Đánh giá khả năng áp dụng bài toán nhận dạng trong điều tra tìm kiếm khoáng sản bằng phương pháp địa hoá

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
^

^

^

^

^

^

^

^

«1^ »ị / ^

^

^

^

vj ^

^

RÁO CÁO ĐỂ TÀI

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG

BÀI T O Ả X ỵHiÌ\ I)ẠA(Ỉ
TRONG ĐIỂU TRA TÌM KIÊM
KHỐNG SẢN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỊA HĨA
M Ã SỐ : Q T - 04 - 22

Chủ trì để tài: TS. Đặng Mai
Đ A I H O C Q U Ơ C G IA HÀ NỘì
ỈRUNG TÂM THƠNG TIN THI I \/IỆfv

O T í 5 -í ?

- H À N Ộ I - 2005-


BÁO CÁO T Ó M TẮT
a ) T ên đề tài: Đánh giá khả năng áp dựng bài toán nhận dạng trong điểu tra tìm
kiếm khống sản bằng phương pháp địa hóa
M ã số: QT 04 - 22
b) C hủ trì đề tài: TS. Đặng Mai
c) C ác cán bộ th am gia:
d) M ục tiêu và nội d u ng nghiên cứu:
Đề tài nhàm xây dựnơ các mơ hình tốn học áp dụng vào điều tra tìm kiếm
khống sán và đánh giá hiệu quả của chúng.
Để đạt mục đích đó. đã lựa chọn 3 khu vực có đặc điểm khống hóa khác
nhau là vàng - Lương Sơn (Hịa Binh), vàng - Na

(Bắc Cạn) và chì kẽm - Chợ

Đồn (Bác Cạn). Trên ba khu vực này đã có các tài liệu điều tra địa chất và tìm
kiếm chi tiết, là cơ sở để kiểm định các mơ hình và thuật tốn đưa ra. Các tập
mẫu địa hóa ơồm kết quả phân tích định lượng các nguyên tố như Cu, Pb, Zn. Sb,
As, Mn, Co, Ni, Sn...đã được xử lý theo các nội dung sau: nhận dạng vùng triển
vọng quặng, nhận dạng vị trí và hàm lượng thân quặng, nhận dạng kiểu quặng.
e) Các kết q u ả đạt được
Ị . Vê' bài toán nhận dạng vùng triển vọng quặng
Thiết lập mơ hình tuyến tính tổng qt cho một số ngun tố chỉ thị trong
trường địa hóa thứ sinh khu Chợ Đồn, trong đó đáng chú ý là các mơ hình của Pb,
Zn và Cu; thành lập bản đồ trend và phần dư theo các mơ hình đó. Các bản đồ
trend phản ánh xu thế phân bố hàm lượng nguyên tố chỉ thị. Bản đồ phần dư biểu
hiện các vùng có quặng và không quặng. Việc đối sánh bản đồ phần dư với bản
đồ địa chất khoáng sản cho thấy giữa kết quả dự đốn theo mơ hình và thực tế địa
chất có sự phù hợp tốt. Hầu hết các phần dư dương của các nguyên tố đều trùng
với những vùng quặng đã biết. Tuy nhiên, cũng còn một số sai lệch nhất định.
Thuật tốn phân tích thành phần chính đã đạt được hiệu quả tốt, nhất là đối
với khu vực Lương Sơn. Từ tập mẫu kim lượng plasma đã tách được hai tổ hợp
nauyèn tố là Cu - Ni - Co - Cr - V và As - Pb - Sb. Tổ hợp thứ nhất đặc trưng cho
thành phần đá gốc, tổ hợp thứ hai đặc trưng cho quá trình tạo quặng. Điểu đó phù
hợp với đặc điếm địa chất, khống sản của khu vực. Phương trình thành phần
chính khu vực Lương Sơn có dạng:
F, = 0,94Ni + 0,91 Co + 0.89 V + 0,80Cr + 0,66Cu
F2 = 0,80Pb + 0,74Sb + 0,65As
Đối với khu vực Chợ Đồn. lượng thông tin của trường địa hóa chủ yếu
được nén vào thành phần chính thứ nhất, với phương trình:
1

Fị = 0.83Zn + 0, 7Pb + 0. 78 Mn
Bán đồ thành phán chính này thể hiện các dị thường dương phù hợp với sự
phân bố khoáng san trong khu vực Chợ Đồn.
Ngồi hai mơ hình trên, cịn đưa ra phương pháp xác định vùng triển vọng
bằns thủ thuật điểm phân vị.
2. Vẻ' bài tốn nhận dạng vị trí và quy mơ thân quặng
Mơ hình dịch chuvển ngun tố và mơ hình phân bố nồng độ đã được áp
dụns VÌ1 kiểm định. Kết quá cho thấy giữa "nghiệm " dự đốn và thực tế cịn sai
khác nhau nhiều. Các mơ hình này cần được nghiên cứu bổ sung thêm.
3. V ề bài tốn nhận dạng kiểu quặng
Thuật tốn phân tích phân biệt đã được thử nghiệm cho ba tập mẫu hấp thụ
nsuyên tử thuộc ba kiểu quặng nêu trên. Kết quả chứng tỏ ràng tỉụiật toán này
cho xác suất nhận dạn° đúnơ khá cao (96,2%). Chúng có dạng:
D,=

3,107Sbln - 2,408 Pbln + 4,754Znln + 0,64Asln- 11,67

D2 = -2,148 Sbln + 1.779 Pbln + 1,663 Znln + 3,703 Asln -14,546
dỘ = - 0,949 Sbln + 3,51 Pbln + 2,966 Zn,„ + 4 ,0 0 lAs,„-35,008
tưcfng ứng với ba kiểu quặng Lương Sơn, Na Rì và Chợ Đồn.
f) Tình hình sử dụng kinh phí của để tài
Kinh phí hỗ trợ: 10.000.000 đ
Kinh phí được cấp: 9.300.000 đ
Vật tư văn phịng

900.000 đ

' Hội nghị

1.000.000 đ

i Cơng tác phí

1.000.000 đ

! Chi phí th, mướn

6 .000.000 đ

: Thanh toán điện, nước

400.000 đ
9.300.000 đ

-


KH O A Q U Ả N LÝ
(Ký và ghi rõ họ tên)

CH Ủ T R Ì Đ Ể T À I
(Ký và ghi rõ họ tên)

TS. Đặng Mai

C ơ QUAN CHỦ T R Ì ĐỂ TÀI


SU M M A RY
a. Title of the Project: Evaluation of capibiỉity of usinơ geochemical method diagnostic algorithm in mineral exploration

Code: QT 04-22
b. H ead of the Project: Dr. Đặng Mai
c. P a rtic ip a n ts
d. O bjectives and C ontents of the Project:
The objective of this project is to evaluate different mathematical models using
diasnostic alsonthm in prospecting for mineral resources.
For this purpose. three areas with distinơuished metallometical characteristics
have been selected: Luongson solden ore area, Nari golden ore area and Chodon
Pb. Zn -bearing area. About these areas, there were geoloaical, geochemical and
mineral dates íavourable to the control of the mathematical models. The main
contents of this project are as follows:
i) To diagnose ĩavourable ore areas
ii) To identify situation of orebody and the content of the ore íorming
elements.
iii) To identiíy types of mineralization
e. O b ta in e d Results:
1. By usins the SPSS softvvare, general linear models of the elements indicators (Pb, Zn. Cu) in Chodon area have been developed. Using these models,
the trend and residual maps of the above mentioned elements have been
established.

By compairing these residual maps with available mineralo-

geoloơical maps it has been found that almost positive anomalies are distributed
on the areas of mineralization.
2. By the application the principal analysis, two assemblages of elements indicators have been found in Luongson area: the assemblage of Cu- Co -Ni - Cr
characterizes for mother rocks, and the assemblage of As - Pb - Sb - Cr
characterizes for orel forming process.
3. Based on the map of principal component established in Chodon area,
the effect of the principal algorithm has also been confirmed.
4. By comparing true values with the values predictived by Harristransmigratory model and Solovev - model of content distribution, it has been

found that the unapplicable both these models for project area.

iv


M ụ c lục

Mục l ụ c ...................................................................................................................................1
Mở đ ầ u ............ ...................................................................................................................... 2
Chương 1 ................................................................................................................................4
Khái quát về đặc điểm địa lý, địa chất và khoáng sản các khu vực nghiên cứu 4
1.1. Khu vực Lương Sơn..........................................................................................4
1.2. Khu vực Na R ì................................................................................................... 6
1.3. Khu vực Chợ Đ ồ n ............................................................................................. 7
Chương 2 ................................................................................................................................9
Nhận dạng vùng triển vọng quặng............................................................................... 9
2.1. Mô hình tuyến tính tổnơ q u á t...........................................................................9
2.2. Phàn tích thành phần thành phần chính.......................................................15
2.3. Mơ hình phân phối xác s u ấ t ..........................................................................18
Ch ươn 2 3 ............................................................................................................................. 25
Nhận dạng vị trí thân quặng và hàm lượnc q u ặ n g ..................................................25
3.1. iMị hình dịch chuyển ngun t ố ....................................................................25
3.2. Mơ hình phân bố nồng độ............................................................................... 29
Chương 4 ..............................................................................................................................31
Nhận dạng kiểu q u ặ n g ................................................................................................. 31
4.1. Thiết lập mơ hình............................................................................................ 31
4.2. Kết quả áp dụng mơ h ìn h ..............................................................................32
Kết lu ậ n ............................................................................................................................... 34
Tài liệu tham khảo............................................................................................................. 35

1


M ở đầu

Phươns pháp địa hóa tìm kiếm khống sản dựa trên nguyên lý phát hiện và
luận aiủi dị thườri2 của các nguyên tố hóa học trons đất và vỏ phong hóa. Những
dị thường đó được gọi là dị thường địa hố thứ sinh. Giữa các thuộc tính của dị
thườns và quặns 2ỐC có mối quan hệ chặt chẽ. Tuy nhiên, quá trình di chuyển các
nguyên tố từ quặng vào vỏ phons hóa ln ln bị chi phối bởi các yếu tố địa
chất và cảnh quan khu vực, do vậy mối quan hệ trực tiếp giữa dị thường và quặng
2ỐC đã bị che mờ, và để phát hiện được, cần có sự hỗ trợ của các kiến thức tốn tin học. Mặt khác thành phần định lượng các nguyên tố trong mẫu kim lượng là
đặc trưna chính cùa dị thường địa hoá, nhưna tự mỗi nsuyên tố riêng biệt, mỗi
con sô' rời rạc chưa phản ánh đầy đủ các thuộc tính của quặng gốc đã sinh ra nó.
Do vậy cần phái liên kết chúng lại bằng những cấu trúc toán học (các phương
trình, hàm số, hệ thức...) thuận lợi cho việc dự đốn tính chất quặng hố của khu
vực.
Xuất phát từ những quan điểm đó, đề tài này đã sử dụng kết hợp một số
bài toán nhận dạng để khai thác thông tin về quặng gốc ẩn chứa trong các tập
mầu kim lượng, qua đó thiết lập và lựa chọn các mơ hình tốn học thích hợp cho
cơng tác điều tra tìm kiếm khống sản và kiểm nghiệm tính đúng đắn của chúng.
Đề tài này là một bước kế tiếp của dề tài QT - 01 - 18 mà tôi đã hồn
thành vào cuối năm 2003. Trong đề tài đó, những tính chất ưu việt của bài tốn
nhận dạng đã được phân tích và làm sáng tỏ. chủ yếu trên phương diện lý thuyết.
Để đánh siá khả năng írna dụng bài toán này, cần phải tiến hành kiểm nghiệm sự
phù hợp giữa các "nghiệm" của bài toán với tài liệu địa chất thực tế.
Để giải quyết mục tiêu trên, trong đề tài này đã lựa chọn đối tượng nghiên
cứu gồm ba khu vực sau:
1. Khu vực Lương Sơn (Hịa Bình)
2. Khu vực Chợ Đồn (Bắc Cạn)

3. Khu vực Na Rì (Bắc Cạn)
Vị trí địa lý và các đực điểm tự nhiên khác của các khu vực này sẽ được
mô tả chi tiết trong chương 1.
Sỡ dĩ ba khu vực này được chọn, là vì ở đó cơng tác điều tra địa chất và
tìm kiếm khống sản đã được tiến hành khá chi tiết, các vùng quặng, vị trí thân
quặng và nhiều tính chất quặng hóa khác đã được xác định. Mật khác, mức độ

2


phân dị về khốna, sản trong ba khu vực đó được thể hiện ở các cấp độ khác nhau,
thuận lợi cho việc kiểm nshiệm thuật tốn phân tích phàn biệt - một trong những
thuật tốn nhận dạng quan trọng.
Dưới góc độ phương pháp địa hóa tìm kiếm khống sản, các bài toán nhận
dạnơ được đặt ra và giải quyết trong đề tài này bao gồm:
1 - Nhận dạng vùng triển vọng quặng
2 - Nhận dạng vị trí thân quặng và hàm lượng quặng
3 - Nhận dạng kiểu quặng
Cơ sở tài liệu và sổ liệu để giải các bài toán này được thu thập từ các
phương án lập bản đồ địa chất và tìm kiếm khống sản của Liên đồn Địa chất
Đơna Bắc và Liên đồn Địa chất Tây Bắc về các khu vực liên quan. Chúng bao
gồm các bản đổ địa chất khống sán, các số liệu phân tích mẫu kim lượng bằng
nhiều phươns pháp khác nhau như quang phổ phát xạ (QPPX), quang phổ plasma
(PLM), hấp thụ nguyên tử (HTNT), trong đó:
+

Khu vực Lươn2 Sơn gồm 6.200 mẫu QPPX, 590 mẫu PLM và 125 mẫu

+

Khu vực Na Rì 2ồm 2570 mẫu QPPX, 552 mẫu PLM

+

Khu vực Chợ Đồn gồm 4100 mẫu QPPX, 143 mẫu HTNT

HTNT

Đề tài này được hoàn thành nhờ vào sự hỗ trợ kinh phí của Đại học Quốc
gia Hà Nội, sự giúp đỡ, động viên của phịng Khoa học Cơng nghệ và phịng Tài
vụ Trườn2 Đại học Khoa học Tự nhiên. Tác giả xin chân thành cảm ơn.

3


C hương 1

K H Á I QUÁT VỀ ĐẶC Đ IỂ M ĐỊA LÝ,
ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN CÁC KHU v ự c NGHIÊN c ứ u
1.1. K hu vực Lương Sơn
Bao gồm các xã Cao Răm, Cự Yên, Liên Sơn và Hợp Hịa thuộc huyện
Lương Sơn (Hịa Bình); giới hạn bởi các tọa độ địa lý:
20° 45*51” - 20° 50’09” vĩ độ Bắc, và
105° 36’53’ 105° 30’ 16” kinh độ Đơng.
Việc nghiên cứu địa chất, khống sản ở đây đã được bắt đầu từ những
năm 30 của thế kỷ trước nhưng đáng chú ý nhất là cơng trình "lập bàn đổ và tìm
kiếm khống sản tỉ lệ 1:50.000 nhóm tờ Hà Đỏng - Hịa Bình" do Trần Đăng
Tuyết chủ biên (1987) và đề án tìm kiếm đánh giá quặng vàng do Liên đoàn Địa
chất Tây Bắc tiến hành (1989-1993).
Dạnơ địa hình đặc trưnơ của khu vực là các dải đồi núi thấp kéo dài theo

hướnơ Đônơ Bắc - Tây Nam với độ cao trung bình từ 350 đến 600m; cao nhất là
đinh Đồi Bù - 883m.
Mạng thủy văn rất thưa thớt, khơng có các sơng lớn chảy qua. Có ba hệ
thống suối bắt nguồn từ phía Tây là suối Bạc, suối Ngành, suối Ong với chiều dài
tổng cộng khoảng 5 - Skm. Lưu lượng nước trên các suối từ 7 - 298 1/s; nước
thuộc loại bicacbonat canxi, độ tổng khống hóa từ 0,06 đến 0,08 g/1. Hệ tầng
chứa nước chính là hệ tầng Viên Nam, thuộc loại nước bicacbonat canxi và
bicacbonat canxi - natri với độ tổng khống hóa 0,06 - 0,09 g/1. Độ pH của nước
mặt ở các suối đo được từ 7,5 đến 8,5, ở các giếng ăn 6,2 - 6 ,8. Trong các hầm lò
quặng, nước có độ pH thấp (3,8 - 4,7).
Đá vây quanh quặng trong khu vực bao gồm các phun trào và trầm tích lục
ngun tuổi Trias (hình 1.1). Các đá phun trào được xếp vào hệ tầng Viên Nam
(TịV/i), bao gồm bazan, phun trào trung tính, trachyt và gồm 3 tập làTịVrt/, T ịVn2
và T ịVn3. Tập 1 bao gồm bazan hạt mịn, bazan hạnh nhân, diabaz, tập 2 gồm các
đá thuộc tướng phun trào thực thụ như trachyt, trachyt porfia, tập 3 gồm các đá
thuộc tướng phun nổ - aglomerat, tuf, tufogen. Các đá phun trào của hệ tầng này
thườne bị biến đổi phức tạp với nhiều giai đoạn chồng lên nhau như q trình
propylit hóa, thạch anh hóa, sericit hóa, carbonat hóa...

4


Hình 1.1.

Sơ ĐĨ ĐỊA CHẤT KHỐNG SẢN

KHU Vực LƯƠNG SƠN - HỊA BÌNH

200m Ổ 2Ồ0m

Thành lập theo tài liệu của
Liên Đ oàn Địa ch ất Tỗy Bốc

CHỈ DẪN
Hệ tầng Viên Nam: Tập 3
Tuf trachyt, tuf Aglomerat màu xám nâu,
tím gụ phân lớp mịng

Hê Đè tứ
Lđg

Hệ tầng đổng Giao
Đá vơi màu xám, phớt hồng, cấu tạo khối

T,cnJ

Hệ tầng Cò Nòi: Tập 3
Bột kết tuf, phản lớp mỏng đến trung bình
màu xám phớt trắng

T,cnJ

Hệ tầng Cị Nịi: Tập 2
Đá vơi, vơi sét màu xám tro, phân lớp mỏng
Hệ tầng Cò Nòi: Tập 1
Cuội kết, cát kết, bột kết, phiến sét màu
xám nâu. tím gụ phán lớp mỏng

ÍT.vin,]

Hệ tầng Viên Nam: Tập 2
Trachyt, trachyt pocíia màu xám phớt trắng
Hệ tầng Viên Nam: Tập 1
Bazan hạt mịn, bazan hạnh nhân, bazan poctia,
điaba màu xám lục
Ranh giới địa chất: a-Chỉnh hợp, b-Bất Chĩnh hợp
Đứt gãy


Các đá trầm tích bao 2ồm trầm tích lục nguyên thực thụ, lục nguyên
cacbonat. lục nguyên chứa túp, chúng được xếp vào hệ tầng Cò Nòi. Hệ tầng này
nằm phủ bất chỉnh hợp lên các đá của hệ tầng Viên Nam và chuyển tiếp lèn đá
vôi của hệ tầng Đổng Giao.
Hoạt độna maama xâm nhập biểu hiện yếu với các thể xâm nhập nhỏ,
thành phần gồm diabaz, gabrođiabaz và ít hơn là xienit. Các thể xâm nhập này
không liên quan trực tiếp với q trình tạo khống trong khu vực nhưng có quan
hệ khơn2 gian và kiến tạo gần gũi với các đới quặng hóa.
Các đút gãỵ trong vùns bao gồm ba hệ thống chính: Tày Bắc Đơng Nam,
á kinh tuyến và á vĩ tuyến. Hệ thống Tây Bắc Đông Nam liên quan với hoạt động
phun trào bazan rộng khắp trên toàn khu vực. Hệ thống á kinh tuyến và á vĩ tuyến
được hình thành do q trình nâng vịm và làm nhiệm vụ phân cách các đá phun
trào và đá trầm tích, tạo ra dạng khối địa lũy.

-

Khống hóa vàng tronơ khu vực thuộc kiểu vàng - thạch anh - sunfua. Các
điểm quặng phân bô' không liên tục, bao gồm các điểm quặng Làng Sen ở phía
Bắc, Xịm Vần ở Đơng Bắc, Làng Ngành ớ phía Đơng, Làng Gên ở phía Đơng
Nam và Vai Đào ở phía Tây. Với các kết quả nghiên cứu về thành phần vật chất
và hình thái thân quặng, khống hóa vàng khu vực này đã được xếp vào kiểu

nguồn gốc nhiệt dịch phun trào nhiệt độ cao đến trung bình và một phần nhiệt độ
thấp. Q trình tạo khống 2ồm ba giai đoạn. Giai đoạn 1 gồm tổ hợp thạch anh pyrit - arsenopitit nhiệt độ cao. Giai đoạn 2 có các thành tạo đặc trưng cho nhiệt
độ trung bình đến thấp, bao 2ồm tổ hợp thạch anh - chancopirit - sphalerit galenit - canxit. Giai đoạn tạo khoáng 3 gồm các mạch, vi mạch thạch anh. thạch
anh - pyrit - cacbonat.
Khống hóa vàng khu vực Lương Sơn thuộc kiểu thành hệ vàng - thạch
anh - sunfua. Cho đến nay mới chỉ phát hiện được quặng nằm trong các thành tạo
phun trào hệ tầng Viên Nam. Trong hệ tầng Cị Nịi, tuy có các đới mạch thạch
anh - sunfua nhưng hàm lượng vàng thấp. Trong hệ tầng Đồng Giao chưa phát
hiện được điểm quặng nào. Các thân quặng vàng tập trung tại ba vùng chính là
Làng Sen, Xóm Vần và Làng Gên. Tại điểm quặng Làng Sen có 8 mạch quặng
dạng thấu kính. Hàm lượng quặng trong các mạch này dao động từ 1 g/t đến 7 g/t.
Điểm quặng Xóm Vần gồm bốn thân quặng phân bố trong một đới khống hóa
dày hơn lOOm. Hàm lượng trung bình của vàng giao động từ 1,5 đến 2,9 g/t, một
vài nơi đạt tới 7 - 8 g/t. Điểm quặng Làng Gên thuộc phạm vi xã Tiên Sơn của
huyện Lương Sơn. Tại đây đã phát hiện bốn thân quặng vàng gốc đều nằm trong
tập đá trachyt hạt thơ dưới dạng mạch thạch anh - suníua chứa vàng. Thành phần


khoáng vật của cả bốn thân quặng đều giống nhau, gồm pyrit, chancopyrit.
pyrotin và vàng tự sinh.
1.2. K hu vực Na Rì
Bao gồm các xã Bình Văn, Yên Hân, Thần Sa và Sang Mộc thuộc huyện
Na Rì (Bác Cạn); nằm trong phạm vi các tọa độ địa lý:
51°51'27" - 51°55'41" vĩ độ Bắc, và
105°34'31" - 105°58'53" kinh độ Đông
Từ năm 1995 - 1997. Liên đồn Địa chất Đơng Bắc đã tiến hành tìm kiếm
chi tiết vàng ở vùng này.
Khu vực nghiên cứu thuộc miền đồi núi thấp, độ cao thay đổi từ 100 đến
900m. Địa hình bị phân cắt mạnh mẽ tạo ra nhiều rãnh xâm thực: độ dốc sườn
khá lớn, từ 35 đến 40°. Mạng sông suối trong vùng thưa thớt,jchỉ có duy nhất một

con sơng Cầu chảy qua. Các thung lũng suối thường có dạng chữ "V", đa phần đổ
ra sơng Cầu, một số ít chảy về suối Na Rì.
Đá vây quanh quặng thuộc hai hệ tầng:Thần Sa và Bắc Sơn (hình 1.2).
Hệ tầng Thần Sa (€ì ts) bao gồm đá phiến sét, đá phiến silic, cát bột kết, đá
phiến sét vôi. Chiểu dày của hệ tầng: 1200 - 1500 m. Các đá của hệ tầng này đều
chứa các mạch thạch anh, thạch anh - sunfua - vàng kéo dài theo hướng Đông Băc
Tây Nam. Hệ tầng Bắc Sơn chiếm một diện tích nhỏ ở phía Đơng Bắc khu vực
nahiên cứu, bao gồm đá vôi lẫn sét màu trắng hạt mịn, phân lớp dày, đá vôi màu
xám trắng, cấu tạo khối và đá vơi bị hoa hóa, màu xám sáng hạt mịn. Chiều dày
hệ tầng: 650 - 800 m.
Các đút gãy kiến tạo trong khu vực phát triển khá dày đặc theo bốn hệ
thống:
+

Hệ thống á vĩ tuyến

+

Hệ thống Tây Bắc Đông Nam

+

Hệ thống Đông Bắc Tây Nam

+

Hệ thống á kinh tuyến

Khống hóa vàng trong khu vực thuộc kiểu vàng - thạch anh ít sunfua.
Thành phần khống vật quặng chủ yếu là pyrit, arsenopyrit, vàng; hiếm hơn là

chancopyrit, galenit, pirotin. Tụ khống có 38 thân quặng gồm các mạch, gân
mạch và đới mạch thạch anh xâm nhiễm vàng. Phần lớn các mạch thạch anh vàng có phươnơ gần trùng với đường phương của đá vây quanh.

ó


nh 1.2.

Sơ ĐĨ ĐỊA CHẤT KHỐNG SẢN
KHU Vực NA RỈ - BẮC CẠN

C H Ỉ DẪ N
Hè đê tír Cát. sét. sỏi, cuội có chứa vàng sa khống

Hệ Cacbon - Pecmi - Hệ tầng Bắc Sơn đá vôi xám sáng
thành phần đổng nhất dang khối

Hê tầng Thần Sa - Phân hê tấng trên - Tâp 2 Phiến sét
xen it lớp cát kết náu vàng và thâ kính đá VƠI xám xanh

s,ts,

Hê tầng Thẩn Sa - Phân hê tầng trên - Tâp 1 Cát kết th
phớt luc xen it lớp phiến sét xám đen và đới mach thach

Hê tầng Thần Sa - Phản hệ tầng dưới Phiến set xám đe
xám vàng và những dài sét vôi phân lớp mỏng
Ranh giới địa chất
Đứt gãy

a Xác đinh

Thân quăng

liệu của
t Đ ông Bắc

ũ
"*

20

'

40

60m

b. Dư đoán


1.3. K h u vực Chợ Đỏn
Khu vực nahiên cứu nằm trong phạm vi các toạ độ địa lý:
22° 05’ 0 0 ” - 21° 0 9 ’ 30” vĩ độ Bắc và
105° 28’ 30” -105° 36’ 00” kinh độ Đơng
thuộc huyện Chợ Đồn tinh Bắc Cạn, phía Bắc có những dãy núi cao trên 1000 m
như Phia Bioc, Tam Tao, Sam Sao giảm thấp dần về phía Nam với độ cao vài trăm
mét. Trong nhữns vùng đá vôi phát triển, địa hình thường bị chia cắt mạnh.
Tham gia vào cấu trúc địa chất khu vực có hệ tầng Phú Ngữ (O3 - S|pn), hệ
tầng Phia Phương (Sa - Địpp) và hệ tầng Cốc Xơ (Dr D2cx) (hình 1.3). Hệ tầng

Phú Naữ phân bố ở góc Đơng Nam của khu vực, tiếp xúc kiến tạo với hệ tầng Cốc
Xô. Thành phần thạch học gồm các loại đá phiến thạch anh xen cát, bột kêt.
Trong trám tích của hệ tầng Phú Ngữ khơng gặp khống hóa chì - kẽm. Bề dày
của hệ tầng 850 - 900 m. Hệ tầng Phia Phương phân bố ở pEía Tây và Tây Bắc,
kéo dài theo phương Đôn2 Bắc Tây Nam, gồm đá phiến thạch anh xêrixit, đá vơi
bị hoa hóa, vị nhàu, uốn nếp mạnh, đá phiến thạch anh xen cát kết dạng quaczit.
Khoán ạ hóa chì kẽm thường gặp trong các tập đá vơi hoặc ở ranh giới giữa hai
tập đá. Trầm tích hệ tầng Cốc Xô kéo dài thành giải ở trung tâm của khu vực.
Thành phần trầm tích bao gồm cát kết, đá vơi, đá phiến, đá vơi bị hoa hóa.
Khống hóa chì kẽm chủ yếu tập trung trong hệ tầng này.
Magma xâm nhập trong khu vực Chợ Đồn thuộc các phức hệ Phiabioc,
Chợ Đồn và Núi Chúa. Thành phần chính của phức hệ thứ nhất bao gồm các thể
granit-biotit sẫm màu và granodiorit. Phức hệ Chợ Đồn gồm các thể xienit,
piroxenit và granit bị xerixit hóa. Điabaz, gabrodiabaz là thành phần chính cua
phức hệ Núi Chúa.
Hoạt động đứt gãy trong khu vực xẩy ra khá mạnh mẽ, gồm 3 hệ thống
chính: Tây Bắc Đông Nam, Đông Bắc Tây Nam và hệ thống theo phương á vĩ
tuyến.
Khống hóa chì - kẽm Chợ Đồn thuộc kiểu sphalerit - galenit - pyrit. Theo
báo cáo đánh giá gần đây (1994) của Liên đoàn Địa chất Đơng Băc, quặng hóa
tập trung thành 8 tụ khống Nà Tùm, Ba Bồ, Nà Bưa, Khuổi Giang, Bó Pia, Nà
Bốp, Lũng Váng, Nà Quan. Dựa vào tổ hợp cộng sinh khoáng vật của các thân
quặng ne ười ta đã phân định được 3 giai đoạn tạo khoáng nội sinh. Giai đoạn 1 là
ơiai đoạn mở đầu thời kỳ tạo khoáng nhiệt dịch được đặc trưng bởi tổ hợp cộng
sinh thạch anh - pyrit - arsenopyrit - pirotin, ngồi ra cịn gặp sphalerit, galenit và
chancopirit. Giai đoạn 2 là giai đoạn tạo khoáng mạnh mẽ với tổ hợp khoáng vật

7

nh 1.3.

i liệu của
ất Đồng Bắc

BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT - KHỐNG SẢN
KHU VỰC CHỢ ĐỒN - BẮC CẠN

CHỈ DẪN
ì

I Hê đệ tứ (Q ): Cuội, sỏi, cát, sét
Hệ tầng Cốc Xô

I----- 1 Phụ hê tẩng giữa (D r D2e cx2): đá hoa, đá vơi
bị hoa hóa xen các lớp cát kết mỏng
ị----- 1 Phụ hệ tầng dưới, tập trên (D,-D 2e cx,2); đá phiến thach
xen các tập đá vôi, sét vôi, phiến siỉic, cát kết
-___ ___
Phụ hệ tâng dưới (D,-D2e cx,1): đá phiến
1------ thạch anh xerixit, cát kết, xen các lớp mỏng thấu kính
đá vơi, sét vơi
I----- 1 Hê tầng Phú N gữ íO a-S ^n,): đá phiến
thạch anh, xerixit xen đá cát kết, bột kết
B I Granit phức hệ Piabioc (ỴPb-T2n )
1

1Xienit phức hệ Chợ đồn ( £cơ K2)

Ị

~1 Gabro phức hê Núi Chúa (Ỵnc-T3n )
Ranh giới địa chất
Đứt gây

a. Xác định

Ẹ g g Thân quăng
Sơng, suối

b. Dư đốn


tiêu biểu galenit - sphalerit - pyrit. Giai đoạn 3 kết thúc thời kỳ tạo khống nhiệt
dịch, hình thành tổ hợp cộns sinh canxit - pyrit - macazit.
Trong khu vực nghiên cứu, đáng chú ý là các tụ khoáng Nà Bốp và Nà
Tùm. Tụ khống Nà Bốp nằm ở phía Tây - Tày Nam thị trấn Bằng Lũng với diện
tích khoảng 9km: . Tron2 vùna có mật các trầm tích thuộc hệ tầng Cốc Xô, gồm
đá lục nguyên xen cacbonat nằm ở phần trên và đá phiến thạch anh xen cát kết
nằm ở phần dưới. Kết quả cơng tác tìm kiếm chi tiết đã phát hiện được tại tụ
khoáns Nà B ố p 10 thân quặns chi kẽm có chiều dài từ vài chục mét đến vài trăm
mét, chiều dày từ l-2m đến 15m. Thành phần khoáng vật tạo quặng gồm chủ yếu
là sphalerit, aalenit, pyrit, macazit, ngồi ra cịn có arsenopirrit, pirotin,
chancopirit.
Tụ khống Nà Tùm cách trung tàm Bằng Lũng 2 km về phía Tày Bác. ở
đây các thân quặng nằm trong trầm tích lục nguyên xen cacbonat thuộc hệ tầng
Cốc Xơ. Tại Nà Tùm, đồn Địa chất 108 đã phát hiện 4 thân quặng chì - kẽm có
chiều dài từ 200 đến 900m, chiều dày 6 - 50m. Thành phần khoáng vật chủ yếu
của các thân quặng là galenit. sphalerit, pyrit; các khoáng vật thứ yếu gồm
arsenopirit, chancopyrit, pyrotin...

8


Chương 2

NHẬN DẠNG VÙNG T R IỂ N VỌNG QUẶNG
2.1. M ơ hình tuyến tính tổng q u á t
Vùng triển vọng quặng (hay đơn giản là vùng triển vọng), trên góc độ của
địa hóa học chính là dị thường hay nhóm dị thường của các nguyên tố chỉ thị. Do
đó nhận dạng vùng triển vọn2 thực chất là phân chia trường địa hóa thành phơng
và dị thường địa hóa. Mơ hình tuyến tính tổng qt và phân tích thành phần chính
là hai thuật tốn thích hợp để giải bài toán này.
Từ trước đến nay, việc phân chia trường địa hố thứ sinh thành 2 bộ phận
phơno (trường bình thường) và dị thường địa hoá được thực hiện trên cơ cở của lý
thuyết thống kê cổ điển. Theo đó, hàm lượng phông của nguyên tố chỉ thị được
xác định bằng trung bình cộng hoặc trung bình nhân của hàm lượng ngun tố
đó, cịn hàm lượng dị thường tối thiểu các bậc 1, 2, 3 được lấy tương ứng với ba
mức xác suất nhất định (thường ià 85, 95 và 99%). Ngoài ra dị thường tối thiêu
bậc i (i = 1, 2 , 3) có thể lấy bằng c t + is, trong đó, c f là hàm lượng phơng trung
bình s là độ lệch chuẩnr). Nhược điểm của phương pháp này là ở chỗ, trong khi
tính phơng và dị thường tối thiểu cần phải kiểm định luật phân phối của nguyên
tố chỉ thị bằng các tiêu chuẩn thống kè phức tạp; ngồi ra cịn phải chuẩn hố số
liệu bằng các phép biến đổi toán học mà trong nhiều trường hợp khơng dẫn đến
kết quả mong mn. Ngồi ra, phơng địa hố thứ sinh là đại lượng biên địi liên
tục trong không gian phụ thuộc vào thành phần đá gốc, đặc điêm địa hình và
nhiều yếu tố khác. Do vậy, việc xác định phông như một giá trị cố định là khơng
hợp lý, cịn việc xác định dị thường tối thiểu theo các mức xác suất như trên phần
nào mang tính võ đốn. Để khắc phục những hạn chế đó, có thể sử dụng các mơ
hình tốn học do một số tác giả ở nước ngồi đưa ra để phân tích trường địa hố

thứ sinh, nhằm nâng cao tính khách quan trong việc phân chia phơng và dị thường
địa hố. Trong đề tài này, tác giả sẽ thiết lập một số hàm tuyến tính tổng qt cho
trường địa hố thứ sinh vùng quặng Pb - Zn Chợ Đồn và xem xét, đánh giá khả
năng áp dụng của chúng. Cơ sờ số liệu chủ yếu là tập mẫu kim lượng với 4100
kết quả phân tích quang phổ định lượng gần đúng do Liên đồn Địa chất Đơng

Nếu phân bố hàm lượng ngun tố chi thị có phân phối chuẩn sau phép biến đổi y = f(x) thì trong tính
tốn phải thay X bàng y và sau đó chuyển ngược trỏ lại

9


Bắc thu tập trước dày. Tuy nhiên cũng cần nhấn mạnh rằng, đây chi là một cách
tiếp cận mới nhằm bổ sung cho phương pháp cổ điển.
Thiết lập mơ hình

Xuất phát từ quan niệm rằng, hàm lượng nguyên tố trong trường địa hố
thứ sinh thay đổi liên tục trong khơng gian phụ thuộc vào toạ độ địa lý, mơ hình
tuyến tính tổng quát được thiết lập bằng một đa thức 2 biến bậc 6 dạng z = f (x, y)
= a,) + a,x + a2y +...+ anv6 (*); trong đó, z là hàm lượng nội suy của nguyên tố tại
toạ độ địa lý X. y; ao, a ,..M an là các hệ số của đa thức tìm được từ phương pháp
bình phương tối thiểu.
Bản đồ z của một nguyên tố chỉ thị được xem như bề mặt phơng của nó,
đồng thời phản ánh xu hướng biến đổi hàm lượng của ngun tơ' đó trong diện
tích nghiên cứu. Hiệu số d = y - z (với y là giá trị hàm lượng thực đo được) được
ơọi lù phẩn dư, phản ánh các thăng giáng địa phương của nguyên tố. Bản đổ phần
dư là cơ sở để xác định các dị thường địa hoá trong trường thứ sinh.
Bằng phần mềm SPSS, các mơ hình cụ thể của trường địa hố thứ sinh khu
vực Chợ Đồn được thiết lập cho các nguyên tố chỉ thị Pb, Zn, Cu. Các hệ số đa
thức đưa ra trong bảng 1.

Bảng 2.1. Hệ số các da thức (*)

Hê SỐ
a<)
a,
a->

Biến số
(tự do)
X

y
xy

a4

a5

y2
X1

a7
a*
a9

y*

a K>

X5

an
ai2
ai.t

y5

X4

y4

X6

y6 .

Pb
158,70
238,58
76,83
-1,79
137,64
109,26
-129,31
-35,68
-132,98
-102,22
22,54
3,23
27,76
18,22

Zn
46,66
94,28
53,90
13,21
126,50
88,37
-6,42
-25,26
-71,15
-92,97
-5,31
0,70
10,60
18,43

Cu
2,76
-0,73
0,17
0,19
-0.16
-0,16
0,77
-0,07
-0,06
-0,01
-0,17
0,03

0,03
0 ,0 2

Áp dụ ng mơ hình

Để áp dụng mơ hình, đã tính giá trị của các hàm (đa thức) vá phần dư tại
tất cả các điểm lấy mẫu kim lượng trên diện tích nghiên cứu. Ta sẽ gọi các giá trị
của đa thức là giá trị xu hướng. Sử dụng phần mềm Suríer, thành lập các bản đổ
đảng trị cho hai đại lượng xu hướng và phần dư và trên cơ sở đó rút ra những quy
luật biến thiên hàm lượng nguyên tô' chỉ thị theo không gian và xác định các dị

10


thường địa hố. Dưới đày. để làm ví dụ, sỗ mô tả một số trường hợp đáng quan
tâm đối với vùng quặng nghiên cứu.

Nguyên tố chì. Xu hướng tổng quát về sự biến đổi hàm lượng của nguyên
tô' này là tăng từ tây sana đông và tập trung cao nhất ở khu vực trung tâm phía
đơnơ (hình 2.1). Tốc độ biến thiên cũng thay đổi theo hướng đó. Trong phần phía
tây mật độ các đường đẳng trị khá thưa thớt, chuyển sang mau hơn ở khu vực
trung gian và cuối cùng lại giãn rộng ra. Như vậy, gradian hàm lượng nhìn chung,
tăng từ tây sang đơng và có phần giảm xuống ở giai đoạn cuối cùng.
Bản đồ phần dư của Pb được thể hiện bằng các đường đẳng trị dao động từ
-200 đến 800 (hình 2.2). Các đường đẳng trị dương ở các khu Nà Bốp, Lũng Váng
tập trung với mật độ cao, biểu hiện sự có mặt của quặng gốc tại những vùng này.
So sánh bản đồ phần dư này với sơ đồ địa chất - khoáng sản khu Chợ Đồn (hình
1.3) ta thấy các cụm dị thường dương trùng hợp khá tốt với các khu tập trung
quặn®. Riêng khu vực phía tây thị trấn Bằng Lũng, mặc dầu có một vài thân
quặnơ nhưnơ trons trường địa hố thứ sinh không biểu hiện dị thường. Điều này

11


H in h 2. 2. P h ầ n dư c ủ a P b - khu C h ợ Đ ồ n


có thể do ảnh hưởng cùa mạng lưới lấy mẫu và các điều kiện tự nhiên khác tác
động đến sự di chuvển của ngun tố trong vỏ phong hố.

Ngun tơ' kẽm. Bắt đầu từ các giá trị 0 ở góc tây và nam, hàm lượng Zn
tăng dần theo phương kinh tuyến và đạt cực đại với trị sô 60 tại trung tâm phía tây

(hình 2.3) với các tốc độ khác nhau. Theo hướng từ nam lên bắc, trong phần phía
dưới của bản đồ, mật độ các đường đẳng trị thưa thớt, chứng tỏ tốc độ tăng hàm
lượng theo hướng này khơng lớn. Trong khi đó, tốc độ tăng hàm lượng theo chiều
bắc xuống nam ở phần trên của bản đồ lại khá lớn, được biểu hiện bằng sự
chuyển tiếp khá mau của các đường đẳng trị. Mặt khác, Zn cũng biểu hiện xu thế
tăng hàm lượng theo chiều từ tây sang đông, rõ rệt nhất là từ giữa bản đồ. Tốc độ
biến đổi hàm lượng khá đồng đều và các đường xu hướng phân bố với các giao độ
đồna đều.
Bản đồ phẩn dư của Zn (hình 2.4) thể hiện 3 vùng dị thường dương và 5
vùn° dị thường âm rõ rệt. Vùng dị thường dương phía nam bao phủ các thân
quặng phía nam Lũng Váng, Nà Bốp, với mật độ các đường dương khá dày đặc.

12


Vùnơ dị thường phía bắc biểu hiện yếu hơn, là sản phẩm của quá trình phân tán từ
các thân quặng nhỏ nằm ở phía tày thị trấn Bằng Lũng. Vùng dị thường dương tây

bắc kéo dài từ phía nam Ba Bổ đến Nà Bốp và trùng với các thân quặng trên khu
vực này. Đối sánh với vị trí các thân quặng đã được xác định trên bản đồ địa chất,
(hình 1.3) ta thấy rằng, cường độ các dị thường ở đây biểu hiện yếu trong khi thân
quặnơ

khá lớn và tập truna dày đặc. Điều này có thể do kẽm là nguyên tố rất linh

độns trong đới biểu sinh dẫn đến sự san bằng nồng độ trong mẫu kim lượng. Đó
chính là một hạn chế của Zn với vai trò là một nguyên tô' chỉ thị.
Vùnơ dị thường âm rộng nhất của Zn nằm ở khu trung tâm. Ranh giới phía
tày nam của nó chay men theo rìa của vùng quặng Nà Bốp, Lũng Váng; phía bắc
và đơns theo rìa vùng quăng Nà Tùm và đông thị trấn Bằng Lũng. Các vùng dị
thườnơ âm«cịn lại có diện tích bé hơn và đều nằm trong phạm vi các vùng không
chứa quặng, ở đây, kẽm đã thể hiện như là một chỉ thị đáng tin tướng.

13


Hình 2.4. Phần dư của Zn * khu Chợ Đồn


Nguxên tô'đổng
Xu thế biến đổi chủ yếu của Cu là tăng dần hàm lượng từ hai phía đơng và
tày vào truns tâm với sradian khơng đồng đều (hình 2.5). Gián cách giữa các
đường đẳng trị ở phần phía tày tương đối hẹp chứng tỏ tốc độ tăng hàm lượng ở
đây khá lớn. Trong khi đó, ở phần phía đơng, gián cách giữa các đường đẳng trị
thưa thớt tạo nên một bề mặt thoải, biểu hiện tốc độ tăng chậm của hàm lượng
đồng. Như vậy, xét một cách tổng quát, bề mặt đa thức bậc 6 của Cu có dạng
tương tự như một "nếp lồi" có trục nằm ở trung tâm chạy dài theo phương á kinh
tuvến và hai cánh đông, tày với độ nghiêng khác nhau: cánh phía tây thì dốc. cịn

cánh phía đơng thoải hơn.
Phần dư dương của Cu tập trung thành 5 cụm dị thường như là những “cao
nguyên” nổi' lên trên nền các trị số âm. Hai cụm dị thường rộng VỚI cường độ lớn

nằm ở khu trung tàm phía nam của khu vực, trong diện phân bố các thân quặng
khu Lũng Váng và Nà Bốp. Cụm dị thường phía bắc rõ ràng là sản phẩm phong
hố của các thân quặng khu nam Nà Tùm. Hai cụm dị thường ở phía cực đơng và
cực tây chưa rõ nguồn gốc: phải chăng chúng có liên quan nguồn gốc với những
thân quặng chưa biết hay chí là những dị thường giả(?>.
Từ những mơ tả trên có thể thấy rằng, xu hướng biến thiên hàm lượng của
Pb và Zn trong trường địa hóa thứ sinh của vùng quặng Nam Chợ Đồn có những
nét tương đồng rõ rệt được thể hiện qua sự đồng dạng của hai bề mặt đa thức của
chúng. Tuy nhiên, về mặt thành tạo dị thường, hai nguyên tố này có những sự
khác nhau nhất định: trong khi các dị thường Pb khá tập trung và biểu hiện rõ nét
và tập trung, thì dị thườna kẽm lại phân tán và biểu hiện yếu. Bức tranh phân bố
của Cu có những nét khác so với Pb và Zn. Nếu như hàm lượng trung bình của Pb
và Zn biểu hiện xu thế tăng dần từ tây sang đông thi hàm lượng trung bình của Cu
lại thể hiện xu thế tăng từ hai phía vào trung tâm. Ngồi ra, một số dị thường
dương của nguyên tố này chưa thấy rõ mối liên quan với quặng gốc.
Đ ánh giá khả năng áp dụng mó hình

Khả năng áp dụng các mơ hình tuyến tính nêu trên cần được đánh giá cả
về phương diện lý thuyết lẫn thực tê.
Về mặt lý thuyết, trong mơ hình tuyến tính tổng qt, bề mạt phơng được
xấp xỉ theo tập mẫu kim lượng của cả khu vực, và do vậy đã giảm bớt tới mức tối
đa sai số không gian và những thăng giáng ngẫu nhiên của hàm lượng nguyên tố.
N ơoài ra các thủ tục xử lý tốn học và phần mềm máy tính SPSS của hãng
Microsof đã cho phép lựa chọn mơ hình tối ưu trong phạm vi số liệu của nhà
chuyên môn. Sau đây, ta sẽ đi sâu phân tích hiệu quả thực tế của chúng.

14


Hình 2.6. Phần dư của Cu - khu Chợ Đồn