MÔ HÌNH HÓA CÁC TÍNH CHẤT CỦA THÂN KHOÁNG SẢN
3.2. TÍNH KHÔNG ĐỒNG NHẤT CỦA ĐẤT ĐÁ VÀ QUẶNG HÓA
Trong tự nhiên không bao giờ tồn tại những thân khoáng có hình dạng, kích thước, độ sâu thế nằm, thành phần vật chất và các tính chất khác đều hoàn toàn giống nhau. Sự không giống nhau này tạo nên bức tranh chung về tính không đồng nhất của quặng hoá. Theo các nhà nghiên cứu, tính không đồng nhất của quặng hóa được biểu hiện ở tính biến hóa các tính chất địa chất và công nghệ của khoáng sản. Các tính chất này quyết định phương pháp, trình tự và kỹ thuật tiến hành công tác thăm dò và đánh giá kinh tế địa chất mỏ, cũng như hiệu quả của phương pháp khai thác và chế biến khoáng sản v.v. Chính vì vậy, một trong những nhiệm vụ của công tác thăm dò là nghiên cứu tính không đồng nhất, tính dị hướng và cấu trúc bên trong để làm sáng tỏ đặc tính biến hóa các tính chất quan trọng của khoáng sản.
Tính không đồng nhất nguyên sinh của những tích tụ khoáng sản và các quá trình tạo đá trong vỏ Trái đất là tất yếu và có mối quan hệ chặt chẽ với bối cảnh kiến tạo, môi trường trầm tích, và điều kiện khí hậu (nhiệt đới ẩm, khô nóng...). Vì vậy, trong thực tế thăm dò địa chất cần nghiên cứu làm sáng tỏ tính không đồng nhất của các loại đá và tích tụ khoáng sản trong vỏ Trái đất.
- Tính không đồng nhất nguyên sinh của đá trầm tích biểu hiện bằng sự xen kẽ của các lớp có thành phần thạch học khác nhau và sự thay đổi tướng của chúng theo đường phương, cũng như hướng dốc. Đối với các thể đá magma, tính không đồng nhất nguyên sinh phụ thuộc vào độ sâu thành tạo, quá trình phân dị, tác dụng qua lại của dung thể magma với đá vây quanh và được biểu hiện ở sự thay đổi thành phần, cấu tạo và kiến trúc của chúng. Vào thời kỳ sau tạo đá, do tác dụng của hoạt động kiến tạo, dung dịch sau magma, quá trình phong hóa nên các đá trầm tích, magma bị biến đổi sâu sắc và tính không đồng nhất nguyên sinh bị phá vỡ hoặc bị che lấp để hình thành tính không đồng nhất mới.
- Tính không đồng nhất của các tích tụ khoáng sản trong lòng đất phụ thuộc vào nguồn gốc thành tạo và môi trường xung quanh. Nếu tích tụ khoáng sản đồng sinh với đá vây quanh thì có thể xem thân khoáng như một hợp phần của đá vây quanh. Ngược lại, tích tụ khoáng sản thành tạo muộn hơn đá vây quanh thì việc nghiên cứu tính không đồng nhất của khoáng sản được bắt đầu bằng nghiên cứu tính không đồng nhất và tính dị hướng của đá vây quanh, sau đó nghiên cứu đặc điểm của quá trình tạo khoáng và điều kiện phát triển cấu trúc vây quanh quặng. Sau quá trình tạo khoáng, sự biến đổi biểu sinh của những tích tụ khoáng sản và đá vây quanh có thể dẫn đến sự thay đổi từng phần hay toàn bộ cấu trúc ban đầu và kết quả là hình thành các đới oxy hoá, đới làm giàu thứ sinh của các mỏ sulfua và mỏ vỏ phong hoá.
Trong tự nhiên, những tích tụ khoáng sản được thành tạo một cách tuần tự từ nhỏ đến lớn và từ đơn giản đến phức tạp. Kết quả là tạo ra các thấu kính, ổ, mạch, thân quặng có cấu trúc nội bộ gián đoạn và ở mức lớn hơn là đới (tầng) khoáng hoá. Lịch sử phát sinh và phát
43 triển của quá trình tạo khoáng như vậy đã tạo nên các thứ bậc không đồng nhất, đồng thời phát sinh khái niệm về cấu trúc khối không đồng nhất, các đơn vị không đồng nhất và các mức không đồng nhất v.v.
Năm 1968, L.I. Tretverikov chia ra bốn mức cấu trúc thay thế nhau một cách tuần tự, đó là mức thân khoáng sản, mức đới (đới quặng xâm nhiễm, đặc xít, cột quặng), mức cấu tạo quặng và mức tập hợp khoáng vật. Năm 1974, A.B. Kajdan căn cứ vào quy mô biểu hiện tính không đồng nhất chia ra 6 mức cấu trúc kế tiếp nhau tuần tự như sau:
- Mức cấu trúc đới (tầng) khoáng hoá.
- Mức cấu trúc thân khoáng sản.
- Mức cấu trúc cột quặng hoặc các khu vực có hình thái riêng biệt khác của thân khoáng.
- Mức cấu trúc ổ, thể dị ly hoặc những tích tụ cục bộ khác của khoáng sản.
- Mức cấu trúc tập hợp khoáng vật.
- Mức cấu trúc các hạt khoáng vật hoặc những tinh thể.
3.2.1. Mức cấu trúc đới (tầng) khoáng hóa
Đới khoáng hóa là khu vực tích tụ tự nhiên của khoáng sản được đặc trưng bởi các thân khoáng cùng chung điều kiện thành tạo và nằm gần kề nhau trong giới hạn của cấu trúc địa chất khống chế quặng duy nhất. Khi khu vực tập trung tăng cao của khoáng sản có chứa các vỉa hoặc thân khoáng dạng vỉa nằm gần kề nhau được gọi là tầng khoáng hoá.
Kích thước đới hoặc tầng khoáng hóa có thể thay đổi từ rất lớn đến không lớn. Cấu trúc của đới hoặc tầng khoáng hóa được xác định phụ thuộc vào đặc điểm hình dạng, vị trí tương hỗ và quy luật phân bố không gian của các thân khoáng hoặc những tích tụ nhỏ của khoáng sản nằm trong chúng. Ở mức cấu trúc đới hoặc tầng khoáng hoá, các thân khoáng hoặc tích tụ nhỏ hơn được xem là những yếu tố không đồng nhất (hình 3.2).
3.2.2. Mức cấu trúc thân khoáng sản
Thân khoáng có kích thước thay đổi thường từ một vài mét đến chục kilômet. Cấu trúc thân khoáng được quyết định bởi thành phần, sự tổ hợp và quy luật phân bố không gian của các đơn vị cấu trúc nhỏ hơn, đó là các khu vực có hình thái riêng biệt hoặc những tích tụ cục
a)
b)
Hình 3.2. Khái niệm về cấu trúc mỏ conchedan - đa kim ở mức cấu trúc đới khoáng hóa (a) và thân khoáng sản (b) (theo A.B. Kajdan, 1974)
1- Đới khoáng hoá;
2- Thân khoáng;
3- Trầm tích bở rời hiện đại;
4- Đá phun trào;
5- Đá vôi;
6- Diaba và porphyrit diaba
44 bộ của khoáng sản. Nếu tính phân đới trong cấu trúc của thân khoáng biểu hiện rõ ràng thì các khu vực có hình thái riêng biệt tham gia vào như là yếu tố không đồng nhất, còn khi vắng mặt tính phân đới thì đó là những tích tụ cục bộ nhỏ hơn của khoáng sản (hình b).
3.2.3. Mức cấu trúc các cột quặng hoặc những khu vực có hình thái riêng biệt khác của thân khoáng
Mức cấu trúc này chỉ có thể phân chia khi thân khoáng biểu hiện tính phân đới rõ ràng. Chẳng hạn, các khu vực phồng lên và gián đoạn, cũng như các cột quặng có thể được phân chia thành những khu vực có hình thái riêng biệt của thân quặng. Đối với các mỏ stocvec có thể chia ra những khu vực quặng mạch nhỏ, khu vực có độ bão hòa quặng cao và khu vực khoáng hóa nghèo, khu vực trùng với các đá vây quanh khác nhau về thành phần hoặc khu vực bao gồm quặng có thành phần khác nhau (hình 3.3).
Hình 3.3. Khái niệm về cấu trúc của một trong các mỏ sulfur đồng - nikel ở mức cấu trúc thân khoáng sản (a) và khu vực có hình
thái riêng biệt (b) (theo A.B. Kajdan, 1974)
1- Ranh giới thân quặng theo tài liệu thăm dò;
2- Ranh giới chính xác của thân quặng bảo đảm phân chia các khu vực có hình thái riêng biệt (theo tài liệu thăm dò khai thác);
3- Peridotit bị secpentin hoá;
4- Cát kết và bột kết.
3.2.4. Mức cấu trúc ổ quặng, thể dị ly hoặc những tích tụ cục bộ khác của khoáng sản Những tích tụ cục bộ của khoáng sản bao gồm những tích tụ không lớn ở dạng thấu kính, ổ, hốc, mạch có nguồn gốc, kích thước và hình dạng rất khác nhau. Cấu trúc tích tụ cục bộ của khoáng sản được quyết định bởi tập hợp khoáng vật tạo nên chúng. Các tập hợp khoáng vật tham gia vào mức cấu trúc này như là những yếu tố không đồng nhất. Cấu trúc thân quặng vàng ở mức cấu trúc tích tụ cục bộ của khoáng sản được minh họa trên hình 3.4.
3.2.5. Mức cấu trúc tập hợp khoáng vật
Phụ thuộc vào các kiểu tự nhiên của khoáng sản, thành phần và kích thước của các hạt khoáng vật đơn lẻ hoặc liên tinh của chúng mà tập hợp khoáng vật có thể là những phân lớp nhỏ, những kết hạch hoặc những tích tụ khác. Đối với mức cấu trúc này, đối tượng nghiên cứu là tập hợp khoáng vật đơn giản gồm tổng thể các hạt đơn khoáng hoặc tập hợp khoáng vật phức tạp bao gồm các hạt đa khoáng có thành phần khác nhau. Kích thước các tinh thể, hạt và liên tinh riêng biệt của khoáng sản tạo nên mức cấu trúc tập hợp khoáng vật được coi là những yếu tố không đồng nhất.
a)
b)
45 3.2.6. Mức cấu trúc hạt khoáng vật hoặc
tinh thể
Nghiên cứu tính không đồng nhất của các hạt đơn khoáng hoặc những tinh thể riêng biệt thường được tiến hành trong quá trình thăm dò một số mỏ khoáng sản phi kim loại như mica, thạch anh áp điện và các dạng khoáng sản khác. Đối với phần lớn các dạng khoáng sản khác thì kích thước những tinh thể riêng biệt của khoáng vật có ích hoặc những hạt đơn khoáng thường rất nhỏ nên việc nghiên cứu tính không đồng nhất cấu trúc các hạt này không đưa vào nhiệm vụ của công tác thăm dò.
Hình 3.4. Khái niệm về cấu trúc thân quặng vàng dạng yên ngựa ở mức cấu trúc tích tụ cục
bộ của khoáng sản (theo A.B. Kajdan, 1974)
1- Tập hợp khoáng vật thạch anh vàng;
2- Đá vây quanh;
3- Khu vực biến chất mạnh.