CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1. Khái quát về vị trí và đặc điểm vùng nghiên cứu Khu vực nghiên cứu thuộc địa phận huyện Hoà An, tỉnh Cao Bằng, cách thành phố Cao Bằng khoảng 8,0km về phía tây bắc. Khu vực nghiên cứu có hình chữ nhật và được giới hạn bởi bốn điểm có toạ độ VN2000, kinh tuyến trục 1050, múi chiếu 60 thể hiện tại bảng 1. Toạ độ những điểm khép góc khu vực Hoà An, Cao Bằng STT X(m) Y(m) 1 2516100 623820 2 2516100 639760 3 2499150 639760 4 2499150 623820 Khu vực nghiên cứu có địa hình núi thấp, sườn thoải, có độ cao tuyệt đối 200-500m, hệ thống sông suối chủ yếu chảy theo hướng đông nam, vùng có giao thông thuận lợi cho việc điều tra, nghiên cứu địa chất.
Lịch sử nghiên cứu địa chất 1. Giai đoạn trước năm 1954 Trong giai đoạn này công tác nghiên cứu địa chất chủ yếu do các nhà địa chất người Pháp thực hiện như R. Các công trình này đã mô tả về địa tầng, magma nhưng khá sơ lược. Về cấu trúc kiến tạo, các nghiên cứu này xếp vùng Hoà An thuộc "mảng” kiến trúc "Thượng Bắc Bộ" hay "Đông Nam Trung Quốc" có lịch sử phát triển lâu dài với nhiều pha và mang tính kế thừa.
Trong đó có pha tạo núi mãnh liệt trên toàn lãnh thổ xảy ra vào thời kỳ sát trước Nori và là pha uốn nếp chính ở Đông Dương. Sau cách mạng tháng tám đến năm 1954 do ảnh hưởng của chiến tranh nên công tác nghiên cứu địa chất không được tiến hành. Giai đoạn sau năm 1954 Về công tác nghiên cứu địa chất: Sau năm 1954 nhiều công trình nghiên cứu được thực hiện nhưng chủ yếu là tổng hợp, chỉnh lý, có bổ sung khảo sát các công trình do các nhà địa chất Pháp trước thực hiện trước đây như "Từ điển địa tầng Đông Dương" (Saurin E, 1956) hoặc kiến 8 tạo Miền Bắc Việt Nam (Kitovani S. Sau đây là một số công trình quan trọng trong khu vực nghiên cứu.
Công trình đầu tiên là Bản đồ địa chất Miền Bắc Việt Nam, tỷ lệ 1:500. Đây là công trình có tính khoa học và thực tiễn cao trong khu vực, công trình đã phân chia được một số thành tạo khác nhau trong đó có điệp Sông Hiến (T2-3sh) và xác lập được các thành tạo magma của phức hệ Cao Bằng. Về kiến tạo đã phân chia khu vực ra các đới tướng - cấu trúc, phân cách bởi các đứt gãy sâu. Công trình thứ hai là công trình Bản đồ địa chất tờ Chinh Si - Long Tân, tỷ lệ 1:200.000 (Phạm Đình Long và nnk, 1974), công trình đã giải quyết được một số vấn đề cơ bản như: Phân chia một số phân vị trên cơ sở phát hiện hoá thạch bọ Ba Thuỳ, xác lập điệp Tốc Tát với đặc trưng là đá vôi vân đỏ và phần cao chứa vỉa mangan và đã xác nhận loạt trầm tích liên tục từ Devon sớm tới Devon muộn.
Hệ thống hoá và xác nhận lại các điểm khoáng hoá gồm mangan, bauxit, đồng - niken. Năm 1999, Nguyễn Thế Cương và nnk đã tiến hành đo vẽ và lập bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Cao Bằng - Đông Khê, báo cáo đã ghi nhận lại các khối mafic, siêu mafic chứa khoáng hoá niken - đồng, song chưa được quan tâm nghiên cứu do ít có tiềm năng. Ngoài ra, báo cáo đã xác định ranh giới các thành tạo địa chất trên cơ sở thuyết địa mảng. Năm 2005, Nguyễn Công Thuận và nnk đã tiến hành đo vẽ và lập bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Trùng Khánh.
Kết quả nghiên cứu đã phân chia, mô tả khá chi tiết sáu phân vị địa tầng liên tục từ Devon sớm đến Devon muộn và magma có mặt trong nhóm tờ. Báo cáo đã chỉ ra nhưng đới cấu trúc chờm nghịch trong khu vực, bước đầu phân các pha kiến tạo và sơ lược tiến hoá kiến tạo trong vùng nghiên cứu. Năm 2011, Vũ Quang Lân và nnk đá tiến hành đo vẽ và lập bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:50.0000 nhóm tờ Hà Quảng. Báo cáo đã mô tả tương đối chi tiết các thành tạo thuộc các hệ tầng Mia Lé, Nà Quản, Tốc Tát, Bắc Sơn, Đồng Đằng, Sông Hiến và Cao Bằng, phát hiện bazan cầu gối trong hệ tầng Bằng Giang.
Đã ghi nhận và thể hiện phức hệ Cao Bằng có thành phần từ siêu mafic đến axit và các đai 9 mạch thành phần diabas không rõ tuổi, gồm các khối: Lũng Luông, Xuân Trường - Cần Yên, Bó Nình, Khau Mia, Cao Mia, Khắc Thiệu, Suối Củn và xếp chúng vào tuổi Permi muộn. Phát hiện quan hệ phủ không chỉnh hợp của đá bazan hệ tầng Bằng Giang trên đá vôi hệ tầng Bắc Sơn và phủ không chỉnh hợp của hệ tầng Sông Hiến trên hệ tầng Bằng Giang. Báo cáo tiếp tục ghi nhận khoáng hoá niken - đồng liên quan đến các thể siêu mafic trong vùng nghiên cứu ít có tiềm năng. Về công tác tìm kiếm thăm dò khoáng sản: Năm 1960, Đoàn địa chất 13 Tổng cục Địa chất cùng với các chuyên gia Liên Xô đã tiến hành tìm kiếm quặng niken từ Cao Bằng đến Thanh Hoá.
Kết quả của công tác tìm kiếm ghi nhận nhiều điểm khoáng hoá niken - đồng khu vực, trong đó hai khối suối Củn và Đông Chang (Phan Thanh) là có giá trị hơn cả. Tuy nhiên, tác giả cho rằng các khối siêu mafic có quy mô nhỏ, ít có tiềm năng và không đươc quan tâm nghiên cứu tiếp. Năm 2004, Nguyễn Duy Tiêu và nnk đã tiến hành kiểm tra chi tiết dải dị thường từ vùng Cao Bằng - Thất Khê. Tại công trình này, trên cơ sở tài liệu địa vật lý, tài liệu khoan 5 lỗ khoan kiểm tra dị thường.
Tác giả đã xác định được các hệ thống đứt gãy, phân định cấu trúc địa chất, khoanh định các khối các khối magma trong khu vực và tiếp tục khẳng định sự tồn tại của khoáng hoá niken - đồng trong vùng nghiên cứu và cho rằng ít triển vòng bởi hàm lượng niken - đồng thấp. Năm 2017, Trần Minh Quang và nnk đã tiền hành thăm dò các khối Hà Trì, Phan Thanh và một phần phía nam của khối Suối Củn. Báo cáo đã khoanh định và mô tả được các thành tạo địa chất, khoanh nối được các thân quặng niken - đồng theo kết quả phân tích hoá học. Phần phía bắc khối Suối Củn Củn đã được cấp phép khai thác từ năm 2008 và chưa có công trình khoan sâu để đánh giá.
Về công tác nghiên cứu chuyên đề: Khu vực Hoà An nằm trong đới cấu trúc Sông Hiến, Hạ Lang thuộc vùng Đông Bắc Việt Nam. Đây là vùng có cấu trúc địa chất phức tạp, sự chồng lấn của các yếu tố kiến tạo và được nhiều nhà địa chất quan tâm nghiên cứu, trong đó phải kế đến các công trình nghiên cứu của các tác giả như: Trần Trọng Hoà và nnk., 2004, 2008b; 10 Polyakov và nnk., 2009; Lepvrier và nnk., 2011; Trần Thanh Hải và nnk., 2009, 2009; Nguyễn Hoàng và nnk., Qin và nnk., 2011; 2012; Trần Thanh Hải và nnk., 2011; Ngô Xuân Thành và nnk.Halpin, Trần Thanh Hải, Chun-KitLai, Sebastien Meffre, Anthony. Số liệu nghiên cứu của các công trình này có ý nghĩa rất quan trọng trong việc luận giải và lập lại lịch sử tiến hoá kiến tạo của vùng, định hướng cho công tác điều tra, tìm kiếm các khoáng sản nội sinh. Vị trí vùng nghiên cứu trong bình đồ cấu trúc kiến tạo khu vực Theo Đovjikov A., 1965, Trần Văn Trị và nnk., 1977, vùng nghiên cứu được xếp vào đới cấu trúc Sông Hiến và Hạ Lang, thuộc “miền chuẩn uốn nếp Đông Việt Nam”.
Trên quan điểm của kiến tạo mảng, các nghiên cứu đã đưa phần Bắc và Đông Bắc Việt Nam (trong đó có vùng nghiên cứu) là phần rìa phía nam của mảng lục địa cổ Nam Trung Hoa, trong Mesozoi sớm khu vực nghiên cứu thuộc đai tạo núi do sự va chạm của mảng này với mảng Đông Dương và Nam Trung Hoa (Hutchison C., 1989; Nguyễn Xuân Tùng và Trần Văn Trị. Theo Trần Trọng Hòa và nnk., 2008 và Trần Văn Trị và nnk., 2009, 2015, khu vực nghiên cứu được đưa vào hệ rift nội lục Permi - Mesozoi Sông Hiến nằm chồng lên đai tạo núi đa kỳ Neoproterozoi - Paleozoi sớm Đông Bắc Bộ, kéo dài tương đồng sang Vân Nam - Quảng Tây (Trung Quốc, Hình 1. Vị trí kiến tạo khu vực nghiên cứu trên sơ đồ cấu trúc khu vực (Theo Trần Văn Trị và nnk., 2015) Các nghiên cứu của Trần Thanh Hải và nnk., 2006, 2011 và Halpin và nnk., 2015 dẫn tới kết luận rằng khu vực Cao Bằng - Thất Khê là một phần của một đới khâu kiến tạo (Dian - Qiong - Sông Hiến), bao gồm cả sự tồn tại các tổ hợp mellange và ophiolit được hình thành do sự phá huỷ một bồn trũng đại dương, có thể liên quan tới 12 một nhánh của Paeotethys và sau đó là sự kiện tạo núi diễn ra trong Paleozoi muộn và Mesozoi sớm. Theo mô hình này, đới khâu Ailao Shan - Sông Mã và Dian Qiong - Sông Hiến là một thực thể thống nhất và toàn bộ khu vực phía tây nam đới khâu Dian - Qiong Sông Hiến thuộc khu vực Đông Bắc Bộ thuộc rìa lục địa tích cực và tiến hóa thành một đai tạo núi trong Paleozoi muộn - Mesozoi và là một phần của địa khối Đông Dương (Hình 1.
Nghiên cứu này cũng cho rằng vùng Sông Hiến nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng không thuôc tỉnh magma lớn Emeishan như một số nghiên cứu trước đó đề cập (Trần Trọng Hòa và nnk., 2008; Faure et al. Mô hình khôi phục cấu hình kiến tạo khu vực Đông Dương và Nam Trung Hoa trước khi có sự dịch chuyển dọc theo các đới đứt gãy lớn gồm Sông Hồng, Điện Biên Phủ và Hepu-Hetai trong Kainozoi, thể hiện quan hệ giữa đới khâu Dian Qiong - Sông Hiến với đới khâu Ailao Shan - Sông Mã trong Permi muộn (Ghi chú: DBPF: Đứt gãy Điện Biên; HHF: Đứt gãy Hepu – Hetai; NB: Bồn trũng Nanpanjiang; ELIP: Tỉnh magma lớn Emeishan (Large Igneous Province, bao gồm magma Sông Đà); RRF: Đứt gãy Sông Hồng. Theo mô hình này, đới khâu Dian Qiong - Sông Hiến và Ailao Shan Sông Mã có thể là một cấu trúc duy nhất phân tách giữa mảng Đông Dương và Nam Trung Hoa, bị chia cắt như hiện tại do hoạt động dịch bằng trái của đứt gãy Sông Hồng và Điện Biên trong Kainozoi (Theo Halpin và nnk.