Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ địa chất của nghiên cứu sinh Đồng Văn Giáp với đề tài "Đặc điểm quặng hóa vàng trong thành tạo phun trào rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng", chuyên ngành Kỹ thuật Địa chất (mã số 9520501), được thực hiện tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Quang Luật và TS. Nguyễn Văn Nguyên, bảo vệ năm 2022.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng thuộc đai tạo núi Paleozoi muộn - Mesozoi sớm Trường Sơn, nằm giữa đứt gãy Mường Lâm - Quỳ Hợp ở phía đông bắc và đứt gãy Sông Cả ở phía tây nam. Công tác đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Kim Sơn (tỉnh Nghệ An) do Liên đoàn Địa chất Hợp tác với nước ngoài (Liên đoàn Intergeo) thực hiện đã phát hiện 13 đới khoáng hóa sulfur chứa vàng và khoanh nối được 15 thân quặng. Các biểu hiện quặng hóa này phân bố trong đá phun trào axit đến trung tính bị dập vỡ, cà nát, kéo dài không liên tục khoảng 20 km theo phương á vĩ tuyến từ bản Huổi Cọ (xã Hữu Khuông, huyện Tương Dương) qua Huổi Mây đến Bản Tang (xã Cắm Muộn, huyện Quế Phong).

Tuy nhiên, do giới hạn nguồn lực trong công tác điều tra diện rộng trước đây, các nghiên cứu về thành phần vật chất, điều kiện nhiệt dịch và nguồn gốc quặng vàng còn ở mức sơ lược. Bản chất nguồn gốc, kiểu mỏ, kiểu quặng, các yếu tố địa chất khống chế quặng hóa cũng như quy luật phân bố và tiềm năng tài nguyên quặng vàng gốc trong các thành tạo phun trào chưa được xác lập rõ ràng để định hướng cho công tác thăm dò, khai thác.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là 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 Bù Khạng, xác lập cơ sở khoa học phục vụ dự báo, tìm kiếm và thăm dò khoáng sản vàng trong khu vực.

Luận án thực hiện 4 nhiệm vụ cụ thể:

  1. Thu thập có chọn lọc, hệ thống hóa và đánh giá các nguồn tài liệu hiện có về địa chất và khoáng sản vàng trong vùng nghiên cứu.
  2. Nghiên cứu thành phần vật chất, tiến trình tạo quặng; xác lập kiểu mỏ, kiểu quặng vàng; xác định điều kiện địa chất, điều kiện hóa - lý thành tạo và nguồn gốc quặng vàng.
  3. Nghiên cứu, xác định các yếu tố khống chế quặng hóa cùng các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm quặng vàng.
  4. Làm rõ đặc điểm phân bố và đánh giá triển vọng tài nguyên quặng vàng trong các thành tạo phun trào khu vực nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Quặng vàng và các thành tạo địa chất liên quan đến quặng hóa vàng tại các điểm quặng, biểu hiện khoáng hóa.
  • Phạm vi không gian: Diện tích khoảng 580 km² tại khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng (thuộc địa bàn các huyện Quế Phong, Quỳ Châu, Tương Dương, tỉnh Nghệ An), giới hạn bởi tọa độ địa lý 19°21'12" - 19°30'58" vĩ độ Bắc và 104°35'59" - 104°54'17" kinh độ Đông. Về mặt địa động lực, vùng nghiên cứu thuộc bộ phận hệ rift nội lục sau va chạm Mesozoi Sầm Nưa - Hoành Sơn.
  • Phạm vi thời gian và địa tầng: Các thành tạo địa chất từ Neoproterozoi đến Kainozoi, tập trung vào các đá phun trào hệ tầng Đồng Trầu tuổi Trias giữa (Anisi) và phức hệ xâm nhập granitoid Sông Mã tuổi Trias giữa.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng trải qua hai giai đoạn chính:

Giai đoạn trước năm 1954

Các khảo sát ban đầu do các nhà địa chất người Pháp thực hiện:

  • J. Fromaget (1927) lập Bản đồ địa chất Bắc Trung Bộ tỷ lệ 1:400.000 và Bản đồ địa chất Đông Dương tỷ lệ 1:500.000, xếp các đá Paleozoi phía tây nam vào "phức hệ đá phiến antracolit" tuổi trước Carbon, các đá trầm tích - phun trào vào Trias không phân chia, đá xâm nhập granitoid có tuổi Moscovi (Pz₃).
  • J. Deprat (1912) và Ch. Lacroix (1933) thực hiện các nghiên cứu thạch học tổng hợp khu vực Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ nhưng chưa đề cập chi tiết đến khoáng sản quặng vàng.

Giai đoạn sau năm 1954

  • A.E. Dovjikov và tập thể tác giả (1965) lập Bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1:500.000, phân chia địa tầng thành trầm tích lục nguyên cát kết và đá phiến Paleozoi ($PZ_2$), hệ tầng La Khê ($C_1lk$), đá vôi Paleozoi thượng ($C_2-P$), phun trào tuổi Jura không phân chia ($J$) phủ bất chỉnh hợp lên Paleozoi, magma xâm nhập granitoid xếp vào phức hệ Phia Bioc tuổi Trias muộn ($aT_3$).
  • Lê Duy Bách và nnk (1969) hoàn thành bản đồ địa chất tờ Quỳ Châu tỷ lệ 1:200.000, phân loại địa tầng thành hệ tầng Sông Cả ($S-Dsc$), điệp Lèn Bục ($Pz_1lb$), điệp Quy Lăng ($T_2lql$), granit porphyr phức hệ Phia Bioc ($T_3pb$).
  • Phạm Huy Thông (1979) lập tờ Sầm Tơ tỷ lệ 1:200.000, xếp các đá phun trào điệp Quy Lăng vào hệ tầng Đồng Trầu tuổi Trias giữa ($T_2a dt$).
  • Lê Duy Bách, Nguyễn Văn Hoành (1996) hiệu đính nhóm tờ Khang Khay - Mường Xén tỷ lệ 1:200.000, chuẩn hóa các phân vị: hệ tầng Sông Cả ($O_3-S_1sc$), Huổi Nhị ($S_2-D_1hn$), Nậm Tầm ($D_{1-2}nt$), La Khê ($C_1lk$), Bắc Sơn ($C-Pbs$), Đồng Trầu ($T_2a dt$) và phức hệ xâm nhập Sông Mã ($T_2sm$).
  • Trần Quang Hòa và nnk (1992) điều tra vàng sa khoáng tại Cắm Muộn, xác định 3 thung lũng Bản Cắm, Bản Tang, Huổi Mây - Na Lán với tổng tài nguyên và trữ lượng dự báo cấp $C_2 + P_1 + P_2$ đạt 2.095 kg Au.
  • Đề án "Lập bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Kim Sơn" của Liên đoàn Intergeo (2006-2019) phát hiện 6 khu vực triển vọng vàng gốc: Huổi Cọ - Bản Sàn, Bản Tang - Na Quya, Đông Bản Tang, Huổi Mây, đồng thời ghi nhận 11 vành phân tán vàng sa khoáng.

Khoảng trống nghiên cứu luận án giải quyết

Mặc dù đã phát hiện nhiều thân quặng và đới khoáng hóa, các công trình trước chưa giải quyết đồng bộ:

  • Bản chất thạch địa hóa và tuổi đồng vị chính xác của đá phun trào hệ tầng Đồng Trầu và đá xâm nhập phức hệ Sông Mã.
  • Tiến trình tạo khoáng nhiệt dịch, tổ hợp khoáng vật quặng qua các giai đoạn biến đổi.
  • Điều kiện hóa - lý thành tạo quặng (nhiệt độ đồng hóa bao thể, áp suất, độ sâu kết tinh, thành phần pha khí, độ muối, nguồn chất lưu qua đồng vị bền $\delta^{18}\text{O}$ và $\delta\text{D}$).
  • Mối liên hệ phát sinh giữa hoạt động magma xâm nhập và đá vây quanh phun trào, xác lập mô hình nguồn gốc và tính toán tài nguyên quặng vàng gốc cấp 334a.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

  • Lý thuyết mỏ quặng nội sinh và hệ magma - quặng: Luận án sử dụng nguyên lý phân loại thành hệ quặng vàng của Nguyễn Văn Đễ (1987), phân loại kiểu quặng vàng Việt Nam của Nguyễn Nghiêm Minh, Nguyễn Văn Chữ, Nguyễn Văn Phổ, Nguyễn Ngọc Trường (1993-1995), và khung lý thuyết kiểu mỏ nhiệt dịch liên quan xâm nhập (intrusion-related hydrothermal gold deposit).
  • Phân loại thạch học và magma: Sử dụng biểu đồ tổng kiềm - silica TAS (Le Bas et al., 1986; Cox, 1979), biểu đồ loạt magma AFM (Irvine & Baragar, 1971), biểu đồ $K_2O - SiO_2$ (Le Maitre, 1989), biểu đồ bão hòa nhôm A/NK - A/CNK (Maniar & Piccoli, 1989), biểu đồ phân loại I/S granite (Chappell & White, 1983), biểu đồ FeO*-MgO (Miyashiro, 1974), phân bố nguyên tố vết chuẩn hóa N-MORB (Pearce, 1983) và đất hiếm chuẩn hóa Chondrite (Haskin, 1968).
  • Đánh giá tính chuyên hóa sinh khoáng Au: Sử dụng các phương pháp tương quan số lượng nguyên tử Mg - Na, Mg - K, K - Na của Sattran (1977), phân loại oxy hóa - khử của M. Takahashi et al. (1980), Baker (2002) và Blevin (2003).

Phương pháp nghiên cứu

Tác giả kết hợp khảo sát thực địa và phân tích thực nghiệm trong phòng với các kỹ thuật định lượng:

Nhóm phương pháp Kỹ thuật / Công cụ phân tích Khối lượng mẫu
Thực địa Đo vẽ lát cắt địa chất, định vị thân quặng, mô tả vết lộ, hào khai đào, giếng, mô tả mẫu lõi khoan 580 km² vùng nghiên cứu
Thạch học - Khoáng tướng Phân tích lát mỏng thạch học (kính hiển vi phân cực quang học)
Phân tích lát bóng khoáng tướng		 134 mẫu lát mỏng
100 mẫu khoáng tướng
Hóa học - Địa hóa Phân tích hóa silicat (nguyên tố chính)
Quang phổ phát xạ plasma (ICP)
Khối phổ plasma cảm ứng cao tần (ICP-MS)
Quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Phân tích mẫu nung luyện (xác định hàm lượng Au)
Phương pháp đãi trọng sa khoáng		 60 mẫu silicat
207 mẫu ICP
43 mẫu ICP-MS
144 mẫu AAS
356 mẫu nung luyện
120 mẫu giã đãi
Khoáng vật vi mô Hiển vi điện tử quét (SEM) tích hợp đầu dò phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS)
Vi dò điện tử (Microsond)		 Kiểm tra chi tiết vàng tự sinh và sulfur
15 mẫu microsond
Hóa - Lý chất lưu & Đồng vị Nhiệt độ đồng hóa bao thể thạch anh
Phương pháp nghiệm lạnh (xác định độ muối NaCl tương đương)
Quang phổ Raman (xác định pha khí trong bao thể thạch anh)
Phân tích đồng vị bền Oxy ($\delta^{18}\text{O}$) và Hydro ($\delta\text{D}$)
Định tuổi đồng vị U-Pb trên zircon (phương pháp SHRIMP/LA-ICP-MS)		 16 mẫu bao thể
Đo điểm đóng băng
2 mẫu Raman
2 mẫu đồng vị $\delta^{18}\text{O} - \delta\text{D}$
2 mẫu zircon (1 mẫu ryolit, 1 mẫu granit)

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng

Chương 1 trình bày đặc điểm bình đồ cấu trúc, địa tầng, magma và lịch sử phát triển kiến tạo của khu vực nghiên cứu rộng 580 km². Vùng nghiên cứu cấu thành từ 3 tổ hợp thạch kiến tạo (THTKT):

  1. THTKT vỏ lục địa cổ Neoproterozoi (NP): Đại diện là hệ tầng Bù Khạng ($NPbk$), dày khoảng 2.300 m, lộ diện 5,0 km² ở phía đông bắc, thành phần gồm đá phiến thạch anh - plagioclas - hai mica, gneis biotit, quarzit, amphibolit hình thành trong môi trường rìa mảng hội tụ tiền Cambri.
  2. THTKT rìa thụ động Paleozoi (PZ):
    • Trầm tích lục nguyên biển sâu Silur sớm - Devon sớm gồm hệ tầng Sông Cả ($O_3-Ssc$, 3 tập, dày ~3.000 m, diện lộ 298 km²) và hệ tầng Huổi Nhị ($S_3-D_1hn$, 2 tập, dày ~850 m, diện lộ 223 km²), đặc trưng bởi tướng flysh chứa Graptolit, Tentaculites.
    • Trầm tích lục nguyên - carbonat biển nông đến sâu trung bình Devon sớm - Carbon sớm gồm hệ tầng Huổi Lôi ($D_{1-2}hl$, dày 450 m, diện lộ 68 km²) và hệ tầng Nậm Cắn ($D_2nc$, dày 600 m, diện lộ 61 km² chứa phong phú hóa thạch Lỗ tầng, San hô Amphipora sp., Thamnopora sp.).
  3. THTKT rift nội lục Trias giữa ($T_2$):
    • Hệ tầng Đồng Trầu ($T_2a dt$): Dày khoảng 1.800 m, chia làm 2 tập. Tập 1 ($T_2a dt_1$) chứa 6 hệ lớp trầm tích thô xen kẽ các đá phun trào ryolit porphyr, dacit, andesit, tuf ryolit, tuf dacit và diabas á núi lửa. Biểu đồ TAS và AFM chỉ ra các đá phun trầu thuộc loạt kiềm - vôi (calc-alkaline), phân bố từ potasic đến cao kali, quá bão hòa nhôm ($ASI > 1$). Phổ nguyên tố vết chuẩn hóa N-MORB và Chondrite thể hiện sự giàu LILE (K, Ba, Rb), giàu đất hiếm nhẹ (LREE), dị thường âm Eu, nghèo P và Ti. Tuổi U-Pb zircon đá ryolit hệ tầng Đồng Trầu được xác định tập trung trong khoảng 250 - 255 triệu năm (Anisi). Các thành tạo này đóng vai trò là tầng đá vây quanh quặng.
    • Phức hệ Sông Mã ($\gamma p/T_2sm$): Các thể xâm nhập granitoid á núi lửa, tiêu biểu là khối Suối Rong (diện tích 25 km²), thành phần gồm granodiorit và granit biotit dạng porphyr hạt không đều. Kết quả định tuổi U-Pb zircon cho giá trị $247 \pm 2,5$ triệu năm.
  4. Trầm tích Đệ Tứ (Q): Phân chia thành 4 phân vị gồm $aQ_1$ (thềm II, III, IV), $aQ_2^{1-2}$ (thềm I), $aQ_2^3$ (bãi bồi hiện đại) và sườn tích - lũ tích không phân chia ($dp, apQ$).

Chương 2: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 tổng hợp cơ sở lý thuyết về địa hóa, khoáng vật học của quặng vàng, các mô hình thành hệ mỏ công nghiệp (skarn, nhiệt dịch pluton, nhiệt dịch phun trào, biến chất, phong hóa, sa khoáng). Chương này phân tích hệ thống phân loại quặng vàng ở Việt Nam theo Nguyễn Văn Đễ (1987) và Nguyễn Nghiêm Minh et al. (1993-1995). Đồng thời, chương 2 chuẩn hóa hệ thuật ngữ chuyên ngành và mô tả quy trình phân tích thực địa kết hợp các phương pháp thí nghiệm trong phòng (lát mỏng, khoáng tướng, SEM-EDS, hóa silicat, ICP, ICP-MS, bao thể nhiệt dịch, phân tích đồng vị $O-H$, U-Pb zircon).

Chương 3: Đặc điểm địa chất quặng hoá vàng khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng

Chương 3 trình bày chi tiết hình thái, cấu trúc và phân bố của các đới quặng và thân quặng vàng:

  • Phân bố: Quặng hóa vàng phân bố tập trung trong đới kéo dài ~20 km phương á vĩ tuyến và tây bắc - đông nam, gồm 4 khu vực chính:
    1. Khu Huổi Cọ - Bản Sàn: Phát hiện 2 đới khoáng hóa, 5 thân quặng (như thân quặng TQ.3 lộ tại hào H.3).
    2. Khu Bản Tang - Na Quya: Phát hiện 4 đới khoáng hóa, 7 thân quặng (như thân quặng TQ.1 tại hào H.1).
    3. Khu Đông Bản Tang: Xác định 4 đới khoáng hóa, 1 thân quặng và 5 điểm quặng lộ.
    4. Khu Huổi Mây: Xác định 3 đới khoáng hóa, 2 thân quặng.
  • Hình thái và thế nằm: Các thân quặng có dạng mạch, mạng mạch, thấu kính dạng mạch phân bố trong các đới đá bị dập vỡ kiến tạo, milonit hóa, cà nát thuộc đá phun trào ryolit, ryodacit, andesit và trầm tích lục nguyên tập 1 hệ tầng Đồng Trầu ($T_2a dt_1$). Chiều dày thân quặng biến đổi từ vài chục centimet đến hàng mét, kéo dài từ vài chục mét đến hàng trăm mét.
  • Biến đổi nhiệt dịch đá vây quanh: Gồm 2 kiểu biến đổi nhiệt dịch chủ đạo:
    • Biến đổi propylit hóa: Phát triển diện rộng trong đá phun trào mafic - trung tính, tổ hợp khoáng vật đặc trưng gồm actinolit + epidot + chlorit + albit + thạch anh + pyrit hoặc calcit + albit + chlorit + sericit + pyrit.
    • Biến đổi berezit hóa: Phân bố bám sát các đới đứt gãy dập vỡ chứa thân quặng, tổ hợp cộng sinh gồm thạch anh + sericit + pyrit $\pm$ ankerit. Ngoài ra có thạch anh hóa, sericit hóa và ankerit hóa cục bộ.

Chương 4: Đặc điểm thành phần vật chất và nguồn gốc quặng vàng khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng

Chương 4 cung cấp kết quả phân tích thành phần khoáng vật, cấu tạo - kiến trúc quặng, hóa lý dòng nhiệt dịch và mô hình sinh khoáng:

  • Thành phần khoáng vật quặng: Gồm vàng tự sinh (Au I và Au II), pyrit (thế hệ I, II, III), arsenopyrit (I, II), chalcopyrit, sphalerit, galena, pyrotin, covelin, magnetit, goethit, scorodit. Khoáng vật mạch gồm thạch anh, sericit, calcit, ankerit, chlorit, albit.
  • Kiến trúc và cấu tạo quặng: Kiến trúc hạt tự hình, nửa tự hình, tha hình, kiến trúc gặm mòn thay thế, kiến trúc vi mạch xuyên cắt, kiến trúc phân hủy dung dịch cứng (emunxi chalcopyrit trong sphalerit). Cấu tạo xâm tán, cấu tạo mạch, mạng mạch, cấu tạo ổ đặc xít và cấu tạo lỗ hổng (dạng giả hình goethit thay thế pyrit).
  • Phân chia kiểu quặng và tiến trình tạo khoáng: Hoạt động nhiệt dịch trải qua 4 giai đoạn:
    1. Giai đoạn I (tiền quặng): Thạch anh - pyrit I.
    2. Giai đoạn II (tạo quặng sản phẩm 1): Kiểu quặng thạch anh - arsenopyrit - vàng. Vàng tự sinh thế hệ I (Au I) kích thước vi hạt đẳng thước đến tha hình, nằm dưới dạng bao thể trong arsenopyrit I hoặc xâm tán trong thạch anh cùng pyrit II.
    3. Giai đoạn III (tạo quặng sản phẩm 2): Kiểu quặng thạch anh - sulfur đa kim - vàng. Vàng tự sinh thế hệ II (Au II) có quan hệ tiếp xúc phẳng đồng sinh với sphalerit, chalcopyrit, galena, arsenopyrit II, pyrit III, xuyên lấp theo vi khe nứt của pyrit II.
    4. Giai đoạn IV (sau quặng): Thạch anh - carbonat (calcit).
Giai đoạn tạo khoáng Tổ hợp khoáng vật cộng sinh Kiểu quặng sản phẩm Thế hệ vàng
Giai đoạn I Thạch anh + Pyrit I Thạch anh - pyrit (tiền quặng) Không có
Giai đoạn II Thạch anh + Arsenopyrit I + Pyrit II + Vàng tự sinh (Au I) Thạch anh - arsenopyrit - vàng Vàng thế hệ I (Au I)
Giai đoạn III Thạch anh + Pyrit III + Arsenopyrit II + Chalcopyrit + Sphalerit + Galena + Pyrotin + Vàng tự sinh (Au II) Thạch anh - sulfur đa kim - vàng Vàng thế hệ II (Au II)
Giai đoạn IV Calcit + Thạch anh $\pm$ Ankerit Thạch anh - carbonat (sau quặng) Không có
  • Điều kiện lý - hóa và nguồn gốc dung dịch tạo quặng:
    • Nhiệt độ đồng hóa bao thể thạch anh phân tích được 2 khoảng nhiệt độ tương ứng với 2 giai đoạn tạo quặng sản phẩm: giai đoạn II từ 240°C đến 320°C; giai đoạn III từ 160°C đến 250°C.
    • Phép đo nghiệm lạnh xác định nồng độ muối chất lưu đạt từ 4,5 đến 9,2 wt% NaCl tương đương.
    • Phân tích Raman thành phần pha khí bao thể xác định khí chứa $CO_2, CH_4, N_2, H_2O$.
    • Áp suất tạo quặng ước tính 450 - 780 bar, tương ứng độ sâu thành tạo khoảng 1,5 - 2,8 km. Tỷ trọng chất lưu biến thiên từ 0,78 đến 0,92 g/cm³.
    • Phân tích đồng vị bền $\delta^{18}\text{O}$ và $\delta\text{D}$ của bao thể chất lưu trong thạch anh rơi vào trường nước magma nguyên sinh (magmatic water), chứng minh nguồn gốc dung dịch nhiệt dịch tách ra từ quá trình kết tinh magma granitoid phức hệ Sông Mã.

Chương 5: Các yếu tố khống chế quặng hóa và các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm quặng vàng khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng

Chương 5 tổng hợp các yếu tố kiểm soát không gian sinh khoáng, xác lập dấu hiệu tìm kiếm và khoanh vùng đánh giá tài nguyên:

  • Các yếu tố khống chế quặng hóa:
    1. Yếu tố magma: Granitoid phức hệ Sông Mã ($Gp/T_2sm$, tuổi $247 \pm 2,5$ triệu năm) thuộc kiểu I-granite, giàu kiềm-vôi, là nguồn cung cấp nhiệt, chất lưu và kim loại quặng.
    2. Yếu tố cấu trúc - kiến tạo: Các hệ thống đứt gãy sâu phương tây bắc - đông nam và các đứt gãy thứ cấp phương á vĩ tuyến (đứt gãy Bản Sàn F.9, đứt gãy Bản Hạt - Na Khe F.10, đứt gãy F.8, F.12), các đới cà nát, dập vỡ kiến tạo đóng vai trò kênh dẫn dung dịch nhiệt dịch và bẫy cấu trúc định vị thân quặng.
    3. Yếu tố thạch học - địa tầng: Các tập đá ryolit, ryodacit, andesit và tuf xen trầm tích vụn thô thuộc tập 1 hệ tầng Đồng Trầu ($T_2a dt_1$) có độ giòn cao, dễ bị nứt nẻ kiến tạo, đóng vai trò tầng đá vây quanh thuận lợi cho quá trình biến đổi trao đổi nhiệt dịch và lắng đọng quặng vàng.
  • Tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm: Tiền đề thạch học (tập 1 hệ tầng Đồng Trầu), tiền đề magma (diện ven rìa khối granitoid Sông Mã), tiền đề cấu trúc (đới dập vỡ đứt gãy á vĩ tuyến và TB-ĐN). Dấu hiệu trực tiếp gồm các đới biến đổi berezit hóa, thạch anh hóa - sulfur hóa, các vành phân tán trọng sa vàng sa khoáng và dị thường địa hóa các nguyên tố chỉ thị Au, As, Cu, Pb, Zn.
  • Kết quả khoanh định triển vọng và tính tài nguyên quặng vàng gốc cấp 334a:
STT Khu vực triển vọng Số đới khoáng hóa Số thân quặng Tài nguyên dự báo cấp 334a (kg Au)
1 Khu Bản Tang - Na Quya 04 07 2.146
2 Khu Huổi Cọ - Bản Sàn 02 05 970
3 Khu Huổi Mây 03 02 242
4 Khu Đông Bản Tang 04 01 142
Tổng Toàn vùng nghiên cứu 13 15 3.500

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học

  1. Xác lập điều kiện hóa - lý và nguồn gốc: Bằng tổ hợp phương pháp phân tích định lượng (nghiệm lạnh, quang phổ Raman, đồng vị bền $\delta^{18}\text{O}$ và $\delta\text{D}$), luận án đã xác định được nhiệt độ tạo quặng (160 - 320°C), độ muối dung dịch (4,5 - 9,2 wt% NaCl tương đương), áp suất (450 - 780 bar), độ sâu tạo quặng (1,5 - 2,8 km) và chứng minh dung dịch nhiệt dịch tạo quặng có nguồn gốc magma.
  2. Xác lập mô hình magma - quặng: Luận án làm sáng tỏ vai trò vây quanh quặng của các thành tạo phun trào trung tính - axit hệ tầng Đồng Trầu ($T_2a dt_1$) và vai trò sinh quặng của granitoid phức hệ Sông Mã ($T_2sm$, I-granite).
  3. Phân chia kiểu mỏ và tiến trình tạo khoáng: Luận án xác lập quặng hóa vàng trong vùng thuộc kiểu mỏ nhiệt dịch nguồn xâm nhập, diễn ra qua 4 giai đoạn với 2 kiểu quặng sản phẩm: thạch anh - arsenopyrit - vàng và thạch anh - sulfur đa kim - vàng.
  4. Bổ sung dữ liệu tuổi đồng vị: Cung cấp kết quả phân tích tuổi U-Pb zircon mới cho phức hệ Sông Mã ($247 \pm 2,5$ triệu năm) và ryolit hệ tầng Đồng Trầu (250 - 255 triệu năm), góp phần chuẩn hóa tiến trình magma - kiến tạo Trias tại đới Trường Sơn.
  5. Xác lập hệ thống yếu tố khống chế quặng: Hệ thống hóa 3 nhóm yếu tố khống chế: magma (phức hệ Sông Mã), kiến tạo (đới dập vỡ đứt gãy tây bắc - đông nam và á vĩ tuyến), thạch học - địa tầng (tập 1 hệ tầng Đồng Trầu).

Đóng góp về mặt thực tiễn và kiến nghị giải pháp

  • Đánh giá tài nguyên: Luận án đã tổng hợp và khoanh định 4 diện tích triển vọng, tính toán tài nguyên quặng vàng gốc dự báo cấp 334a đạt 3.500 kg Au, trong đó khu Bản Tang - Na Quya (2.146 kg) và Huổi Cọ - Bản Sàn (970 kg) là hai diện tích triển vọng nhất.
  • Định hướng tìm kiếm: Thiết lập hệ thống tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm quặng vàng gốc trong thành tạo phun trào, phục vụ công tác quy hoạch, điều tra cơ bản địa chất và cấp phép thăm dò khoáng sản vàng tại Nghệ An và các đới có cấu trúc tương đồng.
  • Kiến nghị: Tiếp tục đầu tư công tác tìm kiếm - thăm dò đánh giá chi tiết theo chiều sâu và phần kéo dài của các thân quặng tại khu Bản Tang - Na Quya và Huổi Cọ - Bản Sàn; áp dụng tổ hợp phương pháp địa vật lý (thăm dò điện tử, từ trường) kết hợp khoan sâu kiểm chứng tại các đới biến đổi berezit hóa dọc đứt gãy F.9 và F.10.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Các số liệu thực địa và công trình khai đào (hào, giếng, vết lộ) chủ yếu tập trung trên phần nông của bề mặt địa hình; số lượng lỗ khoan sâu còn hạn chế do địa hình chia cắt phức tạp của vùng núi cao Tây Bắc Nghệ An. Số lượng mẫu phân tích đồng vị bền và tuổi tuyệt đối mới dừng lại ở các vị trí đại diện chính.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Cần tiếp tục mở rộng thi công các công trình khoan kiểm chứng ở các mức sâu dưới 100 - 300 m nhằm đánh giá quy luật biến đổi hàm lượng vàng theo chiều thẳng đứng; tiến hành phân tích bổ sung đồng vị chì ($Pb-Pb$) và lưu huỳnh ($\delta^{34}\text{S}$) trên các khoáng vật sulfur để chi tiết hóa hơn nữa cơ chế tiến hóa hóa - lý của hệ thống nhiệt dịch.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho các nhóm đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên ngành Kỹ thuật Địa chất, Địa chất khoáng sản, Địa hóa học: Cung cấp phương pháp luận chuẩn mực trong nghiên cứu thành hệ mỏ quặng nội sinh, kỹ thuật kết hợp dữ liệu thạch học, khoáng tướng, SEM-EDS, phân tích bao thể nhiệt dịch và đồng vị bền.
  • Giảng viên và nhà khoa học tại các viện nghiên cứu, trường đại học địa chất: Bổ sung bộ số liệu thực nghiệm chi tiết về magma á núi lửa Trias, bối cảnh kiến tạo rift nội lục sau va chạm Sầm Nưa - Hoành Sơn và đặc điểm sinh khoáng vàng đới Trường Sơn.
  • Cơ quan quản lý nhà nước và doanh nghiệp thăm dò khai thác khoáng sản (Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, các Liên đoàn Địa chất): Sử dụng trực tiếp bộ tiêu chí tiền đề - dấu hiệu tìm kiếm và số liệu khoanh vùng tài nguyên dự báo cấp 334a để lập đề án thăm dò, quy hoạch khai thác tài nguyên quặng vàng gốc.

Câu hỏi thường gặp

1. Quặng hóa vàng tại rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng thuộc kiểu mỏ nào và có những kiểu quặng sản phẩm nào?

Quặng hóa vàng trong vùng nghiên cứu thuộc kiểu mỏ nhiệt dịch nguồn xâm nhập (intrusion-related hydrothermal gold deposit). Quá trình tạo khoáng diễn ra qua 4 giai đoạn, trong đó có 2 kiểu quặng sản phẩm chính:

  1. Kiểu quặng thạch anh - arsenopyrit - vàng (hình thành ở giai đoạn II, nhiệt độ 240 - 320°C, chứa vàng tự sinh Au I).
  2. Kiểu quặng thạch anh - sulfur đa kim - vàng (hình thành ở giai đoạn III, nhiệt độ 160 - 250°C, chứa vàng tự sinh Au II cộng sinh với sphalerit, galena, chalcopyrit, pyrit III).

2. Vai trò của hệ tầng Đồng Trầu và phức hệ Sông Mã đối với quặng hóa vàng được xác định như thế nào?

  • Hệ tầng Đồng Trầu ($T_2a dt$): Đặc biệt là tập 1 ($T_2a dt_1$) gồm các đá phun trào ryolit, dacit, andesit và tuf vụn thô, đóng vai trò là tầng đá vây quanh quặng. Tính chất cơ - lý giòn của đá phun trào tạo điều kiện cho đứt gãy dập vỡ tạo khoảng trống và tương tác trao đổi nhiệt dịch (berezit hóa, propylit hóa).
  • Phức hệ Sông Mã ($Gp/T_2sm$): Các thể xâm nhập granitoid á núi lửa (tuổi $247 \pm 2,5$ triệu năm, I-granite) đóng vai trò là nguồn sinh quặng, cung cấp nguồn nhiệt dịch mang kim loại vàng và các sulfur.

3. Dữ liệu thực nghiệm nào chứng minh dung dịch tạo quặng có nguồn gốc magma?

Nguồn gốc magma của dung dịch tạo quặng được chứng minh qua:

  • Phân tích đồng vị bền Oxy và Hydro của nước bao thể trong thạch anh cho giá trị $\delta^{18}\text{O}$ và $\delta\text{D}$ rơi hoàn toàn vào trường nước magma nguyên sinh (magmatic water).
  • Phân tích quang phổ Raman và nghiệm lạnh bao thể cho thấy chất lưu có độ muối trung bình (4,5 - 9,2 wt% NaCl tương đương), pha khí giàu $CO_2, CH_4, N_2$, đặc trưng cho dung dịch nhiệt dịch hậu magma của các đá xâm nhập granitoid giàu kiềm vôi.

4. Tổng tài nguyên quặng vàng gốc dự báo cấp 334a của vùng nghiên cứu là bao nhiêu và phân bố ở những khu vực nào?

Tổng tài nguyên dự báo cấp 334a quặng vàng gốc của vùng nghiên cứu là 3.500 kg Au, được phân bố tại 4 khu vực:

  1. Khu Bản Tang - Na Quya: 2.146 kg Au (4 đới khoáng hóa, 7 thân quặng).
  2. Khu Huổi Cọ - Bản Sàn: 970 kg Au (2 đới khoáng hóa, 5 thân quặng).
  3. Khu Huổi Mây: 242 kg Au (3 đới khoáng hóa, 2 thân quặng).
  4. Khu Đông Bản Tang: 142 kg Au (4 đới khoáng hóa, 1 thân quặng).

5. Tuổi thành tạo của đá phun trào hệ tầng Đồng Trầu và granitoid phức hệ Sông Mã được định tuổi bằng phương pháp nào?

Tuổi của hai thành tạo magma được xác định bằng phương pháp phân tích đồng vị U-Pb trên khoáng vật zircon (sử dụng thiết bị SHRIMP/LA-ICP-MS):

  • Đá ryolit hệ tầng Đồng Trầu có tuổi trong khoảng 250 - 255 triệu năm (tương ứng Trias giữa, Anisi).
  • Granitoid phức hệ Sông Mã có tuổi $247 \pm 2,5$ triệu năm (Trias giữa).

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Đồng Văn Giáp đã làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc địa chất, thành phần vật chất và nguồn gốc quặng hóa vàng tại khu vực rìa tây nam cấu trúc Bù Khạng. Công trình xác lập quặng vàng trong vùng thuộc kiểu mỏ nhiệt dịch nguồn xâm nhập với 2 kiểu quặng sản phẩm đặc trưng qua 4 giai đoạn tạo khoáng, chịu sự khống chế của magma granitoid phức hệ Sông Mã, hệ thống đứt gãy kiến tạo và đá vây quanh phun trào hệ tầng Đồng Trầu. Kết quả tính toán tài nguyên dự báo 3.500 kg vàng cấp 334a cùng hệ thống tiền đề - dấu hiệu tìm kiếm cung cấp luận cứ khoa học tin cậy cho công tác quy hoạch, điều tra cơ bản và thăm dò khoáng sản vàng tại khu vực Tây Bắc Nghệ An.