Đặc điểm chuyên hóa địa hóa Urani của một số phức hệ Magma trũng Tú Lệ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Thanh Đăng ĐẶC ĐIỂM CHUYÊN HÓA ĐỊA HÓA URANI CỦA MỘT SỐ PHỨC HỆ MAGMA TRŨNG TÚ LỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Thanh Đăng ĐẶC ĐIỂM CHUYÊN HÓA ĐỊA HÓA URANI CỦA MỘT SỐ PHỨC HỆ MAGMA TRŨNG TÚ LỆ Chuyên ngành: Khoáng vật học và địa hóa học Mã số: 60440205 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Phạm Tích Xuân TS. Nguyễn Thùy Dương Hà Nội - Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này em đã nhận được sự chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn, sự giúp đỡ và tạo điều kiện của các cán bộ trong phòng Địa hóa, Lãnh đạo và các cán bộ Viện Địa chất – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam là nơi em đang công tác trong suốt quá trình thực hiện luận văn Đầu tiên cho em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Phạm Tích Xuân và TS. Nguyễn Thùy Dương những người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cho em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong Khoa Địa chất - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên và toàn thể các các bộ của phòng Địa hóa Viện Địa chất – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em được học tập, nghiên cứu và trao đổi trong suốt thời gian hoàn thành luận văn. Em cũng xin cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Văn Phổ, người đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và tổng hợp tài liệu hoàn thành luận văn này. Cuối cùng đó là lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè những người luôn ủng hộ, động viên và tạo mọi điều kiện cho em trong suốt quá trình học tập, công tác cũng như trong quá trình thực hiện luận văn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 12 tháng 5 năm 2014 Học viên: Phạm Thanh Đăng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Chương 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN KHU VỰC TRŨNG TÚ LỆ . 4 1.1. Đặc điểm địa chất khu vực trũng Tú lệ 4 1.1.1. Địa tầng 4 1.1.2. Magma 8 1.1.3. Cấu trúc kiến tạo 13 1.2. Khoáng sản 17 1.2.1. Chì – kẽm 17 1.2.2. Urani 18 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ HỆ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1. Cơ sở lý thuyết. 22 2.1.1. Địa hóa urani. 22 2.1.2. Tính chuyên hóa địa hóa 26 2.1.3 Tổ hợp các nguyên tố hóa học 31 2.2. Hệ phương pháp nghiên cứu. 33 2.2.1. Nhóm phương pháp khảo địa chất, lấy mẫu. 34 2.2.2. Các phương pháp phân tích. 33 2.2.3. Các phương pháp xử lý số liệu. 35 Chương 3: ĐẶC ĐIỂM THẠCH ĐỊA HÓA CỦA MỘT SỐ PHỨC HỆ MAGMA TRONG KHU VỰC TRŨNG TÚ LỆ 36 3.1. Đặc điểm thạch học. 36 3.1.1. Tổ hợp các đá phun trào Tú Lệ - Ngòi Thia. 36 3.1.2. Phức hệ Phu Sa Phìn. 39 3.1.3. Phức hệ Yê Yên Sun. 40 3.2. Đặc điểm địa hóa của một số tổ hợp magma khu vực trũng Tú Lệ 41 3.2.1. Thành phần nguyên tố chính. 41 3.2.2. Thành phần nguyên tố vết. 45 Chương 4. TÍNH CHUYÊN HÓA ĐỊA HÓA URANI CỦA MỘT SỐ PHỨC HỆ MAGMA KHU VỰC TRŨNG TÚ LỆ 50 4.1. Tính chuyên hóa địa hóa urani của một số phức hệ magma trũng Tú Lệ 50 4.1.1. Phức hệ phun trào Tú Lệ 50 4.1.2. Phức hệ phun trào Ngòi Thia 55 4.1.3. Phức hệ xâm nhập Phu Sa Phìn 59 4.1.4. Phức hệ xâm nhập Yê Yên Sun 64 4.2. Một số nhận xét chung 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 DANH MỤC HÌNH Hình1.1. Sơ đồ địa chất khu vực trũng Tú Lệ 1 Hình1.2. Vị trí trũng Tú Lệ trong miền kiến tạo Tây Bắc Bộ 4 Hình1.3. Sơ đồ phân bố các cụm dị thường phóng xạ vùng Trũng Tú Lệ và các yếu tố địa chất đặc trưng 4 Hình1.4. Mô hình biểu diễn sự thành tạo dòng thải axit và sự di chuyển chất ô nhiễm từ một bãi thải 4 Hình 3.1. Biểu đồ (Na 2 O+K 2 O)-SiO 2 phân loại đa ́ axit vu ̀ ng tru ̃ ng Tu ́ lê ̣ : a)theo Cox và nnk (1979) phân loại các đá xâm nhập (felsic); b) theo Le Bas (1986) phân loa ̣ i đa ́ phun tro 8 Hình 3.2. Biểu đồ tương quan giữa các oxit tạo đá v SiO2 trong một số tổ hợp magma axit khu vực trũng Tú Lệ 13 Hình 3.3. Biểu đồ K 2 O-SiO 2 (LeMaitre, 1989) với các đường phân chia các trường cao kali, kali trung bình và thấp kali 17 Hình 3.4. Biểu đồ (Na 2 O+K 2 O) – SiO 2 (TAS) (Irvine và Baragar, 1971) 17 Hình 3.5. Biểu đồ đất hiếm chuẩn hóa theo Chondrite của một số tổ hợp magma axit trũng Tú Lệ 18 Hình 3.6. Biểu đồ đa nguyên tố chuẩn hóa theo manti nguyên thủy của một số tổ hợp magma trũng Tú Lệ. 22 Hình 4.1. Đồ thị tần suất hm lượng U trong phức hệ Tú Lệ. 51 Hình 4.2. Biểu đồ hoa hồng biểu diễn tỉ lệ hm lượng các nguyên tố / giá trị trung bình của chúng trong vỏ trái đất; 1). Hm lượng trung bình, 2). Hm lượng cao nhất, 3). Trường có hm lượng cao cục bộ. 54 Hình 4.3. Đồ thị tần suất log hm lượng U trong phức hệ Ngòi Thia. 56 Hình 4.4. Đồ thị tần suất hm lượng U trong phức hệ Phu Sa Phìn. 60 Hình 4.5. Biểu đồ hoa hồng biểu diễn tỉ lệ hm lượng các nguyên tố so với giá trị trung bình của chúng trong vỏ trái đất; 1). Hm lượng trung bình, 2). Hm lượng cao nhất, 3). Trường có hm lượng cao cục bộ 63 Hình 4.6. Đồ thị tần suất log hm lượng U trong phức hệ Yê Yên Sun 65 Hình 4.7. Bản đồ chuyên hóa địa hóa urani của một số phức hệ magma trũng Tú Lệ. 70 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Hm lượng U 3 0 8 khu vực Bản Hát. 20 Bảng 2.1. Bảng phân loại địa hóa các nguyên tố hóc học của Goldshmidt. 23 Bảng 3.1. Đặc điểm thành phần nguyên tố chính (%tl) của một số phức hệ magma axit khu vực trũng Tú Lệ. 42 Bảng 3.2. Hm lượng các nguyên tố hiếm-vết (ppm) của một số phức hệ magma axit khu vực trũng Tú Lệ. 46 Bảng 4.1. Phân bố hm lượng urani (U) trong các đá phun tro của phức hệ Tú Lệ(ppm 50 Bảng 4.2. Các tham số thống kê hm lượng U trong phức hệ Tú Lệ 51 Bảng.4.3 . Ma trận tương quan giữa urani và các nguyên tố khác trong phức hệ Tú Lệ. 53 Bảng 4.4. Phân bố hm lượng urani trong các đá phun tro của phức hệ Ngòi Thia (ppm).55 Bảng 4.5.Các tham số thống kê hm lượng U trong phức hệ Ngòi Thia. 56 Bảng.4.6 . Ma trận tương quan giữa urani và các nguyên tố khác trong phức hệ Ngòi Thia. 58 Bảng. 4.7. Phân bố hm lượng urani trong các đá xâm nhập phức hệ Phu Sa Phìn (ppm) 59 Bảng 4.8. Các tham số thống kê hm lượng U trong phức hệ Phu Sa Phìn 60 Bảng.4.9. Ma trận tương quan giữa urani và các nguyên tố khác trong phức hệ Phu Sa Phìn. 62 Bảng.4.10. Phân bố hm lượng urani trong các đá xâm nhập phức hệ Yê Yên Sun (ppm) . 63 Bảng 4.11. Các tham số thống kê hàm lượng U trong phức hệ Yê Yên Sun. 63 Bảng.4.12. Ma trận tương quan giữa urani và các nguyên tố khác trong phức hệ Yê Yên Sun 64 DANH SÁCH ẢNH MINH HỌA Ảnh 3.1. Rhyolite không bị biến dạng phức hệ Ngòi Thia 37 Ảnh 3.2. Rhyolite phức hệ Tú Lệ hơi nén ép định hướng. 37 Ảnh 3.3. Trachyrhyolite phức hệ Ngòi Thia phát triển khoáng vật màu amphibol hạt nhỏ phần nền. 37 Ảnh 3.4. Rhyolite phức hệ Tú Lệ đá bị nén ép định hướng biến đổi sericit hóa mạnh ở phần nền. 37 Ảnh 3.5. Ryolit phorphyr. Ban tinh K-feldspar dạng tấm kéo dài, trong nền gồm tập hợp khoáng vật thạch anh, K-feldspar, biotit, sericit. Khoáng vật đi kèm: sphen, khoáng vật thứ sinh: carbonat. Nền có kiến trúc dạng dòng chảy 38 Ảnh 3.6. Ryolit phorphyr. Ban tinh thạch anh dạng tự hình và dạng mảnh vỡ, ít hạt K- feldspar. Nền gồm tập hợp khoáng vật thạch anh, K-feldspar, sericit, Nền có kiến trúc dạng dòng chảy. Nhìn chung đá có dạng ruf hoặc tuf lava 38 Ảnh 3.7. Trachyt phorphyr, ban tinh K-feldspar, nền vi tinh có kiến trúc dạng dòng chảy . 38 Ảnh 3.8. Trachyt phorphyr, ban tinh K-feldspar, nền vi tinh có kiến trúc dạng dòng chảy . 38 Ảnh 3.9. Đá granosienit porphyr bị cà nát. 39 Ảnh 3.10. Granosyenit porphyr bị cà nát. 40 1 MỞ ĐẦU Urani là một nguyên tố phóng xạ mạnh, là nguồn nguyên liệu hạt nhân quan trọng của trái đất. Địa hóa của urani đã được quan tâm nghiên cứu không chỉ bởi tầm quan trọng của nó trong việc tạo ra nguồn năng lượng mà nó còn là chỉ số địa niên đại hữu ích. Tại Việt Nam, Quốc hội khóa XII đã thông qua Nghị quyết về chủ trương đầu tư dự án nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận gồm 4 tổ máy , với 2 chỉ tiêu hiệu suất sử dụng nhiệt là 33,5% và độ sâu cháy là 40 GWd/tU. Các thông số này yêu cầu lượng nhiên liệu hạt nhân nạp lần đầu vào lò phản ứng là khoảng 90 tấn U giàu (tương đương với 262 tấn quặng U 3 O 8 ) các năm tiếp theo cần nạp thay thế và duy trì phản ứng một lượng là 30 tấn U giàu. Hiện tại lượng Urani cần thiết để khởi động dự án nhà máy điện sẽ được nhập khẩu tuy nhiên về lâu dài chính phủ sẽ định hướng việc tận dụng nguồn nguyên liệu urani trong nước. Vì vậy việc đánh giá tiềm năng và tìm kiếm Urani ở nước ta là hết sức cần thiết. Theo phân loại địa hóa của G oldschmidt, urani là nguyên tố litophil. Như vậy nó là nguyên tố của vỏ lục địa và chủ yếu liên quan tới các granitoid. Theo các số liệu đã công bố, hàm lượng trung bình của urani trong các đá granit cao hơn nhiều so với các đá trung tính và mafic; từ đó có thể cho rằng các thành tạo granitoid là nguồn chủ yếu của urani và coi các thể granitoid là tiền đề thạch học cho quặng hóa urani. Tuy nhiên, sự thành tạo các mỏ urani còn phụ thuộc vào các quá trình biến đổi nhiệt dịch và ngoại sinh cần thiết để tập trung nguyên tố nà y. Theo các kết quả điều trađịa chất tại khu vực trũng Tú Lệ,đá phát hiện một số điểm quặnguranivàđượcđánhgiálàcótriểnvọng[1].Cácđiểmquặngnàyđượcmôtảnằmtrongcác đáphuntràovàđáphiếnsétthan,ch úngđượcchorằngliếnquantớicácthànhtạo magmatrong khuvực,tuynhiên thành tạo magma nào là nguồn phát sinh các dị thường đó vẫn còn chưa được làm rõ. Để làm sáng tỏ nguồn phát sinh của các dị thường urani trong khu vực nghiên cứu thì việc nghiên cứu chuyên hóa địa hóa urani của các phức hệ magma tại 2 đây là việc làm hết sức cần thiết. Bởi lẽ nghiên cứu chuyên hóa địa hóa là một trong những nội dung quan trọng trong nghiên cứu sinh khoáng dự báo[33], có ý nghĩa lớn trong việc định hướng tìm kiếm khoáng sản trên toàn lãnh thổ Việt Nam nói chung và urani tại trũng Tú Lệ nói riêng. Xuất phát từ những lý do trên học viên đã chọn đề tài:“ Đặc điểm chuyên hóa địa hóa urani của một số phức hệ magma trũng Tú Lệ” làm luận văn tốt nghiệp, nhằm góp phần giải quyết những vấn đề trên đồng thời phát triển hướng nghiên cứu chuyên hóa địa hóa không chỉ cho urani mà còn đối với sinh khoáng và cảnh báo môi trường ở Việt Nam. Mục tiêu của luận văn là làm rõ tính chuyên hóa địa hóa urani của một số phức hệ magma axit trong khu vực nghiên cứu. Cơ sở tài liệu của luận văn: - Sử dụng các kết quả của dự án điều tra cơ bản ”Điều tra, đánh giá dị thường phóng xạ ở một số khu vực thuộc trũng Tú Lệ phục vụ tìm kiếm khoáng sản phóng xạ và bảo vệ môi trường” do TS. Nguyễn Hoàng làm chủ nhiệm, mà học viên là người trực tiếp tham gia. Ngoài ra học viên còn tham khảo và đối sánh với các kết quả phân tích trong chuyên đề ”Chuyên hóa địa hóa - Đề án Đánh giá tiềm năng urani ở Viêt Nam” mà học viên cũng là người đang trực tiếp tham gia một phần công việc. - Các tài liệu địa chất, khoáng sản khu vực trũng Tú Lệ được tham khảo của các tác giả khác nhau và được trích dẫn đầy đủ trong phần tài liệu tham khảo. Bố cục của luận văn gồm: Mở đầu Chương 1. Đặc điểm địa chất khoáng sản khu vực trũng Tú Lệ Chương 2. Cơ sở lý thuyết và hệ phương pháp nghiên cứu Chương 3. Đặc điểm thạch địa hóa một số phức hệ m agma trong khu vực trũng Tú Lệ [...]...Chương 4 Tính chuyên hóa địa hóa urani của một số phức hệ magma khu vực trũng Tú Lệ Kết luận Tài liệu tham khảo 3 Chương 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN KHU VỰC TRŨNG TÚ LỆ 1.1 Đặc điểm địa chất khu vực trũng Tú lệ 1.1.1 Địa tầng Theo bản đồ địa chất khu vực nghiên cứu tỷ lệ 1: 200 000 (Hình.1.1), trong khu vực nghiên cứu chủ yếu lộ ra là các đá thuộc hệ tầng Suối Bé và hệ tầng Trạm Tấu, các hệ tầng khác... trên của hệ tầng Nậm Qua và phụ hệ tầng trên của hệ tầng Tú Lệ (Nguyễn Vĩnh và nnk, 1972)[3] Nguyễn Đắc Đồng và nnk (2000)[6] đã phân chia các thành tạo này ra hai phức hệ gồm phức hệ Tú Lệ và phức hệ Ngòi Thia 8 1 Phức hệ Tú Lệ: bao gồm toàn bộ các đá núi lửa axit-trung tính á kiềm và kiềm trước đây được xếp vào phần trên của hệ tầng Nậm Qua, Tú Lệ, Bản Hát (Nguyễn Vĩnh và nnk., 1977) [7] Kiểu Tú Lệ. .. đá nghiên cứu có thể hiện dị thường âm nhẹ của Nb, Ta và Sr Đáng chú ý là đặc điểm dị thường âm rõ rệt của Sr đặc trưng cho hầu hết các đá magma của trũng Tú Lệ Về cơ bản, các đặc điểm địa hóa của gabro-dolerit trũng Tú Lệ chứng tỏ chúng là sản phẩm của magma nóng chảy từ manti giàu hoặc có sự hỗn nhiễm rất mạnh vật chất vỏ Điều này được minh chứng bởi các số liệu phân tích đồng vị Sr và Nd trong gabro-dolerit... nhiều điểm quặng chì - kẽm như Cang Chi Khúa, Cam Đông, Bản Công; ở Văn Chấn là các điểm quặng Pin Pé, Bản Bó, ở vùng Văn Bàn có các điểm quặng chì - kẽm Nậm Kim, Nậm Có Quặng chì - kẽm Tú Lệ hình thành trong các đới đứt gãy, cà nát và phiến hoá của các phức hệ đá phun trào felsic thuộc các phức hệ Tú Lệ, phức hệ Ngòi Thia Trong khu vực trũng Tú Lệ đã khoanh định được một loạt các trường dị thường địa hóa. .. Hình.1.2 Vị trí trũng Tú Lệ trong miền kiến tạo Tây Bắc Bộ[9] 14 Đới cấu trúc Tú Lệ còn được gọi với nhiều tên gọi khác nhau: “Đới Tú Lệ (A.E.Dovjicov, 1965; "Võng Tú Lệ" hoặc “Vùng trũng Tú Lệ (Iu.G Gatinski và nnk, 1970); Trũng chồng kiểu núi lửa - kiến tạo” (Phan Cự Tiến và nnk, 1989); “Rift nội lục Tú Lệ (Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị,1992); “hot spot Tú Lệ hoặc “Rift sau tách giãn Tú Lệ (Lê Như... lửa vào phức hệ Văn Chấn gồm các hệ tầng: hệ tầng Nậm Qua, hệ tầng Bản Hát và hệ tầng Tú Lệ Trần Văn Trị và nnk (1977) [5] xếp vào hệ tầng trầm tích nguồn núi lửa tuổi Jura không phân chia Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao và nnk (1989) xếp vào hệ tầng Văn Chấn Nguyễn Thứ Giáo và nnk (1994) đã xác lập hai phức hệ: phức hệ Nậm Say và phức hệ Nậm Kim trên cơ sở tách các thành tạo núi lửa thuộc phụ hệ tầng... [10] Phức hệ xâm nhập Yê Yên Sun Phức hệ Yê Yên Sun thuộc loạt Phan Si Pan do E.P Izokh thành lập (1965) Sau đó Bùi Phú Mỹ và nnk (1971) bổ sung vào phức hệ granit amphibol á kiềm thuộc phức hệ Đèo Mây của E.P Izokh (1971), Nguyễn Vĩnh và nnk (1971) tăng thêm khối lượng cho phức hệ Yê Yên Sun bằng cách ghép thêm các đá của phức hệ Nậm Khế do Bùi Phú Mỹ, Phan Viết Kỷ và nnk (1971) thành lập v v Phức hệ. .. quá trình đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản nhóm tờ Trạm Tấu tỷ lệ 1: 50.000, tương ứng với phân hệ tầng dưới hệ tầng Bản Hát (J - K? bh1) và phân hệ tầng dưới của hệ tầng Tú Lệ (J - K? T tl) do Nguyễn Vĩnh (1972) xác lập trong bản đồ địa chất tờ Yên Bái tỷ lệ 1: 200.000 Phần lớn đá của hệ tầng bị các đứt gãy cắt qua, phá hủy cà nát và bị nhiều thể xâm nhập của phức hệ Nậm Chiến (Gb K nc)... trũng Tú Lệ (Tran Tuan Anh et al, 2004; Trần Trọng Hòa, 2007.[ 10;12] Các đặc điểm về địa hóa - đồng vị nêu trên chứng tỏ các granitoid phức hệ Phu Sa Phìn có nguồn gốc là sản phẩm của hoạt động magma nội mảng liên quan tới quá trình tách giãn vỏ kiểu tạo rift lục địa [Địa chất tài nguyên VN, t256] [11] + Tuổi địa chất: Theo kết quả phân tích bằng các phương pháp Rb-Sr và ArAr, tuổi của phức hệ Phu... hóa học trong địa quyển biểu thị ở các trường địa hóa khác biệt về hàm lượng các nguyên tố, tạo ra các trường địa hóa bình thường và dị thường Trường địa hóa bình thường là phần địa quyển có hàm lượng các nguyên tố hóa học gần với hàm lượng nền trung bình của chúng Nền địa hóa phụ thuộc vào thành phần thạch học của các đá trong vùng nghiên cứu và do đó có thể thay đổi theo từng khu vực Trường địa hóa . CHUYÊN HÓA ĐỊA HÓA URANI CỦA MỘT SỐ PHỨC HỆ MAGMA KHU VỰC TRŨNG TÚ LỆ 50 4.1. Tính chuyên hóa địa hóa urani của một số phức hệ magma trũng Tú Lệ 50 4.1.1. Phức hệ phun trào Tú Lệ 50 4.1.2. Phức. NHIÊN Phạm Thanh Đăng ĐẶC ĐIỂM CHUYÊN HÓA ĐỊA HÓA URANI CỦA MỘT SỐ PHỨC HỆ MAGMA TRŨNG TÚ LỆ Chuyên ngành: Khoáng vật học và địa hóa học Mã số: 60440205 LUẬN VĂN THẠC SĨ. Nam nói chung và urani tại trũng Tú Lệ nói riêng. Xuất phát từ những lý do trên học viên đã chọn đề tài:“ Đặc điểm chuyên hóa địa hóa urani của một số phức hệ magma trũng Tú Lệ làm luận văn