Tài liệu NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN, TRỮ LƯỢNG VÀNG GỐC VÙNG PHƯỚC SƠN - QUẢNG NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT LÊ VĂN LƯỢNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN, TRỮ LƯỢNG VÀNG GỐC VÙNG PHƯỚC SƠN - QUẢNG NAM TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2014 Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS Trương Xuân Luận 2. PGS.TS Nguyễn Phương Phản biện 1: PGS.TS Đỗ Đình Toát Phản biện 2: TS Hoàng Văn Khoa Phản biện 3: TS Bùi Tất Hợp Luận án sẽ được bảo vệ trước hội đồng đánh giá luận án cấp trường, họp tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Phường Đức Thắng, Quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội vào hồi…..giờ…..ngày…..tháng…..năm 2014 Có thể tìm hiểu luận án tại: 1. Thư viện quốc gia, Hà Nội 2. Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: Vùng Phước Sơn tỉnh Quảng Nam có cấu trúc địa chất phức tạp, biểu hiện khoáng sản phong phú; đặc biệt là vàng gốc. Song, vấn đề nghiên cứu đặc điểm quặng hoá và lựa chọn mô hình đánh giá tài nguyên, trữ lượng vàng gốc trong vùng chưa được quan tâm đúng mức. Luận án “Nghiên cứu lựa chọn mô hình đánh giá tài nguyên, trữ lượng vàng gốc vùng Phước Sơn - Quảng Nam” được NCS lựa chọn nhằm góp phần giải quyết yêu cầu do thực tế đòi hỏi. 2. Mục tiêu của luận án: Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm quặng hoá vàng gốc vùng Phước Sơn; Lựa chọn mô hình đánh giá tài nguyên, trữ lượng vàng gốc và các thành phần có ích đi kèm nhằm góp phần hoàn thiện phương pháp luận thăm dò trên cơ sở áp dụng các tiến bộ khoa học công nghệ. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Các thân quặng, đới khoáng hoá vàng gốc vùng Phước Sơn, đặc biệt là khu Đăk Sa. 4. Nội dung nghiên cứu: Tổng hợp, hệ thống hoá, xử lý dữ liệu địa chất khoáng sản. Nghiên cứu bổ sung thành phần vật chất nhằm làm sáng tỏ đặc điểm quặng vàng gốc trong vùng. Xác định cơ sở và phân vùng triển vọng vàng gốc vùng Phước Sơn. Nghiên cứu làm sáng tỏ bản chất và đặc điểm biến đổi các thông số địa chất thân quặng phục vụ công tác thăm dò, đánh giá tài nguyên, trữ lượng vàng gốc. Ứng dụng hệ thông tin địa lý (GIS) và các phần mềm chuyên dụng, đặc biệt là phần mềm Surpac 5.1 để xây dựng CSDL, đánh giá tài nguyên, trữ lượng vàng gốc. Nghiên cứu lựa chọn mô hình nhận thức về đặc điểm biến đổi quặng hoá và lựa chọn phương pháp đánh giá tài nguyên, trữ lượng phù hợp kiểu quặng vàng gốc Phước Sơn. 5. Các phương pháp nghiên cứu: Thu thập, tổng hợp, xử lý tài liệu địa chất khoáng sản. Nghiên cứu bổ sung thành phần vật chất quặng. Xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) địa chất khoáng sản dạng biểu bảng trên cơ sở ứng dụng phần mềm Surpac 5.1 và CSDL trong GIS để quản trị bản đồ số. Nghiên cứu sử dụng các mô hình: toán thống kê (một chiều và hai chiều), hàm cấu trúc (Variogram), hình học mỏ, mặt cắt địa chất để mô hình hoá đối tượng nghiên cứu làm cơ sở lựa 2 chọn phương pháp đánh giá tài nguyên, trữ lượng vàng gốc. Nghiên cứu sử dụng phương pháp Kriging, trọng số nghịch đảo khoảng cách để tính trữ lượng, tài nguyên và phương pháp tính thẳng theo thông số quặng hoá để dự báo tài nguyên chưa xác định. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: Luận án đóng góp những cứ liệu bổ sung vào sự hiểu biết toàn diện hơn về thành phần vật chất quặng, đặc điểm quặng hoá và biến đổi không gian của các thông số địa chất thân quặng vàng gốc vùng nghiên cứu; Góp phần hoàn thiện phương pháp luận thăm dò; Trọng tâm là nghiên cứu lựa chọn các mô hình phù hợp để đánh giá tài nguyên, trữ lượng vàng gốc. - Ý nghĩa thực tiễn: Cung cấp cho các nhà quản lý và các doanh nghiệp cơ sở dữ liệu địa chất khoáng sản vàng gốc vùng Phước Sơn đảm bảo độ tin cậy, là tài liệu tham khảo định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác mỏ; Cung cấp cho cơ sở sản xuất hệ phương pháp nhằm nâng cao độ tin cậy trong đánh giá tài nguyên, trữ lượng; Lựa chọn mạng lưới thăm dò phù hợp với kiểu quặng vàng gốc Phước Sơn và các vùng khác có điều kiện địa chất khoáng sản tương tự. 7. Những điểm mới của luận án - Vàng gốc vùng Phước Sơn thuộc kiểu thạch anh - sulfua đa kim - vàng điển hình, có hai giai đoạn tạo khoáng với tổ hợp cộng sinh khoáng vật đặc trưng là thạch anh - pyrit II - vàng I và thạch anh - pyrotin II - vàng II - galenit - sphalerit (có thể có electrum); - Hàm lượng Au và các nguyên tố đi kèm (Ag, Pb và Zn) trong các thân quặng vàng gốc vùng nghiên cứu có thể quy nạp về hàm phân bố loga chuẩn, giữa chúng có mối quan hệ tương quan thuận từ tương đối chặt chẽ đến chặt chẽ; - Đặc điểm biến đổi không gian của Au có thể mô hình hoá bằng hàm cấu trúc kiểu mô hình cầu, hàm lượng Au có tính biến đổi cục bộ và dị hướng yếu, về cơ bản có thể xem như đẳng hướng trong không gian. Đặc điểm này là luận cứ khoa học để sử dụng mạng lưới thăm dò hình vuông, hình tam giác đều, hình thoi; - Kết quả nghiên cứu với sự trợ giúp của phần mềm Surpac đã khẳng định tính ưu việt của mô hình hàm cấu trúc và phương 3 pháp Kriging trong đánh giá tài nguyên, trữ lượng vàng gốc vùng Phước Sơn; - Kết quả nghiên cứu đã đề xuất quy trình đánh giá tài nguyên, trữ lượng vàng gốc vùng Phước Sơn đảm bảo độ tin cậy, tiện ích cho thăm dò và khai thác mỏ. 8. Các luận điểm bảo vệ của Luận án Luận điểm 1: Sử dụng giải pháp mô hình hoá thành phần phản ánh chất lượng vàng gốc bằng tổ hợp mô hình toán thống kê (một chiều, hai chiều) và hàm cấu trúc (Variogram) đã góp phần nhận thức toàn diện hơn về đặc điểm quặng hoá. Hàm lượng Au trong không gian hai chiều (theo đường phương và hướng dốc thân quặng) biến đổi cục bộ, dị hướng yếu, có thể xem như đẳng hướng. Đây là luận cứ khoa học cho áp dụng mạng lưới thăm dò phù hợp cho quặng vàng gốc vùng Phước Sơn. Luận điểm 2: Đánh giá tài nguyên, trữ lượng vàng gốc vùng nghiên cứu theo quy trình đề xuất trong Luận án (hình 2.11); trong đó phương pháp Kriging là chủ đạo, đảm bảo độ tin cậy và tiện ích cho sử dụng tài liệu trong quy hoạch thăm dò và khai thác mỏ. 9. Cơ sở tài liệu Các công trình đo vẽ bản đồ địa chất khu vực tỷ lệ 1:200.000, 1:50.000; Báo cáo kết quả thăm dò, khai thác vàng gốc phân khu Bãi Đất và Bãi Gõ vùng Phước Sơn; Tài liệu trong các công trình nghiên cứu chuyên đề, khảo sát, tìm kiếm thăm dò vàng gốc trong vùng; Các nguồn tài liệu trong và ngoài nước về vàng gốc. 10. Nơi thực hiện luận án Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Tìm kiếm Thăm dò, khoa Địa chất, trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Trương Xuân Luận, PGS.TS Nguyễn Phương. NCS xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy hướng dẫn khoa học. NCS nhận được sự quan tâm, tạo điều kiện của Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, phòng sau Đại học, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Lãnh đạo Văn phòng Hội đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản quốc gia. Các Thầy giáo, các nhà khoa học trong và ngoài trường Đại học Mỏ - Địa chất. NCS xin bày tỏ lòng biết ơn! 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1. Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng Phước Sơn 1.1.1. Vị trí vùng nghiên cứu trong bình đồ cấu trúc khu vực Vùng Phước Sơn có diện tích khoảng 100km2, nằm về phía Bắc địa khối Kon Tum, thuộc á địa khu Nam Ngãi. 1.1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất khoáng sản - Trước năm 1975: Tài liệu nghiên cứu địa chất vùng để lại rất sơ lược đại diện là J. H. Hofet (1941), Fromaget (1952), La Croix A, Trần Huỳnh Anh (1932 - 1968). - Sau năm 1975: Công trình đo vẽ bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:500.000 của Trần Đức Lương và Nguyễn Xuân Bao đồng chủ biên (1988). Bản đồ địa chất khoáng sản tờ Bà Nà tỷ lệ 1:200.000 được Nguyễn Đức Thắng và nnk hiệu đính năm 2006; Phía Đông có nhóm tờ Tam Kỳ - Hiệp Đức của Koliada A. A và nnk (1990); Phía Bắc có nhóm tờ A Hội của Bùi Thế Vinh và nnk (2011); Phía Nam là nhóm tờ Đăk Glêi - Khâm Đức của Đỗ Văn Chi và nnk (1997). Công tác tìm kiếm vàng tỷ lệ 1:10.000 vùng Phước Sơn đã thực hiện ở 7 khu: Bãi Chuối, K7, Trà Long - Suối Cây, Bãi Bướm, Vàng Nhẹ, Bãi Gió và Núi Vàng. Khu Đăk Sa đã được thăm dò. 1.1.3. Khái quát về địa tầng NCS sử dụng bản đồ địa chất tỷ lệ 1: 25.000 của Lê Văn Hải và nnk, kết hợp với kết quả hiệu đính bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:200.000 tờ Bà Nà của Nguyễn Đức Thắng và nnk, bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ A Hội của Bùi Thế Vinh và nnk vùng Phước Sơn gồm các hệ tầng sau: + Hệ tầng Khâm Đức, phân hệ tầng giữa (MP-NPkđ2) bao gồm đá phiến thạch anh - biotit, thạch anh - chlorit, thạch anh biotit chứa granat. + Hệ tầng Núi Vú, phân hệ tầng trên (NP-€1nv2) chiếm diện tích lớn nhất, phân bố ở trung tâm vùng nghiên cứu. Thành phần thạch học gồm đá phiến thạch anh - biotit, actinolit - albit, actinolit - chlorit, đá vôi hoa hoá và phiến sét vôi. Thế nằm đá biến đổi mạnh, góc dốc phổ biến 30 - 500. Trong các đới dập vỡ, khe nứt 5 của các đá phiến thạch anh - biotit, phiến sét vôi, phân bố các thân quặng thạch anh - sulfua đa kim - vàng dạng mạch, mạng mạch, mạch thấu kính. Chiều dày phân hệ tầng khoảng 1.300m. + Hệ tầng A Vương (€2-O1av) gồm đá phiến thạch anh biotit, thạch anh - biotit - chlorit, sericit - thạch anh, đá phiến giàu vật chất than. 1.1.4. Khái quát về magma xâm nhập Chủ yếu là granođiorit, granit - biotit pha 2 phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn (γδPZ3bg-qs) phân bố ở phía tây liên quan đến vàng gốc trong vùng, ít hơn là granosyelit phức hệ Đèo Cả (γγKđc); đá olivinit, pyroxenit phức hệ Hiệp Đức (σPZ1hđ), ngoài ra còn có các đai đá mạch không rõ tuổi. 1.1.5. Khái quát về đặc điểm cấu trúc, kiến tạo Trong vùng có sự phân bố của các đứt gãy tây Khâm Đức, Đăk Pơ Kô, K7, trong đó đứt gãy K7 và nếp lồi Sông Giang có sự phân bố các mạch thạch anh - sulfua đa kim - vàng. Đây là tiền đề thuận lợi để tìm kiếm vàng gốc trong vùng. Tóm lại: vùng Phước Sơn có cấu trúc địa chất phức tạp, phân bố chủ yếu là trầm tích biến chất hệ tầng Núi Vú, phân hệ tầng trên. Các thân quặng thạch anh sulfua vàng phân bố trong đá phiến thạch anh - biotit, xen các tập đá phiến sét vôi liên quan đến đứt gãy K7 trên cánh của nếp lồi Sông Giang. Đây là cơ sở khoanh định, các diện tích có triển vọng vàng gốc trong vùng. 1.2. Đặc điểm quặng hoá vàng gốc vùng Phước Sơn Đã xác định được 8 khu phân bố quặng vàng gốc gồm: Đăk Sa, Bãi Chuối, K7, Trà Long - Suối Cây, Bãi Bướm, Vàng Nhẹ, Bãi Gió và Núi Vàng. Trong đó khu Đăk Sa đã được thăm dò ở hai phân khu (2 mỏ), các khu khác mới được tìm kiếm tỉ mỉ. 1.2.1. Đặc điểm các đới khoáng hoá Các đới khoáng hoá chứa vàng có phương chủ yếu đông bắc tây nam, á kinh tuyến, tây bắc - đông nam, chiều dài 200 1.500m, rộng 5 - 30m, chiều sâu dự kiến khoảng 45 - 100m. 1.2.2. Đặc điểm các thân quặng Khu Đăk Sa, gồm hai phân khu Bãi Đất và Bãi Gõ 6 - Phân khu Bãi Đất có thân quặng chính (BĐMQ) chiếm trữ lượng chủ yếu ở phân khu, trong tập đá phiến thạch anh - biotit. Thân quặng nhỏ (BĐUQ) nằm trên, có chiều dày nhỏ, phân bố không liên tục, ít giá trị. - Phân khu Bãi Gõ đã khống chế được 6 chùm thân gồm SERP, BGUQ, SC2, MB2, BGLQ, QTZ4 và 02 thân đơn SC3, MB1. Trong đó thân quặng QTZ3 (thuộc chùm thân BGLQ) chiếm trữ lượng chính trong phân khu, phân bố trong tập đá phiến thạch anh - biotit xen các tập phiến sét vôi. Nhận xét: Tại khu Đăk Sa, các thân quặng vàng gốc có dạng mạch, mạng mạch, mạch thấu kính, lấp đầy các mặt lớp tách phát triển phương đông bắc - tây nam, ít hơn là phương á kinh tuyến hoặc phương tây bắc - đông nam. Phần vách thường phân bố các tập đá vôi hoa hoá, phiến sét vôi xen tập đá phiến thạch anh biotit, trụ thường là đá phiến thạch anh - biotit, ranh giới giữa thân quặng với đá vây quanh tương đối rõ ràng. 1.2.3. Đặc điểm thành phần vật chất Luận án tập trung nghiên cứu, mô tả, tính toán các thông số quặng hoá khu Đăk Sa, làm cơ sở luận giải đặc điểm quặng hoá và lựa chọn mô hình đánh giá tài nguyên, trữ lượng. - Thành phần khoáng vật: Phân khu Bãi Đất chủ yếu là pyrotin, pyrit, galenit, sphalerit và vàng tự sinh (có thể có electrum) dạng lấp đầy các khe nứt, chiếm 1 ÷ 65%. Trong đó sphalerit từ ít đến 50%, galenit ít đến 12%, pyrit từ ít đến 2%, pyrotin từ ít đến 1%; Phân khu Bãi Gõ gồm pyrotin, pyrit, sphalerit, galenit và vàng tự sinh (có thể có electrum); tổng khoáng vật sulfua 2 ÷ 15%, cục bộ lên đến 45%. + Đặc điểm khoáng vật chính: Vàng tự sinh (Au) tồn tại rất đa dạng và phong phú gồm 2 thế hệ xâm tán rải rác trong thạch anh; dạng vi mạch lấp đầy khe nứt (ảnh 1.5); xâm tán cùng gelenit và sphalerit (ảnh 1.3, 1.16). Hạt vàng có kích thước 0,01 - 0,2mm, từ tương đối đẳng thước (ảnh 1.3) đến hạt méo mó (ảnh 1.5) hay dạng hạt tha hình đến hạt lớn (ảnh 1.16), Trong mẫu gặp Au tự 7 sinh quan hệ tiếp xúc phẳng với galenit, sphalerit (ảnh 1.3); với galenit, sphalerit và pyrotin II (ảnh 1.16). Ảnh 1.3. Mẫu LV1, tầng lò 1, Ảnh 1.5. Mẫu LV2-2, tầng lò 2, Ảnh 1.16. BG 7.3 (lò 1) TQ TQ BĐMQ. Vàng tự sinh, hạt TQ BĐMQ. Vàng tự sinh hạt QTZ3. Vàng tự sinh (Au) tạo đẳng thước tiếp xúc phẳng với kéo dài xâm tán thành vi mạch THCSKV với sphalerit, galenit và sphalerit (Nikon +, độ theo vi khe nứt (Nikon +, độ galenit, pyrotinII (Nikon +, độ phóng đại 200x1.7) phóng đại 200x1.7) phóng đại 200x1.7) Khoáng vật không quặng chủ yếu là thạch anh, dolomit, calcit (ít sericit và chlorit). - Thành phần hoá học quặng + Nguyên tố chính Trong các đới khoáng hoá, trên mặt hàm lượng Au: 0,1 - 98,16g/T (K7); dưới sâu Au: 0,1 - 69,7g/T; trung bình đới 0,5 - 3,27g/T. Trong thân quặng BĐMQ hàm lượng Au: 0,13 - 76g/T (đã xử lý mẫu đặc cao), trung bình 18,65g/T; Vc=267%, thuộc loại đặc biệt không đồng đều; thân QTZ3 hàm lượng Au: 0,11 - 48g/T (đã xử lý mẫu đặc cao), trung bình: 9,57g/T; Vc=206%, thuộc loại đặc biệt không đồng đều. + Các nguyên tố đi kèm gồm Ag, Pb và Zn có giá trị thu hồi. - Đặc điểm cấu tạo, kiến trúc quặng: Trong vùng chủ yếu có dạng ổ, lấp đầy khe nứt, dạng vi mạch. - Tổ hợp cộng sinh khoáng vật, giai đoạn tạo quặng Trong vùng có 3 giai đoạn thành tạo quặng chính: Giai đoạn (1): thạch anh, pyrotin I, pyrit I; (2): thạch anh, pyrit II, vàng I; (3): thạch anh, pyrotin II, vàng II, galenit, sphalerit (có thể có electrum). Trong đó vàng có mặt ở hai giai đoạn tạo khoáng 2 và 3. - Đặc điểm biến đổi đá vây quanh Quặng hoá chủ yếu đi cùng hiện tượng thạch anh hoá, ít hơn là dolomit hoá và calcit hoá. Đá phiến thạch anh - biotit bị thạch 8 anh hoá chứa khoáng vật quặng lên đến 10% (Bãi Đất, Bãi Gõ), dolomit hoá, calcit hoá chứa khoáng vật quặng từ ít đến 2%, (K7, Trà Long - Suối Cây), chlorit hoá (Trà Long - Suối Cây, Bãi Bướm), hiện tượng sericit hoá rất hạn chế. Ảnh 1.22. Đá phiến thạch anh biotit bị thạch anh hoá chứa quặng (Nikon +, độ phóng đại 100x1.7) Ảnh 1.23. Đá phiến thạch anh biotit bị thạch anh, dolomit hoá, chứa quặng (Nikon +, độ phóng đại 50x1.7) Ảnh 1.24. Đá dolomit bị talc hoá, magnesit hoá xâm tán quặng (Nikon +, độ phóng đại 50x1.7) - Nhận định nguồn gốc quặng vàng gốc trong vùng Từ kết quả nghiên cứu bổ sung, kết hợp với tài liệu nghiên cứu trước (Trần Trọng Hoà, Lê Văn Hải, Bùi Thế Vinh và nnk) cho phép rút ra: Vàng gốc khu Đăk Sa có nguồn gốc nhiệt dịch nhiệt độ trung bình, trung bình thấp (300 - 1850). 1.3. Phân vùng triển vọng 1.3.1. Cơ sở phân vùng triển vọng - Tiền đề: là các tập đá phiến thạch anh - biotit, phiến sét vôi thuộc hệ tầng Núi Vú, phân hệ tầng trên; pha 2 phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn; các đới dăm kết kiến tạo liên quan đến đứt gãy K7 và nếp lồi Sông Giang. - Dấu hiệu tìm kiếm: các vết lộ quặng, công trình khai thác thủ công, các đới biến đổi dolomit hoá, thạch anh hoá và calcit hoá; Vành phân tán địa hoá nguyên sinh của Pb, Zn và Ag, các đới tảng lăn có chứa khoáng vật sulfua, các dị thường địa vật lý. 1.3.2. Kết quả phân vùng triển vọng Kết quả đã phân chia: diện tích rất triển vọng (A) gồm: khu Đăk Sa: 0,5km2 (ngoài diện tích đã thăm dò); Bãi Chuối: 0,112km2; Trà Long - Suối Cây: 0,59km2; Bãi Gió: 0,13km2; Diện tích triển vọng (B) gồm: khu K7: 0,173km2; Bãi Bướm: 0,28km2; Vàng Nhẹ 0,185km2; Diện tích chưa rõ triển vọng (C) là khu Núi Vàng: 0,16km2. 9 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ LỰA CHỌN MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN, TRỮ LƯỢNG 2.1. Tổng quan đặc điểm địa hoá, khoáng vật và các loại hình nguồn gốc mỏ vàng công nghiệp Khoáng vật vàng khá đơn giản, vàng tự sinh và tellua của vàng có giá trị công nghiệp chính. Vàng tự sinh hầu như có chứa tạp chất Ag, Cu và Fe; đôi khi có Bi, Pd và Rd. Vàng có giá trị công nghiệp chính gồm các mỏ: Nhiệt dịch nhiệt độ cao; Nhiệt dịch nhiệt độ trung bình; Nhiệt dịch nhiệt độ thấp; Mũ sắt của các mỏ sulfua; Mỏ nguồn gốc biến chất kiểu cuội kết chứa vàng. 2.2. Các phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Khảo sát, thu thập, tổng hợp tài liệu: lộ trình địa chất theo tuyến kết hợp với công trình thăm dò và khai thác, thành lập các mặt cắt chi tiết bổ sung tại khu Đăk Sa. 2.2.2. Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu địa chất khoáng sản gồm: CSDL bảng biểu dạng số; CSDL trong hệ thông tin địa lý (GIS). 2.2.3. Mô hình hoá - Khái niệm về mô hình hoá: Mô hình hoá là một giải pháp nghiên cứu, tìm kiếm, kiểm định và đánh giá nhằm tìm hiểu, giải thích, dự báo và lựa chọn các phương pháp tìm kiếm, thăm dò mỏ khoáng. Mô hình mỏ khoáng hoặc các tính chất quan trọng nào đó của mỏ khoáng thường được thực hiện bằng phương pháp quy nạp hoặc mô phỏng. Sản phẩm của quá trình mô hình hoá có thể là một mô hình cụ thể quan sát được bằng mắt thường (đồ giải dạng khối, bình đồ, mặt cắt, v.v.) hoặc mô hình được quy nạp dưới dạng một công thức toán học (mô hình trừu tượng). - Các mô hình + Mô hình dựa trên lý thuyết hình học mỏ gồm: Hình học hoá các tính chất của thân khoáng, phân tích Trend và mô hình theo chuỗi Phurie hai chiều hoặc ba chiều. Luận án sử dụng mô hình hình học mỏ (đường đẳng trị) để mô hình hoá thân quặng. 10 + Mô hình toán thống kê bao gồm: Một chiều, hai chiều và đa chiều để xác định các quy luật phân bố thống kê, xác định các đặc trưng thống kê và mối tương quan giữa các nguyên tố trong thân quặng. + Mô hình toán dựa trên cơ sở lý thuyết quá trình ngẫu nhiên gồm: Hàm cấu trúc, lý thuyết đại số tuyến tính, phân tích tự tương quan, phân tích sóng dao động điều hoà. NCS trọng tâm nghiên cứu mô hình hàm cấu trúc (Variogram). Mô hình hàm cấu trúc (h): để định hướng cho công tác luận giải mạng lưới thăm dò, bố trí công trình thăm dò, lấy mẫu, giúp lựa chọn hình dạng và kích thước khối đánh giá tài nguyên, trữ lượng bằng phương pháp Kriging. Các mô hình lý thuyết có thể là mô hình cầu (spherical), hàm mũ (exponential), Gauss, hiệu ứng lỗ hổng (hole effect), v.v. Variogram không những là đơn vị đo mức độ biến đổi, mà còn thể hiện tốt đặc tính và cấu trúc biến đổi không gian của các thông số nghiên cứu, là chìa khoá để thực hiện các phương pháp Kriging nói riêng và địa thống kê nói chung. Trong địa thống kê, một số tác giả còn coi Variogram là cơ sở để tính và phân cấp (độ tin cậy) tài nguyên, trữ lượng. 2.2.4. Phương pháp đánh giá tài nguyên trữ lượng khoáng sản - Các phương pháp dự báo tài nguyên chưa xác định Dự báo giá trị khu vực; Dự báo cho vùng, diện tích cụ thể theo phương pháp tương tự; Ước đoán độ phong phú tài nguyên của khu vực, địa phương dựa vào công thức thực nghiệm; Dự báo kiểu mỏ theo diện tích với độ tin cậy nhất định; Phương pháp chuyên gia; Dự báo tổng hợp liên kết theo khu vực; Phương pháp tính thẳng theo thông số quặng hoá. - Các phương pháp tính trữ lượng, tài nguyên xác định Phương pháp khối địa chất; Mặt cắt địa chất; Khối khai thác; Hình đa giác; Hình tam giác; Trọng số nghịch đảo khoảng cách, Kriging. Trong Luận án sử dụng phương pháp Kriging, trọng số nghịch đảo khoảng cách và phương pháp khối địa chất (để so sánh). 11 Phương pháp Kriging thông dụng còn được gọi là Kriging chưa biết giá trị trung bình, dựa chủ yếu vào giả thuyết hàm ngẫu nhiên ổn định (dừng) thật sự. Ngày nay với sự trợ giúp của máy tính, địa thống kê được xem như là phương pháp chủ đạo trong dự báo không gian. Phương pháp có thuật toán chặt chẽ, với khả năng dự báo có độ tin cậy cao, không bị chi phối bởi hình dạng, kích thước mạng lưới thăm dò, khắc phục được những nhược điểm mà các phương pháp khác không thể hiện được như loại bỏ các sai số cục bộ trong tính toán. Với khối lượng dữ liệu đầu vào đủ lớn thì kết quả cho độ tin cậy cao; mặt khác phương pháp còn cho biết sai số tính toán thông qua phương sai Kriging. Bằng Kriging ta có thể tính trữ lượng, tài nguyên từng vi khối với kích thước nhỏ, ngay cả khi trong khối không có công trình và rất tiện ích cho thiết kế kỹ thuật khai thác mỏ, chỉ đạo khai thác, hỗ trợ những phương pháp khác như thành lập bản đồ đẳng trị, v.v. 2.2.5. Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Surpac Phần mềm Surpac 5.1 để xử lý các dữ liệu địa chất, mô hình hoá thân khoáng và tính toán tài nguyên, trữ lượng mỏ. Thiết kế, thành lập và quản trị CSDL địa chất - khoáng sản, mô hình hoá và tính trữ lượng, tài nguyên vàng gốc. 2.3. Lựa chọn mô hình và phương pháp đánh giá tài nguyên, trữ lượng vàng gốc vùng Phước Sơn 2.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn mô hình Yếu tố khống chế quặng hoá; Hình dạng, kích thước thân quặng; Sự phân bố các thành phần có ích trong thân quặng; Hình dạng mạng lưới thăm dò có ảnh hưởng đến lựa chọn mô hình. 2.3.2. Lựa chọn mô hình + Khu tìm kiếm: Tài liệu còn sơ lược, NCS sử dụng phương pháp tính thẳng theo thông số quặng hoá để dự báo tài nguyên Au, mô hình hàm tương quan (phương trình hồi quy) để dự báo tài nguyên các nguyên tố có ích đi kèm (Ag, Pb và Zn). + Khu thăm dò 12 * Yếu tố khống chế quặng hoá: Phân khu Bãi Đất, thân quặng chính (BĐMQ) phân bố trong các mặt tách lớp đá phiến thạch anh biotit. Phân khu Bãi Gõ, thân quặng QTZ3 phân bố trong các mặt lớp tách đá phiến thạch anh - biotit, phiến sét vôi. * Hình dạng kích thước thân quặng: Thân quặng BĐMQ kéo dài phương bắc đông bắc - nam tây nam khoảng 250m, theo hướng cắm phương tây - tây bắc 120 - 300m, góc dốc trung bình khoảng 30o, hệ số biến đổi chu vi đường viền là 1,23, thuộc loại đơn giản. Thân quặng QTZ3 kéo dài phương bắc đông bắc - nam tây nam 450m, cắm về phía tây - tây bắc 1.200m, với góc dốc trung bình 35o, hệ số biến đổi chu vi đường viền là 1,62, thuộc loại phức tạp. * Sự phân bố các thành phần có ích trong thân quặng: Thân quặng BĐMQ hàm lượng Au: 0,13 - 76g/T (đã xử lý mẫu đăc cao), phân bố đặc biệt không đồng đều (Vc=267%); thân quặng QTZ3 hàm lượng Au: 0,11 - 48g/T (đã xử lý mẫu đăc cao), phân bố đặc biệt không đồng đều (Vc=206%). * Hình dạng mạng lưới thăm dò: Công trình khoan thi công không theo mạng lưới hình học. Mạng lưới thăm dò tương đương với tuyến cách tuyến khoảng (30 - 50)m và công trình trên tuyến là (30 - 50)m. Trên cơ sở phân tích các yếu tố địa chất liên quan và khống chế quặng hoá. Mối quan hệ quặng hoá với đá vây quanh. Hình dạng, kích thước, đặc điểm biến đổi và sự phân bố các thành phần có ích. Hệ thống thăm dò và ưu nhược điểm của từng mô hình như đã nêu trong luận án, tốt nhất sử dụng phối hợp các mô hình mặt cắt địa chất, hình học mỏ, toán thống kê và hàm cấu trúc. Trong đó mô hình hàm cấu trúc là chủ đạo. 2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn phương pháp đánh giá tài nguyên, trữ lượng Yếu tố hình dạng, kích thước, thế nằm thân quặng; Sự phân bố các thành phần trong thân quặng; Hệ thống thăm dò, hệ thống khai thác ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp đánh giá tài nguyên, trữ lượng. Phương pháp mặt cắt địa chất đòi hỏi việc bố trí mạng lưới thăm dò theo tuyến mà trong nhiều trường hợp khó thực hiện ở thực 13 tế, kết quả tính toán thiếu chính xác khi khoảng cách giữa các tuyến lớn, thân quặng biến đổi. Phương pháp khối địa chất không phụ thuộc vào cách thức bố trí công trình thăm dò, song không thuận lợi cho thân quặng có cấu trúc phức tạp, nhiều khi khó khăn trong khoanh nối để đảm bảo ba tính đồng nhất trong khối tính tài nguyên, trữ lượng. Phương pháp nghịch đảo khoảng cách có thể áp dụng khi mạng lưới thăm dò thưa hơn kích thước đới ảnh hưởng và thân quặng đẳng hướng. Phương pháp Kriging hầu như khắc phục được những nhược điểm của các phương pháp khác, đặc biệt khi có số lượng công trình thăm dò đủ lớn và khoảng cách giữa các công trình nhỏ hơn kích thước đới ảnh hưởng (Hm). 2.3.4. Lựa chọn quy trình đánh giá tài nguyên, trữ lượng vàng gốc Hình 2.11 QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN, TRỮ LƯỢNG Au GỐC VÙNG PHƯỚC SƠN Đối tượng nghiên cứu (TQ) Tiếp cận tài liệu liên quan đã có Xây dựng CSDL ĐC-KS Biểu bảng Bản đồ, biểu đồ trong GIS Mô hình hoá thân quặng Mô hình dạng các mặt cắt địa chất Mô hình hình học mỏ Mô hình toán thống kê Xác định các [(h)] thực nghiệm theo các hướng Mô hình hàm cấu trúc [(h)] Lựa chọn kích thước đới ảnh hưởng, tính đẳng hướng, dị hướng Lựa chọn kích thước các vi khối, elipsoid Lựa chọn phương pháp tính trữ lượng và tài nguyên (Kriging, Nghịch đảo khoảng cách, v.v) Kết quả 14 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. Kết quả nghiên cứu 3.1.1. CSDL địa chất - khoáng sản vàng gốc vùng nghiên cứu - CSDL dạng biểu bảng: Dữ liệu địa hình mỏ, dữ liệu lỗ khoan (toạ độ lỗ khoan, địa tầng khoan, kết quả mẫu khoan, phương vị khoan). - CSDL trong GIS: Nhằm quản trị các lớp thông tin trên Mapinfo và Autocad. 3.1.2. Mô hình hoá các đặc trưng quặng hoá - Mô hình mặt cắt địa chất: Lập các mặt cắt địa chất thân quặng cho phép đánh giá tổng quan về đặc điểm phân bố, quan hệ giữa thân quặng với đá vây quanh, là cơ sở thực hiện các bước nghiên cứu tiếp theo. - Mô hình đường đẳng trị: Dựa vào hệ thống mặt cắt đã xác lập, thành lập bình đồ đẳng trụ, đẳng vách, đẳng chiều dày bằng phương pháp nội suy điểm (mà Kriging là chủ đạo). - Mô hình toán thống kê + Toán thống kê một chiều * Thân quặng BĐMQ được khống chế bởi 57 lỗ khoan, gồm 190 mẫu lõi khoan phân tích thành phần Au, Ag, Pb và Zn, kết quả ở bảng 3.6. Kiểm tra mô hình phân bố Bảng 3.6. Kết quả xác định các đặc trưng thống kê hàm lượng Au, Ag, Pb và Zn TQ BĐMQ Nguyên tố số lượng mẫu Au (g/T) Ag (g/T) Pb (%) Zn (%) 190 Hàm lượng Min Max 0,13 197,55 0,1 438 0,0003 29,3 0,0001 28,87 TB 18,31 26,53 1,750 1,753 tA tE 3,19 3,80 4,16 3,87 16,57 19,44 23,13 19,64 Nhận xét: Hàm lượng Au có độ lệch tiêu chuẩn |tA| = |A/A| và độ nhọn tiêu chuẩn |tE|= |E/E| đều lớn hơn 3, toán đồ tần số 15 lệch về trái. Do vậy không thoả mãn phân bố chuẩn, các nguyên tố có ích đi kèm Ag, Pb và Zn cũng tương tự. Kiểm tra luật phân bố loga chuẩn: Bằng cách chuyển các giá trị ban đầu sang giá trị loga để xử lý thống kê. Kết quả tổng hợp ở bảng 3.9 Bảng 3.9. Đặc trưng thống kê logarit hàm lượng Au, Ag, Pb và Zn TQ BĐMQ Nguyên tố số lượng mẫu Au (g/T) Ag (g/T) Pb (%) Zn (%) 190 Hàm lượng Min Max TB -0,88 1,88 0,83 -1,00 2,16 0,68 -3,50 1,00 -0,79 -4 1,00 -0,98 Quân phương sai () 0,63 0,8 1,1 1,2 tA tE -0,09 0,18 -0,11 0,11 2,21 2,10 2,01 1,97 Từ bảng 3.9 cho thấy theo tiêu chuẩn |tA|<3 và |tE| <3; cho phép nhận định hàm lượng Au trong thân quặng BĐMQ tuân theo luật phân bố loga chuẩn. Kết quả tương tự cho Ag, Pb và Zn. Hàm phân bố Hàm mật độ f(x) phân bố hàm lượng Au trong thân quặng BĐMQ theo loga chuẩn có dạng (3.1): Hàm phân bố (3.2):  1 f x   e 0,63. 2. lg x  0 ,83 2 2.0 , 39 (3.1); F ( ≤x) = 1 0,63. 2. x 1  o xe lg x  0 ,83 2 2.0 , 39 dx (3.2) Bảng 3.10. Bảng thống kê hàm lượng Au thân quặng BĐMQ theo mô hình phân bố loga chuẩn Nguyên tố Au Hàm lượng (g/T) Min Max TB 0,13 76 18,65 Quân phương sai () 32,25 HS biến thiên (V%) 267 Nhận xét: Kết quả tính toán hàm lượng Au so với kết quả tính trong Báo cáo kết quả thăm dò năm 2010 (TB theo mẫu đơn Au=18,31g/T) sai lệch là +0,34g/T, tương đương 1,86%. + Thân quặng QTZ3 được khống chế bởi 76 lỗ khoan với 252 mẫu phân tích hàm lượng Au, Ag, Pb và Zn. Kiểm tra mô hình phân bố: Mô hình phân bố thống kê hàm lượng Au tương tự như đối với thân quặng BĐMQ. Kết quả xác định các đặc trưng thống kê được trình bày tại bảng 3.11 Bảng 3.11. Đặc trưng thống kê hàm lượng Au, Ag, Pb và Zn TQ QTZ3 16 Nguyên tố Hàm lượng Min Max 0,11 206 0,10 254 0,0006 22,6 0,0004 3,76 số lượng mẫu Au (g/T) Ag (g/T) Pb (%) Zn (%) 252 TB 10,34 17,38 1,36 0,099 tA tE 5,62 3,22 3,10 6,40 49,80 13,99 14,08 51,65 Từ bảng 3.11 cho thấy hàm lượng Au, Ag, Pb và Zn có tiêu chuẩn |tA|>3 và |tE|>3, toán đồ tần số lệch trái, không tuân theo luật phân bố chuẩn. Kiểm tra luật phân bố loga chuẩn: Bảng 3.14. Đặc trưng thống kê logarit hàm lượng Au, Ag, Pb và Zn TQ QTZ3 Nguyên tố số lượng mẫu Au (g/T) Ag (g/T) Pb (%) Zn (%) 252 Hàm lượng Min Max TB -0,96 1,68 0,62 -1,00 1,99 0,37 -3,22 0,9 -1,2 -3,40 -0,07 -2,02 Quân phương sai () 0,56 0,78 1,15 0,76 tA tE 0,16 0,77 0,45 1,02 2,32 2,49 2,05 3,39 Qua bảng 3.14 cho thấy hàm lượng Au, Ag, Pb có tiêu chuẩn |tA|<3 và |tE|<3, cho phép nhận định Au, Ag, Pb thân quặng QTZ3 phân bố tuân theo loga chuẩn, hàm lượng Zn có |tE|=3,39>3; song độ lệch không nhiều cũng có thể quy nạp về phân bố loga chuẩn. Hàm phân bố Hàm mật độ f(x) hàm lượng Au theo loga chuẩn có dạng (3.3): Hàm phân bố có dạng (3.4):  1 f x   e 0,56. 2. lg x  0, 62 2 2.0 , 32 (3.3); F( ≤x) = 1 0,56. 2. x 1  o xe lg x  0, 62 2 2.0 , 32 dx (3.4) Bảng 3.15. Các đặc trưng thống kê hàm lượng Au TQ QTZ3 theo mô hình phân bố loga chuẩn Nguyên tố Au Hàm lượng (g/T) Min Max TB 0,11 48 9,57 Quân phương sai () 48,5 HS biến thiên (V%) 206 Kết quả tính hàm lượng Au so với kết quả tính trong Báo cáo kết quả thăm dò năm 2010 (trung bình theo mẫu đơn Au=10,35g/T) sai lệch là -0,87g/T, tương đương 7,5%. 17 Nhận xét: Kết quả nghiên cứu bằng mô hình toán thống kê một chiều cho thấy hàm lượng Au và các nguyên tố đi kèm trong các thân quặng khu Đăk Sa phù hợp với phân bố loga chuẩn, phù hợp với quy luật phân bố hàm lượng khoáng sản quý, hiếm. - Mô hình thống kê hai chiều: Thân quặng BĐMQ, Au có quan hệ tương quan thuận chặt chẽ với Ag, Pb và Zn. Ngoài ra còn có mối tương quan thuận rất chặt chẽ giữa Ag với Pb và Ag với Zn, giữa Pb với Zn. Thân quặng QTZ3, Au tương quan thuận chặt chẽ với Ag, Pb, kém chặt chẽ với Zn; Ag tương quan rất chặt chẽ với Pb và tương quan chặt chẽ với Zn; Pb tương quan chặt chẽ với Zn. Nhận xét chung: Về cơ bản, Au và các nguyên tố đi kèm (Ag, Pb và Zn) có tương quan thuận khá chặt chẽ, song mối quan hệ đó có sự khác nhau ít nhiều giữa hai thân quặng. Bước đầu có thể sử dụng các hàm hồi quy đã xây dựng để dự báo tài nguyên các nguyên tố đi kèm trong vùng nghiên cứu. - Mô hình hàm cấu trúc γ(h) + Thân quặng BĐMQ Xuất phát từ phương 2900 với góc quét là 450; phương tiếp theo sẽ là 3350, 200, 650 cho đến phương 1100. NCS tiến hành khảo sát một nửa (½) bán cầu (tương đương với 4 phương), bán cầu còn lại có giá trị tương tự. Các giá trị đầu vào là các giá trị đã được chuyển sang giá trị lg(x). Kết quả thể hiện ở hình 3.27. NCS đã tính toán theo nhiều phương án khác nhau để chọn phương án tối ưu. Hình 3.27. Kết quả khảo sát Variogram theo phương 2900 TQ BĐMQ Hình 3.31. Kết quả khảo sát Variogram theo phương 2800 TQ QTZ3 18 Bảng 3.22. Bảng tổng hợp kết quả khảo sát Variogram thân quặng BĐMQ Phương khảo sát (độ) Thông số đặc trưng của (h) Trần (cả Kích thước Hiệu ứng hiệu ứng tự đới ảnh tự sinh sinh) hưởng (m) 290 0,28 1,03 60 335 0,40 0,90 65 20 0,53 1,21 70 65 0,5 0,99 65 Mô hình h h3  0,5 3 ) khi h≤ 60 60 60 = 0,28+0,75=1,03 khi h>60 3 h h  (h)  0,40  0,50(1,5  0,5 3 ) khi h≤ 65 65 65 = 0,40+0,50=0,90 khi h>65 3 h h  (h)  0,53  0,68(1,5  0,5 3 ) khi h≤ 70 70 70 = 0,53+0,68=1,21 khi h>70 3 h h  (h)  0,5  0,49(1,5  0,5 3 ) khi h≤ 65 65 65 = 0,5+0,49=0,99 khi h>65  (h)  0,28  0,75(1,5 Nhận xét: Thân quặng BĐMQ, theo các phương đều thể hiện hiệu ứng tự sinh và cấu trúc cầu; thể hiện tính biến đổi đặc biệt không đồng đều; phức tạp nhất theo phương 2900 (lệch với phương vị hướng dốc chung của thân quặng khoảng 200); có biểu hiện của biến đổi cục bộ, hiệu ứng hố và dị hướng yếu (với chỉ số dị hướng là 1,17); có thể nội suy thân quặng theo hướng dốc trong phạm vi 60-65m và theo đường phương trong phạm vi 65-70m có thể sử dụng mô hình cầu để xác định kích thước đới ảnh hưởng, kích thước vi khối, tính trữ lượng, tài nguyên bằng Kriging. + Thân quặng QTZ3 Xuất phát từ phương 2800 với góc quét là 450, phương tiếp theo sẽ là 3250, 100, 550 cho đến phương 1000, bán cầu còn lại có giá trị tương tự. Bảng 3.27. Bảng tổng hợp kết quả khảo sát Variogram thân quặng QTZ3 Phương khảo sát (độ) Hiệu ứng tự sinh Mô tả cấu trúc Trần (kể cả Kích thước đới hiệu ứng tự ảnh hưởng (m) sinh) 280 0,15 0,81 50 325 0,16 0,103 55 Mô hình hàm cấu trúc h h3  0,5 3 ) khi h≤ 50 50 50 = 0,15+0,66=0,81 khi h>50 3 h h  (h)  0,16  0,87(1,5  0,5 3 ) khi h≤ 55 55 55  (h)  0,15  0,66(1,5