LUẬN văn THẠC sĩ KHOA học địa CHẤT

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VỎ PHONG HÓA LIÊN QUAN ĐẾN QUẶNG SẮT LIMONIT KHU VỰC PHÍA TÂY TỈNH NGHỆ AN VÀ ĐỊNH HƯỚNG THĂM DÒ KHAI THÁC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐỊA CHẤT Tài nguyên khoáng sản là một trong những nguồn lực có vị trí rất quan trọng trong sự nghiệp xây dựng và phát triển kinh tế xã hội. Những hiểu biết đầy đủ, toàn diện và chính xác về từng loại tài nguyên khoáng sản của vùng cho phép lựa chọn, quyết định đúng đắn về việc đầu tư các dự án thăm dò, khai thác và chế biến khoáng sản phục vụ nhu cầu sử dụng của các ngành sản xuất công nghiệp của địa phương, trong đó phải kể đến là quặng sắt.

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CÁC KÝ HIỆU:

Q : Trữ lượng, TNDB (tấn)

S : Diện tích khối tính trữ lượng, TNDB (m2)

m : Chiều dày trung bình của khối (m)

Hs : Hàm suất quặng (kg/m3)

L : Chiều dài thân quặng (m)

h : Chiều sâu thân quặng (m)

d : Tỷ trọng quặng ( tấn/m3)

CÁC CHỮ VIẾT TẮT:

TNDB : Tài nguyên dự báo VPH : Vỏ phong hóa

Số hiệu bảng Tên bảng Trang

Bảng 1.1 Bảng thống kê tọa độ trung tâm các điểm quặng 4

Bảng 3.1 Kết quả phân tích hóa sắt điểm quặng sắt limonit Bản Xạt 33

Bảng 3.2 Kết quả xác định mẫu hàm suất quặng sắt limonit Bản Xạt 34

Bảng 3.3 Kết quả phân tích hóa sắt điểm quặng sắt limonit Xóm Chuối 35

Bảng 3.4 Kết quả xác định mẫu hàm suất quặng sắt limonit Xóm Chuối 36

Bảng 3.5 Kết quả phân tích hóa sắt điểm quặng sắt limonit Võ Nguyên 37

Bảng 3.6 Kết quả xác định mẫu hàm suất quặng sắt limonit Võ Nguyên 38

Bảng 3.7 Kết quả phân tích hóa sắt điểm quặng sắt limonit Tà Sỏi 39

Bảng 3.8 Kết quả xác định mẫu hàm suất quặng sắt limonit Tà Sỏi 41

Bảng 3.9 Kết quả phân tích hóa sắt điểm quặng sắt limonit Bản Khứm 43

Bảng 3.10 Kết quả xác định mẫu hàm suất quặng sắt limonit Bản Khứm 44

Bảng 3.11 Kết quả phân tích hóa sắt điểm quặng sắt limonit Bản Can 45

Bảng 3.12 Kết quả xác định mẫu hàm suất quặng sắt limonit Bản Can 46

Bảng 3.13 Kết quả phân tích hóa sắt điểm quặng sắt limonit Tống Phái 48

Bảng 3.14 Kết quả xác định mẫu hàm suất quặng sắt limonit Tống Phái 49

Bảng 3.15 Kết quả phân tích hóa sắt điểm quặng sắt limonit Thạch Ngàn 52

Bảng 3.16 Kết quả xác định mẫu hàm suất quặng sắt limonit Thạch Ngàn 53

Bảng 3.17 Kết quả phân tích hóa sắt điểm quặng sắt limonit Bản Ban 54

Bảng 3.18 Kết quả xác định mẫu hàm suất quặng sắt limonit Bản Ban 55

Bảng 3.19 Bảng tổng hợp chất lượng quặng sắt limonit trong các loại hình vỏ phong hóa khu vực nghiên cứu 60

Số hiệu hình ảnh Tên hình ảnh Trang

Hình 1.1 Địa hình quặng sắt limonit 5

Hình 1.2 Bề mặt địa hình quặng 5

Hình 1.3 Sơ đồ giao thông khu vực nghiên cứu 6

Hình 1.4 Đường giao thông vào mỏ 7

Hình 1.5 Sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứu 17

Hình 1.6 Công tác thực địa 21

Hình 2.1 Mặt cắt vỏ phong hóa trên đá Granit 26

Hình 2.2 Mặt cắt vỏ phong hóa trên các đá trầm tích lục nguyên 27

Hình 2.3 Mặt cắt vỏ phong hóa trên các đá biến chất 29

Hình 3.1 Mẫu VL.649/1 34

Hình 3.2 Mẫu h.439 36

Hình 3.3 Mẫu h.885 38

Hình 3.4 Mẫu h.575/1 41

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Tài nguyên khoáng sản là một trong những nguồn lực có vị trí rất quan trọng trong sự nghiệp xây dựng và phát triển kinh tế - xã hội Những hiểu biết đầy đủ, toàn diện và chính xác về từng loại tài nguyên khoáng sản của vùng cho phép lựa chọn, quyết định đúng đắn về việc đầu tư các dự án thăm dò, khai thác và chế biến khoáng sản phục vụ nhu cầu sử dụng của các ngành sản xuất công nghiệp của địa phương, trong đó phải kể đến là quặng sắt

Ở khu vực Nghệ an nói chung, khu vực phía Tây Nghệ An nói riêng loại hình khoáng sản này rất phong phú và đa dạng Nghiên cứu sắt không chỉ đáp ứng cho nhu cầu sản xuất sắt thép mà nó còn có ý nghĩa trong công nghiệp sản xuất xi măng dưới dạng phụ gia điều chỉnh

Trong giai đoạn hiện nay, để đáp ứng kịp thời cho công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhu cầu sắt thép cũng như xi măng sử dụng cho xây dựng là rất lớn Chính vì vậy, việc tìm kiếm, thăm dò, đánh giá tiềm năng quặng sắt limonit đang là vấn đề đặt ra cấp thiết cho các tỉnh trên cả nước nói chung, cũng như Nghệ An nói riêng

Từ những yêu cầu trên, tác giả đã chọn đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm vỏ phong hóa liên quan đến quặng sắt limonit khu vực phía Tây tỉnh Nghệ An và định hướng thăm dò khai thác” là hợp lý và có tính thiết thực cao

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Các loại vỏ có chứa sắt limonit

- Phạm vi nghiên cứu: Chủ yếu là phía Tây Nghệ An

3 Mục tiêu của đề tài

- Làm rõ một số đặc điểm vỏ phong hóa liên quan đến quặng sắt limonit khu vực phía Tây tỉnh Nghệ An

- Xác lập cơ sở khoa học để định hướng đúng thăm dò khai thác và sử dụng hợp lý loại quặng này

4 Nội dung của đề tài

Để đạt được các mục tiêu trên, đề tài tập trung nghiên cứu các nội dung sau: + Nghiên cứu một số đặc điểm vỏ phong hóa liên quan đến quặng sắt limonit khu vực phía Tây tỉnh Nghệ An

+ Phân tích chất lượng quặng sắt Limonit khu vực nghiên cứu: bao gồm phân tích thành phần hóa học, thành phần khoáng vật – thạch học phục vụ cho việc đánh giá chất lượng quặng

+ Xác lập cơ sở khoa học để định hướng đúng thăm dò khai thác

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

+ Các kết quả thu thập và nghiên cứu được sẽ góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu khoa học về nghiên cứu đặc điểm vỏ phong hóa liên quan đến quặng sắt limonit khu vực Tây Nghệ An

+ Xác lập các cơ sở khoa học để định hướng đúng thăm dò khai thác, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên phát triển kinh tế xã hội

6 Các phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện được các nhiệm vụ, mục tiêu đề tài, chúng tôi sẽ sử dụng các hệ phương pháp sau đây:

- Hệ phương pháp địa chất truyền thống, gồm các phương pháp sau:

+ Phương pháp thu thập, tổng hợp các số liệu

+ Các phương pháp nghiên cứu địa chất ngoài trời như khảo sát thực tế, thực địa + Phương pháp lấy mẫu địa chất

- Kiểm nghiệm thực tế các công trình địa chất như khoan, khai đào

- Các phương pháp nghiên cứu trong phòng

- Các phương pháp thống kê, so sánh

7 Cấu trúc của luận văn

Sau thời gian nghiên cứu, phân tích và tổng hợp tài liệu cùng với sự nỗ lực của bản thân và dưới sự chỉ dẫn nhiệt tình của thầy hướng dẫn khoa học, tôi đã hoàn thành luận văn cao học của mình Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn bao gồm các chương chính sau:

Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu

Chương 2: Đặc điểm vỏ phong hóa và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành vỏ phong hóa

Chương 3: Định hướng thăm dò khai thác

Trong suốt quá trình thực hiện luận văn này, tôi luôn nhận được sự quan tâm, giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Văn Canh, cùng sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo khác Qua đây, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến quý cơ quan, quý thầy cô đã tạo mội điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận văn này Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn

Tôi xin chân thành cảm ơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1.1 Vị trí địa lý

Các vùng điều tra, đánh giá quặng sắt limonit trên địa bàn Tây Nghệ An thuộc các huyện: Quế Phong, Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Tương Dương, Con Cuông, Anh Sơn, Thanh Chương Cụ thể như thống kê ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Bảng thống kê tọa độ trung tâm các điểm quặng [6]

TT Tên mỏ điểm

Toạ độ trung tâm (VN 2000)

1 Sắt limonit Tà Sỏi Thuộc thôn Tà Sỏi, thôn Pa Đá, xã Châu Hạnh, Quỳ

Châu

X: 21.66.770 Y: 05.08.628

2 Sắt limonit Bản Khứm Thôn Bản Khúm, xã Châu Hội, huyện Quỳ Châu X:21.60.725

Y: 05.19.325

3 Sắt limonit Bản Can Thôn Bản Can, xã Châu Hội,

huyện Quỳ Châu

X: 21.59.055 Y:05.18.550

4 Sắt limonit Tống Phái Thôn Tống Phái, xã Yên Hợp, huyện Quỳ Hợp X: 21.52.875

Y: 05.26.503

5 Sắt limonit Bản Xạt Thôn Bản Xạt, xã Yên Hợp, huyện Quỳ Hợp X: 21.50.000

Y: 05.28.078

6 Sắt limonit Thạch Ngàn Thôn Thạch Tiến, xã Thạch

Ngàn, huyện Con Cuông

X: 21.09.900 Y: 05.00.103

7 Sắt limonit Võ Nguyên Xã Thanh Lâm, huyện Thanh Chương X: 20.63.350

Y: 05.45.728

8 Sắt limonit Xóm Chuối Xã Thanh Lâm, huyện Thanh

Chương

X: 20.60.850 Y: 05.48.978

9 Sắt limonit Bản Ban Thôn Bản Ban, xã Đồng Hợp, huyện Quỳ Hợp X: 21.47.900

Y: 05.29.153

10 Sắt limonit Đồng Cạn Thôn Đồng Cạn, xã Đồng Hợp, huyện Quỳ Hợp X: 21.48.050

Y: 05.30.778

TT Tên mỏ điểm

Toạ độ trung tâm (VN 2000)

11 Sắt limonit Bản Quèn Thôn Bản Quèn, xã Liên Hợp, huyện Quỳ Hợp X: 21.46.160

Y: 05.17.348

12 Sắt limonit Đồng

Xướng

Xã Đồng Hợp, huyện Quỳ Hợp

X: 21.44.200 Y: 05.27.525

13 Sắt limonit Bản Khôi Xã Tam Thái, huyện Tương Dương X: 21.25.400

Y: 04.46.155

1.1.2 Đặc điểm địa hình

Các điểm quặng sắt chủ yếu phân bố ở địa hình dạng đồi núi thấp, độ cao thường từ 25 – 150m Những vùng này đồi núi có độ dốc từ 15 – 300, thảm thực vật phát triển yếu, tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu địa chất Cá biệt ở Bản Chiềng, huyện Quế Phong, có địa hình núi cao 600 – 900m, độ dốc từ 20 – 450, thảm thực vật phát triển tốt, gây khó khăn cho việc nghiên cứu địa chất

Hình 1.1 Địa hình quặng sắt limonit

- Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 Vào mùa này nhiều mưa, ẩm ướt; mưa lớn nhất vào tháng 9 và tháng 10, lượng mưa trong năm 1500 – 1700mm Nhiệt độ ban ngày 30 – 38oC, có khi lên tới 40oC; nhiệt độ ban đêm thường giảm còn khoảng

20 – 25oC Từ tháng 5 đến tháng 6 có gió tây nam khô nóng, nhiệt độ có thể đến

410C, các tháng 7, 8, 9, 10 thường có bão kèm theo lũ lụt

- Mùa khô từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau, ít mưa hoặc mưa phùn, mưa ít nhất vào tháng 2 Nhiệt độ cao nhất 18 – 25oC, thấp nhất 8 – 10oC; sáng sớm thường có sương mù, ẩm ướt

* Thủy văn:

Trên các diện tích điều tra, đánh giá quặng sắt không có các sông lớn, chủ yếu là các suối nhánh thuộc lưu vực Sông Hiếu và Sông Cả Dọc các suối đá gốc lộ khá tốt, tạo điều kiện thuận lợi cho công tác khảo sát địa chất

Tuy nhiên vào mùa mưa lũ, nước suối thường dâng cao đột ngột đến 2,0m hoặc 3,0m; dòng chảy mạnh, gây khó khăn cho công tác điều tra địa chất

1.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI

1.2.1 Đặc điểm giao thông

Hình 1.3 Sơ đồ giao thông khu vực nghiên cứu

Giao thông tiếp cận các điểm quặng tương đối thuận lợi, các điểm quặng cách đường ôtô (quốc lộ, tỉnh lộ, đường liên huyện, liên xã ) từ 0.5 – 7km, có nơi đường ôtô vào đến tận điểm quặng Tuy nhiên việc đi lại trên các điểm quặng có nơi rất khó khăn như các điểm quặng vùng Bản Chiềng, Quế Phong, Ở Quỳ Châu, Quỳ Hợp Ở đây chỉ có đường mòn hoặc không có đường (hình 1.3)

Hình 1.4 Đường giao thông vào mỏ

1.2.2 Đặc điểm dân cư, kinh tế nhân văn

Khu vực nghiên cứu có dân tộc Kinh chiếm chủ yếu và các dân tộc Thái, Thanh, H’ Mông, v.v Người Kinh sống ở đồng bằng, thị trấn, thị tứ; người dân tộc thiểu số thường sống tập trung thành các bản từ vài chục đến hàng trăm hộ ở dọc các thung lũng, ven đường Nghề nghiệp chủ yếu làm nghề nông nghiệp, khoanh nuôi rừng, chăn nuôi tự cung, tự cấp, kinh tế kém phát triển; trật tự trị an tốt Trong vùng phần lớn đã có điện thắp sáng, điện thoại, có trường học cấp tiểu học, trung học cơ sở, có trạm Y tế xã và có đường ô tô đến Uỷ ban Nhân dân các xã trong vùng công tác

1.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC

hệ tầng Đồng Đỏ (T3n-rđđ), hệ tầng Mường Hinh (T3mh), Hệ tầng Khe Bố (E3–N1

1-2kb) và hệ Đệ Tứ (Q) Dưới đây là phần mô tả chi tiết từng phân vị:

GIỚI NEOPROTEROZOI – GIỚI PALEOZOI

Hệ Venda – Hệ Cambri, thống dưới

- Phụ hệ tầng trên: thành phần chủ yếu là đá phiến thạch anh biotit, plagiocla, silimatit, quaczit, biotit, amphibol, đá phiến 2 mica Chiều dày: 2000 – 2500m

- Phụ hệ tầng dưới: Thành phần gồm các đá phiến thạch anh 2 mica,

plagiocla, silimanit, plagiogneis, biotit Chiều dày khoảng 2100m

Bề dày chung của hệ tầng trong mặt cắt này khoảng 4500m

Cho đến nay chưa phát hiện được hóa thạch, chưa mô tả được quan hệ địa tầng với các đá cổ hơn và trẻ hơn

Hệ Ordovic, thống trên – Hệ Silur, thống dưới

Hệ tầng Sông Cả (O3 – S 1sc)

Hệ tầng Sông Cả do Mareichev M.A và Trần Đức Lương xác lập năm 1965, tuy nhiên 2 ông đã không chỉ định mặt cắt chuẩn Nhiều tác giả cũng đã mô tả các mặt cắt của hệ tầng nhưng cũng không xác định mặt cắt chuẩn Do đó trong 3 mặt cắt Suối Đăm, Huổi Khô – Huổi Hàng và mặt cắt Huổi Thù do Nguyễn Văn Hoành

mô tả, có thể lấy Huổi Thù làm mặt cắt chuẩn chọn cho hệ tầng Sông Cả

Hệ tầng Sông Cả phân bố từ Mường Xén, Tương Dương đến Quỳ Châu (Nghệ An) và dài phía Nam Sông Cả từ biên giới Việt – Lào qua Tây Nghệ An xuống đến Kỳ Anh (Hà Tĩnh)

Nguyễn Văn Hoành và nnk, 1978 mô tả hệ tầng Sông Cả với 3 phụ hệ tầng:

- Phụ hệ tầng dưới gồm các đá phiến thạch anh mica, cát kết dạng quaczit có xem bột kết và đá phiến thạch anh serixit xen cát kết Bề dày từ 900 – 1000m

- Phụ hệ tầng giữa: gồm cát kết đa khoáng hạt nhỏ - vừa, đá phiến thạch anh sericit nằm xen kẽ nhau và lớp đá vôi sét màu đen ở phần cao Bề dày 1000 – 1200m

- Phụ hệ tầng trên: là lớp sạn kết rồi đến đá phiến sét màu xám đen xen cát – bột kết cấu tạo phân nhịp Bề dày 900 – 1,000m

Bề dày chung của cá hệ tầng khoảng 2800 – 3200m

Trong các đá có chứa hóa thạch như Bút Đá Monoclimacis vomerica, Pristiograptus kweichihensis, vi bào tử đều cho tuổi Silur và Silur sớm

Hệ tầng Sông Cả nằm chỉnh hợp dưới hệ tầng Huổi Nhị (D1hn), quan hệ với trầm tích cổ hơn thì chưa quan sát được

Hệ Silur, thống giữa – Hệ Devon, thống dưới

Hệ tầng Huổi Nhị (S2 – D1hn)

Hệ tầng Huổi Nhị được Nguyễn Văn Hoành xác lập năm 1978, được coi là đồng nghĩa của hệ tầng Tây Trang, phia Tây Điện Biên, sát biên giới Viêt – Lào Đặc trưng thạch học của hệ tầng này là sự xen kẽ dạng flish của cát kết và đá phiến sét, đôi chỗ xen ít lớp đá vôi sét, đá phiến silic có bề dày khá lớn

Tổng bề dày của hệ tầng Huổi Nhị khoang 750m

Trong quá trình thành lập bản đồ địa chất tỷ lệ 1 : 200.000 và nghiên cứu chuyên đề về địa tầng vùng Sông cả đã phát hiên có các hóa thạch Bút đá, Vỏ nón, thực vật thuộc các mức địa tầng khác nhau ở mặt cắt Huổi Nhị

Hệ tầng Huổi Nhị nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Sông Cả và chỉnh hợp dưới hệ tâng Huổi lôi (D1-2hl)

Hệ Devon, thống dưới – giữa

Hệ tầng Huổi Lôi (D1-2hl)

Hệ tầng Huổi Lôi do nguyễn Văn Hoành và nnk (1978) xác lập trong quá trình đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 vùng Sông Cả và mô tả dưới tên gọi

“điệp Huổi Lôi”

Hệ tầng phân bố hạn hẹp trong vùng Mường xén, huyện kỳ Sơn, Nghệ An, dưới dạng nêm thót dần về phía Cửa Rào

Mặt cắt theo đường ôtô, đoạn cách cầu Mường Xén 1km theo hướng vè bản Pha Khảo (đoạn này song song với suối Huổi Lôi) có trật tự địa tầng như sau:

1 Cát kết xen đá phiến sét màu xám vàng, dày 300m

2 Đá vôi màu xám phân lớp trung bình, dày 20m

3 Đá phiến sét đen xen cát kết chứa Huệ Biển không xác định, dày khoảng 100m

4 Đá phiến sét đen xen sét vôi, dày khoảng 80m

5 Cát kết xám vàng xen đá phiến sét, dày khoảng 150m

Tổng bề dày của hệ tầng là khoảng 650 – 700m

Hệ tầng Huổi Lôi nằm chỉnh hợp dưới hệ tầng Nậm Cắn, và ranh giới giưa 2 hệ tầng này có thể là ranh giới chéo; quan hệ với trầm tích cổ hơn không quan sát được

Hệ Devon, thống giữa – trên

Hệ tầng phân bố hạn chế ở phía Tây Bắc của huyện Kỳ Sơn (Nghệ An), trải dài trên khoảng 20km, rộng từ 400 – 1500m Theo hướng Tây Bắc có khả năng hệ tầng kéo sang địa phận tỉnh Xiêng Khoảng của Lào Theo hướng Đông Nam diện phân bố của hệ tầng thót dần và biến mất hoàn toàn về phía Mường Thù

Thành phần chủ yếu gồm đá vôi phân lớp 1 – 10cm, chuyển lên đá vôi phân lớp dày, đá vôi chứa silic, thấu kính silic hoặc các lớp mỏng silic

Tổng bề dày của hệ tầng khoảng 500 – 600m

Các công trình nghiên cứu về sau đã phát hiện nhiều hóa thạch Lỗ tầng, Răng nón tuổi Frasni trong hệ tầng Nậm Cắn

Hệ tầng Nậm Cắn nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Huổi Lôi, quan hệ này quan sát được ở mặt cắt đèo Bactelemi Ranh giới trên thường là ranh giới kiến tạo, tuy vậy cũng quan sát được quan hệ chỉnh hợp với trầm tích cacbon hạ ở mặt cắt Nọong Dịa – Huổi Căng

Bề dày của hệ tầng khoảng 100 – 300m

Hóa thạch đặc trưng trong hệ tầng Cát Đằng khá phong phú như Palmatolepit glabra glabra, P.minuta minuta, Hindeodella cf.urca, Hindeodella germana

Hệ tầng Cát Đằng nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Nậm Cắn và hệ tầng Đông Thọ, dường như chỉnh hợp dưới hệ tầng La Khê

Hệ Cacbon, thống dưới

Hệ tầng La Khê (C 1lk)

Hệ tầng La Khê được A.M Mareichev và Trần Đức Lương xác lập năm

1965 với mặt cắt chuẩn là mặt cắt ga La Khê, huyện Hương Khê, tỉnh Hà tĩnh

Hệ tầng này phân bố rộng rãi trong miền uốn nếp Trường Sơn với sự phân dị

ít nhiều Ở đới phức nếp lõm Sông Cả, hệ tầng La Khê lộ ra ở vùng Mường xén và Con Cuông

Đặc trưng của hệ tầng La Khê là thành phần gồm trầm tích lục nguyên, lục nguyên – cacbonat tuổi Cacbon sớm như cuội kết, cát kết, đá phiến sét, đá phiến silic, đá vôi phân lớp mỏng

Bề dày của hệ tầng khoảng 250 – 290m

Hóa thạch trong hệ tầng La Khê khá phong phú, Fromaget J (1927) đã tìm

thấy trong đá phiến có nhiều hóa thạch tuổi Vise như Phillipsia gemmulifera, P Cf Dubia, Productus cf Sphaeicus, Productus cf Cora

Hệ tầng La Khê nằm chỉnh hợp dưới hệ tầng Đá Mài, ranh giới giữa 2 hệ tầng ứng với ranh giới giữa tập đá phiến sét, sét vôi với tập đá vôi màu xám sẫm

Hệ Cacbon – Hệ Permi

Hệ tầng Mường Lống (C - Pml)

Hệ tầng Mường Lống hay còn được gọi là hệ tầng Đá Mài được Nguyễn Xuân Bao xác lập năm 1970, với mặt cắt chuẩn lộ ra ở dọc theo bờ trái sông Đà, quãng đối diện cửa suối Lôi, gần bản Đá Mài, bên dưới Vạn Yên khoảng 10km

Trong phạm vi nghiên cứu, hệ tầng Mường Lống phân bố khá rộng rãi với thành phần chủ yếu là đá vôi xám, xám trắng, phân lớp vừa, dày đến dạng khối

Bề dày hệ tầng khoảng 500 – 600m

Trong hệ tầng Mường Lống chứa phong phú các loại hóa thạch như các loại

Trùng lỗ, Trùng thoi (bao gồm Parathurammina suleimanovi, P Stellata, Neoschwagerina margaritae, N Craticulefia )

Trầm tích cacbonat ở chân của hệ tầng Mường Lống phủ chỉnh hợp lên trầm tích lục nguyên, lục nguyên – silic của hệ tầng La Khê Như vậy, ranh giới dưới của

hệ tầng là ranh giới chéo

Về ranh giới trên của hệ tầng Mường Lống, chúng ta chỉ quan sát được các trầm tích Kreta phủ không chỉnh hợp lên hệ tầng

GIỚI MESOZOI

Hệ Trias, thống giữa

Hệ tầng Đồng Trầu (T2a đt)

Hệ tầng Đồng Trầu được Jamoiđa A.I., Mareichev A.M xác lập vào năm

1965, với mặt cắt chuẩn là mặt cắt Mường Sai – Bản Mọt ở vùng Mường Sai, huyện Quan Hóa, tỉnh Thanh Hóa

Khi mới được thành lập, hệ tầng Đồng Trầu được coi là chỉ phân bố ở vùng Nam Thanh Hóa và Bắc Nghệ An, kéo dài từ thượng nguồn Sông Luồng – Sông Lò

ở phía Tây Bắc, qua Như Xuân, Quỳnh Lưu xuống các vùng Yên Thành, Diễn Châu, Cửa Lò ở ven biển Khi đó mặt cắt chuẩn của hệ tầng không được chỉ ra cụ thể mà chỉ được nêu “Các mặt cắt tốt nhất có thể quan sát thấy ở đoạn đường sắt phía Bắc Quỳnh Lưu 10km và trên đường từ Quỳnh Lưu đi Phủ Quỳ”

Thành phần gồm chủ yếu cuội kết, sạn kết, tuf axit, cát kết tuf xen các lớp kẹp silic dạng dải, bột kết, đá phiến sét, đá vôi, ryolit

Hệ tầng Đồng Trầu trong khu vực nghiên cứu được phân làm 2 phụ hệ tầng như sau:

- Phụ hệ tầng trên: bao gồm các đá bột kết, cát kết, đá phiến sét, sét vôi, bề dày 1100 – 1200m

- Phụ hệ tầng dưới: bao gồm các đá cuội kết, cát kết, bột kết, đá phun trào axit Bề dày 1000 – 1100m

Tổng bề dày của hệ tầng khoảng 2100 – 2300m

Trong hệ tầng Đồng Trầu phát hiện các hóa thạch Cúc đá tuổi Anisi

Ranh giới dưới của hệ tầng Đồng Trầu đã được quan sát ở một số nơi, như vùng Nậm Chơn (Tri Lễ, Nghệ An) và ở chợ Gay (Nghệ An) hệ tầng nằm bất chỉnh hợp trên hệ tầng Sông Cả tuổi Orodovic – Silur, và ở vùng Mường Sai thì nằm bất chỉnh hợp trên hệ tầng Huổi Nhị (hệ tầng Tây Trang) tuổi Devon sớm Quan hệ chỉnh hợp của hệ tầng Đồng Trầu dưới đá vôi Hoàng Mai quan sát được ở gần làng Hoàng Mai (Nghệ An) và nhiều nơi khác

Hệ Trias, thống giữa

Hệ tầng Quy Lăng (T2lql)

Hệ tầng Quy Lăng được Jamoiđa A.I., Mareichev A.M xác lập vào năm

1965, với mặt cắt chuẩn nằm trên đường từ làng Tri Lễ qua làng Quy Lăng (cũ) ra quốc lộ 1ª, huyện Yên Thành, tỉnh Nghệ An

Thành phần của hệ tầng Quy Lăng gồm trầm tích lục nguyên xen ít cacbonat (đá phiến sét, cát kết) Trong hệ tầng chứa phong phú hóa thạch Chân rìu do Jamoiđa A.I., Mareichev A.M (1965) xác lập và định tuổi Ladin – Carni

Bề dày chung của hệ tầng khoảng trên 100m

Nhìn chung hệ tầng Quy Lăng ít biến đổi về thành phần đá, các thấu kính đá vôi ở phần dưới của mặt cắt có lẽ chỉ thể hiện sự chuyển tiếp của hệ tầng Hoàng Mai lên Trâm tích Ladin

Hệ tầng Quy Lăng nằm chỉnh hợp trên các đá vôi của hệ tầng Hoàng Mai Quan hệ này có thể quan sát được ở mặt cắt chuẩn của hệ tầng Ranh giới trên của

hệ tầng không quan sát được

Hệ Trias, thống trên

Hệ tầng Đồng Đỏ (T 3n-r đđ)

Hệ tầng Đồng Đỏ do Mareichev A.M xác lập vào năm 1965, với mặt cắt chuẩn phân bố theo Sông Ngàn Sâu, Đông Bắc bến phà Đại Lợi 1.5km Hệ tầng mang tên ngọn núi Đồng Đỏ, huyện Hương Khê, tỉnh Hà Tĩnh, nơi có mỏ than thuộc hệ tầng này

Hệ tầng Đồng Đỏ mô tả các trầm tích chứa than ở Bắc Trung Bộ bao gồm cát kết đa khoáng xen bột kết, sét kết, cuội, sạn kết màu xám, chuyển sang đỏ, tím nâu

và mận chín ở phần trên của mặt cắt, chứa một số vỉa than cùng với các hóa thạch thực vật, phân bố rải rác từ vùng Tĩnh Gia ở Nam Thanh Hóa đến vùng núi Xước ở Bắc Nghệ An và các vùng Hương Khê, Đức Thọ Hà Tĩnh

Khi xác lập hệ tầng Đồng Đỏ, Mareichev A.M định tuổi hệ tầng này là Jura sớm, trẻ hơn các hệ tầng chứa than khác ở Bắc Bộ do phần trên của hệ tầng gồm các lớp trầm tích lục địa màu đỏ làm cho hệ tầng có nét giống với hệ tầng Hà Cối tuổi

Jura ở Đông Bắc Bộ Hiện nay các lớp màu đỏ này đã được xếp vào hệ tầng Nậm

Pô và hệ tầng Đồng Đỏ chỉ còn gồm trầm tích chứa than Trias thượng, giống như ở Bắc Bộ chỉ có 1 giai đoạn thành tạo than trong Mesozoi Dù có sự thay đổi về khối lượng này tên gọi của hệ tầng Đồng Đỏ vẫn nên giữ lại, vì dưới tên này vẫn quen được hiểu là hệ tầng chứa than

Trong khu vực nghiên cứu, hệ tầng Đồng Đỏ được phân làm 2 phụ hệ tầng:

- Phụ hệ tầng trên: gồm chủ yếu cát kết, cuội kết, sạn kết màu đỏ, bề dày từ

500 – 900m

- Phụ hệ tầng dưới: gồm cát kết, sạn kết màu đỏ chứa thấu kính than, bề dày

800 – 1500m

Tổng bề dày của hệ tầng khoảng 1300 – 2400m

Hóa thạch của hệ tầng Đồng Đỏ chủ yếu là di tích thực vật, tuy không phong phú lắm nhưng vẫn thể hiện rõ tính chất của hệ thực vật Hòn Gai với các loại như

Clathropteris meniscioides, Cladophlebis (Todites) Shensiensis Hóa thạch động vật

không nhiều gồm Chân rìu biển, Chân rìu nước lợ và hóa thạch Chân lá nước ngọt, nước lợ Những tài liệu cổ sinh này cho phép xác định tuổi Nori – Res cho hệ tầng Đồng Đỏ giống như các hệ tầng chứa than Trias thượng khác ở Miền Bắc Việt Nam

Hệ tầng Đồng Đỏ nằm không chỉnh hợp trên đá phiến sericit của hệ tầng Sông Cả tuổi Ordovic – Silur, quan sát được ở vùng Pu Sảng Hệ tầng nằm chỉnh hợp dưới hệ tầng màu đỏ Nậm Pô tuổi Jura sớm, quan sát được ở gần Hải Lễ thuộc vùng Núi Xước và vùng Pu Sảng

Hệ Jura, thống trên

Hệ tầng Mường Hinh (J3mh)

Hệ tầng Mường Hinh do Lê Duy Bách và nnk xác lập năm 1969, với mặt cắt chuẩn phân bố ở sườn Đông Bắc dãy núi Bù Quắm, phía Tây Thanh Hóa

Trong quá trình đo vẽ địa chất tỷ lệ 1:200.000 tờ Quỳ Châu, Lê Duy Bách đã mô

tả hệ tầng Mường Hinh gồm các đá núi lửa Felsic, đá phun trào axit và tuf của chúng, ở phần dưới của mặt cắt có xen trầm tích lục địa màu đỏ, phân bố ở võng Sầm Nưa

Bề dày của hệ tầng khoảng 100 – 150m

Cho đến nay chưa tìm được hóa thạc trong hệ tầng

Hệ tầng Mường Hinh nằm không chỉnh hợp trên hệ tầng Quy Lăng tuổi Ladin, quan sát thấy ở Tây Nghệ An

và nnk, mặt cắt của hệ tầng ở Khe Tam Bông vùng Khe Bố có trật tự địa tầng như sau:

1 Cuội dăm kết cơ sở dạng khối, cuội kết, sỏi kết chuyển lên xen kẽ của sạn kết, cát kết hạt thô phân lớp dày; bề dày 40 – 50m

2 Cát kết hạt thô màu xám chuyển lên bột kết màu xám xen ít cát kết, sét kết màu nâu, đôi nơi có sét than chứa các tinh thể pyrit, dày 80 – 100m

3 Bột kết xám sẫm phân lớp không đều, xen ít sét kết, cát kết chứa vật chất than và ít vỉa than đen, óng ánh, dày 45m

4 Hệ xen kẽ của cát kết hạt thô, hạt vừa màu xám sẫm, xám nâu và bột kết xám nâu, phân lớp không đều cùng ít lớp sạn kết hạt nhỏ màu vàng; dày 25 – 35m

5 Chủ yếu là cuội kết, sạn kết xen cát kết hạt thô, cuội kết màu xám nâu; dày 250m

Bề dày chung của hệ tầng khoảng 500 – 550m

Cho đến nay trong hệ tầng không thu hoạch được hóa thạch gì khác ngoài các di tích thực vật

Hệ tầng Khe Bố nằm không chỉnh hợp trên hệ tầng Sông Cả tuổi Ordovic – Silur, hoặc trên hệ tầng Quy Lăng tuổi Trias giữa, Ladin

Hệ Đệ Tứ

Trầm tích bở rời hệ Đệ Tứ chiếm diện tích không lớn trong khu vực nghiên cứu, với thành phần bao gồm Bazan olivin, màu xám sẫm, cấu tạo đặc sít; và hỗn hợp cuội, sạn, sỏi, cát sét

Bề dày của hệ khoảng 30 – 40m

Hình 1.5 Sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứu

Học viên thực hiện: Nguyễn Thị Lệ Huyền Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Canh

1.3.2 Hoạt động magma xâm nhập

Trong khu vực nghiên cứu phân bố các thành tạo magma xâm nhập sau:

 Phức hệ Đại Lộc (G2/D1đl):

Thuộc phức hệ này được chia ra làm 2 pha:

- Pha 1: Chủ yếu là granit dạng gneis, plagiogranit, granit 2 mica

- Pha 2 : Chứa đá mạch

 Phức hệ Sông Mã (G2/T1-2sm):

Được phân làm 2 pha:

- Pha 1: bao gồm granit dạng porphyr, granitgranophyr

- Pha 2: đá mạch aplit

 Phức hệ Núi Chúa (G/T1nc):

Chứa thành phần là gabronorit, gabrodiabas

 Phức hệ Phiabioc (G/T2pb):

Trong khu vực nghiên cứu phức hệ này được phân làm 3 pha:

- Pha 1: chứa granodiorit, granodiabas

- Pha 2: chứa granit 2 mica

- Pha 3: đá mạch aplit pegmatit

 Phức hệ Bản Muồng (G/Kbm):

Được phân làm 2 pha:

- Pha 1: thành phần bao gồm granit dạng porphyr, granit granophyr chứa amphybol

- Pha 2: đá mạch aplit pecmatit

 Phức hệ Bản Chiềng (G/Ebc):

Thuộc phức hệ này thì phân làm 3 pha:

- Pha 1: gồm granosyenit, syenit granodiorit, granit fespat kiềm dạng porphyr

- Pha 2: chứa granit fespat kiềm dạng porphyr

- Pha 3: chứa đá mạch aplit pegmatit

 Xâm nhập tuổi không xác định (Gb): có thành phần bao gồm gabropyroxen, gbrodiabas

1.4 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT KHOÁNG SẢN

Diện tích tỉnh Nghệ An đã được đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:500.000, 1:200.000 Các công trình này chủ yếu giải quyết các vấn đề địa chất khu vực và phát hiện các loại khoáng sản kim loại như thiếc Quỳ Hợp, sắt Bản Chiềng, khoáng sản nhiên liệu v.v.; còn các điểm sắt nhỏ chưa được điều tra đầy đủ

Nghiên cứu địa chất liên quan đến quặng sắt và điều tra, đánh giá, thăm dò chúng như là khoáng sản độc lập trên địa bàn tỉnh Nghệ An còn rất hạn chế, tiêu biểu có các công trình:

- Năm 1961, Nguyễn Tây Hồ và chuyên gia Trung Quốc (Chu Viễn Thọ) đã điêu tra sơ bộ 1 số điểm quặng sắt triển vọng ở Nghệ An như sắt Vân Trình, sắt Võ Nguyên

- Từ năm 1971 đến nay, các vùng triển vọng khoáng sản của Nghệ An đã được đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:50.000, gồm: vùng Bắc Quỳ Hợp (Đinh Minh Mộng, năm 1971); vùng Bản Chiềng (Nguyễn Văn Đễ, năm 1975); nhóm tờ Tương Dương (Trần Toàn và nnk, năm 1998); nhóm tờ Diễn Châu - Nam Đàn - Vinh (Hoàng Ưu, Nguyễn Đức Chính, năm 1980); vùng Nam Vinh; kết quả công tác tìm kiếm thiếc - vofram và các khoáng sản khác vùng Bản Chiềng (Lưu Kim Thiệu, năm 1993); kết quả tìm kiếm đánh giá vàng - antimon Tà Sỏi (Trần Đình Sâm, năm 1994)

Các công trình trên tập trung làm rõ cấu trúc điạ chất và điều tra phát hiện thiếc, chì – kẽm, vàng, antimon Một số điểm quặng sắt như Bản Chọt, Bản Nà Niếng, Tà Sỏi, Hoa Sen - Đập Bể, Võ Nguyên… cũng được điều tra sơ bộ, lấy và phân tích một số mẫu không đáng kể

Các điểm quặng sắt Vân Trình, Nghi Văn, sắt – mangan Hoa sen – Đập Bể, Núi Thành, Rú Nậy đã nghiên cứu trước đây với mạng lưới công trình quá thưa nên các số liệu có độ tin cậy và độ chính xác không cao, chỉ tương ứng với mức độ tìm kiếm (đánh giá tiềm năng) khoáng sản Tài liệu các điểm quặng này hiện ở Phòng Lưu trữ Liên đoàn Địa chất Bắc Trung Bộ

Đánh giá chất lượng của các tài liệu đã có thấy rằng phần lớn các tài liệu thu thập trước đây chỉ chú trọng nghiên cứu đến các khoáng sản khác, còn quặng sắt chỉ

mang tính đi kèm nên đa số mô tả rất sơ sài, thiếu cụ thể, mẫu lấy để đánh giá chất lượng quặng cũng mang tính đại diện cho thân quặng nên rất khó tổng hợp

Năm 2005 đề án “Điều tra, đánh giá trữ lượng, chất lượng quặng sắt trên địa bàn tỉnh Nghệ An” được thực hiện Đây là công trình nghiên cứu tương đối có hệ thống về quặng sắt từ trước tới nay ở Nghệ An

1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.5.1 Phương pháp địa chất

Đây là phương pháp cơ bản nhất trong nghiên cứu địa chất, nhằm mục đích xác định ranh giới, cấu trúc địa chất, xác định các yếu tố thế nằm, lập các mặt cắt

(mặt cắt khu vực, mặt cắt chi tiết), lấy mẫu thực địa

1.5.1.1 Thu thập tổng hợp tài liệu về quặng sắt

Để phục vụ nghiên cứu, chúng tôi đã tiến hành thu thập các tài liệu như:

- Thu thập tài liệu về quặng sắt của điểm quặng Bản Chọt, Bản Đôn, Bản Nà Niếng ở Báo cáo địa chất vùng Bản Chiềng, tỷ lệ 1:50.000, Báo kết quả công tác tìm kiếm thiếc - vofram và các khoáng sản khác vùng Bản Chiềng

- Thu thập tài liệu về quặng sắt của điểm quặng Tà Sỏi ở Báo cáo địa chất kết quả tìm kiếm đánh giá vàng – antimon Tà Sỏi

- Thu thập tài liệu về điều tra trữ lượng, chất lượng quặng sắt trên địa bàn tỉnh Nghệ An

- Thu thập tài liệu về quặng sắt của điểm quặng Bản Khứm, Bản Can, Tống Phái ở Báo cáo địa chất vùng Bắc Quỳ hợp, tỷ lệ 1:50.000

- Thu thập tài liệu về quặng sắt của điểm quặng Bản Khôi ở Báo cáo địa chất

và khoáng sản nhóm tờ Tương Dương, tỷ lệ 1:50.000

- Thu thập tài liệu về các loại hình vỏ phong hóa Việt Nam

Mỗi tài liệu, thu thập các thông tin: vị trí điểm lộ quặng sắt, các công trình hào, hố gặp quặng, điều kiện giao thông, mức độ nghiên cứu, khối lượng tiến hành, đặc điểm địa chất và đặc điểm thân quặng; thành phần khoáng vật quặng, nguồn gốc, quy mô (dài, rộng, dày), chất lượng quặng (hàm lượng TFe, Fe2O3, SiO2, Al2O3, S, P, v.v), và triển vọng quặng

1.5.1.2 Lộ trình địa chất

Đối với phương pháp này, vì điều kiện đi lại rất khó khăn nên chúng tôi chỉ khảo sát một số điểm quặng đặc trưng như điểm quặng limonit Tống Phái, điểm quặng limonit Bản Ban, Đồng Xướng, Bản Quèn, Bản Xạt

Lộ trình khảo sát địa chất chủ yếu bố trí theo các tuyến có phương vuông góc thân quặng gốc hay thân quặng Eluvi - Deluvi; các tuyến khảo sát cách nhau 400m, các điểm mô tả chi tiết trên tuyến cách nhau 100m tuyến lộ trình tập trung đan dày

ở những khu có triển vọng khoáng sản

Việc sử dụng phương pháp lộ trình địa chất để điều tra nghiên cứu quặng là rất hiệu quả, qua đó giúp chúng ta kiểm tra, quan sát, mô tả các loại hình vỏ phong hóa liên quan, cũng như nắm lại tổng thể các điểm quặng sắt limonit trong khu vực nghiên cứu về vị trí, diện phân bố, quy mô, đặc điểm của chúng, định hướng tốt cho công tác nghiên cứu tiếp theo

Hình 1.6 Công tác thực địa

1.5.2 Kiểm nghiệm thực tế các công trình khai đào

Các công trình khai đào có ý nghĩa rất quan trọng trong công tác tìm kiếm và thăm dò khoáng sản Dựa vào các dạng công trình này có thể quan sát một cách trực tiếp các đá gốc, phát hiện các vết lộ và theo dõi các thân quặng, xác minh điều kiện thế nằm, lấy các loại mẫu và sơ bộ đánh giá chất lượng nguyên liệu khoáng Đồng

thời đây cũng là phương tiện để kiểm tra các tài liệu nhận được của bất kỳ phương pháp tìm kiếm nào đã tiến hành trước đó

Tùy vào yêu cầu của công tác tìm kiếm và thăm dò, đặc điểm địa chất, địa mạo, giao thông, phương tiện kỹ thuật mà sử dụng các dạng công trình khác nhau Ở tất cả các công trình, các đá chứa quặng đều phải được lấy mẫu, thông thường người ta sử dụng các phương pháp lấy mẫu như: lấy mẫu cục, mẫu điểm, mẫu rãnh, mẫu lõi khoan, mẫu khối

Trong tìm kiếm, thăm dò khoáng sản phương pháp khai đào, nhất là các công trình hố, hào hay giếng nông có đặc điểm là kỹ thuật thi công đơn giản, thời gian thi công nhanh, dụng cụ đơn giản và rẻ tiền; Quan sát và lấy mẫu chính xác, có thể biết được hình dáng, thế nằm và sự biến đổi quặng hoá ở trên mặt; Có thể thi công ở những điều kiện địa hình khác nhau Tuy nhiên, ở các công trình khai đào thì chiều sâu quan sát bị hạn chế (đối với hào là 8m, giếng là 15 – 20m)

1.5.2.1 Công trình hố

Hố được thi công để khống chế và phát hiện các tầng sản phẩm quặng sắt kiểu Eluvi - Deluvi Hố thi công theo tuyến cách nhau 200m hoặc 400m, khoảng cách hố trên tuyến 100m, kích thước hố: dài 1.2m; rộng 0.8m; sâu  3.0m Vị trí thi công phải được xem xét kỹ lưỡng để thi công đạt hiệu quả, tỷ lệ gặp quặng cao

1.5.2.2 Công trình hào

Hào được đào để khống chế các thân quặng sắt gốc tại các vị trí có biểu hiện quặng khá rõ ràng Chiều dài hào đủ khống chế hết chiều dày thân quặng gốc, mỗi khoang hào dài 5.0m; rộng 1.0m; sâu 3 – 5.0m (trung bình 3.7m)

Ngoài ra hào còn được sử dụng để phát hiện và đánh giá thân quặng sắt Eluvi

- Deluvi có chiều dày > 3m mà bằng hố không khống chế được Vị trí thi công hào

đã được xem xét rất kỹ trong lộ trình địa chất nhằm đảm bảo hiệu quả các công trình gặp quặng cao

Tuy khối lượng công trình khai đào (hào, hố, vết lộ) rất hạn chế, diện phân

bố đối tượng nghiên cứu ở nhiều nơi, nhiều điểm quặng, song hiệu quả sử dụng chúng lại rất cao và tiết kiệm Kết quả thi công các công trình đã làm rõ đặc điểm

địa chất khoáng sản sắt, xác định được ranh giới, quy mô các thân quặng, phục vụ công tác lấy mẫu, tạo cơ sở tin cậy cho khoanh nối tính trữ lượng và TNDB

1.5.3 Công tác lấy mẫu và phân tích mẫu

1.5.3.1 Mục đích của công tác lấy mẫu

Trong bất kỳ một dạng nghiên cứu địa chất nào cũng cần phải lấy mẫu để nghiên cứu thành phần vật chất (thành phần khoáng vật, thành phần hoá) cũng như các tính chất khác của đất đá Đối với công tác tìm kiếm và thăm dò khoáng sản thì lấy mẫu là một dạng công tác tập hợp các công trình riêng tiến hành nghiên cứu thành phần và tính chất của nguyên liệu khoáng, xác định chất lượng và khả năng sử dụng trong công nghiệp

Lấy mẫu thường được tiến hành bằng cách chọn mẫu từ các công trình khai đào, các lỗ khoan và các vết lộ tự nhiên của thân khoáng sản với mẫu lấy là những phần khoáng sản không lớn Đây là một trong những khâu quan trọng nhất của quá trình tìm kiếm thăm dò Qua kết quả lấy mẫu ở các mỏ (ở cả các tích tụ khoáng sản nhân tạo như các bãi thải) cho phép giải quyết các vấn đề sau:

- Xác định chất lượng khoáng sản phù hợp với yêu cầu công nghiệp của các loại khoáng sản khác nhau

- Phát hiện quy luật phân bố thành phần có ích trong không gian, đặc điểm phân bố của những khu giàu và nghèo, kích thước và quan hệ giữa chúng, khoanh ranh giới thân quặng công nghiệp

- Định hướng các công trình thăm dò

- Xác định số lượng của các thành phần có ích, tính trữ lượng công nghiệp

- Lựa chọn phương pháp và sơ đồ chế biến khoáng sản,…

1.5.3.2 Nguyên tắc lấy mẫu

Khi tiến hành lấy mẫu phải đảm bảo các nguyên tắc sau:

- Nguyên tắc đại diện: mẫu lấy phải phản ánh được đầy đủ tính chất của khối

khoáng sản

- Nguyên tắc đầy đủ: số lượng mẫu lấy là ít nhất nhưng phải đảm bảo phát

hiện đầy đủ các tính chất của khoáng sản

- Nguyên tắc thích hợp với hoàn cảnh địa chất và nhiệm vụ nghiên cứu: là

lấy mẫu hợp lý, nhanh, dễ và chính xác nhất

- Mẫu rãnh hào, vết lộ: Lấy ở vách hoặc đáy hào, vết lộ gặp quặng gốc Mẫu lấy vuông góc với cấu trúc thân quặng Kích thước mẫu rộng 0.1m; sâu 0.05m; chiều dài phụ thuộc chiều dày thân quặng

- Mẫu thể trọng nhỏ: Mẫu lấy trong các thân quặng đánh giá trữ lượng cấp C2 nhằm xác định độ ẩm và thể trọng nguyên khai Kích thước mẫu 10cm x 10cm x 10cm, mẫu được gói, bọc cẩn thận và gắn parapin

- Mẫu hoá quặng sắt Eluvi - Deluvi lấy ở mẫu hàm suất cả phần hạt > 50mm

và phần  5 - 50mm, tập trung lại sau đó đập nhỏ trộn đều, chia 4 lấy đối đỉnh sao cho trọng lượng đạt 12 - 18kg

1.5.3.4 Phân tích mẫu

Tất cả các loại mẫu đã gia công đều gửi đi phân tích theo mục tiêu Mẫu gửi phân tích hoá cơ bản 1 chỉ tiêu (Fe2O3) đối với các thân quặng sắt Eluvi - Deluvi, hoá cơ bản 4 chỉ tiêu (TFe, SiO2, Al2O3, P) đối với các thân quặng sắt gốc

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM VỎ PHONG HÓA VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH VỎ PHONG HÓA LIÊN QUAN ĐẾN QUẶNG SẮT LIMONIT KHU VỰC NGHIÊN CỨU

2.1 ĐẶC ĐIỂM VỎ PHONG HÓA

2.1.1 Vỏ phong hóa trên đá xâm nhập axit

Đá xâm nhập axit khá phổ biến trong khu vực nghiên cứu, đó là đá granit thuộc phức hệ Đại Lộc (G/D1đl1), với các khoáng vật tạo đá chính là thạch anh, fenspat (orthoclas hoặc microclin), plagiocla, mica (muscovit, biotit), đôi khi có hornblend Khoáng vật phụ thường gặp là apatit, zircon, tuarmalin

Trên cơ sở khảo sát các mặt cắt vỏ phong hóa chi tiết trong vùng nghiên cứu với các dạng địa hình khác nhau, có thể khẳng định rằng vỏ phong hóa trên các đá granit chỉ phát triển ở phần thấp của địa hình với độ cao tuyệt đối khoảng 100m trở xuống

Trên biểu đồ trường địa hóa, vỏ phong hóa trên các đá granit chủ yếu ứng với trường sialferit và ít phổ biến hơn là trường ferosialit Ở những vùng núi cao, các đồi dốc, mức độ phân cắt mạnh với độ cao hơn 100m, các đá granit bị phong hóa hóa học rất yếu ớt tạo nên cảnh quan đá lộ tảng (đới saprolit hay vỏ phong hóa sialit

dở dang) Đá gốc lộ tảng cùng với các sản phẩm phong hóa vụn thô là kết quả của quá trình phong hóa vật lý tạo nên cảnh quan đá tảng đặc trưng

Ở những khu vực địa hình cao, sản phẩm phong hóa chủ yếu là các vật liệu vụn thô gồm mảnh đá, sạn, cát đa khoáng và sét bột, chiều dày mỏng nằm lấp đầy giữa các tảng đá và khe nứt của khối đá granit chưa bị phong hóa hóa học Như vậy

vỏ phong hóa chỉ một đới đặc trưng là đới saprolit

Ở các vùng đồi, núi thấp và ven rìa các chân núi có độ cao thường nhỏ hơn 100m,

vỏ phong hóa trên các đá granit khá phát triển Tại những khu vực này chủ yếu phân bố các sản phẩm của quá trình phong hóa hóa học với chiều dày khoảng từ 1 – 10m

Cấu tạo mặt cắt vỏ phong hóa này từ trên xuống như sau (hình 2.1):

- Từ 0 – 0.4m: Đới thổ nhưỡng màu xám vàng lẫn rễ cây

- Từ 0.4 – 1.0m: Đới sét loang lỗ, đốm trắng, đốm vàng, nâu đỏ, chuyển lớp từ từ

- Từ 1.2 – 4.0m: Đới sét sáng màu, giữ cấu tạo đá gốc, chuyển lớp từ từ

- Từ 4.0 – 5.0m: Đới saprolit (đá granit phong hóa dở dang), xám vàng, xám nhạt

- Đến lớn hơn 5.0m: Đá granit

Hình 2.1 Mặt cắt vỏ phong hóa trên đá Granit

Liên quan đến vỏ phong hóa này là điểm quặng sắt limonit Bản Xạt thuộc thôn Bản Xạt, xã Yên Hợp, huyện Quỳ Hợp

Theo mô tả ở trên, thành phần vật chất của đá granit thuộc phức hệ Đại Lộc chứa rất ít sắt, vì vậy có thể nhận định nguồn gốc của điểm quặng limonit Bản Xạt

là sự kết hợp của các sản phẩm phong hóa từ các đá giàu sắt xung quanh và sản phẩm phong hóa từ đá granit giàu fenspat, hornblend thuộc phức hệ Đại Lộc

2.1.2 Vỏ phong hóa trên các đá trầm tích lục nguyên

Các đá trầm tích lục nguyên rất phổ biến trong khu vực nghiên cứu, đó là các

đá trầm tích hệ tầng Đồng Trầu (T2ađt1), các đá cát kết thạch anh, đá vôi silic thuộc

hệ tầng La Khê (C1lk), đá cát kết hệ tầng Đồng Đỏ (T3n – rđđ1), các đá phiến sét vôi,

đá bột kết hệ tầng Huổi Nhị (S2 – D1hn)

Tại những khu vực này chủ yếu phân bố các sản phẩm phong hóa vụn thô hoặc đá gốc phân lớp chớm phong hóa Loại vỏ phong hóa này thường chỉ phát triển ở địa hình thấp và phân bố rất rộng rãi Trên biểu đồ trường địa hóa, loại vỏ phong hóa này chủ yếu ứng với trường ferosialit và trường sialferit

Cấu tạo mặt cắt từ trên xuống gồm (hình 2.2):

- Từ 0 – 0.6m: Đất màu nâu đỏ lẫn sạn thạch anh, rễ cây

- Từ 0.6 – 3.7m: Sét màu nâu đỏ, nâu vàng, xen đốm trắng, nhiều sạn cát thạch anh, tương đối tơi xốp, chuyển lớp từ từ

- Từ 3.7 – 5.2m: Sét loang lỗ, nhạt màu hơn đới trên, kiến trúc đá gốc rõ

- Từ 5.2 – lớn hơn 5.7m: Đá gốc

Liên quan đến loại vỏ phong hóa này có các điểm quặng như điểm quặng sắt limonit Xóm Chuối, điểm quặng sắt limonit Võ Nguyên thuộc xã Thanh Lâm, huyện Thanh Chương; điểm quặng sắt limonit Đồng Cạn thuộc thôn Đồng Cạn, xã Đồng Hợp, huyện Quỳ Hợp; điểm quặng sắt limonit Bản Khôi thuộc xã Tam Thái, huyện Tương Dương

Hình 2.2 Mặt cắt vỏ phong hóa trên các đá trầm tích lục nguyên

ơ

2.1.3 Vỏ phong hóa trên các đá biến chất

Trong khu vực nghiên cứu, diện phân bố loại hình vỏ phong hóa này rất rộng rãi, nó trải dài qua các huyện Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Con Cuông

Vỏ phong hóa này được hình thành trên các đá phiến sét thạch anh thuộc hệ tầng La Khê (C1lk), đá phiến thạch anh serixit thuộc hệ tầng Sông Cả (O3 – S1sc), đá

phiến thạch anh 2 mica thuộc hệ tầng Bù Khạng (NP3 - ɛ1bk), với thành phần

khoáng vật chủ yếu là muscovit, biotit, thạch anh, granat, kyanit

Trên biểu đồ trường địa hóa, loại vỏ phong hóa này chủ yếu ứng với trường ferosialit Cấu tạo mặt cắt vỏ phong hóa theo chiều thẳng đứng từ trên xuống như sau:

- Từ 0 – 0.5m: đới thổ nhưỡng màu nâu đỏ chứa sạn sỏi, rễ cây

- Từ 0.5 – 4.2m: Tầng quặng sắt limonit Eluvi – Deluvi màu nâu sẫm Thành phần bao gồm các tảng lăn quặng sắt kích thước từ vài cm đến 30cm, cá biệt 60, 70cm Các tảng lăn quặng sắt có màu đen, đen nâu góc cạnh, nặng, bị phong hóa yếu chúng chiếm khoảng 25 – 40% trong tầng sản phẩm Lấp đầy các tảng lăn quặng là sét, cát, sạn sỏi

- Từ 4.2 – 5.5m: Sét, cát sạn, tảng lăn đá màu xám, xám nâu, xám vàng Sét chiếm khoảng 60%, sạn cát chiếm khoảng 25%, tảng lăn đá thành phần chủ yếu là

đá phiến sét chiếm khoảnh 15%

- Trên 5.5m: Đá gốc màu xám, xám trắng Thành phần đá gốc là đá phiến sét,

đá phiến thạch anh, đá phiến thạch anh xerixit, đá phiến thạch anh 2 mica Hầu hết các đá phong hóa mạnh nên kém rắn chắc

Liên quan đến loại vỏ phong hóa này là các điểm quặng sắt limonit Tà Sỏi thuộc thôn Tà Sỏi, thôn Pa Đá, xã Châu Hạnh, huyện Quỳ Châu; điểm quặng sắt limonit Bản Khứm thuộc thôn Bản Khứm, xã Châu Hội, huyện Quỳ Châu; điểm quặng sắt limonit Bản Can thuộc thôn Bản Can, xã Châu Hội, huyện Quỳ Châu; điểm quặng sắt limonit Tống Phái thuộc thôn Tống Phái, xã Yên Hợp, huyện Quỳ Hợp; điểm quặng sắt limonit Bản Ban thuộc thôn Bản Ban, xã Đồng Hợp, huyện Quỳ Hợp; điểm quặng sắt limonit Bản Quèn thuộc thôn Bản Quèn, xã Đồng Hợp,

huyện Quỳ Hợp; điểm quặng sắt limonit Thạch Ngàn thuộc thôn Thạch Tiến, xã Thạch Ngàn, huyện Con Cuông

Hình 2.3 Mặt cắt vỏ phong hóa trên các đá biến chất

2.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH VỎ PHONG HÓA

một số diện tích gần đỉnh cho vỏ sialferit)

2.2.1.2 Đá xâm nhập axit

Đó là đá granit thuộc phức hệ Đại Lộc (G/D1đl1) Loại đá này chủ yếu tạo nên vỏ phong hóa sialferit ở dạng địa hình vòm khá bằng, và đôi nơi là vỏ ferosialit thường gặp ở dạng địa hình thoải, thấp hơn được bổ sung sắt bởi các dung dịch phong hóa thấm từ trên xuống

2.2.1.3 Nhóm đá biến chất

Đó là các đá phiến sét thạch anh thuộc hệ tầng La Khê (C1lk), đá phiến thạch anh serixit thuộc hệ tầng Sông Cả (O3 – S1sc), đá phiến thạch anh 2 mica thuộc hệ tầng Bù

Khạng (NP - ɛbk2) Vỏ phong hóa trên các loại đá này thường gặp là kiểu vỏ ferosialit

Như vậy, đá gốc được coi là thực thể vật chất ban đầu để các yếu tố phong hóa khác tác động vào Trong phong hóa, một mặt đá gốc còn giữ lại những đặc điểm thành phần vật chất vốn có của chúng, mặt khác chịu tác động của xu hướng đồng quy là tích tụ ngày càng nhiều sắt trong sản phẩm phong hóa cuối cùng

Trên thực tế, đối với những loại đá gốc khác nhau trải qua quá trình phong hóa thì sẽ hình thành nên điểm quặng với chất lượng, quy mô khác nhau

Dựa vào thành phần vật chất của 3 nhóm đá gốc kể trên, chúng ta có thể nhận định vỏ phong hóa phát triển trên nhóm đá biến chất sẽ chứa nhiều điểm quặng nhất với chất lượng tốt nhất

Theo đặc điểm địa hình đã được trình bày trong phần 1.1.2 của chương 1, chúng tôi đã đánh giá vai trò của yếu tố địa hình trong quá trình thành tạo cũng như bảo tồn vỏ phong hóa khu vực nghiên cứu như sau:

- Về độ cao của địa hình: Với độ cao địa hình khoảng trên dưới 150m, chúng ta

có thể xếp nó vào bậc địa hình của pediment (đồng bằng bóc mòn) Trên diện tích này phổ biến 2 kiểu vỏ phong hóa: phần thấp tạo vỏ feralit, phần cao gặp vỏ ferosialit

- Về độ dốc của địa hình: Với độ dốc phổ biến từ 15 – 300 thường phát triển các loại vỏ phong hóa như ferosialit, feralit

Kết luận: Địa hình có vai trò quan trọng hàng đầu trong việc bảo tồn các sản

phẩm phong hóa Với độ cao không quá lớn, độ dốc thoải đã tạo điều kiện thuận lợi

để hình thành nên các vỏ phong hóa dày

2.2.3 Yếu tố khí hậu

Cho tới nay chưa có những nghiên cứu chi tiết về sự ảnh hưởng của các yếu

tố thời tiết – khí hậu (trong quá khứ và hiện tại) đến việc thành tạo vỏ phong hóa ở Việt Nam Hiện nay, về cơ bản Việt Nam nói chung, khu vực nghiên cứu của chúng tôi nói riêng thuộc miền khí hậu cận nhiệt đới ẩm với 2 mùa rõ rệt phù hợp với 2 thời kỳ xâm nhập của gió mùa Trong điều kiện đó, xu hướng chung là phát triển các vỏ phong hóa laterit hóa với các mức độ khác nhau

Quá trình laterit hóa là quá trình phong hóa điển hình ở miền nhiệt đới nóng

ẩm Cơ chế đặc trưng của quá trình này là giải phóng và đưa ra khỏi vỏ phong hóa các nguyên tố kiềm (và kiềm đất) đồng thời tích tụ ngày càng nhiều nhôm và sắt Quá trình này xảy ra đến cùng sẽ tạo vỏ phong hóa feralit, tích tụ hầu như tuyệt đối

Fe và Al Nhiều nhà nghiên cứu quan niệm đó là sản phẩm cuối cùng của phong hóa laterit và không thể bị phong hóa tiếp tục trong điều kiện cân bằng hóa lý của môi trường tạo vỏ không bị phá vỡ Tuy nhiên, không phải bất cứ ở chỗ nào quá trình phong hóa nhiệt đới ẩm cũng có đủ điều kiện để diễn ra ở giai đoạn cuối cùng tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của môi trường tạo vỏ

Thực tế ở khu vực nghiên cứu, quá trình này đã tạo nên các sản phẩm phong hóa trung gian như ferosialit, sialferit Và nhờ có sự tương phản giữa 2 mùa để vào mùa khô mực nước ngầm hạ xuống, Fe trong các tầng sét bị oxy hóa tạo ra các vết đốm màu đỏ và vào mùa mưa chúng lại bị khử và trở nên di động tạo tầng sét loang

lỗ Chu trình này tiếp diễn lâu năm dẫn tới phần trên cùng của tầng sét loang lỗ được tích lũy Fe với hàm lượng cao hình thành nên các điểm quặng mà chúng ta sẽ

đi vào nghiên cứu cụ thể chúng ở chương 3

Bên cạnh đó, chế độ nhiệt ẩm của từng mùa trong năm cũng có ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển của các loại vỏ phong hóa này

Để thành tạo được vỏ phong hóa dày cần có một khoảng thời gian nhất định

Do đó nói đến ảnh hưởng của khí hậu trong quá trình phong hóa còn phải đề cập đến lịch sử tiến hóa của cổ khí hậu

Như vậy, khí hậu đóng vai trò khống chế quá trình phong hóa

Tóm lại: Vai trò của thảm thực vật là tác động tới quá trình phong hóa bằng

cách giữ hài hòa chế độ nhiệt ẩm, làm phát triển một tầng thổ nhưỡng dày, bền vững trong cân bằng tự nhiên ở Việt Nam nói chung, khu vực nghiên cứu nói riêng

CHƯƠNG 3 ĐỊNH HƯỚNG THĂM DÒ KHAI THÁC

3.1 ĐẶC ĐIỂM VỀ CHẤT LƯỢNG QUẶNG SẮT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1.1 Quặng sắt limonit liên quan đến vỏ phong hóa phát triển trên đá xâm nhập axit

Đó là điểm quặng sắt limonit Bản Xạt

3.1.1.1 Đặc điểm phân bố:

Quặng sắt limonit Bản Xạt phân bố trên địa bàn thôn Bản Xạt, xã Yên Hợp, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An

3.1.1.2 Hình thái và đặc điểm các thân quặng

Quặng sắt limonit Bản Xạt gồm 1 thân quặng có chiều dài khoảng 170m, rộng khoảng 100m, chiều dày quặng 1.0m;

Kích thước mẫu (m) Thể

tích mẫu (m 3 )

Trọng lượng quặng sắt (Kg)

Hàm suất quặng (Kg/m 3 ) Dài Rộng Chiều

dày

Phần hạt lớn (<50mm)

Phần hạt nhỏ (>5 – 50mm)

Tổng trọng lượng quặng

3.1.2 Quặng sắt limonit liên quan đến vỏ phong hóa phát triển trên các đá trầm tích lục nguyên

Đó là các điểm quặng sắt limonit Xóm Chuối, điểm quặng sắt limonit Võ

Nguyên; điểm quặng sắt limonit Đồng Cạn thuộc thôn Đồng Cạn, xã Đồng Hợp, huyện Quỳ Hợp; điểm quặng sắt limonit Bản Khôi thuộc xã Tam Thái, huyện Tương Dương

Ở đây chúng ta đi vào nghiên cứu cụ thể 2 điểm quặng là điểm quặng Xóm Chuối Và điểm quặng Võ Nguyên

3.1.2.1 Điểm quặng sắt limonit Xóm Chuối:

a Đặc điểm phân bố

Điểm quặng sắt limonit Xóm Chuối phân bố trong vùng đá phiến sét vôi, bột kết hệ tầng Huổi Nhị thuộc xã Thanh Lâm, huyện Thanh Chương, tỉnh Nghệ An

b Hình thái và đặc điểm các thân quặng

Điểm quặng gồm 1 thân quặng dài 700m, rộng trung bình 100m, chiều dày quặng trung bình 1,0m

c Đặc điểm thành phần vật chất

- Thành phần hóa học

Dựa vào kết quả phân tích các mẫu hóa sắt đã lấy ta thấy tại điểm quặng hàm lượng TFe thay đổi từ 32.3 đến 44.28% (trung bình là 38.29%); hàm lượng SiO2 thay đổi từ 15.16 đến 25.62% (trung bình là 20.39%); hàm lượng Al2O3 thay đổi từ 4.41 đến 8.93% (trung bình: 6.67%); hàm lượng P thay đổi từ 0.551 đến 1.387% (trung bình là 0.969%)

Bảng 3.3 Kết quả phân tích hóa sắt điểm quặng sắt limonit Xóm Chuối [6]

- Thành phần khoáng vật:

Thành phần khoáng vật của quặng sắt limonit Xóm Chuối bao gồm Limonit, Hornblend (Hbl), Tremolit (Tre) (hình 3.2)

Hình 3.2 Mẫu h.439 Hornblend (Hbl), tremolit (Tre), quặng (q)

- Hàm suất quặng

Hàm suất quặng trung bình tại điểm quặng này là 717.9 kg/cm3

Bảng 3.4 Kết quả xác định mẫu hàm suất quặng sắt limonit Xóm Chuối [6]

STT Số hiệu

mẫu Vị trí mẫu

Kích thước mẫu (m)

Thể tích mẫu (m 3 )

Trọng lượng quặng sắt (kg)

Hàm suất quặng (kg/m 3 ) Dài Rộng Chiều

dày

Phần hạt lớn

>50mm

Phần hạt nhỏ (>5- 50mm)

Tổng trọng lượng quặng

Xóm Chuối, Th.Lâm, Th.Chương

3.1.2.2 Điểm quặng sắt Limonit Võ Nguyên

a Đặc điểm phân bố

Điểm quặng sắt Limonit Võ Nguyên phân bố trong vùng đá phiến sét vôi, bột kết của hệ tầng Huổi Nhị, chủ yếu dọc theo đứt gãy phương Tây Bắc – Đông Nam

b Hình thái và đặc điểm thân quặng

Điểm quặng gồm 1 thân quặng có chiều dài 1100m, rộng trung bình 200m, chiều dày quặng trung bình 1.56m

c Đặc điểm thành phần vật chất

- Thành phần hóa học

Dựa vào kết quả phân tích 10 mẫu hóa sắt ta thấy tại điểm quặng: hàm lượng Fe2O3 là 69.47%; hàm lượng TFe thay đổi từ 38.23 đến 53.30% (trung bình là 49.039%); hàm lượng SiO2 thay đổi từ 1.98 đến 21.90% (trung bình là 8.513%); hàm lượng Al2O3 thay đổi từ 1.80 đến 4.52% (trung bình: 3.33%); hàm lượng P thay đổi từ 0.703 đến 1.410% (trung bình là 1.121%)

Bảng 3.5 Kết quả phân tích hóa sắt điểm quặng sắt limonit Võ Nguyên [6]

STT Số hiệu mẫu Điểm quặng TFe Fe 2 O 3 SiO 2 Al 2 O 3 P