Ảnh 3.22 Lm.LK.10 Đá hoa bị biến đổi có serpentin, muscovit
Người chụp: Nguyễn Văn Hoàn
Ảnh 3.23 Lm.LK.11 Đá hoa bị biến đổi talc hóa, có muscovit. Tập hợp calcit dạng ẩn tinh, talc dạng vi vảy mịn, muscovit dạng tấm
3.4. Đặc điểm các kiểu biến đổi đá vây quanh thân quặng chì - kẽm
Các hiện tượng biến đổi đá vây quanh trong diện tích khu vực nghiên cứu rất phức tạp và xảy ra ở nhiều giai đoạn khác nhau:
- Các hiện tượng xảy ra trước q trình tạo quặng gồm hiện tượng hoa hố, sừng hóa.
- Các hiện tượng xảy ra cùng với q trình tạo quặng gồm dolomit hố, talc hố.
- Các hiện tượng xảy ra sau quặng gồm thạch anh hoá, calcit hoá. 3.4.1 Hiện tượng hoa hoá
Đây là hiện tượng phổ biến nhất, phát triển trong hầu hết các đá carbonat của khu vực nghiên cứu tạo nên đá hoa, đá hoa bị sừng hóa và đá sét vơi bị sừng hố. Hiện tượng này là sản phẩm của quá trình biến chất nhiệt động và biến chất khu vực, không liên quan tới quá trình tạo quặng.
3.4.2 Hiện tượng sừng hóa
Đây là hiện tượng biến chất nhiệt các thành tạo carbonat ở khu vực nghiên cứu (đá trầm tích sét vơi, đá vơi chứa sét, calciphir) sản phẩm tạo thành là đá hoa bị sừng hóa và đá sét vơi bị sừng hố, đá sừng với tổ hợp khống vật đặc trưng gồm wolastonit - diopsit - fosterit - plagioclas - phlogopit - tremolit - calcit. Hiện tượng này là sản phẩm của quá trình biến chất nhiệt liên quan tới quá trình xâm nhập của các khối magma làm biến đổi các đá vây quanh. Hiện tượng sừng hóa xảy ra trước q trình tạo quặng hóa chì - kẽm, chúng tạo ra môi trường thuận lợi cho q trình tích tụ quặng chì - kẽm sau này và liên quan chặt chẽ với quá trình tạo quặng.
3.4.3 Hiện tượng dolomit hoá
Là hiện tượng phổ biến phát triển trong đá vôi bị hoa hố, đá hoa bị sừng hóa phân bố dọc theo đứt gãy phương đông bắc - tây nam tạo nên một đới biến đổi có chiều rộng từ 50-200m. Cường độ dolomit hố cũng rất khác nhau từ một vài hạt xâm tán thưa trong nền calcit đến kết tinh tập trung những tinh thể dolomit hạt lớn, tự hình chiếm phần lớn trong đá, có nơi dolomit hố gần như hồn tồn. Trong các đám tập trung dolomit hố ít nhiều có xâm tán các khống vật quặng chì - kẽm như
galenit, sphalerit... Điều này chứng tỏ đây là hiện tượng biến đổi liên quan chặt chẽ với quá trình tạo quặng.
3.4.4 Hiện tượng talc hố
Là hiện tượng ít phổ biến hơn, phát triển trong đá hoa phân bố dọc theo đứt gãy phương đông bắc - tây nam nhưng khơng thể hiện hình dạng thành một đới rõ rệt. Chúng thường thành tạo dưới dạng vi vảy hoặc vảy nhỏ tha hình, sắp xếp định hướng xen kẽ trong các tập calcit (ảnh 3.21; 3.22). Những chỗ có talc thường khơng thấy hoặc rất hiếm thấy hiện tượng thạch anh hố điều đó chứng tỏ talc được thành tạo bằng con đường nhiệt dịch và sau đó là hiện tượng dolomit hố, có thể SiO2 của dung dịch nhiệt dịch đã tác dụng với dolomit để tạo thành talc và calcit.
3MgCa(CO3)2+4SiO2+H2O=>Mg3{Si4O}(OH)2+3CaCO3+3CO2
Như vậy talc hoá là hiện tượng biến đổi nhiệt dịch sinh thành sau quá trình dolomit hố, tuy khơng thấy mối liên quan trực tiếp nhưng trong một chừng mực nào đó hiện tượng talc hố cũng là một dấu hiệu đới biến đổi dolomit hố có liên quan chặt chẽ với q trình tạo quặng.
Chương 4: ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT QUẶNG CHÌ - KẼM KHU VỰC CẨM NHÂN - MỸ GIA
4.1 Đặc điểm thành phần khống vật của quặng chì - kẽm
Trên cơ sở tổng hợp các kết quả nghiên cứu khống tướng và lát mỏng có thể thấy rằng thành phần khống vật quặng chì - kẽm khu vực Cẩm Nhân - Mỹ Gia nhìn chung khơng phức tạp. Quặng bao gồm các khoáng vật quặng (nguyên sinh, thứ sinh) và các khoáng vật phi quặng (khoáng vật mạch và các đá biến đổi vây quanh).
Bảng 4.1 Thành phần khoáng vật quặng Pb - Zn khu vực Cẩm Nhân - Mỹ Gia
Khoáng vật quặng Khoáng vật phi quặng
Nguyên sinh Thứ sinh Khoáng vật biến đổi nhiệt dịch Khoáng vật mạch
Pyrit Goethit Thạch anh vi hạt Thạch anh
Galenit Cerusit Dolomit Calcit
Sphalerit Covelin Talc
Chalcopyrit Calcit
Pyrotin Chlorit
Tetraedrit Djemsonit Burnonit
Các khống vật được mơ tả lần lượt theo thời kỳ, giai đoạn tạo khoáng và mức độ phổ biến như sau:
* Các khoáng vật quặng nguyên sinh:
- Pyrit (FeS2): Là khống vật có tần suất xuất hiện cao nhất trong quặng chì - kẽm khu vực Cẩm Nhân - Mỹ Gia. Trong đại đa số các mẫu quặng chì - kẽm đều gặp pyrit. Pyrit được hình thành hầu như trong suốt quá trình tạo quặng nguyên sinh. Trong các mẫu quặng hàm lượng pyrit thay đổi trong phạm vi khá rộng từ vài hạt cho đến 6%. Tuy nhiên, tuỳ thuộc vào từng giai đoạn tạo quặng mà số lượng pyrit cũng thay đổi nhiều ít khác nhau. Pyrit phân bố không đều trong các mạch quặng và trong các khe nứt được quặng gắn kết cộng sinh chặt chẽ. Qua nghiên cứu và tổng hợp có thể chia pyrit khu vực Cẩm Nhân - Mỹ Gia ra các thế hệ sau:
+ Pyrit I: Chiếm khoảng 85 - 90% tổng số pyrit có mặt trong vùng, chúng thường có dạng hạt tha hình, ít hạt nửa tự hình với kích thước 0,5-1,5mm, đôi khi lớn hơn thường xâm tán tập trung thành các đốm, ổ nhỏ, dải nhỏ, mạch nhỏ trong nền đá biến đổi vây quanh. Pyrit I ngoài phương thức lấp đầy lỗ hổng, khe nứt trong nền đá đơi chỗ cịn có hiện tượng trao đổi thay thế với đá vây quanh, thể hiện còn thấy tàn dư của thạch anh và khoáng vật của đá chưa bị thay thế hết trong nền pyrit I. Pyrit I đôi chỗ bị cà nát, nứt nẻ mạnh và bị các khoáng vật sulfur muộn hơn như galenit, sphalerit, chalcopyrit xuyên lấp theo khe nứt, gắn kết, thay thế gặm mòn (ảnh 4.1; 4.2).
+ Pyrit II: Chiếm khoảng 10-15% tổng số pyrit, thường có dạng hạt nửa tự hình và tự hình với kích thước 0,1-1mm, phân bố ở dạng xâm tán không đều trong nền đá biến đổi.
Ảnh 4.1 Mẫu KT.CN.01 Galenit (gal) - chalcopyrit (chp) tập hợp hạt tha hình xuyên lấp theo khe nứt, gắn kết, thay thế gặm mịn pyrit và khống vật của đá.
Ảnh 4.2 Mẫu KT.CN.07 Galenit (gal) - sphalerit (spl) tập hợp hạt tha hình thay thế gặm mịn pyrit và khống vật của đá.
Ảnh 4.3 Mẫu KT.XL.15 Galenit (gal) hạt và tập hợp hạt tha hình thay thế, gắn kết khống vật của đá, trong nền galenit cịn tàn dư khoáng vật của đá chưa thay thế hết.
Ảnh 4.4 Mẫu KT.XL.15 Tổ hợp cộng sinh galenit (gal)-sphalerit (spl) xâm tán trong đá. Trên nền sphalerit có chứa các thể emunsi chalcopyrit (chp) tạo kiến trúc phân
hủy dung dịch cứng
- Galenit (PbS) là khống vật quặng phổ biến trong quặng chì - kẽm khu vực Cẩm Nhân - Mỹ Gia với tần xuất xuất hiện cao trong các mẫu khoáng tướng. Hàm lượng galenit trong các mẫu khoáng tướng trung bình khoảng 8,5% và phân bố không đồng đều, thay đổi từ rất ít đến 30%, thường tồn tại dạng tấm tha hình, hạt tha hình với kích thước dao động 0,01-2mm, phân bố thành ổ, đám nhỏ đặc xít hoặc xâm tán trong đá biến đổi (ảnh 4.3); thay thế gặm mòn xuyên lấp theo khe nứt trong pyrit, đồng thời gắn kết các hạt pyrit. Galenit cộng sinh cùng sphalerit, chalcopyrit phân bố không đều trong đá biến đổi (ảnh 4.4), thay thế gặm mòn và gắn kết các khoáng vật pyrit thành tạo sớm hơn (ảnh 4.1; 4.2) đồng thời galenit cũng bị các mạch thạch anh, calcit thế hệ sau xuyên cắt. Trong điều kiện oxy hoá gần mặt đất galenit bị cerusit hoá tạo thành riềm bao quanh hạt hoặc thay thế từng phần cho đám hạt galenit và làm phá vỡ cấu trúc các tinh thể galenit.
- Sphalerit (ZnS) cũng như galenit là khoáng vật quặng phổ biến trong quặng chì - kẽm khu vực Cẩm Nhân - Mỹ Gia nhưng số lượng rất không đồng đều, không chỉ trong các mẫu mà ngay cả trong từng thân quặng riêng biệt và từng điểm quặng trong vùng. Tại khu Cẩm Nhân khống vật quặng rất ít sphalerit chủ yếu là galenit (TQ.1; TQ.3; TQ.4; TQ.5) ngược lại ở khu Xuân Lai hàm lượng sphalerit cao hơn (TQ.6; TQ.7). Sphalerit trong các mẫu khống tướng có hàm lượng thay đổi từ 0,1 đến 20% trung bình khoảng 4,1%. Sphalerit thường tồn tại dạng hạt tha hình với kích thước 0,02-2mm đơi khi lớn hơn. Chúng xâm tán thành từng ổ, mạch không liên tục hoặc xâm tán thành từng đám nhỏ không đều trên nền đá biến đổi (ảnh 4.5; 4.6). Sphalerit thay thế gặm mòn các hạt pyrit I (ảnh 4.2), đồng thời tạo thành tổ hợp cộng sinh khoáng vật cùng với galenit, chalcopyrit. Trong một số các hạt sphalerit có chứa các vi thể emunsi chalcopyrit tạo kiến trúc phân huỷ dung dịch cứng điển hình (ảnh 4.4; 4.7; 4.8).
Ảnh 4.6 Mẫu KT.CN.05 Sphalerit (spl) hạt nhỏ tha hình cùng chalcopyrit (chp) vi hạt xâm tán trong đá có chứa các vẩy graphit (grf)
Ảnh 4.7 Mẫu KT.XL.15 Trên nền khoáng vật sphalerit (spl) có chứa các thể emunsi chalcopyrit (chp) tạo kiến trúc phân hủy dung dịch cứng điển hình
Ảnh 4.8 Mẫu KT.CN.02 Tổ hợp cộng sinh sphalerit (spl) - galenit (gal) - chalcopyrit (chp) thay thế khoáng vật nền đá
- Chalcopyrit (CuFeS2) là khống vật đóng vai trị thứ yếu về mặt hàm lượng trong quặng chì - kẽm khu vực Cẩm Nhân - Mỹ Gia. Trong quặng chalcopyrit xuất hiện từ vài hạt cho tới 5%. Chalcopyrit thường tồn tại ở dạng hạt nhỏ tha hình kích thước từ 0,01 đến 1,5mm, chúng phân bố thưa thớt hoặc xâm tán thành các đám nhỏ trong nền đá biến đổi. Chalcopyrit tạo thành tổ hợp cộng sinh cùng với galenit và sphalerit xuyên lấp các khe nứt hoặc xâm tán trong nền đá (ảnh 4.8; 4.9). Ngồi ra cịn gặp chalcopyrit dưới dạng các thể nhũ tương (emunsi) là sản phẩm của quá trình phân huỷ dung dịch cứng trong nền sphalerit thể hiện quan hệ đồng sinh của các khoáng vật này (ảnh 4.4; 4.7; 4.8). Khi bị biến đổi thứ sinh trong môi trường oxy hoá, chalcopyrit biến đổi thành covelin tạo riềm bao quanh hoặc ở dạng tập hợp vi tinh thay thế dần cho chalcopyrit.
Pyrotin (FeS) là khoáng vật thường gặp trong các mẫu lõi khoan, lò khai thác cũ (ít gặp trong các mẫu trên mặt) khu vực Cẩm Nhân - Mỹ Gia. Pyrotin thường tồn tại ở dạng hạt tha hình với kích thước 0,1-1mm, chúng phân bố xâm tán không đều
trong đá cùng với sphalerit và chalcopyrit (ảnh 4.10). Đôi chỗ xâm tán thành ổ nhỏ, xâm tán rải rác hoặc xâm tán thành đám hạt trong nền đá (ảnh 4.11).
Ảnh 4.9 Mẫu KT.CN.04 Tổ hợp cộng sinh galenit (gal) - chalcopyrit (chp) xâm tán trong nền đá
Ảnh 4.10 Mẫu KT.CN.07 Tổ hợp cộng sinh pyrotin (pyr) - galenit (gal) - sphalerit (spl) xâm tán trong nền đá
Ảnh 4.11 Mẫu KT.XL.12 Pyrotin (pyr) cùng sphalerit (spl) và chalcopyrit (chp) xâm tán trong đá
Tetraedrit (Cu,Fe,Ag,Zn)12Sb4S13 là khống vật ít gặp, kết quả phân tích mẫu khống tướng gặp một vài hạt tetraedrit tha hình với kích thước <0,5mm, chúng phân bố rải rác trong đá cùng với galenit và chalcopyrit.
Djemsonit (Pb4FeSb6S14) là khống vật ít gặp, kết quả phân tích mẫu khống tướng gặp một vài tinh thể hình kim, hình lăng trụ của djemsonit có chiều dài <0,6mm, chúng phân bố rải rác trong đá cùng galenit và sphalerit.
* Các khoáng vật quặng thứ sinh:
- Cerusit (PbCO3) trong điều kiện oxy hoá galenit thường bị biến đổi, thay thế, tập hợp khống vật cerusit bám ngồi rìa hạt đơi khi phát triển dọc theo khe nứt của hạt galenit. Cerusit thường ở dạng tập hợp keo, vi hạt, thay thế gặm mòn từng phần một số hạt galenit. Quặng chì - kẽm khu vực Cẩm Nhân - Mỹ Gia ít gặp cerusit, chiếm hàm lượng nhỏ trong các mẫu khoáng tướng.
- Covelin (CuS) thường thay thế cho tập hợp khoáng vật chalcopyrit, chúng thường ở dạng tập hợp vi tinh thay thế gặm mịn tạo thành riềm bao ngồi các tấm, hạt chalcopyrit. Một số đám covelin cịn có dạng liên tinh toả tia thay thế hoàn toàn các hạt chalcopyrit.
4.2 Đặc điểm cấu tạo, kiến trúc của quặng chì - kẽm
4.2.1 Đặc điểm cấu tạo quặng chì - kẽm
Quặng chì - kẽm khu vực Cẩm Nhân - Mỹ Gia được thành tạo chủ yếu theo phương thức lắng đọng vật chất, kết tinh từ dung dịch quặng, lấp đầy các hệ thống khe nứt và phương thức thay thế, trao đổi, gặm mịn các khống vật có trước.
Do có sự phân bố khơng đồng đều của các khống vật tạo quặng nên quặng chì kẽm khu vực Cẩm Nhân - Mỹ Gia có cấu tạo khá đa dạng. Các cấu tạo thường gặp là cấu tạo xâm tán, dạng ổ, gặm mòn thay thế, gắn kết, lấp đầy khe nứt, trong đó phổ biến nhất là cấu tạo xâm tán. Các khoáng vật quặng như pyrit, galenit, sphalerit, chalcopyrit, pyrotin… xâm tán không đều trên nền phi quặng. Cấu tạo dạng ổ đặc xít ít phổ biến hơn chỉ đặc trưng cho galenit, sphalerit. Còn pyrit và các khống vật quặng khác ít khi tạo thành các ổ đặc xít, đơi khi gặp sự thay thế gắn kết của các khoáng vật thứ sinh. Đối với mỗi loại khoáng vật và phương thức thành tạo của chúng có những đặc điểm kiến trúc riêng.
- Cấu tạo xâm tán: là dạng cấu tạo phổ biến nhất được tập trung bởi những
tập hợp khoáng vật quặng cùng loại phân bố trong đá hoặc trong những tập hợp khoáng vật phi quặng. Quặng xâm tán gồm các khống vật có kiến trúc hạt tự hình, nửa tự hình đến tha hình (ảnh 4.2; 4.3; 4.4; 4.5; 4.6; 4.9; 4.10; 4.11; 4.12). Ngoài ra kiến trúc xen lấp cũng khá phổ biến với đặc trưng là sự xen lấp của các khoáng vật sphalerit, galenit vào khe nứt của các hạt pyrit, pyrotin (ảnh 4.1; 4.2; 4.9).
- Cấu tạo mạch: là cấu tạo tương đối phổ biến được hình thành do kết quả
phát triển các mạch khoáng vật quặng hoặc các khoáng vật mạch theo khe nứt xuyên cắt đá vây quanh hay các khoáng vật quặng thành tạo trước. Cấu tạo mạch gặp ở hầu như tất cả các khống vật sulfur và có chiều dày khơng ổn định (từ 0,02mm đến một vài mm) dưới các dạng mạch đơn giản và phức tạp xuyên cắt nhau. Ranh giới giữa các mạch quặng với đá vây quanh khá rõ ràng. Các tập hợp khoáng vật trong cấu tạo mạch thường có kiến trúc hạt nửa tự hình, tha hình đặc trưng cho các khống vật quặng pyrit, galenit, sphalerit, chalcopyrit. Ngồi ra cấu tạo này còn rất đặc trưng cho các khoáng vật nhiệt dịch như thạch anh, calcit nhiệt dịch chúng ở các dạng mạch đơn giản, phức tạp xuyên cắt các khoáng vật quặng và các khống vật có trước (ảnh 4.12; 4.13; 4.14).
Ảnh 4.14 Mẫu KT.CN.01 Galenit (gal) cấu tạo vi mạch lấp đầy vi khe nứt và khe hở giữa các khoáng vật của đá.
Ảnh 4.15 Mẫu KT.CN.7 Galenit (gal) cùng sphalerit (spl) thay thế khoáng vật của nền đá
Ảnh 4.16 Mẫu KT.CN.04 Galenit (gal) thay thế pyrit (py).
- Cấu tạo thay thế: Nhóm cấu tạo này được xuất hiện do sự thay thế giữa các
khoáng vật quặng với đá (galenit, sphalerit, chalcopyrit, pyrit, pyrotin) và giữa các khoáng vật sinh muộn với các khoáng vật sinh sớm galenit, sphalerit, chalcopyrit thay thế khoáng vật của đá và pyrit (ảnh 4.13; 4.14). Nghiên cứu đặc điểm hình thái chia nhóm cấu tạo thay thế làm 2 loại: Cấu tạo ổ đặc xít và cấu tạo xâm tán dày.
+ Cấu tạo ổ đặc xít: Đặc trưng cho các khoáng vật quặng như galenit, sphalerit, chalcopyrit và một phần rất ít là pyrit. Loại cấu tạo này kém phổ biến hơn, phân bố khơng đều trong quặng. Các khống vật quặng thường phân bố tập trung thành các ổ nhỏ nhìn bằng mắt thường gần như đặc xít, kích thước các ổ từ vài milimet đến vài chục centimet. Dưới kính hiển vi trong các ổ quặng đặc xít ta thấy cịn các vi ổ nhỏ của đá hoặc khống vật có trước chưa bị thay thế hết. Ngồi ra có thể thấy các vi lỗ hổng trong các tập hợp hạt khống vật đặc xít được hình thành trong quá trình trao đổi thay thế, q trình lắng đọng của các dung dịch và ngồi ra do hàm lượng các chất bốc có trong dung dịch tạo quặng thốt ra trong q trình kết tinh của các khoáng vật quặng.
+ Cấu tạo xâm tán dày: Xuất hiện trong quá trình trao đổi thay thế giữa