- Khoáng hóa theo mặt phân cách oxy hóakhử, nằm phủ trên, lót lớp dưới lớp
2.4.2.4. Khu Cà Liêng – Sườn Giữa
Khu Cà Liêng-Sườn Giữa có vị trí ở phần rìa bắc đông bắc bồn trũng Sông Bung, sườn tây bắc của khối nâng Thành Mỹ và nằm phía bắc của khu Khe Hoa- Khe Cao (hình 2.11).
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
+ Đặc điểm đá chứa quặng:
Trên cơ sở tổng hợp kết quả phân tích mẫu đã có, có thể phân chia tập hợp các khoáng vật đã phát hiện ở khu Cà Liêng-Sườn Giữa như sau:
- Các khoáng vật tạo đá
Khoáng vật tạo đá gặp ở hai dạng: dạng mảnh vụn cơ học, dạng xi măng gắn kết với các đặc điểm chính của từng loại như sau:
* Thành phần các khoáng vật của mảnh vụn
Các khoáng vật mảnh vụn trong đá chiếm từ 52% (trong bột kết grauvac felspat) đến 75% (trong cát kết grauvac felspat) và từ 85% (trong cát kết arko) đến 92% (trong sạn kết litoit).
* Thành phần các khoáng vật của ximăng gắn kết
Xi măng gắn kết chiếm từ 47% (trong bột kết grauvac felspat); 25% (trong cát kết grauvac felspat) xuống đến 15% (trong cát kết arko) và 8% (trong sạn kết litoit), bao gồm các khoáng vật chủ yếu sau đây: khoáng vật nhóm mica và hydromica, chlorit, smestit (monmorilonit), carbonat, ngoài ra còn có vật chất hữu cơ. Nhìn chung đá có độ mài tròn và lựa chọn kém.
Bảng 2.11. Thống kê hàm lượng các khoáng vật của mảnh vụn khu Cà Liêng- Sườn Giữa (theo tài liệu của Nguyễn Đăng Thành)
Tên khoáng vật
và mảnh vụn Đá và hàm lượng khoáng v (%) ật trong các loại đá
Bột kết grauvac felspat Cát kết grauvac felspat Cát kết acko Sạn kết thạch anh Thạch anh 17÷63,1 38÷43 45,5÷54,2 55÷63 Plagioclas (albit) 2÷6,5 6÷5 3,5÷0
Felspat kali (microclin) 4 8÷10,7 20,2÷13,7 10,6÷5,4
Biotit clorit hoá 1÷0 6÷4 0 0
Muscovit 0÷7,2 0 ít 0 Vụn đá phiến 3÷0 2÷8 5,3÷2,6 0 Vụn đá quarzit 0 0 10,6÷6,9 7÷3,6 Vụn granit tàn dư 0 0 2÷7,4 ít Vụn đá sét-sericit 0 0 0 0 Vụn đá greisen 0 0 0 0
Vụn đá phun trào axit 0 0 2,6÷3,4 7÷18
Epiđot ít ít ít ít
Apatit ít ít ít ít
Turmalin ít ít ít ít
+ 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
Kết quả nghiên cứu đặc điểm khoáng hoá, quặng urani cho thấy quy luật phân bố hàm lượng urani trong các loại đá từ hạt mịn đến thô màu xám, xám đen giàu vật chất hữu cơ. Trong không gian, chúng phân bố trong các tầng nhất định, trong đới đá màu xám, đồng thời phân bố ở trong trầm tích chứa than (tập 1 hệ tầng Sườn Giữa), tạo thành các ổ, thấu kính quặng nhỏ sắp xếp định hướng theo đường phương và hướng dốc.
Các lớp đá chứa quặng có dạng lớp mỏng gần song song và cách đều nhau từ 10-15 đến 20-30m, bao giờ cũng phân bốở lớp đá trầm tích vụn có vật chất hữu cơ có chắn trên và dưới là sét kết. Các lớp đá chứa quặng thường có thế nằm thoải 5÷100.
Quặng hóa urani nằm chỉnh hợp với đá vây quanh, ranh giới giữa quặng và đá vây quanh chuyển tiếp từ từ, thường không rõ ràng liên tục.
- Hình thái thân quặng:
Kết quả nghiên cứu đặc điểm khoáng hoá, quặng urani đã trình bày trên đã chứng tỏ quy luật phân bố hàm lượng urani trong các loại đá từ hạt mịn đến thô. Trong không gian, chúng phân bố trong các tầng nhất định của tập trầm tích vụn tập 1 và 3 hệ tầng An Điềm, đồng thời phân bố ở trong trầm tích chứa than (tập 1 hệ tầng Sườn Giữa), bao gồm các lớp đá chứa quặng. Trong các lớp đá chứa quặng là các thân quặng, bao gồm các ổ, thấu kính quặng nhỏ sắp xếp định hướng theo đường phương và hướng dốc. Khoáng hóa urani khu Cà Liêng-Sườn Giữa [16] có quy mô nhỏ, tổng tài nguyên, trữ lượng cấp 333+334a đạt 2266,4 tấn U3O8 với hàm lượng trung bình ≥ 0,04%U3O8, trong đó cấp 333 đạt 418 tấn U3O8, với hàm lượng trong các lớp đá chứa quặng thay đổi từ 0,01-0,438% U3O8. Mỏ chủ yếu là đơn khoáng urani.
+ Thành phần vật chất quặng
- Thành phần khoáng vật quặng
Theo đặc điểm biến đổi và quy luật phân bố, các khoáng vật tại sinh trong quặng urani ở Cà Liêng-Sườn Giữa có thể xếp chúng vào 3 nhóm:
* Nhóm khoáng vật urani nguyên sinh bao gồm
Nasturan được đặc trưng bởi vi tinh dạng bột, dạng keo. Khoáng vật nasturan thường phân bố trong tập hợp vi hạt pyrit + thạch anh + carbonat chứa urani, và tập hợp sét than + clorit + pyrit vi hạt chứa urani. Chúng được phát hiện nhờ thử phản ứng urani và phản ứng phốt pho. Kết quả in dấu xạ (detector vết) cho thấy khoáng vật có dạng tập hợp vi hạt hoặc dạng dám mây bụi tập trung ở phần xi măng.
* Nhóm khoáng vật urani thứ sinh: là nhóm phổ biến nhất trên diện tích nghiên cứu bao gồm: uranophan, autunit, metaautunit, uranocircit, phosphuraninit,
* Cáckhoáng vật đi cùngbao gồm:
Các khoáng vật sulfur : pyrit, arsenopyrit (ít), galenit, sphalerit.
Các khoáng vật nhóm oxyt, hydroxyt sắt. Các khoáng vật urani thứ sinh thường đi cùng với các khoáng vật oxyt, hydroxyt sắt và mangan.
- Thành phần hoá học quặng urani
Thành phần các oxyt chính trong quặng urani khu Cà Liêng- Sườn Giữa được thống kê trong bảng 2.12
Bảng 2.12. Thành phần hoá học quặng urani khu Cà Liêng- Sườn Giữa
Hàm lượng (%) Ghi chú TT Thành phhoá học ần Mẫu (QĐ1) Mẫu (QĐ2) 1 U3O8 0,063 0,042 QĐ1 Cát kết 2 SiO2 77,15 68,24 3 FeO 1,15 2,43 4 Al2O3 3,2 4,1 QĐ2 trong sét than 5 V2O5 0,005 0,004 6 ThO2 0,005 0,004 7 Fe2O3 1,71 2,59 8 PO4 0,12 0,13 9 CaO 0,35 0,41 10 CO2 0,18 0,2 11 SO4 0,21 0,24
Kết quả nghiên cứu trên cho thấy:
Hàm lượng U3O8 trong mẫu cát kết cao hơn trong sét than. Hàm lượng Fe2+, CO2 trong sét than cao hơn trong cát kết
+ 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 cao hơn quặng chưa phong hóa, hàm lượng một số thành phần: Fe3+, Fe2+, CO2, F, S có sự khác biệt lớn trong quặng chưa phong hóa và quặng phong hóa. 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.
+ Đặc điểm địa hóa
Kết quả nghiên cứu quặng đã xác nhận trong các lớp đá chứa quặng urani tồn tại tập hợp nguyên tố U - V - Pb - Be - Cu - Ga-Zn. Nhưng rõ ràng tổ hợp các nguyên tố trên có ý nghĩa khoa học U - V - Pb đều tập trung trong điều kiện khử, tập hợp các nguyên tố U - V - Pb đặc trưng cho mặt phân giới khử, nghiêng về phía khử.
+ Nguồn cung cấp urani
Dựa vào thành phần các khoáng vật mảnh vụn và xi măng trong các đá trong khu Cà Liêng-Sườn Giữa cho thấy nguồn cung cấp các vật liệu trầm tích là các trầm tích biến chất hệ tầng ASan, hệ tầng Núi Vú, phức hệ Đại Lộc, trầm tích phun trào hệ tầng Sông Bung và phức hệ Bến Giằng-Quế Sơn. Các phức hệ địa chất nói trên phân bốở phần ven rìa của khu mỏ.
Trong thành phần của các trầm tích biến chất (hệ tầng ASan, hệ tầng Núi Vú) có thành phần graphit có chứa urani (bằng chứng là đã phát hiện được các dị thường phóng xạ 100-150µR/h, hàm lượng urani từ 0,001-0,006% U3O8 hoặc các dị thường phóng xạ của đá gneis biotit khu vực Cà Liêng – Sườn Giữa có cường độ phóng xạ >100µR/h và xa hơn nữa là mỏ graphit Tiên An).
Trong khoáng vật phụ của granit phức hệĐại Lộc có uraninit.
Ngoài ra các đá pha 3 và các đá mạch của phức hệ Bến Giằng – Quế Sơn có cường độ phóng xạ cao từ 50-100µR/h.
+ Yếu tố cấu trúc khống chế:
- Tính phân lớp và thế nằm của đá:
Các đá trầm tích trong khu vực là các trầm tích sông nên các lớp trầm tích 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 bị biến dạng khá mạnh do uốn nếp và đứt gãy, khu Cà Liêng-Sườn Giữa có dạng cấu trúc dạng địa hào, các lớp đá trầm tích chứa quặng urani phân bố ven rìa cấu trúc móng có thế nằm thoải từ 5-10o đến 15o, đã dẫn tới điều kiện thuận lợi cho sự thẩm thấu và di chuyển của dòng nước oxy hóa từ miền cấp xuống dưới sâu và thúc đẩy quá trình oxy hóa.
- Nếp uốn:
Nhưđã nêu ở phần trên, trong khu nghiên cứu tồn tại các nếp uốn: nếp lõm An Điềm (gồm 3 nếp lõm thứ cấp: Cà Liêng, Sườn Giữa, Thường Đức), nếp lồi Sông Cái, nếp lõm Mai Quy và nhiều nếp uốn thứ cấp bậc cao với kích thước không lớn. Qua nghiên cứu cho thấy, quặng hóa tập trung các lớp đá chứa quặng urani có bề dày và hàm lượng cao hơn ở các nếp lõm (Cà Liêng và Sườn Giữa). Như vậy, các nếp võng thứ cấp là một yếu tố quan trọng khống chế sự bảo tồn hoặc phá hủy của thân quặng.
- Các cấu trúc khe nứt, đứt gãy
Các yếu tố cấu trúc khe nứt, đứt gãy tạo nên đới vỡ vụn, cùng với vận động của các dòng nước sẽ mang theo dung dịch có chứa urani bị hoà tan (từ các mảnh vụn đá chứa khoáng hoá urani, mảnh vụn khoáng vật 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 chế độ thủy động học có tác động không nhỏ tới quá trình rửa lũa, vận chuyển và tích tụ quặng urani. Kết quả là tại những đới dập vỡ thân quặng urani có thể bị nghèo hoặc hàm lượng urani tăng cao, trên bề mặt khe nứt thường tập trung nhiều khoáng vật urani thứ sinh.
Bảng 2.13. Tổng hợp đặc điểm địa hoá môi trường trầm tích khu Cà Liêng-Sườn Giữa
Số
TT
Tập đá Số mẫu
Màu sắc pH Eh(mv) Hàm lượng hữu cơ (%) Môi trường 1 T3nađ2 19 Tím gụ 7,02 ÷8,3 7,3 43 ÷ 89 69,4 0,08 ÷ 0,31 0,14 Ôxi hoá 2 T3nađ3 50 Xám, xám tro 5,94 ÷ 7,0 6,9 (-25) ÷(-242) (- 113) 0,08 ÷ 1,26 0,26 Khử 3 T3n-rsg1 30 Xám sáng, xám trắng 6,5 ÷ 7,4 7,0 (-6) ÷ (-153) (-71) 0,03 ÷ 0,31 0,13 Khử - Các đá màu tím thuộc tập 2 hệ tầng An Điềm có độ pH từ 7,02 ÷ 8,3, trung bình là 7,3 thành tạo trong môi trường kiềm yếu. Điện thế ô xy hoá từ 43 ÷ 89 mv và có hàm lượng tổng hữu cơ nghèo thuộc môi trường oxy hoá.
- Các đá có màu nâu xám, xám tro thuộc tập 3 hệ tầng An Điềm thành tạo trong môi trường axit yếu pH = 6÷7 (trung bình = 6,9), thế oxy hoá luôn âm Eh = -25 ÷ 242 mV (trung bình =113 mV), hàm lượng hữu cơ cao từ 0,08 ÷1,26 %.
- Các đá màu xám sáng, xám trắng thuộc tập 1 hệ tầng Sườn Giữa chủ yếu tập trung hàm lượng hữu cơ trong sét than, than, còn trong các đá sáng màu hàm lượng hữu cơ nghèo. Độ pH = 6,5 ÷7,4 thuộc môi trường axit yếu, trung tính, kiềm yếu.
Trong tập hợp gồm nhiều hệ lớp thể hiện tính phân nhịp rõ: mỗi hệ lớp bắt đầu bằng lớp sạn, cuội kết và kết thúc là lớp sét kết. Điều đó thể hiện trong tập có lớp đá có độ dẫn nước tốt (cát kết, sạn cuội kết) và các lớp không thấm nước có tác dụng như màn chắn (sét, sét than, than). Ngoài ra trong mỗi hệ lớp còn phân bố các thấu kính sạn kết, cuội kết, cát kết, bột kết đơn lẻ giàu vật chất hữu cơ. Các đá chứa quặng phần lớn tập trung trong các thể thấu kính nói trên.
+ Nguồn gốc thành tạo
Quá trình tạo quặng urani khu vực Cà Liêng - Sườn Giữa được đối sánh với mỏ Khe Hoa - Khe Cao và mỏ Pà Lừa- Pà Rồng có đặc điểm tương tự kiểu quặng urani trong cát kết. Cơ chế thành tạo urani trong cát kết được TS. Trịnh Xuân Bền [1] nghiên cứu tại khu Khe Hoa- Khe Cao đã cho rằng: urani ở khu mỏ được hình thành do hai quá trình kế thừa nhau, quá trình thứ nhất xảy ra trong giai đoạn thành đá và quá trình thứ hai xảy ra sau giai đoạn thành đá, nhưng quá trình thứ hai đóng vai trò quan trọng hơn. Quặng urani tập trung chủ yếu tại ranh giới đới oxy hóa khử, nghiêng về phía khử.
Tuy có đặc điểm tương tự các khu: Pà Lừa-Pà Rồng, Khe Hoa- Khe Cao là: quặng urani phân bố chủ yếu trong cát kết màu xám, nhưng tuỳ vào vị trí trong trũng Nông Sơn mà nguồn cung cấp vật liệu trầm tích cũng như vật liệu urani khác nhau, vì thế các lớp đá chứa quặng có hình dạng, kích thước, tập trung hàm lượng U3O8 khác nhau. Các thấu kính quặng ở khu vực Cà Liêng - Sườn Giữa thường có dạng thấu kính mỏng và hàm U3O8 lượng nghèo hơn các khu Pà Lừa - Pà Rồng, Khe Hoa- Khe Cao.
Từ các kết quả nêu trên có thể nhận định nguồn gốc urani trong khu Cà Liêng- Sườn Giữa có nguồn gốc trầm tích thấm đọng. Quặng hóa urani thuộc mô hình kiểu dạng tấm (Tabulas).
Các đặc điểm địa chất các mỏ urani trong trũng Nông Sơn được thể hiện trong bảng 2.14.