Chương 5 CÁC YẾU TỐ KHỐNG CHẾ QUẶNG HÓA VÀ TIỀN ĐỀ, DẤU HIỆU TÌM
5.1. Các yếu tố khống chế quặng
Quá trình hình thành, phát triển và phân bố sản phẩm của các quá trình quặng hoá được khống chế chặt chẽ bởi các yếu tố địa chất, bởi vậy muốn xác lập các căn cứ khoa học cho việc dự báo và tìm kiếm các mỏ khoáng đạt hiệu quả cao (đặc biệt là các mỏ có nguồn gốc nội sinh) nhất thiết phải làm sáng tỏ được bản chất, vai trò của các yếu tố địa chất đối với quá trình thành tạo và tích tụ quặng trong vùng nghiên cứu.
Các yếu tố địa chất khống chế quặng hoá được phân thành các nhóm sau:
yếu tố magma; yếu tố cấu trúc - kiến tạo; yếu tố thạch học - địa tầng; yếu tố biến chất trao đổi.
5.1.1. Yếu tố magma - Phức hệ Sa Huỳnh
Yếu tố magma là yếu tố quyết định sự hình thành quặng hoá nội sinh, có vai trò là nguồn cung cấp vật chất cho quá trình tạo khoáng.
Thành phần đá magma và mối liên quan với quặng hoá: Các đá magma có thành phần khác nhau thường liên quan đến các nhóm mỏkhác nhau và các phức hệ magma có mức độ phân dị càng cao, khả năng liên quan đến quặng hoá càng lớn.
Các đá granit có nguồn gốc trong vỏ thường liên quan đến các mỏpegmatit kim loại hiếm Li, Be, Ta, Cs, Rb, Nb, Sn; các mỏgreizen, nhiệt dịch của W, Sn, Mo, Be, Au, U; Các đá magma kiềm thường liên quan với Ir, Ta, Nb, F.
Hình dáng các khối xâm nhập: Hình dáng các khối xâm nhập có liên quan nhất định đến với sựthành tạo các mỏ. Đối với các đá acid và trung tính, xâm nhập thể cán và các xâm nhập nhỏ rất có ý nghĩa trong tìm kiếm và liên quan đến nhiều loại khoáng sản; các thể batotlit thường có các mỏ ở phần mái thoải và phần vòm của khối xâm nhập…
Xác định mối quan hệ giữa quặng hoá nội sinh với magma xâm nhập: Để xác định mối quan hệgiữa quặng hoá nội sinh với magma xâm nhập cần nghiên cứu các yếu tốsau:
- Kiến trúc - địa chất: Sự xuất hiện của các phức hệxâm nhập và quặng hoá liên quan phải trong cùng giai đoạn phát triển nhất định của chu kỳ magma - kiến tạo; Sự có mặt các thành hệ xâm nhập và quặng hoá liên quan trong cùng một đới thành hệ kiến trúc (đới sinh khoáng); Sự phân đới của các kiểu quặng khác nhau xung quanh khối xâm nhập; Mối quan hệ chặt chẽ về không gian, thời gian và nguồn gốc giữa quặng hoá với các thể xâm nhập và các đaicơ; Độ sâu tương ứng trong sựthành tạo quặng và các thểxâm nhập.
- Đặc điểm khoáng vật – thạch học: Các tổ hợp khoáng vật thường lặp lại trong các thành hệ quặng nhất định với các thành hệ magma; Sự chuyển tiếp dần dần từ đá magma sang quặng; Sự có mặt của các khoáng vật quặng dưới dạng khoáng vật phụ trong các đá xâm nhập; Cấu trúc vi lỗhổng trong đá xâm nhập được các khoáng vật quặng lấp đầy; Sự kếtục khoáng hoá của giai đoạn cuối hoạt động magma và quá trình sau magma; Những đặc điểm vềthành phần và sựphân bốcủa đới biếnđổi albit hoá, greisen hoá so với thểmagma.
- Các tiền đề về địa hoá: Tính đồng nguồn địa hoá các đá mạch của nhiều giai đoạn hoạt động magma và các thành tạo quặng sau magma; Hàm lượng các nguyên tố tạo quặng có trong khối magma phải cao hơn gấp nhiều lần so với trị số Clac của chính nó; Quan hệthành phần của nguyên tố đồng vị trong quặng và trong đá cũng là một dấu hiệu để xác định mối liên quan nguồn gốc giữa chúng;
Các nghiên cứu trên thế giới cho thấy các mỏ pegmatit chứa liti là đại diện cao nhất khác biệt và là sản phẩm cuối cùng của quá trình kết tinh của loại granit nhất định. Đá mẹ granit thường bão hoà nhôm, thuộc kiểu S-granit có mức độ tiến hoá caođến phân đoạn, mặc dù vẫn có một sốtuổi Arkei là chưa bão hoà nhôm, kiểu I- granit. Hầu như tất cả pegmatit chứa liti được tìm thấy trong khu vực tạo núi nội lục, trong lõi của các địa khiên tiền Cambri [26].
Hầu hết pegmatit chứa liti kim loại hiếm xâm nhập trong đá biến chất, điển hình là tướng amphibolit áp suất thấp đến trên tướng đá phiến lục. Đây là một trong những định hướng (chứ không phải là điều kiện) bởi có một vài LCT pegmatit trong đá granit (Greer Lake, Canada) (Ĉerný, 2005), gabro (Pala Chief, California) (Symons et al, 2009), hoặc các đá xâm nhập khác.
Chúng thường nằm trong trường chứa hàng chục đến hàng trăm thể pegmatit phân bố ở đới ngoại tiếp xúc giữa đá magma xâm nhập và đá vây quanh, khoảng cách đến khối granit mẹ từ một vài kilomet đến 10 kilomet theo mặt cắt ngang và đến 4 kilomet theo mặt cắt đứng(Hình 4.20).
Trong trường các pegmatit như vậy có sự phân đới khoáng vật và địa hoá theo kiểu đồng tâm rất đặc trưng. Các pegmatit ở xa thường được làm giàu các nguyên tố liti và kim loại hiếm khác. Ở gần hoặc trong nội khối granit thì thường là thành phần cơ bản của granit mẹ.
Kết quả nghiên cứu của Đề tài đã xác lập được mối quan hệ chặt chẽ về không gian, thời gian và nguồn gốc giữa quặng hoá với các thểxâm nhập granitoid phức hệ Sa Huỳnh thông qua các yếu tố sau:
5.1.1.1. Đặc điểm phân bố
Sựgắn bó chặt chẽvềmặt không gian: Các thân quặng Li gắn bó chặt chẽvề mặt không gian với các đá xâm nhập phức hệ Sa Huỳnh. Chúng phân bố trong đá phiến kết tinh thuộc phức hệ Kan Năck (A-PP kn), gần ranh giới tiếp xúc (tại đới ngoại tiếp xúc giữa) giữa các thành tạo granitoid phức hệSa Huỳnh (P3-T1sh) với các đá biến chất trên. Tại đây theo tài liệu công trìnhđo vẽbản đồ 1:50.000 (Dương Văn Cầu, 2004) là phần vòm khối xâm nhập và trong đới tiếp xúc giữa các đá granitoit phức hệSa Huỳnh với các đá phiến kết tinh phức hệ Kan Năck, có đới biến đổi albit hoá, greisen hóa phát triển mạnh mẽ.
5.1.1.2. Về thời gian thành tạo
Các kết quả nghiên cứu cho thấy quặng liti và đá granitoid phức hệ Sa Huỳnh cùng tuổi thành tạo vào Permi muộn đến Trias sớm (P3-T1).
Kết quảphân tích và tính toán tuổi tuyệt đối cho giá trị tuổi là 259,4±7,9 triệu năm (mẫu SH3) và 251,6±3 triệu năm (mẫu SH4) tương ứng với Permi muộn đến Trias sớm (P3-T1).
Tuổi khoáng hoá kim loại hiếm liti vùng Đức Phổ - Sa Huỳnh được phân tích bằng phương pháp Rb/Sr đá tổng cho kết quảtuổi tuyệt đối là 264±3,6 triệu năm.
Tỉsố đồng vị87Sr/86Sr của nhóm quặng liti là rất cao (0,8025) so với vật chất có nguồn gốc manti khoảng 0,703 đến 0,707, chứng tỏ nhóm đá axit có nguồn gốc tái nóng chảy vỏ(S- type granit).
5.1.1.3. Về mối quanhệ nguồn gốc
Qua kết quả nghiên cứu cho thấy nguồn vật chất tạo quặng được các đá magma mẹcung cấp và chúng liên quan chặt chẽvới nhau qua các biểu hiện như:
Thành phần khoáng vật phụ đặc trưng của đá và quặng có sự tương đồng:
granat, monazit, tantalit-columbit, casiterit.
Đặc điểm thạchđịa hoá
Các thành tạo granitoid phức hệ Sa Huỳnh có đặc điểm địa hóa gần gũi với granit chứa thiếc, kim loại hiếm.
Các thành tạo granitoid phức hệSa Huỳnh có đặc điểm thành phần khoáng vật phụ đặc trưng của kiểu S-granit (granat, monazit); thành phần thạch hóa thuộc loại cao nhôm, silic; tương đối thấp Na; đa sốmẫu có chỉ sốbão hoà nhôm ASI >1,1. Trên các biểu đồphân loại nguồn gốc granit theo thành phần nguyên tốchính (ASI-SiO2, K/Rb- SiO2), hầu hết mẫu rơi vào trường S-granit.
Kết quảphân tích nguyên tốvết cho thấy:
- Các nguyên tố có hàm lượng lớn hơn trịsốclark là: Sn, Li, Ta, Th, Rb, Hf, B, W, Mo, Zn, Pb. Đặc biệt nguyên tố Sn có hàm lượng tăng dần từ pha 1 đến pha đá mạch và đạt giá trịlớn hơn trịclark từ 21,13 đến 32,87 lần [3, 6].
- Các thành tạo granitoidpha 1, pha 2 có đặc điểm thành phần nguyên tốvết gần gũi với granit chứa thiếc với các chỉ số: Sn= 63,39-72,38; Li= 43,92-44,59; B=
136,34-157,52; Sr= 259,48-283,73.
- Trên biểu đồ biến thiên các nguyên tố vết chuẩn với Chondrit (Taylor và McLennan, 1985) cho thấy các nguyên tố đất hiếm trong quặng liti biến thiên gần giống với các mẫu granit pha 2 của phức hệSa Huỳnh (Hình 5.2).
Điều kiện thành tạo và tiềm năng sinh khoáng:
- Bối cảnh kiến tạo: Trên biểu đồ phân loại theo Pearce J.A. (1984) hầu hết các mẫu granitoid của phức hệ thuộc kiểu granit thành tạo trong bối cảnh va húc đồng kiến tạo.
- Mức độ tiến hoá: trên biểu đồ tương quan K/Rb-SiO2 phản ánhh mức độ tiến hoá của magma granit phức hệ Sa Huỳnh (theo P.L, Blevin, 2004) cho thấy có mức độtiến hoá mạnh chuyển sang phân đoạn (Hình 5.2).
Tiềm năng sinh khoáng
- Đặc điểm địa hóa: Từpha 1 tới pha đá mạch và các đá biến đổi greisen hóa, clark tập trung của các nguyên tố Sn, Li, Be, Ta, tăng mạnh. Clark tập trung của Sn trong pha 1 là 0,21, pha 2: 1,38, pha đá mạch (aplit, pegmatit): 9,95, trong các đá biến đổi greisen hóa: 48,19. Clark tập trung của Li trong các pha tương ứng là 1,04, 7,34, 10,14, 9,02, của Be: 0,08, 0,96, 2,29, 4,37; của Ta: 0,95, 1,23.
- Chuyên hoá sinh khoáng: Trên các biểu đồ tương quan K+- Na+, Mg2+- K+ và Mg2+-Na+ phân loại chuyên hoá sinh khoáng các đá magma granit (theo sattran, 1977) thì các mẫu chủyếu rơi vào trường Mo-Sn (Hình 5.3).
Hình 5.1: Biểu đồbiến thiên các nguyên tố đất hiếm trong quặng liti vàđá Granit phức hệSa Huỳnh chuẩn với Chondrit (Taylor và McLennan, 1985)
Ghi chú: Các mẫu từ H253 đến BT.H131/2 là quặng liti; SH.4 và SH.3 là đá granit pha 2 phức hệSa Huỳnh.
Bảng 5.1: Kết quảphân tích các nguyên tố đất hiếm trong quặng liti và đá Granit phức hệSa Huỳnh
Số hiệu mẫu
Hàm lượng (ppm)
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
SH.3 46,47 88,25 9,62 31,07 4,65 0,92 4,15 0,51 2,19 0,39 1,09 0,13 0,89 0,12 SH.4 57,87 98,25 12,17 36,75 5,85 1,02 5,02 0,55 2,21 0,33 1,07 0,11 0,71 0,11 BT.H131/2 1,23 1,43 0,24 0,98 0,30 0,12 0,33 0,09 0,33 0,08 0,15 0,05 0,16 0,04 BT.H161/2 0,40 0,54 0,10 0,36 0,22 0,06 0,17 0,07 0,16 0,06 0,07 0,05 0,10 0,04 BT.H161/3 0,95 1,17 0,20 0,73 0,28 0,10 0,27 0,08 0,26 0,08 0,12 0,05 0,14 0,04 BT.H282 1,15 1,53 0,25 0,88 0,30 0,12 0,33 0,10 0,31 0,09 0,15 0,05 0,16 0,04 BT.H326 2,00 2,50 0,39 1,40 0,40 0,19 0,48 0,12 0,43 0,12 0,21 0,05 0,22 0,05 BT.H352/2 1,47 1,83 0,29 1,07 0,30 0,14 0,38 0,10 0,36 0,09 0,18 0,05 0,18 0,04 BT.H286 0,30 0,40 0,07 0,30 0,20 0,06 0,17 0,05 0,21 0,05 0,06 0,05 0,10 0,03 BT.H132 0,50 0,50 0,12 0,60 0,30 0,06 0,16 0,06 0,12 0,06 0,05 0,05 0,10 0,04 BT.H177 0,40 0,50 0,10 0,40 0,10 0,05 0,18 0,08 0,23 0,05 0,12 0,05 0,12 0,03 LV3303 3,70 4,30 0,67 2,60 0,60 0,32 0,79 0,15 0,76 0,16 0,36 0,05 0,33 0,05 H291 0,30 0,70 0,10 0,20 0,20 0,05 0,16 0,08 0,10 0,07 0,06 0,05 0,10 0,04 H253 0,50 0,60 0,11 0,30 0,30 0,07 0,18 0,07 0,16 0,06 0,07 0,05 0,10 0,05
Hình 5.2: Biểu đồ tương quan K/Rb-SiO2phản ánhh mức độ tiến hoá của magma granit phức hệ Sa Huỳnh (theo P.L, Blevin 2004)
Hình 5.3: Các biểu đồphân loại chuyên hoá sinh khoáng đá magma granitoid phức hệSa Huỳnh (theo sattran, 1977)
Kết quả phân tích đồng vị bềnδ18O & δD cho thấy dung dịch tạo khoáng có nguồn gốc magma nguyên sinh nhưng đã bị hỗn nhiễm do các hoạt động kiến tạo, các hoạt động biến chất trao đổi xảy ra mạnh mẽtrong vùng nghiên cứu.
Tổng hợp các kết quảnghiên cứu cho thấy các thân quặng litit trong vùng và đá magma xâm nhập phức hệSa Huỳnh có những mối liên hệ như sau:
Các thân quặng liti gắn bó chặt chẽvềmặt không gian, chúng phân bố ởvòm tiếp xúc giữa các thành tạo magma xâm nhập phức hệ Sa Huỳnh với các đá biến chất phức hệ Kan Nack. Tuổi thành tạo quặng Livà đá granitoid phức hệSa Huỳnh là tương đương nhau, cùng tuổi thành tạo vào Permi muộn đến Trias sớm.
Thành phần khoáng vật phụ đặc trưng của đá và quặng có sự tương đồng:
ilmenit, granat, monazit, tantalit-columbit, casiterit. Các thành tạo granitoid phức hệ Sa Huỳnh có đặc điểm địa hóa gần gũi với granit chứa thiếc, kim loại hiếm.
Trên biểu đồ biến thiên các nguyên tốvết, các nguyên tố đất hiếm trong quặng liti biến thiên gần giống với các mẫu granit pha 2 của phức hệSa Huỳnh.
Dung dịch tạo khoáng có liên quan với nguồn magma nguyên sinh.
Với các kết quảtrên có thểnhận định rằng các thành tạo kim loại hiếm liti trong vùng có mối liên quan nguồn gốc với các magma xâm nhập phức hệSa Huỳnh.
5.1.2. Yếu tốcấu trúc–kiến tạo
Yếu tố cấu trúc - kiến tạo đóng vai trò là đư ờng dẫn và nơi tích tụ vật chất tạo quặng, có ý nghĩa quyết định sựtập trung và phân bốquặng hoá.
Các yếu tố cấu trúc kiến tạo khu vực như các đới uốn nếp, các đường khâu ghép nối các mảng, các đứt gãy sâu thường có vai trò khống chế quặng mang tính khu vực rộng lớn. Cácđứt gãy sâu, các đứt gãy thuận,đứt gãy chờm nghịch và các đới vò nhàu quy mô lớn, kéo dài hàng trăm km có vai trò là các kênh dẫn dung dịch tạo quặng ở dưới sâu đi lên và tập trung các mỏ nằm dọc chúng. Chúng là yếu tố khống chếcácđới sinh khoáng, cácđai quặng.
Các yếu tốcấu trúc - kiến tạođịa phương là yếu tốthứcấp, bậc cao: nơiđứt gãy bị uốn cong, nơi giao nhau hoặc phân nhánh của cácđứt gãy, nơi giao nhau của đứt gãy với các nếp uốn, phần vòm các nếp lồi,đới dập vỡ…có vai trò là nơi tích tụ vật chất tạo quặng.
Đứt gẫy: là cấu trúc địa chất quan trọng nhất, có vai trò là đường dẫn dung dịch quặng, nhất là các đứt gẫy sâu. Ngoài ra, các đứt gãy ngắn, nhỏ cònđóng vai trò phân phối dung dịch nhiệt dịch hay là nơi tích đọng các vật chất tạo khoáng.
Uốn nếp: Khi uốn nếp các đáthường tạo ra khoảng trống tựdo ởbản lề, vòm của nếp uốn hoặc tạo ra các hệthống khe nứt, đới dập vỡ, là nơi thuận lợi cho dung dịch tạo quặng di chuyển và tích tụquặng hoá.
Khe nứt: Khe nứt có vai trò chi phối sự phân bố quặng hoá nguồn gốc nhiệt dịch, trong đócác đới khe nứt tách rất thuận lợi cho tạo quặng.
Trong tài liệu khái quát đặc điểm LCT pegmatit trên thế giới (Dwight Bradley and Andrew McCauley, 2013) thì các LCT pegmatit thường phân bố ở các cấu trúc vòm dạng nếp lồi, vòm magma xâm nhập, đới phát triển hệ thống khe nứt, đứt gãy; có xu hướng xâm nhập phù hợp với phương cấu trúc cùng với đứt gãy, khe nứt, mặt lớp, phương phân phiến khu vực. Ở độsâu của vỏ trái đất nông, pegmatit LCT có xu hướng xâm nhập phù hợp với phương cấu trúc cùng với đứt gãy, khe nứt, mặt lớp (Brisbin, 1986). Trong đá biến chất cao, pegmatit thường chỉnh hợp với phương phân phiến khu vực và thường có hình dạng thấu kính, elip, hoặc "hình củcải" (Fetherston, 2004).
5.1.2.1. Đứt gãy
Trong vùng nghiên cứu các đứt gãy triển theo 4 hệthống phương chính:
- Hệthống đứt gãy phương đông bắc - tây nam - Hệthống đứt gãy phương tây bắc -đông nam - Hệthống đứt gãy phương kinh tuyến - á kinh tuyến - Hệthống đứt gãy phương vĩ tuyến - á vĩ tuyến
Trong đó, hệthống đứt gãy phương đông bắc - tây nam, tây bắc - đông nam và kinh tuyến phát triển mạnh mẽnhất, hệthống đứt gãy phương vĩ tuy ến phát triển yếu hơn. Trong đó hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam (hệ đứt gãy Ba Trang–Núi Chúa)đóng vai tròđịnh vịcác thân pegmatoid chứa Li, Sn.
Hệ đứt gãy Ba Trang - Núi Chúa có mặt trượt cắm về phía đông bắc với góc cắm trung bình 700, hoạt động ít nhất với bapha động học: bằng phải (ưu thế) trong Kainozoi muộn và bằng trái (ít hơn) trong cuối Kainozoi sớm, pha thuận trong Permi muộn – Trias sớm. Pha hoạt động vào Permi muộn – Trias sớm chi phối quặng hóa Li, Sn khu vực La Vi, hai pha sau gây dịch, mất quặng. Hệ đứt gãyđóng vai trò chi phối và khống chếcác mạch khoáng hóa Li, Sn cắm chủyếu về phía tây namởkhu vực Đồng Dăm-La Vi. Chúng là những hệkhe nứt cắt sinh kèm có trước giai đoạn tạo khoáng và là hệkhe nứt tách sinh kèm trong pha hoạt động thuận của hệ đứt gãy Ba Trang-Núi Chúa vào giai đoạn tạo khoáng Li, Sn.
5.1.2.2. Khe nứt
Vùng nghiên cứu nằm khu vực phía đông nam hệ đứt gãy Ba Tơ - Gia Vực, các đáphiến kết tinh bị nứt nẻ mạnh phát triển nhiều hệ thống khe nứt.
Ở khu vực Đồng Răm - La Vi phát triển khá mạnh hệ thống khe nứt phương tây bắc - đông nam, đông bắc – tây nam. Các hệ mạch khoáng hóa chứa thiếc là những kiến trúc tách phương tây bắc – đông nam, rộng từ vài cm đến hàn g mét, lại cắm chủ yếu về phía tây nam với góc dốc phổ biến 50-700. Chúng là các hệ khe nứt tách sinh kèm (cắm ngược hướng với hệ đứt gãy chính) của hệ đứt gãy Ba Trang - Núi Chúa chỉ ra thời kỳ tập trung khoáng hóa thiếc - kim loại hiếm là căng giãn cục bộ liên quan đến động học nâng vòm gây ra bởi lực đẩy từ dưới lên có thể là các khối magma chứa khoáng hóa thiếc - kim loại hiếm.