Đặc điểm khoáng vật học nguồn gốc và điều kiện thành tạo mỏ thiếc suối bắc khu vực quỳ hợp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Trần Thị Mận

Đ C ĐI M KHO NG V T HỌC NGU N G C
V ĐI U KI N TH NH TẠO MỎ THI C SU I C
KHU VỰC QÙY HỢP

LU N VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Trần Thị Mận

Đ C ĐI M KHO NG V T HỌC NGU N G C
V ĐI U KI N TH NH TẠO MỎ THI C SU I C
KHU VỰC QÙY HỢP
Chuyên ngành: Kh n ật họ à ị h họ
Mã số:

60440205

LU N VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
N ười hướn dẫn kh họ :
TS. PHAN LƯU
ANH

TS. NGUYỄN THÙY DƯƠNG
XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG

Giáo viên hướng dẫn

Chủ tịch hội đồng chấm luận văn
thạc sĩ khoa học


TS. Phan Lưu Anh

PGS.TS. Hoàng Thị Minh Thảo


LỜI CẢM ƠN
Để thực hiện luận văn này, học viên đã nhận đƣợc sự hỗ trợ và cho phép sử
dụng tài liệu của đề tài KHCN cấp Nhà nƣớc: “Nghiên cứu đánh giá triển vọng và
khả năng thu hồi Inđi trong các tụ khoáng thiếc ở Việt Nam nhằm xác lập một
nguồn nguyên liệu ứng dụng trong công nghệ nano” mã số ĐTĐL.2011 - T/22. Học
viên xin gửi lời cám ơn trân trọng đến Chủ nhiệm và tập thể tác giả đề tài đã tạo
điều kiện để học viên thực hiện luận văn tốt nghiệp một cách tốt nhất.
Học viên xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Phan Lƣu Anh ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ để học viên thực hiện và hoàn thành
luận văn.
Học viên xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Thùy Dƣơng, cán bộ trƣờng
Đại Học Khoa Học Tự Nhiên - ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn và đƣa ra những góp ý
q báu giúp học viên nhìn nhận vấn đề tốt hơn trong quá trình thực hiện luận văn.
Học viên xin cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, cán bộ trong khoa Địa Chất,
trƣờng Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ học viên
trong quá trình học tập tại trƣờng.
Học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Lãnh đạo Viện địa chất và các

đồng nghiệp tại Viện Địa Chất - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam,
đã giúp đỡ và tạo điều kiện để học viên thực hiện nghiên cứu luận văn tốt nghiệp.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè đã ln động viên học
viên trong suốt q trình học tập và thực hiện luận văn.
Trong quá trình thực hiện luận văn khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, học
viên rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp từ quý thầy cơ và các bạn để học viên có
thể hồn thiện luận văn của mình tốt hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Học viên
Trần Thị Mận


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU................................................................................................................. 1
Chƣơng I. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU...............................................3
1.1. Vị trí khu vực nghiên cứu............................................................................. 3
1.2. Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu......................................................... 4
1.2.1.

a t ng.........................................................................................4

1 2 2 C u t o...................................................................................... 4
Chƣơng II. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU........................................................................................................7
2.1. Khái quát về thiếc.........................................................................................7
2.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu................................................................... 8
2 2 1 Các nghiên cứu trên thế giới..................................................................8
2.2.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam....................................................................8
2.2.3. Tình hình nghiên cứu mỏ thiếc gốc suối Bắc..........................................10
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu.............................................................................. 11

2.3.1. Nghiên cứu thực đ a...............................................................................12
2.3 2 Phương pháp phân tích mẫu trọng sa....................................................13
2.3.3 Phương pháp khống tướng...................................................................14
2.3.4. Phương pháp phân tích EPMA...............................................................15
Chƣơng III. ĐẶC ĐIỂM KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỎ THIẾC
SUỐI BẮC KHU VỰC QUỲ HỢP.........................................................................16
3.1. Thành phần và đặc điểm khoáng vật............................................................. 16
3.1.1. Cassiterit................................................................................................ 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 khống 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 khống 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 khống 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 khống chalcopyrit. Mẫu T.22 - 41 - 1...........................................35
Hình 3.19. Chalcopyrit dạng hạt hình thù khơng 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
khống 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 khống vật chalcopyrrit...................................37
Bảng 4.1. Thành phần hóa học của arsenopyrit trong quặng...................................42


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 dị đi cùng với cơng 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 khống vật, thành
phần hóa học, cấu tạo - kiến trúc quặng đặc trƣng cũng nhƣ nguồn gốc thành tạo
của khống sản nói chung và mỏ thiếc nói riêng khơng chỉ có ý nghĩa khoa học mà
cịn có ý nghĩa thiết thực trong cơng tác thăm dị, khai thác mỏ, tinh chế khống 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
cv

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

1
0


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


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]


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 (PR 3 - 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 đơi 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 (PR 3 - 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 (T 2a
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 đơng bắc - tây
nam và hệ thống đứt gãy, khe nứt, đới dập vỡ theo phƣơng á kinh tuyến và tây bắc đông nam.


+ 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 Đơng Nam. Chúng đóng vai trị 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
- 85o
+ ứt gãy Suối Bắc: đứt gãy này chạy dọc theo Suối Bắc, có phƣơng Đơng
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 - 80 o, cánh tây bắc nâng tƣơng đối so với cánh đơng
nam và có biên độ dịch chuyển ngay ngắn (30 - 35m).
ccutpu
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 Sơng 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.


Hình 1.2. Sơ đồ địa chất khu vực mỏ Suối Bắc (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:50.000) [1]
6


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 hồn các ngun 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. Khống vật quan trọng nhất của thiếc là cassiterit (SnO 2)
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. Cịn các khống 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, đơi khi hình kim. Ngồi dạng kết tinh,
cịn 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. Ngồi ra cịn 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 cịn tìm thấy gần 40 khống vật khác nhau có chứa thiếc,
tuy nhiên các khống vật này ít phố biến, và nếu có thì cũng khơng đủ hàm lƣợng

16


để khai thác công nghiệp. Hàm lƣợng thiếc tùy thuộc vào thành phần hóa học của
khống 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 dị sinh khống, các
thành tạo thiếc tại dãy Himalaya (Nepal) đƣợc hình thành theo ba kiểu sinh khống
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 q trình
nhiệt dịch thành tạo khống hố thiếc trong đá skarn. Nhiệt độ thành tạo của đá
skarn trong quá trình đầu tiên là 600 oC, trong quá trình sau là 350 - 460 oC [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


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 dị, đánh giá trữ lƣợng.
Khống vật chứa thiếc, cassiterit, cộng sinh cùng với một số khoáng vật nhƣ
wolframit, tourmaline, topaz, và pyrit trong các mạch greisen, gồm các khống 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 khống vật chứa cassiterit đƣợc xác định thành tạo trong
khoảng nhiệt độ 200 - 330oC, thuộc giai đoạn đầu của quá trình greisen (300 540oC) [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,
khống vật khơng quặng có thạch anh, xerixit, biotit, tuamalin [1]. Khống vật
quặng, ngồi cassiterit cịn 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 ngun 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 khống 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 -


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 mơ 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 (O 3 - 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 Hịa (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 mơ cơng 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 khống vật
quặng gồm: cassiterit, pyrit, arsenopyrit, ngồi ra cịn 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 khống 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 vịng cung


ôm lấy dãy núi cao Bù Đan Toong, cắm thoải, cánh phía tây cắm 15 - 20 0, cánh phía
đơng 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 đơng 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
tồn 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 ngun tố chính trong một số khống 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 Hồng Sao (2008) [13].
Có thể nói, việc nghiên cứu quặng thiếc ở mỏ thiếc gốc Suối Bắc mới chỉ
dừng lại ở cơng tác thăm dị, đánh giá trữ lƣợng và một số chuyên đề nghiên cứu
đặc điểm khống hóa. Chƣa có nghiên cứu chi tiết về đặc điểm tiêu hình của khống
vật quặng, ngun 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:


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 khống hóa thiếc nhằm tận mắt quan sát cụ thể các điểm lộ, các dạng

địa hình, các dạng đá lộ ra, các biểu hiện khống 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 khống
hóa, tinh quặng và đi thải của Cơng ty KLM Nghệ Tĩnh (Công ty đang khai thác
mỏ Suối Bắc) để tiến hành phân tích cụ thể trong phịng thí nghiệm. Chi tiết về số
hiệu và vị trí lấy mẫu đƣợc thể hiện trong bảng 2.1.

Hình 2.1. Lị khai thác (A) và quặng gốc (B) Mỏ Cty KLM Nghệ Tĩnh


Bảng 2.1. Vị trí lấy mẫu quặng gốc mỏ Suối Bắc
STT

Tên Mẫu

1

T22 - 41

Vị trí

T22 - 42

Đặc điểm

Mỏ gốc
19.39657E -

2

Mỏ

105.08029N

Moong khai

Quặng gốc nằm xâm tán trong

thác của Công

mạch thạch anh, xuyên cắt đá

Ty KLM Nghệ

trầm tích dạng phiến sét đen

Tĩnh
Quặng thiếc nằm xâm tán trong
3

T22 - 43

19.39361E -

Moong khai

105.07920N

thác Suối Bắc

mạch thạch anh - sulfur, trong đá
phiến sét đen. Đá bị phong hóa
mạnh, đá phiến sét đơi chỗ bị
nén ép mạnh, sericit hóa.

4

T22 - 46

19.39238E 105.08111N

Bản Toong

Quặng gốc nằm xâm tán trong
mạch thạch anh.

2.3.2. P ươ p p p â tíc ẫu tr sa
Học viên đã sử dụng phƣơng pháp trọng sa nhân tạo để phân tích mẫu
tổng, nhằm xác định thành phần khoáng vật của quặng, các đặc điểm về hình
thái khống vật, xác định các thơng số hình thái nhƣ màu sắc, hình thái (các
kiểu mặt tinh thể hình học: tháp đơi bốn phƣơng) và các tính chất vật lý khác
(cát khai, ánh, độ mài tròn, ). Quá trình nghiên cứu đƣợc thực hiện tại Phịng
Khống vật, Viện Địa chất
- Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Các bước thực hiện phương pháp trọng sa, gồm:
+ Dùng búa đập các mẫu đá có chứa quặng đến cỡ hạt 2 - 4 cm, sau đó
nghiền đến cấp hạt < 1mm và rây mẫu.
+ Rửa mẫu, đãi mẫu lấy các khoáng vật nặng (quặng) trong nƣớc.
+ Lấy khoảng 50g của mẫu cần nghiên cứu, phân loại theo cấp hạt bằng các

rây sàng tiêu chuẩn (1,0 mm; 0,63mm; 0,4mm; 0,315mm).


+ Phân chia các khống vật có độ từ thẩm khác nhau bằng nam châm điện.
+ Phân tích đặc điểm hình thái và tính chất vật lý của các khống vật bằng
kính hiển vi soi nổi Stemi 2000C xuất xứ Carl Zeiss (Đức).

Hình 2.2. Phân tích trọng sa
2.3.3. P ươ p p tướ
Các mẫu quặng đƣợc gia công mài láng để phân tích dƣới kính hiển vi
quang học sử dụng ánh sáng phản quang, nhằm xác định thành phần khoáng vật
quặng, cấu tạo - kiến trúc quặng, qua đó xác lập mối quan hệ giữa tập hợp các
khoáng vật quặng với nhau, xác lập tổ hợp cộng sinh khoáng vật góp phần đánh
giá chất lƣợng quặng. Kết quả nghiên cứu khống tƣớng đƣợc học viên thực hiện
bằng kính kính hiển vi phản quang Nikon số hiệu 286073 - Antimould (Nhật
Bản), vật kính 3,5mm, tại Viện Địa chất - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam.


2.3.4. P ươ p p phân tích EPMA.
Phƣơng pháp phân tích EPMA nhằm xác định thành phần hóa học và hàm
lƣợng nguyên tố phân tán trong khoáng vật quặng. Các phân tích thành phần hóa
học của khống vật đƣợc thực hiện trên kính hiển vi điện tử vi dị CAMEBAX
Cameca EPMA (Pháp), số hiệu SX - 100, điện áp 20kV, cƣờng độ dòng điện 8600
nA - 10500 nA tuỳ từng mẫu. Độ chính xác 0,0n%. Phân tích EPMA đƣợc thực hiện
tại Viện Địa chất và Khoáng vật học, Viện Hàn Lâm Khoa học Nga, phân viện
Siberia.


Chƣơng III.

ĐẶC ĐIỂM KHOÁNG VẬT QUẶNG TRONG MỎ THIẾC SUỐI BẮC
KHU VỰC QUỲ HỢP
3.1. Thành phần và đặc điểm khoáng vật.
Theo kết quả phân tích khống tƣớng (bảng 3.1) và kết quả phân tích trọng
sa (bảng 3.2) cho thấy mỏ thiếc gốc Suối Bắc có thành phần khống vật quặng
nhƣ sau:
- Khoáng vật chủ yếu: cassiterit, pyrit, arsenopyrit.
- Khoáng vật thứ yếu: chalcopyrit, pyrotin, rutin.
- Khoáng vật hiếm gặp: galenit, ilmenit, magnetit, hematit, lepidocrocit,
scorodit.
Bảng 3.1. % khoáng vật quặng theo kết quả phân tích một số mẫu khống tƣớng
STT

Kí

hiệu

Cas

Py

10

2

Ars

Chalp

Sco

Li

Cv

Pyt

Gơ

Mag

Chalz

He

Ga

Ru

mẫu

1

T22.41/1

2

T22.41/2a

1

3

T22.41/2d

8

4

T22.43.2/1a

có

1

it
5

7

ít

ít

Vài

ít

3

ít

có

ít

hạt
5

T22.43.2/1b

6

T22.43.2/1c

7

T22.43.2/2b

1

ít
4

Vài

0,1
1

3

2

Ít

Có

ít

ít
Có

có

hạt
8

T22.43.2/2c

0,1

9

T22.43.2/2d

3-

ít
15

4
10

T22.46 - 1a

ít

Vài

có

Ít

hạt
Rất

Ít

1

ít
11

T22.46.2/2e

1

2

3

có

Chú thích: Cas - cassiterit, Py - pyrit, Ars - arsenopyrit, Chalp - chalcopyrit, Gơ geothit, Mag - magnetit, Chalz - chalcozin, He - hematit, Ga - galenit, Ru - rutin.

ít