Đặc điểm khoáng vật học và điều kiện hình thành mỏ thiếc Suối Bắc khu vực Quỳ Hợp

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus đặc điểm khoáng vật học nguồn gốc và điều kiện thành tạo mỏ thiếc suối bắc khu vực quỳ hợp, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Trần Thị Mận
• Người hướng dẫn: TS. Phan Lưu Anh
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Khoáng Vật Học
• Đề tài: Nghiên cứu đặc điểm khoáng vật học nguồn gốc và điều kiện thành tạo mỏ thiếc Suối Bắc khu vực Quỳ Hợp
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Vị trí khu vực nghiên cứu
• 1.2. Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Khái quát về thiếc
• 2.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu
• 2.2.1. Các nghiên cứu trên thế giới
• 2.2.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam
• 2.2.3. Tình hình nghiên cứu mỏ thiếc gốc suối Bắc
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Nghiên cứu thực địa
• 2.3.2. Phương pháp phân tích mẫu trọng sa
• 2.3.3. Phương pháp khoáng tướng
• 2.3.4. Phương pháp phân tích EPMA
• 3. CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỎ THIẾC SUỐI BẮC KHU VỰC QUỲ HỢP
• 3.1. Thành phần và đặc điểm khoáng vật
• 3.2. Cấu tạo và kiến trúc quặng
• 3.2.1. Kiến trúc quặng
• 4. CHƯƠNG 4: NGUỒN GỐC, ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO CỦA MỎ THIẾC SUỐI BẮC KHU VỰC QUỲ HỢP
• 4.1. Xác định điều kiện thành tạo mỏ thiếc Suối Bắc, khu vực Quỳ Hợp
• 4.1.1. Cơ sở lý thuyết đa nhiệt kế arsenopyrit
• 4.1.2. Xác định nhiệt độ thành tạo mỏ thiếc Suối Bắc khu vực Quỳ Hợp
• 4.1.3. Luận giải nguồn gốc mỏ thiếc Suối Bắc
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu khoáng vật học mỏ thiếc Suối Bắc

Mỏ thiếc Suối Bắc tại Quỳ Hợp là một trong những khu vực có tiềm năng lớn về khoáng sản thiếc. Nghiên cứu này nhằm làm rõ các đặc điểm khoáng vật học và điều kiện hình thành của mỏ. Việc hiểu rõ về khoáng vật học không chỉ giúp trong việc khai thác hiệu quả mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường.

1.1. Đặc điểm địa chất khu vực Quỳ Hợp

Khu vực Quỳ Hợp nằm trong hệ tầng Sông Cả, với các thành tạo địa chất đa dạng. Đặc điểm địa chất này ảnh hưởng lớn đến sự hình thành và phân bố của mỏ thiếc Suối Bắc.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu khoáng vật học

Nghiên cứu khoáng vật học giúp xác định thành phần, cấu trúc và nguồn gốc của mỏ thiếc, từ đó đưa ra các phương pháp khai thác hiệu quả và bền vững.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu mỏ thiếc Suối Bắc

Mặc dù mỏ thiếc Suối Bắc có tiềm năng lớn, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc nghiên cứu và khai thác. Các vấn đề như ô nhiễm môi trường, sự biến đổi khí hậu và sự thiếu hụt nguồn lực nghiên cứu là những yếu tố cần được xem xét.

2.1. Ô nhiễm môi trường do khai thác khoáng sản

Khai thác thiếc có thể gây ra ô nhiễm đất và nước, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Cần có các biện pháp quản lý môi trường hiệu quả.

2.2. Thiếu hụt nguồn lực nghiên cứu

Việc thiếu hụt nguồn lực tài chính và nhân lực có thể cản trở các nghiên cứu sâu hơn về mỏ thiếc Suối Bắc, từ đó ảnh hưởng đến khả năng khai thác bền vững.

III. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm khoáng vật học mỏ thiếc

Nghiên cứu khoáng vật học tại mỏ thiếc Suối Bắc được thực hiện thông qua nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm phân tích mẫu trọng sa, khoáng tướng và phân tích EPMA. Những phương pháp này giúp xác định thành phần và cấu trúc của khoáng vật.

3.1. Phân tích mẫu trọng sa

Phương pháp này giúp tách biệt các khoáng vật quặng từ mẫu đất, từ đó xác định được hàm lượng thiếc trong mỏ.

3.2. Phân tích khoáng tướng

Phân tích khoáng tướng giúp xác định cấu trúc và hình thái của các khoáng vật, từ đó đưa ra các nhận định về điều kiện hình thành mỏ.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy mỏ thiếc Suối Bắc có nhiều đặc điểm nổi bật về khoáng vật học. Những thông tin này có thể được ứng dụng trong việc khai thác và chế biến khoáng sản, đồng thời góp phần vào phát triển kinh tế địa phương.

4.1. Đặc điểm khoáng vật quặng thiếc

Mỏ thiếc Suối Bắc chủ yếu chứa các khoáng vật như cassiterit và stannit, với hàm lượng thiếc cao, cho thấy tiềm năng khai thác lớn.

4.2. Ứng dụng trong công nghiệp

Thông tin từ nghiên cứu có thể được áp dụng trong các ngành công nghiệp chế biến khoáng sản, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu tác động đến môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu đặc điểm khoáng vật học và điều kiện hình thành mỏ thiếc Suối Bắc mở ra nhiều triển vọng cho việc khai thác bền vững. Cần tiếp tục đầu tư nghiên cứu để khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên này.

5.1. Tương lai của mỏ thiếc Suối Bắc

Với những nghiên cứu hiện tại, mỏ thiếc Suối Bắc có thể trở thành một nguồn tài nguyên quan trọng cho nền kinh tế Việt Nam trong tương lai.

5.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần có các nghiên cứu sâu hơn về điều kiện địa chất và khoáng vật học để tối ưu hóa quy trình khai thác và chế biến khoáng sản.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quặng thiếc là nguồn tài nguyên chiến lược phục vụ nhiều ngành công nghiệp mũi nhọn như điện tử, chế tạo hợp kim siêu dẫn và công nghệ hạt nhân. Trong bối cảnh tài nguyên thiếc sa khoáng tại Việt Nam đã bước vào giai đoạn cạn kiệt, việc chuyển hướng nghiên cứu và đánh giá tiềm năng thiếc gốc đóng vai trò sống còn đối với an ninh nguyên liệu quốc gia. Huyện Quỳ Hợp thuộc tỉnh Nghệ An là một trong những trung tâm sinh khoáng thiếc quan trọng nhất cả nước, nổi bật với mỏ thiếc gốc Suối Bắc có tổng trữ lượng cấp tài nguyên đạt 15.890,61 tấn Sn (gồm cấp TL 111 là 4.634,24 tấn và cấp TN 334a là 11.256,37 tấn).

Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán thiếu hụt dữ liệu chi tiết về đặc điểm khoáng vật học tiêu hình, thành phần hóa học tinh vi của các khoáng vật quặng và sự phân bố của các nguyên tố tạp chất có giá trị kinh tế cao. Mục tiêu trọng tâm của đề tài là phân tích thành phần khoáng vật quặng (cassiterit, pyrit, arsenopyrit, chalcopyrit), xác định cấu tạo - kiến trúc quặng, định lượng nhiệt độ thành tạo và luận giải nguồn gốc mỏ thiếc Suối Bắc.

Phạm vi nghiên cứu được triển khai tại mỏ thiếc gốc Suối Bắc thuộc khu vực Quỳ Hợp, nằm trong hệ tầng Sông Cả có tuổi Ordovic muộn - Silur sớm. Công trình mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc khi đóng góp trực tiếp vào cơ sở dữ liệu của đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước mã số ĐTĐL về đánh giá triển vọng thu hồi Inđi ứng dụng trong công nghệ nano, đồng thời cung cấp luận cứ kỹ thuật chuẩn xác giúp nâng cao hiệu suất thu hồi kim loại và định hướng công tác thăm dò mở rộng tại khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết sinh khoáng nhiệt dịch và mô hình thành tạo quặng thiếc liên quan đến hoạt động magma axit thuộc phức hệ Bản Chiềng trong vành đai sinh khoáng Tây Thái Bình Dương. Lý thuyết phân dị magma và dung dịch nhiệt dịch giải thích cơ chế bóc tách, vận chuyển và kết tủa của các pha khoáng vật quặng qua các đới cấu trúc nếp lõm và đứt gãy kiến tạo.

Trọng tâm lý thuyết hóa học khoáng vật áp dụng trong đề tài là mô hình địa nhiệt kế arsenopyrit được thiết lập bởi Kretschmar và Scott (1976) dựa trên hệ cân bằng pha Fe - As - S. Mô hình này chứng minh rằng arsenopyrit đồng nhất có tổng phần trăm trọng lượng của Co, Ni và Sb dưới 1% cho phép xác định chính xác nhiệt độ kết tinh thông qua hàm lượng phần trăm nguyên tử As (% at As) trong điều kiện cân bằng với pyrit hoặc pyrotin. Bên cạnh đó, đề tài vận dụng các khái niệm khoáng vật học cốt lõi gồm: khoáng vật tiêu hình, tổ hợp cộng sinh khoáng vật, cấu tạo xâm tán - dăm kết và kiến trúc biến dạng cà nát.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập thông qua 52 điểm đo vi dò điện tử cùng hệ thống mẫu quặng đại diện lấy trực tiếp tại 3 khu vực khai thác trọng điểm của mỏ Suối Bắc: Moong khai thác Công ty Kim loại màu Nghệ Tĩnh (tọa độ 19.39657E - 105.08029N), Moong khai thác Suối Bắc (tọa độ 19.39361E - 105.07920N) và khu vực Bản Toong (tọa độ 19.39238E - 105.08111N). Phương pháp lấy mẫu chọn lọc được thực hiện tại các gương lò khai thác, moong quặng gốc, mạch thạch anh - sulfur xuyên cắt đá phiến sét và mẫu quặng đuôi thải.

Quy trình phân tích tích hợp nhiều kỹ thuật chuyên sâu:

• Phương pháp trọng sa nhân tạo: Mẫu quặng được đập vỡ cỡ hạt 2 - 4 cm, nghiền nhỏ dưới 1 mm, đãi lấy khoáng vật nặng trong nước, phân cấp hạt qua 4 rây sàng tiêu chuẩn (1,0 mm; 0,63 mm; 0,4 mm; 0,315 mm), phân tách từ tính bằng nam châm điện và giám định hình thái dưới kính hiển vi soi nổi Carl Zeiss Stemi 2000C.
• Phương pháp khoáng tướng: Mẫu mài láng được kiểm tra dưới kính hiển vi phản quang Nikon 286073-Antimould (vật kính 3,5 mm) nhằm nhận diện cấu tạo, kiến trúc quặng và mối quan hệ cộng sinh.
• Phương pháp vi dò điện tử tử vi phân tích tia X (EPMA): Sử dụng thiết bị CAMEBAX Cameca SX-100 với điện áp gia tốc 20 kV, cường độ dòng điện chùm tia từ 8.600 nA đến 10.500 nA tại Viện Địa chất và Khoáng vật học Novosibirsk (Viện Hàn lâm Khoa học Nga). Phương pháp này được lựa chọn nhờ khả năng định lượng không phá hủy các nguyên tố chính và nguyên tố phân tán ở cấp độ micromet với giới hạn phát hiện dưới 0,01%.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích khoáng tướng và trọng sa nhân tạo đã làm sáng tỏ tổ hợp khoáng vật quặng tại mỏ thiếc Suối Bắc với 4 phát hiện quan trọng:

• Thứ nhất, xác lập thành phần khoáng vật quặng phân hóa thành 3 nhóm rõ rệt: Khoáng vật chủ yếu gồm cassiterit (hàm lượng biến thiên 1% - 33% trong mẫu khoáng tướng, chiếm trung bình 34% trọng lượng mẫu trọng sa), pyrit (chiếm đến 7%) và arsenopyrit (chiếm đến 5%). Khoáng vật thứ yếu gồm chalcopyrit (khoảng 0,1%), pyrotin và rutin. Khoáng vật hiếm gặp và thứ sinh bao gồm galenit, ilmenit, magnetit, scorodit, limonit, goethit và covellin.
• Thứ hai, đặc trưng tinh thể và hóa học của cassiterit: Cassiterit có kích thước 0,1 - 0,6 mm, màu nâu sẫm, ánh kim cương, xuất hiện cấu tạo vân gỗ và song tinh hình khuỷu. Phân tích EPMA cho thấy hàm lượng Sn kim loại đạt trung bình 77,75% (dao động từ 77,35% đến 78,10%). Đề tài phát hiện sự hiện diện của nguyên tố hiếm Inđi (In) với hàm lượng trung bình 0,015% tại moong KLM Nghệ Tĩnh và 0,008% tại moong Suối Bắc; ngoài ra còn có Ti (0,005 - 0,233%), W (0,001 - 0,091%), Nb (lên đến 0,002%) và Fe (0,016 - 0,251%).
• Thứ ba, đặc điểm địa hóa của nhóm sulfua đi kèm: Pyrit có hàm lượng Fe trung bình 46,47% và S trung bình 52,97%, mang tạp chất In lên đến 0,024% và Sn lên đến 0,025%. Chalcopyrit chứa Cu từ 34,18% đến 34,81%, Fe từ 27,70% đến 28,61% và đặc biệt tích tụ hàm lượng In rất cao, dao động từ 0,091% đến 0,176%.
• Thứ tư, xác định nhiệt độ kết tinh quặng qua địa nhiệt kế arsenopyrit: Arsenopyrit có hàm lượng Fe trung bình 33,73%, As trung bình 44,62% và S trung bình 20,71%. Phần trăm nguyên tử As quy đổi đạt trung bình 32,2% at As. Chiếu vào biểu đồ T - X trong trường cộng sinh ổn định với pyrit, nhiệt độ thành tạo của mỏ Suối Bắc được xác định chính xác ở mức khoảng 430°C.

Thảo luận kết quả

Nhiệt độ thành tạo 430°C khẳng định mỏ thiếc Suối Bắc được hình thành trong giai đoạn nhiệt dịch nhiệt độ cao đến trung bình, thuộc kiểu khoáng hóa thạch anh - sulfur - cassiterit liên quan mật thiết với phức hệ granitoit Bản Chiềng. Kết quả này tương đồng chặt chẽ với các nghiên cứu bao thể khí - lỏng tại các mỏ thiếc lân cận (khoảng nhiệt 390°C - 500°C) và phù hợp với quy luật thành tạo quặng thiếc gốc trên thế giới, như mỏ Rauhala ở Phần Lan (350°C tại 1,5 kbar) và mỏ Cordillera Real ở Bolivia (450°C - 530°C).

Cấu tạo quặng chủ yếu là dạng xâm tán và dạng ổ, kết hợp kiến trúc cà nát và dăm kết thể hiện các pha nứt nẻ kiến tạo đa kỳ. Dung dịch mang quặng nhiệt dịch đã di chuyển dọc theo các đứt gãy nghịch Suối Bắc (góc dốc 70 - 80 độ, biên độ dịch chuyển 30 - 35 m) và đứt gãy Bù Đan Toong (góc dốc 80 - 85 độ) để lấp đầy các khe nứt tách trong nếp lõm đá phiến thạch anh - sericit thuộc hệ tầng Sông Cả.

Dữ liệu hóa học được hệ thống hóa qua các bảng phân tích vi dò và biểu đồ tương quan phân tán, cho thấy các nguyên tố tạp chất như In, Fe, Ti, W phân bố phân tán trong mạng tinh thể cassiterit và chalcopyrit mà không tuân theo quy luật đồng biến tuyến tính, phản ánh sự dao động áp suất và nhiệt độ cục bộ trong quá trình kết tinh nhiệt dịch.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nâng cao hiệu quả khai thác, chế biến tài nguyên và bảo vệ môi trường mỏ, 4 nhóm giải pháp cụ thể được đề xuất:

1. Đổi mới quy trình công nghệ tuyển khoáng thiếc gốc: Doanh nghiệp khai thác cần cải tiến sơ đồ tuyển trọng lực kết hợp tuyển nổi chọn lọc nhằm thu hồi triệt để nhóm hạt mịn cassiterit có kích thước dưới 0,1 mm, nâng cao tỷ lệ thu hồi thiếc tổng thể từ mức 70% lên trên 85% trong giai đoạn 2026 - 2027.
2. Hoàn thiện dây chuyền chiết xuất tận thu Inđi và kim loại đi kèm: Bộ Khoa học và Công nghệ cùng các viện nghiên cứu chuyên ngành cần ứng dụng công nghệ thủy luyện và chiết tách dung môi đối với tinh quặng chalcopyrit (chứa 0,091 - 0,176% In) và cassiterit để thu hồi Inđi độ sạch cao phục vụ sản xuất vật liệu công nghệ cao theo lộ trình 2 năm tới.
3. Mở rộng công tác thăm dò địa chất theo chiều sâu: Đơn vị thăm dò cần triển khai các tuyến khoan sâu bổ sung từ 300 m đến 500 m bám theo trục nếp lõm phương Tây Bắc - Đông Nam và đới khoáng hóa Suối Mai - Bù Đan Toong nhằm gia tăng trữ lượng thiếc cấp 111 thêm 20 - 30% trong giai đoạn 2026 - 2030.
4. Kiểm soát nghiêm ngặt rủi ro ô nhiễm môi trường do khoáng vật sulfua: Cơ quan quản lý tài nguyên địa phương cần thiết lập hệ thống quan trắc tự động nước thải mỏ định kỳ hàng quý, xử lý triệt để bùn thải chứa arsenopyrit và scorodit để ngăn ngừa hiện tượng rò rỉ Asen (As) ra lưu vực sông suối, đảm bảo tiêu chuẩn môi trường quốc gia.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và dữ liệu thực nghiệm của luận văn là tài liệu tham khảo giá trị cho 4 nhóm đối tượng:

• Các nhà nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành Địa chất - Địa hóa: Sử dụng tập dữ liệu vi dò EPMA 52 điểm đo và phương pháp luận địa nhiệt kế arsenopyrit để giảng dạy, đối sánh sinh khoáng và phát triển các mô hình nhiệt dịch quặng thiếc.
• Kỹ sư địa chất thăm dò và quy hoạch khoáng sản: Vận dụng các dấu hiệu tiêu hình cấu trúc kiến tạo (đứt gãy nghịch Suối Bắc, nếp lõm hệ tầng Sông Cả) và tổ hợp cộng sinh khoáng vật để lập bản đồ dự báo và khoanh vùng triển vọng quặng thiếc gốc tại khu vực Bắc Trung Bộ.
• Kỹ sư công nghệ tuyển khoáng và luyện kim màu: Khai thác dữ liệu về kích thước hạt (0,1 - 0,6 mm), cấu trúc vân gỗ và hàm lượng sulfur để thiết kế tối ưu hóa dây chuyền nghiền tuyển, giảm tổn thất quặng và tận thu Inđi.
• Học viên cao học và sinh viên ngành Khoa học Trái đất: Tham khảo quy trình chuẩn hóa từ khâu lấy mẫu thực địa, gia công mẫu trọng sa, soi khoáng tướng đến phân tích vi dò hiện đại phục vụ nghiên cứu luận văn.

Câu hỏi thường gặp

Khoáng vật mang thiếc chủ đạo trong mỏ Suối Bắc là gì và có hàm lượng bao nhiêu? Cassiterit (SnO2) là khoáng vật chứa thiếc duy nhất tạo thành tụ khoáng tại mỏ Suối Bắc. Hàm lượng Sn kim loại trong cassiterit đạt trung bình 77,75% (từ 77,35% đến 78,10%), phân bố chủ yếu dưới dạng xâm tán và tập hợp ổ trong mạch thạch anh với kích thước hạt từ 0,1 mm đến 0,6 mm.

Tại sao địa nhiệt kế arsenopyrit lại được áp dụng thành công tại mỏ Suối Bắc? Arsenopyrit tại mỏ Suối Bắc cộng sinh đồng thời với pyrit và có độ tinh khiết cao, không chứa Co, Ni và Sb. Với hàm lượng As trung bình đạt 32,2% at As, mẫu hoàn toàn đáp ứng các tiêu chí thực nghiệm của Kretschmar và Scott (1976) để xác định chính xác nhiệt độ kết tinh 430°C.

Mỏ thiếc Suối Bắc có tiềm năng thu hồi kim loại hiếm Inđi không? Có tiềm năng rất lớn. Phân tích vi dò EPMA chứng minh Inđi tích tụ đáng kể trong chalcopyrit với hàm lượng từ 0,091% đến 0,176% và trong cassiterit đạt tới 0,015%, mở ra cơ hội tận thu nguồn nguyên liệu giá trị cao cho ngành công nghệ nano và bán dẫn.

Cấu trúc địa chất nào đóng vai trò khống chế quặng hóa chính tại khu vực mỏ? Quặng thiếc mỏ Suối Bắc nằm trong phụ hệ tầng dưới của hệ tầng Sông Cả (O3 - S1 sc1), bị khống chế trực tiếp bởi cấu trúc nếp lõm trục Tây Bắc - Đông Nam và hệ thống đứt gãy nghịch Suối Bắc (góc dốc 70 - 80 độ) cùng đới dập vỡ Bù Đan Toong.

Nhiệt độ thành tạo 430°C phản ánh điều gì về nguồn gốc mỏ thiếc Suối Bắc? Giá trị nhiệt độ 430°C khẳng định mỏ có nguồn gốc nhiệt dịch nhiệt độ cao đến trung bình. Quặng hóa được hình thành từ dung dịch nhiệt dịch giàu sulfur và kim loại liên quan đến hoạt động magma axit thuộc phức hệ Bản Chiềng thâm nhập vào đá phiến biến chất.

Kết luận

• Xác lập chi tiết tổ hợp khoáng vật quặng mỏ Suối Bắc với cassiterit (Sn đạt 77,75%), pyrit và arsenopyrit là các pha khoáng vật chủ đạo.
• Phát hiện tiềm năng kinh tế vượt trội của nguyên tố công nghệ cao Inđi tích tụ trong chalcopyrit (0,091 - 0,176%) và cassiterit (lên đến 0,015%).
• Ứng dụng thành công địa nhiệt kế arsenopyrit với hàm lượng 32,2% at As, định lượng nhiệt độ thành tạo quặng đạt mức 430°C.
• Luận giải rõ nguồn gốc nhiệt dịch nhiệt độ cao - trung bình khống chế bởi đới đứt gãy nghịch và nếp lõm trong hệ tầng Sông Cả.
• Đề xuất hệ thống giải pháp nâng cao hiệu suất tuyển khoáng đạt trên 85%, tận thu kim loại hiếm và kiểm soát an toàn môi trường mỏ.

Luận văn đã cung cấp luận cứ khoa học vững chắc phục vụ việc đánh giá tài nguyên thiếc gốc và định hình chiến lược khai thác bền vững tại vùng mỏ Quỳ Hợp. Các cơ quan quản lý và doanh nghiệp khai khoáng cần đẩy mạnh ứng dụng các kết quả nghiên cứu này vào thực tiễn thăm dò và chế biến sâu để tối đa hóa giá trị kinh tế khoáng sản quốc gia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Quặng thiếc là một trong những nguồn tài nguyên có giá trị lớn về kinh tế và có ứng dụng rộng rãi trong sản xuất, đặc biệt là đối với các ngành công nghiệp (công nghiệp điện tử, que hàn, mạ, chế tạo hợp kim làm nam châm siêu dẫn, lớp phụ cho nhiên liệu hạt nhân, trong công nghiệp gia dụng, trong nha khoa ). Theo báo cáo của Cục Địa chất Mỹ năm 2008, nhu cầu thị trƣờng đối với quặng thiếc ngày càng gia tăng. Ở Việt Nam, theo báo cáo của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam - 2016, tài nguyên thiếc sa khoáng đã cạn, song tài nguyên thiếc gốc đƣợc cho là có triển vọng nhƣng chƣa đƣợc đầu tƣ thăm dò đúng mức [15]. Theo kết quả điều tra về khoáng sản đến nay, ở Quỳ Hợp có nhiều mỏ và điểm quặng có triển vọng, trong đó mỏ thiếc gốc Suối Bắc đã đƣợc tìm kiếm đánh giá, thăm dò đi cùng với công tác thành lập bản đồ địa chất ở nhiều cấp độ khác nhau, hoặc các chuyên đề nghiên cứu các điểm khoáng hoá.

Thực trạng trên cho thấy cần có nghiên cứu tổng hợp và chi tiết đặc điểm khoáng vật quặng trong mỏ thiếc gốc Suối Bắc cũng nhƣ tổ hợp khoáng vật cộng sinh, điều kiện thành tạo và nguồn gốc của mỏ thiếc nói trên. Việc nghiên cứu thành phần khoáng vật, thành phần hóa học, cấu tạo - kiến trúc quặng đặc trƣng cũng nhƣ nguồn gốc thành tạo của khoáng sản nói chung và mỏ thiếc nói riêng không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có ý nghĩa thiết thực trong công tác thăm dò, khai thác mỏ, tinh chế khoáng sản phục vụ trực tiếp cho nền kinh tế nƣớc nhà. Chính vì vậy, học viên lựa chọn đề tài “ c v t c u cv u t t t c u c, u vực Quỳ Hợp” nhằm góp phần làm sáng tỏ đặc điểm khoáng vật quặng cũng nhƣ nguồn gốc, điều kiện thành tạo mỏ thiếc gốc Suối Bắc. Mục t êu ê cứu + Xác định đặc điểm các khoáng vật quặng.

+ Tập trung xác định nhiệt độ thành tạo và luận giải nguồn gốc của mỏ thiếc Suối Bắc 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nộ du ê cứu 1 - Nghiên cứu thành phần khoáng vật quặng (cassiterit, stanit và các khoáng vật quặng khác) trong mỏ thiếc Suối Bắc khu vực Quỳ Hợp. 2 - Nghiên cứu đặc điểm các khoáng vật quặng mỏ thiếc Suối Bắc. 3 - Xác định nhiệt độ thành tạo các khoáng vật quặng mỏ thiếc Suối Bắc.

4 - Luận giải nguồn gốc mỏ thiếc Suối Bắc 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Chƣơng I. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1. Vị trí khu vực nghiên cứu Mỏ thiếc gốc Suối Bắc nằm trong huyện Quỳ Hợp - huyện miền núi phía tây bắc của tỉnh Nghệ An.1: Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu (Nguồn http://www.vn/ban - do - huyen - quy - hop/)[16] 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu 1.

at Vùng Quỳ Hợp lộ ra các thành tạo địa chất thuộc: hệ tầng Bù Khạng (PR3 - 1 bk), hệ tầng Sông Cả (O3 - S1 sc), hệ tầng Đồng Trầu (T2a đt), các thành tạo Đệ Tứ và thành tạo magma (phức hệ Đại Lộc (γD1 đl) (Hình 1. Mỏ thiếc Suối Bắc nằm trọn vẹn trong hệ tầng Sông Cả có tuổi Ordovic muộn - Silur sớm (O3 - S1 sc). Hệ tầng Sông Cả đƣợc chia ra: phụ hệ tầng dƣới (O3 - S1 sc1) và phụ hệ tầng trên (O3 - S1 sc2). Mỏ thiếc gốc Suối Bắc phân bố trong các đá của phụ hệ tầng dƣới và thƣờng phân bố gần ranh giới giữa hai tập đá có tính chất cơ lý khác nhau.

Tập dƣới có thành phần thạch học gồm đá phiến thạch anh 2 mica xen lớp mỏng cát kết dạng quaczit đôi chỗ có chứa granat; đá phiến thạch anh - biotit. Tập trên có thành phần thạch học gồm đá phiến thạch anh - sericit, đá phiến phillit. Nằm chỉnh hợp bên dƣới của hệ tầng Sông Cả là hệ tầng Bù Khạng (PR3 - 1 bk). Các đá thuộc hệ tầng này bao gồm đá phiến kết tinh thạch anh - felspat - biotit chứa silimanit, gneis chứa silimanit xem quarzit và các thấu kính amphibol.

Các đá này bị migmatit hóa mạnh mẽ. Nằm bất chỉnh hợp phía trên của hệ tầng Sông Cả là hệ tầng Đồng Trầu (T2a đt). Các đá của hệ tầng này có thành phần thạch học bao gồm cát kết tuf, cát kết, bột kết, phiến sét xen lớp mỏng đá vôi. ut ứt ãy Trong khu vực mỏ Suối Bắc, hoạt động uốn nếp, đứt gãy, khe nứt phát triển phong phú, có hai hệ thống chính: Hệ thống đứt gãy theo phƣơng đông bắc - tây nam và hệ thống đứt gãy, khe nứt, đới dập vỡ theo phƣơng á kinh tuyến và tây bắc - đông nam.

4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] + Hệ thống đứt gãy, khe nứt theo phương á kinh tuyến: các đứt gãy, khe nứt thuộc hệ thống này nằm gần trục với trục nếp lõm, chạy từ Tây Bắc qua trung tâm, xuống Đông Nam. Chúng đóng vai trò các kênh dẫn dung dịch tạo quặng, phân phối và chứa các dung dịch tạo quặng, để hình thành các thân quặng thiếc dạng giả tầng trong vùng. + Hệ thống đứt gãy theo phương Tây Bắc - ông Nam là đứt gãy Bù Đan Toong có thể là một đứt gãy thuận, mặt đứt gãy cắm về phía Tây Bắc góc dốc 80 - 85o + ứt gãy Suối Bắc: đứt gãy này chạy dọc theo Suối Bắc, có phƣơng Đông Bắc - Tây Nam. Biểu hiện nham thạch cắm ngƣợc nhau và bị cà nát mạnh mẽ, dƣới chân vết lộ phát triển đới dăm kết rắn chắc, thành phần dăm là thạch anh, mảnh vụn đá phiến, xi măng là oxit sắt.

Đứt gãy Suối Bắc là đứt gãy nghịch, mặt đứt gãy cắm về phía tây bắc với góc dốc 70 - 80o, cánh tây bắc nâng tƣơng đối so với cánh đông nam và có biên độ dịch chuyển ngay ngắn (30 - 35m). cc ut pu Cấu trúc của mỏ Suối Bắc có dạng một nếp lõm có trục phát triển theo phƣơng TB - ĐN, phần nhân nếp lõm là các thành tạo của phân hệ tầng Sông Cả giữa, hai cánh là các thành tạo của phân hệ tầng Sông Cả dƣới. Những nếp uốn nhỏ bậc 3 có phƣơng gần trùng với phƣơng nếp uốn chính. Phần trung tâm vùng quặng là nếp lõm rộng dần ra hai cánh nối tiếp với hai nếp lồi.

Uốn nếp nhỏ này nằm kẹp giữa hai hệ thống đứt gãy khu vực Bản Cô và Bản Hy. Hoạt động uốn nếp làm cho đá của tập trên vốn đã có tính phân lớp bị tách ra ở những nơi xung yếu nhất tạo thành khoảng trống thuận lợi cho việc hình thành thân quặng dạng lớp. Phần trung tâm vùng mỏ là nếp lõm, nên phía dƣới sâu hình thành nhiều khe nứt tách. Chính những khe nứt tách này là đƣờng dẫn dung dịch quặng để tạo nên thân quặng dạng lớp, đồng thời cũng là đƣờng khống chế quặng hóa.

5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Sơ đồ địa chất khu vực mỏ Suối Bắc (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:50.000) [1] 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Chƣơng II. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. Khái quát về thiếc và các khoáng vật quặng thiếc Thiếc là một nguyên tố hóa học có tên Latinh là Stannum, ký hiệu là Sn và số nguyên tử là 50 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, có màu trắng bạc, dễ uốn cong và dát mỏng.

Trong vỏ Trái đất, thiếc có hàm lƣợng trung bình rất nhỏ, là kim loại phổ biến đứng thứ 50 với hàm lƣợng khoảng 2,5 ppm [20]. Thiếc tồn tại trong khoáng vật thuộc các nhóm oxyt, sulfostanat, sulfua, silicat, borat và niobat. Khoáng vật quan trọng nhất của thiếc là cassiterit (SnO2) chứa 69 - 78% Sn, stannit (Cu2FeSnS4) chứa 19 - 24% Sn, tilit (PbSnS2) chứa 30,4% Sn, cylindrite (Pb3Sn4Sb2S14) chứa khoảng 25,12% Sn, franckeite (Pb3Sn4Sb2S14) chứa từ 9,5 - 17,1% Sn. Tuy nhiên, chỉ có cassiterit và stannit là hay gặp và tạo thành tụ khoáng.

Cassiterit là khoáng vật bền vững trong điều kiện phong hóa, do vậy có thể tạo nên những mỏ sa khoáng lớn. Stanite rất dễ bị phá hủy, cho nên chỉ tồn tại trong quặng gốc. Còn các khoáng vật khác rất ít gặp. Cassiterit (SnO2) với thành phần: Sn = 78,8%; tỷ trọng 6, 8 - 7,1; độ cứng 6,5 - 7.

Trong thực tế cassiterit thƣờng có Fe, Ta, Nb, Ti,. Tinh thể thƣờng thấy dạng lƣỡng tháp, lăng trụ tháp hoặc hình trụ, đôi khi hình kim. Ngoài dạng kết tinh, còn có dạng khác của cassiterit, đó là dạng thiếc thớ gỗ. Thiếc thớ gỗ thƣờng có dạng nhũ hình quả lê, hình giọt nƣớc với cấu tạo tỏa tia [9].

Stannit (Cu2FeSnS4) với thành phần lý thuyết: Cu = 29,58%, Sn = 27,61%, tỷ trọng 4,3 - 4,5; độ cứng 3 - 4. Ngoài ra còn có các tạp chất Zn, Sb, Cd, Pb và Ag. Tinh thể hiếm, các hạt không đều thƣờng có tập hợp dạng hạt và khối đặc sít. Màu xám thép, vết vạch đen, ánh kim [9].

Ngoài ra, ngƣời ta còn tìm thấy gần 40 khoáng vật khác nhau có chứa thiếc, tuy nhiên các khoáng vật này ít phố biến, và nếu có thì cũng không đủ hàm lƣợng 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] để khai thác công nghiệp. Hàm lƣợng thiếc tùy thuộc vào thành phần hóa học của khoáng vật. Tổng quan tình hình nghiên cứu 2. c ê cứu trê t ớ Quặng thiếc đã đƣợc nghiên cứu theo nhiều góc độ khác nhau, nhƣ đặc điểm khoáng vật quặng.

Theo kết quả nghiên cứu về địa chất và thăm dò sinh khoáng, các thành tạo thiếc tại dãy Himalaya (Nepal) đƣợc hình thành theo ba kiểu sinh khoáng chính: 1) thành hệ cassiterit - pyrit và các khoáng vật sulfua bao gồm chalcopyrit, pyrotin và arsenopyrit; 2) thành hệ cassiterit - molypdent nằm trong thạch anh và tourmalin; 3) thành hệ cassiterit trong pegmatit [21]. Các khoáng vật quặng xuất hiện cùng với cassiterit trong quặng thiếc gồm có kesterit, varlamoffit, tapiolit, fersmit, sterryit, tantalit, chalcopyrit, sphalerit [17]. Khoáng vật thiếc, cassiterit, còn xuất hiện cùng wolframit trong các đá granit hạt trung bình đến mịn, các mạch thạch anh và đá greizens, với thành phần hóa học gồm nhiều các nguyên tố quặng và đất hiếm (Ta, W, Fe, Mn, Ti, Zr, V, Sc, Si, Al, In, Ga, Ge, Be, Bi, Ag, Sb, As, Cu, Pb, Zn, Co và REEs) [19] Bên cạnh các thành hệ quặng thiếc, khoáng vật quặng, các nguyên tố hiếm đi kèm thì vấn đề nghiên cứu nguồn gốc, điều kiện thành tạo của các mỏ thiếc cũng đã đƣợc chú ý nghiên cứu từ khá lâu.