Đặc điểm quặng hóa chì kẽm khu vực nà tùm, bắc kạn

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN LỢI ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HĨA CHÌ - KẼM KHU VỰC NÀ TÙM, BẮC KẠN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN LỢI ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HĨA CHÌ - KẼM KHU VỰC NÀ TÙM, BẮC KẠN Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 8520501 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Trần Bình Chư HÀ NỘI - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Lợi MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC ẢNH, HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 10 Tính cấp thiết luận văn 10 Mục tiêu đề tài 11 Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận văn 11 Nội dung nghiên cứu 11 Phương pháp nghiên cứu 11 Ý nghĩa khoa học giá trị thực tiễn đề tài 11 6.1 Ý nghĩa khoa học 11 6.2 Ý nghĩa thực tiễn 12 Bố cục luận văn 12 Cơ sở tài liệu luận văn 13 Nơi thực lời cảm ơn 13 Chương - KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC NÀ TÙM – BẮC KẠN 15 1.1 Vị trí địa lý, tự nhiên, kinh tế nhân văn khu vực nghiên cứu 15 1.1.1 Vị trí địa lý 15 1.1.2 Đặc điểm địa hình 15 1.1.3 Hệ thống sông suối 17 1.1.4 Khí hậu 17 1.1.5 Giao thông 17 1.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất khu vực 18 1.2.1 Thời kỳ trước năm 1954 18 1.2.2 Thời kỳ sau năm 1954 18 1.3 Đặc điểm địa chất khu vực Nà Tùm – Bắc Kạn 20 1.3.1 Địa tầng 20 1.3.2 Magma xâm nhập 24 1.3.3 Kiến tạo 26 Chương - CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Cơ sở lý luận 28 2.1.1 Khái niệm quặng 28 2.1.2 Khái niệm mỏ 28 2.1.3 Tổ hợp cộng sinh khoáng vật 28 2.1.4 Thời kỳ tạo khoáng 28 2.1.5 Giai đoạn tạo khoáng 28 2.1.6 Trường quặng kiến trúc trường quặng 29 2.1.7 Kiểu quặng 29 2.1.8 Các yếu tố khống chế quặng hóa 29 2.2 Khái quát chì – kẽm 30 2.2.1 Đặc điểm địa hóa chì kẽm 30 2.2.2 Đặc điểm khống vật học chì kẽm 33 2.3 Phân loại khoáng sản chì - kẽm giới Việt Nam 36 2.3.1 Phân loại giới 36 2.3.2 Phân loại mỏ chì - kẽm Việt Nam 42 2.4 Phương pháp nghiên cứu 46 2.4.1.Phương pháp nghiên cứu trời 46 2.4.2 Cơng tác phịng 49 Chương - ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HĨA CHÌ - KẼM KHU VỰC NÀ TÙM – BẮC KẠN 51 3.1 Đặc điểm phân bố hình thái thân quặng chì - kẽm 51 3.1.1 Thân quặn oxyt chì-kẽm có chứa sắt - mangan (TQ.IVa) 52 3.1.2 Quặng sulfur chì – kẽm 53 3.2 Các trình biến đổi nhiệt dịch đá vây quanh quặng chì-kẽm 58 3.3 Đặc điểm thành phần vật chất quặng chì – kẽm khu vực Nà Tùm – Bắc Kạn 60 3.3.1 Đặc điểm thành phần vật chất vật quặng 60 Từ kết nghiên cứu cho phép thành lập bảng thành phần khoáng vật loại quặng sau: 70 3.3.2 Đặc điểm thành phần khoáng vật phi quặng 71 3.4 Đặc điểm cấu tạo quặng 73 3.4.1 Cấu tạo quặng thành tạo trình lấp đầy lỗ hổng, khe nứt 74 3.4.2 Cấu tạo, kiến trúc quặng hình thành q trình phong hố học rữa lũa quặng 76 3.5 Đặc điểm kiến trúc quặng 77 3.6 Đặc điểm thành phần hóa học quặng 81 3.7 Thứ tự sinh thành tổ hợp cộng sinh khoáng vật 84 3.7.1 Các tổ hợp cộng sinh khoáng vật quặng nguyên sinh 84 3.7.2 Tổ hợp cộng sinh khoáng vật quặng thứ sinh 85 3.7.3 Nguồn gốc quặng chì – kẽm 87 3.8 Các yếu tố khống chế quặng hóa 88 3.8.1 Yếu tố thạch học- địa tầng 88 3.8.2.Yếu tố cấu trúc uốn nếp 88 3.8.3 Yếu tố đứt gãy, khe nứt, đới dập vỡ kiến tạo 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng tọa độ khu vực nghiên cứu 15 Bảng 2.1: Quan hệ khái quát Eh, pH độ linh động số nguyên tố có Pb Zn (Jane Plant, John Baldock, Henry Haslam, Harry Smit, 1996) 33 Bảng 2.2: Các khống vật cơng nghiệp chì kẽm 34 Bảng 3.1 Bảng thống kê đặc điểm thân quặng mỏ chì – kẽm Nà Tùm 57 Bảng 3.2 Thành phần khoáng vật quặng sulfur chì-kẽm theo mẫu khống tướng 70 Bảng 3.3 Thành phần khống vật quặng oxyt chì-kẽm có chứa sắt-mangan theo mẫu khoáng tướng 70 Bảng 3.4 Bảng tính trung bình hàm lượng Pb, Zn Thân quặng IV mỏ chì - kẽm Nà Tùm 82 Bảng 3.5 Bảng thứ tự sinh thành THCSKV quặng Pb-Zn khu vực Nà Tùm 86 DANH MỤC ẢNH, HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ vị trí giao thơng 16 Hình 1.2 Sơ đồ địa chất khoáng sản khu vực Nà Tùm – Bắc Kạn 21 Hình 3.1 Thân quặng oxyt chì – kẽm có chứa sắt - mangan (TQ.IVa) 52 Hình 3.2 Moong khai thác trung tâm (ảnh: Nguyễn Thành Chung) 55 Hình 3.3 Mặt cắt dọc thân quặng chì – kẽm 55 Hình 3.5: Calcit hóa bị ép phiến tạo thành cấu trúc hạt tinh thể có kiến trúc định hướng 59 Hình 3.6 Đá vơi bị dolomit hóa hình thành lỗ hổng tạo điều kiện cho khoáng vật quặng (q) thạch anh (Qu) thay lấp đầy 59 Hình 3.7 Thạch anh xâm tán dolomit 60 Hình 3.8 Quặng sulfur đặc sít moong khai thác thân quặng số IV 61 Hình 3.9 Pyrit tự hình có nhiều hình dạng khác đá 62 Hình 3.10 Pyrit nứt nẻ bị mạch sphalerit lấp đầy 62 Hình 3.11 Goethit thay khơng hồn tồn pyrit 63 Hình 3.12 Galenit tạo thành mạch lấp đầy khe nứt đá 64 Hình 3.13 Galenit dạng hạt tha hình tạo thành đám hạt lớn bao quanh khoáng vật khác 64 Hình 3.14 Sphalerit, galenit tạo thành tổ hợp cộng sinh khoáng vật đá 65 Hình 3.15 tổ hợp CSKV sphalerit, chalcopyrit tạo kiến trúc phân hủy dung dịch cứng 66 Hình 3.16 Anglezit thay gặm mịn galenit 67 Hình 3.17 Goethit thay giả hình hồn tồn pyrit 67 Hình 3.18 Psilomelan dạng keo limonit 68 Hình 3.19 Limonit dạng keo, tỏa tia tạo thành đám ổ; psilomelan (psi) xen lẫn, goethit có dạng keo, đường riềm kéo dài phân bố xen lẫn với limonit, bao đám pyrolusit 69 Hình 3.20 Pyrolusit có dạng tinh thể dạng sợi tạo thành đám ổ nhỏ dạng tỏa tia xen lẫn với đám khoáng vật chứa Fe 69 Hình 3.21 Calcit bị q trình hoa hóa ép phiến, kiến trúc định hướng 71 Hình 3.22 Thạch anh cấu tạo xâm tán 72 Hình 3.23 Dolomit màu nâu, nâu gụ cấu tạo dạng ổ, loang lổ 73 Hình 3.24 Sericit muscovit chiếm tỷ lệ nhỏ mẫu 73 Hình 3.25 Pyrit tự hình, nửa tự hình, sphalerit tha hình chalcopyrit lấp đầy lỗ hổng xâm tán đá 75 Hình 3.26 Mạch galenit lấp đầy khe nứt khoáng vật tạo đá 76 Hình 3.27 Cấu tạo keo goethit lỗ hổng 77 Hình 3.28 Galenit, pyrit, sphalerit dạng hạt tha hình 78 Hình 3.29 Pyrit tự hình xâm tán đá 78 Hình 3.30 Galenit, sphalerit xuyên lấp khống vật có trước 79 Hình 3.31 Kiến trúc phân hủy dung dịch cứng chalcopyrit, sphalerit 80 Hình 3.32 Galenit thay gặm mòn pyrit 81 10 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận văn Chì - kẽm thuộc nhóm kim loại sử dụng chủ yếu ngành công nghiệp luyện kim, điện tử, hóa chất, chế tạo máy y học v.v…, nên nhu cầu sử dụng loại khoáng sản ngày gia tăng thị trường nước giới Bắc Kạn tỉnh có nhiều loại khống sản chì - kẽm, vàng, sắt… bật nhiều chì – kẽm khu vực Chợ Điền – Chợ Đồn coi nơi tập chung chì - kẽm vùng Đơng Bắc nói riêng Việt Nam nói chung Khu vực nghiên cứu nằm rìa ngồi đới cấu trúc Lơ Gâm đơng nam nếp lồi Phia Khao Theo tài liệu ảnh viễn thám, tài liệu nghiên cứu cấu trúc khu vực Nà Tùm nằm hoàn toàn dạng cấu trúc đơn nghiêng, kéo dài theo phương kinh tuyến, có mặt chủ yếu trầm tích lục ngun carbonat có khống sản tương đối phong phú đa dạng nhiều chì -kẽm, phải kể đến mỏ chì-kẽm Nà Tùm, mỏ chì – kẽm Nà Bốp Pù Sáp, Ba Bồ… Các mỏ hầu hết thăm dò khai thác phục vụ cho phát triển kinh tế địa phương khu vực Khu vực Nà Tùm nghiên cứu nhiều giai đoạn khác nhiên mức độ nghiên cứu chưa đồng bộ, chưa đủ sở làm sáng tỏ thành phần vật chất yếu tố khống chế quặng hóa từ làm khoa học để nghiên cứu sâu hơn, định hướng cơng tác tìm kiếm thăm dò Xuất phát từ điểm học viên lựa chọn luận văn "Đặc điểm quặng hóa chì – kẽm khu vực Nà Tùm, Bắc Kạn" đáp ứng yêu cầu tính cấp thiết nghiên cứu thực tế sản xuất 79 + Kiến trúc xuyên lấp phổ biến khoáng vật như: galenit, sphalerit, chalcopyrit xuyên lấp vào vi khe nứt hạt pyritII khoáng vật tạo đá bị nứt nẻ dập vỡ Hình dáng kích thước khống vật xun lấp phụ thuộc vào hình dáng kích thước khe nứt hạt pyritII khống vật tạo đá Hình 3.30 Galenit, sphalerit xun lấp khống vật có trước - Kiến trúc phân huỷ dung dịch cứng đặc trưng sphalerit chalcopyrit kiến trúc tương đối phổ biến số mẫu 80 Hình 3.31 Kiến trúc phân hủy dung dịch cứng chalcopyrit, sphalerit - Kiến trúc gặm mòn thay thường gặp quặng khu vực nghiên cứu, đa số thân quặng oxyt Ở số mẫu quan sát rõ khống vật như: sphalerit, galenit, chalcopyrit gặm mòn thay phần hạt pyrit Ngoài điều kiện ngoại sinh khống vật goethit, anglezit thay gặm mịn cho pyrit galenit 81 Hình 3.32 Galenit thay gặm mịn pyrit 3.6 Đặc điểm thành phần hóa học quặng Trong quặng có mặt nguyên tố sau: Pb, Zn, Ag, Au, Cu, Sb, Sn, W, Bi, As, Fe, Ti … Có thể chia thành nhóm nguyên tố: - Nhóm ngun tố tạo quặng Pb, Zn - Nhóm nguyên tố quý Au, Ag - Nhóm nguyên tố phân tán Cd, Sb, Sn * Đặc điểm phân bố ngun tố quặng chì - kẽm Qua kết phân tích mẫu khái quát đặc điểm sau: + Trong quặng oxy hố tầng ngun tố Pb có hàm lượng 2-3%, Zn có hàm lượng 0,5-2% Trong quặng oxy hố tầng nguyên tố Pb, Zn làm giàu đáng kể (Pb:3-4%; Zn: 1-2%) Đối với quặng bị phong hoá chưa triệt để có cấu tạo ngăn kkhống vật sulfur bị phong hố rửa trơi cịn để lại thạch anh Sự phân bố Pb-Zn khác với loại quặng phong hoá trên, cụ thể hàm lượng Pb gấp 2,4 lần Zn 82 Như đới oxy hố hình thành loại quặng ứng với mức độ phong hoá khác nhau: quặng oxy hố triệt để, quặng oxy hố chưa hồn tồn quặng làm giàu thứ sinh + Quặng nguyên sinh hàm lượng Pb: 8,02% Zn: 5,3% (LK.2-3) Hàm lượng Pb tăng dần từ xuống cịn Zn ngược lại, so với đới làm giàu thứ sinh Pb quặng ngun sinh nghèo hơn, cịn Zn không chênh lệc nhiều hệ số biến phân Zn hai phần nhỏ chứng tỏ chúng phân bố đồng quặng, cịn Pb phân bố không đồng đều, quặng thường tập trung thành ổ … Bảng 3.4 Bảng tính trung bình hàm lượng Pb, Zn Thân quặng IV mỏ chì - kẽm Nà Tùm Số hiệu lỗ Từ Đến Dày Pb Zn Pb+Zn Loại STT khoan (m) (m) (m) (%) (%) (%) quặng 94-NT.22 7,80 13,40 5,60 2,63 1,87 4,50 Oxyt 94-NT.23 68,90 79,50 10,60 0,32 17,49 17,81 Oxyt 94-NT.28 0,00 26,50 26,50 2,71 0,62 3,33 Oxyt 94-NT.29 24,50 41,00 16,50 3,19 1,58 4,77 Oxyt 95-NT.35 8,00 16,00 8,00 2,52 0,88 3,40 Oxyt 95-NT.36 53,00 56,00 3,00 6,00 1,90 7,90 Oxyt 95-NT.37 18,00 24,70 6,70 5,58 0,80 6,38 Oxyt 96-NT.46 0,00 49,00 49,00 2,97 1,24 4,21 Oxyt LK.2-2 4,50 47,00 42,50 5,93 0,89 6,82 Oxyt 10 LK.2-3 19,00 25,50 6,50 3,57 1,66 5,23 Oxyt 11 LK.4-1 15,70 74,40 58,70 3,48 2,28 5,76 Oxyt 12 LK.6-1 8,50 50,40 41,90 4,10 1,10 5,20 Oxyt 13 LK.6-3 15,20 42,00 26,80 4,64 1,63 6,27 Oxyt 14 LK.8-1 6,50 11,00 4,50 2,37 0,54 2,91 Oxyt 15 LK.8-3 25,40 27,40 2,00 4,31 1,18 5,49 Oxyt Tổng cộng 54,32 35,66 89,98 Trung bình 3,62 2,38 6,00 94-NT.28 28,00 33,90 5,90 3,91 0,60 4,51 Sulfur 83 STT 10 11 12 13 14 15 Số hiệu lỗ khoan 94-NT.28 94-NT.28 94-NT.31 95-NT.36 LK.2-2 LK.2-3 LK.6-3 LK.6-4 95-NT.37 96-NT.46 95-NT.37 96-NT.45 96-NT.45 96-NT.45 Tổng cộng Trung bình Từ (m) 46,80 81,30 56,20 60,00 47,00 25,50 42,00 34,50 54,00 72,40 24,70 104,00 147,00 25,80 Đến (m) 71,80 109,00 69,80 64,00 62,60 54,00 57,00 41,50 56,90 98,70 48,80 106,00 149,00 47,60 Dày (m) 25,00 27,70 13,60 4,00 15,60 28,50 15,00 7,00 2,90 26,30 24,10 2,00 2,00 21,80 Pb (%) 5,22 9,27 4,35 1,54 12,81 8,02 5,65 5,84 3,90 2,54 6,93 1,92 3,14 4,46 79,50 5,30 Zn (%) 2,30 3,86 1,66 0,83 2,30 5,30 3,87 2,34 4,24 4,77 6,44 0,79 0,69 5,45 45,44 3,03 Pb+Zn (%) 7,52 13,13 6,01 2,37 15,11 13,32 9,52 8,18 8,14 7,31 13,37 2,71 3,83 9,91 124,94 8,33 Loại quặng Sulfur Sulfur Sulfur Sulfur Sulfur Sulfur Sulfur Sulfur Sulfur Sulfur Sulfur Sulfur Sulfur Sulfur Các nguyên tố kèm quặng: nguyên tố kèm quặng gồm Au, Cd, Ag - Vàng có mẫu phân tích kết phương pháp phân tích khác nhiều nhìn chung nhận xét hàm lượng Au thấp Au