- Khoáng hóa theo mặt phân cách oxy hóakhử, nằm phủ trên, lót lớp dưới lớp
2.4.2.3. Khu Đông Nam Bến Giằng
Khu Đông Nam Bến Giằng nằm ở phía Nam của bồn trũng Nông Sơn. Bao quanh phía nam và phía tây là các đá xâm nhập phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn, phía bắc là các đá xâm nhập phức hệ Chà Val, đó là các thực thể miền xâm thực cung cấp nguồn vật liệu trầm tích và vật liệu tạo quặng urani cho bồn trũng thứ cấp Thọ Lâm (hình 2.9). Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu hiện có, các yếu tố khống chế khoáng hóa urani và đặc điểm quặng hóa urani trong khu vực này được tóm tắt dưới đây
+ Đá chứa quặng:
Đá chứa quặng urani khu Đông Nam Bến Giằng chủ yếu là cát kết. Khoáng vật tạo đá gặp ở hai dạng là mảnh vụn cơ học và dạng xi măng gắn kết, với các đặc điểm từng loại như sau:
- Thành phần các khoáng vật của mảnh vụn
Các khoáng vật của mảnh vụn trong đá chiếm từ 53% (trong bột kết grauvac felspat) đến 73% (trong cát kết grauvac felspat) và từ 86% (trong cát kết arkos) đến 92% (trong sạn kết litoit) với thành phần và hàm lượng được thể hiện trong bảng 2.9
Bảng 2.9. Hàm lượng các khoáng vật của mảnh vụn trong đá chứa quặng khu Đông Nam Bến Giằng [15]
Đá và hàm lượng khoáng vật (% tính theo cả mẫu) Tên khoáng vật và mảnh vụn Bột kết grauvac felspat Cát kết grauvac felspat Cát kết acko Sạn kanh ết thạch Thạch anh 68 ÷72 31 ÷54 58 58 Plagioclas (albit) 14 ÷ 16 29 ÷ 44 25 16
Felspat kali (microclin) 4 ÷ 5 9 ÷18 14 6
Biotit 1 ÷ 12
Muscovit ít ÷ 4 1 ÷ 2 1 -
Vụn đá phiến thạch anh sericit 1
Vụn đá sét sericit 0 ÷ 3 vài hạt <4 >2
Epidot vài hạt vài hạt vài hạt
Apatit vài hạt vài hạt vài hạt vài hạt
Turmalin vài hạt vài hạt
Calcit 0 ÷ <1
Zircon >vài hạt vài hạt vài hạt
Khoáng vật quặng <1 vài hạt vài hạt
Rutil vài hạt
- Thành phần các khoáng vật của xi măng gắn kết
Xi măng gắn kết chiếm từ 47% (trong bột kết grauvac felspat); 27% (trong cát kết grauvac felspat) xuống đến 14% (trong cát kết arkos) và 8% (trong sạn kết litoit), bao gồm chủ yếu là : sét sericit, sét sericit – chlorit, sét carbonat. Ngoài ra còn có vật chất hữu cơ.
Nhìn chung các hạt vụn có dạng đẳng thước, rìa bị gặm mòn méo mó. Các hạt vụn xen kẽ không đều nhau, liên kết chặt chẽ với nhau và sắp xếp lộn xộn, lấp đầy các lỗ hổng và ranh giới tiếp xúc giữa các hạt vụn là sét sericit chlorit, carbonat, vật chất hữu cơ và các khoáng vật xạ.
Đá chứa quặng có độ chọn lọc tốt đến trung bình, độ mài tròn trung bình và độ cầu kém. Đây là các loại đá thích hợp để tích tụ urani.
Từ thành phần thạch học của các lớp đá chứa quặng đã mô tả trên cho thấy: đá chứa quặng chủ yếu là các trầm tích cơ học thô, có màu sắc và thành phần gần tương đồng với nhau (về cơ bản có màu xám, xám đen và giàu vật chất hữu cơ), nhưng độ hạt có khác nhau, thay đổi từ hạt nhỏđến hạt trung; các lớp đá chứa quặng phân bố ở phần thấp của mặt cắt thường có độ hạt nhỏ hơn so với các lớp đá chứa quặng nằm kế tiếp phía trên. Về thành phần xi măng cũng có sự khác biệt nhất định, các lớp đá chứa quặng thường có thành phần xi măng là sét sericit và sét vôi.
+ Nguồn gốc trầm tích:
Đá chứa quặng chủ yếu là cát kết hạt nhỏ đến hạt trung màu xám, trong đó quặng tập trung lớn nhất trong cát kết hạt nhỏ và có chứa vật chất hữu cơ màu đen. Theo các kết quả phân tích thạch học thì thành phần các mảnh vụn khoáng vật có nguồn gốc từ đá magma (granit, phun trào acit) chiếm tỷ lệ chủ yếu so với tổng số mảnh vụn, ít hơn là các mảnh vụn đá phiến, quarzit. Xi măng gắn kết các mảnh vụn gồm sét sericit, sét sericit - chlorit, carbonat, hydroxyt sắt, vật chất hữu cơ. Các trầm tích vụn được thành tạo trong tướng proluvi- aluvi, một số ít rơi vào trường am thuộc tướng đáy ven bờ có nhiều dòng chảy và sóng vỗ mạnh.
+ Đặc điểm quặng hóa urani
- Đặc điểm phân bố thân khoáng
Qua tổng hợp các kết quả thăm dò trước đây và xử lý số liệu trong báo cáo này cho thấy, quặng urani trong khu Đông Nam Bến Giằng nằm giữa 2 loại đá trầm tích có màu xám và đá màu đỏ tím. Đối chiếu về mặt kiến trúc, cấu tạo và thành phần của các đới có màu sắc khác nhau nói trên trong các lớp đá này với các mô hình quặng urani trong cát kết trên thế giới, cho thấy, cát kết màu xám thuộc đới khử, màu tím thuộc đới oxy hóa. Như đã trình bày, hiện tượng oxy hóa hoặc khử trong các đá trầm tích này được tạo thành do sự di chuyển của các dòng dung dịch oxy hóa hoặc khử trong lớp đá trong quá trình thành đá hoặc sau khi thân đá đã được thành tạo.
Ở trên mặt cắt cũng như trên bình đồ, các thân quặng hóa urani nằm gần ranh giới giữa đới oxy hóa và đới khử cả ở phân trên và dưới thân quặng. Quặng tập trung thành các ổ, các thấu kính, chuỗi thấu kính liên kết với nhau theo đường phương và hướng dốc tạo thành các lớp đá chứa quặng và phân bố trong các lớp đá cát kết màu xám, xám đen giàu vật chất hữu cơ thuộc đới khử (đới màu xám) (hình 2.10).
- Hình thái thân quặng:
Theo các kết quả tổng hợp số liệu hiện có, các biểu hiện khoáng hóa urani trong các mặt cắt quan sát được nằm trong đới đá màu xám ( thuộc đới khử) gần ranh giới giữa đới oxy hóa và đới khử dưới dạng các lớp đá chứa quặng phân bố không liên tục. Trong các lớp đá chứa quặng thường có các ổ quặng giàu được quyết định bởi thành phần và kiến trúc của đá trong đó vật chất hữu cơ trong đá thường đóng vai trò tác nhân khử quan trọng và quặng thường được làm giàu ở những nơi có hàm lượng vật chất hữu cơ tăng cao.
Theo tài liệu của Lê Quyết Tâm [15]. Khoáng hóa urani khu Đông Nam Bến Giằng có quy mô nhỏ, tổng tài nguyên, trữ lượng cấp 333+334a đạt 1834 tấn U3O8, trong đó cấp 333 đạt 397 tấn U3O8, với hàm lượng U3O8 thay đổi từ 0,005% đến 0,8%. Mỏ chủ yếu là đơn khoáng urani.
+ Thành phần vật chất quặng
- Thành phần khoáng vật quặng:
Tổng hợp các kết quả nghiên cứu trước đây xác định ở Đông Nam Bến Giằng có các khoáng vật urani sau đây:
- Các khoáng vật urani nguyên sinh gồm : nasturan, coffinit.
- Các khoáng vật urani thứ sinh gồm: autunit, torbenit, uranofan, phosfuraninit. - Các khoáng vật đi kèm gồm: V, Pb, Mo, Cu
- Thành phần hoá học quặng urani:
- Hàm lượng các hợp phần chủ yếu theo các lớp đá chứa quặng ở Đông Nam Bến Giằng thống kê trong bảng 2.10.
Bảng 2.10. Thành phần hoá học mẫu nhóm theo các lớp đá chứa quặng urani khu Đông Nam Bến Giằng (theo tài liệu của Lê Quyết Tâm)
Lớp đá chứa quặng Hàm lượng (%) SiO2 U3O8 Fe2O3 P2O5 SO42+ CO2 Mo V2O5 Cu S2+ 1 71,00÷76,00 0,01÷ 0,132 2,076 0,00 0,00 0,000 0,002 0,009÷0,014 0,00 0,00 2 69,00 0,026 3,750 0,00 0,00 0,020 0,0001 0,026 0,0052 0,00 3 73,50 0,026 3,650 0,00 0,00 0,061 0,0001 0,011 0,0022 0,00 4 73,40 0,021÷0,037 3,590 0,00 0,00 0,071 0,0008 0,010 0,0022 0,00 7 73,25 0,027 2,076 0,00 0,00 0,000 0,002 0,025 0,0900 0,00 8 74,05 0,035 3,593 0,00 0,00 0,000 0,003 0,008 0,0000 0,00
Từ kết quả bảng trêncho thấy: Các lớp đá chứa quặng đều có hàm lượng U3O8
cao hơn hàm lượng biên (Cb ≥ 0,01%), trong đó đặc biệt chú ý đến lớp đá chứa quặng số 1, vì có hàm lượng cao hơn tiêu chuẩn quặng loại I. Trong thành phần hoá học của quặng urani khu Đông Nam Bến Giằng có hàm lượng V2O5 khá cao, song chưa phát hiện được các khoáng vật nhóm vanadat-urani. Ngoài ra đi cùng với urani còn có Cu và Mo, nhưng hàm lượng thấp.
+ Vai trò quá trình phong hóa:
Thống kê kết quả phân tích ở các đối tượng chứa quặng chưa phong hoá và quặng phong hoá cho thấy: hàm lượng urani trong quặng phong hóa (ở các công trình khai đào) cao hơn quặng chưa phong hóa (ở các lỗ khoan). Điều đó cho phép nhận định quá trình phong hóa thấm đọng sau trầm tích cũng đóng góp vai trò quan trọng trong quá trình thành tạo quặng urani ở khu mỏ.
+ Nguồn cung cấp urani:
Những miền lộ ra của đá gốc vây quanh bồn trũng có tuổi trước (T3n-r) nếu không bị trầm tích này phủ lên thì đều được coi là miền xâm thực. Tuy nhiên, ứng với từng khoảng thời gian cụ thể, diện tích miền xâm thực có thay đổi. Trên nguyên tắc đó, xếp các đá là nguồn cung cấp vật liệu cho khu Đông Nam Bến Giằng gồm: các thành tạo trầm tích biến chất tuổi Proterozoi - hệ tầng Núi Vú (MPnv), rìa phía tây và nam phát triển rộng rãi các đá của phức hệ magma xâm nhập Bến Giằng- Quế Sơn. Đây là nguồn cung cấp vật liệu trầm tích và nguồn urani cho khu mỏ.
+ Yếu tố cấu trúc khống chế:
- Tính phân lớp và thế nằm của đá:
Các đá trầm tích trong khu vực thường có dạng các thấu kính hoặc phân lớp không đồng đều. Tuy nhiên, xu thế chung của trầm tích là mịn dần từđáy đến nóc của
tập trầm tích, các trầm tích hạt thô thường nằm ở phần dưới trong đó cuội sạn kết nằm gần bất chỉnh hợp, chuyển lên trên là cát kết hạt thô đến trung và phần trên cùng thường là cát kết hạt mịn và bột kết. Đôi nơi có sự xen kẽ giữa các tập hạt thô và hạt mịn. Đặc tính này làm cho tính thấm của đá có sự không đồng nhất, thường là cao hơn ở các lớp hạt trung đến thô và có độ hạt đồng đều.
Do tác động của các biến dạng khu vực, các lớp đá thường bị nghiêng và có thế nằm biến đổi từ thoải tới khá dốc. Sự thay đổi thế nằm và làm nghiêng lớp đá trung bình khoảng 10-15 độ đã dẫn tới điều kiện thuận lợi cho sự thẩm thấu và duy chuyển của dòng nước oxy hóa từ miền cấp xuống dưới sâu và thúc đẩy quá trình oxy hóa.
Bên cạnh đó, sự ép nén chặt chẽ của đá trong điều kiện biến dạng ép nén đã làm cho đá trở nên chặt sít với xi măng gắn kết là silic và calcit đã hạn chếđáng kểđộ rỗng của đá, ngăn cản quá trình di chuyển của nước cũng như mức độ kết tủa của urani do không có những khoảng trống cần thiết.
+ Nếp uốn: cấu trúc khu mỏ là một phần của nếp lõm Thọ Lâm, trục của nếp lõm kéo dài theo phương đông bắc - tây nam, trục của nếp lõm có phương tây bắc - đông nam. Đây là nếp uốn không đối xứng, cánh phía tây nam đá có thế nằm thoải từ 5o đến 15o, cánh phía đông bắc đá có thế nằm dốc từ 25o đến 30o.Quặng urani chủ yếu phân bố tập trung ở cánh tây nam của nếp lõm.
+ Các khe nứt, đứt gãy: Các yếu tố cấu trúc khe nứt, đứt gãy cùng với vận động của các dòng nước sẽ mang theo dung dịch có chứa urani bị hoà tan (từ các đá, thân quặng có trước) di chuyển vào các khe nứt trong đá, khi gặp môi trường thuận lợi (môi trường khử) thì urani hoá trị 6+ sẽ bị khử thành urani hoá trị 4+ và tích đọng lại trên các bề mặt khe nứt. Vì vậy, cấu trúc khe nứt, đứt gãy cùng với chếđộ thủy văn có tác động không nhỏ tới quá trình rửa trôi, thấm đọng quặng urani. Kết quả đã bắt gặp nhiều dị thường cao tại những nơi đá bị dập vỡ, ép nén mạnh.
+ Môi trường chứa quặng:
Kết quả phân tích các chỉ tiêu địa hoá pH và Eh cho thấy:
+ Các đá màu tím thuộc tập 2 hệ tầng An Điềm có độ pH từ 7,25 ÷ 7,49, trung bình là 7,3 thành tạo trong môi trường kiềm yếu. Điện thế ô xy hoá từ 121 ÷ 143 mV và có hàm lượng tổng hữu cơ nghèo thuộc môi trường oxy hoá.
+ Các đá có màu xám, xám tro thuộc tập 3 hệ tầng An Điềm thành tạo trong môi trường axit yếu pH = 6,11÷7,55 (trung bình = 6,9), thế oxy hoá Eh từ 113 ÷ 165 mV (trung bình =133 mV).
Các kết quả nghiên cứu đã khẳng định quặng hóa ở khu Đông Nam Bến Giằng được thành tạo trong môi trường khử trong các thành tạo trầm tích tướng vũng vịnh ven bờ.
+ Quá trình tạo quặng urani khu Đông Nam Bến Giằng:
Qua nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất và quặng hóa urani, so sánh với đặc điểm địa chất và đặc điểm quặng hóa khu Pà Lừa - Pà Rồng, chúng tôi cho rằng quá trình tạo quặng urani trong khu Đông Nam Bến Giằng tương tự như khu Pà Lừa - Pà Rồng: diễn ra theo phương thức trầm tích thấm đọng và có thể thuộc thành hệ vanadat urani. Trong đó quá trình trầm tích diễn ra trong thời kỳ thành đá đóng vai trò quyết định, còn quá trình thấm đọng tái phân bố, làm giàu đóng vai trò thứ yếu. Trong giai đoạn đầu, các khoáng vật urani bị mang theo cùng với các vật liệu trầm tích và được tích đọng lại trong tầng đá thuận lợi tạo nên các tầng sản phẩm. Sau đó do tác động
của một phần nước mặt, xảy ra quá trình phong hoá, rửa lũa một phần urani bị rửa trôi mang đi và được lắng đọng xuống phía dưới làm cho hàm lượng urani tăng lên. Bằng chứng là trong các tầng bán phong hoá, hàm lượng urani thường hơn trong các đá tươi và đá bị phong hoá hoàn toàn. Điều này chỉ có thể giải thích được bằng quá trình tái phân bố của urani trong các tầng sản phẩm sau giai đoạn thành đá. Ngoài ra các hoạt động kiến tạo làm xuất hiện các khe nứt, đứt gãy, các dòng thuỷ văn cũng đóng vai trò làm tái phân bố quặng urani.
Tóm lại: so sánh đặc điểm phân bố quặng urani khu Đông Nam Bến Giằng với các khu Pà Lừa-Pà Rồng và Khe Hoa - Khe Cao cho thấy, khu Đông Nam Bến Giằng có những đặc điểm riêng, quặng urani có sự chuyển tiếp từ Pà Lừa-Pà Rồng sang vùng Khe Hoa - Khe Cao, nhưng thể hiện tính tương đồng gần gũi khu Pà Lừa-Pà Rồng hơn so với khu Khe Hoa - Khe Cao.
Ở khu Pà Lừa-Pà Rồng, quặng urani phân bố tập trung ở phần thấp của đới oxy hóa-khử, ở khu Đông Nam Bến Giằng quặng cũng phân bố tập trung ở phần thấp của đới oxy hóa-khử, còn khu Khe Hoa - Khe Cao quặng có ý nghĩa công nghiệp phân bố tập trung ở phần phía trên của đới oxy hóa-khử. Từ quy luật phân bố trên cho thấy sự tiến hoá về không gian và thời gian trong quá trình lắng đọng các thành tạo trầm tích lục nguyên hệ tầng An Điềm. Do có sự thay đổi có quy luật về yếu tố môi trường (pH, Eh…), từ Pà Lừa-Pà Rồng đến Đông Nam Bến Giằng và Khe Hoa - Khe Cao trong quá trình thành tạo đã dẫn đến vị trí phân bố các lớp đá chứa quặng có sự chuyển tiếp.
Cấp hạt đá chứa quặng của Khe Hoa - Khe Cao là từ nhỏ đến thô, còn khu Pà Lừa-Pà Rồng nghiêng về cát kết hạt trung đến thô; khu Đông Nam Bến Giằng đá chứa quặng nghiêng về cát kết hạt nhỏ đến trung, ít hơn là cát kết hạt thô và sạn kết. Vì vậy, đá chứa quặng ở khu Đông Nam Bến Giằng có xu hướng tương đồng với khu Khe Cao - Khe Hoa hơn.
Ở một mức độ nhất định, hình dạng thân quặng có một số đặc điểm tương tự như ở Pà Lừa-Pà Rồng, đó là sự duy trì khá ổn định theo đường phương, các thân quặng công nghiệp có dạng thấu kính, chuỗi thấu kính và có xu hướng tập trung thành lớp có bề dày tương đối ổn định.
Từ những nhận định trên cho thấy kiểu quặng hóa urani khu Đông Nam Bến Giằng cơ bản là giống khu Pà Lừa-Pà Rồng (thuộc kiểu dạng tấm Tabulas).