Nghiên cứu đặc điểm và nhiệt độ thành tạo các khoáng vật quặng trong một số mỏ thiếc gốc khu vực pia oắc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Thanh Thuỳ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VÀ NHIỆT ĐỘ THÀNH TẠO CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Thanh Thuỳ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VÀ NHIỆT ĐỘ THÀNH TẠO CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC Chuyên ngành: Khoáng vật học địa hoá học Mã số: 60440205 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHAN LƯU ANH TS LÊ THỊ THU HƯƠNG Hà Nội – Năm 2013 Lời cảm ơn Để thực luận văn này, nhận hỗ trợ cho phép sử dụng tài liệu đề tài KHCN cấp Nhà nước: “Nghiên cứu đánh giá triển vọng khả thu hồi Inđi tụ khoáng thiếc Việt Nam nhằm xác lập nguồn nguyên liệu ứng dụng công nghệ nano” mã số ĐTĐL.2011 – T/22 Tôi xin gửi lời cám ơn trân trọng đến Chủ nhiệm tập thể tác giả đề tài tạo điều kiện để thực nghiên cứu luận văn tốt nghiệp cách tốt Trong trình thực luận văn, nhận giúp đỡ tận tâm từ TS Phan Lưu Anh Thầy không hướng dẫn tơi hồn thành luận văn mà cịn gương tinh thần trách nhiệm công việc để noi theo Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới thầy Tôi xin chân thành cảm ơn TS Lê Thị Thu Hương, cán trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên - người tận tình hướng dẫn đưa góp ý q báu giúp tơi nhìn nhận vấn đề tốt q trình thực luận văn Bên cạnh đó, khơng thể khơng nói tới thầy cơ, cán khoa Địa Chất, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, bảo giúp đỡ suốt thời gian tơi theo học chương trình cao học trường Tôi xin gửi tới thầy cô cán khoa Địa Chất lời cảm ơn chân thành Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Lãnh đạo Viện địa chất đồng nghiệp Viện Địa Chất-Viện Hàn Lâm Khoa học Công Nghệ Việt Nam, giúp đỡ tạo điều kiện để thực nghiên cứu luận văn tốt nghiệp Nhân dịp này, xin gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè động viên tạo điều kiện để tơi học tập, làm việc đặc biệt thực luận văn Trong q trình thực luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, tơi mong nhận ý kiến đóng góp từ q thầy bạn để tơi hồn thiện luận văn tốt Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Học viên Phạm Thanh Thùy MỤC LỤC MỤC LỤC .4 DANH MỤC CÁC HÌNH .5 DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU Mục tiêu nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Nguồn tài liệu Nội dung Bố cục CHƯƠNG 11 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 11 CHƯƠNG 26 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 26 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 CHƯƠNG 34 ĐẶC ĐIỂM KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC 34 CHƯƠNG 73 NHIỆT ĐỘ THÀNH TẠO CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC 73 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO .80 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1-1 Sơ đồ địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu .11 Hình 1-2 Sơ đồ địa chất khu vực Pia Oắc (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:200.000) 17 Hình 1-3 Vị trí khu vực nghiên cứu sơ đồ cấu trúc miền Bắc Việt Nam (theo Trần Văn Trị , 2008) 21 Hình 2-4 Thực phân tích trọng sa (a) phân tích khống tướng (b) 32 Hình 3-5.Mạch thạch anh chứa cassiterit điểm V08-11 36 Hình 3-6 Mẫu đơn khoáng cassiterit (a) cassiterit bị xuyên cắt tổ hợp kesterit + sphalerit + chalcopyrit (b) 36 Hình 3-7 Tương quan hàm lượng nguyên tố tạp chất với Sn cassiterit khu vực Pia Oắc .39 Hình 3-8 Mạch thạch anh chứa wolframit điểm V08-11(a) đơn khoáng wolframit (b) 45 Hình 3-9 Wolframit kính hiển vi phản quang điểm quặng Pia Oắc 45 Hình 3-10 Tương quan hàm lượng nguyên tốchính tạp chất với W wolframit điểm quặng hóa Pia Oắc 47 Hình 3-11 Đơn khống kesterit (a) kesterit chalcopyrit hệ tạo dạng bao thể nhũ tương bềmặt sphalerit [đường kính thị trường 3,7mm](b) 51 Hình 3-12 Tương quan nguyên tố tạp chất với Sn kesterit điểm quặng hóa Pia Oắc 54 Hình 3-13 Đơn khống sphalerit (a) sphalerit chứa bao thể chalcopyrit nằm xen kẽ wolframit (b) mẫu T22-31-2-2 55 Hình 3-14 Tương quan hàm lượng nguyên tố tạp chất với với Zn sphalerit điểm quặng hóa Pia Oắc 57 Hình 3-15 Đơn khống chalcopyrit (a) chalcopyrit dạng hạt hình thù khơng xác định nằm tiếp xúc tổ hợp cộng sinh sphalerit + kesterit+chalcopyrit .60 Hình 3-16 Tương quan hàm lượng nguyên tố tạp chất với Cu chalcopyrit khu vực điểm quặng hoá Pia Oắc 62 Hình 3-17 Đơn khống pyrit (a) đơn tinh bán tự hình pyrit xâm tán mẫu mài láng T22-31-2-2 64 Hình 3-18 Tương quan hàm lượng nguyên tố tạp chất với Fe pyrit khu vực Pia Oắc 65 Hình 3-19 Đơn khoáng arsenopyrit khu vực Pia Oắc 68 Hình 3-20 Molybdenit màu xám sáng mẫu mài láng 69 Hình 4-21 Bao thể dung nham (MI) bao thể khí (FI) nguồn gốc ban tinh thạch anh greizen Mẫu V08-13-2 .75 Hình 4-22 Bao thể hai pha (khí+dung dịch) thạch anh mạch quặng mỏ Cami Mẫu V08-6-1 .75 Hình 4-23 Bao thể chất bốc nguyên sinh hai pha thạch anh greizen Mẫu V08-11-2 76 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2-1 Vị trí lấy mẫu quặng gốc vùng Pia Oắc 31 Bảng 3-2 Thành phần hoá học (%) nguyên tố khoáng vật cassiterit khu vực Pia Oắc, phân tích phương pháp microsond 40 Bảng 3-3 Thành phần hoá học (%) khoáng vật wolframit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích phương pháp microsond 48 Bảng 3-4 Thành phần hoá học (%) khoáng vật kesterit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích phương pháp microsond 52 Bảng 3-5 Thành phần hoá học (%) khoáng vật sphalerit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích microsond 58 Bảng 3-6 Thành phần hoá học (%) khoáng vật chalcopyrit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích phương pháp microsond 63 Bảng 3-7 Thành phần hoá học (%) khoáng vật pyrit khu vực Pia Oắc, phân tích phương pháp microsond 65 Bảng 4-8 Kết nghiên cứu đồng hóa bao thể thạch anh khu vực Pia Oắc.74 Bảng 4-9 Thành phần chất bốc bao thể khí (%mol) .76 MỞ ĐẦU Quặng thiếc nguồn tài nguyên có giá trị lớn kinh tế có ứng dụng rộng rãi sản xuất Cùng với phát triển xã hội, nhu cầu thị trường quặng thiếc ngày gia tăng Ở Việt Nam, mỏ thiếc lớn Tĩnh Túc, Trúc Khê, Khuôn Phầy, Ngòi Lẹm, Đa Cương, Đa Chay… hầu hết bị khai thác cạn kiệt việc khai thác vào giai đoạn cuối Pia Oắc – Cao Bằng vùng quặng chứa thiếc lớn Việt Nam Khu vực có nhiều mỏ thiếc sa khoáng khai thác từ sớm vào giai đoạn cạn kiệt mỏ Tĩnh Túc Thái Lạc, số mỏ thiếc sa khoáng khác tìm kiếm – thăm dị, đánh giá cấp trữ lượng khác Trong đó, khu khai thác mỏ thiếc gốc phức hệ Pia Oắc bị khai thác nhiều dấu hiệu quặng tiền đề địa chất cho thấy tiềm triển vọng quặng thiếc gốc Các tài liệu nghiên cứu mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc tương đối đa dạng chủ yếu tập trung vào phương diện đánh giá trữ lượng phục vụ khai thác khoáng sản Thực trạng nghiên cứu khu vực cho thấy cần có nghiên cứu chi tiết đặc điểm khoáng vật quặng mỏ thiếc gốc phương diện đặc điểm vật lý, đặc điểm hóa học, tổ hợp khống vật cộng sinh nhiệt độ thành tạo Việc nghiên cứu kỹ khoáng vật quặng mỏ thiếc gốc nguyên tố kèm, nhiệt độ thành tạo khoáng vật quặng mỏ giúp định hướng, đánh giá tiềm số hợp phần có ích quặng thiếc gốc khu vực Chính vậy, học viên lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đặc điểm nhiệt độ thành tạo khoáng vật quặng số mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc” làm luận văn mình, nhằm góp phần làm sáng tỏ đặc điểm khoáng vật, tổ hợp cộng sinh khoáng vật nhiệt độ thành tạo khoáng vật quặng mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc – Cao Bằng Mục tiêu nghiên cứu Xác lập đặc điểm khoáng vật quặng số mỏ thiêc gốc khu vưc Pia Oắc sở nghiên cứu hình thái - kiên trúc, thành phần hóa học khống vật quặng nhiệt độ thành tạo chúng Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu thành phần khoáng vật quặng (cassiterit, stannit, pyrit, chalcopyrit, sphalerit khoáng vật quặng khác) mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc - Nghiên cứu đặc điểm hình thái, kiến trúc khống vật quặng - Nghiên cứu thành phần hóa học khoáng vật quặng, đặc biệt nguyên tố quặng kèm - Xác lập đặc thù hình thái, kiến trúc thành phần hóa học khoáng vật quặng thiếc khu vực Pia Oắc - Xác định nhiệt độ thành tạo khoáng vật quặng mỏ thiếc Nguồn tài liệu Luận văn xây dựng sở tài liệu thu thập nghiên cứu học viên đồng nghiệp phịng Khống vật, Viện Địa chất - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam thực hiện, bao gồm: - Sử dụng kết nghiên cứu đề tài KHCN cấp Nhà nước: “Nghiên cứu đánh giá triển vọng khả thu hồi Inđi tụ khoáng thiếc Việt Nam nhằm xác lập nguồn nguyên liệu ứng dụng công nghệ nano” mã số ĐTĐL.2011 – T/22 - Kế thừa kết nghiên cứu đề tài phòng Khoáng vật, Viện Địa chất - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam thực Ngồi ra, học viên cịn sử dụng tài liệu địa chất – khoáng sản, tài liệu khai thác chế biến, sử dụng khoáng sản Pia Oắc thu thập từ địa sau: Thư viện Viện Địa chất - Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, lưu trữ địa chất thuộc Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam, tài liệu nghiên cứu chuyên đề, báo khoa học công bố website Nội dung Với mục tiêu nhiệm vụ trên, học viên thực luận văn với nội dung sau: - Tổng hợp sở văn liệu công bố về: đặc điểm địa lý-tự nhiên, đặc điểm địa chất-khoáng sản, lịch sử điều tra nghiên cứu quặng thiếc khu vực Pia Oắc tình hình nghiên cứu khống vật quặng thiếc - Xử lý kết phân tích: 30 mẫu trọng sa nhân tạo, 50 mẫu mài láng kính hiển vi phản quang, kết phân tích microsond, bao gồm: 58 mẫu cassiterit, 10 mẫu sphalerit, 19 mẫu wolframit, mẫu stannit, 15 mẫu pyrit, mẫu chalcopyrit từ Đề tài ĐTĐL.2011-T/22 Đề tài hợp tác Nga phịng Khống Vật, Viện Địa Chất - Viện Hàn Lâm Khoa học Công Nghệ Việt Nam thực hiện; sử dụng kết phân tích nhiệt độ đồng hoá bao thể đề tài hợp tác khoa học với Viện Hàn Lâm Khoa học Nga – Phân viện Siberia phịng Khống Vật, Viện Địa Chất - Viện Hàn Lâm Khoa học Công Nghệ Việt Nam thực Với kết nghiên cứu thu được, học viên xác lập đặc điểm khoáng vật quặng cụ thể cassiterit, wolframit, sphalerit, stannit, chalcopyrit pyrit điểm quặng hoá Pia Oắc mỏ thiếc gốc Ca Mi, khu vực Pia Oắc, Cao Bằng Bố cục Kết nghiên cứu trình bày luận văn có bố cục sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan khu vực nghiên cứu Chương 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu phương pháp nghiên cứu Chương 3: Đặc điểm khoáng vật quặng số mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc Chương 4: Nhiệt độ thành tạo khoáng vật quặng số mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc Kết luận Tài liệu tham khảo 10 a) Arsenopyrit [FeAsS] Arsenopyrit có màu trắng thiếc, ánh kim, khơng cát khai Dưới kính hiển vi phản quang arsenopyrit có màu trắng, độ cao khống vật khác, phản xạ tốt Kích thước: từ 0,075 x 0,1 mm đến 0,175 x 0,35 mm Là hạt có dạng hình thù khơng xác định dạng nằm xâm tán mẫu Kiến trúc tha hình đến bán tự hình Nằm tiếp xúc tổ hợp chalcopyrit + sphalerit + kesterit, đôi chỗ bị xuyên cắt sphalerit Điều chứng tỏ arsenopyrit có thứ tự thành tạo sớm so với khoáng vật chalcopyrit, sphalerit, kesterit (hình 3-15) Hình 3-19 Đơn khống arsenopyrit khu vực Pia Oắc b) Molypdenit [MoS2] Dưới kính hiển vi quặng, molybdenit có màu xám sáng, đơi chỗ có sắc thái phớt nâu, bề mặt dễ bị cà nát Kích thước: từ 0,0525 x 0,263 mm đến 0,875 x 4,025 mm Là đám hạt có dạng ổ, tấm, vảy, lá, dạng lăng trụ kéo dài nằm xâm tán đá Kiến trúc bán tự hình đến tự hình Rìa tiếp xúc rõ ràng với bismuthinit, sphalerit đá vây quanh Điều cho thấy molybdenite bismuthinit có thời kỳ thành tạo tương đồng (hình 3-16) 67 Hình 3-20 Molybdenit màu xám sáng mẫu mài láng c) Bismuthinit [Bi2S3] Bismuthinit gặp mẫu mài láng, có màu trắng, sắc thái phớt vàng, khả phản xạ mạnh galenit Kích thước: từ 0,123 x 0,315 mm đến 0,245 x 0,298 mm Là đám hạt có dạng hình thù khơng xác định nằm xâm tán mẫu Kiến trúc tha hình Nằm tiếp xúc molybdenite, bề mặt đôi chỗ chứa bao thể chalcopyrit hệ d) Galenit [PbS] Galenit có màu trắng, bề mặt nhẵn Kích thước: từ 0,0075 x 0,01mm đến 0,0875 x 0,123 mm Gồm loại chính: Loại vi hạt, đám hạt tha hình nằm xâm tán mẫu, đôi chỗ lấp đầy lỗ hổng cassiterit wolframit Loại đám hạt có dạng hình thù khơng xác định nằm xâm tán mẫu Kiến trúc tha hình Thường tạo tổ hợp cộng sinh với sphalerit Gồm hệ: + Thế hệ 1: thành tạo đồng thời Chalcopyrit hệ 1, bao quanh xuyên cắt sphalerit + Thế hệ 2: tạo bao thể nhũ tương bề mặt sphalerit đơn tinh thể nằm sphalerit kesterit e) Bornit, Chalcocit Covellit Bornit, chalcozitevà covellit khoáng vật thứ sinh chalcopyrit biến đổi thành, có hàm lượng thấp mẫu mài láng 68 Bornit [Cu5FeS4] phổ biến chalcocit covellit, màu hồng ánh tím đậm, kích thước từ 0,21 x 0,238 mm đến 0,77 x 2,63 mm Là đám hạt có dạng hình thù khơng xác định nằm xâm tán mẫu Kiến trúc tha hình Thường xuyên cắt rìa kesterit wolframit; đơi mọc xun khống vật kesterit Rìa bornit bị biến đổi mạnh thành covellit Covellit [CuS] Chalcocit [Cu2S] Xuất không nhiều mẫu Chủ yếu phân bổ rìa khống vật chalcopyrit bị biến đổi phần Màu xanh da trời Kích thước: 0,075 x 0,0875 mm Là đơn tinh bán tự hình nằm xâm tán mẫu f) Goethit[FeO(OH)], limonit [FeO(OH).nH2O] Goethit, limonit có mẫu, khoáng vật thứ sinh biến đổi từ pyrit, chủ yếu xuất rìa khống vật pyrit Nói chung, khoáng vật molybdenit, bismuthinit, arsenopyrit, galenit, bornit, chalcocit, covellit, goethit limonit khơng phải khống vật điển hình khu vực Pia Oắc Chúng xuất với mật độ tương đối thấp không mang giá trị công nghiệp mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc Qua kết rút số nhận định sau: • Các khống vật có mặt quặng thiếc gốc khu vực là: cassiterit, wolframit, kesterit, sphalerit, chalcopyrit, pyrit Các khoáng vật phụ bao gồm: molypdenit, arsenopyrit, galenit, bitmusthinit khoáng vật thứ sinh bornit, chalcocit, covellit, limonit goethit • Cassiterit thường tập trung phần rìa thân quặng, khoáng vật thành tạo sớm mỏ thiếc gốc vùng Pia Oắc Kiến trúc tha hình, màu nâu sẫm, cấu tạo phân đới, vết vạch màu sẫm, ánh kim cương, kích thước 0,1-5mm Hàm lượng Sn chiếm 78,42%, nguyên tố tạp chất bao gồm: Fe, Ti, Nb, Mn, In Trong đó, In Nb hai nguyên tố có giá trị tập trung cao so với số Clark • Wolframit nằm trung tâm mạch quặng, gặp dạng tích tụ hình méo mó mạch đơn khống mỏng, chiều dài vài cm Wolframit có màu đen 69 nâu đến đỏ sẫm, tương đối sắc cạnh, vết vạch nâu sẫm, ánh mặt cát khai ánh kim cương, phương cịn lại có ánh mỡ Wolframit cassiterit có thứ tự thành tạo tương đối cận kề, wolframit thành tạo sau cassiterit Hàm lượng W chiếm 59,64%, nguyên tố tạp chất bao gồm Sn, In, Nb, Mn, Ta, Ti, Fe Trong đó, In Ta hai ngun tố có hàm lượng trung bình cao số Clark • Kesterit loại khống vật chứa thiếc có giá trị sau cassiterit Kesterit có màu vàng rõ đến xám thép, có sắc lục xanh oliu vết vỡ, kích thước thay đổi đến vài mm, tha hình, có hai hệ thành tạo chính, thường nằm tổ hợp cộng sinh có thứ tự thành tạo tương đồng với sphalerit chalcopyrit Các nguyên tố kesterit Sn (25,32%), Cu (26,49%), Fe (2,38%) Zn (15,35%), nguyên tố tạp chất Ag, Cd, In, Mn, Sb, Se, Te Trong đó, In, Cd, Ag nguyên tố có giá trị trung bình cao số Clark, nghiên cứu khả thu hồi để ứng dụng công nghiệp • Sphalerit gặp tổ hợp cộng sinh với chalcopyrit kesterit, dạng tha hình dạng tứ diện Màu nâu đen tới đen, ánh kim cương, cát khai hồn tồn, sắc cạnh, khơng bị bào mịn, vết vạch trắng có màu vàng, nâu tươi, kích thước nhỏ mm, có hai hệ thành tạo chính, thường nằm tổ hợp cộng sinh có thứ tự thành tạo tương đồng với kesterit chalcopyrit Hàm lượng Zn trung bình 60,70%, S (32,93%), nguyên tố tạp chất bao gồm Ag, Cd, Cu, Fe, Mn, Sb, Se, Te, In Trong đó, In Cd có hàm lượng cao so với số Clark • Chalcopyrit chủ yếu gặp dạng hợp thể hạt nhỏ, kết hợp chặt chẽ với kesterit sphalerit, màu vàng thau, sắc lống vàng sẫm tía, vết vạch đen có sắc lục, khơng thấu quang, ánh kim mạnh, kích thước đến vài mm, tha hình, có hai hệ thành tạo chính, thường nằm tổ hợp cộng sinh có thứ tự thành tạo tương đồng với sphalerit kesterit Các nguyên tố Cu 70 (34,60%), Fe (29,33%), S (34,88%) nguyên tố kèm: Ag, Zn, In, Sn, Sb, Cd Trong đó: nguyên tố In Sb hai nguyên tố có hàm lượng cao số Clark • Pyrit có dạng đơn tinh thể xâm tán thân quặng, màu vàng thau, tinh hệ lập phương, kích thước nhỏ mm Hàm lượng Fe (46,59%) S (53,36%), nguyên tố tạp chất bao gồm: Ag, Zn, Sn, Cu, As, Cd, In, Sb Trong đó, Ag có hàm lượng trung bình khu vực cao số Clark, nguyên tố As, Cd, In, Sb có hàm lượng khống vật pyrit • Các tổ hợp cộng sinh khống vật có mặt điểm quặng hóa Pia Oắc mỏ Ca Mi là: sphalerit + kestertite + chalcopyrit, sphalerit + galenit kesterit + galenit Đây sản phẩm phân rã dung dịch cứng trình thành tạo mạch quặng Thứ tự thành tạo tương đối khoáng vật sau: (cassiterit, wolframit)  (molypdenit, bismuthinit, pyrit, arsenopyrit)  (sphalerit, kesterit, chalcopyrit, galenit)  (các khoáng vật thứ sinh: bornit, covellit, chalcocit, goethit, limonit) • Các nguyên tố tạp chất khoáng vật quặng bao gồm: Cd, In, Se, Sb, Te, Ta, Nb Trong đó, In, Cd, Ag Sb ngun tố có giá trị cơng nghiệp In thường kèm với khoáng vật kesterit, cassiterit, chalcopyrit, wolframit sphalerit Cd có mặt nhiều kesterit, sphalerit, chalcopyrit pyrit Ag có mặt kesterit chalcopyrit Sb có mặt pyrit Các nguyên tố khác xuất hạn chế khoáng vật khu vực 71 CHƯƠNG NHIỆT ĐỘ THÀNH TẠO CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC Do đo trực tiếp nhiệt độ thành tạo quặng thiếc từ khoáng vật quặng nên học viên sử dụng kết nghiên cứu bao thể mạch thạch anh chứa quặng thiếc khu vực Pia Oắc Để nghiên cứu nhiệt độ đồng hoá bao thể, sử dụng lát mỏng mài bóng có độ dày 0,3mm từ thạch anh mẫu greizen Thành phần bao thể nghiên cứu máy Camebax-Microprobe (Trung tâm Phân tích Viện Địa chất Khoáng vật học, Viện Hàn lâm Khoa học Nga chi nhánh Siberia, Novosibirsk) phổ kế ion (MS-IR) (Viện công nghệ Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Nga, chi nhánh Yaroslavl) Các nguyên tố nguyên tố vết (Mn, Rb, Cs, F, Cl) xác định phân tích XRF Kết đo hiệu chuẩn với mẫu chuẩn phịng thí nghiệm Các phân tích thực với điện gia tốc 20 kV chùm điện tử 20 nA Hàm lượng H2O, Li, Rb, Cs, F xác định phổ kế ion (MS-SI) Nghiên cứu nhiệt áp kế bao thể lỏng thạch anh từ mạch quặng Pia Oắc thực cách đốt nóng nồi hấp áp lực H 2O Sử dụng nước nặng để kiểm sốt tính chống thấm bao thể lỏng nghiên cứu quang phổ hồng ngoại (IR - Spectrocopy) Các bao thể lỏng nung nhiệt độ 600°С, 620°С, 635°С, 650°С áp lực kbar hai ngày, sau để nguội Tốc độ nguội phút khoảng 100°С/ phút Trong thí nghiệm này, sử dụng lát mỏng mài bóng chứa bao thể lỏng hạt thạch anh từ mẫu nghiền từ mẫu Sau giai đoạn nung nóng, bao thể nghiên cứu kính hiển vi sử dụng Olympus BX-51.Nghiên cứu kính hiển vi bao thể lỏng lớn thạch anh từ đá granit giai đoạn chính, giai đoạn xâm nhập bổ sung, đá granit bị greizen hố qua đun nóng nồi hấp phân tích phân tích vi thám sử dụng phương pháp XRF số hiệu JEOL 72 JXA-8100 với điện áp 20 kV Để giảm thiểu thất lượng Na, đường kính chùm tia tăng lên 10 μm, cường độ chùm tia giảm đến 10 nA Sự Na lựa chọn thơng số phân tích xác định từ giảm dòng cường độ NaKα 30 giây chiếm trung bình, 13 rel.%.Các đầu dị vi thám điều chỉnh theo hiệu chuẩn khoáng vật hợp chất tổng hợp Các nguyên tố vết nguyên tố phân tán bao thể lỏng phân tích máy phổ kế ion với đầu dò Cameca IMS-4f Trong thạch anh mạch quặng thiếc greizen chứa thiếc xác lập vô số bao thể chất bốc (FI) dung thể (MI) nguyên sinh kích thước nhỏ khơng q 15μ Theo tỉ lệ pha, bao thể fluid chia bao thể khí (trong bao thể, pha khí áp đảo, khí >> dung dịch) bao thể nước – muối (dung dịch > khí) Trong pha chất bốc thường quan sát thấy bọt khí hình trịn, chứng tỏ chúng chứa pha nước khí (hình 4-1, 4-2, 4-3) Khi nung, tất bao thể đồng tạo thành pha lỏng Nhiệt độ đồng bao thể cho khoảng biến thiên nhiệt độ từ 345 o đến 165o Giai đoạn thành tạo mạch thạch anh – cassiterit tương ứng với khoảng 345 – 312oC Nồng độ muối dung dịch bao thể không lớn dao động 3,3 đến 6,5% NaCl đương lượng Khi nhiệt độ giảm, độ muối dung dịch giảm xuống – 3% NaCl% đương lượng Khoảng nhiệt độ chung thời kỳ greizen hóa từ 345 – 165oC (bảng 4-1) Bảng 4-8 Kết nghiên cứu đồng hóa bao thể thạch anh khu vực Pia Oắc Số TT Ký hiệu mẫu Tên mẫu Nhiệt độ đồng hóa (ºC) V-08-6-2 V-08-6-4 V-08-12-4 V-08-12-4 Mạch thạch anh, mỏ Cami Mạch thạch anh, mỏ Cami Đá greizen, Pia Oắc Mạch thạch anh, Pia Oắc 345-325 325-312 170-165 345-338 Phân tích pha khí bao thể fluid phương pháp IR – Spectrocopy cho thấy tồn CO2 CH4 thành phần chất bốc Trong bao thể hai pha, hàm lượng CO2 dao động khoảng 97,3 đến 76,7; CH từ 23,3 đến 2,7% mol Trong 73 bao thể khí, CO2 chiếm đa số từ 99,1 đến 97,7% mol, hàm lượng CH dao động từ 2,3 đến 0,9% mol (Bảng 4-2) Theo phương pháp LA – ICP – MS fluid mỏ thiếc cho thấy có mặt FeCl2 thành phần dung dịch bao thể, không kể NaCl, chứng tỏ nhiệt độ eutectic thấp Như biết, thành phần fluid bao thể thạch anh mạch cassiterit biểu diễn dãy (NaCl > FeCl2 > KCl > CaCl2 >MnCl2) Sự có mặt FeCl CH4 chứng tỏ đặc tính khử tương đối fluid thành tạo mạch greizen mang thiếc Sự xuất nước pha lỏng fluid giai đoạn hậu magma liên quan tới q trình oxy hóa fluid, xảy tương tác dung thể granit đá vây quanh ngưng tụ từ pha khí sang pha lỏng nguội Nếu áp suất chất bốc fluid không vượt áp suất địa tĩnh, khơng có thay đổi mật độ đá vây quanh q trình giảm nhiệt độ từ từ xảy hệ khép kín tương đối Hình 4-21 Bao thể dung nham (MI) Hình 4-22 Bao thể hai pha bao thể khí (FI) nguồn gốc (khí+dung dịch) thạch anh ban tinh thạch anh greizen Mẫu V08- mạch quặng mỏ Cami Mẫu V08-6-1 13-2 74 Hình 4-23 Bao thể chất bốc nguyên sinh hai pha thạch anh greizen Mẫu V08-11-2 Bảng 4-9 Thành phần chất bốc bao thể khí (%mol) Số TT Ký hệu mẫu V-08-6-2-1 V-08-6-2-2 V-08-6-2-3 V-08-6-2-4 V-08-6-4-1 Tên mẫu Mạch thạch anh, mỏ Cami Mạch thạch anh, mỏ Cami Mạch thạch anh, mỏ Cami Mạch thạch anh, mỏ Cami Mạch thạch anh, mỏ Cami CO2 76.7 97.7 97.3 98.8 99.1 N2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 H2S 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 CH4 23.3 2.3 2.7 1.2 0.9 Như kết luận rằng, giai đoạn thành tạo mạch thạch anh – cassiterit tương ứng với khoảng 345 – 312oC, khoảng nhiệt độ chung thời kỳ greizen hóa từ 345 – 165oC điều kiện tính khử tương đối fluid thành tạo mạch greizen mang thiếc 75 KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu, phân tích luận giải tài liệu rút kết luận đặc điểm nhiệt độ khoáng vật quặng mỏ thiếc gốc Ca Mi điểm quặng hoá Pia Oắc khu vực Pia Oắc, Cao Bằng sau: Các khống vật có mặt quặng thiếc gốc khu vực là: cassiterit, wolframit, kesterit, sphalerit, chalcopyrit, pyrit Các khoáng vật phụ bao gồm: molypdenit, arsenopyrit, galenit, bitmusthinit khoáng vật thứ sinh bornit, chalcocit, covellit, limonit goethit Cassiterit thường tập trung phần rìa thân quặng, khoáng vật thành tạo sớm mỏ thiếc gốc vùng Pia Oắc Kiến trúc tha hình, màu nâu sẫm, cấu tạo phân đới, vết vạch màu sẫm, ánh kim cương, kích thước 0,1-5mm Hàm lượng Sn chiếm 78,42%, nguyên tố tạp chất bao gồm: Fe, Ti, Nb, Mn, In Trong đó, In Nb hai nguyên tố có giá trị tập trung cao so với số Clark Wolframit nằm trung tâm mạch quặng, gặp dạng tích tụ hình méo mó mạch đơn khoáng mỏng, chiều dài vài cm Wolframit có màu đen nâu đến đỏ sẫm, tương đối sắc cạnh, vết vạch nâu sẫm, ánh mặt cát khai ánh kim cương, phương lại có ánh mỡ Wolframit cassiterit có thứ tự thành tạo tương đối cận kề, wolframit thành tạo sau cassiterit Hàm lượng W chiếm 59,64%, nguyên tố tạp chất bao gồm Sn, In, Nb, Mn, Ta, Ti, Fe Trong đó, In Ta hai nguyên tố có hàm lượng trung bình cao số Clark Kesterit loại khống vật chứa thiếc có giá trị sau cassiterit Kesterit có màu vàng rõ đến xám thép, có sắc lục xanh oliu vết vỡ, kích thước thay đổi đến vài mm, tha hình, có hai hệ thành tạo chính, thường nằm tổ hợp cộng sinh có thứ tự thành tạo tương đồng với sphalerit chalcopyrit Các nguyên tố kesterit Sn (25,32%), Cu (26,49%), Fe (2,38%) Zn (15,35%), nguyên tố tạp chất Ag, Cd, In, Mn, Sb, Se, Te Trong đó, In, Cd, Ag ngun tố có giá trị trung bình cao số Clark, nghiên cứu khả thu hồi để ứng dụng công nghiệp 76 Sphalerit gặp tổ hợp cộng sinh với chalcopyrit kesterit, dạng tha hình dạng tứ diện Màu nâu đen tới đen, ánh kim cương, cát khai hồn tồn, sắc cạnh, khơng bị bào mịn, vết vạch trắng có màu vàng, nâu tươi, kích thước nhỏ mm, có hai hệ thành tạo chính, thường nằm tổ hợp cộng sinh có thứ tự thành tạo tương đồng với kesterit chalcopyrit Hàm lượng Zn trung bình 60,70%, S (32,93%), nguyên tố tạp chất bao gồm Ag, Cd, Cu, Fe, Mn, Sb, Se, Te, In Trong đó, In Cd có hàm lượng cao so với số Clark Chalcopyrit chủ yếu gặp dạng hợp thể hạt nhỏ, kết hợp chặt chẽ với kesterit sphalerit, màu vàng thau, sắc lống vàng sẫm tía, vết vạch đen có sắc lục, khơng thấu quang, ánh kim mạnh, kích thước đến vài mm, tha hình, có hai hệ thành tạo chính, thường nằm tổ hợp cộng sinh có thứ tự thành tạo tương đồng với sphalerit kesterit Các nguyên tố Cu (34,60%), Fe (29,33%), S (34,88%) nguyên tố kèm: Ag, Zn, In, Sn, Sb, Cd Trong đó: nguyên tố In Sb hai nguyên tố có hàm lượng cao số Clark Pyrit có dạng đơn tinh thể xâm tán thân quặng, màu vàng thau, tinh hệ lập phương, kích thước nhỏ mm Hàm lượng Fe (46,59%) S (53,36%), nguyên tố tạp chất bao gồm: Ag, Zn, Sn, Cu, As, Cd, In, Sb Trong đó, Ag có hàm lượng trung bình khu vực cao số Clark, nguyên tố As, Cd, In, Sb có hàm lượng khống vật pyrit Các tổ hợp cộng sinh khống vật có mặt điểm quặng hóa Pia Oắc mỏ Ca Mi là: sphalerit + kesterite + chalcopyrit, sphalerit + galenit kesterit + galenit Đây sản phẩm phân rã dung dịch cứng trình thành tạo mạch quặng Thứ tự thành tạo tương đối khoáng vật sau: (cassiterit, wolframit)  (molypdenit, bismuthinit, pyrit, arsenopyrit)  (sphalerit, kesterit, chalcopyrit, galenit)  (các khoáng vật thứ sinh: bornit, covellit, chalcocit, goethit, limonit) Các nguyên tố tạp chất khoáng vật quặng thiếc bao gồm: Cd, In, Se, Sb, Te, Ta, Nb Trong đó, In, Cd, Ag Sb ngun tố có giá trị cơng nghiệp In thường kèm với khoáng vật kesterit, cassiterit, chalcopyrit, 77 wolframit sphalerit Cd có mặt nhiều kesterit, sphalerit, chalcopyrit pyrit Ag có mặt kesterit chalcopyrit Sb có mặt pyrit Các nguyên tố khác xuất hạn chế khoáng vật khu vực 10 Điều kiện thành tạo mạch thạch anh – cassiterit mỏ Ca Mi điểm quặng hoá Pia Oắc tương ứng với khoảng 345 – 312oC, khoảng nhiệt độ chung thời kỳ greizen hóa từ 345 – 165oC điều kiện tính khử tương đối fluid thành tạo mạch greizen mang thiếc 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đào Đình Thục (1995), Các thành hệ núi lửa Paleozoi sớm - Việt Nam, Bản đồ Địa chất 78 8-25 Liên đoàn Bản đồ Địa chất Hà Nội Đovjikov A.E nnk (1965), Bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1:500.000, Tổng cục Địa chất xuất bản, Hà Nội Đovjikov A.E nnk, (1965), Địa chất miền Bắc Việt Nam - Bản thuyết minh cho đồ địa chất miền Bắc Việt Nam, (584), Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Dương Đức Kiêm (1971), “Tìm hiểu quặng thiếc Bắc Lũng”, Tạp chí Địa chất, (98) Dương Xuân Hảo (1968), “Sơ kết địa tầng Silur - Đevon miền Bắc Việt Nam”, Địa chất số 45, Hà Nội Hoàng Sao, 2008, “Đặc điểm khống hóa nhiệt độ thành tạo quặng thiếc – wolfram số mỏ miền Bắc Việt Nam”, Tạp chí Địa chất, (308) Hồng Trọng Mai (1967), “Sơ lược khoáng vật học cassiterit Pia Oắc”, Tạp chí Địa chất Izokh E.P., Lê Đình Hữu, Nguyễn Văn Chiển (1964), ”Những tài liệu magma miền Bắc Việt Nam”, Địa chất số 45/1965, Hà Nội Lê Văn Thân (1973), “Thành hệ cassiterit dạng keo ryolite vùng Tam Đảo”, Tạp chí Địa chất, (107), 7-9 10 Nguyễn Thị Kim Hồn, Nguyễn Văn Ngỗn (1987), “Về thành hệ chứa thiếc miền Thanh – Nghệ - Tĩnh”, Địa chất Khoáng sản Việt Nam, 182-183 11 Nguyễn Văn Liêm (1966), “Về vấn đề phân chia địa tầng Paleozoi thượng Bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1:500.000”, Địa chất số 76, Hà Nội 12 Nguyễn Văn Liêm (1978), “Đới có Schwagerina vùng Vạn Yên Vị trí địa 79 tầng ý nghĩa việc lập đồ địa chất”, Địa chất số 63, Hà Nội 13 Nguyễn Văn Ngoãn (1985), “Nghiên cứu nguyên tố tạp chất cassiterit Việt Nam ý nghĩa thị chúng”, Tạp chí Địa chất 14 Phạm Văn Mẫn (1982), “Các thành hệ quặng thiếc miền Bắc Việt Nam”, Địa chất Khoáng sản Việt Nam, I (156), 249-254 15 Phan Lưu Anh (2010), Đề tài hợp tác nghiên cứu khoa học với Viện Hàn Lâm Khoa học Nga-phân viện Siberia, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam 16 Tống Duy Thanh nnk (1979), Hoàn thiện thang địa tầng Việt Nam, Lưu trữ Cục Địa chất khoáng sản Việt Nam, Hà Nội 17 Trần Văn Trị nnk (1964), Địa chất Việt Nam phần Miền Bắc, thuyết minh kèm theo đồ địa chất tỷ lệ 1:1.000.000, (355), Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 80 Tiếng Anh 18 Guoliang Gan (1994), “Compositional characteristics and existing forms of major, trace and rare-earth elements in cassiterit, Dupangling tin ore field, Guangxi”, www.Sciencedirect.com 19 K Alishan Yener (1989), “Kestel: An Early Bronze Age Source of Tin Ore in the Taurus Mountains, Turkey”, www.Sciencedirect.com 20 M G Dobrovol’skaya (2008), “Unusual sphalerit, chalcopyrit, and stannit intergrowths at tin deposits”, www.Sciencedirect.com 21 Nguyen Kinh Quoc (1991), “Late Paleozoic-Early Mesozoic volcanism of Indochina”, Abstr 30th Intern Geol Congr., II (366), Beijing 22 P R Joshi (1988), “Geology and Exploration for Tin-Mineralization in the Himalayas of Nepal”, Geology of Tin Deposits in Asia and the Pacific 23 Qiming Peng (1992), “Fluid inclusion studies of the skarn-type tin mineralization at Red-A-ven, Northwest Dartmoor, England”, Chinese Journal of Geochemistry 24 S.Acharya (1982), “The Tin Ore www.Sciencedirect.com 81 Deposit of Orissa, India”, ... tình hình nghiên cứu phương pháp nghiên cứu Chương 3: Đặc điểm khoáng vật quặng số mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc Chương 4: Nhiệt độ thành tạo khoáng vật quặng số mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc Kết... ? ?Nghiên cứu đặc điểm nhiệt độ thành tạo khoáng vật quặng số mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc? ?? làm luận văn mình, nhằm góp phần làm sáng tỏ đặc điểm khoáng vật, tổ hợp cộng sinh khoáng vật nhiệt độ. .. KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC 34 CHƯƠNG 73 NHIỆT ĐỘ THÀNH TẠO CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC 73 KẾT