Địa chất các mỏ khoáng sản ppt

Địa chất các mỏ khoáng sản
Địa chất các mỏ khoáng sản
Khái niệm cơ bản
Khoáng sản –
Là những thành tạo khoáng vật, phát sinh từ những quá trình địa chất nhất định, có thể
đem sử dụng trực tiếp hoặc từ đó lấy ra những kim loại, hợp chất hay khoáng vật dùng
trong nền kinh tế quốc dân.
Theo tính chất và công dụng có thể chia khoáng sản ra làm 4 nhóm:
•
Khoáng sản kim loại
•
Khoáng sản không kim loại
•
Khoáng sản cháy
•
Các khoáng sản khác (nước, các loại khí trơ…)
Mỏ khoáng –
Là một bộ phận của vỏ trái đất, nơi tập trung tự nhiên các khoáng sản do những quá
trình địa chất nhất định tạo nên, về mặt số lượng, chất lượng và điều kiện kinh tế -kỹ
thuật đáp ứng yêu cầu khai thác và sử dụng trong công nghiệp.
Giá trị công nghiệp của một mỏ khoáng:
•
Trữ lượng khoáng sản.
•
Chất lượng khoáng sản (thành phần hóa học, thành phần khoáng vật, cấu tạo và kiến
trúc của khoáng sản, tính chất lý học, tính chất khả tuyển, đặc điểm công nghệ, ).
•
Điều kiện khai thác (hình dáng và kích thước thân khoáng, thế nằm và độ sâu thân
khoáng, đặc điểm địa chất công trình, đặc điểm địa chất thủy văn, khí độc và khả năng
phòng chống, ).
•

Các nhân tố kinh tế đặc biệt của khu mỏ (đặc điểm địa lý tự nhiên, đk giao thông,
nguồn năng lực, nguồn năng lượng, …).
•
Nhân tố kinh tế quốc dân: Mức độ cấp bách đối với loại khoáng sản nào đó trước yêu
cầu của nền kinh tế, củng cố quốc phòng ,… đôi khi đòi hỏi người ta phải khắc phục
khó khăn, tập trung nghiên cứu tìm biên pháp để khai thác những mỏ mà 4 tiêu chuẩn
trên có 1 số chưa đạt. Chẳng hạn trữ lượng mỏ chưa đạt mức tối thiểu, hàm lượng tổ
phần có ích thấp, qui trình công nghệ làm giàu phức tạp, khai thác không thuận lợi,
giao thông không thuận lợi, khó khăn về cung cấp nhân công, năng lượng… Trong
trường hợp này nhà nước sẽ tạo mọi điều kiện thuận như cung cấp vốn, phát triển giao
thong, tập trung cán bộ, thiết bị,…để mỏ trở thành có giá trị công nghiệp. Như vậy mỏ
có giá trị công nghiệp chỉ là 1 khái niệm tương đối.

Tiêu chuẩn xác định giá trị công nghiệp của mỏ:

Trữ lượng: là khối lượng khoáng sản (đá hoặc khoáng vật)
theo tính toán có thể thu được, lấy được từ 1 mỏ khoáng sản.

Chất lượng khoáng sản: thành phần hóa học, thành phần
khoáng vật, cấu tạo va kiến trúc khoáng sản, tính chất lý học,
tính chất khả tuyển và các đặc điểm công nghệ của khoáng
sản quyết định phẩm chất của chúng.
Tổ phần có ích
Tổ phần có hại
Tính chất công nghệ
◦
Hàm lượng: là tỷ lệ phần trăm của 1 tổ phần trong 1 tồ hợp.
Nói đến chất lượng của khoáng sản trước hết phải nói đến
hàm lượng tối thiểu của tổ phần có ích, đồng thời hàm lượng
của những chất có hại không được vượt quá giới hạn cho

phép.
Ví dụ: quặng sắt phải có hàm lượng sắt từ 20-25% trở lên; S
< 0,3%; P < 0,3%; As < 0,07%; Sn < 0,08%; Pb+Zn < 0,1%;
Cu < 0,2%.

Điều kiện khai thác.

Các nhân tố kinh tế đặc biệt.

Nhân tố kinh tế quốc dân.
Cấu trúc và thành phần vỏ trái đất
Cấu trúc và thành phần vỏ trái đất
Cấu trúc và thành phần vỏ trái đất
Cấu trúc và thành phần vỏ trái đất

Khối lượng trái đất vào khoảng 5,98 x 10
24

kg. Trong đó Fe chiếm 32,1%, O 30,1%,
Si 15,1%, Mg 13,9%, S 2,9%, Ni 1,8%,
Ca 1,5%, Al 1,4%, còn lại 1,2%.

Lõi gồm 88,8% Fe, 5,8% Ni, 4,5% S và
gần 1% các nguyên tố còn lại.
Thành phần Mantle (theo % khối lượng)
Thành phần Mantle (theo % khối lượng)
Thành phần vỏ trái đất
Thành phần vỏ trái đất


1- Theo số liệu của
o/encyclopedia/E/elterr.html

2- Theo số liệu của
/>
3- Theo số liệu của
/>
4- Theo số liệu của
/>
5- Theo số liệu của
/>Trị số Clark của vỏ trái đất
Trị số Clark của vỏ trái đất

P, F, Ba, S, Sr, C, Zr, Cl, Rb: 0,1 – 0,01

V, Cr, Zr, Ce, Ni, Cu, Nd, Li, La, Y, Nb, N, Ga, Co, Pb,
Th, B, Sc : 0,01 – 0,001

Pr, Sm, Gd, Dy, Tb, Be, Cs, Er, Sn, W, Ta, U, Br, Ho,
As, Ge, Hf, Tl : 0,001 – 0,0001

Lu, Sb, I, Yb, In, Cd : 0,0001 – 0,00001

Hg, Ag, Se, Pd : 0,00001 – 0,000001

Bi, Au, Te, Re, Rn, Ra, Ac, Pt, Ro, Ru, Os, Po : <
0,000001

Magma –


Là khối dung thể nóng lỏng có thành phần không đồng
nhất, là hổn hợp của các silicate, acide silic, oxide kim
loại, các chất bốc…, nhiệt độ từ 600-700
o
C (magma
felsic) đến 1000-1200
o
C (magma mafic), xuất hiện trong
vỏ trái đất hoặc phần trên của lớp mantle. Các dung thể
ấy khi nguội lạnh sẽ tạo nên các loại đá magma khác
nhau.
Magma (định nghĩa)
Magma (định nghĩa)

Thành phần nguyên tố của magma –

Chủ yếu Si, O, Al, Fe, Mg, Mn, Ca, Na, K, H, S, Cl, F,
Br,…. Nhiều tổ phần có ít chỉ chứa trong magma với 1
lượng rất nhỏ, nhưng nếu gặp điều kiện thuận lợi chúng
có thể tập trung lại tạo thành những mỏ có giá trị.
Magma (thành phần nguyên tố)
Magma (thành phần nguyên tố)

Phân loại magma theo thành phần –

Siêu mafic ( SiO
2
< 45%).


Mafic ( SiO
2
45 - 52%).

Trung tính (Intermediate , SiO
2
52 - 65%).

Felsic (SiO
2
> 65%).
Magma (phân loại)
Magma (phân loại)
Magma (phân loại)
Magma (phân loại)
Magma (phân loại)
Magma (phân loại)
Magma (nguồn gốc)
Magma (nguồn gốc)

Theo nguồn gốc và cơ chế thành tạo, quan điểm
rất phổ biến cho rằng:
◦
Magma siêu mafic và mafic hình thành do sự nóng
chảy vật chất thuộc mantle trên.
◦
Magma felsic là do sự nóng chảy từng phần, nóng
chảy sâu hoặc do tái nóng chảy của vỏ trái đất (tuy
nhiên gần đây người ta cũng nói đến nguồn gốc
mantle của magma felsic).

Người ta còn phân chia magma nguyên sinh (thành tạo
ở mantle), thứ sinh (tái nóng chảy), và đồng dung (đồng
hóa các đá vây quanh trên đường đi).
Magma (nguồn gốc)
Magma (nguồn gốc)

Có ý kiến cho rằng chỉ tồn tại 1 loại magma duy
nhất, từ đó phân dị ra các loại magma mafic,
felsic.

Cũng có ý kiến cho rằng tồn tại 2 loại magma
độc lập : mafic và felsic.
Magma (nguyên nhân hình thành)
Magma (nguyên nhân hình thành)

Có thể là do nhiệt phóng xạ, do sự giảm đột ngột áp
suất trong lòng đất khi hình thành các đứt gãy sâu;
cũng có thể là do chế độ địa nhiệt tạo nhiệt độ lớn ở
những tầng sâu.

Có giả thiết cho rằng magma xuất hiện có tính nhất
thời trong vỏ trái đất, tạo nên những bồn, những lò
có kích thước thay đổi và nằm ở độ sâu hàng nghìn
mét. Những lò, bồn magma đó có tính chất địa
phương không tạo thành 1 lớp (quyển) liên tục dưới
vỏ cứng. Tại những độ sâu đó nhiệt độ lớn hơn
nhiệt độ nóng chảy của đá nhưng do áp suất cao nên
sự nóng chảy của đá bị cản trở. Nếu như áp suất
giảm do các chuyển động kiến tạo thì dung thể
magma được hình thành.

Magma (nguyên nhân hình thành)
Magma (nguyên nhân hình thành)
Magma (nguyên nhân hình thành)
Magma (nguyên nhân hình thành)
Magma (khoáng vật đá magma)
Magma (khoáng vật đá magma)

Feldspars = KAlSi
3
O
8
- NaAlSi
3
O
8
- CaAl
2
Si
2
O
8

Nhóm khoáng vật này thuộc nhóm khoáng vật
silicate (tectosilicates). Các khoáng vật chính
trong nhóm này bao gồm:

Feldspar Kali KAlSi
3
O
8


Albite NaAlSi
3
O
8

Anorthite CaAl
2
Si
2
O
8
Magma (khoáng vật đá magma)
Magma (khoáng vật đá magma)

Amphibole

Amphibole minerals là inosilicates có công thức chung
XY
2
Z
5
(Si, Al, Ti)
8
O
22
(OH, F)
2
.


X = ions sodium, potassium.

Y = sodium, calcium, iron (+2), lithium, manganese
(+2), aluminum, magnesium đôi khi zinc, nickel, cobalt.

Z = Iron (+3), manganese (+3), chromium (+3),
aluminum, titanium (+4), iron (+2), lithium , manganese
(+2).
Magma (khoáng vật đá magma)
Magma (khoáng vật đá magma)

Pyroxene XY(Si,Al)
2
O
6

X = calcium, sodium, iron
+2
, magnesium đôi khi là zinc,
manganese, lithium

Y = chromium, aluminium, iron
+3
, magnesium,
manganese, scandium, titanium, vanadium và iron
+2
.

Pyroxene được hình thành ở nhiệt độ cao và không có
sự hiện diện của nước (ít nước).


Amphibole được hình thành ở nhiệt độ thấp hơn và có
sự hiện diện của nước.
Magma (khoáng vật đá magma)
Magma (khoáng vật đá magma)

Olivine - (Mg, Fe)
2
SiO
4
, Magnesium Iron Silicate.

Forsterite = Mg
2
SiO
4
Olivine (Chrysolite) = (Mg,Fe)
2
SiO
4
Fayalite = Fe
2
SiO
4

Tỉ lệ sắt và magiê thay đổi giữa hai khoáng vật đầu và cuối dải của
dung dịch rắn gồm: forsterite (gốc Mg, kí hiệu Fo) và fayalite (gốc
Fe, kí hiệu Fa). Thành phần của olivine thường bao gồm một trong
hai khoáng vật trên với tỷ lệ khác nhau (ví dụ Fo
70

Fa
30
). Forsterite có
nhiệt độ nóng chảy cao ở điều kiện áp suất khí quyển khoảng
1900°C, còn fayalite có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, khoảng
1200°C. Nhiệt độ nóng chảy thay đổi liên tục đối với các khoáng
vật nằm giữa hai khoáng vật trên vì vậy chúng cũng có tính chất
khác nhau. Olivine chỉ bao gồm các nguyên tố ôxy, silic, magiê và
sắt. Mangan và niken thường là các nguyên tố có nhiều trong đá
chứa olivine.

Olivine còn là tên đại diện cho nhóm khoáng vật có cấu trúc tương
tự. Nhóm olivine bao gồm tephroite (Mn
2
SiO
4
), monticellite
(CaMgSiO
4
), và kirschsteinite (CaFeSiO
4
).