Đặc điểm quặng hóa và tiềm năng urani trong graphit tiên an, quảng nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LẠI THẾ ANH

ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HOÁ VÀ TIỀM NĂNG URANI
TRONG GRAPHIT TIÊN AN, QUẢNG NAM

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội , 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LẠI THẾ ANH

ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HOÁ VÀ TIỀM NĂNG URANI
TRONG GRAPHIT TIÊN AN, QUẢNG NAM

Ngành: Kỹ thuật Địa chất
Mã số: 60520501

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:
TS. Nguyễn Quang Hưng

Hà Nội, 2014

3

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong
bất kỳ cơng trình nào.
Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2014
Tác giả

Lại Thế Anh


4

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ 3
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................. 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ......................................................................... 6
MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 7
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ URANI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU .............................................................................................................. 11
1.1. Khái quát về urani và lĩnh vực sử dụng .................................................. 11
1.2. Các kiểu tụ khoáng urani trên Thế giới và Việt Nam ............................. 16
1.3. Các phương pháp nghiên cứu ................................................................. 24
Chương 2: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN VÙNG TIÊN AN BỒNG MIÊU, QUẢNG NAM ...................................................................... 25
2.1. Khái quát đặc điểm địa lý tự nhiên - kinh tế nhân văn và lịch sử nghiên
cứu địa chất .................................................................................................... 25
2.2. Đặc điểm địa chất vùng Tiên An - Bồng Miêu, Quảng nam .................. 30
Chương 3: ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HÓA URANI TRONG GRAPHIT KHU

TIÊN AN ....................................................................................................... 39
3.1. Đặc điểm địa chất khu Tiên An .............................................................. 39
3.2. Đặc điểm thành phần vật chất tầng sản phẩm chứa urani …………….. 49
3.3. Đặc điểm phân bố, hình thái, kích thước các thân quặng graphit chứa
urani …………………………………………………………………...…… 57
3.4. Đặc điểm thành phần vật chất quặng graphit chứa urani ……………... 60
3.5. Tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm …………………………………………. 69
Chương 4: DỰ BÁO TÀI NGUYÊN VÀ PHÂN VÙNG TRIỂN VỌNG
URANI KHU TIÊN AN, QUẢNG NAM ..................................................... 70
4.1. Nghiên cứu lựa chọn phương pháp dự báo tài nguyên urani khu Tiên An
........................................................................................................................ 70
4.2. Phân vùng triển vọng urani khu Tiên An ............................................... 76
4.3. Định hướng công tác tìm kiếm, thăm dị ................................................ 78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................... 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 87


5

DANH MỤC CÁC BẢNG
TT

Nội dung

Trang

1

Bảng 1.1. Các khoáng vật cơ bản của urani

13

2

Bảng 1.2. Thống kê trữ lượng và tài nguyên quặng urani ở
Việt Nam

23

3

Bảng 1.3. Thống kê trữ lượng và tài nguyên urani đi kèm
trong các mỏ đất hiếm, mỏ than

24

4

Bảng 3.1. Bảng tổng hợp các loại đá chứa urani trong tầng
sản phẩm

52

5

Bảng 3.2. Bảng tổng hợp kết quả phân tích mẫu hóa rãnh

61

6

Bảng 3.3. Kết quả phân tích khoáng vật và hàm lượng U3O8
trong các cỡ hạt của quặng graphit khu Tiên An

62

7

Bảng 3.4. Bảng kết quả phân tích hóa tồn diện mẫu graphit
chứa urani khu Tiên An

63

8

Bảng 4.1. Tổng hợp kết quả dự báo tài nguyên urani trong
các thân quặng graphit khu vực Tiên An

74

9

Bảng 4.2. Tổng hợp kết quả dự báo tài nguyên urani trong
các đới chứa quặng khu vực Tiên An

75


6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
T
T

Nội dung

1

Hình 2.1: Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu

2

Hình 2.2: Sơ đồ địa chất vùng Tiên An - Bồng Miêu, Quảng Nam

3

Hình 3.1: Sơ đồ địa chất khu Tiên An - Quảng Nam

4

Hình 3.2: Sơ đồ đồng lượng gamma khu Tiên An - Quảng Nam

5

Hình 4.1: Sơ đồ phân vùng triển vọng urani khu vực Tiên An

Trang
25

7

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Theo dự báo, nhu cầu sử dụng điện ở Việt Nam vào năm 2020 là 201 tỷ
kWh và năm 2030 là 327 tỷ kWh. Trong khi đó, khả năng huy động tối đa các
nguồn năng lượng nội địa của nước ta tương ứng là 165 tỷ kWh vào năm
2020 và 280 tỷ kWh vào năm 2030. Như vậy, đến năm 2020 nước ta sẽ thiếu
khoảng 36 tỷ kWh và đến năm 2030 thiếu gần 119 tỷ kWh. Xu hướng gia
tăng sự thiếu hụt nguồn điện trong nước sẽ ngày càng gay gắt hơn và tiếp tục
kéo dài trong những giai đoạn sau. Để giải quyết cán cân cung - cầu này, điện
hạt nhân là một lựa chọn khả thi và đã được Đảng, Nhà nước xem xét nhất trí
chủ trương và lộ trình thực hiện về “Chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên
tử vì mục đích hịa bình đến năm 2020” ở Việt Nam đã được Thủ tướng
Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 114/2007/QĐ-TTg ngày 23 tháng 7
năm 2007.
Như vậy, nhu cầu về urani cho chương trình xây dựng nhà máy điện
nguyên tử trong thời gian tới là hết sức cấp thiết. Theo kết quả điều tra địa
chất trong nhiều năm qua cho thấy Việt Nam là quốc gia có tiềm năng về
urani, song mức độ điều tra còn thấp. Do đó, cơng tác nghiên cứu, điều tra,
thăm dị urani phải đi trước một bước để chuẩn bị cơ sở nguyên liệu phục vụ
chương trình điện hạt nhân. Vì vậy, việc nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm địa
chất và quặng hóa, đồng thời đánh giá tiềm năng quặng urani trong graphit
làm sơ sở định hướng cho công tác điều tra, thăm dị khống sản urani khu
vực Tiên An là một nhiệm vụ cấp thiết. Đề tài: “Đặc điểm quặng hóa và tiềm
năng urani trong graphit Tiên An, Quảng Nam ” được Học viên chọn làm luận
văn thạc sĩ của mình nhằm đáp ứng những yêu cầu trên.
2. Mục đích, nhiệm vụ của luận văn

8

a. Mục đích:
Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm quặng hóa và đánh giá tiềm năng
quặng urani trong graphit khu vực Tiên An, Quảng Nam làm cơ sở định
hướng công tác điều tra, thăm dò tiếp theo.
b. Nhiệm vụ:
- Tổng hợp, phân tích và khái qt hóa các kết quả đo vẽ bản đồ địa
chất khu vực, đặc điểm cấu trúc kiến tạo và các dạng công tác địa chất khác
như địa vật lý, địa hóa... nhằm làm sáng tỏ đặc điểm địa chất, đặc điểm quặng
hóa urani trong graphit khu vực nghiên cứu.
- Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, các yếu tố địa chất liên
quan và khống chế quặng hóa tạo cơ sở khoa học cho việc dự báo tiềm năng
khoáng sản trong khu vực nghiên cứu.
- Nghiên cứu đánh giá tiềm năng tài nguyên urani trong graphit khu
vực Tiên An, Quảng Nam làm cơ sở định hướng cơng tác điều tra, thăm dị
tiếp theo.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: quặng hóa urani trong graphit khu vực Tiên
An, tỉnh Quảng Nam.
- Phạm vi nghiên cứu: khu vực nghiên cứu thuộc phạm vi hành chính
của các xã Tiên An, xã Tiên Hiệp, xã Tiên Lập, huyện Tiên Phước, tỉnh
Quảng Nam. Diện tích nghiên cứu khoảng 17,5 km2.
4. Phương Pháp nghiên cứu
Để thực hiện tốt các nhiệm vụ nêu trên, tác giả dự kiến sử dụng hệ
phương pháp sau:


9

- Áp dụng phương pháp tiệm cận có hệ thống kết hợp với phương pháp
nghiên cứu địa chất truyền thống để nhận thức về đặc điểm địa chất, đặc điểm
quặng hóa của các thành tạo urani trong graphit khu vực nghiên cứu.
- Tổng hợp, hệ thống hóa, phân tích xử lý tài liệu địa chất, các cơng trình
tìm kiếm và thăm dò đã tiến hành trong khu vực nghiên cứu.
- Sử dụng các phương pháp dự báo định lượng để đánh giá tiềm năng tài
nguyên quặng hóa urani trong graphit khu vực nghiên cứu.
5. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn
a. Ý nghĩa khoa học:
- Góp phần làm sáng tỏ hệ phương pháp xử lý, phân tích, tổng hợp tài
liệu địa chất - khoáng sản để nâng cao độ tin cậy trong nghiên cứu địa chất và
quặng hóa urani trong graphit khu vực Tiên An, Quảng Nam.
- Góp phần làm sáng tỏ các yếu tố khống chế quặng hóa và đặc điểm
phân bố quặng hóa urani trong khu vực nghiên cứu làm cơ sở khoanh định
diện tích có triển vọng.
b. Giá trị thực tiễn:
- Cung cấp cho các nhà quản lý ở Trung ương và địa phương về tiềm
năng tài nguyên và chất lượng quặng urani có mặt trong khu vực nghiên cứu
làm cơ sở định hướng công tác điều tra, thăm dị và khai thác có hiệu quả.
- Góp phần hồn thiện hệ phương pháp dự báo đánh giá tài nguyên và
triển vọng quặng hóa urani trong graphit phục vụ cơng tác điều tra, thăm dị.
- Kết quả nghiên cứu xác định được đặc điểm phân bố quặng hóa urani
khu vực Tiên An, Quảng Nam để từ đó định hướng cho việc điều tra, thăm dị
quặng urani ở các vùng khác có đặc điểm địa chất tương tự.


10

6. Cơ sở tài liệu
Luận văn được hoàn thành trên cơ sở nguồn tài liệu thực tế đa dạng và

phong phú, thu thập trong công tác đo vẽ bản đồ địa chất khu vực 1:200.000,
1:50.000 đo vẽ bản đồ và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1:25.000; 1:10.000. Các
báo cáo kết quả tìm kiếm trong vùng. Đặc biệt là kết quả tìm kiếm quặng
urani khu vực Tiên An, Tiên Phước, Quảng Nam tỷ lệ 1:10.000 của các tác
giả Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm đã tiến hành trong những năm 1986 đến
1990. Ngồi ra, Học viên cịn được tham khảo các tài liệu nghiên cứu về urani
trong graphit có liên quan đến khu vực Tiên An, Quảng Nam của các tác giả
khác.
7. Kết cấu của luận văn
Luận văn gồm 4 chương, phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, được
trình bày trong 87 trang với 05 hình và 09 biểu bảng.
Luận văn được hồn thành tại bộ mơn Tìm kiếm - Thăm dò, khoa Địa
chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS.
Nguyễn Quang Hưng - Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam. Tác giả xin
trân thành cảm ơn tới thầy giáo hướng dẫn, các thầy, cô giáo trong bộ mơn Tìm
kiếm - Thăm dị, khoa Địa chất, phịng Đào tạo Sau đại học, lãnh đạo trường Đại
học Mỏ - Địa chất đã quan tâm tạo điều kiện và giúp đỡ Học viên hoàn thành
luận văn này.


11

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ URANI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về urani và lĩnh vực sử dụng
1.1.1. Khái quát về urani
Urani là nguyên tố hóa học kim loại màu trắng thuộc nhóm Actini,
có số nguyên tử là 92 trong bảng tuần hồn, được kí hiệu là U. Trong một thời
gian dài, urani là nguyên tố cuối cùng của bảng tuần hồn. Các đồng vị phóng
xạ của urani có số neutron từ 144 đến 146 nhưng phổ biến nhất là các đồng

vị urani-238, urani-235 và urani-239. Tất cả đồng vị của urani đều khơng bền
và có tính phóng xạ yếu. Urani có khối lượng nguyên tử nặng thứ 2 trong các
nguyên tố tự nhiên, xếp sau plutoni-244. Mật độ của urani lớn hơn mật độ
của chì khoảng 70%, nhưng khơng đặc bằng vàng hay wolfram. Urani có mặt
trong tự nhiên với nồng độ thấp khoảng vài ppm trong đất, đá và nước, và
được sản xuất thương mại từ các khoáng sản chứa urani như uraninit.
Trong tự nhiên, urani được tìm thấy ở dạng urani 238 (99,284%), urani
235 (0,711%), và một lượng rất nhỏ urani 234 (0,0058%). Urani phân rã rất
chậm phát ra hạt anpha. Chu kỳ bán rã của urani 238 là khoảng 4,47 tỉ năm và
của urani 235 là 704 triệu năm, do đó nó được sử dụng để xác định tuổi của
Trái Đất.
Hiện tại, các ứng dụng của urani chỉ dựa trên các tính chất hạt nhân của
nó. Urani-235 là đồng vị duy nhất có khả năng phân hạch một cách tự nhiên.
Urani 238 có thể phân hạch bằng neutron nhanh, và là vật liệu làm giàu, có
nghĩa là nó có thể được chuyển đổi thành plutoni-239, một sản phẩm có thể
phân hạch được trong lị phản ứng hạt nhân. Đồng vị có thể phân hạch khác
là urani-233 có thể được tạo ra từ thori tự nhiên và cũng là vật liệu quan trong
trong công nghệ hạt nhân. Trong khi urani-238 có khả năng phân hạch tự


12

phát thấp hoặc thậm chí bao gồm cả sự phân hạch bởi neutron nhanh, thì urani
235 và đồng vị urani-233 có tiết diện hiệu dụng phân hạch cao hơn nhiều so
với các neutron chậm. Khi nồng độ đủ, các đồng vị này duy trì một chuỗi
phản ứng hạt nhân ổn định. Q trình này tạo ra nhiệt trong các lị phản ứng
hạt nhân và tạo ra vật liệu phân hạch dùng làm các vũ khí hạt nhân. Urani
nghèo (U-238) được dùng trong các đầu đạn đâm xuyên và vỏ xe bọc
thép. Trong lĩnh vực dân dụng, urani chủ yếu được dùng làm nhiên liệu cho
các nhà máy điện hạt nhân. Ngồi ra, urani cịn được dùng làm chất nhuộm

màu có sắc đỏ-cam đến vàng chanh cho thủy tinh urani. Nó cũng được dùng
làm thuốc nhuộm màu và sắc bóng trong phim ảnh.
Martin Heinrich Klaproth được công nhận là người đã phát hiện ra
urani trong khống vật pitchblend năm 1789. Ơng đã đặt tên nguyên tố mới
theo tên hành tinh Uranus (Sao Thiên Vương). Trong khi đó, EugèneMelchior Péligot là người đầu tiên tách kim loại này và các tính chất phóng xạ
của nó đã được Antoine Becquerel phát hiện năm 1896. Nghiên cứu
của Enrico Fermi và các tác giả khác bắt đầu thực hiện năm 1934 đã đưa urani
vào ứng dụng trong công nghiệp năng lượng hạt nhân và trong quả bom
nguyên tử mang tên Little Boy, quả bom này là vũ khí hạt nhân đầu tiên được
sử dụng trong chiến tranh. Từ cuộc chạy đua vũ trang trong thời chiến tranh
lạnh giữa Hoa Kỳ và Liên Xô đã cho ra hàng chục ngàn vũ khí hạt nhân sử
dụng urani được làm giàu và plutoni có nguồn gốc từ urani. Việc an tồn của
các vũ khí này và các vật liệu phân hạch của chúng sau sự tan rã của Liên
Xô năm 1991 là một mối quan tâm đối với sức khỏe và an toàn của cộng
đồng.
Quặng urani là các tích tụ khống vật urani trong vỏ Trái Đất có thể thu
hồi đem lại lợi nhuận. Urani là một trong những nguyên tố phổ biến trong vỏ
Trái Đất hơn bạc gấp 40 lần và hơn vàng gấp 500 lần. Nó được tìm thấy hầu


13

như ở khắp nơi trong đá, đất, sông và đại dương. Một thách thức đó là tìm
kiếm những khu vực có đủ hàm lượng để có thể khai thác được.
Quặng urani phân bố trên tất cả các lục địa, các mỏ lớn nhất được phát
hiện ở Úc, Kazakhstan và Canada. Đến nay, các mỏ có chất lượng cao chỉ
được tìm thấy trong vùng bồn trũng Athabasca của Canada.
Khoáng vật quặng nguyên sinh là uraninit (UO2) hay pitchblend (UO3,
U2O5), thường được thu thập ở dạng U3O8 (dạng ổn định nhất). Một dãy các
khống vật urani khác có thể được tìm thấy trong nhiều loại mỏ khác nhau

bao gồm carnotit, davidit-brannerit-absit dạng urani titanat, và nhóm euxenitfergusonit-samarskit.
Các khống vật urani thứ sinh khác khá phổ biến như gummit, autunit
(với canxi), saleeit (magie) và torbernit (với đồng); và các urani hydrat silicat
như coffinit, uranophan (với canxi) và sklodowskit (magie).
Bảng 1.1. Các khoáng vật cơ bản của urani
Khống vật urani
Khống vật urani ngun sinh
Tên
uraninit

Cơng thức hóa học
UO2

pitchblend U3O8, hiếm U3O7
coffinit

U(SiO4)1-x(OH)4x

brannerit

UTi2O6

davidit

(REE)(Y,U)(Ti,Fe3+)20O38

thucholit

pyrobitumen chứa urani
Khống vật urani thứ sinh

Tên

Cơng thức hóa học

autunit

Ca(UO2)2(PO4)2 x 8-12 H2O

carnotit

K2(UO2)2(VO4)2 x 1-3 H2O


14

gummit

gum giống như hỗn hợp vơ định hình của nhiều khoáng vật
urani

seleeit

Mg(UO2)2(PO4)2 x 10 H2O

torbernit

Cu(UO2)2(PO4)2 x 12 H2O

tyuyamunit Ca(UO2)2(VO4)2 x 5-8 H2O

uranocircit Ba(UO2)2(PO4)2 x 8-10 H2O
uranophan Ca(UO2)2(HSiO4)2 x 5 H2O
zeunerit

Cu(UO2)2(AsO4)2 x 8-10 H2O

1.1.2. Lĩnh vực sử dụng
- Quân sự
Ứng dụng chính của urani trong lĩnh vực quân sự là làm các đầu đạn tỉ
trọng cao. Loại đạn này bao gồm hợp kim urani làm nghèo (DU) với 1-2%
các nguyên tố khác. Ở vận tốc tác động cao, mật độ, độ cứng và tính tự bốc
cháy của đạn bắn ra có thể làm tăng sức phá hủy các mục tiêu bọc sắt hạng
nặng. Xe tăng bọc sắt và các loại xe bọc thép khác có thể di chuyển cũng
được làm từ các mảnh urani nghèo. Việc sử dụng DU trở thành vấn đề gây
tranh cãi về chính trị và mơi trường sau khi các loại đạn DU được các nước
như Hoa Kỳ, Anh và nhiều nước khác sử dụng trong suốt cuộc chiến tranh
vịnh Ba Tư và Balkans.
Urani làm nghèo cũng được sử dụng làm vật liệu chống đạn, dùng
trong các container để chứa và vận chuyển các vật liệu phóng xạ. Trong khi
bản thân kim loại urani có tính phóng xạ, mật độ của cao của urani làm cho nó
có khả năng bắt giữ phóng xạ hiệu quả hơn chì từ các nguồn phóng xạ mạnh
như radi. Các ứng dụng khác của DU là dùng làm đối tượng cho các bề mặt
kiểm sốt của phi thuyền, bệ phóng cho các phương tiện phóng trở lại (Trái
Đất) và vật liệu làm khiên. Do có tỉ trọng cao, vật liệu này được tìm thấy


15

trong các hệ thống truyền động quán tính và trong các la bàn dùng con quay
hồi chuyển. DU còn được ưa chuộng hơn so với các kim loại nặng khác do

khả năng dễ gia cơng và chi phí tương đối thấp.
Trong giai đoạn cuối của chiến tranh thế giới thứ 2, trong chiến tranh
lạnh và các cuộc chiến sau đó, urani đã được dùng làm nguyên liệu chất nổ để
sản xuất vũ khí hạt nhân. Có hai loại bom phân hạch chính đã được sản xuất:
một thiết bị tương đối đơn giản sử dụng urani-235 và loại phức tạp hơn sử
dụng plutoni-239 gốc urani-238. Sau đó, các loại bom nhiệt hạch phức tạp
hơn và mạnh hơn sử dụng plutoni trong vỏ bọc urani để tạo ra hỗn
hợp triti và deuteri để chịu được phản ứng nhiệt hạch đã ra đời.
- Dân dụng
Ứng dụng chủ yếu của urani trong lĩnh vực dân dụng là làm nhiên liệu
cho các nhà máy điện hạt nhân. Một kg urani-235 về lý thuyết có thể tạo ra
một năng lượng 80 teraJun (8×1013 Jun), giả thiết rằng chúng phân hạch hoàn
toàn; mức năng lượng này tương đương 3000 tấn than.
Các nhà máy điện hạt nhân thương mại sử dụng nhiên liệu urani đã
được làm giàu với hàm lượng urani-235 khoảng 3%. Lò phản ứng CANDU là
lò thương mại duy nhất có thể sử dụng nhiên liệu urani chưa được làm giàu.
Nhiên liệu được sử dụng cho các lò phản ứng của Hải quân Hoa Kỳ là urani235 đã được làm giàu rất cao. Trong lò phản ứng tái sinh (breeder-reactor),
urani-238 cũng có thể được chuyển đổi thành plutoni qua phản ứng sau:
238

U (n, gamma) → 239U -(beta) → 239Np -(beta) → 239Pu.

Trước khi phát hiện ra phóng xạ, urani được sử dụng chủ yếu với một
lượng nhỏ trong thủy tinh vàng và đồ gốm, như thủy tinh urani và
trong Fiestaware.


16

Việc Marie Curie phát hiện và tách radi trong các quặng urani

(pitchblend) đã thúc đẩy việc khai thác mỏ để tách radi, dùng để làm các loại
sơn dạ quang trên các con số của đồng hồ và bàn số trên máy bay. Điều này
làm cho một lượng lớn urani trở thành chất thải, vì mỗi 3 tấn urani chỉ tách ra
được 1 gram radi. Lượng chất thải này đã được chuyển hướng đến ngành
công nghiệp thủy tinh, làm cho thủy tinh urani rất rẻ và phổ biến. Bên cạnh
thủy tinh gốm, cịn có gạch urani được sử dụng phổ biến trong nhà tắm và
bếp, các loại này có thể được sản xuất với nhiều màu khác nhau như lục, đen,
lam, đỏ và các màu khác. Urani cũng được sử dụng làm hóa chất nhiếp
ảnh (đặc biệt là urani nitrat để làm toner).
Việc phát hiện ra tính phóng xạ của urani mở ra những ứng dụng thực
tế và khoa học của nguyên tố này. Chu kỳ bán rã dài của đồng vị urani-238
(4,51×109 năm) làm cho nó trở nên thích hợp trong việc sử dụng để định tuổi
các đá magma cổ nhất và các phương pháp định tuổi phóng xạ khác, như định
tuổi urani-thori và định tuổi urani-chì. Kim loại urani được sử dụng trong
máy X-quang để tạo ra tia X năng lượng cao.
1.2. Các kiểu tụ khoáng urani trên Thế giới và Việt Nam
1.2.1. Các kiểu tụ khoáng urani trên Thế giới
Theo phân loại của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA)
chia mỏ urani thành 15 nhóm theo mơi trường đia chất, đặc điểm khống hóa
và các nhóm này được xếp theo yếu tố kinh tế như sau:
- Mỏ liên quan đến bất chỉnh hợp
- Mỏ cát kết
- Mỏ cuội thạch anh
- Mỏ breccia hỗn hợp
- Mỏ dạng mạch


17

- Mỏ xâm nhập (Alaskites)

- Mỏ phosphorit
- Collapse breccia pipe deposits
- Mỏ núi lửa
- Mỏ trên mặt
- Mỏ biến chất trao đổi
- Mỏ biến chất
- Lignit
- Mỏ đá phiến sét đen
- Các kiểu mỏ khác
1.2.2. Các kiểu tụ khoáng urani ở Việt Nam
- Kiểu tụ khoáng cát kết
Kiểu tụ khoáng urani trong cát kết ở Việt Nam tập trung chủ yếu ở
vùng trũng Nông Sơn nằm trong các tầng đá cát kết có tuổi Trias muộn ở
vùng Quảng Nam thuộc rìa bắc của địa khối Kon Tum.
Kiểu tụ khống này đã được nghiên cứu, điều tra, đánh giá ở mức độ
chi tiết khác nhau, kết quả nghiên cứu đã phát hiện hàng loạt các mỏ, điểm
quặng urani có triển vọng như: Khe Hoa - Khe Cao, Pà Lừa - Pà Rồng, Đơng
Nam Bến Giằng, Cà Liêng-Sườn Giữa trong đó có những nơi quặng tập trung
thành những thân quặng có ý nghĩa công nghiệp.
Đá chứa quặng thường là cát kết đa khống kiểu acko, hoặc grauvac,
dạng grauvac màu xám, xám tím loang lổ. Riêng ở khu An Điềm và mỏ than
Nông Sơn, ngồi các tập sản phẩm như trên cịn có tập sản phẩm trong các vỉa
than, hoặc phiến sét than.
Trong vùng trũng Nông Sơn, các thân quặng thường tập trung dạng ổ,
vỉa hoặc dạng thấu kính kéo dài chiều dày từ vài chục cm tới vài chục mét,


18

trong đó hàm lượng urani biến đổi rất khác nhau, trung bình 0,04 ÷ 0,7%

U3O8. Ngồi ra, sự phân bố urani trong khu vực còn biểu hiện bởi một trường
địa vật lý phóng xạ có dị thường cao, hoặc các vành phân tán kim lượng của
một số nguyên tố V, Pb... được xem là có quan hệ mật thiết với sự tạo khoáng
urani trong khu vực này.
Các khoáng vật quặng urani nguyên sinh trong cát kết thường là
nasturan, nasturan ngậm nước, và coffmit. Các khoáng vật thứ sinh thường là
uranofan, soddyit, uranoxit, autunit, phosfuranilit, và basetit. Đi cùng với các
khoáng vật urani thường có pyrit, marcazit, galenit, sphalerit, hydroxyt sắt và
mangan.
Ngồi vùng Nơng Sơn, ở vùng Thái Ngun cũng đã phát hiện sự có
mặt dị thường urani trong cát kết thuộc hệ tầng Văn Lãng (T3 n-r vl), nhưng
chưa được nghiên cứu chi tiết.
- Kiểu phun trào
Các mỏ khoáng urani thuộc kiểu này gặp trong các đá phun trào từ acid
đến trung tính, liên quan tới các đứt gãy và các đới xiết ép trong các đá phun
trào. Kết quả đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiếm khống sản phát hiện được
kiểu khống hóa này tại các vùng: Nam Tú Lệ và Tịng Bá (Hà Giang)... điển
hình là điểm quặng Suối Triang. Khống hóa được phát hiện trong các đá cát
bột kết, tufogen, đá phiến tuf, trachit... và trong các đới dăm, aglomerat núi
lửa. Thành phần khoáng vật chứa quặng thuộc các nhóm oxyt: uraninit,
nasturan, nhựa và nhọ urani, silicat urani (cofinit, uranophan), molipdat urani,
photphat urani (otenit, tocbecnit), vanadat và tantaniobat urani. Các khoáng
vật quặng chủ yếu như nasturan và uraninit thường phân bố trong các vi khe
nứt hoặc rải rác đều trên các đá ở dạng mạch, dải, ổ hoặc đám.
- Kiểu tụ khoáng xâm nhập


19

Kiểu này bao gồm các mỏ khống urani có liên quan tới các đá xâm

nhập như alaskit, granit, pegmatit và monzonit. Kiểu mỏ này thường có hàm
lượng quặng thấp nhưng có thể có quy mơ lớn.
Một trong những kiểu khống hóa liên quan đến các đá xâm nhập là
thành hệ quặng uraninit-volframit-casiterit ở khu vực Pia Oăc. Trong khu vực
này ở phần tây và tây nam khối granit hai mica phát triển mạnh mẽ hiện tượng
greizen hóa chứa volframit - casiterit và tồn tại mỏ volfram thấm đọng. Ngoài
các thể greizen cịn tìm thấy khống hóa urani trong các mạch nhiệt dịch trong
granit với các khoáng vật quặng là otenit và tocbecnit. Tuy nhiên quy mơ thực
tế của loại hình khống hóa này chưa được nghiên cứu.
Loại hình thứ hai là urani trong pegmatit (phân bố ở Thạch Khốn, Ba
Vì). Các thân pegmatit có cấu tạo dạng mạng mạch, dạng ổ, dạng bướu xuyên
cắt vào các đá trầm tích biến chất của hệ tầng Thạch Khoán. Khoáng vật
quặng xâm tán thưa thớt trong thân pegmatit hoặc phân bố trong khe nứt dọc
theo các mạch thạch anh sulphur. Thành phần khoáng vật quặng là uraninit,
nasturan, columbit, pyroclo, saleit, monazit, xenotim, thorit, octit, thorianit và
các khống vật thứ sinh là otenit, tocbecnit.
Ngồi ra cịn nhiều điểm khống hố liên quan đến kiểu mỏ này gồm:
+ Điểm khống hóa Xóm Quyết - Xóm Dam
+ Điểm khống hóa Thu Cúc
+ Điểm pegmatit Sa Huỳnh
+ Điểm monazit - xenotim - zircon Bù Khạng
- Kiểu dạng mạch
Các mỏ kiểu này thường được tạo thành bởi các đới khống hóa dạng
mạch hoặc thấu kính lấp đầy các khe nứt, lỗ hổng, đới dập vỡ trong các đá bị


20

biến dạng mạnh. Kích thước và mức độ phức tạp của các mạch thay đổi rất
mạnh mẽ theo các điều kiện và mơi trường địa chất khác nhau.

Điển hình cho kiểu mỏ này ở Việt Nam là urani trong tụ khống đất
hiếm ở Nam Nậm Xe (Lai Châu). Quặng có nguồn gốc nhiệt dịch biến chất
trao đổi, urani xâm tán chủ yếu trong các thân quặng đất hiếm và ít hơn là đá
vây quanh.
Nguyễn Văn Hoai xếp các điểm quặng thori - urani - đất hiếm ở các
khu Bản Lang, Phai Cát, Sin Chải, Tả Chu Phùng, Thèn Sin (huyện Phong
Thổ, Lai Châu) và urani đi với đồng ở Sin Quyền (Lào Cai) vào kiểu này.
- Kiểu tụ khoáng biến chất
Các khống hóa urani kiểu đồng biến chất bao gồm các thành tạo chứa
urani dạng xâm tán phân bố dạng giả tầng, thấu kính, hoặc các dải mỏng hỗn
độn trong các đá trầm tích biến chất hoặc trầm tích phun trào biến chất. Các
khoáng vật chứa urani chủ yếu là uraninit trong trường hợp đá bị biến chất
cao và pichblend trong trường hợp đá bị biến chất thấp (tướng phiến lục). Các
đá chứa quặng chủ yếu là phylit, gneis chứa vật chất hữu cơ (graphit),
photphorit, pyroxenit, phân dị từ đá trầm tích cát kết hoặc sét kết và các trầm
tích liên quan khác, xen kẹp hoặc không chứa các lớp tuf, được thành tạo chủ
yếu trong môi trường thềm thụ động hoặc hồ. Các đá chứa quặng thường bị
biến chất tới tướng phiến lục hoặc amphibolit.
Ở Việt Nam đã phát hiện các biểu hiện khoáng hoá urani - thori nằm
trong đá hoa hệ tầng Suối Chiềng tuổi PR ở Làng Nhẽo (Yên Bái) và đặc biệt
là urani trong đá phiến chứa graphit Tiên An. Đặc trưng của khu tụ khoáng
Tiên An là urani phân tán mịn trong graphit ở dạng pitchblend và ở dạng
vanadat urani (khoáng vật urani thứ sinh) và metauranocircit.
- Kiểu tụ khoáng trên bề mặt


21

Thuộc về kiểu này là các khống hóa urani tuổi trẻ, tập trung gần bề
mặt trong các thành tạo dạng lớp chưa gắn kết nằm gần hoặc bên cạnh các

thành tạo giàu urani, hoặc bị khống chế bởi các cấu trúc bên trong các đá
nguồn. Urani thường được tập trung dạng uranyl hoặc bị hấp phụ trong các
vật chất và thori thường vắng mặt trong các thành tạo kiểu này. Ở nước ta,
loại quặng này thường phân bố trong proluvi, deluvi ở các thung lũng tương
đối khép kín giữa núi hoặc trước núi, có sự tiếp xúc giữa granit với đá vơi
hoặc sét vơi. Trầm tích chứa quặng thường bở rời hoặc gắn kết yếu có tuổi Đệ
tam và Đệ tứ. Đặc trưng kiểu mỏ này đã phát hiện được 2 thành hệ:
- Thành hệ phosphat - urani trong tụ khống Bình Đường ở Pia Oăc
(Cao Bằng). Tụ khống này đã được nghiên cứu chi tiết và là mỏ có giá trị
cơng nghiệp. Quặng hóa nằm trong các trầm tích bở rời tuổi Neogen muộn
hoặc Đệ tứ. Đá chứa quặng có thành phần chủ yếu là sản phẩm phong hóa của
granit có chứa những thấu kính photphat - urani đạt u cầu cơng nghiệp. Các
thân quặng có dạng vỉa, thấu kính nằm nghiêng hoặc phễu nằm trong khe hẹp
của đá gốc.
- Thành hệ đất hiếm - thori - urani mà đặc trưng là mỏ đất hiếm phóng
xạ Mường Hum (Lào Cai). Quặng nằm trong các trầm tích Neogen bị phong
hố bở rời lấp đầy thung lũng kéo dài theo phương tây bắc - đơng nam. Thân
quặng có dạng vỉa, dạng thấu kính, dạng ổ, dạng đất màu đen hoặc đen nâu,
đơi khi màu vàng. Các khống vật quặng tồn tại ở dạng mảnh vụn và khoáng
vật thứ sinh.
- Kiểu tụ khoáng bất chỉnh hợp
Các mỏ khoáng liên quan tới bất chỉnh hợp xuất hiện từ những biến đổi
địa chất xảy ra gần các bất chỉnh hợp chính. Bên dưới bất chỉnh hợp, các đá


22

trầm tích bị biến đổi có chứa khống hóa thường bị dập vỡ và tạo dăm kết,
các đá trầm tích nằm trên trẻ hơn thường không bị biến dạng.
Trên cơ sở nghiên cứu dị thường xạ phân bố trong diện tích xuất hiện

đá của hệ tầng Tắc Pỏ (PR1tp) và hệ tầng Khâm Đức (PR2-3kđ) cùng với tài
liệu đo địa vật lý (trường chuyển), Nguyễn Văn Hoai cho rằng có thể tồn tại
mỏ urani kiểu bất chỉnh hợp ở khu vực Đăk Hring - Đăk Uy thuộc khối nhô
Kon Tum. Các khu vực Bình Sơn - Trà My, Ea Ka, Nơng Sơn có đặc điểm
tương tự.
- Kiểu phosphorit
Các khống hóa urani liên quan đến phosphorit nằm trong các trầm tích
chứa phospho có nguồn gốc biển hoặc thềm lục địa, có các tập chứa urani
nguồn gốc đồng trầm tích dạng lớp hoặc xâm tán. Khống vật urani điển hình
là fluo - carbonat - apatit trong đó urani đồng trầm tích thường thay thế calci.
Các mỏ phosphorit có tính phóng xạ cao ở Lào Cai là tiền đề thuận lợi cho
việc tìm kiếm phát hiện tụ khoáng urani kiểu phosphorit ở nước ta.
- Kiểu tụ khoáng biến chất trao đổi
Kiểu mỏ biến chất trao đổi bao gồm các tích tụ urani phân tán không
đồng đều trong các đá bị biến dạng kiến tạo và bị tác động mạnh mẽ bởi biến
chất trao đổi kiềm. Các tướng biến chất phổ biến bao gồm các đá albitit,
egirinitit, amphibol - kiềm. Có thể các điểm khống hóa urani trong đá vơi
hoa hóa ở Làng Nhẽo (Yên Bái) và urani trong tremolit - amtimonit của đá
gneis và đá phiến kết tinh ở Thanh Sơn (Phú Thọ) thuộc kiểu này?
- Kiểu tụ khoáng khác (kiểu mỏ than lignit)
Kiểu khống hóa urani trong than linit nằm trong các vật chất đầm lầy
chứa một lượng lớn các mảnh vụn thực vật trên cạn trộn lẫn với các vật liệu


23

trầm tích, bị biến chất đến tướng á bitum. Các lớp này thường chứa lượng nhỏ
urani đồng trầm tích dạng xâm tán đồng đều hoặc urani phân bố bất thường
trong các đới dập vỡ. Urani thường được hấp phụ trong các vật chất hữu cơ.
Điển hình cho kiểu mỏ này ở Việt Nam là các khống hóa urani trong than

Nơng Sơn (Quảng Nam) và Núi Hồng (Thái Nguyên).
1.2.3. Tài nguyên, trữ lượng urani ở Việt Nam
Đến nay, phần đất liền của lãnh thổ Việt Nam đã có 6 tụ khống urani
đã được tìm kiếm, đánh giá và thăm dị. Tổng trữ lượng và tài nguyên của 6
mỏ này là 5.115 tấn U3O8 (cấp 122 là 113 tấn (chưa tính vùng Pà Lừa - Pà
Rồng) và cấp 333 là 5.002 tấn) và tài nguyên cấp 334a là 15.961 tấn. Ngoài 6
tụ khống nêu trên, hiện đã tính được tài ngun urani đi kèm trong các mỏ
đất hiếm với tổng tài nguyên cấp 333 là 13.636 tấn và tài nguyên cấp 334a là
3.425 tấn U3O8.
Bảng 1.2. Thống kê trữ lượng và tài nguyên quặng urani ở Việt Nam
Trữ lượng và tài nguyên (tấn U3O8)
TT

Khu vực
122

333

334a

Tổng

113,0

285,0

3,0

401,0

1

Vùng Bình Đường

2

Vùng An Điềm

-

418,0

1.848,0

2.266,0

3

Vùng Khe Hoa - Khe Cao

-

1.327,0

5.518,0

6.845,0

4

Vùng Pà Lừa

-

1.160,0

4.013,0

5.173,0

5

Vùng Đông Nam Bến Giằng

-

397,0

1.434,0

1.831,0

6

Vùng Pà Rồng

-

1.415,0

3.145,0

4.560,0

5.002,0 15.961,0

21.076,0

Tổng cộng

113,0


24

Bảng 1.3. Thống kê trữ lượng và tài nguyên urani đi kèm trong các mỏ
đất hiếm, mỏ than
Trữ lượng và tài nguyên (tấn U3O8)
TT

Tên mỏ, điểm quặng
333

334a

Tổng

1

Mỏ đất hiếm Bắc Nậm Xe

12.886,0

2.659,0

15.545,0

2

Mỏ đất hiếm Nam Nậm Xe

-

154,0

154,0

3

Mỏ đất hiếm Mường Hum

205,0

612,0

817,0

4

Mỏ than Nông Sơn

545,0

-

545,0

13.636,0

3.425,0

17.061,0

Tổng cộng

1.3. Các phương pháp nghiên cứu
Để giải quyết các nhiệm vụ trên, luận văn sử dụng hệ phương pháp sau:
- Phương pháp tiệm cận hệ thống kết hợp phương pháp nghiên cứu địa
chất truyền thống.
- Phương pháp kế thừa: tổng hợp, phân tích xử lý tài liệu đo vẽ địa chất,
địa vật lý, đặc biệt tài liệu thu thập trong cơng tác tìm kiếm chi tiết hoá.
- Áp dụng một số phương pháp toán địa chất để xử lý tài liệu và luận
giải về đặc điểm phân bố quặng urani trong khu vực nghiên cứu.
- Áp dụng phương pháp dự báo sinh khoáng định lượng để đánh giá
tiềm năng quặng urani trong khu vực nghiên cứu.
- Sử dụng phương pháp chuyên gia kết hợp kinh nghiệm thực tế để
phân vùng triển vọng và định hướng công tác điều tra, thăm dò tiếp theo.


25

Chương 2
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN VÙNG
TIÊN AN - BỒNG MIÊU, QUẢNG NAM
2.1. Khái quát đặc điểm địa lý tự nhiên - kinh tế nhân văn và lịch
sử nghiên cứu địa chất
2.1.1. Khái quát đặc điểm địa lý tự nhiên - kinh tế nhân văn
a. Vị trí địa lý
Khu nghiên cứu thuộc diện tích của xã Tiên An và một phần của các
xã Tiên Hiệp và Tiên Lập thuộc huyện Tiên Phước tỉnh Quảng Nam, cách
Thành phố Tam Kỳ khoảng 30km về phía Tây - Tây Nam.
Tọa độ địa lý: Từ 108016’32” đến 108021’00” kinh độ đông
Từ 15025’03” đến 15026’13” vĩ độ bắc

Hình 2.1. Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu