ thuật SHRIMP Viện Địa chất Khoáng sản Hàn Quốc (KIGAM) Kết cho thấy, tuổi hạt zircon biến đổi từ cổ tuổi 2642 tr năm đến hạt trẻ tuổi 252 tr năm, hầu hết có tuổi (8/19 hạt) rơi vào khoảng tuổi từ 492 ÷ 463 tr năm, có hạt rơi vào khoảng tuổi 1330 ÷ 1728 tr năm, hạt cho tuổi 2083 ÷ 2642 tr năm, hạt cho tuổi 590 tr năm hạt tuổi 252 tr năm Có hạt zircon định tuổi phần riềm lõi cho tuổi khác 2083 tr năm phần lõi 1330 tr năm phần riềm Điều chứng tỏ có tái kết tinh mạnh mẽ hạt vào khoảng 1330 tr năm Hạt zircon trẻ có tuổi 252 +/- 2tr năm phân tích từ hạt zircon đồng chưa bị mài tròn, chứng tỏ phân dị từ nguồn gần vị trí trầm tích Tuổi hạt zircon coi tuổi trầm tích già Để làm rõ tuổi tiến hóa nguồn cung cấp vật liệu đá trầm tích chứa quặng bồn trũng Nông Sơn, NCS tiếp tục lấy thêm 01 mẫu trầm tích cát kết hạt thơ (GK.26604/2) chứa quặng urani phần đoạn mẫu độ sâu 85,4 - 90,4m lỗ khoan GK 26604 thuộc khu Pà Lừa 13 - Pà Rồng Mẫu gửi gia cơng phân tích tuổi kỹ thuật LA-ICPMS Phịng thí nghiệm Pheasant Memorial, Đại học Okayama, Nhật Bản Biểu đồ phổ phân bố tuổi U-Pb cho thấy phần lớn hạt zircon có tuổi kết tinh phân bố khoảng 252 ÷ 336 tr.năm (tương ứng với giai đoạn Permi - Trias sớm) 468 ÷ 483 tr.năm (tương ứng với giai đoạn Ordovic) Có hạt cho tuổi 231+/6 234+/-6 tr năm, hạt có tuổi 227 +/-6 tr năm hạt có tuổi 221+/-5 tr.năm Căn vào tuổi kết tinh phổ biến giai đoạn Ordovic Permi - Trias sớm thấy phần lớn hạt zircon vật liệu trầm tích kèm giải phóng từ thành tạo magma, biến chất kết tinh xuất lộ nhanh pha nâng lên tạo núi Caledoni Indosini khu vực Đơng Dương Từ kết phân tích thấy nguồn trầm tích khu vực phân dị từ thành tạo địa chất có tuổi sau: a Khoảng tuổi thứ nhất: >700 tr năm gặp số hạt zircon, chủ yếu phần nhân hạt bị biến chất cao tái kết tinh Nguồn chưa xác định đá cổ quanh trũng Nông Sơn phức hệ trầm tích biến chất cao Khâm Đức - Núi Vú xác định có tuổi khoảng 700 tr năm (Tran nnk, 2014) b Khoảng tuổi thứ 2: Từ 600 ÷ 490 tr năm xuất số hạt zircon Hiện chưa xác định thành tạo magma lân cận khu vực nghiên cứu có khoảng tuổi c Khoảng tuổi thứ 3: Từ 480 ÷380 tr năm khoảng tuổi phổ biến mẫu phân tích hai phương pháp Khoảng tuổi phù hợp với thành tạo địa chất thành tạo cung magma tạo núi khu vực quanh bồn trũng Nông Sơn d Khoảng tuổi thứ 4: Từ 300 ÷ 221 tr năm khoảng tuổi phổ biến mẫu định tuổi LA-ICP-MS Với kết này, thấy tuổi trung bình trẻ đá trầm tích chứa urani khu vực nghiên cứu khoảng dao động từ 234 ÷ 221 tr năm, tương ứng với Thế Ladini-Carni (237 ÷ 216 tr năm) Như vậy, việc định tuổi Nori hệ tầng An Điềm Nori - Reti hệ tầng Sườn Giữa chấp nhận Khoảng tuổi tương đồng với thành tạo xâm nhập thuộc giai đoạn magma nêu Điều đó, chứng tỏ đá trầm tích có nguồn cung cấp từ đá magma có tuổi Trias 3.3.3 Tuổi quặng urani Lần đầu tiên, việc định tuổi tuyệt đối cho quặng urani Việt Nam thực nghiên cứu Để định tuổi urani, NCS lấy mẫu quặng urani từ lõi khoan lỗ khoan GK.26604 thuộc khu mỏ Pà Lừa - Pà Rồng độ sâu 80,4-81,4 m, hàm lượng U3O8 thân quặng 5,68% Mẫu gia công định tuổi tuyệt đối urani Phịng thí nghiệm Các ngun tố 14 hàm lượng thấp Khoa Địa chất, Địa vật lý Bảo vệ môi trường, Trường ĐH Khoa học Công nghệ AGH (Krakow, Ba Lan) Kết tính tốn tuổi tuyệt đối khoáng vật coffinit cho thấy khoảng tuổi thành tạo khoáng vật urani rộng, thể lịch sử khống hóa urani phức tạp vùng nghiên cứu Theo đó, dự đốn có giai đoạn thành tạo khoáng vật urani sau: Già 144 tr năm, tiếp 122÷73 tr năm; 51÷23 tr năm; trẻ 17÷14 tr năm Ba giai đoạn đầu liên quan đến hoạt động kiến tạo trình phát triển bồn trũng Cịn giai đoạn thành tạo trẻ liên quan nguồn gốc ngoại sinh Như vậy, thấy lịch sử hình thành biến đổi khống hóa urani khu vực liên quan đến nhiều kiện kiến tạo khác diễn khoảng thời gian dài lịch sử địa chất khu vực Giai đoạn tạo khoáng cổ diễn vào 144 tr năm tương ứng giai đoạn đầu Creta, sau thành tạo Jura lắng đọng vùng nghiên cứu chuyển sang chế độ lục địa, trẻ nhiều so với tuổi nguồn trầm tích chứa quặng xác định vào 221 tr năm (tương ứng với giai đoạn Cacni) Sự khác biệt tuổi khống hóa khu vực cho thấy, khống hóa hồn tồn thứ sinh so với đá chứa Như yếu tố trầm tích ban đầu khơng tạo thân quặng, hay nói cách khác khơng tồn thân quặng dạng lớp vỉa nguyên thủy khu vực nghiên cứu Chương ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC - KIẾN TẠO VÀ VAI TRỊ CỦA CHÚNG TRONG TẠO KHỐNG URANI KHU VỰC TÂY BẮC BỒN TRŨNG NÔNG SƠN Khái quát chung Như nêu trên, biến dạng kiến tạo rìa bắc địa khối Kon Tum nói chung khu vực Tây Bắc bồn trũng Nơng Sơn có lịch sử lâu dài phức tạp, qua nhiều giai đoạn chồng lấn lên tạo nên bình đồ cấu trúc phức tạp Mỗi giai đoạn phát triển kiến tạo thường gắn liền với kiện vận động kiến tạo khu vực Các tổ hợp thạch kiến tạo a Tổ hợp thạch - kiến tạo rìa lục địa tích cực Neoproterozoi - Cambri sớm: Tổ hợp bao gồm tổ hợp đá trầm tích phun trào, magma xâm nhập hình thành giai đoạn từ khoảng Neoproterozoic đến Cambri sớm, có phức hệ Khâm Đức - Núi Vú lộ dọc phần rìa phía nam tạo thành nêm kiến tạo đông nam vùng nghiên cứu Chúng bị biến dạng mạnh mẽ bị biến chất cao tới tướng amphibolit, tạo thành cấu tạo sọc dải phiến, đôi nơi chứa granat, silimanit kyanit đặc trưng cho biến chất tướng amphibolit áp suất trung bình (Usuki nnk, 2009; Tran nnk, 2014) 15 b Tổ hợp thạch- kiến tạo rìa lục địa tích cực Cambri muộn - Ordovic: Bao gồm thành tạo hệ tầng A Vương (€2-O1av) phân bố rìa Tây Bắc Bắc bồn trũng Nơng Sơn với thành phần chủ yếu đá trầm tích vụn hạt mịn, xen tập carbonat đặc trưng cho môi trường thềm lục địa Chúng bị biến dạng mạnh mẽ biến chất đến tướng đá phiến lục, chứng tỏ trải qua trình biến dạng khu vực mạnh mẽ c Tổ hợp thạch - kiến tạo đồng tạo núi Silur - Devon: Bao gồm thể xâm nhập dạng batholith bị biến dạng mạnh phức hệ Đại Lộc (γ33 aD1đl) có tuổi từ 430 ÷ 416 tr năm Đặc điểm địa hóa thành tạo cho thấy chúng thể magma đồng tạo núi, hình thành vùi sâu nóng chảy đá trầm tích q trình biến dạng tạo núi thời kỳ Ordovic - Silur (Tran nnk, 2014) d Tổ hợp thạch - kiến tạo rìa lục địa tích cực Carbon - Permi: Gồm đá magma xâm nhập kiểu I có thành phần đa dạng gồm gabrodiorit, diorit, granodiorit granit trước xếp vào phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn Hải Vân Đặc điểm địa hóa đồng vị mang đặc trưng cho kiểu magma cung đảo rìa lục địa tích cực e Tổ hợp thạch - kiến tạo rift nội lục trước đến đồng tạo núi Trias: Được đặc trưng tổ hợp thành tạo trầm tích, xâm nhập phân bố rộng rãi vùng nghiên cứu + Tổ hợp đá xâm nhập bao gồm thành tạo granit alaskit cao nhôm kiểu S thuộc Giai đoạn magma 3, thành tạo từ khoảng 252 ÷ 241 tr năm, tương ứng Indi - Anisi Kỷ Trias Trước chúng xếp phần vào phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn phần vào phức hệ Chaval, Hải Vân, Bà Nà + Tổ hợp đá trầm tích phun trào hệ tầng Sơng Bung (T2 sb) + Tổ hợp đá lục nguyên hệ tầng An Điềm (T3a ađ) + Tổ hợp đá molas màu xám gồm trầm tích lục nguyên chứa than hệ tầng Sườn Giữa (T3n-r sg) Đối sánh với tài liệu có, kết luận tổ hợp đá magma Trias, phun trào trầm tích có nguồn gốc đa dạng tuổi Trias khu vực có liên quan mật thiết tới tạo núi va chạm khối Cimmerian (Sibumasu) - Sukhothai - Đông Dương vào Trias tạo nên kiện tạo núi Indosinia (Metcalfe, 2013) f Tổ hợp thạch - kiến tạo trũng núi đồng va chạm Jura sớm giữa: Gồm thành tạo trầm tích lục địa màu đỏ hạt thô hệ tầng Bàn Cờ (J1bc), Khe Rèn (J1-2 kr), Hữu Chánh (J2hc) tuổi Jura sớm - Chúng trầm tích tướng sơng, hình thành bối cảnh nội lục vận động sau tạo núi phá hủy bồn trầm tích diễn giai đoạn Jura 16 g Các thành tạo bở rời Hệ Đệ tứ: Bao phủ diện tích nhỏ rìa đông bắc khu vực nghiên cứu Đặc điểm biến dạng Trên sở tổng hợp tài liệu, phân chia cấu tạo biến dạng thành hệ hình thành pha biến dạng khác  Pha biến dạng thứ (B1): Pha biến dạng thứ (B1) hình thành trước thành tạo trầm tích trũng Nơng Sơn đặc trưng biến dạng dẻo hoàn toàn, quan sát đá magma trầm tích vây quanh Bồn trũng Nơng Sơn Ở rìa Nam bồn trũng, pha biến dạng B1 thể dạng đới biến dạng cao với thể sót (mélange) có thành phần đá siêu mafic, mafic, felsic trầm tích bị ép dẹt, kéo dài, uốn nếp đứt đoạn, chúng vây quanh đới mylonit tới siêu mylonit, cho phần đới khâu Tam Kỳ - Phước Sơn  Pha biến dạng thứ (B2): Các cấu tạo đặc trưng cho pha nếp uốn hẹp, nghiêng đới trượt chờm nghịch nghịch quy mô lớn phát triển mạnh đá tuổi Trias muộn đến Jura sớm Dưới tác dụng lực kiến tạo ép theo phương gần ĐB - TN tạo nên nếp lồi, lõm nếp uốn đảo hệ có trục kéo dài theo phương TB - ĐN Các nếp uốn thường có vịm hẹp, góc dốc hai cánh thay đổi từ 30 - 75°, mặt trục dốc Đi nếp uốn thuộc pha biến dạng thứ đới trượt nghịch dẻo đến giịn - dẻo có mặt trượt gần song song với mặt trục nếp uốn Sự tồn đới trầm tích hệ tầng An Điềm, Sườn Giữa Thọ Lâm, nếp uốn chứng tỏ chúng liên quan tới kiện ép nén kiến tạo khu vực diễn cuối cuối Jura sớm, tạo nên cấu trúc kiểu uốn nếp-chờm nghịch làm biến dạng mạnh đá trầm trích Bồn trũng Nơng Sơn  Pha biến dạng thứ (B3): Được đặc trưng nếp uốn mở phương ĐB - TN đứt gãy giòn đến giòn - dẻo phương ĐB - TN đến vĩ tuyến, tạo nên cấu trúc đặc trưng bồn trũng Nơng Sơn biến cải bình đồ cấu trúc khu vực tạo thành pha biến dạng Các nếp uốn hệ suy đoán dựa thay đổi có hệ thống uốn nếp cấu tạo phiến mặt trục nếp uốn hệ Sự tồn nếp uốn hệ quan sát khu vực rìa tây nam phạm vi phần trung tâm khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn Cuối pha biến dạng 3, hàng loạt đứt gãy dịch bằng, chéo nghịch phát triển gần song song với mặt trục nếp uốn hệ 3, tạo thành đới có quy mơ lớn phương ĐB - TN đến vĩ tuyến cắt qua vùng nghiên cứu Các đứt gãy tạo nên nêm kiến tạo phần nam bắc vùng nghiên cứu 17  Pha biến dạng thứ (B4): Diễn chế độ dẻo - giòn đặc trưng nếp uốn hệ có mặt trục thẳng đứng đến nghiêng với phương kéo dài kinh tuyến Các nếp uốn thuộc pha biến dạng thứ thường có quy mơ nhỏ, vịm rộng, cánh thoải đơi nơi nếp uốn gãy  Pha biến dạng thứ (B5): Được đặc trưng biến dạng giòn, gồm đới dập vỡ hệ thống đứt gãy dịch bằng, thuận, nghịch phát triển theo phương kinh tuyến TB - ĐN Các cấu tạo xác định mặt trượt, đới dăm kiến tạo, đới mùn đứt gãy Các hệ thống đứt gãy cắt qua làm dịch chuyển dạng cấu tạo từ pha đến pha 4, làm biến dạng hệ sơng suối đại, vỏ phong hóa đá gốc thành tạo trầm tích trẻ Điều chứng tỏ chúng cấu tạo muộn vùng nghiên cứu Đặc điểm biến chất biến dạng Pha biến dạng đặc trưng trình biến chất chồng cuối Permi đầu Trias Pha dẫn đến phát triển rộng rãi đới trượt dẻo với lấp đầy mạch thạch anh q trình quarzit hóa trầm tích lục nguyên vụn thô phần đáy bồn trũng Hậu đá bị chặt sít, dẫn đến giảm độ lỗ hổng hạn chế di chuyển nước ngầm tầng đá Hiện tượng làm giảm đáng kể khả oxy hóa vỉa lắng đọng urani đá Đây nguyên nhân dẫn tới việc thân khoáng urani kiểu mặt xuất khu vực nghiên cứu Các tượng chlorit hố, sericit hố đá trầm tích tác động pha biến dạng quan sát cục phạm vi vùng nghiên cứu Lịch sử tiến hóa kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn Trên sở đối sánh đặc điểm địa chất biến dạng khu vực với kết nghiên cứu gần đây, chia lịch sử phát triển địa chất khu vực thành giai đoạn Giai đoạn 1: Hình thành tổ hợp thạch kiến tạo rìa lục địa tích cực Neoproterozoi - Silur Trong giai đoạn này, khu vực nghiên cứu có thành tạo tổ hợp thạch -kiến tạo kiểu rìa lục địa tích cực, bao gồm tổ hợp đá trầm tích phun trào phức hệ Khâm Đức - Núi Vú, hệ tầng A Vương, thành tạo xâm nhập phun trào khác rìa tây bắc bồn Nơng Sơn Giai đoạn 2: Va chạm tạo núi Silur - Devon Trong giai đoạn này, hình thành rộng rãi tổ hợp granit đồng tạo núi sáng màu kiểu S tạo thành nguồn cung cấp quan trọng cho thành tạo trầm tích lấp đầy trũng Mesozoi sau Phần lớn zircon trầm tích hệ tầng An Điềm có tuổi Silur muộn-Devon sớm, tương ứng tuổi magma granit kiểu S vây quanh bồn trũng Nhiều nhà địa chất cho rằng, magma kiểu cung cấp nguồn urani quan trọng cho mỏ urani kiểu oxy hóa - khử kiểu bất chỉnh hợp (Dahlkamp, 1994) 18 Hình 4.1 Tóm tắt kiện địa chất khu vực Bồn trũng Nông Sơn vùng lân cận đối sánh với kiện kiến tạo khu vực Giai đoạn 3: Rìa lục địa tích cực Carbon - Permi tạo núi Indosinia Trong giai đoạn Carbon - Trias vùng nghiên cứu chịu tác động trực tiếp tiến hóa đại dương Paleotethys dẫn tới thành tạo magma rìa lục địa tích cực kiểu Bến Giằng - Quế Sơn Sự va chạm mang tính khu vực tạo nên pha biến dạng thứ hai (B2) làm uốn nếp toàn cấu trúc pha biến dạng 1, đồng thời dẫn tới hình thành phá hủy bồn trũng Nông Sơn làm biến dạng thành tạo địa chất Giai đoạn cuối phá hủy bồn trũng đánh dấu hình thành hàng loạt cấu trúc uốn nếp - chờm nghịch pha biến dạng Sự thành 19 tạo tầng trầm tích ven rìa bồn trũng Nơng Sơn với nguồn vật liệu trầm tích đa dạng, mảnh vụn đá biến chất, granit kiểu S, mảnh phun trào trầm tích nguồn cung quan trọng cho khống hóa urani Trong đó, biến dạng đá vào cuối pha biến dạng tiền đề quan trọng dẫn tới làm nghiêng, tạo nằm thuận lợi cho việc thấm đọng di chuyển dung dịch oxy hóa qua đá, dẫn tới hịa tan, tích lũy lắng đọng urani môi trường thuận lợi vùng nghiên cứu Giai đoạn 4: Biến dạng nội lục sau tạo núi Mesozoi muộn đến Kainozoi sớm Trong giai đoạn này, hút chìm hệ thống địa mảng dẫn tới hình thành đới hút chìm cung magma dọc theo rìa đơng khối hình thành thành tạo magma có tuổi Creta Đây nguyên nhân pha kiến tạo tác động tới đá khu vực gây pha biến dạng thứ Do uốn nếp đứt gãy hình thành pha biến dạng dẫn tới thay đổi nằm tập chứa urani đới khống hóa Giai đoạn 5: Biến dạng nội lục Kainozoi Các pha biến dạng biến dạng giòn, tạo nên dập vỡ, đứt gãy dịch chuyển cục đá bối cảnh nội lục vào đầu Kainozoi tiếp diễn đến Các pha biến dạng tạo nên đới dập vỡ giòn, với dịch chuyển khối tảng tiếp tục làm phức tạp hóa đới khống hóa hình thành trước đó, dẫn tới lắng đọng khống hóa urani hệ xác định hệ quặng urani có tuổi trẻ 14 tr năm Vai trò cấu trúc - kiến tạo với q trình tạo khống urani cát kết khu vực Tây Bắc bồn trũng Nơng Sơn 4.6.1 Khái qt q trình tạo khống urani cát kết Kết nghiên cứu thực địa thành phần vật chất, định tuổi khống hóa urani nêu cho thấy, khu vực nghiên cứu, khống hóa urani có đặc trưng dạng nằm, hình thái mối quan hệ thời gian với đá vây quanh phức tạp, tóm tắt sau: + Quặng urani gồm nhiều hệ, hình thành khoảng thời gian dài Kết định tuổi urani cho thấy giai đoạn hình thành khống hóa urani, giai đoạn cổ có tuổi 144 tr năm giai đoạn trẻ có tuổi 17-14 tr năm Kết định tuổi địa tầng cho thấy đá chứa urani có tuổi nguồn trẻ 221 tr năm bị phủ đá trẻ có tuổi Jura sớm Như vậy, rõ ràng quặng hóa urani có nguồn gốc thứ sinh, tích tụ làm giàu đá vào khoảng thời gian muộn + Các giai đoạn thành tạo urani thường trùng khớp với kiện biến dạng kiến tạo khu vực, chứng tỏ vai trò khống chế cấu trúc khu vực chi 20 phối trình thành tạo urani Giai đoạn tạo quặng urani trùng với giai đoạn kết thúc Kỷ Jura bắt đầu Kỷ Creta, ứng với giai đoạn cuối phá hủy bồn trũng biến dạng tạo núi Sự vận động kiến tạo diễn pha biến dạng dẫn tới làm nghiêng lớp đá trầm tích, thúc đẩy q trình vận chuyển dung dịch mặt di chuyển xuống sâu để dần hình thành khống hóa urani khu vực nghiên cứu + Các giai đoạn tạo khoáng urani trùng với pha biến dạng thứ 3, Điều chứng tỏ vận động kiến tạo tác động vào nằm đá, tạo thành cấu trúc làm biến dạng, phức tạp hóa phá hủy thân quặng ban đầu Quá trình đồng thời tạo hệ quặng phát triển chồng lên khống hóa cổ tạo thành thân quặng đá dung dịch tiếp tục di chuyển + Urani hòa tan, vận chuyển dịng dung dịch nước oxy hóa mặt sâu, lắng đọng dọc theo đới giao thoa oxy hóa - khử khơng hồn tồn phụ thuộc vào thành phần thạch học đá vây quanh + Đới giao thoa oxy hóa - khử ln di chuyển xuống sâu trình thành tạo quặng Sự hình thành tái hoạt động đới dập vỡ đứt gãy, tạo điều kiện thuận lợi cho di chuyển dịng oxy hóa theo phương khác nhau, đặc biệt dọc theo đới dập vỡ dẫn tới tích đọng hệ khống hóa urani phá hủy đới khống hóa có trước tác động dịng oxy hóa 4.6.2 Vai trị cấu trúc - kiến tạo với tạo khoáng urani cát kết Các yếu tố cấu trúc - kiến tạo có mối quan hệ tích cực tiêu cực với q trình tạo khống urani cát kết, vừa đóng vai trị đường dẫn bẫy chứa thuận lợi cho tạo khống, vừa tác nhân phá hủy nghèo hóa khống hóa thành tạo trước bị tác động biến dạng Quá trình địa chất trước tạo bồn trầm tích Mesozoi Các thành tạo trước Mesozoi khu vực bao gồm đá trầm tích biến chất magma xâm nhập phân dị từ nhiều nguồn gốc bị tác động biến dạng khác Các thành tạo Paleozoi sớm - cổ chịu tác động mạnh mẽ pha biến dạng tạo núi Paleozoi giữa, dẫn tới uốn nếp, đứt gãy chờm nghịch bóc mịn tạo nên trồi lộ đá cổ tạo nên nguồn trầm tích đa dạng cung cấp cho bồn trầm tích sau Như vậy, kiện kiến tạo trước thành tạo bồn Mesozoi Nông Sơn tạo điều kiện để cung cấp nguồn vật liệu trầm tích thuận lợi cho khống hóa urani sau Q trình tạo bồn trầm tích Mesozoi Nơng Sơn Q trình tách giãn tạo bồn trũng nửa hở lưu thông với biển điều kiện tiên tạo mơi trường tích tụ trầm tích tạo điều kiện tạo khoáng urani thuận lợi Mỗi kiểu bồn trũng định môi trường thành phần 21 trầm tích, q trình tạo khống, hình thái kích thước thân quặng, hàm lượng urani thân khống Sự tách giãn mang tính khu vực tạo nên bồn trũng nội lục, phần ven rìa bồn trũng lắng đọng lớp trầm tích phun trào axit hệ tầng Sơng Bung Đây nguồn cung cấp trầm tích cho bồn giai đoạn tiến hố bồn tiếp theo, có vật liệu núi lửa Cấu tạo hoạt động kiến tạo sau q trình tạo bồn Nơng Sơn Pha biến dạng pha biến dạng tạo nên đới trượt nghịch/chờm nghịch đôi chỗ tạo nên nếp uốn phần thành tạo Mesozoi Bồn trũng Nông Sơn Pha dẫn tới làm nghiêng lớp đá, tạo nằm thoải điều kiện thuận lợi cho trình di chuyển dung dịch oxy hóa dọc theo lớp đá thúc đẩy q trình tạo khống urani cơng nghiệp theo phương thức oxy hoá - khử Kết định tuổi urani cho thấy hệ urani hình thành tương ứng với thời gian hoạt động pha biến dạng Đây tiền đề quan trọng tạo khoáng urani khu vực Tuy nhiên, pha biến dạng tạo yếu tố cản trở tích tụ quặng hóa urani vùng nghiên cứu, thể yếu tố sau: - Các biến dạng đứt gãy kiểu nghịch chờm nghịch phá hủy tính liên tục thay đổi nằm đá cách bất thường, dẫn tới phân tán dịng oxy hóa đá ảnh hưởng tới tập trung khống hóa - Sự phát triển nếp uốn hệ làm thay đổi độ dốc đá làm thay đổi mức độ lưu thơng dung dịch quặng bảo tồn thân khống hóa Pha biến dạng có đặc điểm chung tạo nên nếp uốn quy mô khác hệ thống đứt gãy lớn phương ĐB-TN kinh tuyến Sự hình thành nếp uốn pha làm thay đổi nằm lớp đá, uốn nếp thân khống giai đoạn trước, phát triển đứt gãy giai đoạn dẫn tới phá hủy thân quặng Các pha biến dạng tạo đới dập vỡ, đứt gãy theo phương TB - ĐN, ĐB - TN, vĩ tuyến, kinh tuyến chia cắt vùng khống hóa giai đoạn trước thành khối có quy mơ khác nhau, làm phức tạp hóa thân khống hóa Các phá huỷ kiến tạo kênh mà theo dịng oxy hóa di chuyển, tích đọng urani thứ sinh Tóm lại, từ kết nghiên cứu tạo khoáng urani cho thấy q trình tạo khống urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn thành tạo qua giai đoạn tương ứng với kiện biến dạng kiến tạo khu vực Các trình kiến tạo diễn nêu góp phần giải thích chế độ kiến tạo, bối cảnh tạo khoáng khu vực vùng nghiên cứu có triển vọng khác urani 22 Xác lập sở khoa học định hướng cơng tác tìm kiếm thăm dò urani cát kết khu vực nghiên cứu 4.7.1 Các tiền đề dấu hiệu tìm kiếm urani quan trọng vùng nghiên cứu Tiền đề thạch học - tướng đá - Các tập đá chứa thuận lợi - Sự có mặt đới oxy hóa khử Tiền đề cấu trúc Các yếu tố cấu trúc - kiến tạo có mối quan hệ tích cực tiêu cực với q trình tạo khống urani cát kết vùng nghiên cứu Chúng vừa đóng vai trị đường dẫn bẫy chứa thuận lợi cho tạo khoáng, vừa tác nhân cản trở, phá hủy nghèo hóa khống hóa thành tạo trước bị tác động biến dạng Xác lập dấu hiệu tìm kiếm - Xác lập dấu hiệu tìm kiếm địa vật lý - Xác lập dấu hiệu tìm kiếm phương pháp địa hoá - Dấu hiệu vết lộ thân quặng, cơng trình khai đào cũ 4.7.2 Phân vùng triển vọng urani khu vực nghiên cứu Nguyên tắc phân vùng triển vọng - Mức độ tập trung quặng urani - Mức độ nghiên cứu Tiêu chuẩn phân vùng triển vọng Trên sở tiền đề, dấu hiệu, mức độ nghiên cứu đề xuất tiêu chuẩn phân vùng triển vọng theo mức A, B, C Kết phân vùng triển vọng a Vùng triển vọng loại A Đây vùng có cấu trúc thuận lợi cho tạo quặng urani, đánh giá có triển vọng cần tiếp tục đầu tư điều tra, thăm dị, gồm tồn vùng Ta Bhing b Vùng triển vọng loại B Gồm khu Cà Liêng - Sườn Giữa thuộc vùng quặng urani An Điềm Với vị trí nằm gần nguồn cung cấp urani, cấu trúc thuận lợi cho việc tích tụ quặng phần sâu barie oxy hóa - khử c Vùng triển vọng loại C Bao gồm phần diện tích cịn lại phân hệ tầng An Điềm như: Ngã ba sông A Vương, Duôi, Tây An Điềm, Khe Vinh diện tích có mặt tiền đề tìm kiếm như: yếu tố cấu trúc tương đối thuận lợi cho tích tụ quặng urani, có mặt tập, lớp đá, thuận lợi 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu cho phép tác giả luận án rút số kết luận sau: Khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn cấu thành tổ hợp thạch - kiến tạo trầm tích vụn thơ hình thành giai đoạn tạo núi Trias - Jura sớm - giữa, nằm chồng lên tổ hợp thạch kiến tạo phức tạp gồm: tổ hợp thạch - kiến tạo rìa lục địa tích cực Neoproterozoi - Ordovic, tổ hợp thạch kiến tạo va chạm tạo núi Silur - Devon tổ hợp thạch - kiến tạo rìa lục địa tích cực Carbon - Permi Các thành tạo địa chất khu vực Tây Bắc bồn trũng Nơng Sơn trải qua pha biến dạng kiến tạo, pha đặc trưng tổ hợp cấu tạo hình thành môi trường không gian, thời gian khác Các cấu tạo thuộc pha biến dạng sau chồng lấn lên pha biến dạng trước tạo giao thoa cấu trúc phức tạp, đó, pha biến dạng đến tác động tới thành tạo trầm tích bồn trũng, tạo nên bình đồ cấu trúc phức tạp Các pha biến dạng có vai trị quan trọng tới q trình tạo khống urani vùng nghiên cứu Quặng hóa urani phân bố chủ yếu rìa bồn trũng tập trầm tích vụn thơ tướng sơng, hồ có thành phần từ cuội sạn, cát kết đa khoáng dạng arko, dạng grauvac xen bột kết thuộc hệ tầng An Điềm (T3n ađ) Khống hóa urani thành tạo nhờ chế oxy hóa - khử theo lớp dọc đới pha trộn dung dịch oxy hóa - khử thành tạo hệ tầng An Điềm Khống hóa urani khu vực nghiên cứu phân bố tập trầm tích vụn hạt thơ đến trung hình thành giai đoạn từ 144 đến 14 tr năm trước Giai đoạn tạo khoáng cổ diễn vào 144 tr năm tương ứng giai đoạn đầu Kỷ Creta, trẻ nhiều so với tuổi trầm tích chứa quặng Vai trò yếu tố cấu trúc - kiến tạo q trình tạo khống urani biểu trình tách giãn tạo bồn trũng để lắng đọng nguồn trầm tích thuận lợi cho tạo khống urani hoạt động biến dạng giai đoạn sau trầm tích Chúng vừa đóng vai trị đường dẫn bẫy chứa thuận lợi cho tạo khống, vừa tác nhân phá hủy nghèo hóa khống hóa thành tạo trước bị tác động biến dạng Phân chia khu triển vọng urani khác nhau, định hướng cho công tác điều tra, đánh giá, thăm dò triển vọng quặng urani vùng nghiên cứu 24 KIẾN NGHỊ Cần có nghiên cứu chi tiết địa tầng tướng trầm tích, xác định rõ ranh giới đới oxy hóa khử xác định hướng di chuyển dòng oxy hóa để làm sở dự báo khoanh nối thân khống hóa urani Cần có giải đoán cách hệ thống nhằm nhận dạng tồn tại, chất, quy mô yếu tố cấu trúc nếp uốn đứt gãy khu vực chứa khống hóa nhằm xác định xác quy luật phân bố phá hủy quặng hóa, giúp cho việc khoanh nối thân khống urani tính tốn tài nguyên trữ lượng urani bảo đảm độ tin cậy Cần có nghiên cứu chi tiết hệ thống địa hóa, đồng vị thành tạo địa chất nguồn cung cấp urani đá magma, đá phun trào, quặng hoá urani quy luật phân bố chúng để có dự đốn xác tiềm urani khu vực nghiên cứu, vùng khác thuộc bồn trũng Nơng Sơn Các diện tích có triển vọng urani cần tiến hành công tác đánh giá cách tổng hợp toàn diện tiềm tài nguyên urani tổ hợp phương pháp nghiên cứu địa chất, cấu trúc, tuổi thành phần nghiên cứu sâu cổ địa lý môi trường CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Tiếng Việt: Nguyễn Quang Hưng, Nguyễn Trường Giang, Nguyễn Tuấn Phong (1998), Một số kiểu khoáng hoá urani trũng Nơng Sơn Tạp chí địa chất số 246, Hà Nội, tr.26-30 Nguyễn Quang Hưng, Nguyễn Trường Giang, Lưu Văn Dũng (2000), Một số kiểu khoáng hoá, mỏ urani Việt Nam Báo cáo Hội nghị khoa học Trường đại học Mỏ - Địa chất lần thứ 14, Hà Nội, tr.238-242 Trịnh Đình Huấn, Nguyễn Trường Giang nnk (2013), Một số kiểu tụ khoáng urani quan trọng Việt Nam Tạp chí Địa chất, loạt A, số 335, 56/2013, tr.5-14 Nguyễn Trường Giang, Nguyễn Đắc Sơn, Nguyễn Đăng Thành nnk (2013), Mơ hình kiểu tụ khống urani cát kết vùng trũng Nơng Sơn Tạp chí Địa chất, loạt A, số 335, 5-6/2013, tr.15-29 Nguyễn Trường Giang, Nguyễn Đắc Sơn nnk (2013), Cơ sở lựa chọn phương pháp mạng lưới điều tra, thăm dò quặng urani cát kết vùng trũng Nơng Sơn Tạp chí Địa chất, loạt A, số 335, 5-6/2013, tr.39-46 Nguyễn Trường Giang, Trần Thanh Hải (2016) Các phức hệ xâm nhập magma dọc theo rìa bồn trũng Mezozoi Nông Sơn, miền trung Việt Nam ý nghĩa khu vực chúng Tạp chí Địa chất, loạt A, số 356, tr.37-49 Trần Thanh Hải, Bùi Thị Mến, Nguyễn Quốc Hưng, Nguyễn Trường Giang, Hồng Ngơ Tự Do (2016), Đặc điểm cấu trúc phần đông nam đới khâu Tam Kỳ - Phước Sơn ý nghĩa bình đồ kiến tạo khu vực Tạp chí Địa chất, loạt A, số 356, tr.07-18 Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Phương, Trần Lê Châu, Nguyễn Trường Giang, Lê Quyết Tâm (2018), Một số vấn đề tạo khống urani cát kết bồn trũng Nơng Sơn Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, số -2018, tr.30-35 Tiếng Anh: Piestrzynski, Tran Thanh Hai, Nguyen Truong Giang (2016) Timing of uranium mineralization from Mesozoic Nong Son Basin, Central Vietnam and its implication for regional sandstone-hosted uranium metallogeny; Proceedings of the 14th SGA Biennial Meeting: Mineral Resources to Discover, Quebec City, Canada; 2; 783-786  ... sáng tỏ thành phần vật chất, dạng tồn tuổi thành tạo địa chất, khoáng hoá urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn - Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc - kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nơng Sơn... nghiên cứu Chương ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC - KIẾN TẠO VÀ VAI TRÒ CỦA CHÚNG TRONG TẠO KHOÁNG URANI KHU VỰC TÂY BẮC BỒN TRŨNG NÔNG SƠN Khái quát chung Như nêu trên, biến dạng kiến tạo rìa bắc địa khối Kon... vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn mối quan hệ chúng với tạo khoáng urani cát kết nêu lên số cơng trình khoa học, song cịn hạn chế Nghiên cứu tạo khoáng urani cát kết dừng lại chế tạo quặng urani cát