MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Vùng nghiên cứu nằm ở rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng, là một phần nhỏ thuộc đai tạo núi Paleozoi muộn - Mesozoi sớm Trƣờng Sơn (theo Trần Văn Trị và nnk, 2008) [28] và đƣợc khống chế bởi các đứt gãy lớn Mƣờng Lâm - Quỳ Hợp ở phía đông bắc, Sông Cả ở phía tây nam. Đây là vùng có cấu trúc địa chất phức tạp và biểu hiện khoáng sản vàng phong phú. Theo kết quả đo vẽ lập bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Kim Sơn, thuộc tỉnh Nghệ An, các nhà địa chất Liên đoàn Intergeo đã phát hiện đƣợc 13 đới khoáng hoá sulfur chứa vàng, trong đó đã khoanh nối đƣợc 15 thân quặng.
Các đới khoáng hoá và thân quặng phân bố trong các đá phun trào axit đến trung tính bị dập vỡ, cà nát và biến đổi, kéo dài không liên tục khoảng 20 km, theo phƣơng á vĩ tuyến từ bản Huổi Cọ thuộc xã Hữu Khuông, huyện Tƣơng Dƣơng qua bản Huổi Mây đến Bản Tang thuộc xã Cắm Muộn, huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An. Mặc dù đã phát hiện đƣợc nhiều đới khoáng hoá sulfur chứa vàng và thân quặng vàng, nhƣng do còn có những hạn chế về mức độ đầu tƣ trong công tác đo vẽ lập bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản nên mức độ nghiên cứu về thành phần vật chất và điều kiện thành tạo quặng vàng trong vùng còn rất sơ lƣợc, chƣa làm sáng tỏ bản chất nguồn gốc, kiểu mỏ, kiểu quặng vàng phân bố trong các thành tạo phun trào, cũng nhƣ các yếu tố địa chất khống chế chúng, chƣa xác định đƣợc đặc điểm phân bố và đánh giá triển vọng làm cơ sở khoa học phục vụ công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác quặng vàng trong vùng, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế. Do vậy, đề tài luận án Tiến sĩ: “Đặc điểm quặng hoá vàng trong thành tạo phun trào rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng” đƣợc đặt ra hoàn toàn xuất phát từ nhu cầu của thực tiễn khách quan, nhằm giải quyết những vấn đề tồn tại mang tính thời sự về khoa học và thực tiễn nêu trên. Mục tiêu của luận án Luận án có mục tiêu làm sáng tỏ đặc điểm thành phần vật chất, nguồn gốc và các yếu tố khống chế quặng hoá vàng trong thành tạo phun trào rìa tây nam cấu trúc luan an 2 Bù Khạng, tạo cơ sở khoa học định hƣớng cho công tác dự báo, tìm kiếm, thăm dò khoáng sản vàng trong khu vực.
Nhiệm vụ của luận án Để đạt đƣợc mục tiêu trên, luận án tập trung giải quyết các nhiệm vụ sau: - Thu thập có chọn lọc, hệ thống hoá và đánh giá các dạng tài liệu đã có về địa chất và khoáng sản vàng trong vùng nghiên cứu. - Nghiên cứu thành phần vật chất, tiến trình tạo quặng và xác lập kiểu mỏ, kiểu quặng vàng. Xác định điều kiện địa chất và hoá - lý thành tạo, nguồn gốc quặng vàng. - Nghiên cứu, xác định các yếu tố khống chế quặng hóa và các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm quặng vàng trong vùng nghiên cứu.
- Nghiên cứu làm rõ đặc điểm phân bố và đánh giá triển vọng quặng vàng trong các thành tạo phun trào khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: quặng vàng và các thành tạo địa chất liên quan quặng hóa vàng tại các điểm quặng, biểu hiện khoáng hóa vàng. - Phạm vi nghiên cứu: khu vực rìa tây Nam cấu trúc Bù Khạng (Tây Bắc Nghệ An) có diện tích khoảng 580 km2, thuộc bộ phận của hệ rift nội lục sau va chạm Mesozoi Sầm Nƣa - Hoành Sơn (Trần Văn Trị, Nguyễn Xuân Bao, 2008). Các phƣơng pháp nghiên cứu Trong quá trình hoàn thành luận án, NCS đã áp dụng, tổng hợp và xử lý các kết quả từ nhiều phƣơng pháp nghiên cứu truyền thống và hiện đại nhƣ sau: *Các phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa: - Xác định vị trí của các đới khoáng hóa, các thân quặng vàng trong mặt cắt địa tầng; - Xác định mối liên quan (hoặc không liên quan) của quặng hóa vàng với các đá xâm nhập; - Xác định thành phần các đá vây quanh quặng; luan an 3 - Xác định các yếu tố cấu trúc-kiến tạo khống chế sự định vị của các đới khoáng hóa, thân quặng; - Xác định hình thái, kích thƣớc, cấu trúc và thành phần của các thân quặng; - Mô tả mẫu lõi khoan và các mẫu tại hiện trƣờng các công trình khai đào; - Thu thập các loại mẫu nghiên cứu tại các vết lộ, khai trƣờng cũng nhƣ mẫu lõi khoan.
* Các phương pháp nghiên cứu trong phòng: - Phƣơng pháp phân tích lát mỏng thạch học; - Phƣơng pháp phân tích khoáng tƣớng; - Phƣơng pháp phân tích hóa silicat; - Phƣơng pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử; - Phƣơng pháp phân tích quang phổ plasma (ICP, ICP-MS); - Phƣơng pháp phân tích hiển vi điện tử quét (SEM); - Phƣơng pháp phân tích nhiệt độ đồng hóa bao thể; - Phƣơng pháp phân tích quang phổ Raman xác định thành phần pha khí trong các bao thể; - Phƣơng pháp xác định điểm đóng băng (nghiệm lạnh) xác định độ muối của dung dịch trong các bao thể; - Phƣơng pháp phân tích đồng vị δ 18O và δD xác định nguồn nƣớc của dung dịch nhiệt dịch; - Phƣơng pháp phân tích tuổi đồng vị U - Pb zircon; - Phƣơng pháp so sánh tƣơng tự; - Phƣơng pháp xây dựng mô hình nguồn gốc các mỏ quặng nội sinh; - Phƣơng pháp tin học trong tổng hợp, xử lý, đối sánh và luận giải số liệu. Những điểm mới của luận án Kết quả nghiên cứu của luận án đã đạt đƣợc một số điểm mới sau: * Bằng các phƣơng pháp phân tích định lƣợng hiện đại (phƣơng pháp nghiệm lạnh, phƣơng pháp quang phổ Raman, phƣơng pháp phân tích đồng vị bền O (δ 18O) & H (δD),v.) đã làm rõ điều kiện hóa - lý thành tạo quặng vàng trong luan an 4 vùng nghiên cứu (nhiệt độ, áp suất, độ sâu tạo quặng, tỷ trọng dung dịch) và xác định nguồn của dung dịch tạo quặng là từ magma xâm nhập. * Đã xác định rõ vai trò vây quanh quặng của các thành tạo phun trào trung tính, acit tuổi T2a hệ tầng Đồng Trầu và vai trò sinh quặng vàng của thành tạo granitoid phức hệ Sông Mã tuổi T2 trong quá trình thành tạo quặng Au ở vùng nghiên cứu; * Đã làm rõ tiến trình tạo quặng và xác lập quặng hóa vàng trong vùng nghiên cứu thuộc kiểu mỏ nhiệt dịch nguồn xâm nhập và đƣợc đặc trƣng bởi 2 kiểu quặng sản phẩm: thạch anh - arsenopyrit - vàng và thạch anh - sulfur đa kim - vàng; * Đã xác lập các yếu tố khống chế quặng hóa Au trong các thành tạo phun trào khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng, bao gồm: Yếu tố magma (granitoid phức hệ Sông Mã); Yếu tố cấu trúc kiến tạo (hệ thống đứt gãy tây bắc-đông nam và các cấu trúc sinh kèm); Yếu tố thạch học - địa tầng (tổ hợp các đá phun trào trung tính, acit hệ tầng Đồng Trầu). * Kết quả nghiên cứu mới bổ sung của tác giả luận án về tuổi đồng vị U-Pb zircon của phức hệ Sông Mã (247 ± 2,5 triệu năm) góp phần làm rõ tiến trình hoạt động magma trong vùng nghiên cứu nói riêng và cấu trúc địa chất khu vực nói chung.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án * Ý nghĩa khoa học: Việc xác lập kiểu mỏ nhiệt dịch nguồn xâm nhập với 2 kiểu quặng đặc trƣng là: thạch anh - arsenopyrit - vàng và thạch anh - sulfua đa kim - vàng, cũng nhƣ việc làm rõ vai trò vây quanh quặng của các thành tạo phun trào trung tính, acit tuổi T2a hệ tầng Đồng Trầu và vai trò sinh quặng của thành tạo granitoid (thuộc kiểu I granit) phức hệ Sông Mã tuổi T2 trong quá trình tạo quặng là cơ sở khoa học, thực tiễn góp phần bổ sung lý luận cho khoa học địa chất mỏ quặng. * Ý nghĩa thực tiễn: Các kết quả nghiên cứu của luận án sẽ góp phần định hƣớng cho công tác dự báo, tìm kiếm phát hiện quặng hóa vàng trên mặt và dƣới sâu ở những vùng có đặc luan an 5 điểm địa chất tƣơng tự, phục vụ công tác quy hoạch điều tra cơ bản, tìm kiếm - thăm dò khoáng sản vàng ở Việt Nam. Các luận điểm bảo vệ của luận án - Luận điểm 1: Quặng hoá vàng trong các thành tạo phun trào khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng thuộc kiểu mỏ nhiệt dịch nguồn xâm nhập. Hoạt động tạo khoáng nhiệt dịch diễn ra trong 4 giai đoạn, trong đó giai đoạn II & III là 2 giai đoạn tạo quặng vàng sản phẩm tƣơng ứng với 2 kiểu quặng: thạch anh - arsenopyrit - vàng & thạch anh - sulfur đa kim - vàng.
- Luận điểm 2: Quá trình thành tạo quặng vàng trong vùng nghiên cứu đƣợc khống chế bởi: Các thành tạo granitoid phức hệ Sông Mã (G/T2sm); hệ thống đứt gãy tây bắc - đông nam và các cấu trúc sinh kèm; các đá phun trào ryolit, ryodacit, andesit và tuf của chúng thuộc tập 1 hệ tầng Đồng Trầu (T2ađt1) đóng vai trò vây quanh quặng vàng. Cơ sở tài liệu để hoàn thành luận án Luận án đƣợc xây dựng trên nguồn tài liệu chủ yếu do tác giả và các đồng nghiệp thu thập trong quá trình thực hiện nhiệm vụ “Đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1: 50.000 nhóm tờ Kim Sơn”, kết hợp với các kết quả phân tích chuyên sâu bổ sung trong thời gian làm NCS của tác giả. Các số liệu phân tích định lƣợng bao gồm: 134 mẫu lát mỏng phân tích chi tiết, 356 mẫu nung luyện, 60 mẫu silicat, 144 mẫu hấp thụ nguyên tử, 120 mẫu giã đãi, 207 mẫu plasma (ICP), 100 mẫu khoáng tƣớng, 43 mẫu ICP-MS, 16 mẫu xác định nhiệt độ đồng hóa bao thể, 15 mẫu microsond, 2 mẫu phân tích tuổi đồng vị U- Pb trong zircon, 2 mẫu phân tích đồng vị bền Oxy (δ18O) và Hydro (δD), 2 mẫu phân tích quang phổ Raman xác định thành phần bao thể. Ngoài ra, NCS còn tham khảo các tài liệu nghiên cứu về đặc điểm địa chất và khoáng sản trong khu vực nghiên cứu đã đƣợc công bố.
Bố cục của luận án Mở đầu Chƣơng 1. Đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng. Cơ sở lý luận và phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng 3. Đặc điểm địa chất quặng hoá vàng khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng.
Đặc điểm thành phần vật chất và nguồn gốc quặng vàng khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng.