Loại đỏ magma Hàm lƣợng vàng (%) A.P Vinogradov (1962) Iu.G. Serbakov (1969) R.W Boyle (1979) Siờu mafic 5,0.10-7 8,2.10-7 4,0.10-7 Mafic 4,0.10-7 11,0.10-7 7,0.10-7 Trung tớnh - - 5,0.10-7 Axit 2 - 4,5.10-7 - 3,0.10-7
Cũng theo R.W. Boyle (1979), hàm lƣợng vàng trung bỡnh (%) trong đất đỏ khỏc: cuội kết và cỏt kết 30x10-7, đỏ phiến sột 4x10-7 và đỏ vụi 3x10-7. Một số đỏ trầm tớch nhƣ phosphorit và cỏt kết than cú thể đạt 2100x10-7, đất thổ nhƣỡng 5x10- 7. Trong nƣớc cũng khỏc nhau: nƣớc nhạt 0,03x10-7, nƣớc biển và đại dƣơng 0,012x10-7.
Trong nhúm granitoid, cỏc granodiorit hƣớng về cỏc diorit và monzodiorit là sản phẩm đại diện pha đầu tiờn của sự phõn dị magma granitoid núi chung cú từ 2 đến 4 lần hàm lƣợng Au cao hơn trong granit biotit là sản phẩm đại diện pha thứ hai (I.Ya. Nekrasov, 1996). Tuy nhiờn, trong cựng một vựng hoặc khối, đụi khi cũng thay đổi ngƣợc lại trong cỏc đỏ khỏc nhau, đặc biệt trong cỏc đỏ tự biến chất trao đổi. Cũng theo I.Ya. Nekrasov, trong cỏc đỏ biến đổi, cỏc granit biến đổi albit húa và albitit cú hàm lƣợng Au cao nhất. Đồng thời, trong quỏ trỡnh greisen húa, hàm lƣợng Au vẫn khụng thay đổi; sự gia tăng mạnh đƣợc thấy trong cỏc đới adular húa. Núi chung, trong cỏc đỏ biến đổi nhƣ albit húa, adular húa thƣờng cú hàm lƣợng vàng cao hơn từ 2 đến 3 lần trong cỏc đỏ khụng bị biến đổi, cú nghĩa là cao hơn từ 2 đến 3 lần so với trị số Clark.
Trong cựng một lọai đỏ, cỏc khoỏng vật tạo đỏ khỏc nhau cũng chứa hàm lƣợng Au khỏc nhau. Ngay cả cựng một khoỏng vật, nhƣng trong từng đỏ khỏc nhau cũng chứa hàm lƣợng Au khỏc nhau. Sự tập trung Au tăng cao trong felspat kiềm của xõm nhập phõn dị ỏ nỳi lửa, cú thể đạt đến 57 mg/t; vàng thƣờng tập trung trong felspat kiềm của giai đọan phõn dị sớm magma granitoid.
Theo Buryak V.A & Yu.I Bakulin, cỏc đỏ grantoid chứa Au thƣờng cú thế năng oxy cao tức là khi hệ magma cú độ oxy húa cao, đặc trƣng là cú chứa magnetit tự do, hệ số oxy húa tớnh theo biểu thức Fe2O3 / FeO thay đổi từ 0,1 đến 1,0, trung bỡnh 0,7-0,9. Granit khụng chứa Au cú hệ số oxy húa thấp, thay đổi từ 0 đến 0,85, trung bỡnh 0,2 - 0,3, đặc trƣng là cú chứa ilmenit tự do.
Trong số cỏc khoỏng vật quặng đi kốm trong quặng vàng, thƣờng thấy vàng tập trung cao trong arsenopyrit, pyrit, chalcopyrit, loellingit, cobaltit và magnetit nhƣ kết quả nghiờn cứu của I.Ya. Nekrasov (1996). Buryak V.A & Yu.I Bakulin
(1998) cho rằng cỏc khoỏng vật cú chứa Au nhƣ arsenopyrit, pyrit, galena thƣờng cú kớch thƣớc khụng lớn và thuộc về cỏc giai đoạn tạo khoỏng khỏc nhau.
Vàng là kim loại khỏ bền vững trong tự nhiờn, khi cỏc đỏ võy quanh quặng húa vàng bị phỏ hủy, vàng cú thể đƣợc giải phúng. Vàng khụng liờn kết với nhau mà đƣợc vận chuyển và tớch tụ lại tại những vị trớ đặc biệt, đƣợc gọi là sa khoỏng.
2.1.2. Đặc điểmkhoỏng vậthọc của vàng
- Cỏc khoỏng vật của vàng
Trong quặng nguyờn sinh đó xỏc định đƣợc trờn 20 khoỏng vật của vàng, chỳng biểu hiện ở dạng vàng tự sinh, dạng hợp kim tự nhiờn của vàng và dạng telurua vàng (bảng 2.2).
Vàng tự sinh trong quặng nội sinh là khoỏng vật cụng nghiệp chớnh; cú ý nghĩa phụ là cỏc khoỏng vật kiustelit, electrum và cỏc telurua - calaverit, krennerit, silvanit, petxit. Trong tự nhiờn hầu nhƣ khụng gặp vàng ở dạng sạch, mà thƣờng chứa cỏc nguyờn tố tạp chất nhƣ Ag, Cu, Fe, Mn, Pb, hiếm hơn cú Sb, Hg, Te, Se, Bi, Pd, Ru, Ir, Pt. Cỏc tạp chất đƣợc tập trung theo đới và theo ranh giới cỏc hạt. Độ tinh khiết của vàng giảm dần theo mức độ chuyển tiếp từ quặng húa thành tạo dƣới sõu lờn quặng húa thành tạo ở độ sõu trung bỡnh và nhỏ. Cỏc phƣơng phỏp hiện nay để xỏc định độ tinh khiết của cỏc kim loại quý gồm: hấp phụ nguyờn tử, khối phổ kế, phõn tớch phổ cục bộ, hiển vi điện tử quột và đo định lƣợng hệ số phản xạ.
Ngƣời ta phõn biệt vàng nhỡn thấy (vàng tự do), quan sỏt đƣợc bằng mắt thƣờng hoặc dƣới kớnh hiển vi trong ỏnh sỏng phản xạ, và vàng phõn tỏn mịn trong cỏc khoỏng vật: thạch anh, arsenopyrit, pyrit và cỏc khoỏng vật khỏc, nhỡn thấy đƣợc dƣới kớnh hiển vi điện tử. Theo độ lớn của cỏc phần tử vàng chia ra: lớn (>0,07mm), nhỏ (0,001 - 0,07mm) và phõn tỏn mịn (<0,001mm).
Hỡnh dạng biểu hiện của vàng tự do rất đa dạng: oval, đẳng thƣớc, nhành cõy, dạng vi mạch theo khe nứt dập vỡ trong thạch anh, arsenopyrit, pyrit; theo khe nứt cỏt khai và theo ranh giới cỏc song tinh trong galenit, sphalerit, chalcopyrit. Hiếm gặp cỏc tinh thể vàng ở dạng lập phƣơng, khối tỏm mặt. Vàng phõn tỏn phỏt triển ở dạng cỏc phần tử rất mịn (<5μm) dạng trũn, dạng khụng cú quy luật, hiếm
hơn là dạng tấm và dạng sợi. Kiến trỳc của cỏc tập hợp vàng tự do: hạt, hạt biến tinh, keo và biến tinh thể. Cấu tạo và vi cấu tạo quặng: xõm tỏn, dăm kết, dải, vi mạch, gặm mũn. Bảng 2.2. Cỏc khoỏng vật của vàng Số TT khoỏng vTờn ật, tinh hệ Cụng thức khoỏng vật, tạp chất Hàm lƣợng nguyờn tố (%) Tỷ trọng (g/cm3) Mức độ phổ biến 1 Vàng tự sinh, lập phƣơng Au;
Ag, Cu, Pd, Bi, Pt, Hg, Fe, Tl, Se Au 68,5 - 99 19,32 Khoỏng vật chớnh- chủ yếu 2 lập phƣơng Electrum, Cu, Pd, Rh Au(Ag);
Au 48 - 63
Ag 25 - 50 12,5
Khoỏng vật thứ yếu 3 lập phƣơng Kiusterit, Pd, Bi, Rh Ag2,5 Au
Ag 78 - 90 Au 10 - 20 11,3 - 13,1 Khoỏng vật thứ yếu 4 Cuproaurit (vàng đồng), lập phƣơng; tứ phƣơng. Au Cu2; Pd, Pt, Ag Au 61,5 - 71 Cu 26,5 - 30,5 Khoỏng vật hiếm gặp
5 paladi); lập phƣơng Porpexit (vàng Au(Pd,Ag); Cu, Bi
Au 84 - 91 Pd 5,5 - 12 Ag 4 15,73 Khoỏng vật hiếm gặp 6 Mandonit, lập phƣơng Au2Bi Au 65 Bi 35 8,2 - 9,7 Khoỏng vật hiếm gặp 7 Aurostibit, lập phƣơng AuSb2 Au 45 Sb 55 9,98 Khoỏng vật hiếm gặp 8 Calaverit, một
phƣơng Ag, Cu, Sb, Pb AuTe2;
Au 43,59 Te 56,41 9,4 Khoỏng vật thứ yếu. Trong một số mỏ ở Mỹ là khoỏng vật chủ yếu 9 Krennerit, thoi (một phƣơng) (Au,Ag)Te2 Au 32,99 Te 59,69 Ag 7,22 8,62 Khoỏng vật thứ yếu. Phổ biến trong cỏc mỏ nhiệt độ thấp 10 Sylvanit, một phƣơng AuAgTe4 Au 24,19 Ag 13,22 Te 62,59 8,28 Khoỏng vật thứ yếu 11 Petxit, lập phƣơng (thoi) AuAg3Te2 Au 25,42 Ag 41,71 Te 32,87 9,02 Khoỏng vật thứ yếu
Số TT khoỏng vTờn ật, tinh hệ Cụng thức khoỏng vật, tạp chất Hàm lƣợng nguyờn tố (%) Tỷ trọng (g/cm3) Mức độ phổ biến 12 Nagiagit, tứ phƣơng, thoi. Pb5Au(Te,Sb)4S5-8 Au 7,51 S 10,75 Pb 56,81 Te 17,72 Sb 7,79 7,5 Khoỏng vật hiếm gặp
- Thành phần húa học của khoỏng vật vàng tự sinh
Hiện nay đó phỏt hiện hơn 40 nguyờn tố tạp chất trong cỏc khoỏng vật vàng tự sinh, dựa vào hàm lƣợng và tần suất xuất hiện N.V. Petrovskaia (1973) chia cỏc nguyờn tố tạp chất này thành 5 nhúm (bảng 2.3).
Trong hơn 40 nguyờn tố này, bạc đƣợc quan tõm nghiờn cứu nhiều nhất, khi nghiờn cứu tỷ lệ bạc trong vàng cỏc nhà địa chất thƣờng dựng tham số nhón hiệu (độ tinh khiết) của vàng tự sinh . Nhón hiệu của vàng tăng lờn khi chuyển tiếp từ mỏ trẻ đến mỏ cổ, từ cỏc mỏ nhiệt độ thấp đến cỏc mỏ nhiệt độ cao (N.H. Fisher, 1959), từ mỏ nụng đến mỏ sõu (N.V. Petrovskaia, 1973) [58].
Cỏc nguyờn tố tạp chất khỏc đƣợc nghiờn cứu ớt hơn nhƣng cũng đạt đƣợc những thành tựu đỏng kể, đỳc rỳt một số quy luật về mối liờn quan giữa thành phần tạp chất và điều kiện thành tạo vàng (N.V. Petrovskaia, 1973) [58].
Vàng chứa tạp chất Cu, Pt, Pd, Cr, Co là dấu hiệu chứng minh mối liờn quan về nguồn gốc của mỏ vàng với hoạt động magma mafic.
Bảng 2.3: Cỏc nguyờn tố tạp chất trong cỏc khoỏng vật chứa vàng
Nhúm Cỏc nguyờn tố tạp chất Hàm lƣợng (%) Tần suất (%)
Từ Đến Từ Đến
1 Ag 0,5 30 100
2 Fe, Cu, Pb 0,001 1 70 100
3 Sb, As, Hg, Zn, Bi, Se, Te, Mn 0,0001 0,n 5 70
4 Ti, Cr, Sn, W, Mo 0,00001 0,0n 1 60
5
Co, Ni, V, Pt, Pd, Ir, Y, Nb, Rh, Cd, In, Os, Th, Be, B, C, Mg, Al, Si, Ca,
Zr, O, S, Cl
Vàng chứa tạp chất Bi, Sn thƣờng phổ biến trong cỏc mỏ vàng nhiệt dịch thành tạo ở độ sõu vừa.
Vàng chứa tạp chất Sb, Hg, Te, Se, Mn đặc trƣng cho cỏc mỏ thành tạo ở đới nụng sỏt mặt đất.
Trong lịch sử địa chất thành tạo cỏc mỏ vàng của Trỏi đất chia ra 4 thời kỳ chớnh (theo N.V. Petrovskaia, 1973) [58]:
+ Vào thời kỳ Arkei (3,5 - 2,5 tỷ năm) hỡnh thành cỏc mỏ vàng lớn trong cỏc đai đỏ lục (Nam Phi, Ấn Độ, Australia).
+ Vào thời kỳ Proterozoi (2,2 - 1,8 tỷ năm) xuất hiện cỏc mỏ biến chất lớn (Vitvatersrand).
+ Vào thời kỳ Paleozoi muộn (300 - 200 triệu năm) xuất hiện nhiều mỏ vàng, chủ yếu là nhiệt dịch sõu.
+ Trong thời kỳ Mesozoi - Kainozoi cựng với cỏc mỏ nhiệt dịch sõu, cỏc mỏ nhiệt dịch phun trào cũng phỏt triển rộng rói.
2.2. Cỏc kiểu mỏ cụng nghiệp của vàng (theo Avdonhin & nnk, 2005). 2.2.1. Kiểu mỏ skarn 2.2.1. Kiểu mỏ skarn
Cỏc mỏ vàng kiểu skarn thƣờng cú quy mụ khụng lớn. Cỏc mỏ tiờu biểu trờn thế giới là Olkhovxki, Tribijek (vựng Sibiri-LB Nga); Nikel-Pleit (Canada); Keibl, Elekkhorn (Mỹ); Zarkasan (Afganistan); Xanta - Phe (Mexico); Kholdon, Xuan (Trung Quốc). Trong đú lớn nhất là 2 mỏ: Nikel-Pleit và Kholdon.
Cỏc mỏ quặng vàng skarn nằm trong cỏc tập lục nguyờn và lục nguyờn - phun trào xen giữa cỏc tầng carbonat bị xuyờn cắt bởi cỏc thể xõm nhập nhỏ muộn hơn cú thành phần từ granit đến gabro - diorit (Nekrasov E.M.,1988). Cỏc đỏ võy quanh thuận lợi nhất là đolomit, đỏ vụi bị đolomit húa, đỏ phiến talk-magnesi. Cấu trỳc trƣờng quặng thƣờng đƣợc quyết định bởi cỏc đứt góy khống chế sự phõn bố của quặng húa vàng nằm chồng lờn cỏc đỏ skarn. Cỏc đỏ skarn cú thành phần granat - pyroxen. Trong biến thể skarn sắt gặp phong phỳ cỏc khoỏng vật oxyt và khoỏng vật sulfua, trong đú cú cỏc khoỏng vật chứa vàng.
2.2.2. Kiểu mỏ nhiệt dịch nguồn xõm nhập(nhiệt dịch pluton)
Cỏc mỏ quặng vàng nhiệt dịch pluton cú mức độ phổ biến rộng rói. Phần lớn trong số chỳng cú trữ lƣợng trung bỡnh và nhỏ, tuy nhiờn cũng gặp những mỏ quặng vàng cú trữ lƣợng lớn.
Cỏc mỏ vàng nhiệt dịch pluton nổi tiếng ở nƣớc ngoài cú trữ lƣợng từ 500 đến 1200 tấn Au là: Kolar (Ấn Độ); Kripl-Krik, Silverton, Khoumsteik (Mỹ); Khemlo, Kerklend-Laik (Canada); Bendigo (Úc). Mỏ Muruntau ở Uzbekixtan cũng đƣợc xếp vào loại rất lớn. Ở Nga cú thể thấy cỏc mỏ vàng nhiệt dịch pluton đặc trƣng cho tất cả cỏc tỉnh chứa vàng trờn lónh thổ nƣớc này.
Việc nghiờn cứu cỏc đặc điểm địa húa của vàng cho thấy rằng, cỏc mỏ vàng nhiệt dịch pluton cú thể liờn quan với hoạt động magma thành phần đa dạng. Nhiều nhất là nhúm mỏ cú mối liờn quan cộng sinh với cỏc xõm nhập nhỏ(cỏc đai cơ, cỏc thể bƣớu, cỏc thể nấm) cú thành phần trung tớnh - axit. Chỳng đƣợc thành tạo vào cỏc giai đoạn kết thỳc sự phỏt triển của cỏc đai uốn nếp hoặc vào cỏc thời kỳ hoạt húa magma - kiến tạo cỏc đới kiến tạo cổ của vỏ Trỏi đất. Cỏc mỏ kiểu này cũng thƣờng nằm trựng vào cỏc cấu trỳc miền lũ magma dạng vũm, với hoạt động magma cú thành phần từ gabro - diorit đến granosienit, vớ dụ điển hỡnh là cỏc mỏ vàng - sulfur nhiệt độ trung bỡnh ở tỉnh quặng vàng Zabaical (LB.Nga).
Theo thành phần của kiểu mỏ này cú thể chia ra cỏc kiểu quặng chớnh: vàng- thạch anh; vàng - sulfur và vàng - thạch anh - sulfur.
Quỏ trỡnh tạo quặng nhiệt dịch pluton xảy ra trong nhiều giai đoạn và quặng vàng thƣờng thành tạo ở cỏc giai đoạn giữa.
2.2.3. Kiểu mỏ nhiệt dịch nguồn phun trào
Thuộc kiểu mỏ này là cỏc mỏ nằm trong cỏc đai nỳi lửa liờn quan với hoạt động phun trào loạt đacit - anđesit - riolit. Quặng gồm cỏc kiểu: vàng - bạc, vàng - telua và vàng thành tạo gần mặt đất trong cỏc cấu trỳc phun trào (cỏc miệng nỳi lửa cổ, cỏc cấu trỳc vũm phun trào). Điển hỡnh cho kiểu mỏ này là cỏc mỏ gặp ở đai nỳi lửa Okhot-Trukhot (LB.Nga) và cỏc mỏ nằm trong cỏc cấu trỳc phun trào ở vựng
nỳi Skalist (Mỹ). Cỏc mỏ này thƣờng cú nhiệt độ thành tạo thấp, thành phần quặng phức tạp và cú hàm lƣợng bạc cao đỏng kể.
Cũng xếp vào kiểu mỏ này cỏc mỏ sulfua đặc xit (conchedan) chứa vàng, đa kim chứa vàng (hiếm gặp hơn cú mỏ vàng thực sự) nguồn gốc nhiệt dịch cộng sinh với tổ hợp phun trào - xõm nhập basaltoid (vựng Ural- Nga). Ngoài ra cũng gặp cỏc mỏ vàng liờn quan với cỏc xõm nhập kiềm và ỏ kiềm (vựng Trung Aldan - Nga).
Cỏc kiểu quặng chớnh của kiểu mỏ này là: vàng - thạch anh - chalcedon - sulfua; vàng - bạc - thạch anh - adular; vàng - sulfua và cỏc kiểu quặng khỏc.
Cỏc thời đại tạo quặng sản phẩm là Tiền Cambri, Caledoni, Hecxini, Kimmeri và Alpi.
2.2.4. Kiểu mỏ nguồn gốc biến chất
Xếp vào nhúm nguồn gốc này cú nhiều mỏ vàng quy mụ lớn đó biết ở nhiều vựng khỏc nhau trờn thế giới. Cỏc mỏ liờn quan với cỏc quỏ trỡnh biến chất đƣợc chia thành 2 kiểu nguồn gốc: nhiệt dịch - biến chất và trầm tớch - biến chất.
Cỏc mỏ kiểu nhiệt dịch - biến chất phõn bố ở cỏc vựng cú hoạt động biến chất và biến chất động lực cựng với sự biểu hiện mạnh mẽ của quỏ trỡnh nhiệt dịch chất lƣu. Cỏc hệ thống chất lƣu tạo quặng húa cụng nghiệp cú nguồn gốc dƣới sõu và chỳng thƣờng là cỏc hệ chất lƣu mang vàng. Cỏc mỏ này hợp thành một trong những nhúm mỏ cụng nghiệp quan trọng nhất. Theo quy luật, chỳng chứa trữ lƣợng vàng đỏng kể và cú mức độ phổ biến rộng rói. Vớ dụ thuộc kiểu mỏ này là cỏc mỏ: Khoumsteik, Djuno (Mỹ); Morru Beliu (Brazil); Kalgurli (Úc); Xukhoi Log, Xovietsk, Zun-Kholbinsk (LB.Nga).
Đặc điểm cơ bản của cỏc mỏ này là: nằm trựng với cỏc đới hoạt động biến chất trong cỏc đai đỏ lục hoặc cỏc miền vừng cổ; nằm giữa cỏc tầng đỏ phiến - cỏt kết, cỏc tầng đỏ lục hoặc cỏc tầng đỏ phiến đen ở dạng cỏc thể chỉnh hợp hoặc xuyờn chỉnh hợp đƣợc khống chế bởi cỏc đới phõn phiến và cỏc kiến trỳc của nếp uốn; nằm trựng với cỏc tầng đỏ giàu vật chất hữu cơ; cú sự biến đổi do biến chất và trao đổi thay thế (sự cú mặt cỏc mạch thạch anh, hiện tƣợng sulfur húa).
Nguồn gốc của kiểu mỏ đang xem xột là phức tạp và cũn nhiều tranh luận. Một mặt, cỏc mỏ này nằm trựng với cỏc tầng đỏ biến chất và liờn quan chặt chẽ với chỳng về những đặc điểm cấu trỳc, thành phần và quỏ trỡnh thành tạo. Mặt khỏc, tất cả cỏc nhà nghiờn cứu đều nhận thấy rừ tớnh chất nằm chồng của khoỏng húa vàng, quặng húa đƣợc đứt góy khống chế và cú sự biểu hiện của cỏc biến đổi gần quặng, cỏc điều đú điển hỡnh đối với cỏc mỏ nhiệt dịch. Những đặc điểm đú cựng với nhiều tài liệu khỏc cho phộp đƣa ra kết luận rằng quỏ trỡnh tạo quặng xảy ra lõu dài. Sự tạo quặng cú thể xảy ra theo sơ đồ sau: tớch tụ vàng vào giai đoạn hỡnh thành cỏc đỏ võy quanh và trong quỏ trỡnh biến chất của chỳng; hỡnh thành cỏc đới kiến tạo cú độ thẩm thấu cao và cỏc đứt góy võy quanh quặng; tập trung vàng ở dạng cỏc thõn quặng liờn quan với sự hoạt động của cỏc hệ thống chất lƣu dƣới sõu. Nhƣ vậy, xếp cỏc mỏ này vào cỏc mỏ kiểu nhiệt dịch - biến chất là đỳng đắn nhất.
Cỏc mỏ kiểu trầm tớch - biến chất là cỏc mỏ bị biến chất với sự tớch tụ trầm
tớch vàng ban đầu và sau đú vàng bị tỏi phõn bố trong quỏ trỡnh biến chất. Cỏc mỏ kiểu cụng nghiệp này là nguồn vàng chớnh ở nhiều quốc gia (Nam Phi, Canada, Brazil), chỳng cú kớch thƣớc đỏng kể và cú thành phần quặng tổng hợp, trong quặng cựng đi với vàng và urani cũn cú bạc và cỏc kim loại nhúm platin.
Đặc điểm đặc trƣng của cỏc mỏ này là chỳng nằm trựng với cỏc tầng cuội kết