Nguồn gốc quặng hóa chì kẽm khu vực nà bốp pù sáp, chợ đồn, bắc cạn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ- ĐỊA CHẤT -*** - TẠ VĂN THẮNG NGUỒN GỐC QUẶNG HĨA CHÌ - KẼM KHU VỰC NÀ BỐP – PÙ SÁP, CHỢ ĐỒN, BẮC KẠN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ- ĐỊA CHẤT -*** - TẠ VĂN THẮNG NGUỒN GỐC QUẶNG HĨA CHÌ - KẼM KHU VỰC NÀ BỐP – PÙ SÁP, CHỢ ĐỒN, BẮC KẠN Ngành : Kỹ thuật địa chất Mã số: 60520501 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN MỸ DŨNG HÀ NỘI – 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi; số liệu, kết luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình Hà Nội, Ngày 10 Tháng Năm 2015 Tạ Văn Thắng MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .4 DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH .6 DANH MỤC CÁC ẢNH .7 MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT VÙNG NGHIÊN CỨU 12 1.1 Vị trí vùng nghiên cứu 12 1.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất vùng .16 1.3 Địa tầng .17 1.4 Magma 19 1.5.1 Tổ hợp thạch kiến tạo 22 1.5.2 Đứt gãy 24 1.6 Khoáng sản 24 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Tổng quan khống sản chì – kẽm 26 2.1.1 Đặc điểm địa hố chì kẽm 26 2.1.2 Đặc điểm khoáng vật học chì kẽm 28 2.2 Tổng quan loại hình mỏ chì – kẽm đá trầm tích 30 2.2.1 Mỏ SEDEX 31 2.2.2 Mỏ kiểu thung lũng Missisipi (MVT) 31 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 32 2.3.1 Tổng hợp tài liệu 32 2.3.2 Khảo sát, nghiên cứu thực địa .33 2.3.3 Các phƣơng pháp phân tích 33 2.3.4 Phƣơng pháp nghiên cứu thành phần vật chất quặng 33 2.3.5 Các phƣơng pháp nghiên cứu đồng vị S Pb 34 CHƢƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HĨA CHÌ – KẼM KHU VỰC NÀ BỐP – PÙ SÁP, HUYỆN CHỢ ĐỒN, TỈNH BẮC KẠN 37 3.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU NÀ BỐP – PÙ SÁP 37 3.1.1 Địa tầng .37 3.1.2 Magma 40 3.1.3 Kiến tạo .40 3.2 Đặc điểm hình thái quy luật phân bố thân quặng 45 3.3 Các biến đổi nhiệt dịch đá vây quanh tổ hợp cộng sinh khoáng vật .53 3.3.1 Các tƣợng biến đổi nhiệt dịch 53 3.3.2 Đặc điểm khoáng vật quặng 55 3.3.2 Cấu tạo kiến trúc quặng .60 3.3.3 Thứ tự sinh thành tổ hợp cộng sinh khoáng vật .61 3.4 Các yếu tố khống chế quặng hóa khu Nà Bốp – Pù Sáp 64 3.4.1 Địa tầng .64 3.4.2 Magma 64 3.4.3 Kiến tạo .64 3.5 Kết phân tích đồng vị S đồng vị Pb 65 3.6 Một số nhận định nguồn gốc quặng chì – kẽm khu vực Nà Bốp - Pù Sáp 68 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO .71 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Cal: Calcit; Sph: sphalerit; Cp: Chalcopyrit Ta: Thạch anh; Do: Dolomit; TB – ĐN: Tây bắc – Đông nam Ga: galenit; ĐB – TN: Đông bắc – Tây nam Goe: Goetit; THCSKV: Tổ hợp cộng sinh khoáng vật; Po: Pyrotin; TQ: Thân quặng; Py: Pyrit; TK: Thân khoáng; Q: Khoáng vật quặng; DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 2.1 2.2 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Nội dung Quan hệ khái quát Eh, pH độ linh động nguyên tố Pb Zn Các khống vật cơng nghiệp chì kẽm Kết phân tích ngun tố (ppm) – thân quặng mỏ Nà Bốp Thành phần hố học thân quặng chì kẽm theo mẫu Thứ tự sinh thành THCSKV quặng chì-kẽm mỏ Nà Bốp, Chợ Đồn Kết phân tích đồng vị δ34 S‰ Kết phân tích đồng vị chì Trang 28 29 46 47 63 65 66 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình vẽ 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 3.1 3.2 3.3 3.4 Nội dung Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu Bản đồ phân bố điểm mỏ quặng chì - kẽm vùng Việt Bắc Sơ đồ phân bố mỏ chì-kẽm khu vực Chợ Điền-Chợ Đồn Sơ đồ địa chất khoáng sản vùng Chợ Đồn Sơ đồ kiến tạo vùng Chợ Đồn Bản đồ địa chất khu Nà Bốp – Pù Sáp Thân quặng chì – kẽm giả tầng mỏ Nà Pốp Thân quặng phát triển theo đới cà náy dập vỡ phƣơng tây bắc – đông nam lấp đầy hang hốc karst Biểu đồ biểu diễn giá trị đồng vị chì bối cảnh thành tạo Trang 13 14 15 21 23 39 48 51 67 DANH MỤC CÁC ẢNH Số hiệu Nội dung Trang ảnh 1.1 Đá vơi chứa chì kẽm hệ tầng Cốc Xô 19 3.1 37 Thế nằm đơn nghiêng đá vôi hệ tầng Cốc Xô 3.2 41 Đới dập vỡ, cà nát phƣơng TB – ĐN Mạch thạch anh calcit chứa khống hóa Pb-Zn lấp đầy đới cà nát 3.3 42 dập vỡ dọc theo hệ thống đứt gãy thuận phƣơng TB-ĐN Mạch thạch anh chứa khoáng hóa Pb-Zn lấp đầy vào ranh giới 3.4 42 các thấu kính đá vơi bị calcit hóa 3.5 43 Khe nứt đƣờng lị bị nƣớc ngấm vào gây ơxi hóa Mặt trƣợt với dăm kết vôi đứt gãy ĐB-TN làm dịch 3.6 44 chuyển thân quặng 3.7 44 Mặt trƣợt quan sát bờ moong khai thác mỏ Nà Bốp 3.8 45 Các gờ trƣợt tinh thể calcit mọc từ gờ trƣợt Thân quặng nằm gần nhƣ chỉnh hợp với đá vây quanh theo mặt 3.9 49 bong lớp 3.10 49 Thân quặng tầng 306 lò 320 mỏ Nà Bốp 3.11 50 Hốc Karst chứa quặng chì- kẽm đƣợc khai thác hết mỏ Pù Sáp 3.12 54 Đá vôi tái kết tinh, bị calcit hóa, dolomit hóa, thạch anh hóa mạnh 3.13 54 Đá biến đổi thạch anh hoá, dolomit hoá 3.14 55 Galenit cộng sinh với chalcopyrit mạch thạch anh 3.15 56 Mạch quặng chì kẽm xun cắt vào đá vơi 3.16 57 Tập hơp Pyrit có dạng đám xâm tán đá 3.17 58 Pyrit xâm tán mạch thạch anh- calcit Một số hình ảnh tổ hợp cơng sinh khoáng vật quặng mỏ Nà Bốp 3.18 59 – Pù Sáp MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Kết công tác điều tra địa chất – khoáng sản tiến hành khu vực cho thấy vùng Chợ Đồn có tiềm lớn quặng chì – kẽm với hàng loạt mỏ điểm quặng đƣợc phát nhƣ: Nà Bốp – Pù Sáp, Nà Tùm, Lũng Hồi v.v Trong khu vực Nà Bốp – Pù Sáp khu vực tồn quặng hóa chì – kẽm điển hình cho vùng quặng Chợ Đồn Quặng hóa chì – kẽm khu vực đƣợc thăm dò đƣa vào khai thác, đặc điểm quặng hóa khu vực đƣợc nhiều số nhà địa chất quan tâm nghiên cứu Mặc dù vậy, chƣa có nghiên cứu định lƣợng để làm rõ nguồn gốc vật chất tạo quặng khu mỏ dẫn đến hạn chế việc xác định loại hình mỏ đánh giá khả tồn quặng ẩn sâu khu vực nghiên cứu, ảnh hƣởng đến công tác đánh giá tiềm quặng chì – kẽm vùng Chợ Đồn nói riêng nhƣ luận giải kiến tạo-sinh khống chì – kẽm vùng Đơng Bắc Việt Nam nói chung Vì việc làm rõ nguồn gốc quặng hóa chì - kẽm khu vực Nà Bốp – Pù Sáp việc cần thiết đặt Học viên lựa chọn để tài với tiêu đề “Nguồn gốc quặng hóa chì – kẽm khu vực Nà Bốp – Pù Sáp, Chợ Đồn, Bắc Kạn” nhằm giải đáp ứng đáp ứng yêu cầu cấp đặt nhƣ trình bày Mục tiêu Mục tiêu đề tài: Làm sáng tỏ nguồn gốc quặng hóa chì – kẽm khu vực Nà Bốp – Pù Sáp, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn Nhiệm vụ - Nghiên cứu đặc điểm địa chất khoáng sản vùng Chợ Đồn - Nghiên cứu đặc điểm địa chất khu vực Nà Bốp – Pù Sáp, đặc điểm địa chất phân bố thân quặng, đới khoáng hóa, yếu tố địa chất khống chế quặng hóa chì – kẽm vùng nghiên cứu - Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm quy luật biến đổi nhiệt dịch đá vây quanh, đặc điểm thành phần vật chất, thứ tự tổ hợp cộng sinh khoáng vật quặng, giai đoạn tạo quặng, đặc trƣng tổ hợp đồng vị S, đồng vị Pb để từ rõ đặc điểm 58 Ảnh 3.17: Pyrit xâm tán mạch thạch anh- calcit - Pyrit II: hạt lớn phổ biến loại trên, thƣờng tạo tổ hợp hạt méo mó hay tha hình bị dập vỡ, nứt nẻ Cộng sinh chặt chẽ với arsenopyrit II, pyrotin II, sphalerit II, galenit II (ảnh 3.18H) - Pyrit III: thƣờng hạt nhỏ dạng lập phƣơng hay hạt đa giác xâm tán thƣa đá rìa mạch quặng, cơng sinh chặt chẽ với calcit mạch bị nứt nẻ Arsenopyrit (FeAsS): có mặt với số lƣợng ít, tạo tổ hợp cộng sinh; tổ hợp thứ arsenopyrit thƣờng với pyrit, pyrotin, dạng hạt kích thƣớc lớn, hình lăng trụ hay hình bán thoi, hình bình hành… thƣờng bị dập vỡ, cà nát, rạn nứt thƣờng bị khoáng vật quặng giai đoạn thành tạo san lấp đầy, gặm mòn thay (ảnh 3.18I) Trong tổ hợp cộng sinh thứ hai, arsenopyrit thƣờng dạng hạt hay đám hạt nhỏ tha hình hay nửa tự hình, bề mặt nhẵn khơng bị dập vỡ nhƣng bị khoáng vật quặng nhƣ sphalerit, galenit gặm mịn thay Trong điều kiện oxi hóa asenopyrit bị biến đổi thành scorodit ven rìa, song mức độ cịn hạn chế Pyrotin (Fex-1Sx): khống vật phổ biến TQ.I mỏ Nà Bốp, chúng thƣờng có loại: 59 - Pyrotin I: đám hạt tha hình hay bán tự hình dạng lăng trụ dài, tập hợp dạng ổ đặc xít, chúng thƣờng cộng sinh chặt chẽ với arsenopyrit, pyrit Pyrotin thƣờng bị cà nát dập vỡ bị galenit hệ sau gặm mòn thay rìa hạt (ảnh 3.18C, 3.18D) - Pyrotin II: thƣờng nửa tự hình dạng bị mạch nhỏ thạch anh calcit có khống hóa galenit chalcopyrit kèm xuyên cắt Chalcopyrit (CuFeS2): có mặt số mẫu với khối lƣợng không đáng kể, tập hợp dạng tha hình, xâm tán khơng đá, khống vật có trƣớc Ảnh 3.18 Một số hình ảnh tổ hợp cơng sinh khống vật quặng mỏ Nà Bốp – Pù Sáp [1] 60 A- Galenit dạng mạch cộng sinh pyrit lấp đầy khe nứt lỗ hổng đá; B- Galenit I có dạng hạt nhỏ tha hình cộng sinh sphalerit, pyrit, pyrotin dƣới dạng lấp đầy khe nứt lỗ hổng đá; C- Galenit hệ II; D- Sphalerit hệ II cộng sinh galenit thay pyrotin; E, F- Sphalerit hệ II; G- Pyrit xâm tán phi quặng; H- Galenit cộng sinh pyrit; I- Arsenopyrit bị dập vỡ cộng sinh pyrit Khoáng vật thứ sinh: - Goetit hydro goetit phát triển quặng có chứa nhiều pyrit, phát triển ven rìa hạt pyrit tạo kiến trúc gặm mịn thay thế, dạng ngƣng keo, vơ định hình, đơi thay hồn tồn khống vật này, tạo kiến trúc tàn dƣ - Anglesit, seruxit hình thành ven rìa hạt galenit dƣới dạng đƣờng riềm hay ngƣng keo, đơi chúng thay hồn tồn hạt galenit 3.3.2 Cấu tạo kiến trúc quặng Trong trình nghiên cứu mẫu mài láng thân quặng mỏ Nà Bốp – Pù Sáp gốm có kiểu cấu tạo: - Cấu tạo dải, thấu kính đặc xít: gồm chủ yếu dải đơn khoáng sphalerit pyrit cấu trúc cầu, keo kết tinh đan xen với nhau, dải pyrotin lớp đá vôi dolomit hạt mịn Các khống vật nhóm cấu tạo thƣờng có kiến trúc hạt tha hình kích thƣớc lớn bị cà nát bị ép mạnh - Cấu tạo mạch mạch xâm tán đặc trƣng cho tất khoáng vật quặng - Cấu tạo xâm tán dày, ổ đặc xít: hình thành biến chất trao đổi thay đá quặng thành tạo vào giai đoạn trƣớc - Cấu tạo keo khoáng vật biểu sinh đới oxy hóa (goetit) Quặng thƣờng có kiến trúc hạt tha hình, hạt nửa tự hình, tự hình, thay gặm mòn 61 - Kiến trúc hạt tự hình: đặc trƣng cho tinh thể đƣợc kết tinh tự do, góc cạnh phát triển hồn chỉnh từ chất nóng chảy macma, dung dịch khí- nƣớc hậu macma, dung dịch nƣớc muối điều kiện ngoại sinh Đây dạng kiến trúc phổ biến tập mẫu; đặc trƣng cho khoáng vật thành tạo sớm (pyrit, asenopyrit), chúng thƣờng thành tạo theo tinh thể vng vắn, hình thoi, kích thƣớc lớn xâm tán phi quặng - Kiến trúc hạt nửa tự hình: đặc trƣng cho khống vật kết tinh chƣa hồn chỉnh nhƣng thể đƣợc hình dạng tinh thể có mặt ranh giới rõ ràng cịn mặt khác có dạng lấp đầy Dạng kiến trúc thƣờng thấy tất khoáng vật quặng có mẫu - Kiến trúc hạt tha hình: có dạng tinh thể méo mó, góc cạnh không phát triển Các tinh thể hầu nhƣ kết tinh lúc, sản phẩm trình kết tinh kết kết tinh dung dịch nhiệt dịch Đây kiểu kiến trúc phổ biến tập mẫu 3.3.3 Thứ tự sinh thành tổ hợp cộng sinh khoáng vật Trên sở nghiên cứu đặc điểm thành phần khống vật quặng, hình thái cấu trúc, quan hệ khoáng vật quặng mẫu, cho phép phân chia loại tổ hợp cộng sinh khoáng vật sau: Giai đoạn nhiệt dịch THCSKV I: Thạch anh – pyrit – arsenopyrit – pyrotin THCSKV II: Galenit – sphalerit – pyrit THCSKV III: thạch anh – calcit – pyrit - Thạch anh-pyrit-arsenopyrit-pyrotin tổ hợp cộng sinh đặc trƣng cho giai đoạn khoáng hóa nhiệt dịch sớm, hình thành chủ yếu lấp đầy khe nứt biến chất trao đổi đá carbonat bị dolomit hóa với dung dịch nhiệt dịch nhƣ khoáng vật quặng giai đoạn trƣớc Trong giai đoạn có lắng đọng sphalerrit galenit song với hàm lƣợng nhỏ 62 - Galenit-sphalerit-pyrit giai đoạn tạo quặng công nghiệp thân quặng, thƣờng chồng gối không gian lên quặng giai đoạn tạo quặng trƣớc - Tổ hợp thạch anh-calcit-pyrit giai đoạn kết thúc q trình khống hóa nhiệt dịch biểu mạch thạch anh-canxit-pyrit nhỏ xuyên cắt quặng hình thành giai đoạn trƣớc Giai đoạn biểu sinh - Anglesit-seruxit - Goetit-hydrogoetit Dựa tổ hợp cộng sinh khống vật, cấu tạo kiến trúc quặng thấy quặng hóa Pb-Zn vùng Nà Bốp – Pù Sáp nghiêng loại hình mỏ nhiệt dịch 63 Bảng 3.3: Thứ tự sinh thành THCSKV quặng chì-kẽm mỏ Nà Bốp, Chợ Đồn Thời kỳ tạo khống Giai đoạn tạo khoáng Tổ hợp cộng sinh khoáng vật Nhiệt dịch Biểu sinh I II III IV V Thạch anh-pyrit -arsenopyritpyrotin Galenit sphalerit-pyrit Calcit-thạch anh-pyrit Anglesitcerusitsmisonit Goethithyđrogoethit Thạch anh Dolomit Calcit Calcedon Sericit Clorit Pyrit Arsenopyrit Pyrotin Sphalerit Galenit Chalcopyrit Casiterit Argentit Pyragilit Tetraeđrit Tenatit Marcasit Specularỉt Anglesit Cerusit Smitsonit Bornit Scorodit Pyrolusit Hydrohematit Hydrogoetit Goethit Các nguyên tố đặc trƣng Cấu tạo quặng đặc trƣng Kiến trúc quặng đặc trƣng Biến đổi nhiệt dịch Ghi chú: Si, Fe, O, S, As, Si, O, S, Fe, As, S, Cu, Fe, O, Fe, Mn,Pb, Zn, Pb, Cu, Sn, Ca, Zn, Pb, Cu, Ca, Mg, Si, O, Fe, S, Ca As, CO2, SO4 Zn,CO2, O, OH Mg Ag, Sb Xâm tán, khối, Keo, lỗ hổng, Ổ, mạch, xâm tán Mạch, xâm tán, ổ Ổ, mạch mạch mạng mạch Hạt giả hình Hạt tự hình, tha Hạt tự hình, hạt Vi hạt, keo, Hạt tha hình, cà nát đới, vành riềm, hình, xen lấp tha hình, keo ẩn tinh keo Dolomit hóa, sericit Dolomit hố hóa, clorit hóa, Calcit hóa epidot hóa kv chủ yếu; kv thứ yếu; kv gặp; kv Phân hủy dung dịch cứng 64 3.4 Các yếu tố khống chế quặng hóa khu Nà Bốp – Pù Sáp Các yếu tố khống chế quặng chì- kẽm vùng mỏ Nà Bốp- Pù Sáp chủ yếu yếu tố magma, địa tầng, kiến tạo 3.4.1 Địa tầng Trong khu vực nghiên cứu gồm có hai hệ tuầng chính: hệ tầng Phú Ngữ (O3 – S2pn) gồm trầm tích lục nguyên có thành phần đá phiến thạch anh xen cát kết, bột kết, hệ tầng Cốc Xô (D1 – D2 e cx) gồm phiến thạch anh – sericit xen lớp cát kết, cát kết dạng quarzit, thƣờng gặp lớp đá vôi mỏng, đá hoa màu trắng, đá vơi màu xám sáng có xen lớp cát kết dạng quarzit Song thân quặng chì kẽm chủ yếu nằm tầng đá vôi hệ tầng Cốc Xơ Thân quặng có phƣơng kéo dài gần bắc nam, cắm đơng với góc dốc thay đổi từ 25-550 Thân quặng có chiều dài khoảng 100 - 120m theo phƣơng TB-ĐN (gần kinh tuyến), cắm phía đơng, đơng bắc góc dốc 35 - 400 Tại nơi tiếp xúc thân quặng, đá vơi bị calcit hố, dolomit hoá chứng tỏ quặng đƣợc thành tạo sau trình lắng đọng dung dịch nhiệt dịch 3.4.2 Magma Trong khu vực nghiên cứu có xuất thành tạo xâm nhập gồm: đá granit biotit kiến trúc dạng porphyr phức hệ Phia Bioc (γP3 – T1 pb), syenit phức hệ Lục Yên - Chợ Đồn (γξT2 lc), lộ dƣới dạng chỏm nhỏ 3.4.3 Kiến tạo Trong khu vực nghiên cứu phát triển hệ thống đứt gãy theo phƣơng TB – ĐN ĐB – TN, song quặng hóa chủ yếu tập trung hệ thống đứt gãy phƣơng TB – ĐN biểu dƣới dạng lấp đầy khe nứt lỗ hổng hệ thống hang hốc karst Đá xung quanh bị hoa hóa, dolomit hóa, canxit hóa Có vai trò kênh dẫn dung dịch tạo quặng, chứa quặng Hệ thống đứt gãy theo phƣơng ĐB – TN cắt qua hệ thống đứt gãy TB – ĐN có trƣớc, làm dịch chuyển hệ thống đứt gãy này, đồng thời cắt qua thân quặng mỏ Nà Bốp, làm phức tạp thêm cấu trúc khu mỏ, gây khó khăn q trình tìm kiếm, thăm dị nhƣ khai thác quặng 65 3.5 Kết phân tích đồng vị S đồng vị Pb Các mẫu đồng vị S đồng vị Pb đƣợc lấy lò moong khai thái mỏ Nà Bốp – Pù Sáp gồm 16 mẫu đồng vị S 11 mẫu đồng vị Pb Kết phân tích đồng vị S (Bảng 3.4) cho thấy giá trị tổ phần đồng vị lƣu huỳnh δ34 tập trung khoảng 0,1-6,8‰, giá trị cho galenit 0,1-5,3‰, sphalerit 6,4-6,8‰, pyrotin 4,1-5,2‰, giá trị có biến thiên khơng lớn, chứng tỏ khoáng vật đến từ nguồn tạo quặng Giá trị đồng vị S tổ hợp quặng sulfur < 10‰, có giá trị cho galenit