Đặc điểm địa hóa và phương pháp tìm kiếm, chuẩn đoán khoáng sản thiếc
MỤC LỤC
Đặc điểm địa hóa
Thiếc đẩy hydro rất chậm từ dung dịch pha loãng H2SO4 và HCl, tan nhanh trong H2SO4 nóng đậm đặc và kiềm đậm đặc, tan trong HNO3 ngay cả trong dung dịch nóng và nguội. Thiếc là nguyên tố linh động, dễ di chuyển vì bản chất hai mặt, vừa là ion dương trong muối đơn và phức, vừa là ion âm trong stanat và sulfostanat, nên dung dịch chứa thiếc có thể di chuyển đi xa lên phần trên của vỏ Trái đất. Có lẽ vì thế mà khoáng hoá thiếc liên quan với magma aXt có thể đi lên phần cao nhất của vỏ Trái đất, tồn tại trong vỏ sial, hoặc đến phần nóc của thể magma liên quan với chúng.
Kích thước bán kớnh ion Sn4+ (0,074àm) gần với kớch thước bỏn kớnh ion Nb5+, Ta5+, và Ti4+ nờn thường tạo thành những hỗn hợp đồng hình trong các titanat và tatalo – niobat cũng như dưới dạng hỗn hợp đồng hình của thiếc trong quặng xám (đến 1,5%). Tính ưa đá của thiếc thể hiện ở sự thường xuyên có mặt trong các khoáng vật tạo đá như biotit, muscovit, felspat, sphen, hiếm hơn còn gặp trong amphibol, pyroxen, granat.
Kinh tế nguyên liệu khoáng
Ở nhiệt độ dưới 100 ºC thiếc không bị oxy hóa, ở bề mặt bị phủ một lớp mỏng SnO2. Trong điều kiện nội sinh, thiếc di chuyển được nhờ có F và B liên quan với hoạt động magma aXt. Ở dưới sâu bên dưới vỏ sial, các đá magma nghèo hoặc không có thiếc (Sn – deficient magma).
Trong môi trường aXt tính ưa đồng thể hiện ở sự tham gia của Sn4+ trong các phức anion thành tạo stanat và sulfostanat. Ngoài ra thiếc còn có mặt trong các hợp phần của bor (gunsit, nordensendin…) và các khoáng vật skarn khác.
NGUỒN GỐC, ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO VÀ CÁC LOẠI HÌNH KHOÁNG SẢN THIẾC
Đặc điểm địa chất các mỏ thiếc
Ngoài ra thành phần thạch học của các đá vây quanh cũng đóng vai trò quan trọng – nghĩa là quặng hóa (thể quặng) phân bố ở các tầng trầm tích xen kẽ của đá cát kết và phiến, tại những nơi với các lớp đá dòn, dễ vỡ như cát kết, quartzit, plagiogneiss amphibol. Các mỏ phân bố trong các thành tạo núi lửa đặc trưng là thường có kích thước lớn và lịch sử phát triển phức tạp, bắt đầu từ lúc xâm nhập các đai mạch có nhiều tuổi, thành phần khoáng vật các mạch (từ giai đoạn nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp) rất khác nhau và cuối cùng là các dịch chuyển kiến tạo sau quặng. Trong hàng loạt các vùng mỏ, quá trình trao đổi biến chất sau magma đã làm cho B thải ra và thành tạo đá greizen giàu tourmalin, sừng tourmalin trong các đá phiến vây quanh (ngoại tiếp xúc), cũng như skarn tourmalin – corundum và cuối cùng là các mạch thạch anh – tourmalin có cassiterit và surful.
Phụ thuộc vào sự vượt trội của clorit hoặc surful sắt mà có thể thành tạo mạch clorit và đới surful với hàm lượng thấp, phụ hoặc các thành tạo cassiterit – surful đi kèm với quá trình clorit hóa đá vây quanh như ở các mỏ thiếc đảo Tasmania, Úc, Nga và các vùng khác. Cassiterit khá bền vững trong tự nhiên, nên trong quá trình tồn tại, mỏ gốc bị phân hủy – phong hóa như mỏ kiểu pegmatit, thạch anh – cassiterit, greizen, và một vài kiểu mỏ cassiterit như skarn chứa thiếc, thạch anh – cassiterit – tourmalin… hình thành nên các thung lũng chứa thiếc.
Các kiểu mỏ khoáng và kiểu công nghiệp ở Việt Nam
Tham gia vào cấu trúc địa chất của vùng gồm các thành tạo trầm tích: đá cát kết biến chất, đá macnơ, đá vôi và đá phiến tuổi Devon; đá vôi, sét bột kết tuổi Cacbon – Permi và các thành tạo phun trào rhyolit Trias cũng như các trầm tích bở rời tuổi Đệ tứ như cát, sét, cuội phân bố dọc theo các thung lũng sông, bãi bồi và phần lớn nơi này là các mỏ sa khoáng thiếc (như Tĩnh Túc) đã khai thác nhiều năm nay. Quá trình biến đổi sau magma của granitoit khối Sông Chu thể hiện mạnh mẽ nhất là quá trình thạch anh hóa và đã thành tạo những ổ, thấu kính gồm nhiều ổ thạch anh màu trắng trong suốt khá đẹp, rất có giá trị trong công nghiệp và chế tác đồ trang sức. Tham gia vào cấu trúc địa chất vùng Tam Đảo (Sơn Dương, Khuôn Phây, Thiện Kế, Núi Pháo, Đá Liền…) gồm có các thành tạo trầm tích biến chất tuổi Paleozoi dưới: đá vôi, phiến sericit; tuổi Ordovic – Silua: đá phiến và cát kết;.
Trong các mạch greizen (thạch anh muscovit) đôi khi bắt gặp các tia mạch nhỏ cassiterit, tourmalin xuyên cắt (Huỳnh Trung, Lê Đức Phúc, 1999) hoặc những hạt nhỏ cassiterit cấu tạo đới trạng và có màu nâu đỏ (dưới 1 nicol) của cassiterit phân bố rải rác trong greizen có tourmalin và topaz. Cũng như granitoit khối Ankroet – Đà Lạt, granitoit khối Chứa Chan, Núi Le đều bị biến chất trao đổi sau magma mạnh mẽ, trong đó ở giai đoạn microlin hóa, albit hóa (giai đoạn kiềm sớm) thành tạo albit bàn cờ rất đặc trưng.
CÁC TIỀN ĐỀ, DẤU HIỆU TÌM KIẾM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÌM KIẾM THIẾC
Cấu trúc rìa tây của Nam Mỹ với đai khoáng hóa Sn – W – Ag – Bi có dạng vòng cung từ Peru qua Bolivia đến Argentina hoặc các tụ khoáng thiếc thuộc đới va chạm giữa Ấn Độ Dương và lục địa châu Á, điển hình là đới thiếc Myanmar – Malaysia, là những ví dụ minh họa cho việc tìm kiếm thiếc ở đới mảng chờm thuộc phạm vi va chạm hội tụ các mảng. Cassiterit là khoáng vật bền vững trong điều kiện ngoại sinh, vết lộ thân quặng thuộc loại dễ nhận biết, thường có độ tập trung cao, phân bố rộng; do đó, sự có mặt của cassiterit trong vỏ phong hóa tại chỗ (eluvi) cho phép dự đoán các thân quặng gốc nằm bên dưới. Ngoài tảng lăn trực tiếp của các khoáng vật chứa thiếc như cassiterit thì cần phải quan tâm đến tảng lăn các đá biến đổi như đá greizen, đá skarn, tourmalin, wolframit, clorit, sericit… Khi quan sát tảng lăn cần xem xét mức độ mài tròn, kích thước và hướng vận chuyển quặng để định hướng tìm kiếm quặng gốc.
- Bản đồ địa chất: là bản đồ có nền bản đồ địa hình lược giản cùng tỷ lệ, trên đó thể hiện các thành tạo địa chất, bao gồm các phân vị địa tầng (các tầng, tập, tướng khác nhau, tầng đánh dấu, thế nằm của đá), các khối magma xâm nhập (các pha, tướng khác nhau), các yếu tố biến dạng kiến tạo (đứt gãy, uốn nếp, đới dập vỡ). Đi kèm với bản đồ là cột địa tầng tổng hợp, biểu diễn quan hệ của các địa tầng theo thời gian và mặt cắt địa chất, biểu diễn quan hệ giữa các thể địa chất theo phương thẳng đứng qua một đường thẳng cắt qua vùng nghiên cứu có các thành tạo địa chất điển hình nhất. - Bản đồ sinh khoáng: là bản đồ được thành lập trên cơ sở các bản đồ chuyên hóa địa chất hoặc chuyên hóa kiến tạo, trong đó chứa đựng những quy luật phân bố các diện tích chứa quặng, khoáng sàng, biểu hiện khoáng sản và mối liên quan của chúng trong khôn gian và thời gian với các quá trình kiến tạo, magma, phong hóa, trầm tích và biến chất.
- Bản đồ quy luật phân bố khoáng sản hay bản đồ dự báo tài nguyên khoáng sản: là bản đồ thể hiện quy luật thành tạo các khoáng sàng, biểu hiện khoáng sản và cả điểm khoáng hóa theo những điều kiện địa chất khác nhau bằng các tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm khoáng sản. - Bản đồ kiến tạo: là bản đồ thành lập trên nền địa chất, có thể hiện các hoạt động kiến tạo, bao gồm sự phân chia các thành tạo địa chất theo lịch sử phát triển của vỏ Trái Đất thành các tầng, tập, bậc hay tổ hợp thạch kiến tạo khác nhau, biểu thị cấu trúc địa chất như thế nằm đá, các đứt gãy, khe nứt, trục nếp uốn, các loại đá mạch…. Các yếu tố địa hình – địa mạo là tiền đề quan trọng trong việc tích tụ các sa khoáng thiếc, dựa vào những tài liệu thu thập được về quặng gốc trong khu vực, trên ảnh viễn thám ta có thể chỉ ra được những vị trí có nhiều khả năng tích đọng các sa khoáng có ý nghĩa.
Ngoài ra cũng cần phải áp dụng các phương pháp tìm kiếm địa hóa khác như kim lượng bùn đáy, lớp phủ bở rời, sinh địa hóa, khí địa hóa, thủy địa hóa… Tìm kiếm địa hoá sẽ giúp ta khoanh vùng các vành phân tán thiếc từ đó tìm kiếm quặng hóa xuất hiện trong khu vực hoặc tìm kiếm các thân quặng nằm ẩn sâu bên dưới. • Ở giai đoạn II: tiến hành lấy mẫu trầm tích aluvi (trọng sa dòng), deluvi và cả eluvi (trọng sa sườn) theo mạng lưới tuỳ thuộc vào tỷ lệ diện tích công tác điều tra khoáng sản, kích thước vành và dòng phân tán được phát hiện ở giai đoạn I. Qua công trình khai đào và khoan, có thể quan sát một cách trực tiếp đá gốc và thân quặng, nghiên cứu cấu trúc địa chất và hình thái thân quặng, các biến đổi về hình dáng, cấu trúc và thành phần quặng đang nghiên cứu, khoanh ranh giới thân quặng, đới khoáng hóa và lấy các loại mẫu.
