- Địa tầng
Vùng trũng Nông Sơn được cấu tạo chủ yếu bởi các thành tạo trầm tích tướng sông, đầm lầy, vũng vịnh, được xếp vào các phân vị địa tầng chính là hệ tầng An Điềm, hệ tầng Sườn Giữa và hệ tầng Bàn Cờ, tuổi từ Trias muộn đến Jura sớm. Các thành tạo này phủ bất chỉnh hợp trên các đá móng có thành phần và tuổi hỗn tạp, từ các đá trầm tích biến chất tuổi Proteozoi, các trầm tích Cambri thuộc hề tầng A San. trầm tích phun trào tuổi Trias giữa đến các đá magma xâm nhập từ mafic đến axit tuổi Proterozoi muộn đến Mezozoi sớm của các phức hệ Chu Lai-Ba Tơ, Đại Lộc, Bến Giằng - Quế Sơn, Chà Val, Hải Vân....
Trầm tích chứa khoáng hóa urani là các thành tạo tướng sông hồ, ven rìa vũng vịnh, gồm cuội sạn kết, cát kết và bột kết thuộc phần dưới của hệ tầng An Điềm. Các đá chứa quặng chủ yếu là cát kết hạt thô đến trung hoặc cát sạn kết arkos, cát kết ít khoáng, đôi chỗ chứa vật chất hữu cơ bị biến đổi thứ sinh mạnh mẽ. Thành phần thạch học của đá chủ yếu là các mảnh vụn sắc cạnh đến á tròn cạnh của đá magma xâm nhập axit, ít mảnh đá biến chất và trầm tích, ít mảnh vụn phun trào axit…
Các đá trầm tích chứa khoáng hóa urani thường bị biến đổi thứ sinh mạnh mẽ trong đó quan trọng nhất là hiện tượng oxy hóa dọc theo các thân đá có thành phần khác nhau. Hiện tượng oxy hóa đá dọc vỉa biểu hiện bởi sự thành tạo của các đới biến đổi hematit hóa, làm cho đá chuyển từ màu xám thành đỏ tím. Theo các nghiên cứu trên thế giới, hiện tượng này xảy ra khi các dòng dung dịch oxy hóa từ trên mặt thẩm thấu xuống sâu, dọc theo các thân đá sau quá trình trầm tích và làm oxy hóa các khoáng vật. Các khoáng vật chứa sulphua nguyên sinh trong trầm tích, một số khoáng vật giàu sắt như biotit trong thành phần của đá bị oxy hóa dưới tác động của dòng nước trên mặt di chuyển trong thân đá làm biến đổi tạo thành hematit.
Ngược lại với đới oxy hóa, trong đới đá chưa bị oxy hóa, các đá thường có màu xám đặc trưng và chứa các khoáng vật sulphua như pyrit.
Ngoài ra, trong các đá trầm tích ởđây còn tồn tại đới xám-tím loang lổ, trong đó các phần màu đỏ tím hoặc xám thường tạo thành các ổ có hình dạng bất thường, kích thước thay đổi từ cỡ cm đến hàng chục mét. Đới này được thành tạo là do quá trình hòa trộn của dòng dung dịch oxy hóa vào dòng khử và quá trình phản ứng oxy hóa-khử diễn ra chưa hoàn toàn.
- Các thành tạo magma xâm nhập
Như đã nói trên, hệ tầng An Điềm phủ bất chỉnh hợp lên trên các đá magma thuộc nhiều nguồn gốc, thành phần và tuổi khác nhau. Hiện chưa phát hiện được các thân xâm nhập cắt qua các đá của vùng nghiên cứu.
+ Cổ nhất và nằm ở rìa bồn trũng là các đá granit bị biến dạng mạnh của phức hệĐại Lộc, lộ ra ở rìa bắc của bồn trũng Nông Sơn. Sự có mặt rộng rãi của các đá này trong thành phần của cuội, cát kết của hệ tầng An Điềm, đặc biệt là phần dưới của hệ tầng này chứng tỏ các đá này là nguồn cung cấp vật liệu quan trọng cho các thành tạo trầm tích trong trũng Nông Sơn.
+ Các đá thuộc phức hệ Bến Giằng-Quế Sơn lộ ra ở tây và nam của vùng nghiên cứu và ở phía tây bị các thành tạo của hệ tầng An Điềm phủ trực tiếp lên trên.
+ Phía tây trũng Nông Sơn, các đá magma có thành phần mafic được xếp vào phức hệ Chà Val, lộ ra một dải hẹp, cùng với các thành tạo trầm tích biến chất của hệ tầng Núi Vú, tạo thành một nêm kiến tạo kéo dài theo phương á vĩ tuyến.
Hiện chưa ghi nhận được các thành tạo magma trẻ xuyên cắt vào hệ tầng An Điềm trong phạm vi trũng Nông Sơn, chứng tỏ các hoạt động magma diễn ra yếu ớt hoặc ngừng nghỉ sau giai đoạn trầm tích Trias muộn ở khu vực này.
- Đặc điểm biến dạng phá hủy
Trong khu vực bồn trũng Nông Sơn, hiện tượng dập vỡ và đứt gãy phát triển khá mạnh và gồm nhiều loại khác nhau. Các hệ thống đứt gãy có nhiều loại, thường phát triển tạo thành các đới dày vài cm tới hàng mét, làm biến dạng và dịch chuyển đáng kể các đá ở hai cánh. Có thể nhận dạng được một số loại đứt gãy sau:
+ Các đứt gãy nghịch hoặc chờm nghịch: tồn tại dạng các đới trượt dòn-dẻo quan sát rõ ở khu vực gần bất chỉnh hợp giữa đá móng và các đá hệ tầng An Điềm. Các biểu hiện biến dạng như hiện tượng milonit hóa, boudinage hóa các đá cũng như sự tiêm nhập của các khoáng vật thứ sinh như calcit và silic vào đới trượt là khá rõ ràng. Các đới trượt chờm nghịch đã dẫn tới sự tạo thành một nêm trồi lộ đá móng ở trung tâm trũng Nông Sơn.
+ Các đứt gãy thuận bao gồm các mặt trượt riêng rẽ tới các đới dày hàng mét. Chúng khá phổ biến trong khu vực nghiên cứu. Tuy nhiên, quy luật phân bố của các hệ thống đứt gãy này trong khu vực nghiên cứu chưa được làm rõ.
+ Khe nứt là cấu tạo phát triển mạnh mẽ trong vùng trũng Nông Sơn. Chúng tạo thành nhiều hệ thống có thế nằm khác nhau và trong nhiều trường hợp phá hủy tính liên tục của thân đá. Tuy nhiên quy luật phân bố và nguồn gốc của khe nứt trong khu vực nhìn chung ít được nghiên cứu.
+ Hiện tượng uốn nếp cũng phát triển khá mạnh mẽ trong trũng Nông Sơn và đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc dạng lòng chảo trong khu vực nghiên cứu. Các nếp uốn lớn có phương mặt trục á kinh tuyến đã tạo nên 2 phức nếp lõm lớn ở phía bắc và nam của vùng nghiên cứu. Các nếp uốn này bị các nếp uốn bậc cao phương đông bắc-tây nam làm phức tạp hóa và sự giao thoa của 2 hệ thống nếp uốn này tạo nên các cấu trúc vòm và bồn trũng thứ cấp trên phạm vi bồn trũng Nông Sơn. Bên cạnh đó các nếp uốn nhỏ hơn cũng có thể quan sát được cục bộ trong khu vực nghiên cứu.
- Khoáng hóa urani
Quặng urani trong vùng trũng Nông Sơn đã được nghiên cứu, điều tra, đánh giá ở các mức độ chi tiết khác nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy các vùng quặng chủ yếu ở trũng Nông Sơn tập trung ở các vùng: Tabhing, Khe Hoa - Khe Cao, Đông Nam Bến Giằng, An Điềm và mỏ than Nông Sơn. Kết quả đã phát hiện hàng loạt các mỏ, điểm quặng urani có triển vọng như: Khe Hoa - Khe Cao, Pà Lừa-Pà Rồng, Đông Nam Bến
Giằng, Cà Liêng-Sườn Giữa, trong đó có những nơi quặng tập trung thành các thân quặng có ý nghĩa công nghiệp.
Đá chứa quặng thường là cát kết đa khoáng kiểu arkos, hoặc grauvac, dạng grauvac màu xám, xám tím loang lổ. Riêng ở khu An Điềm và mỏ than Nông Sơn, ngoài các tập sản phẩm như trên còn có tập sản phẩm trong các vỉa than, hoặc phiến sét than..
Trong vùng trũng Nông Sơn, các thân quặng thường tập trung dạng các ổ hoặc dạng thấu kính kéo dài, chiều dày từ vài chục cm tới vài mét, trong đó hàm lượng urani biến đổi rất khác nhau. Ngoài ra, sự phân bố urani trong khu vực còn biểu hiện bởi một trường địa vật lý phóng xạ có dị thường cao, hoặc các vành phân tán kim lượng của một số nguyên tố V, Pb.... được xem là có quan hệ mật thiết với sự tạo khoáng urani trong khu vực này.
Các khoáng vật quặng urani nguyên sinh trong cát kết thường là nasturan, nasturan ngậm nước, và coffinit. Các khoáng vật thứ sinh thường là uranofan, soddyit, uranoxiaxit, autunit, phosfuraninit, và basetit. Đi cùng với các khoáng vật urani thường có pyrit, macazit, galenit, sphalerit, hydroxyt sắt và mangan. Tập hợp các khoáng vật đặc trưng cho các vùng quặng được thống kê trong bảng 2.1.
Hàm lượng trung bình U3O8 trong các thân quặng có khi đạt trên 0,05 % với chiều dày lớp khoáng hóa thay đổi từ 0,5 ÷ 3,3m, trung bình 1,5-2,5m. Trong khu vực mỏ than Nông Sơn hàm lượng U3O8 biến đổi từ 0,032- 0,072%.
Bảng 2.1. Tập hợp các khoáng vật đặc trưng ở vùng trũng Nông Sơn
TT Khu vực Khoáng vật chứa urani Khoáng vật khác
1 Khe Hoa -Khe Cao Nasturan, coffmit, autunit, metaautunit, phosfuraninit, uranoxiaxit, torbenit, uranophan uranoxiaxit, torbenit, uranophan
Limonit, pyrit, apatit, ilmenit, zircon, fluorit, mactit, leucoxen, epidot, turmalin, rutil...
2 Pà LRồng ừa-Pà Nasturan, rankilit, uranophan, uranoxiaxit, basetit, autunit, torbenit. torbenit.
zircon, ilmenit, pyrit, apatit, turmalin, granat...
3 Cà Liêng-Sườn Giữa Nasturan, uranophan, autunit, asenat-vanadat urani, torbenit. Pyrit, zircon, rutil, monazit, granat, turmalin, ilmenit 4 ĐBếông Nam n Giằng Nasturan, coffmit, autunit, metaautunit, torbenit,
phosfuraninit, uranophan
Pyrit, ilmenit, apatit, turmalin, granat, hematit...
5 MNông Sỏ than ơn Uranoxiaxit, pyrit urani. ẩn tinh chứa
Pyrit vi tinh và ẩn tinh, hematit, limonit, mactit, zircon, rutil, arsenopyrit, anata, S, Pb tự sinh, granat, vật chất hữu cơ, turmalin Nhiều quan điểm khác nhau về sự tạo quặng urani trong cát kết ở trũng Nông Sơn đã được nêu ra trong các nghiên cứu trước đây. Trần Thanh Tùng (1986) cho rằng quặng phóng xạ trong trũng Nông Sơn chủ yếu tồn tại dưới dạng hấp phụ trong than hoặc các trầm tích cơ học giàu vật chất hữu cơ. Phần lớn các nhà nghiên cứu gần đây nghiêng về giả thuyết quặng urani được thành tạo bởi quá trình oxy hoá - khử trong điều kiện hậu trầm tích (Nguyễn Văn Hoai, Pacquet, Trịnh Xuân Bền (1995), hình thành nên kiểu mỏ redox trong cát kết, nơi mà thân quặng thường tập trung thành các 'lưỡi, 'tấm' hoặc lớp mỏng dọc theo đới giao thoa giữa 2 dòng dung dịch khử nằm dưới và oxy hoá phía trên.
- Urani trong than, được hình thành theo phương thức hấp thụ.
- Urani trong cát kết được hình thành theo phương thức oxy hoá - khử.
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu trước đây, có thể chia các khu vực khoáng hóa trong vùng này thành các khu nhỏ với các đặc trưng riêng vềđá chứa và biểu hiện khoáng hóa khác nhau. Tổng hợp các kết quả điều tra, nghiên cứu đến nay cho thấy khoáng hóa urani trong cát kết ở trũng Nông Sơn tập trung chủ yếu ở các khu: Pà Lừa- Pà Rồng, Khe Hoa-Khe Cao, Đông Nam Bến Giằng, Cà Liêng-Sườn Giữa, trong đó khu vực Pà Lừa-Pà Rồng và Khu Khe Hoa-Khe Cao là có triển vọng hơn cả về hàm lượng, trữ lượng cũng như mức độ nghiên cứu địa chất so với các khu khác. Theo kết quả nghiên cứu của các nhà địa chất trước đây, thì quặng hóa ở hai khu này mang tính đại diện cho toàn trũng Nông Sơn.
Để thuận lợi cho việc tổng hợp tài liệu và xây dựng mô hình khoáng hóa, trong báo cáo này chúng tôi đề cập về mô hình khoáng hóa cho một số khu vực đại diện trên cơ sở các kết quả nghiên cứu trước đây.