Luận văn Đặc điểm khoáng vật học, nguồn gốc và điều kiện thành tạo mỏ thiếc suối Bắc, khu vực Qùy Hợp

............................................... 17 3.1.2. Pyrit ......................................................................................................... 24 3.1.3. Arsenopyrit .............................................................................................. 30 3.1.4. Chalcopyrit .............................................................................................. 35 3.2. Cấu tạo và kiến trúc quặng ............................................................................. 37 3 2 1 C u t o quặng ......................................................................................... 37 3 2 2 Kiến trúc quặng ....................................................................................... 38 Chƣơng IV. NGUỒN GỐC, ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO CỦA MỎ THIẾC SUỐI BẮC KHU VỰC QUỲ HỢP .......................................................................... 39 4.1. Xác định điều kiện thành tạo mỏ thiếc Suối Bắc, khu vực Quỳ Hợp ............ 39 4 1 1 Cơ sở lý thuyết đ a nhiệt kế arsenopyrit ................................................. 39 4.1.2 Xác đ nh nhiệt độ thành t o mỏ thiếc Suối Bắc khu vực Quỳ Hợp ........ 42 4.2. Luận giải nguồn gốc mỏ thiếc Suối Bắc ........................................................ 43 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 48 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu ................................................................ 3 Hình 1.2. Sơ đồ địa chất khu vực mỏ Suối Bắc (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:50.000) ............. 6 Hình 2.1 . Lò khai thác và quặng gốc Mỏ Cty KLM Nghệ Tĩnh .............................. 12 Hình 2.2. Phân tích trọng sa ...................................................................................... 14 Hình 3.1. Đơn khoáng cassiterit. Mẫu T.22 - 41 - 2 ................................................. 18 Hình 3.2. Song tinh cassiterit. Mẫu T22.46.2.2d ...................................................... 19 Hình 3.3. Cassiterit dạng vân gỗ. Mẫu T22 - 41 - 2d .............................................. 19 Hình 3.4. Cassiterit hạt nhỏ, tha hình xâm tán trong nền phi quặng. Mẫu T22 - 43 - 2 - 1b ................................................................................................ 19 Hình 3.5. Cassiterit hạt nhỏ nằm trong arsenopyrit. Mẫu T.22 - 43 - 2 - 2b ............ 19 Hình 3.6. Tƣơng quan hàm lƣợng giữa các nguyên tố tạp chất với Sn trong cassiterit mỏ Suối Bắc ............................................................................................... 23 Hình 3.7. Đơn khoáng pyrit. Mẫu T.22 - 42 - 3 ........................................................ 24 Hình 3.8. Hạt pyrit tự hình trong nền phi quặng. Mẫu T22 - 41 - 1a ....................... 25 Hình 3.9. Pyrit có chứa các hạt nhỏ arsenopyrit (b). Mẫu T.22 - 42 - 3 ................... 25 Hình 3.10. Tinh thể cassiterit, pyrit tự hình tạo thành đám, ổ xâm tán trong nền phi quặng. Mẫu T22 - 46 - 2 - 2b .............................................................................. 25 Hình 3.11. Limonit giả hình theo pyrit trong nền phi quặng. Mẫu T22 - 41 - 1c ..... 25 Hình 3.12. Tƣơng quan hàm lƣợng giữa các nguyên tố chính và tạp chất với Fe trong pyrit mỏ Suối Bắc ............................................................................................ 29 Hình 3.13. Đơn khoáng arsenopyrit. Mẫu T.22 - 46 - 2 - 2 ...................................... 30 Hình 3.14. Scorodit giả hình theo arsenopyrit trong nền phi quặng. Mẫu T22 - 41 - 2d ..................................................................................................... 31 Hình 3.15. Arsenopyrit tự hình xâm tán trong nền phi quặng. Mẫu T.22 - 46 - 2 - 2 ................................................................................................. 31 Hình 3.16. Arsenopyrit biến đổi thứ sinh thành riềm covelin bao quanh. Mẫu T22 - 46 - 2 - 2e ................................................................................................ 31 Hình 3.17. Tƣơng quan hàm lƣợng giữa các nguyên tố chính và tạp chất với As trong arsenopyrit mỏ Suối Bắc ................................................................................. 34 Hình 3.18. Đơn khoáng chalcopyrit. Mẫu T.22 - 41 - 1 ........................................... 35 Hình 3.19. Chalcopyrit dạng hạt hình thù không xác định dƣới kính phản quang. Mẫu T.22 - 41 - 1 ...................................................................................................... 36 Hình 3.20. Chalcopyrit bị biến đổi thành covelin. Mẫu T22 - 43 - 2 - 2b ................ 36 Hình 4.1. Biến đổi nhiệt độ dựa trên hàm lƣợng As trong arsenopyrit theo Kretschmar và Scott 1976 ......................................................................................... 41 Hình 4.2. Biến đổi nhiệt độ dựa trên hàm lƣợng As trong arsenopyrit mỏ Suối Bắc - Quỳ Hợp ................................................................................................. 43 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Vị trí lấy mẫu quặng gốc mỏ Suối Bắc .................................................... 13 Bảng 3.1. % khoáng vật quặng trong mẫu theo kết quả phân tích một số mẫu khoáng tƣớng ............................................................................................................ 16 Bảng 3.2. Kết quả phân tích mẫu trọng sa nhân tạo (%) .......................................... 17 Bảng 3.3. Thành phần hóa học đại diện của cassiterit ở mỏ thiếc Suối Bắc khu vực Quỳ Hợp - Nghệ An .................................................................................... 20 Bảng 3.4. Thành phần hóa học của cassiterit mỏ thiếc Suối Bắc quy đổi ra kim loại ..................................................................................................................... 22 Bảng 3.5. Thành phần hóa học của pyrit trong quặng thiếc ..................................... 27 Bảng 3.6. Thành phần hóa học của arsenopyrit trong quặng .................................... 32 Bảng 3.7. Thành phần hóa học của khoáng vật chalcopyrrit .................................... 37 Bảng 4.1. Thành phần hóa học của arsenopyrit trong quặng .................................... 42 1 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 c v 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. a. 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 2 b. 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 3 Chƣơng I. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. 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. (Hình 1.1) Hình 1.1: Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu (Nguồn - do - huyen - quy - hop/)[16] 4 1.2. Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu 1.2.1. a t 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 1.2). 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. 1.2.2. u t 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. 5 + 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 - 85 o + 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). c c u t p u 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. 6 Hình 1.2. Sơ đồ địa chất khu vực mỏ Suối Bắc (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:50.000) [1] 7 Chƣơng II. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. 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 8 để khai thác công nghiệp. Hàm lƣợng thiếc tùy thuộc vào thành phần hóa học của khoáng vật. 2.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu 2.2.1. 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. Nghiên cứu bao thể của khoáng hoá thiếc trong đá skarn tại khu vực Redaven (Anh) cho thấy trong khu vực đã xảy ra hai quá trình nhiệt dịch thành tạo khoáng hoá thiếc trong đá skarn. Nhiệt độ thành tạo của đá skarn trong quá trình đầu tiên là 600oC, trong quá trình sau là 350 - 460oC [23]. Bằng phƣơng pháp nhiệt áp kế arsenopyrit, cho thấy các bao thể sphalerit trong arsenopyrit mỏ thiếc Rauhala (Phần Lan) có chứa 18,6% mol FeS chỉ ra arsenopyrit đƣợc thành tạo với áp suất khoảng 1,5 kb và nhiệt độ 350°C [25]. 2.2.2. c ê cứu ở V t Na Việt Nam nằm trong vành đai sinh khoáng thiếc Thái Bình Dƣơng và là một trong các quốc gia của dải quặng thiếc Thái Lan - Malaysia - Indonesia. Quặng 9 thiếc ở Việt Nam phân bố khá rải rác ở nhiều địa phƣơng trong cả nƣớc. Tuy nhiên, các nghiên cứu về quặng thiếc ở Việt Nam chủ yếu là sau năm 1945 và chủ yếu là công tác điều tra, thăm dò, đánh giá trữ lƣợng. Khoáng vật chứa thiếc, cassiterit, cộng sinh cùng với một số khoáng vật nhƣ wolframit, tourmaline, topaz, và pyrit trong các mạch greisen, gồm các khoáng vật chính là thạch anh, muscovit [6]. Các mạch này xuất hiện xen kẽ với các đá granitoit bị biến đổi tại các khối Bà Nà, Trà Mi thuộc phức hệ Bản Chiềng (γKZbc) [15]. Các mạch có tổ hợp khoáng vật chứa cassiterit đƣợc xác định thành tạo trong khoảng nhiệt độ 200 - 330oC, thuộc giai đoạn đầu của quá trình greisen (300 - 540 o C) [4]. Quặng thiếc vùng Quỳ Hợp - Nghệ An thuộc loại giàu sulfur liên quan đến granit phức hệ Bản Chiềng. Quặng hóa ở trong đá biến chất có dạng hệ mạch, đới mạch. Hàm lƣợng thiếc trung hình 0.45% Sn. Các khoáng vật quặng xuất hiện chủ yếu là cassiterit, pyrit, arsenopyrit, thứ yếu có ilmenit, rutin, scorodit, limonit, khoáng vật không quặng có thạch anh, xerixit, biotit, tuamalin [1]. Khoáng vật quặng, ngoài cassiterit còn xuất hiện cùng với arsenoyrit, pyrit, pyrrhotit, thạch anh, turmalin và một ít rutil [6]. Các kiểu cassiterit dạng keo trong đá riolit vùng Tam Đảo, các khoáng vật quặng xuất hiện chủ yếu là cassiterit, pyrit, arsenopyrit, với thành phần hóc học bao gồm các nguyên tố chính là Sn, Fe, Mn, Ti, Sb, Zn, Cu, Ag, Si, Al, Ca, Mg [10], một số nguyên tố đi kèm có hàm lƣợng tƣơng đối cao là As, Bi, Ce, La, Nb, Sr, V và Y [1]. Nhiệt độ thành tạo quặng thiếc cũng đƣợc đề cập ở rất nhiều mỏ thiếc. Khi nghiên cứu đặc điểm khoáng hóa và nhiệt độ thành tạo quặng thiếc - wolfram ở các mỏ Thiện Kế, Suối Bắc, Bù Me, Trúc Khê, Hoàng Sao đã sử dụng phƣơng pháp đồng hóa bao thể đặc trƣng cho hai giai đoạn tạo quặng thiếc - wolfram để đƣa ra khoảng nhiệt độ thành tạo của mỗi giai đoạn. Ở mỏ thiếc Suối Bắc, giai đoạn tạo quặng đầu thuộc kiểu nguồn gốc thạch anh - cassiterit, có nhiệt độ thành tạo: 500o - 315oC. Giai đoạn tạo quặng sau thuộc kiểu sulfur - 10 cassiterit, có nhiệt độ thành tạo: 390o - 180oC, đặc trƣng cho giai đoạn tạo quặng nhiệt dịch, nhiệt độ cao - trung bình. [8]. 2.2.3. Tì ì ê cứu t c c su c Mỏ đƣợc phát hiện trong công tác lập bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 của Lê Duy Bách (1969) [2]; sau đó, mỏ thiếc Suối Bắc đƣợc Đinh Minh Mộng tìm kiếm chi tiết hơn khi lập bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 (1979). Đinh Minh Mộng đã mô tả các phân vị địa tầng có mặt trong vùng, đặc biệt địa tầng chứa quặng đƣợc trình bày chi tiết hơn. Quặng thiếc nằm trọn trong hệ tầng Sông Cả (O3 - S1 sc). Hệ tầng đƣợc chia làm hai phụ hệ tầng với các đá lộ ra gồm đá phiến thạch anh - sericit - graphit, đá phiến phillit, đá phiến thạch anh - biotit, đá phiến thạch anh 2 mica xen kẹp các lớp mỏng cát kết dạng quaczit. Về kiến tạo, tác giả đã trình bày tóm tắt các đơn vị kiến tạo và hoạt động đứt gãy có liên quan tới tạo quặng nội sinh trong vùng. 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 [7]. Tiếp theo, mỏ thiếc Suối Bắc đƣợc Nguyễn Khắc Thứ tìm kiếm sơ bộ tỷ lệ 1:10.000 (1982) [11], Lê Minh Tiêu (1994) [12] và Trần Quang Hòa (2005) tìm kiếm chi tiết. Trần Quang Hòa chỉ ra trữ lƣợng thiếc đạt 2065 tấn, các mỏ Suối Bắc và Suối Mai đã đƣợc thăm dò cho thấy chúng có quy mô công nghiệp. Cấu trúc của các mỏ Suối Bắc và Suối Mai là 2 nếp lõm khá hoàn chỉnh, cấu tạo từ đá phiến thạch anh - sericit - graphit thuộc phần giữa của hệ tầng Sông Cả (O3 - S1 sc2), chứa hai thân quặng thiếc gốc dạng giả tầng. Thân quặng dạng mạch, đới mạch, ổ và thấu kính biến đổi phức tạp. Thành phần khoáng vật quặng gồm: cassiterit, pyrit, arsenopyrit, ngoài ra còn có chalcopyrit, bismuth, rutil, vàng , thuộc thành hệ thạch anh - cassiterit, có nguồn gốc nhiệt dịch, nhiệt độ cao . Đặc điểm địa chất của hai thân quặng cũng đƣợc miêu tả chi tiết: - Thân quặng số 1: Thân quặng nằm trong đới khoáng hóa Bù Đan Toong, đây là thân quặng chính của mỏ, có chiều dài khoảng 1800m. Chiều dày trung bình 2,17m, hàm lƣợng thiếc trung hình 0,45% Sn. Thân quặng có dạng hình vòng cung 11 ôm lấy dãy núi cao Bù Đan Toong, cắm thoải, cánh phía tây cắm 15 - 200, cánh phía đông cắm 20 - 250 .Trữ lƣợng đạt cấp TL 111= 4634,24 tấn Sn, TN 334a= 11256,37 tấn, tổng cộng TL 111 + TN 334a= 15890,61 tấn Sn. Trữ lƣợng thân quặng I chiếm tỷ lệ > 90% của khu mỏ. - Thân quặng số 2: Thân quặng số 2 nằm trong đới khoáng hóa suối Mai. Thân quặng lộ ra ở sƣờn phía đông dãy núi cao (kẹp giữa suối Bắc và suối Mai) theo phƣơng á kinh tuyến cắm về phía tây với góc dốc 20 - 25°. Tính chung cho toàn thân quặng thì chiều dày và hàm lƣợng trung bình đạt 1,3m và 0,44% [3]. Gần đây, khi nghiên cứu về đặc điểm khoáng vật và điều kiện thành tạo quặng của mỏ thiếc gốc Suối Bắc, Nguyễn Văn Tơn cũng đã mô tả một số khoáng vật quặng (cassiterit, pyrit, arsenopyrit, magnetit và chalcopyrit) bằng phƣơng pháp khoáng tƣớng và sử dụng phƣơng pháp EPMA để phân tích thành phần hóa học của các nguyên tố chính trong một số khoáng vật quặng. Đặc điểm tiêu hình của khoáng vật quặng cũng nhƣ đặc điểm của nguyên tố tạp chất chƣa đƣợc đề cấp đến. Về phần nhiệt độ thành tạo quặng, tác giả đã nêu lên nhiệt độ thành tạo quặng của mỏ thiếc Suối Bắc dựa vào nghiên cứu bao thể của Hoàng Sao (2008) [13]. Có thể nói, việc nghiên cứu quặng thiếc ở mỏ thiếc gốc Suối Bắc mới chỉ dừng lại ở công tác thăm dò, đánh giá trữ lƣợng và một số chuyên đề nghiên cứu đặc điểm khoáng hóa. Chƣa có nghiên cứu chi tiết về đặc điểm tiêu hình của khoáng vật quặng, nguyên tố tạp chất, từ đó có thể phát hiện các hợp phần có ích nhằm nâng cao giá trị mỏ. Nhiệt độ thành tạo mỏ thiếc Suối Bắc cũng đã đƣợc nghiên cứu bằng phƣơng pháp bao thể. Trong khuôn khổ luận văn này, học viên sẽ sử dụng phƣơng pháp địa nhiệt kế arsenopyrit để củng cố hơn về điều kiện thành tạo, nguồn gốc mỏ. Góp phần định hƣớng cho việc tìm kiếm những mỏ tiếp theo. 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu Với mục tiêu nghiên cứu các đặc điểm của khoáng vật quặng, nguồn gốc và điều kiện thành tạo mỏ thiếc Suối Bắc khu vực Quỳ Hợp các phƣơng pháp nghiên cứu chủ đạo đƣợc sử dụng gồm: 12 2.3.1. N ê cứu t ực a Học viên tiến hành nghiên cứu chi tiết một số khu vực đang khai thác của mỏ hoặc biểu hiện khoáng hóa thiếc nhằm tận mắt quan sát cụ thể các điểm lộ, các dạng địa hình, các dạng đá lộ ra, các biểu hiện khoáng hóa, biến đổi xung quanh thân quặng, mạng lƣới thủy văn, lớp phủ thực vật, . Quan sát đặc điểm phân bố của khoáng vật quặng trong thân quặng, trong các đới biến đổi gần quặng. Sau đó lấy mẫu quặng nguyên khai ở những moong khai thác hoặc ở điểm có biểu hiện khoáng hóa, tinh quặng và đuôi thải của Công ty KLM Nghệ Tĩnh (Công ty đang khai thác mỏ Suối Bắc) để tiến hành phân tích cụ thể trong phòng thí nghiệm. Chi tiết về số hiệu và vị trí lấy mẫu đƣợc thể hiện trong bảng 2.1. Hình 2.1. Lò khai thác (A) và quặng gốc (B) Mỏ Cty KLM Nghệ Tĩnh 39 Chƣơng IV. NGUỒN GỐC ĐIỀU KI N THÀNH TẠO CỦA MỎ THIẾC SUỐI BẮC KHU VỰC QUỲ HỢP Nguồn gốc, điều kiện thành tạo của 1 thành tạo địa chất bao gồm điều kiện hóa lý (nhiệt độ, áp suất, ) và điều kiện địa chất. Luận văn xác định 1 trong các điều kiện thành tạo quan trọng là nhiệt độ nhằm góp phần làm sáng tỏ quá trình hình thành mỏ thiếc Suối Bắc. Luận văn cũng dựa vào nhiệt độ thành tạo quặng ở mỏ Suối Bắc, kết hợp với một số đặc điểm tiêu hình của cassiterit, đặc điểm về tổ hợp cộng sinh khoáng vật, cấu trúc, kiến tạo quặng,... để luận giải nguồn gốc mỏ thiếc Suối Bắc. 4.1. Xác định điều kiện thành tạo mỏ thiếc Suối Bắc khu vực Quỳ Hợp. Việc nghiên cứu, xác định nhiệt độ thành tạo quặng hóa có nhiều phƣơng pháp để xác định. Với những kết quả nghiên cứu ở chƣơng III, arsenopyrit ở mỏ thiếc Suối Bắc cộng sinh cùng với cassiterit, pyrit và chalcopyrit hoàn toàn có đủ điều kiện để sử dụng tính toán nhiệt độ thành tạo cho mỏ thiếc. Vì vậy, học viên lựa chọn sử dụng nhiệt kế arsenopyrit để tính toán nhiệt độ cho đối tƣợng nghiên cứu của mình. 4.1.1. ơ sở lý t uy t a t arse pyr t. Arsenopyrit, FeAs1±xS1±x, là một khoáng vật thuộc nhóm sufur, có khả năng chịu nhiệt độ cao nhất trong các sunfua thông thƣờng vàcó tỷ lệ As/S dao động trong khoảng rộng. Với những đặc điểm này arsenopyrit đƣợc coi nhƣ làcông cụ địa hóa tiềm năng hữu í