Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đặc điểm và nhiệt độ thành tạo các khoáng vật quặng trong một số mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc

Chia sẻ: Lộ Lung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST

Báo xấu

43
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là xác lập đặc điểm cơ bản của các khoáng vật quặng trong một số mỏ thiếc gốc khu vưc Pia Oắc trên cơ sở các nghiên cứu về hình thái - kiên trúc, thành phần hóa học của các khoáng vật quặng và nhiệt độ thành tạo của chúng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đặc điểm và nhiệt độ thành tạo các khoáng vật quặng trong một số mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Phạm Thanh Thuỳ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VÀ NHIỆT ĐỘ THÀNH TẠO CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2013
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Phạm Thanh Thuỳ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VÀ NHIỆT ĐỘ THÀNH TẠO CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC Chuyên ngành: Khoáng vật học và địa hoá học Mã số: 60440205 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHAN LƯU ANH TS. LÊ THỊ THU HƯƠNG Hà Nội – Năm 2013 2
Lời cảm ơn Để thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được sự hỗ trợ và cho phép sử dụng tài liệu của đề tài KHCN cấp Nhà nước: “Nghiên cứu đánh giá triển vọng và khả năng thu hồi Inđi trong các tụ khoáng thiếc ở Việt Nam nhằm xác lập một nguồn nguyên liệu mới ứng dụng trong công nghệ nano” mã số ĐTĐL.2011 – T/22. Tôi xin gửi lời cám ơn trân trọng đến Chủ nhiệm và tập thể tác giả đề tài đã tạo điều kiện để tôi thực hiện nghiên cứu luận văn tốt nghiệp một cách tốt nhất. Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tâm từ TS. Phan Lưu Anh. Thầy không chỉ hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn mà còn là tấm gương về tinh thần trách nhiệm trong công việc để tôi noi theo. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Lê Thị Thu Hương, cán bộ trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên - người đã tận tình hướng dẫn và đưa ra những góp ý quý báu giúp tôi nhìn nhận vấn đề tốt hơn trong quá trình thực hiện luận văn. Bên cạnh đó, không thể không nói tới các thầy cô, cán bộ trong khoa Địa Chất, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, đã chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi theo học chương trình cao học tại trường. Tôi xin được gửi tới các thầy cô và cán bộ trong khoa Địa Chất lời cảm ơn chân thành nhất. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Lãnh đạo Viện địa chất và các đồng nghiệp tại Viện Địa Chất-Viện Hàn Lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam, đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi thực hiện nghiên cứu luận văn tốt nghiệp. Nhân dịp này, tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên và tạo mọi điều kiện để tôi có thể học tập, làm việc và đặc biệt là thực hiện luận văn này. Trong quá trình thực hiện luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ quý thầy cô và các bạn để tôi có thể hoàn thiện luận văn của mình tốt hơn. Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên Phạm Thanh Thùy 3
MỤC LỤC MỤC LỤC.................................................................................................................4 DANH MỤC CÁC HÌNH.........................................................................................5 DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................6 MỞ ĐẦU...................................................................................................................7 Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................................8 Nhiệm vụ nghiên cứu................................................................................................8 Nguồn tài liệu............................................................................................................8 Nội dung chính..........................................................................................................9 Bố cục........................................................................................................................ 9 CHƯƠNG 1.............................................................................................................11 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU.............................................................11 CHƯƠNG 2............................................................................................................. 26 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................................. 26 2.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU....................................................26 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.....................................................................30 CHƯƠNG 3............................................................................................................. 34 ĐẶC ĐIỂM KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC........................................................................................................34 CHƯƠNG 4............................................................................................................. 73 NHIỆT ĐỘ THÀNH TẠO CÁC KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỘT SỐ MỎ THIẾC GỐC KHU VỰC PIA OẮC........................................................................73 KẾT LUẬN.............................................................................................................77 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................80 4
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1-1. Sơ đồ địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu...............................................11 Hình 1-2. Sơ đồ địa chất khu vực Pia Oắc (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:200.000)...................17 Hình 1-3 Vị trí khu vực nghiên cứu trên sơ đồ cấu trúc miền Bắc Việt Nam (theo Trần Văn Trị , 2008)................................................................................................21 Hình 2-4. Thực hiện phân tích trọng sa (a) và phân tích khoáng tướng (b)..............32 Hình 3-5.Mạch thạch anh chứa cassiterit tại điểm V08-11......................................36 Hình 3-6. Mẫu đơn khoáng cassiterit (a) và cassiterit bị xuyên cắt bởi tổ hợp kesterit + sphalerit + chalcopyrit (b)....................................................................................36 Hình 3-7 .Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tố tạp chất với Sn trong cassiterit khu vực Pia Oắc.......................................................................................................39 Hình 3-8. Mạch thạch anh chứa wolframit điểm V08-11(a) và đơn khoáng wolframit (b)............................................................................................................ 45 Hình 3-9. Wolframit dưới kính hiển vi phản quang tại điểm quặng Pia Oắc............45 Hình 3-10. Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tốchính và tạp chất với W trong wolframit điểm quặng hóa Pia Oắc..........................................................................47 Hình 3-11. Đơn khoáng kesterit (a) và kesterit cùng chalcopyrit thế hệ 2 tạo dạng bao thể nhũ tương trên bềmặt sphalerit [đường kính thị trường 3,7mm](b).............51 Hình 3-12. Tương quan giữa các nguyên tố chính và tạp chất với Sn trong kesterit tại điểm quặng hóa Pia Oắc.....................................................................................54 Hình 3-13. Đơn khoáng sphalerit (a) và sphalerit chứa các bao thể chalcopyrit nằm xen kẽ wolframit (b) mẫu T22-31-2-2.....................................................................55 Hình 3-14. Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tố chính và tạp chất với với Zn trong sphalerit tại điểm quặng hóa Pia Oắc.............................................................57 Hình 3-15. Đơn khoáng chalcopyrit (a) và chalcopyrit dạng hạt hình thù không xác định nằm tiếp xúc tổ hợp cộng sinh sphalerit + kesterit+chalcopyrit.......................60 Hình 3-16. Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tố chính và tạp chất với Cu trong chalcopyrit khu vực điểm quặng hoá Pia Oắc................................................62 Hình 3-17. Đơn khoáng pyrit (a) và đơn tinh bán tự hình của pyrit xâm tán trong mẫu mài láng T22-31-2-2........................................................................................64 Hình 3-18. Tương quan hàm lượng giữa các nguyên tố chính và tạp chất với Fe trong pyrit khu vực Pia Oắc.....................................................................................65 Hình 3-19. Đơn khoáng arsenopyrit khu vực Pia Oắc.............................................68 Hình 3-20. Molybdenit màu xám sáng trong mẫu mài láng.....................................69 Hình 4-21. Bao thể dung nham (MI) và các bao thể khí (FI) cùng nguồn gốc trong ban tinh thạch anh của greizen. Mẫu V08-13-2.......................................................75 Hình 4-22. Bao thể hai pha (khí+dung dịch) trong thạch anh ở mạch quặng mỏ Cami. Mẫu V08-6-1.................................................................................................75 Hình 4-23. Bao thể chất bốc nguyên sinh hai pha trong thạch anh của greizen. Mẫu V08-11-2.................................................................................................................. 76 5
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2-1. Vị trí lấy mẫu quặng gốc vùng Pia Oắc...................................................31 Bảng 3-2. Thành phần hoá học (%) các nguyên tố trong khoáng vật cassiterit khu vực Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond.............................................40 Bảng 3-3. Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật wolframit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond..........................................................48 Bảng 3-4. Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật kesterit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond..........................................................52 Bảng 3-5 Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật sphalerit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích bằng microsond................................................................................58 Bảng 3-6 Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật chalcopyrit điểm quặng hoá Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond..........................................................63 Bảng 3-7. Thành phần hoá học (%) trong khoáng vật pyrit khu vực Pia Oắc, phân tích bằng phương pháp microsond...........................................................................65 Bảng 4-8. Kết quả nghiên cứu đồng hóa bao thể trong thạch anh khu vực Pia Oắc.74 Bảng 4-9. Thành phần chất bốc trong bao thể khí (%mol).......................................76 6
MỞ ĐẦU Quặng thiếc là một trong những nguồn tài nguyên có giá trị lớn về kinh tế và có ứng dụng rộng rãi trong sản xuất. Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu của thị trường đối với quặng thiếc ngày càng gia tăng. Ở Việt Nam, các mỏ thiếc lớn Tĩnh Túc, Trúc Khê, Khuôn Phầy, Ngòi Lẹm, Đa Cương, Đa Chay… hầu hết đã bị khai thác cạn kiệt hoặc việc khai thác đã đi vào giai đoạn cuối. Pia Oắc – Cao Bằng là một trong 8 vùng quặng chứa thiếc lớn ở Việt Nam. Khu vực này đã có nhiều mỏ thiếc sa khoáng được khai thác từ rất sớm và đang đi vào giai đoạn cạn kiệt như mỏ Tĩnh Túc và Thái Lạc, một số mỏ thiếc sa khoáng khác đã được tìm kiếm – thăm dò, đánh giá ở các cấp trữ lượng khác nhau. Trong khi đó, các khu khai thác mỏ thiếc gốc phức hệ Pia Oắc đã bị khai thác khá nhiều nhưng vẫn còn những dấu hiệu quặng và tiền đề địa chất cho thấy tiềm năng triển vọng của quặng thiếc gốc. Các tài liệu nghiên cứu về các mỏ thiếc gốc của khu vực Pia Oắc tương đối đa dạng nhưng chủ yếu tập trung vào phương diện đánh giá trữ lượng phục vụ khai thác khoáng sản. Thực trạng nghiên cứu tại khu vực này cho thấy cần có một nghiên cứu chi tiết về đặc điểm khoáng vật quặng trong các mỏ thiếc gốc trên phương diện đặc điểm vật lý, đặc điểm hóa học, tổ hợp khoáng vật cộng sinh và nhiệt độ thành tạo. Việc nghiên cứu kỹ các khoáng vật quặng trong các mỏ thiếc gốc và các nguyên tố đi kèm, cũng như nhiệt độ thành tạo các khoáng vật quặng trong mỏ sẽ giúp định hướng, đánh giá tiềm năng một số hợp phần có ích trong quặng thiếc gốc của khu vực. Chính vì vậy, học viên đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đặc điểm và nhiệt độ thành tạo các khoáng vật quặng trong một số mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc” làm luận văn của mình, nhằm góp phần làm sáng tỏ đặc điểm khoáng vật, tổ hợp cộng sinh khoáng vật và nhiệt độ thành tạo của các khoáng vật quặng ở các mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc – Cao Bằng. Mục tiêu nghiên cứu Xác lập đặc điểm cơ bản của các khoáng vật quặng trong một số mỏ thiêc 7
gốc khu vưc Pia Oắc trên cơ sở các nghiên cứu về hình thái - kiên trúc, thành phần hóa học của các khoáng vật quặng và nhiệt độ thành tạo của chúng. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu thành phần khoáng vật quặng (cassiterit, stannit, pyrit, chalcopyrit, sphalerit và các khoáng vật quặng khác) trong các mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc. - Nghiên cứu đặc điểm hình thái, kiến trúc của các khoáng vật quặng. - Nghiên cứu thành phần hóa học của các khoáng vật quặng, đặc biệt là nguyên tố quặng hiếm đi kèm. - Xác lập các đặc thù về hình thái, kiến trúc và thành phần hóa học của khoáng vật quặng thiếc khu vực Pia Oắc. - Xác định nhiệt độ thành tạo của khoáng vật quặng trong các mỏ thiếc. Nguồn tài liệu Luận văn được xây dựng trên cơ sở các tài liệu thu thập và nghiên cứu của chính học viên cùng các đồng nghiệp ở phòng Khoáng vật, Viện Địa chất - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam thực hiện, bao gồm: - Sử dụng các kết quả nghiên cứu của đề tài KHCN cấp Nhà nước: “Nghiên cứu đánh giá triển vọng và khả năng thu hồi Inđi trong các tụ khoáng thiếc ở Việt Nam nhằm xác lập một nguồn nguyên liệu mới ứng dụng trong công nghệ nano” mã số ĐTĐL.2011 – T/22. - Kế thừa kết quả nghiên cứu của các đề tài do phòng Khoáng vật, Viện Địa chất - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã từng thực hiện. Ngoài ra, học viên còn sử dụng các tài liệu địa chất – khoáng sản, tài liệu khai thác chế biến, sử dụng khoáng sản ở Pia Oắc được thu thập từ các địa chỉ sau: Thư viện Viện Địa chất - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, lưu trữ 8
địa chất thuộc Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, các tài liệu nghiên cứu chuyên đề, bài báo khoa học đã công bố trên các website. Nội dung chính Với mục tiêu và nhiệm vụ trên, học viên đã thực hiện luận văn với những nội dung chính như sau: - Tổng hợp trên cơ sở các văn liệu đã công bố về: đặc điểm địa lý-tự nhiên, đặc điểm địa chất-khoáng sản, lịch sử điều tra nghiên cứu quặng thiếc của khu vực Pia Oắc và tình hình nghiên cứu các khoáng vật quặng thiếc. - Xử lý kết quả phân tích: 30 mẫu trọng sa nhân tạo, 50 mẫu mài láng bằng kính hiển vi phản quang, kết quả phân tích microsond, bao gồm: 58 mẫu cassiterit, 10 mẫu sphalerit, 19 mẫu wolframit, 7 mẫu stannit, 15 mẫu pyrit, 9 mẫu chalcopyrit từ Đề tài ĐTĐL.2011-T/22 và Đề tài hợp tác cơ bản Nga do phòng Khoáng Vật, Viện Địa Chất - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam thực hiện; và sử dụng kết quả phân tích nhiệt độ đồng hoá bao thể của đề tài hợp tác khoa học cơ bản với Viện Hàn Lâm Khoa học Nga – Phân viện Siberia do phòng Khoáng Vật, Viện Địa Chất - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam thực hiện. Với các kết quả nghiên cứu thu được, học viên đã xác lập đặc điểm cơ bản của các khoáng vật quặng cụ thể là cassiterit, wolframit, sphalerit, stannit, chalcopyrit và pyrit ở điểm quặng hoá Pia Oắc và mỏ thiếc gốc Ca Mi, khu vực Pia Oắc, Cao Bằng. Bố cục Kết quả của các nghiên cứu này được trình bày trong luận văn có bố cục chính như sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan khu vực nghiên cứu. Chương 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Đặc điểm khoáng vật quặng trong một số mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc. 9
Chương 4: Nhiệt độ thành tạo các khoáng vật quặng trong một số mỏ thiếc gốc khu vực Pia Oắc Kết luận Tài liệu tham khảo 10
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ Khu vực nghiên cứu thuộc địa phận huyện Nguyên Bình tỉnh Cao Bằng và các huyện Ngân Sơn, Ba Bể tỉnh Bắc Kạn, có diện tích 600km2. Tọa độ địa lý: 22°30’- 22°40’ vĩ độ bắc. 105°45’- 106°00’ kinh độ đông. 1.2. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN Vùng nghiên cứu thuộc vùng địa hình núi cao và trung bình tạo thành hệ thống núi cao Bảo Lạc - Nguyên Bình - Ngân Sơn, bao gồm các dãy núi cao sắp xếp thành dải kéo dài theo hướng Tây bắc - Đông nam. (hình 1-1). Hình 1-1. Sơ đồ địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu Những đỉnh cao đáng kể là: Pia Oắc (1930m), Phia Đén (1428m). Xen kẽ giữa các hệ thống núi cao là những đồi núi thấp và thung lũng phân bố trùng khớp với các lưu vực sông và suối lớn. 11
Khu vực nghiên cứu thuộc vùng khí hậu nhiệt đới. Trong mùa đông, từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ giảm xuống khoảng 10-15 0C, đôi khi tới 50C, có ngày xuống tới 00C, có tuyết rơi ở các vùng núi cao như Tĩnh Túc, Pia Oắc. Mùa hè, từ tháng 5 đến tháng 10, nhiệt độ khoảng 28-35°C, ít khi vượt quá 40°C. Mưa rào thường xảy ra vào mùa hè, với lượng mưa trung bình trong các tháng này khoảng 400-600mm/tháng. Trong vùng nghiên cứu có các sông suối đầu nguồn của các hệ thống sông Nhieo, sông Năng là các chi lưu của sông Gâm, sông Nguyên Bình là chi lưu của sông Bằng. Lưu lượng nước của các hệ thống sông suối không ổn định, có sự chênh lệch lớn giữa mùa khô và mùa mưa. Mạng sông suối là nguồn cung cấp nước thuận lợi cho nông nghiệp và phát triển thủy điện cỡ nhỏ và trung bình. 1.3. ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI Trong vùng nghiên cứu có quốc lộ 34 nối thành phố Cao Bằng qua Tĩnh Túc đến Bảo Lạc và tỉnh lộ 212 nối Nà Phặc và Tĩnh Túc. Giữa các xã trong khu vực nghiên cứu đã có đường liên xã thuận lợi cho việc vận chuyển bằng ô tô, đa số các xã đã được điện khí hoá. Vùng có mật độ dân số tương đối thấp và nằm cách xa các đô thị lớn. Đô thị gần nhất là thành phố Cao Bằng, cách khoảng 60km về phía đông. Nơi đông dân cư nhất và là trung tâm công nghiệp là mỏ Tĩnh Túc. Dân cư trong vùng gồm 5 dân tộc: Dao đỏ, H'mông, Ngái (Hoa), Nùng và Kinh, chủ yếu là người Dao đỏ. Trình độ văn hóa của nhân dân các dân tộc trong vùng khá cao. Tính đến năm 2002, đã phổ cập giáo dục tiểu học; tỷ lệ người biết chữ chiếm 75,7%. Nghề nghiệp chính của dân cư trong vùng là nghề nông và một ít là lâm nghiệp. Công nghiệp khai khoáng của vùng nút quặng Pia Oắc rất phát triển gồm các mỏ thiếc, wolfram, sắt...thu hút nhiều nhân công bản địa và nhân công của tỉnh Cao Bằng. Hệ sinh thái có tính chất đa dạng sinh học cao với nhiều loại động thực vật quý hiếm, các loại rau quả ôn đới, các loại côn trùng dùng cho nghiên cứu khoa học và sưu tập, tạo tiền đề quan trọng cho phát triển nhiều loại hình du lịch khác nhau như: du lịch sinh thái, du lịch văn hóa. 12
1.4. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT 1.4.1. Địa tầng Trong khu vực nghiên cứu có mặt các thành tạo từ giới Paleozoi đến giới Mesozoi và giới Kainozoi. Từ dưới lên trên gồm các loạt Sông Cầu (D 1 sc), hệ tầng Mia Lé (D1 ml), Nà Quản (D1-2 nq), Bắc Sơn (C-P bs), Đồng Đăng (P2 đđ) thuộc giới Paleozoi, Sông Hiến (T1 sh), Lân Pảng (T2a lp) thuộc giới Mesozoi và Đệ Tứ thuộc giới Kainozoi (hình 1-2). GIỚI PALEOZOI DEVON HẠ Loạt Sông Cầu (D1 sc) Loạt Sông Cầu lộ ra rất hạn chế ở phía Tây khu vực nghiên cứu của khối Pia Oắc và chiếm một diện tích rất nhỏ 7.5 km 2. Ở các vùng này, mặt cắt của loạt lộ ra bao gồm sạn kết, cát kết màu nâu đỏ chuyển lên đá phiến sét và sét vôi. Bề dày quan sát được khoảng 150-180m. Các ranh giới dưới và trên của loạt đều không quan sát được. Tuổi của loạt là Đevon sớm được xác định dựa theo tài liệu ở tờ Tuyên Quang. [Trần Văn Trị và nnk, 1964], [Tống Duy Thanh, 1979]. Hệ tầng Mia Lé (D1 ml) Hệ tầng lộ ra khá rộng ở phần phía đông, phía tây và ở trung tâm của vùng, trong các cấu trúc nếp lồi ở Phia Đén trong khoảng diện tích 322 km 2 phân thành 2 hệ tầng. Phân hệ tầng dưới (D1 ml1) gồm 5 tập xen kẽ: đá phiến sét, đá vôi phân lớp mỏng , đá phiến sét sericite, đá vôi xám phân lớp trung bình, đá phiến sét xám đen. Bề dày chung của phân hệ tầng dưới khoảng 370-500m. Phân hệ tầng trên (D1 ml2): đặc trưng bằng những tập dày đá vôi đen xen với các tập trầm tích lục nguyên mỏng, bao gồm 5 tập đá xen kẽ: đá vôi xám đen, đá phiến sét sericit, đá vôi và đá vôi sét xám đen, cát kết phân lớp dày, đá vôi xám phân lớp trung bình. Bề dày chung của phân hệ tầng trên khoảng 500m. Hệ tầng Mia Lé nằm chỉnh hợp trên loạt Sông Cầu và dưới hệ tầng Nà Quản. 13
Tuổi của hệ tầng là Đevon sớm, có bề dày tổng cộng khoảng 900-1000m. [Dương Xuân Hảo và nnk, 1968] DEVON HẠ-TRUNG Hệ tầng Nà Quản (D1-2 nq) Hệ tầng lộ ra khá rộng trong vùng, chiếm diện tích khoảng 106 km 2, hệ tầng nằm ở phía tây bắc, một ít ở trung tâm và một phần ở đông nam của vùng nghiên cứu, ở rìa các nếp lồi Ngân Sơn, Phia Đén. Mặt cắt được chia làm 2 hệ tầng. Phân hệ tầng dưới (D1-2 nq1): đặc trưng chủ yếu bằng các tập dày sét vôi và đá vôi xen ít đá lục nguyên, bao gồm 2 tập: đá phiến sét vôi và đá vôi đen phân lớp trung bình. Bề dày khoảng 340m. Phân hệ tầng trên (D1-2 nq2): đá vôi sạch màu xám, đôi nơi bị hoa hoá, đá vôi đolomit phân lớp dày. Bề dày của phân hệ tầng khoảng 400m. Bề dày chung của hệ tầng đạt khoảng 740m. Hệ tầng Nà Quản nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Mia Lé và bị các hệ tầng Tam Hoa và Bắc Sơn phủ không chỉnh hợp lên trên. Tuổi của hệ tầng được xác định là Đevon sớm-giữa dựa vào hoá thạch thu thập được. [Dương Xuân Hảo và nnk, 1968] CARBON – PERMI Hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) Hệ tầng lộ ra một phần nhỏ ở phía Bắc của vùng và gần Tĩnh Túc (rìa phía bắc tờ bản đồ). Chiếm diện tích rất nhỏ khoảng 4 km 2 trong vùng, dày 350m, gồm 5 tập đá xen kẽ: đá vôi màu xám đen, đá vôi dạng trứng cá màu xám sáng phân lớp dày, đá vôi màu xám tro, đá vôi dạng trứng cá màu xám sáng phân lớp dày đến dạng khối, đá vôi dạng khối màu xám sáng. Hệ tầng Bắc Sơn có tuổi từ Moscovi đến Permi sớm. Hệ tầng Bắc Sơn nằm không chỉnh hợp trên các trầm tích Đevon hạ và bản thân nó lại bị hệ tầng Đồng Đăng phủ không chỉnh hợp. [Nguyễn Văn Liêm, 1978] PERMI Hệ tầng Đồng Đăng (P2 đđ) Hệ tầng này lộ ra một phần ở phía Bắc và Đông Bắc tờ bản đồ, ở Tĩnh Túc, 14
huyện Nguyên Bình, trong khoảng diện tích 13 km 2. Theo mặt cắt từ đèo Khao Sơn đến Làng Giàu - Khuổi Cáp, hệ tầng có 4 tập đá xen kẽ: đá vôi xám đen, đá vôi xám sáng, đá vôi dạng khối xám nhạt, đá vôi trứng cá màu xám lục nhạt, đá vôi dạng khối màu xám sáng. Bề dày của hệ tầng là 245m. [Nguyễn Văn Liêm, 1966] GIỚI MESOZOI TRIAS HẠ Hệ tầng Sông Hiến (T1 sh) Trong vùng đo vẽ, hệ tầng Sông Hiến lộ ra một diện tích rất lớn khoảng 150 km2 ở phía đông bắc và trung tâm thuộc vùng Nguyên Bình - Ngân Sơn. Mặt cắt ở đây gồm cả hai phân hệ tầng. Phân hệ tầng dưới (T1 sh1): lộ ra ở rìa nếp lồi Ngân Sơn - Phia Đén, gồm 4 tập đá xen kẽ: porphyr thạch anh xám sáng, đá phiến sét xám sẫm, tuf ryolit xám sáng, ryolit porphyr xám sáng. Phân hệ tầng trên (T1 sh2): nằm chỉnh hợp và liên quan chặt chẽ về không gian phân bố với phân hệ tầng dưới, gồm 5 tập đá xen kẽ: đá phiến sét sericit, cuội kết, đá phiến sét sericit xám sẫm, cuội sạn kết tuf, đá phiến sét xám sẫm. Bề dày chung của hệ tầng đạt khoảng 855m. Hệ tầng Sông Hiến nằm không chỉnh hợp trên nhiều thành tạo cổ hơn và bị hệ tầng Lân Pảng phủ không chỉnh hợp bên trên. Tuổi của hệ tầng được định là Trias sớm trên cơ sở hoá thạch tìm được ở những vùng lân cận. [Đovjikov và nnk, 1965] TRIAS TRUNG, ANISI Hệ tầng Lân Pảng (T2a lp) Hệ tầng Lân Pảng phân bố khá hạn chế, chiếm khoảng diện tích 16 km 2 ở góc đông nam khối Pia Oắc gần đứt gãy Sông Năng và vùng Làng Đán. Theo mặt cắt đỉnh 1111 m đến Pác Giài, hệ tầng gồm 4 tập đá xen kẽ: cuội kết hỗn tạp, đá phiến sét xám đen, cát kết xám vàng, cát kết hạt vừa đến thô. Bề dày chung của hệ tầng đạt khoảng 650m. Hệ tầng được định tuổi là Anisi. [Nguyễn Kinh Quốc và nnk, 1991] 15
Hình 1-2. Sơ đồ địa chất khu vực Pia Oắc (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:200.000) 16
17
GIỚI KAINOZOI ĐỆ TỨ Trong vùng nghiên cứu, các trầm tích Đệ tứ có khối lượng ít, phân bố tản mạn dọc theo các sông suối lớn hoặc thung lũng karst như ở Tĩnh Túc, Nguyên Bình. Trầm tích có nguồn gốc sông (aQII-III) phân bố dưới dạng thềm bậc II dọc theo sông suối lớn. Ở thung lũng karst (Tĩnh Túc, Nậm Kép), trầm tích dày và phân bố rộng. Thành phần gồm sét, cát, cuội, sỏi. 1.4.2. Các thành tạo magma Trong vùng có thành tạo magma xâm nhập gồm các phức hệ: Phức hệ Ngân Sơn (γρD3 ns), phức hệ Cao Bằng (γνT1 cb) và phức hệ Pia Oắc (γK2 po). Phức hệ Ngân Sơn (γρD3 ns) Trong khu vực nghiên cứu chỉ có 3 khối nhỏ ở Phia Đén, chiếm khoảng diện tích 0.8 km2. Phức hệ Ngân Sơn gồm 2 pha: - Pha 1 (γρD3 ns1): granit biotit, granit 2 mica, plagiogranit. Granit biotit hạt vừa, đôi khi có dạng porphyr, phiến hoá dạng gneis. Granit 2 mica hạt vừa, có tỷ lệ felspat kali-microclin-pertit trội hơn plagioclas 2-3 lần. Phần lớn có kiến trúc vảy hạt biến tinh, cấu tạo định hướng, hiếm khi còn tàn dư kiến trúc hạt nửa tự hình. Plagiogranit sáng màu, hạt nhỏ và đều, hiếm khi dạng porphyr, giàu muscovit, thạch anh, ít turmalin. - Pha 2 (γρD3 ns2): là các đá mạch granit, granit aplit, pegmatit turmalin xuyên trong pha 1. Khoáng vật phụ của phức hệ có ilmenit, turmalin, apatit, anđalusit, zircon, granat, rutil, galenitit, monazit,.... Về địa hoá, các nguyên tố đáng lưu ý là Zr, Y, Yb, Cu, Pb, Zn và nhóm đất hiếm, xạ. Chúng cao hơn mức Chỉ số Clark từ 2 đến 6 lần. Phức hệ thuộc kiểu "S" granit. Quặng hoá liên quan là Sn, Pb, Zn, Ag, Fe. Tuổi Đevon muộn của phức hệ Ngân Sơn được xác định trên cơ sở quan hệ xuyên cắt các trầm tích Đevon hạ-trung và tuổi đồng vị 226-263 triệu năm theo felspat kali và biotit. [Đào Đình Thục và nnk, 1995] 18
Phức hệ Cao Bằng (γνT1 cb) Phân bố ở góc đông bắc khu vực nghiên cứu, bao gồm khối Nguyên Bình, 4 khối nhỏ ở phía tây Tĩnh Túc (Lũng Luông) và nam huyện Nguyên Bình, chiếm khoảng diện tích 13.5 km2. Phức hệ có 2 pha: - Pha 1 (γνT1 cb1) gồm các đá gabro, gabro điabas, congađiabas. - Pha 2 (γνT1 cb2) đặc trưng là điorit thạch anh, granođiorit, granit granophyr horblenđ biotit, granit biotit và granit porphyr. Các đá của phức hệ Cao Bằng đều có màu xanh lục đến xám sáng, kết tinh yếu, hạt nhỏ-vừa, dạng porphyr, cấu tạo khối. Các khoáng vật phụ thường gặp apatit, magnetit, đôi khi có zircon, granat, epiđot-zoizit, cromit, ilmenit, pyrrhotit và corinđon. Các nguyên tố phụ đặc trưng của phức hệ Cao Bằng là: Cr, Ni, Co, Ag và Yb. Đáng lưu ý là hàm lượng cao của Fe trong đá felsic là điều kiện thuận lợi khi xuyên cắt các đá vôi để hình thành các tụ khoáng magnetit kiểu skarn (Nguyên Bình, Lũng Luông, Cao Bằng). Về thạch địa hoá, phức hệ có 2 nhóm đá: gabro điabas và granit granophyr. [Đovjikov A. E. và nnk, 1965]. Phức hệ Pia Oắc (γK2 po) Phức hệ gồm 2 pha: pha 1 (γK 2 po1): granit 2 mica và granit muscovit dạng porphyr hạt vừa-lớn; pha 2 (γK2 po1): granosyenit, granit aplit, pegmatit muscovit turmalin [Izokh E. P. (trong Đovjikov A. E. và nnk), 1965] Khối Pia Oắc nằm cách huyện Nguyên Bình khoảng 13km về phía tây nam, chiếm khoảng diện tích 16 km2, xuyên cắt các hệ tầng Mia Lé và Sông Hiến, tạo thành đới biến chất tiếp xúc rộng từ 1 đến 4km, gồm các đá sừng biotit, corđierit, anđalusit, đá hoa, quarzit, greizen. Liên quan đến granit Pia Oắc có thiếc-wolfram, thiếc - đa kim, quặng phóng xạ fluorit, beril, barit, topaz. Các nguyên tố phụ đặc trưng của phức hệ là Sn, Be, Mn, La, Nb. Kết quả phân tích định lượng cho thấy hàm lượng cao (g/t) của F (2736), Rb (696), Li (493), Be (63), W (225), Th (6), U (16), TR (88), Au-Ag (4,7). Căn cứ vào quan hệ địa tầng và tuổi tuyệt đối 70-98 tr. năm, phức hệ Pia Oắc 19
được xếp vào Creta muộn. [Đovjikov A. E. và nnk, 1965]. 1.4.3. Cấu trúc kiến tạo Kiến tạo chung của vùng nằm ở gần trung tâm miền kiến tạo Đông Bắc Bộ. Khu vực nghiên cứu thuộc 2 đới cấu trúc là Lô-Gâm và Sông Hiến, mang tính chất của hoạt động uốn nếp Caleđonit (hình 1-3). 1.4.3.1. Các đơn vị cấu trúc - kiến tạo - Đới Lô - Gâm (phần phía đông) phân bố trên 3/4 diện tích. Ranh giới phía đông với đới Sông Hiến là đứt gãy vòng cung dọc theo quốc lộ 3, từ Cao Kỳ đến Pắc Nậm. Đới này nâng lên vài lần vào đầu Cambri, giữa Orđovic, giữa Silur và sụt lún vào Silur muộn - Đevon. Vào cuối Đevon, toàn đới được nâng lên. Trong giai đoạn Mesozoi, các trầm tích màu đỏ (J-K) và chứa than (T 3 n-r) được thành tạo dọc theo những đứt gãy dạng hào sụt. Hình 1-3 Vị trí khu vực nghiên cứu trên sơ đồ cấu trúc miền Bắc Việt Nam (theo Trần Văn Trị , 2008) - Đới Sông Hiến (phần phía tây) tạo thành dải hẹp ở phía đông, có lịch sử 20