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 luanvanchat@agmail.com 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 luanvanchat@agmail.com + 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 luanvanchat@agmail.com 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 luanvanchat@agmail.com 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.