Tin Khoa học Công nghệ của Bộ

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NỔI BẬT CỦA ĐỀ TÀI KHCN CẤP BỘ

25/08/2020 | 0
1. Tên Đề tài: Xác lập cơ sở khoa học để đánh giá triển vọng rubi, saphir trong thành tạo đá hoa pegmatit khu vực bờ trái sông Chảy”, mã số TNMT.2017.03.05. 2. Mục tiêu của đề tài: Xây dựng mô hình thành tạo mỏ đá quý ruby, saphir kiểu liên quan với đá hoa và pegmatit ở khu vực bờ trái Sông Chảy, phục vụ cho công tác nghiên cứu, dự báo, đánh giá tiềm năng triển vọng khoáng sản đá quý ở Việt Nam. 3. Các nội dung nghiên cứu: - Nội dung 1: Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất, bối cảnh địa động lực và các hoạt động magma liên quan đến sự thành tạo ruby, saphir trong đá gốc ở khu vực bờ trái Sông Chảy; - Nội dung 2: Nghiên cứu đặc điểm thành phần vật chất, thạch học, tổ hợp cộng sinh khoáng vật và điều kiện thành tạo của ruby, saphir trong khu vực nghiên cứu; - Nội dung 3: Nghiên cứu nguồn gốc, cơ chế, các giai đoạn thành tạo và đặc điểm khoáng vật học của ruby, saphir trong khu vực bờ trái Sông Chảy; - Nội dung 4: Nghiên cứu đặc điểm của ruby, saphir, đánh giá chất lượng, dự báo triển vọng khoáng sản, đề xuất mô hình thành tạo của chúng ở khu vực bờ trái Sông Chảy; - Nội dung 5: Thành lập sơ đồ địa chất khoáng sản đá quý ruby, saphir, tỷ lệ 1:50.000; Sơ đồ dự báo triển vọng khoáng sản đá quý ruby, saphir khu vực bờ trái Sông Chảy, tỷ lệ 1:50.000.

1. Về mô hình thành tạo đá quý rubi, saphir khu vực nghiên cứu:

Đề tài đã xây dựng được mô hình thành tạo đá quý rubi, saphir khu vực bờ trái Sông Chảy với 10 thuộc tính đặc trưng, cụ thể như sau:

1-Tên gọi: Kiểu mỏ rubi, saphir trong đá hoa và pegmatit liên quan

2-Bối cảnh địa kiến tạo: Mỏ nằm ở phần mút phía Nam đới cấu trúc Sông Lô thuộc hệ uốn nếp Việt Bắc, nằm trên khối cấu trúc An Phú - Tân Lĩnh, cấu thành chủ yếu là các đá biến chất của các đá trầm hệ tầng Thác Bà (NP tb) và hệ tầng An Phú (NP- €1ap). Khống chế bình đồ kiến trúc hiện đại của khối cấu trúc An Phú - Tân Lĩnh là các hệ thống đứt gãy có quy mô lớn phương TB-ĐN. Các hệ thống đứt gãy này có vai trò khống chế và phân chia khu vực thành 2 khối chính gồm khối Tân Lĩnh - An Phú  và Ngòi Nắc - Tích Cốc.

3-Môi trường và điều kiện thành tạo rubi, saphir: Rubi, saphir trong khu vực Lục Yên - bờ Trái Sông Chảy chủ yếu được thành tạo trong môi trường đá hoa và có nguồn gốc biến chất, biến chất trao đổi giàu chất bốc trong điều kiện nhiệt độ 550- 750 oC và áp suất khoảng 5,5kbar, liên quan chặt chẽ với các dòng fluid từ dưới sâu đi lên được thành tạo do quá trình siết trượt của đứt gãy Sông Hồng và Sông Chảy diễn ra trong Kainozoi (17-40 tr.năm).

4-Tuổi thành tạo khoáng hóa: Rubi, saphir được coi là đồng biến chất với các đá chứa là các đá trầm tích carbonat ban đầu có tuổi tiền Cambri. Tuổi cực tiểu thành tạo rubi, saphir trong khoảng khoảng 30-33tr.năm.  

5-Đá gốc chứa rubi, saphir: Khoáng hoá rubi, saphir chủ yếu phân bố trong đá hoa calcit rất hiếm trong pegmatit.

6-Hình thái thân khoáng chứa rubi, saphir: Các thân quặng chứa rubi, saphir trong khu vực nghiên cứu thường có dạng ổ, dạng mạch hoặc thấu kính, chiều dày từ vài cm đến vài mét, phát triển kéo dài theo phương TB-ĐN, trùng với phương cấu trúc của vùng nghiên cứu.

 7-Đặc điểm tinh thể, khoáng vật học của rubi, saphir: Các tinh thể rubi, saphir thường có dạng lăng trụ sáu phương, dạng thoi, dạng tháp đôi sáu phương và các hình ghép của chúng. Rubi thường tạo thành các tinh thể riêng biệt trong đá hoa hoặc thành các tập hợp dạng tinh đám đôi khi có kích thước khá lớn vài cm đến trên chục cm.

8-Thành phần khoáng vật trong thân quặng: Các khoáng vật trong thân quặng chứa rubi, saphir đặc trưng cho môi trường thành tạo trong đá hoa calcit với các tổ hợp cộng sinh khoáng vật sau: Calcit + corindon (rubi, saphir) ± graphit ± pyrit; Calcit + corindon (rubi, saphir) + amphibol ± graphit ± pyrit; Calcit + corindon (rubi, saphir) + amphibol + phlogopit ± margarit ± graphit ± pyrit; Calcit ± dolomit + corindon (rubi, saphir) + amphibol + phlogopit ± graphit ± pyrit.

9-Các yếu tố khống chế khoáng hóa: Về cơ bản, khu vực mỏ đá quý rubi, saphir Lục Yên - bờ trái Sông Chảy có các yếu tố chính khống chế khoáng hóa là:

- Yếu tố thạch học là các đá hoa của hệ tầng An Phú tuổi (NP - €1ap);

- Yếu tố cấu trúc chính là cấu trúc Tân Lĩnh - An Phú với thành phần chủ yếu là đá hoa calcit và đá hoa calcit - dolomit thuộc hệ tầng An Phú nằm trên các thành tạo biến chất hệ tầng Thác Bà bị khống chế bởi hệ thống đứt gãy phương TB-ĐN song song với đứt gãy Sông Chảy.

- Các yếu tố đới cà nát, dập vỡ phát triển dọc theo phương TB- ĐB đôi khi và á kinh tuyến phát triển trong đá hoa hệ tầng An Phú.

10-Nguồn gốc thành tạo: Rubi, saphir trong đá hoa khu vực Lục Yên - bờ Trái Sông Chảy chủ yếu có nguồn gốc thành tạo biến chất. Kiểu nguồn gốc pegmatit không đặc trưng với những biểu hiện quá mờ nhạt.

Thành phần có ích chủ yếu của các mỏ gốc là rubi (màu đỏ, hồng), ít hơn là saphir các màu, spinel chủ yếu, màu xanh hiếm hơn, amphibol (pargasit), humit,...

2. Về kiểu đá hoa trong khu vực nghiên cứu với đặc điểm thạch học, tổ hợp cộng sinh khoáng vật và điều kiện thành tạo như sau:

Đá hoa calcit chứa rubi, saphir: Đá có màu trắng, kiến trúc hạt biến tinh, không đều, kích thước từ nhỏ đến lớn, bao gồm các tổ hợp cộng sinh khoáng vật cộng sinh sau: Calcit + corindon ± graphit ± pyrit; Calcit + corindon + amphibol ± graphit ± pyrit; Calcit + corindon + amphibol + phlogopit ± margarit ± muscovit ±  graphit ± pyrit.

Đá hoa calcit - dolomit chứa spinel: Đá có màu trắng, trắng xám, kiến trúc hạt biến tinh, không đều, hạt nhỏ đến vừa, đôi khi hạt lớn gồm các tổ hợp khoáng vật cộng sinh sau:  Calcit ± dolomit + spinel; Calcit ± dolomit + spinel + forsterit  ± graphit  ±  pyrit; Calcit ± dolomit  + spinel + forsterit + amphibol ± graphit ± pyrit;  Calcit ± dolomit + spinel + forsterit + amphibol ± clinohumit ± graphit ± pyrit ±phlogopit ± margarit ± muscovit.

Đá hoa không chứa đá quý (rubi, saphir, spinel)bao gồm đá hoa calcit và calcit - dolomitt: Đá có màu trắng, trắng xám, kiến trúc hạt biến tinh, không đều, hạt nhỏ đến vừa dạng tinh khiết - hầu như không chứa hoặc chứa rất ít các khoáng vật như phlogopit, margarit, muscovit graphit…     

Điều kiện nhiệt độ, áp suất thành tạo: Đá hoa chứa rubi, saphir, spinel trong khu vực nghiên cứu được thành tạo trong khoảng nhiệt độ 550 - 750oC, áp suất khoảng 5,5 kbar.

3. Về nguồn gốc, cơ chế và các giai đoạn thành tạo của rubi, saphir khu vực bờ trái Sông Chảy

- Về nguồn gốc: Rubi, saphir trong khu vực Lục Yên - bờ Trái Sông Chảy chủ yếu được thành tạo trong đá hoa có nguồn gốc biến chất. Kiểu rubi, saphir nguồn gốc pegmatit không đặc trưng trong vùng nghiên cứu. Các thành tạo magma trong vùng hầu như không liên quan trực tiếp với sự thành tạo rubi, saphir và spinel. 

- Giai đoạn thành tạo: Giai đoạn thành tạo rubi, saphir trong trong khu vực nghiên cứu trong khoảng 30-33tr.năm liên quan tới quá trình dịch trượt dọc đứt gãy Sông Hồng và Sông Chảy diễn ra trong Kainozoi từ 17-40tr.năm.

- Về cơ chế thành tạo: Hoạt động siết trượt dọc theo đứt gãy Sông Hồng và Sông Chảy trong Kainozoi 17-40 tr.năm gây ra quá trình nóng chảy cục bộ các đá tạo nên các dòng fluid ở dưới sâu đi lên dọc theo kênh dẫn là các đứt gãy và các đới dập vỡ, các nguyên tố Al, Cr, Ti, Fe và các nguyên tố khác từ các đá vây quanh được huy động vào dòng fluid và Al được làm giàu. Ở nhiệt độ cao trong khoảng 550 - 750oC, áp suất khoảng 5,5 kbar khi các dòng fluid gặp môi trường carbonat (nguyên thủy là đá vôi và đá vôi dolomit hệ tầng An Phú). Tại đây đã diễn ra quá trình khử silic đối với các dung thể nóng chảy dẫn đến Al2O3 dư thừa và kết tinh thành corindon. Sự tham gia của các nguyên tố Cr, Fe, Ti trong thành phần của corindon mà là nguyên nhân tạo màu của corindon, trong đó rubi chiếm phổ biến hơn so với saphir do môi trường kết tinh giàu Cr.

4. Đặc điểm quặng hóa, hình thái, cấu trúc thân quặng chứa rubi, saphir trong khu vực nghiên cứu

- Các biến đổi quặng hóa chứa rubi, saphir và spinel trong khu vực nghiên cứu hầu hết phát triển trùng với các khe nứt, đứt gãy, đới phân phiến trong đá hoa của hệ tầng An Phú. Các điểm quặng, đới biến đổi chứa rubi, saphir, spinel thường có dạng ổ, dạng mạch và thấu kính, chiều dày từ vài cm đến vài mét, thường phân bố ở phần thấp của các thành tạo đá hoa của hệ tầng An Phú tạo thành dải kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam, song song với đứt gãy Sông Chảy. Đi cùng trong đới biến đổi thường gặp tổ hợp các khoáng vật bán quý spinel, humit, pargasit và muscovit, phlogopit, pyrit, graphit, diopsit… Spinel cũng thường xuất hiện trong các đới biến đổi, tuy nhiên, chưa phát hiện thấy spinel tồn tại cộng sinh với rubi, saphir trong đá hoa. Rubi, saphir trong đá hoa thường có dạng tinh thể lăng trụ, hình tang trống, chóp cụt, phân bố dạng đơn tinh thể hoặc tập hợp đám với kích thước cỡ phổ biến từ mm đến vài cm đôi khi đến trên chục cm.

- Chưa phát hiện khoáng hoá rubi, saphir trong pegmatit gốc. Tuy nhiên trong mẫu tảng lăn thu thập được thấy đi cùng rubi là K-feldspar, muscovit dạng hạt thô, kiến trúc hạt tự hình.

5. Đặc điểm hình dạng tinh thể và kích thước

Hầu hết các mẫu rubi, saphir để nghiên cứu về đặc điểm hình thái tinh thể được lấy từ đá hoa, số ít được lấy từ sa khoáng với những tinh thể còn giữ được hình dạng tinh thể. Trong đá gốc pegmatit hầu như chưa phát hiện thấy corindon mà chỉ gặp dạng tảng lăn trong sa khoáng?. Quan sát trong pegmatit rubi có dạng tinh thể nửa tự hình.

Kết quả nghiên cứu cho thấy các kiểu hình dạng tinh thể của rubi, saphir trong khu vực nghiên cứu khá đa dạng, thường có kích thước một vài đến hàng chục centimet, có thể gặp các tinh thể dạng lưỡng tháp sáu phương, dạng lăng trụ sáu phương hoặc dạng “con suốt” và dạng “thùng rượu”. Tỷ lệ giữa chiều dài và chiều rộng của các tinh thể thường dao động từ 5 đến 6, các tinh thể dạng tấm rất hiếm. Các dạng quen khác nhau của rubi, saphir ở đây đều do sự thay đổi tỷ lệ kích thước trên gây ra. Đôi khi gặp các tinh thể cong oằn. Các mặt lăng trụ và tháp đôi có thể có các vết khía song song với trục C (ảnh 1). Những đặc điểm về dạng tinh thể nêu trên phản ánh nguồn gốc và môi trường thành tạo của chúng liên quan với đá hoa đúng như kiểu phân loại của Ozerop (1945).

Ảnh 1. Các tinh thể đặc trưng hình lăng trụ và hình con suốt của rubi trong đá hoa bờ trái Sông Chảy. (Người chụp: Nguyễn Viết Tuân)

5. Quy luật phân bố của rubi, saphir trong khu vực nghiên cứu

Quy luật phân bố: Các điểm quặng, đới biến đổi chứa rubi, saphir thường phân bố ở phần địa hình núi cao của dải đá hoa phát triển kéo dài theo phương TB - ĐN song song với đứt gãy Sông Chảy, có đỉnh núi cao nhất trong vùng cao trên 1.530m, tương ứng với phần cánh phía đông bắc của trục nếp lồi Tân Lĩnh - An Phú. Vị trí các thân quặng chứa rubi, saphir thường phân bố ở phần thấp của các thành tạo đá hoa thuộc hệ tầng An Phú, gần ranh giới phủ trực tiếp lên phần trên của hệ tầng Thác Bà (theo mặt cắt địa tầng).

Mặt cắt địa chất theo đường AB khu vực Hồng Quang - Liễu Đô - Vĩnh Lạc, tỷ lệ 1/50.000).

6. Tiền đề và dấu hiệu địa chất tìm kiếm đá quý rubi, saphir trong khu vực nghiên cứu.

Tiền đề thạch học: Trong khu vực nghiên cứu, rubi, saphir hầu như chỉ được phân bố trong các thành tạo đá hoa thuộc hệ tầng An Phú và hầu như chưa gặp trong các thành tạo đá phiến thạch anh mica của hệ tầng Thác Bà. Hầu như chưa gặp rubi, saphir trong đá gốc pegmatit. Do đó các đá hoa của hệ tầng An Phú là tiền đề tìm kiếm đá quý rubi, saphir trong khu vực nghiên cứu.

Các thành tạo magma, các đá khác trong khu vực hầu như không có mối liên quan trực tiếp đến sự thành tạo rubi, saphir trong vùng và không được coi là tiền đề cho việc tìm kiếm đá quý trong vùng.

Tiền đề cấu trúc: Như đã trình bày ở trên, các thành tạo đá hoa của hệ tầng An Phú phân bố trong phần thấp gần ranh giới phủ trực tiếp lên phần trên của hệ tầng Thác Bà trong cấu trúc Tân Lĩnh - An Phú thường chứa các thân quặng rubi, saphir. Các thân quặng này thường có dạng ổ, dạng mạch và thấu kính, chiều dày từ vài cm đến vài mét, phát triển kéo dài theo phương TB-ĐN, trùng với phương cấu trúc của vùng nghiên cứu. Do đó tầng cấu trúc này được coi là tiền đề cấu trúc tìm kiếm đá quý rubi, saphir trong khu vực nghiên cứu.

Dấu hiệu địa chất:

- Dấu hiệu trực tiếp tìm kiếm phát hiện đá quý rubi, saphir trong khu vực nghiên cứu là các thân mạch, các vết lộ chứa rubi, saphir trong đá hoa và trong pegmatit.

- Các dấu hiệu hiệu tìm kiếm gián tiếp là các đới biến đổi chứa spinel, humit, pargasit, phlogopit trong đá hoa, các điểm mỏ khai thác rubi, saphir, spinel trong sa khoáng và các biểu hiện sự có mặt của chúng trong sa khoáng.

7. Dự báo triển vọng khoáng sản đá quý rubi, saphir trong khu vực bờ trái Sông Chảy 

Cơ sở để đánh giá triển vọng khoáng sản đá quý rubi, saphir trong khu vực nghiên cứu là dựa vào các tiêu chí về đặc điểm thạch học, cấu trúc địa chất, sự phân bố của điểm lộ, các thân mạch chứa đá quý rubi, saphir, spinel, các biểu hiện khoáng hóa, đới biến đổi các biểu hiện sự có mặt của rubi, saphir, spinel trong sa khoáng cũng như các điểm mỏ khai thác, từ đó sơ bộ có thể khoanh định khu vực nghiên cứu thành 3 diện tích với mức triển vọng khoáng sản đá quý rubi, saphir và đá quý đi cùng (spinel) như sau (hình dưới):   

- Diện tích rất triển vọng (A) khoảng 35-40km2: Phân bố ở trung tâm khu vực nghiên cứu với các điểm mỏ điển hình là Cổng Trời 1, Cổng Trời 2, Cổng Trời 3, Mây Trung, Mây Thượng, bãi Nửa đời thuộc xã An Phú - Lục Yên. Đây là diện tích đã được xác định tiền đề địa chất và dấu hiệu tìm kiếm, các công trình khai đào gặp các vết lộ, thân quặng, điểm quặng chứa rubi, saphir và spinel…, mật độ phân bố cao các khoáng vật chỉ thị trực tiếp và gián tiếp trong sa khoáng và trong hang hốc karst.

- Diện tích triển vọng (B) khoảng 80 km2: Phân bố ở khu vực Tân Lĩnh Khoan Thống, phía tây nam thị trấn Yên Thế, Minh Tiến, đông nam An Phú.  Đây là các diện tích đã được xác định tiền đề địa chất và dấu hiệu tìm kiếm, ít các công trình khai đào, gặp ít các vết lộ, đới biến đổi liên quan đến rubi, saphir và spinel...,  có các điểm mỏ khai thác rubi, saphir trong sa khoáng và mật độ phân bố trung bình các khoáng vật chỉ thị trực tiếp và gián tiếp trong sa khoáng.

- Diện tích ít triển vọng (C) khoảng 30-35km2: Là phần diện tích còn lại của vùng nghiên cứu. Đây là diện tích đã được xác định sơ bộ tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm, gặp rải rác các vết lộ đá hoa hệ tầng An Phú, chưa gặp lộ rubi, saphir, spinel trong đá gốc, ít các biểu hiện khoáng hóa, mật độ phân bố thấp của các khoáng vật chỉ thị trực tiếp và gián tiếp trong sa khoáng.

Tóm lại: Ngay từ khi phát hiện ra đá quý trong khu vực Lục Yên (bờ trái Sông Chảy), các nghiên cứu sau đó cho thấy khu vực có tiềm năng lớn về đá quý rubi, saphir với những điểm mỏ lớn ở khu vực Khoan Thống và An Phú và nhiều điểm mỏ khác. Những khai thác ở quy mô công nghiệp cũng như khai thác tự do nhỏ lẻ trong khoảng 10 năm đã lấy đi trong sa khoáng một lượng rất lớn đá quý rubi, saphir cũng như spinel và turmalin…. Tuy nhiên, một lượng lớn đá quý rubi, saphir và spinel trong hang hốc karst liên tục được khai thác tự nhiên trong những năm qua đến nay chưa được đánh giá chi tiết.

Bên cạnh nguồn tài nguyên khoáng sản đá quý rubi, saphir trong sa khoáng là rubi, saphir trong đá hoa thuộc hệ tầng An Phú, chúng phân bố khá phổ biến trong vùng chủ yếu tại phần núi cao khu vực An Phú (Cổng Trời, Mây Thượng, Mây Trung, Bãi Nửa đời). Sản phẩm đá hoa chứa rubi, saphir, spinel, pargasit... được thị trường rất ưa chuộng. Đây là nguồn tài nguyên khoáng sản rất có tiềm năng, triển trong khu vực bờ trái Sông Chảy những chưa được nghiên cứu đánh giá chi tiết.