Tài liệu đặc điểm quặng hóa wolfram đa kim mỏ núi pháo, đại từ, thái nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ----------***---------- VÕ TIẾN DŨNG ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HÓA WOLFRAM - ĐA KIM MỎ NÚI PHÁO, ĐẠI TỪ, THÁI NGUYÊN Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 9.52.05.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - 2017 Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Khoáng sản, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội. Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Quang Luật 2. TS. Trần Mỹ Dũng Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Khắc Giảng Phản biện 2: PGS.TS. Đỗ Đình Toát Phản biện 3: TS. Đinh Hữu Minh Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá Cấp Trường họp tại Trường Đại Học Mỏ Địa Chất vào hồi ……. ngày...… tháng … năm 201…. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia, Hà Nội, - Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Mặc dù đã được nghiên cứu và hiện đang trong quá trình khai thác, song mỏ W Núi Pháo vẫn còn nhiều vấn đề cấp thiết chưa được làm sáng tỏ hoặc còn nhiều tranh luận, cụ thể như: quặng hóa wolfram liên quan nguồn gốc với granit của phức hệ magma nào trong khu mỏ; các THCS khoáng vật quặng ứng với từng kiểu quặng và mối quan hệ thời gian - không gian của chúng với các kiểu đá biến chất trao đổi trong khu mỏ chưa được phân chia & luận giải một cách hệ thống; mối quan hệ giữa quặng hóa wolfram và đá skarn là đồng thời, kéo theo hay nằm chồng; mối quan hệ giữa các giai đoạn thành tạo skarn với giai đoạn greisen và giai đoạn nhiệt dịch chưa được làm rõ; mô hình nguồn gốc mỏ cũng chưa được xây dựng. Đề tài Luận án “Đặc điểm quặng hóa wolfram-đa kim mỏ Núi Pháo, Đại Từ- Thái Nguyên” được NCS lựa chọn hoàn toàn xuất phát từ những yêu cầu cấp thiết của thực tiễn khách quan nhằm giải quyết những vấn đề tồn tại nêu trên, tạo cơ sở khoa học cho việc dự báo, tìm kiếm và đánh giá kiểu mỏ skarn-sheelit-sulfua ở Việt Nam. 2. Mục tiêu của luận án Luận án có mục tiêu làm sáng tỏ thành phần vật chất và bản chất nguồn gốc quặng hóa wolfram- đa kim của mỏ Núi Pháo, làm cơ sở khoa học cho công tác dự báo, tìm kiếm - thăm dò, khai thác và chế biến loại hình khoáng sản này. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu của luận án là quặng wolfram - đa kim và các thành tạo địa chất liên quan quặng hóa wolfram - đa kim trong toàn diện tích mỏ Núi Pháo thuộc huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên. - Phạm vi vùng nghiên cứu thuộc phần tây nam đứt gãy sâu Sông Hồng tại nơi giao nhau của 3 đới kiến tạo: đai tạo núi nội lục Paleozoi sớm tây Việt bắc, Đông Bắc bộ và hệ rift nội lục Pecmi muộn Mesozoi trũng An Châu. Diện tích mỏ là 0.92 km2. 4. Nhiệm vụ của luận án - Nghiên cứu hoàn cảnh địa chất và vị trí mỏ Núi Pháo trong bình đồ cấu trúc khu vực. - Nghiên cứu các yếu tố kiến trúc tạo nên cấu trúc mỏ Núi Pháo và vai trò của các yếu tố này trong sự thành tạo và định vị quặng hóa wolfram - đa kim, bao gồm: yếu tố cấu trúc kiến tạo, yếu tố magma, yếu tố thạch học - địa tầng, yếu tố đá biến chất trao đổi. - Nghiên cứu đặc điểm phân bố và đặc điểm hình thái, cấu trúc các thân quặng wolfram - đa kim. 2 - Nghiên cứu thành phần vật chất, cấu tạo và kiến trúc quặng wolfram - đa kim, xác định các thời kỳ và giai đoạn tạo khoáng trong mỏ Núi Pháo. - Nghiên cứu điều kiện thành tạo và xây dựng mô hình nguồn gốc tổng quát mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo trên cơ sở các công tác đã tiến hành ở các bước trên. 5. Các phương pháp nghiên cứu Luận án được tổng hợp, xử lý và xây dựng trên cơ sở kết quả của các phương pháp nghiên cứu truyền thống kết hợp phương pháp hiện đại như sau: * Tổ hợp các phương pháp nghiên cứu tại thực địa: Xác định vị trí các thân quặng trong các mặt cắt địa chất chính cắt qua khu mỏ; Xác định mối liên quan (hoặc không liên quan) của quặng hóa với các đá xâm nhập; Xác định thành phần các đá vây quanh quặng; Xác định các điều kiện kiến tạo khống chế, định vị thân quặng; Xác định hình thái, kích thước và thành phần của các thân quặng và v.v.; Mô tả mẫu khoan, hiện trường; Thu thập các loại mẫu tại khai trường, vết lộ cũng như mẫu lõi khoan. * Tổ hợp các phương pháp nghiên cứu trong phòng: Phương pháp phân tích khoáng tướng ; Phương pháp phân tích lát mỏng thạch học ; Phương pháp phân tích hoá silicat; Phương pháp phân tích quang phổ plasma (ICP, ICP-MS); Phương pháp phân tích hiển vi điện tử quét (SEM); Phương pháp phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon; Phương pháp phân tích tuổi đồng vị Re-Os molybdenit; Phương pháp tin học trong tổng hợp, xử lý, đối sánh và luận giải số liệu; Phương pháp so sánh tương tự; Phương pháp Toán địa chất nhận dạng và so sánh các đối tượng địa chất; Phương pháp mô hình hóa các quá trình tạo quặng. 6. Những điểm mới của luận án Kết quả nghiên cứu của luận án đã đạt được một số điểm mới sau: 1 - Luận án đã làm rõ 3 yếu tố quan trọng khống chế sự thành tạo skarn và quặng hóa trong mỏ Núi Pháo là yếu tố magma (khối granit 2 mica Đá Liền-Phức hệ Pia Oắc tuổi K2), yếu tố thạch học-địa tầng (tầng đá carbonat-hệ tầng Phú Ngữ) và yếu tố đá biến chất trao đổi (các thể đá skarn, các thể đá bị greisen hóa). Khả năng sinh quặng W-đa kim của khối granit 2 mica Đá Liền đã được chứng minh, làm rõ. 2 - Làm rõ điều kiện thế nằm, đặc điểm phân bố cũng như hình thái và cấu trúc các thể đá biến đổi cũng như các thân quặng W - đa kim trong mỏ Núi Pháo. Làm rõ quan hệ giữa skarn và quặng hóa là quan hệ nằm chồng. Những kết quả nghiên cứu mới về tuổi đồng vị U-Pb zircon của 2 phức hệ magma: Núi Điệng và Pia Oắc có mặt 3 trong mỏ đã góp phần làm sáng tỏ thêm và khẳng định về tiến trình hoạt động magma cũng như yếu tố magma khống chế quặng hóa Wđa kim trong mỏ. Đồng thời, kết quả xác định tuổi đồng vị Re-Os từ molybdenit ủng hộ quan điểm về mối liên quan của quặng hóa W - đa kim với phức hệ Pia Oắc. 3 - Nghiên cứu có hệ thống thành phần vật chất, nghiên cứu đặc điểm khoáng vật của các đá biến đổi và quặng đã phân chia có cơ sở khoa học các thời kỳ và giai đoạn tạo đá biến đổi cũng như các tổ hợp cộng sinh khoáng vật trong quặng W - đa kim, từ đó xác định trình tự các giai đoạn tạo khoáng xảy ra trong mỏ Núi Pháo. Phát hiện thêm các khoáng vật trong đá biến đổi như hedenbergit, hastingsit, danburit, danalit, và một số khoáng vật quặng quan trọng như: molybdenit, sphalerit, bismutin, woframit. 4 - Xây dựng mô hình tổng quát sự thành tạo mỏ kiểu skarn - sheelit - sulfua Núi Pháo và mô hình nguồn gốc tổng quát của hệ magma quặng (HMQ) trên cơ sở nghiên cứu thành phần vật chất cũng như điều kiện địa chất và hóa - lý thành tạo quặng W - đa kim trong khu mỏ. 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án * Ý nghĩa khoa học: - Kết quả nghiên cứu của luận án đã làm sáng tỏ đặc điểm quặng hóa và xác định mỏ W-đa kim Núi Pháo thuộc kiểu mỏ Skarn-sheelit-sulfua trên cơ sở nghiên cứu có hệ thống thành phần vật chất của các đá biến đổi và quặng, đồng thời phân chia có cơ sở khoa học các thời kỳ và giai đoạn tạo đá biến đổi cũng như tạo quặng trong khu mỏ; - Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được mô hình tổng quát sự thành tạo mỏ kiểu skarn - sheelit - sulfua Núi Pháo và mô hình nguồn gốc tổng quát của hệ magma - quặng trên cơ sở nghiên cứu thành phần vật chất cũng như điều kiện địa chất và hóa lý thành tạo quặng Wolfram đa kim trong khu mỏ. Đây được xem như là các mô hình chuẩn giúp định hướng cho việc nghiên cứu khoánh sản W thuộc kiểu mỏ Skarnsheelit-sulfua trong những hoàn cảnh địa chất tương tự ở Việt Nam. * Ý nghĩa thực tiễn - Kết quả nghiên cứu về hình thái và cấu trúc các thân khoáng trong khu mỏ góp phần quan trọng nâng cao hiệu quả của công tác thăm dò và thiết kế khai thác quặng W - đa kim ở mỏ Núi Pháo. - Các kết quả nghiên cứu thành phần khoáng vật, thành phần hóa học, tổ hợp cộng sinh khoáng vật, cấu tạo và kiến trúc quặng W - đa kim giúp cho các nhà tuyển khoáng lựa chọn công nghệ tuyển luyện và thu hồi hợp lý nhất các hợp phần có ích trong quặng, giảm thiểu tối đa sự lãng phí tài nguyên và bảo vệ môi trường. 4 8. Các luận điểm bảo vệ của luận án - Luận điểm 1: Mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo thuộc kiểu mỏ skarn - sheelit - sulfua và gồm 2 kiểu quặng: thạch anh - sheelit và thạch anh pyrotin - chalcopyrit - bismut. - Luận điểm 2: Đá skarn và quặng hóa sheelit - sulfua liên quan nguồn gốc với tổ hợp granit 2 mica kiểu S khối Đá Liền tuổi K 2 thuộc phức hệ Pia Oắc, trong đó quặng hóa sheelit - sulfua công nghiệp hình thành vào các giai đoạn muộn hơn nằm chồng lên các thể đá skarn thành tạo trước (skarn và quặng hóa nằm chồng). 9. Cơ sở tài liệu của luận án Luận án được hoàn thành trên cơ sở tài liệu bổ sung khảo sát thực tế toàn khu mỏ và kết quả nghiên cứu đặc điểm địa chất quặng hóa cũng như đặc điểm thành phần vật chất quặng hoá wolfram ở mỏ Núi Pháo của chính bản thân NCS trong thời gian thực hiện luận án. NCS đã trực tiếp phân tích, xử lý, tổng hợp số liệu từ hơn 500 mẫu khoáng tướng, 500 mẫu thạch học lát mỏng, 30 mẫu hoá, 35 mẫu phân tích ICP các nguyên tố hiếm, vết trong đá magma, 35 mẫu hoá silicat, 8 mẫu phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon, 5 mẫu phân tích tuổi đồng vị Re-Os molybdenit, 20 mẫu phân tích các nguyên tố đất hiếm, 30 mẫu phân tích hiển vi điện tử quét (SEM), các mẫu được phân tích tại các Trung tâm phân tích & Các Phòng thí nghiệm uy tín trong và ngoài nước. Ngoài ra tác giả còn tham khảo, sử dụng các kết quả nghiên cứu, thăm dò mỏ Núi Pháo của Công ty Tibron Mineral Ltd từ 1999 tới 2013 mà NCS cũng là một thành viên. Đồng thời các kết quả nghiên cứu của các đề án, các công trình đã được công bố trong và ngoài nước về mỏ Núi Pháo cũng được NCS kế thừa trong từng phần nội dung của luận án. 10. Nơi thực hiện đề tài và lời cám ơn Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Khoáng sản, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Quang Luật và TS. Trần Mỹ Dũng. Trong quá trình thực hiện luận án, tác giả đã nhận được sự quan tâm tạo điều kiện của Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Phòng Đào tạo sau đại học, BCN Khoa KH&KT Địa chất; Bộ môn Khoáng sản, đặc biệt là sự tạo điều kiện thuận lợi và sự giúp đỡ về mọi mặt của Công ty TNHH Khai thác Chế biến Khoáng sản Núi Pháo (NPM), Công ty CP Khai Thác Chế biến Khoáng sản Việt (VMPCo), Công ty CP Đầu tư Bảo Lai (BLG). Tác giả cũng đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp của TS. Đỗ Văn Nhuận, PGS.TS. Trần Bỉnh Chư; PGS.TS Trần Thanh Hải, PGS.TS. 5 Nguyễn Văn Phổ; TS. Đào Thái Bắc; ThS. Nguyễn Kim Long; ThS. Ngô Xuân Đắc; ThS. Nguyễn Hữu Thương; ThS. Nguyễn Đình Luyện; ThS. Lê Thị Thu; KS.Vũ Mạnh Long; KS. Nguyễn Ngọc Hướng; KS. Hoàng Văn Vượng cùng nhiều nhà khoa học và đồng nghiệp khác. Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy hướng dẫn, các tập thể , các nhà khoa học và đồng nghiệp nêu trên.Tác giả xin cám ơn gia đình, người thân đã luôn giúp đỡ để tác giả hoàn thành luận án. Chương 1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT MỎ WOLFRAM - ĐA KIM NÚI PHÁO 1.1. Vị trí mỏ Wolfram - Đa kim Núi Pháo trên bình đồ cấu trúc - kiến tạo khu vực Mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo có diện tích thăm dò là 42 km2 nằm trong vùng Đại Từ thuộc đới cấu trúc đông Bắc Bộ Việt Nam, phụ đới đông Việt Bắc được cấu thành từ các tổ hợp thạch kiến tạo sau: - Tổ hợp thạch kiến tạo 1: Tổ hợp lục nguyên cacbonat tướng rìa lục địa thụ động Ordovic- Silur: Tổ hợp thạch kiến tạo này lộ ra tại trung tâm vùng nghiên cứu với diện tích khoảng 110 km2, bao gồm các đá có tuổi cổ nhất trong vùng của hệ tầng Phú Ngữ tuổi ordovic silur (O-Spn). - Tổ hợp thạch kiến tạo 2: Tổ hợp lục nguyên cacbonat thềm rìa lục địa thụ động Devon: lộ ra ở 3 khu vực riêng biệt trên khu vực Tây Bắc, Đông Bắc và Tây Nam vùng nghiên cứu với tổng diện tích khoảng 80km2, cấu tạo bởi các đá của hệ tầng Sông Cầu tuổi Devon (D1-2sc) với thành phần chính là đá phiến sét, đá phiến sét màu đen, sét sericit màu xám đen, xám lục, đá phiến silic, silic màu đen, đá vôi, đá vôi silic, đá vôi sét và những lớp mỏng cát kết. - Tổ hợp thạch kiến tạo 3: Tổ hợp rìa lục địa tích cực Pecmi muộn-Trias sớm (PZ3 ): phân bố ở trung tâm và phía nam khu vực nghiên cứu chiếm một diện tích khoảng 118 km2, gồm chủ yếu là các đá xâm nhập tướng rìa lục địa tích cực có thành phần từ axit như granit biotit thuộc phức hệ Núi Điệng (T3nđ) đến mafic, siêu mafic như các đá gabro thuộc phức hệ Núi Chúa (T3nnc). - Tổ hợp thạch kiến tạo 4: Tổ hợp đồng tạo núi Mezozoi, gồm hai tổ hợp thạch học là: (1) Tổ hợp thạch học trầm tích molass màu xám chứa than: gồm các đá thuộc hệ tầng Văn Lãng tuổi trias (T3 n-r vl), thành phần chính gồm cát bột kết, cuội kết, thạch anh silic, tổ hợp thạch học này bị phong hóa mạnh. (2) Tổ hợp thạch học xâm nhập 6 axit: gồm các đá granitoid thuộc phức hệ Pia Oắc (K2po), thành phần chính gồm granit hai mica và granit muscovit, tổ hợp thạch học này lộ ra ở phía bắc đường 13 A và tại trung tâm mỏ wolfram- đa kim Núi Pháo. - Các trầm tích bở rời: Phân bố dọc thung lũng Sông Lô, Sông Đáy, Sông Công trong khu vực, ngoài ra chúng còn nằm trong hố sụt khép kín. Tổ thạch học này gồm các trầm tích bở rời thuộc hệ Đệ Tứ với bề dày từ 20 - 40 mét. 1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản khu vực Đại Từ, Thái Nguyên 1.2.1. Giai đoạn trước năm 1945 Giai đoạn này chủ yếu là các công trình đo vẽ bản đồ tỷ lệ nhỏ của các nhà địa chất Pháp như: năm 1907. H. Lantenois và Zeiren thành lập bản đồ địa chất Bắc Bộ tỷ lệ 1:500.000. Năm 1919-1937, các nhà địa chất Bourret (1919-1925), Epatte (1922-1927), Fromaget (1934-1937) đã có các công trình khảo sát cho khu vực nghiên cứu trong các lĩnh vực cổ sinh, hóa đá, thạch học và có một số chuyên khảo về các thành tạo magma trong vùng. Công trình thành lập bản đồ địa chất Đông bắc bộ tỷ lệ 1:300.000 là chi tiết và có giá trị hơn cả, mang tính định hướng cho các công tác tiếp theo. 1.2.2. Giai đoạn sau năm 1945 Năm 1965, hoàn thành bản đồ địa chất miền bắc Việt Nam tỷ lệ 1:500.000. Năm 1965-1968, Phạm Đình Long chủ biên công trình đo vẽ bản đồ địa chất 1:200.000 nhóm tờ Tuyên Quang. Năm 1974, Nguyễn Văn Trang đã tiến hành thành lập Bản đồ địa chất 1:50.000 nhóm tờ Sơn Dương - Yên Lãng. Năm 1984, Nguyễn Văn Phát đã tiến hành lập Bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Thiện kế Đá Liền. Các đề án thành lập Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 là công trình khảo sát chi tiết, tổng thể nhất trên phạm vi toàn vùng. Năm 19972003, Công ty Tiberon Minerals Lts của Canada đã tiến hành khảo sát địa chất và thăm dò khoáng sản trên diện tích 47.65km2. Năm 2004, Trần Thanh Hải và nnk, và 2008, Võ Tiến Dũng đã nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và sự khống chế quặng hóa tại mỏ Đa kim Núi Pháo. Năm 2011, Kenzo Sanematsu và Shunso Ishihara đã nghiên cứu tuổi tuyệt đối của granit khối Đá Liền thuộc phức hệ Pia Oắc, tuổi tuyệt đối của khối này là 82.5+/- 0.3 triệu năm. Năm 2013, Nguyễn Thị Bích Thủy, Phạm Thành Chung đã nghiên cứu tuổi tuyệt đối của khối granit Núi Pháo thuộc phức hệ Núi Điệng, tuổi kết tinh của khối này là 248+/9.9 triệu năm. Năm 2015, Jacqueline, Trần Thanh Hải và nnk đã công 7 bố tuổi tuyệt đối của các phức hệ magma tại Đông Bắc Việt Nam bằng phương pháp U-Pb Zircon trong đó có khối granit Núi Điệng khoảng 245 triệu năm. 1.3. Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng Đại Từ 1.3.1. Địa tầng - Giới Paleozoi: + Hệ Ordovic-Hệ Silur, Hệ tầng Phú Ngữ (O-S pn): phân bố ở khu vực trung tâm vùng nghiên cứu với diện tích khoảng 26 km2, bị biến chất mạnh mẽ do bị xuyên cắt bởi magma khối Đá Liền ở phía bắc, tại mặt cắt quan sát được ở moong khai thác mỏ Núi Pháo phần trên của phụ hệ tầng Phú Ngữ bị biến chất nhiệt thành các đá sừng, đá hoa, phần dưới bị biến chất trao đổi thành các thành tạo skarn sẫm màu chứa nhiều khoáng vật quặng. Tổng chiều dày hệ tầng Phú Ngữ đạt tới 2200 đến 2300 m và được chia thành 5 phụ hệ tầng. + Hệ Devon, Thống dưới - giữa, Hệ tầng Sông Cầu (D1-2sc): Thành phần chính của hệ tầng Sông Cầu gồm đá phiến sét, sét sericit màu xám đen, xám lục, đá phiến silic, silic màu đen, đá vôi, đá vôi - silic, đá vôi sét và những lớp mỏng cát kết. Trong khu vực nghiên cứu, hệ tầng Sông Cầu lộ ra gồm 3 phụ hệ tầng. Hệ tầng Sông Cầu phân bố ở khá xa khu vực mỏ và được phân chia với khối granit Núi Pháo thuộc phức hệ Núi Điệng bằng các đứt gãy phương tây bắc- đông nam, và không được nghiên cứu chi tiết trong công trình này. - Giới Mesozoi: + Thống giữa: Hệ tầng Nà Khuất (T2 nk): phân bố trong một diện lớn ở vùng đèo Nhe, phía đông nam dãy núi Tam Đảo, Đông nam thành phố Thái Nguyên và nam Núi Pháo. Mặt cắt được chia ra làm 2 phụ hệ tầng. + Thống trên, Bậc Nori-Reti: Hệ tầng Văn Lãng (T 3 n-r vl): lộ ra ở phía đông nam và tây nam với diện tích khoảng 3.5 km2 tại khu vực Văn Lãng, Núi Hồng, Cù Vân, và Bình Thuận huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên, với thành phần chính là các trầm tích màu xám chứa than. Trên cơ sở phân tích đặc điểm thành phần thạch học, tính chất thay đổi tướng và cấu tạo địa chất, hệ tầng Văn Lãng được chia thành 3 phụ hệ tầng. - Giới Kainozoi: + Hệ Đệ Tứ: Trầm tích Đệ Tứ phân bố rộng rãi trong vùng nghiên cứu, chiếm một diện tích khoảng 50km2 dọc thung lũng các Sông Lô, Sông Cầu, Sông Đáy, Sông Công và các hố sụt địa võng. Thành phần bao gồm trầm tích cuội sỏi và cát cuội thạch anh chứa các tảng cuội đá granit Núi Pháo, Đá Liền. Trầm tích Đệ Tứ trong khu vực nghiên cứu được chia thành 4 phụ hệ tầng. 8 1.3.2. Đặc điểm magma xâm nhập - Phức hệ Núi Chúa (T3nc): lộ ra về phía tây thị trấn Phú Lương tỉnh Thái Nguyên với diện tích khoảng 4.5 km2, được cấu thành chủ yếu bởi các đá gabro olivin, gabronorit, gabro pegmatit, gabrodiabas, diabas, pyroxenit. Khoáng sản chính liên quan có ilmenit. -Phức hệ Núi Điệng (T3 nđ): Phức hệ Núi Điệng lộ ra ở phía nam diện tích nghiên cứu là các đá của khối Núi Pháo với diện tích 4,5 km2. Khối Núi Pháo có thành phần chủ yếu granit granophyr, granit biotit-amphibol.Thành phần khoáng vật chủ yếu là plagioclas, felspat kali, thạch anh, biotit với tương quan định lượng khá biến động: thạch anh (20-35%), orthoclas + plagioclas (50-75%), biotit (5-15%). Các khoáng vật phụ gồm zircon, zoizit, sfen, cacbonat, khoáng vật thứ sinh gồm sericit, clorit, epidot, và oxyt sắt. Các oxyt chính gồm có với tổng hàm lượng oxyt sắt lên đến 5 %, tổng lượng kiềm trung bình với hàm lượng K+Na khoảng 6%, đây cũng là một granit giàu nhôm với hàm lượng oxyt nhôm đạt đến 14.5%. Thành phần các nguyên tố kim loại tạo quặng: W, As, Bi và Mo trong khối Núi Pháo là thấp hơn giới hạn phát hiện của thiết bị phân tích, trong khi đó khả năng sinh Sn, Pb và Zn của khối xâm nhập này khá cao với hàm lượng các nguyên tố này trong đá gấp hàng trăm lần trị số clark của chúng. Bằng phương pháp phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon, khối Núi Pháo có tuổi trung bình là 254+/-1.9 M.a. -Phức hệ Pia Oắc (K2 po): Đá của phức hệ Pia Oắc lộ ra ở khu vực trung tâm mỏ với diện tích 1.5 km2, hình dạng méo mó tạo nên khối granit Đá Liền.Thành phần thạch học của khối Đá Liền tương đối đồng nhất với các dạng đá granit hai mica, granit muscovit, có kiến trúc dạng porphyr với độ hạt thay đổi từ lớn đến vừa và nhỏ, chiếm ưu thế hơn cả là granit hai mica hạt lớn dạng porphyr thường phân bố ở phần trung tâm và mái của khối. Thành phần khoáng vật gồm có: felspat kali 30-35%, plagioclas 25-30%, thạch anh 25-38%, biotit 0-5%, muscovit 5-10%, các khoáng vật phụ gồm: apatit, zircon, topaz, monazit, xenotim, turmalin, flourit, granat, ilmenit, magnetit, casiterit, wolframit. Đặc điểm địa hóa: Các đá có hàm lượng silic cao và biến thiên hẹp (SiO2= 73- 75.5%), Thành phần các nguyên tố kim loại tạo quặng hàm lượng W, Cu, Mo, đều cao hơn trị số Clark nhiều lần, cụ thể hàm lượng W vượt trội gấp trên 200 lần trị số clark. Bằng phương pháp phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon tuổi trung bình của khối Đá Liền là 87.4 +/-3.72 M.a. 9 Chương 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Cơ sở lý luận 2.1.1. Đặc điểm địa hóa của wolfram Nguyên tố wolfram tồn tại trong vỏ trái đất có trị số clark là 1.3 x 10-4 %, mức độ dao động về hàm lượng trung bình trong các loại đá khác nhau như sau: trong vỏ lục địa 1ppm, trong đá siêu mafic 0.3ppm, trong basal đại dương 0.5 ppm, trong granit, granodiorit 1.5ppm, trong cát kết 1ppm, trong đá phiến 1.8 ppm, trong đá vôi 0.5ppm, trong than khoáng 1 ppm, trong đất 1 ppm, trong nước biển 0.0001 mg/l. Các tích tụ nội sinh của wolfram liên quan đến magma granit trong vỏ Trái đất đặc trưng bởi sự bão hòa nhôm và độ axit cao cùng với sự có mặt với hàm lượng cao của Sn, F và Bo. Wolfram dễ dàng tạo thành các hợp phần bay hơi với F, Cl, Bo và được tích tụ trong sản phẩm kết tinh tàn dư được mang ra bởi dung dịch nhiệt dịch có chứa khí và có độ a xít trung bình. 2.1.2. Đặc điểm khoáng vật học của wolfram Trong số các khoáng vật của wolfram, có ý nghĩa công nghiệp chủ yếu là các khoáng vật sau: Wolframit (Mn, Fe)WO4 chứa 76.5% WO3; Ferberit (FeWO4) có hàm lượng WO3 76.3%, Hupnerit (MnWO4) chứa 76.0% WO3, Sheelit (CaWO4) có hàm lượng 80.6% WO3. Wolframit và hupnerit chiếm 75% sản lượng khai thác của thế giới và sheelit chiếm gần 25%. Các hợp phần đi kèm trong quặng của các mỏ wolfram thường có: Sn, Mo, Bi, Cu, Au. Ag. Zn, Pb, As, Sb… 2.1.3. Phân loại quặng wolfram Quặng trong các mỏ wolfram gốc được chia thành 2 kiểu (Avdonhin & nnk, 2005): Kiểu 1: thạch anh-wolframit: Kiểu quặng này có thành phần chính gồm thạch anh (có hàm lượng đôi khi đạt 95%) và wolframit, ngoài ra trong quặng còn chứa cassiterit, sheelit, berill, molybdenit, chalcopyrit. Các khoáng vật phi quặng thường là felspat, mica, topaz, fluorit, chalcedon. Kiểu 2: sheelit skarn -sulfua: Thành phần của kiểu quặng này ngoài sheelit ra còn có molybdenit, các khoáng vật sulfua, các khoáng vật phi quặng như granat, pyroxen, wolastonit, diopsit, vesuvian, scapolit. Trong quặng có các nguyên tố tạp chất đạt giá trị công nghiệp như Bi, Au, Cu, hiếm hơn là Be. 10 2.1.4. Phân loại các kiểu mỏ công nghiệp của Wolfram Luận án giới thiệu một số cách phân loại các kiểu mỏ công nghiệp của wolfram theo các tiêu chí khác nhau (Avrodin &nnk, 2005; Steffen Schmidt, 2012; Rundquist & Denisenko, 1983; Ishihara,1977). Tác giả luận án chủ yếu sử dụng phân loại các kiểu mỏ công nghiệp của wolfram theo Avrodin &nnk, 2005, trong đó bao gồm : kiểu mỏ skarn, kiểu mỏ greisen, kiểu mỏ nhiệt dịch pluton, kiểu mỏ nhiệt dịch phun trào, kiểu mỏ stratiform, kiểu mỏ sa khoáng. 2.1.5. Đặc điểm mỏ skarn a. Khái niệm mỏ skarn : mỏ skarn còn gọi là mỏ biến chất tiếp xúc trao đổi, chúng thường được thành tạo ở những đới tiếp xúc giữa các khối xâm nhập với các loại đá trầm tích (chủ yếu là đá cacbonat) và một số loại đá alumosilicat khác. b. Khái niệm về đá skarn: đá skarn là loại đá trao đổi thay thế (Metasomatit) chứa các khoáng vật silicat và alumosilicat Ca, Mg, Fe thành tạo trong vành tiếp xúc nhiệt độ cao của những khối xâm nhập do phản ứng xảy ra giữa đá magma và đá cacbonat hoặc với các đá alumosilicat khác dưới tác dụng của dung dịch hậu magma. c. Phân loại skarn theo thành phần: dựa vào thành phần khoáng vật, cơ chế thành tạo và quá trình thành tạo skarn Jaricov đã chia ra: skarn magie, skarn vôi và skarn silicat. d- Đặc điểm về vị trí thân quặng và thân đá skarn: các thân đá skarn thường nằm ở ngay ở đới tiếp xúc giữa xâm nhập và các đá vây quanh. Ngoài ra chúng có thể nằm cách đới tiếp xúc chừng từ 200-400m, thậm chí từ 1-2 km. Nhiều khi chúng có thể nằm ngay trong khối xâm nhập. Có 3 trường hợp chính về vị trí thân quặng và thân đá skarn: (1) thân quặng và thân đá trùng nhau (skarn và quặng hóa đồng thời), (2) thân quặng nằm trong đá skarn (skarn và quặng hoá kéo theo) và (3) thân quặng phân bố cả ở trong và ở ngoài thân đá skarn (skarn và quặng hoá nằm chồng). Có ý nghĩa công nghiệp lớn là các loại quặng nằm chồng, chúng được thành tạo do kết quả tác động của các dung dịch mang tính axit thuộc giai đoạn rủa rũa axit với môi trường có tính bazơ của các đá skarn. 2.1.6. Đặc điểm quá trình greisen hóa Quá trình greisen hóa được hình thành do các dung dịch hậu magma giàu nước và chất bốc, các dung dịch này thường tái kết tinh ở nhiệt độ cao 300-500oC tại độ sâu từ vài đến hàng chục km và không thường chảy ra trên bề mặt địa hình để tạo thành greisen nội (endo-greisen), trong thực tế, nếu dung dịch magma giàu nước này chảy vào các đới giàu khe nứt của đá vây quanh được gọi là greisen ngoại (exo-greisen). Liên quan với greisen là các tích tụ công nghiệp của Sn, W, Mo, Be, Li, 11 Bi. Khoáng hóa Ta-Nb, Zr, TR trong greizen chủ yếu liên quan với quá trình albit hóa sớm hơn. Các khoáng vật quặng đặc trưng nhất là: cassiterit, molydenit, wolframit, sheelit, bismutin, berill, bertrandit, fenakit, taffeit, crizoberill. Theo tiến trình của quá trình greisen hóa, có thể thấy rõ số lượng các khoáng vật tạo đá thì giảm đi, trong khi số lượng các khoáng vật quặng lại tăng lên đáng kể. Vì vậy, số lượng các khoáng vật trong đá greisen thường lớn hơn số lượng khoáng vật trong các đá ban đầu. Ảnh hưởng của thành phần khoáng vật đá vây quanh đến thành phần khoáng vật quặng được biểu hiện khá rõ ràng. Đối với greisen thành tạo trên các đá alumosilicat thành phần axit thì các khoáng vật quặng đặc trưng là: wolframit, cassiterit, molybdenit, berill; trong greisen apocarbonat các khoáng vật quặng đặc trưng thường là: sheelit, molybdosheelit, casiterit, fenakit, crizoberill, evklaz, taffeit; greisen thành tạo trên các đá alumosilicat có độ bazơ tăng cao chứa các khoáng vật: wolframit, sheelit, casiterit, molybdenit, berill, fenakit; greizen thành tạo trên các đá skarn được đặc trưng bởi các khoáng vật: sheelit, cassiterit, crizoberill, gelvin, berill, fenakit. 2.2. Các phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp tổng hợp tài liệu Công tác tổng hợp và xử lý tài liệu được NCS áp dụng trước tiên kể từ khi bắt đầu thực hiện đề tài và được cập nhật, xử lý, bổ sung trong suốt quá trình nghiên cứu. Trên cơ sở các tài liệu thu thập được từ các tài liệu đã có liên quan đến vùng nghiên cứu, tác giả đã sơ bộ phân chia các kiểu quặng wolfram và bước đầu xác định được một số tiêu chuẩn về vai trò của các thành tạo địa chất trong quá trình tạo khoáng. 2.2.2. Phương pháp khảo sát, nghiên cứu thực địa Nghiên cứu ngoài thực địa để xác định vị trí của các thân khoáng trong mặt cắt địa tầng, mối liên quan của các thân khoáng sản với các phức hệ magma, quan hệ với thành phần các tầng đá vây quanh, ảnh hưởng của hoạt động kiến tạo đến sự định vị và hình thái của các thân khoáng sản, hình dạng, kích thước, cấu trúc và thành phần khoáng vật của thân khoáng sản. Thu thập các mẫu từ các công trình thăm dò địa chất được như công trình khai đào, moong khai thác, các lỗ khoan. 2.2.3. Các phương pháp phân tích trong phòng Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm tập trung vào việc nghiên cứu thành phần vật chất của khoáng sản bao gồm: nghiên cứu thành phần khoáng vật, thành phần hóa học và tính chất vật lý - kỹ thuật của khoáng sản để làm rõ sự có mặt của tất cả các khoáng vật tạo thành khoáng sản, cấu tạo và kiến trúc quặng, các tổ hợp cộng sinh 12 khoáng vật tự nhiên, mối quan hệ của các tổ hợp cộng sinh khoáng vật trong phạm vi thân quặng và trình tự phát triển của chúng trong tiến trình tích tụ khoáng vật của quá trình tạo khoáng và những biến đổi tiếp theo của mỏ. 2.3. Các khái niệm và thuật ngữ sử dụng trong luận án 2.3.1 Các khái niệm nghiên cứu đặc điểm quặng và mỏ quặng được NCS sử dụng trong luận án bao gồm: kiểu mỏ; kiểu quặng, tổ hợp khoáng vật, tổ hợp cộng sinh khoáng vật, hệ địa chất, hệ magma quặng hoặc hệ quặng - magma, hệ tạo quặng (mang tính địa phương). 2.3.2. Các khái niệm không gian và thời gian sinh khoáng được NCS sử dụng trong luận án là: vùng quặng, nút quặng, trường quặng, thời đại sinh khoáng, thời kỳ tạo khoáng, giai đoạn tạo khoáng. Chương 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT QUẶNG HÓA WOLFRAM - ĐA KIM MỎ NÚI PHÁO 3.1. Bối cảnh địa chất mỏ wolfram-đakim Núi Pháo Mỏ wolfram - đa kim Núi Pháo được cấu thành bởi các đá của hệ tầng Phú Ngữ tuổi O-S bị 2 phức hệ đá magma đều có thành phần granit là khối Núi Pháo tuổi T3 và khối Đá Liền tuổi K2 xuyên cắt. Khối Núi Pháo lộ ở phía nam quốc lộ 13A có thành phần chủ yếu là granit biotit hạt mịn tới thô, màu xám sẫm tới sẫm màu. Khối Đá Liền lộ ra ở trung tâm khu mỏ, phía bắc quốc lộ 13A với diện tích khoảng 2 km2 với thành phần granit 2 mica hạt vừa tới thô. Hình 3.1. Mặt cắt địa chất tại khai trường mỏ wolfram đa kim Núi Pháo 13 3.2. Đặc điểm phân bố, hình dạng và cấu trúc thân khoáng Thân khoáng mỏ Núi pháo có chiều dài chưa khống chế hết, theo tài liệu của Công ty Tiberon, thân quặng dài khoảng 1.500 mét, có phương kéo dài từ đông sang tây, chiều dày thân quặng từ 300-400m, các khoáng vật có ích chính trong mỏ gồm: sheelit, chalcopyrit, Bi tự sinh, fluorit. 3.3. Đặc điểm các thành tạo biến chất tại mỏ wolfram- đa kim Núi Pháo Các sản phẩm biến chất trong khu mỏ được hình thành trong các thời kỳ và giai đoạn sau: + Thời kỳ biến chất tiếp xúc nhiệt: thành tạo nên các đá hoa, đá sừng với các khoáng vật calcit- dolomit, tremolit. +Thời kỳ biến chất trao đổi tạo skarn, gồm 3 giai đoạn: - Giai đoạn skarn sớm: Thành tạo đá skarn sớm với các khoáng vật, tổ hợp khoáng vật đặc trưng gồm: granat (andradit) + hedenbergit (pyroxen xiên) +/- scapolit+/- vesuvian+/- wolastonit. - Giai đoạn skarn giữa: thành tạo đá skarn giữa với tổ hợp khoáng vật hastingsit + sheelit+ khoáng vật sulfua - Giai đoạn skarn muộn: với tổ hợp khoáng vật biotit +/danalit +/datolit +/-danalit+/- danburit + Thời kỳ biến chất trao đổi felspat: với tổ hợp khoáng vật: microclin- albit+ sheelit + khoáng vật sulfua + Thời kỳ biến chất trao đổi greisen, bao gồm: - Greisen biotit (greisen ngoại): với tổ hợp khoáng vật là thạch anh- biotit- fluorit trong đó biotit thay thế cho amphibol hoặc hornblen của đá skarn. - Greisen muscovit (greisen nội): với tổ hợp khoáng vật thạch anh+muscovit+/-beryl+/-topaz+/-fluorit. +Thời kỳ biến đổi nhiệt dịch: với tổ hợp khoáng vật thạch anh +/sericit +/- chlorit +/- epidot +/- calcit. 3.4. Vai trò của khối granit Đá Liền và khối granit Núi Pháo trong quá trình biến chất trao đổi tạo đá skarn và greisen hóa. Với sự tồn tại của hai khối granit Đá Liền và Núi Pháo có tuổi khác nhau trong khu mỏ thì việc minh giải vai trò của chúng đối với các quá trình biến chất trao đổi skarn và greisen sẽ tạo thêm cơ sở tin cậy để luận giải nguồn gốc quặng hóa wolfram - đa kim của mỏ Núi Pháo. Để đạt được mục tiêu này, NCS đã thu thập 04 tập mẫu đã được xác định tên đá từ kết quả phân tích lát mỏng. Các tập mẫu đó là: DL = Granit 14 khối Đá Liền, NP = granit khối Núi Pháo, SKN = đá skarn, và GRN = Đá granit bị greisen hóa. Áp dụng phương pháp Toán địa chất nhận dạng và so sánh các đối tượng địa chất (Phương pháp Rodionov) sử dụng biểu đồ Dendogramma để xử lý kết quả phân tích các nguyên tố đất hiếm trong cho 4 tập mẫu. Kết quả được thể hiện trên biểu đồ (hình 3.2) cho thấy khối Đá Liền & khối Núi Pháo là 2 thành tạo hoàn toàn khác nhau, đồng thời khối Núi Pháo không có mối liên quan với thành tạo skarn trong khu mỏ. Hình 3.2. Biểu đồ thể hiện mối liên quan giữa các thành tạo địa chất trong mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo từ các kết quả phân tích và luận giải theo phương pháp Rodionov. Chương 4 ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT QUẶNG MỎ W- ĐA KIM NÚI PHÁO 4.1. Đặc điểm thành phần khoáng vật quặng Kết quả phân tích mẫu khoáng tướng và mẫu lát mỏng thạch học cho thấy thành phần khoáng vật quặng của mỏ wolfram-đa kim Núi Pháo gồm các khoáng vật quặng phổ biến như: magnetit, sheelit, pyrotin, chalcopyrit, bismutin, bismut tự sinh, pyrit, fluorit và vàng; các khoáng vật quặng ít gặp: sphalerit, molybdenit, wolframit; khoáng vật phi quặng gồm: hedenbergit, andradit, hastingsit, biotit, muscovit, thạch anh, calcit, chlorit, epidot…Dưới đây mô tả một số khoáng vật chính: 4.1.1. Các khoáng vật quặng nguyên sinh Magnetit (Fe3O4): trong tập mẫu khoáng tướng gặp magnetit với tần suất khoảng 5%. Hàm lượng magnetit gặp trong các mẫu khoáng tướng 15 rất không đồng đều, giao động từ rất ít chỉ vài hạt đến10%, cá biệt có mẫu đạt 30%. Sheelit (CaWO4): Trong tập mẫu khoáng tướng có thể phân biệt 2 thế hệ sheelit: sheelit I có số lượng không đáng kể, ở dạng hạt tự hình với kích thước 0,05-0,5mm, phân bố trong các đá skarn giữa. Sheelit II chiếm số lượng chủ yếu và là khoáng vật công nghiệp của mỏ thành phần chính của kiểu quặng: thạch anh-sheelit. Sheelit II tồn tại ở dạng hạt nửa tự hình, hạt nửa tự hình và hạt tha hình với kích thước dao động từ 0,2 - 1,5 mm, nhiều khi > 2mm. Sheelit II phân bố cùng với thạch anh I và fluorit tạo thành một THCSKV ở dạng các ổ, mạch, xâm tán trong các thể đá skarn bị greisen hóa (greisen ngoại) và phân bố cả trong các thể granit bị greisen hóa (greisen nội) thuộc phần rìa tiếp xúc và vòm của các mỏm nhô khối granit Đá Liền. Pyrotin (FeS): là khoáng vật sulfua phổ biến nhất trong các khoáng vật tạo quặng của khu mỏ với tần suất xuất hiện trong hầu hết các mẫu khoáng tướng, hàm lượng pyrotin thay đổi trong phạm vi rất rộng từ ít vài hạt trong đá skarn sớm đến rất cao có chỗ lên đến 60% trong đá skarn giữa, muộn.Pyrotin cũng được chia làm 2 thế hệ: pyrotin I & pyrotin II.Trong đó pyrotin II là thành phần chính của kiểu quặng: thạch anh-pyrotin-chalcopyrit-bismut. Chalcopyrit (CuFeS2): là một trong những khoáng vật quặng quan trọng của mỏ, trong các mẫu quặng hàm lượng chalcopyrit thay đổi trong phạm vi rất rộng từ ít không đáng kể cho tới 1% , trung bình 0,3%. Chalcopyrit cũng được chia làm 2 thế hệ: chalcopyrit I & chalcopyrit II. Trong đó chalcopyrit II là thành phần chính của kiểu quặng: thạch anh-pyrotin-chalcopyrit-bismut. Bismuth tự sinh (Bi): là khoáng vật khá phổ biến với tần suất xuất hiện khoảng 20% trong tập mẫu khoáng tướng với hàm lượng không đồng đều. Nhiều mẫu chỉ gặp một vài vi hạt có một số mẫu gặp rất nhiều hạt thậm chí tạo thành từng đám hạt xâm tán trên nền đá, đôi chỗ xâm tán thành mạch hoặc lấp đầy vào một số vi khe nứt của đá hoặc theo các khe cát khai của khoáng vật tạo đá tạo thành các vi mạch liên tục và không liên tục xen lẫn với pyrotin II hoặc chalcopyrit II tạo kiểu quặng: thạch anh-pyrotin-chalcopyrit-bismut. Molybdenit (MoS2): Trong tập mẫu khoáng tướng mỏ Núi Pháo gặp molybdenit với tần suất rất thấp, chỉ gặp trong 2/500 mẫu. Molypdenit thành tạo trong giai đoạn greisen có nhiệt độ cao. 16 Fluorit (CaF2): là khoáng vật phổ biến và quan trọng thứ 2, đứng sau sheelit trong mỏ. Fluorit tồn tại chủ yếu ở dạng tinh thể tự hình và nửa tự hình có kích thước 0,5 đến >2 mm, quan sát bằng mắt thường fluorit có màu trong suốt đến trắng đục, tím nhạt. Wolframit [(Fe,Mn) WO4]: Thuộc loại khoáng vật hiếm gặp trong mỏ. Trong tập mẫu khoáng tướng chỉ có một mẫu chứa một hạt wolframit tồn tại ở dạng hạt tha hình kích thước khoảng ≈ 1.3mm xâm tán trên nền đá granit bị greisen hóa. Sphalerit (ZnS): là khoáng vật ít gặp trong tập mẫu khoáng tướng của mỏ W-đa kim Núi Pháo, tồn tại ở dạng hạt tha hình kích thước ≤0,5mm xâm tán trong đá skarn cùng với pyrotin và chalcopyrit. 4.1.2. Các khoáng vật quặng thứ sinh: Goethit: là sản phẩm oxi hóa trực tiếp từ pyrit, một số ít từ pyrotin, chancopyrit và magnetit, nhiều khi pyrit bị thay thế hoàn toàn bởi goethit.. Covelin: thường thay thế cho tập hợp khoáng vật chalcopyrit, chúng thường ở dạng tập hợp vi tinh thay thế gặm mòn tạo thành riềm bao quanh các tấm, hạt chalcopyrit. Bornit: thường thay thế cho tập hợp khoáng vật chalcopyrit, chúng ở dạng tập hợp ẩn tinh thay thế gặm mòn bao ngoài các tấm, hạt chalcopyrit và xâm tán rải rác trên nền đá. Melnicovit: tồn tại ở dạng tập hợp keo phân đới thay thế trực tiếp cho pyrotin từ rìa hạt vào trong, chúng phân bố không đều trong các mẫu phụ thuộc vào mức độ biến đổi của môi trường tạo quặng. Limonit: là sản phẩm phong hóa từ các khoáng vật sulfua chứa sắt cũng như các khoáng vật tạo đá chứa sắt khác. 4.2. Nhóm khoáng vật đá biến đổi và khoáng vật mạch Hedenbergit: là khoáng vật của nhóm pyroxen thường gặp là pyroxen xiên ở dạng diopxit trong các đá skarn giai đoạn sớm, Công thức hóa học: CaFeSi2O6. Andradit: thường gặp trong các đá skarn giai đoạn sớm dưới dạng khoáng vật andradit, có công thực hóa học Ca3Fe2Si3O12, tinh hệ lập phương, hình dáng tinh thể dạng hạt, màu vàng phớt lục hơi nâu. Độ cứng 7, tỷ trọng 3,8-3.9. Hastingsit: được hình thành trong quá trình skarn giữa, khoáng vật thuộc nhóm amphibol này có dạng lăng trụ kéo dài, màu sẫm có ánh thủy tinh, độ cứng 5,6-6. 17 Biotit: phổ biến trong các thành tạo skarn muộn và ngoại greisen, thay thế các khoáng vật nhóm amphibol. 4.3.1. Đặc điểm cấu tạo quặng Trong quặng của mỏ W-đa kim Núi Pháo gặp các kiểu cấu tạo chính sau: - Cấu tạo ổ đặc xít: đặc trưng cho khoáng vật quặng pyrotin và một phần là chalcopyrit. - Cấu tạo xâm tán dày: xuất hiện trong quá trình trao đổi thay thế đá và quặng. Đặc trưng cho pyrotin, sheelit, chalcopyrit. - Cấu tạo dạng xâm tán: rất đặc trưng và phổ biến cho các khoáng vật trong khu mỏ: sheelit, bismuth, bismuthinit, pyrit, chalcopyrit, pyrotin, sphalerit, magnetit. - Cấu tạo dạng mạch, mạng mạch: cấu tạo này đặc trưng cho quặng thành tạo ở giai đoạn nhiệt dịch sớm điển hình là chalcopyrit xen lấp theo vi khe nứt vào các khoáng vật sinh thành trước. - Cấu tạo keo: Gặp chủ yếu trong quặng oxy hoá lấy trực tiếp trong đới phong hóa phát triển gần mặt đất đặc trưng cho goethit, hydrogoethit. 4.3.2. Đặc điểm kiến trúc quặng Trong quặng của mỏ W-đa kim Núi Pháo gặp các kiểu cấu tạo chính sau: Kiến trúc hạt tự hình, nửa tự hình đặc trưng cho sheelit, bismut tự sinh, magnetit; Kiến trúc hạt tha hình đặc trưng cho pyrotin, chalcopyrit, sphalerit; Kiến trúc xen lấp đặc trưng cho chalcopyrit, pyrotin; Kiến trúc gặm mòn thay thế đặc trưng cho các khoáng vật oxy hóa. 4.4. Thứ tự sinh thành và tổ hợp cộng sinh khoáng vật 1. Thời kỳ biến chất tiếp xúc trao đổi thành tạo skarn: Quá trình trao đổi thay thế giữa granit khối Đá Liền (K2) với các tập đá vôi, sét vôi của hệ tầng Phú Ngữ (O-S) tạo nên các đá skarn xảy ra trong 3 giai đoạn: - Giai đoạn skarn sớm: Thành tạo đá skarn với tổ hợp cộng sinh khoáng vật đặc trưng: granat (andradit) + hedenbergit (pyroxen xiên) +/- scapolit+/- vesuvian+/- wolastonit. - Giai đoạn Skarn giữa: thành tạo đá skarn với tổ hợp cộng sinh khoáng vật đặc trưng : hastingxit magnetit + sheelit I+ khoáng vật sulfua (pyrotin I, chalcopyrit I). - Giai đoạn skarn muộn: thành tạo đá skarn với tổ hợp cộng sinh khoáng vật đặc trưng biotit +/danalit +/- datolit +/-danalit+/- danburit 18 2.Thời kỳ tạo quặng: Đây là thời kỳ tạo quặng sản phẩm với sự bắt đầu bằng quá trình biến chất trao đổi felspat và greisen hóa, bao gồm 2 giai đoạn ứng với các THCSKV đặc trưng tương ứng: - Giai đoạn greisen: Dung dịch hậu magma gây greisen hóa các đá skarn tạo đá biến chất trao đổi greisen ngoại, và gây greisen hóa đá granit 2 mi ca Đá Liền tạo greisen nội, thành tạo quặng sản phẩm với THCSKV đặc trưng: Thạch anh I - sheelit II - fluorit trong cả greisen ngoại và greisen nội. - Giai đoạn nhiệt dịch sớm: Gây biến đổi nhiệt dịch thạch anh hóa, sericit hóa, chlorit hóa, epidot hóa các đá vây quanh, thành tạo quặng sản phẩm với THCSKV đặc trưng: Thạch anh II - Pyrotin II Chalcopyrit II - Bi, phân bố trong greisen ngoại, greisen nội và cả trong cả đá sừng, đá skarn không bị greisen hóa. 3. Thời kỳ sau tạo quặng: Kết thúc thời kỳ nhiệt dịch với sự hình thành THCSKV: Thạch anh III - Calcit. 4. Thời kỳ phong hóa: Dưới tác động của các tác nhân phong hóa lên các thân quặng trong khu mỏ làm cho các khoáng vật sulfua như pyrotin, chalcopyrit, pyrit ở phần trên thân quặng bị biến đổi tạo thành các khoáng vật thứ sinh: goethit, hydrogeothit, covelin, chalcozin, bornit. 4.5. Đặc điểm thành phần hóa học quặng 4.5.1. Các nguyên tố chính - Nguyên tố wolfram: Hàm lượng WO3 đạt cực đại trong đá greisen biotit lên đến 0.69%, hàm lượng WO3 tăng cao đột biến tại các thành tạo chồng của greisen lên các đá skarn chứa quặng hóa có trước lên đến 0.9-1% tại lỗ khoan NP 100. - Nguyên tố vàng: Trong loạt mẫu đã được phân tích của lỗ khoan NP 100 thì hàm lượng vàng giao động từ clark đến 1 g/t. Vàng tự sinh thường đi cùng với Cu trong khoáng vật chalcopyrit. - Nguyên tố bismuth: là nguyên tố quan trọng thứ 2 trong mỏ sau wolfram, hàm lượng Bi cũng biến thiên với biên độ lớn từ clark đến 0.29% trong các loại đá chứa quặng. - Nguyên tố đồng: hàm lượng của nguyên tố đồng trong các đá biến đổi cao nhất là trong đá Skarn muộn. Trong kết quả phân tích hóa hàm lượng đồng giao động trong khoảng rộng từ Clark đến 0.5%.