Bài giảng địa chất các mỏ khoáng

Khái quát chung Các mỏ trầm tích chiếm một số lượng lớn trong loạt mỏ ngoại sinh. Chúng được thành tạo chủ yếu do sự lắng đọng vật chất trong môi trường nước, một số nhỏ trong môi trường không khí (gió). Các thân khoáng trong mỏ thành tạo có dạng vỉa, lớp thấu kính nằm hkowps với các trầm tích đá vây quanh và thường có quy mô lớn đến rất lớn. Vật liệu để lắng đọng trầm tích là các sản phẩm phong hóa của các đá có trước, chúng được nước hoặc gió vận chuyển cơ học hoặc bị hòa tan trong nước, hoặc là các sản phẩm của hoạt động núi lửa được nước vận chuyển đến bồn trầm tích. Ngoài ra thì các sản phẩm thành tạo còn có nguồn gốc từ bụi vũ trụ nhưng rất loại hình này rất hiếm gặp. Các khoáng sản liên quan đến mỏ trầm tích là các loại khoáng sản cháy quan trọng như dầu khí – khí đốt, than, các loại nguyên liệu khoáng như vlxd (sét, cát, cuội, sỏi), muối khoáng, photphorit và các kim loại Al, Fe, Mn.

Bài giảng Địa chất các mỏ khoáng

CHƯƠNG I

MỎ TRẦM TÍCHKhái quát chung

Các mỏ trầm tích chiếm một số lượng lớn trong loạt mỏ ngoại sinh Chúng được thành tạo chủ yếu do sự lắng đọng vật chất trong môi trường nước, một số nhỏ trong môi trường không khí (gió)

Các thân khoáng trong mỏ thành tạo có dạng vỉa, lớp thấu kính nằm hkowps với các trầm tích đá vây quanh và thường có quy mô lớn đến rất lớn

Vật liệu để lắng đọng trầm tích là các sản phẩm phong hóa của các đá có trước, chúng được nước hoặc gió vận chuyển cơ học hoặc bị hòa tan trong nước, hoặc là các sản phẩm của hoạt động núi lửa được nước vận chuyển đến bồn trầm tích Ngoài ra thì các sản phẩm thành tạo còn có nguồn gốc từ bụi vũ trụ nhưng rất loại hình này rất hiếm gặp

Các khoáng sản liên quan đến mỏ trầm tích là các loại khoáng sản cháy quan trọngnhư dầu khí – khí đốt, than, các loại nguyên liệu khoáng như vlxd (sét, cát, cuội, sỏi), muối khoáng, photphorit và các kim loại Al, Fe, Mn

VIII.1 Điều kiện thành tạo

1.1 Yếu tố khí hậu: Mỗi loại hình khí hậu được đặc trưng bởi một số loại mỏ

trầm tích với các khoáng sản riêng biêt

Khí hậu nóng ẩm (nhiệt đới) :

Loại khí hậu này có đặc điểm là lượng nước bốc hơi nhỏ hơn lượng nước mưa nênnước tồn tại trên mặt và ngấm xuống dưới nhiều tạo nên vỏ phong hóa dày Vì vậysinh ra nhiều vật liệu để trầm tích

Khí hậu nóng ẩm rất thuận lợi cho quá trình thành tạo các khoáng sản như:

Khí hậu khô nóng:

Đặc điểm; Lượng nước bốc hơi lớn hơn lượng nước mưa nên nước trong các bồn

trầm tích thường có độ mặn thích hợp cho quá trình lắng đọng các muối k – Mg, NaCl, thạch cao-andydrit, dolomite, và hàng loạt các mỏ photphorit.

Khí hậu kho nóng làm cho quá trình phong hóa hóa học bị giảm Các hợp chất của các nguyên tố Al, Fe, Mn, Si không còn linh động nữa (do môi trường hóa học không thích hợp) nên không tạo được các mỏ Al, Fe, Mn

Trong điều kiện phun trào (dưới nước)

Do môi trường có tính khử oxy cao nên các hợp chất lắng đọng thường có hóa trị thấp

Các loại khoáng sản có liên quan là Fe2+ , Mn2+, H2S, Pyrit đặc sít (conchedan), S

tự sinh

1.2 Nước

Có 3 vai trò chính

• Vận chuyển

• Hòa tan vật liệu

• Gây phân dị trong quá trình trầm tích (phân dị cơ học theo độ hạt, phân

dị trầm tích hóa học theo dung dịch thật và dung dịch keo)

1.3 Nhiệt độ

Trong một số trường hợp, nhiệt dịch trong giaii đoạn hậu sinh có thể lên đến

90-1000C Khối vật chất hữu cơ tách ra thành khối khí Nếu gặp điều kiện thuận lợi chúng di chuyển và thành tạo các mỏ dầu khí

1.4 yếu tố kiến tạo

Nếu hoạt động kiến tạo ổn định thì thường tạo ra 1 vỉa, 1 thân khoáng và ổn định

về đường phương, đường hướng dốc

Nếu hoạt động kiến tạo xảy ra mạnh mẽ và tạo nên nên các đơn vị địa hình không

ổn định thì mỏ trầm tích trong vùng thường gồm nhiều vỉa và ít nhiều thay đổi về đường phương, đường hướng dốc

Ngoài các yếu tố trên còn cớ một số yếu tố khác ảnh hưởng tới quá trình trầm tích như:

• Địa hình

• Môi trường lắng đọng, đặc điểm đáy bồn địa trầm tích

• Độ muối

• Hoạt động của thế giới hữu cơ

• Thành phần đá và quặng gốc tạo vật liệu trầm tích

VIII.2 Sự phân dị trong quá trình trầm tích

2.1 Sự phân dị trong trầm tích cơ học

Khi được vận chuyển trong môi trường nước, vật liệu vụn cơ học di chuyển theo 3phương thức:

• Kéo lê

• Lăn tròn

• Nhảy cóc

Trong quá trình di chuyển, chúng sẽ lắng đọng theo một quy luật nhất định (phân

dị trầm tích cơ học) như sau: Vật liệu có kích thước lớn, tỉ trọng cao và độ mài tròn kém thì lắng đọng trước, gần bờ và ngược lại vật liệu vụn có kích thước nhỏ,

Do quá trình phân dị trầm tích cơ học mà hiện tượng rửa lại nhiều lần các vật liệu tạo nên các trầm tích đơn khoáng hơn, sạch hơn và có giá trị hơn (ví dụ mỏ cát thạch anh chất lượng cao cho cn thủy tinh)

Quá trình trầm tích cơ học tạo ra hàng loạt mỏ sa khoáng có giá trị như: Au, Pt, SnO2, FeTiO3, Zircon ZrSiO4, kim cương, ruby – saphia, spinel MgAl2O4

2.2 Sự phân dị trầm tích hóa học

Các sản phẩm phong hóa ở dạng hòa tan được vận chuyển trong nước dưới dạng dung dịch thật hoặc dung dịch keo khi gặp điều kiện thuận lợi thì lắng đọng theo một quy luật nhất định gọi là phân dị hóa học

Sự phân dị trầm tích hóa học phụ thuộc vào độ hòa tan, hoạt tính hóa học của các nguyên tố và hợp chất của nó, độ Ph và Eh của môi trường, mối tương tác giữa cáccation và anion

Tóm tắt sơ đồ phân dị hóa học từ bờ ra xa (theo pustovalov, 1954)

Oxit – Phosphat – silicat – cacbonat – sunfat – halogen

Có thể nhận thấy rằng vật chất khó hòa tan thì di chuyển kém và lắng đọng trước, gần bờ hơn

Hiện tượng lắng đọng trầm tích hóa học có thể xảy ra do các phản ứng hóa học củacác hợp chất hòa tan trong nước, tạo ra các chất muối khó tan, kết tủa trong bồn trầm tích hoặc lắng đọng do keo tụ (các mỏ Al, Fe, Mn) hoặc do sự bốc hơi của dung dịch thật (các muối Na, K, thạch cao, .) hoặc lắng đọng trầm tích do hoạt động của thế giới sinh vật (trầm tích hữu cơ, sinh hóa như than đá, diatomit, photphorit, .)

VIII.3 Khái quát quá trình tạo đá và mỏ trầm tích

Quá trình tạo đá và mỏ trầm tích có thể được chia theo 3 thời kỳ (theo Xtrakhov)

3.1 Thời kỳ lắng đọng trầm tích: gồm 3 giai đoạn

Giai đoạn 1: động viên vật chất trong vỏ phong hóa

Xảy ra mạnh mẽ trong lục địa do quá trình phong hóa hóa học, cơ học và sinh họcGiai đoạn 2: Vận chuyển vật liệu trầm tích xảy ra trong 4 trạng thái

• Dung dịch thật : gồm các muối NaCl, KCl, MgSO4, MgCl, CaSO4, CaCl, và một phần các vật chất hữu cơ Trong dòng sông ở miền nhiệt đới có vận chuyển các tổ phần cacbonat và oxit silic gồm CaCO3, MgCO3, Na2CO3, SiO2

• Dung dịch keo : Các hợp chất của Al, Fe, Mn, P, U, Cr, Ni, Co, Cu

• Vẩn lơ lửng cơ học: chủ yếu gồm sét và một phần các hợp chất của Fe,

Mn, P, cacbonat kiềm thổ, các hợp chất của một số nguyên tố hiếm

• Kéo lê (trượt, lăn, nhảy cóc): một số tính toán cho thấy hàng năm các dòng sông amazon, mekong mang hàng tỉ tấn vật liệu vụn ra các bể trầm tích

Giai đoạn 3: Lắng đọng (xem lại phần sự phân dị trầm tích)

Sự lắng đọng đối với các trầm tích vụn lơ lửng sau khi được đưa ra ngoài khơi thường xảy ra rất chậm chạp, kéo dài đến hàng nghìn năm

3.2 Thời kỳ tạo đá: gồm 3 giai đoạn

Quá trình tạo đá xảy ra ở độ sâu hang trục đến hàng trăm mét

Trong thời kỳ này, các sản phẩm lắng đọng còn ở trạng ướt (bùn), bão hòa vi khuẩn và các tổ phần đang chuyển dần sang trạng thái nén trắc Lượng H2O, oxy trong các sản phẩm lắng đọng trên giảm xuống đáng kể đồng thời có sự tái phân

bố vật chất

Quá trình tạo đá đưa hệ hóa lý chưa cân bằng về trạng thái cân bằng hơn và bền vững hơn Trong quá trình này, các vi sinh vật có tác động mạnh mẽ làm thay đổi môi trường oxy hóa – khử

Giai đoạn 1: Oxy trong nước bùn tiết ra tạo điều kiện cho hình thành các kết hạch

Fe, Mn

Giai đoạn 2: Xảy ra trong môi trường khử, làm xuất hiện các hợp chất của Mn và

Fe2+, các sunfua Fe, Cu, Pb, Zn, và các nguyên tố vi lượng

Giai đoạn 3: Tái phân bố các khoáng vật

Trong quá trình tạo đá, sự tập trung của các nguyên tố thường tăng lên gấp nhiều lần Ví dụ Mn tăng từ 1,4 – 6.7 lần

3.3 Thời kỳ hậu sinh

Đây là thời kỳ liên quan đến sự nhấn chìm theo độ sâu, kèm theo hiện tượng tăng

áp suất (lên đến 800-900atm, gấp 10 lần) và tăng nhiệt độ (lên tới 90-100độ) (1Mpa = 10atm)

Giai đoạn này thường xuất hiện các mỏ thạch cao-anhydrit, flourit và selestin ZrSO4 Do ảnh hưởng của quá trình nhấn chìm, nước được giải phóng sau đó bị muối hóa và khi tác dụng với đá thì tạo thành thạch cao, anhydrite, fluorit dạng bột trong trầm tích biển và selestin trong các lỗ hổng của đá

Sự thành tạo dầu (dầu mỏ được thành tạo trong giai đoạn hậu sinh): cac hợp chất hữu cơ được tách khỏi pha khí và tập trung trong các hợp phần tạo dầu mỏ Trong điều kiện thuận lợi sẽ di chuyển lên trên tạo các mỏ dầu.

VIII.4 Phân loại và đặc điểm các mỏ trầm tích

Dựa vào cơ chế thành tạo có thể phân mỏ trầm tích ra thành 4 lớp mỏ: trầm tích cơhọc, trầm tích hóa học, trầm tích sinh hóa, trầm tích phun trào

4.1 Trầm tích cơ học

Các khoáng vật bền vững trong điều kiện tự nhiên bị phong hóa cơ học và vận chuyển đến bồn trầm tích lắng đọng tạo thành mỏ aluvi, còn được gọi là các thành tạo bồi tích aluvi Gồm 2 nhóm là mỏ đá vụn (vật liệu xây dựng) và mỏ sa khoáng (kim loại và đá quý, đá bán quý)

9 Keo <0.001mm

Độ hạt tính theo magma (theo các nhà địa chất phương Tây)

Wentworth Size Scale

Mỏ sét trầm tích : trầm tích ở sông hồ và biển

Sét ở sông hồ có một số đặc điểm sau:

• Thành phần chủ yếu là kaolinit, chứa ít hợp chất Fe (do nước ngọt cản trở

sự keo tụ của Fe)

• Sét ở Hồ có độ chịu lửa cao nhưng diện phân bố hẹp

Sét ở biển có một số đặc điểm sau:

• Thành phần khoáng vật đa dạng gồm kaolinit, habuagit, monmorinonit, hydromica.

• Diện phân bố rộng, bề dày lớn

• Thành phần độ hạt không đồng nhất (do keo tụ nhanh trong nước biển), nhiều vật liệu lắng đọng cùng với sét Sét biển chứa nhiều Fe

• Thân khoáng dạng vỉa, lớp, thấu kính

4.2 Các mỏ trầm tích hóa học

Dự vào trạng thái dung dịch và phương thức lắng đọng có thể chia ra các kiểu mỏ trầm tích sau: trầm tích từ dung dịch thật, trầm tích từ dung dịch keo, trầm tích sinh hóa và trầm tích phun trào

Vì keo Al kém linh động nhất nên chúng lắng đọng gần bờ

Thành phần chính của quặng bauxite gồm:

• Bomit: AlO(OH) có màu trắng sắc vàng cứng 3.5,

• Diaspo : HAlO2: màu nâu phớt vàng, cứng 6-7, tập hợp dạng lá, vết vạch trắng xám So với bomit thì Diaspo chặt sít hơn và cứng hơn.

• Gibbsite Al(OH)3: màu trắng phớt lục, cứng 2.5-3

Trong quặng bauxite nhôm còn gặp một số khoáng vật quặng của Fe, ít hơn là của

Mỏ Fe trầm tích khá phổ biến và có ý nghĩa công nghiệp lớn

Fe trong vỏ phong hóa của đá mafic, siêu mafic được phân giải và di chuyển đi ở dạng dung dịch keo Fe(OH)3, một phần ở dạng hợp chất hữu cơ Fe2+ và Fe 3+, một phần ở dạng cacbonat, bicacbonat, sunfat vaf FeCl2

Do có tính linh động cao hơn keo Al nên keo Fe được mang đi xa bờ hơn Al.Thành phần khoáng vật chính: Limonit HFeO2, gowtit HFeO2, hydrogowtit HFeO2.nH2O, hematite Fe2O3, ít magnetit Fe3O4, Siderit FeCO3, và silicat Fe như samozit, turingit

Thân quặng có dạng vỉa lớp, cấu tạo chứng cá, kiến trúc ẩn tinh

Ở VN có điểm mỏ Fe trầm tích ở Na Rì – Bắc Kạn

Mỏ Mn:

Mn có trong vỏ phong hóa của các đá có trước như Mn được nước vận chuyển

ở dạng cacbonat và keo hydrat Mn4+ Vì có độ linh động lớn hơn Al và Fe nên trầm tích Mn lắng đọng xa bờ hơn (biển khơi)

Khoáng vật quặng chủ yếu của trầm tích Mn là:

• Nhóm oxit và hydroxit: Manganit MnO2.Mn(OH)2; Psilomilan

MnO.MnO2.2H2O; Pyrolugit MnO2

• Nhóm cacbonat: rodocrogit MnCO3, manganocalcit (Ca,Mn)CO3,

manganosiderit (Mn,Fe)CO3

• Nhóm silicat: Rodonit MnSiO3; (Mn,Ca)SiO3;

Thân quặng Mn thường có dạng vỉa nằm trong đá cacbonat

Trong đới ranh giới giữa các trầm tích Al, Fe và Mn luôn có sự chuyển tiếp từ từ

Vì vậy tại những đới này, khoáng sản thu được bao gồm cả 2 loại cơ bản như

Al-Fe hoặc Al-Fe-Mn

Kết hạch và kết vỏ Fe Mn

Kết hạch và kết vỏ sắt-mangan phân bố rộng rãi và có thành phần chính là các oxit sắt

và oxit mangan Các kết hạch mangan và kết vỏ mangan dưới đáy biển có thể đượckhai thác trong tương lai nhưng tồn tại vô cùng to lớn là công tác thành lập bản đồ vàlấy mẫu chi tiết phục vụ cho quá trình thăm dò và chuẩn bị công nghệ tuyển, chế biếncác kim loại trong các mỏ quặng dưới đáy biển Việc triển khai các công tác trên biển

để thăm dò và khai thác nguồn “vàng đen” không đơn giản một chút nào

Kết hạch mangan

Các kết hạch mangan có kích thước biến đổi từ vài mm đến trên 10cm, hình thái đa dạng, dạng cầu, elip, dạng chum nho và hình dạng méo mó bất thường Bề mặt của kết hạch có thể nhẵn nhụi, có thể sần sùi dạng hột, có thể có cả hai đặc tính trên Phần đỉnh của kết hạch thường có vỏ nhẵn nhụi, phần bị vùi lấp thường có vỏ thô giáp hơn và hình thù méo mó, bất thường

Trên mặt cắt của kết hạch, sự thay đổi về thành phần khoáng vật trong kết hạch mangantrong quá trình hình thành các lớp của kết hạch đã làm cho rất nhiều kết hạch có cấu trúc phân lớp, phân đới Bề mặt của vỏ kết hạch thường có màu đen đến nâu đỏ sẫm

Kết hạch mangan có mặt trong tất cả các khu vực biển như Thái Bình Dương, Ấn ĐộDương, (hình 2.2) Các kết hạch mangan nằm bên trên lớp bùn trầm tích (các vậtliệu trầm tích chưa thành đá) hoặc bị bùn trầm tích nằm phủ lên một phần hoặc hoàntoàn Loại này thường phân bố ở khu vực biển sâu Ngược lại, có một số phân bố ởkhu vực nông hơn, nằm trực tiếp trên các loại đá cứng vắng mặt các vật liệu trầm tíchnào khác Thành phần hóa học của các kết hạch mangan và các lớp trầm tích mangan

đã được biết từ lâu nhưng hiểu biết về các kết hạch tại bề mặt của trầm tích (vật liệutrầm tích – nước) vẫn đang được tranh luận sôi nổi Nhìn chung, mọi người đều đồng

ý với quan điểm các kết hạch mangan được hình thành trên cơ sở phát triển dần lêncủa hai nguồn vật chất là các khoáng vật trong trầm tích biển và các khoáng vật trongnước biển, đặc biệt là các khoáng vật trong trầm tích biển4 Đặc điểm của chúng biếnđổi rất đa dạng từ một khu vực biển sâu và môi trường biển sâu đó đến các khu vựcbiển sâu khác5, thậm chí ngay trong một mẫu lấy tại đáy biển

Các kết hạch tập trung nhiều nhất tại những vị trí có tỉ lệ trầm tích tương đối thấp; nơi

có mặt các nhân kết hạch; nơi có chiều sâu từ 3000-6000m; tại khu vực có các hoạt động dưới đáy biển thuận lợi cho sự lấp phủ các kết hạch6; Nơi có dòng nước dưới đáy chảy mạnh; tiềm năng oxy hóa mạnh tồn tại trong môi trường lắng đọng trầm tích; và nơi bề mặt trầm tích biển thuận lợi cho quá trình trầm tích7, nghĩa là sự vắng mặt của

oxy Yếu tố quyết định đến sự tập trung thành số lượng lớn của các kết hạch và kích thước của kết hạch là thời gian các kết hạch lộ ra trong quá trình thành tạo Sự phát triển của các kết hạch xảy ra rất chậm chạp (ngoại trừ những nơi mà có mặt của các kimloại nguồn gốc nhiệt dịch), có thể mất hàng triệu năm kích thước của chúng mới tăng lên một vài mm8 Vì vậy, nhìn chung thì tại những khu vực đáy biển càng xa so với trung tâm lây lan (trung tâm hình thành của nhân các kết hạch?) thì kích thước các kết hạch càng lớn9, thể hiện sự tăng lên về tuổi thành tạo của đáy biển tương ứng với khoảng cách tăng lên từ trung tâm tách rãn.

Mặt cắt một kết hạch mangan Nguồn cung cấp vật chất của các khoáng vật được cho là ảnh hưởng đến sự đa dạng

về hình thái và khoáng vật của các kết hạch, thậm chí ngay trong một kết hạch Cácnghiên cứu của Werner Rabb đã chỉ ra rằng rất nhiều bề mặt phí dưới của các kết hạchchứa một lượng có giá trị các kim loại Ni, Cu, Zn, Mo và Pb, trong khi bề mặt bên trên

có kết quả ngược lại18 Peter Halbach và Rainer Fellerer cùng những người khác giảthiết rằng mặt dưới của các kết hạch phản ánh quá trình hình thành các đá trầm tích và

các nguyên tố thoát ra trong quá trình đó còn bề mặt phí trên của các kết hạch thể hiệnquá trình lắng đọng của các vật chất từ nước biển19.

Kết vỏ Mangan

Gần đây các nhà khoa học biển tập trung ít hơn vào việc nghiên cứu các kết hạch được thành tạo trong môi trường biển sâu Họ tập trung nghiên cứu nhiều hơn đối với kết vỏ ferromangan, đặc biệt đối với những khu vực có kết vỏ giàu Co Rất nhiều tổ chức công nghiệp và khoa học đã nghĩ nên khai thác kết vỏ ferromangan giàu Co trước khi thu được lợi nhuận từ khai thác kết hạch40 bởi một số yếu tố sau:

1 Các kết vỏ ferromangan thường chứa nhiều Co và các kim loại khác (Ni, Cu, Zn, Pt) hơn so với kết hạch nên sẽ đem lại tổng lượng kim loại lớn hơn

2 Các kết vỏ ferromangan thành tạo trong môi trường biển nông hơn nhiều so với kết hạch chủ yếu được thành tạo trong môi trường biển thẳm

3 Các kết vỏ thường phân bố trong phạm vi không xa hơn 200 dặm ( 322km – 1 dặm = 1.609344 km) tính từ bờ biển, nên rất rễ tiếp cận được thị trường và đảm bảo được an toàn về mặt chính trị

Trên nền móng đá cứng, nơi các vật liệu bùn trầm tích vắng mặt, các khoáng vật của Fe

và Mn tồn tại dưới dạng vỏ hơn là các kết hạch, mặc dù vậy vẫn có một số ít các kếthạch được thành tạo bắt nguồn từ các nhân riêng biệt trong môi trường này41

Kết hạch Mn, Fe hiện đại trên đáy Thái Bình Dương, Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương Trữ lượng của Mn tại các khu vực trên rất lớn, gấp 20-40 lần trữ lượng

Mn trong lục địa, Khoảng 1012 tấn, theo tài liệu của J.Mero

Ở VN, Cao Bằng có tổng trữ lượng Mn (cả nội sinh và ngoại sinh) = khoảng 97%

Ví dụ: nước biển là dung dịch thật chứa các muối hòa tan nhóm halogen NaCl, KCl, MgCl2.2H2O, Hàm lượng trung bình của muối trong nước biển là 3.5% (35g/1L).

Mỏ muối

Để thành tạo mỏ muối cần có các điều kiện sau:

• Khí hậu khô nóng, lượng nước bốc hơi phải lớn hơn lượng nước mưa và lượng nước trên mặt mang đến

• Bồn địa trầm tích là những vũng vịnh khép kín, cô lập với biển ngoài khơi

• Chế độ kiến tạo trong vùng phải ổn đinh

Thứ tự kết tinh các muối trong biển như sau:

Khi nồng độ muối tăng lên 60 lần thì muối K và Mg bắt đầu lắng đọng

Để bảo tồn các vỉa muối thì sau khi lắng đọng phải có một lớp sét trầm tích phủ lên các vỉa đó

Sự thành tạo muối ở trong lục địa có thể được giải thích theo thuyết của Vante:

Nước trên mặt và nước ngầm hòa tan các tinh thể muối phân tán trong các đá trên một diện tích rộng lớn rồi chảy vào các vũng nước tù Trong điều kiện khô nóng, bán sa mạc thì có thể thành tạo các mỏ muối với bề dày khà lớn

Một số mỏ muối được thành tạo do gió

Một hồ lớn có diện tích 5700km2 ở Ấn độ nằm cách biển 400km, hàng năm nhận khoảng 3000 tấn muối dưới dạng bụi nước do gió mang tới

4.2.3 Các mỏ trầm tích sinh hóa

Sự lắng đọng trong trầm tích sinh hóa: trong quá trình sống, các sinh vật ở biển đã

hấp thu một số nguyên tố để sống Khi bị chết hoàng loạt thì xác của chúng hòa tan trong dung dịch nước và lắng đọng tạo các mỏ trầm tích sinh hóa (đá vôi hữu

cơ, photphorit, diatomit)

4.2.4 Các mỏ trầm tích phun trào

Kết quả nghiên cứu cho thấy hàng loạt mỏ Fe, Mn và số ít các mỏ bauxite,

phosphorit được thành tạo trong trầm tích phun trào

Phương thức thành tạo: lắng đọng trầm tích

Sản phẩm phun trào cung cấp cho hoạt động trầm tích có thể ở dạng khí, dạng dung dịch nhiệt dịch, dạng hấp phụ bề mặt các mảnh đá phun trào, dạng sản phẩm phun trào bị nước biển phân giải, và các sản phẩm phun trào ở ven bờ hoặc ở đáy bồn bị dung dịch khí nhiệt dịch sau phun trào rửa lũa

CHƯƠNG II

MỎ SA KHOÁNGKhái niệm chung: Trong phong hóa cơ học, các khoáng vật quặng bền vững trongđiều kiện hóa học phân bố trong các đá và quặng có trước, khi bị phong hóa vàthoát ra khỏi đá gốc sẽ tích tụ lại tạo nên các thành tạo bở rời lộ ra trên mặt đấtnhư sa khoáng eluvi, deluvi, proluvi, aluvi, sa khoáng biển

Các khoáng vật quặng của mỏ sa khoáng có các đặc điểm sau đây:

• Có trọng lượng riêng tương đối lớn

• Có độ bền vững hóa học cao trong đới oxy hóa

• Có độ bền vững về cơ lý

Độ hạt của các loại sa khoáng khá đa dạng, tùy vào từng loại sa khoáng mà độhạt, và độ đồng đều của hạt khác nhau Dưới đây là bảng phân chia độ hạt theotiêu chuẩn của Mỹ

Wentworth Size Scale

Dưới đây là các khoáng vật có giá trị của sa khoáng kèm theo thông số về trọnglượng riêng của chúng:

VIII 1 Điều kiện địa chất thành tạo

Điều kiện địa chất: Mối liên quan giữa các thành tạo gốc và sa khoáng cụ thể như

sau

Thành tạo gốc là các mỏ khoáng sản thì có thể gặp các sa khoáng tương ứng của

mỏ khoáng sản ấy: VD, mỏ Au; Pt; C; (Mn,Fe)WO4; HgS; gốc có thể sẽ tạo racác sa khoáng Au; Pt; C; (Mn,Fe)WO4; HgS; tương ứng

• Đá gốc là granitoit thì có thể => sa khoáng :

o FeTiO3;

o TiO2; usually reddish-brown, occurs as a primary mineral in someacid igneous rocks (esp those rich in hornblende), in metamorphic

rocks, and as residual grains in sediments and beach sands It is anore of titanium

o Beryl Be3Al2Si6O18 ( thường có màu xanh - xanh lục, thỉnh thoảngmàu vàng và hồng, hiếm khi có màu trắng Chúng có thể có mặttrong các đá biến chất, granit pegmatite và là khoáng vật phụ của cácxâm nhập có thành phần axit);

o Zircon ZrSiO4 ( khoáng vật có hình lăng trụ, màu sắc đá dạng, làkhoáng vật phụ trong các đá phiến, gneiss, xâm nhập giàu silicat, các

đá trầm tích có nguồn gốc từ các loại trên);

o Monazite (Ce, La, Nd, Th)(PO4, SiO4) - màu vàng, nâu, đỏ nâu, làkhoáng vật rất hiếm có gốc PO4 và là khoáng vật có giá trị côngnghiệp chủ yếu đối với Th; nguồn gốc: là các khoáng vật phụ xâmtán trong các đá granit, gnei và pegmatite

Điều kiện địa hình:

Các loại địa hình bề mặt khác nhau tạo nên các loại sa khoáng khác nhau : eluvi,deluvi, proluvi, aluvi, sa khoáng biển

Các điều kiện khác : Kiến tạo, khí hậu, đặc điểm địa chất thủy văn, các hợp chất

hữu cơ, thế giới hữu cơ, sự thay đổi nhiệt độ, đã được trình bày trong chươngphong hóa

VIII 2 Các loại mỏ sa khoáng

Được thành tạo do quá trình phong hóa cơ học lên các đá gốc hoặc quặng gốc cóchứa các khoáng vật có giá trị bền vững trong điều kiện ngoại sinh và có tỉ trọngtương đối lớn (như Au, Ag, kim cương, spinel, topaz, caxiterit, vonframit .) Saukhi các khoáng vật trên thoát ra khỏi đá gốc, chúng có thể tập trung lại dưới dạng

bở rời Tùy thuộc vào vị trí tập trung của nó mà người ta chia ra các loại mỏ phonghóa cơ học khác nhau: tàn tích (eluvi), sườn tích (deluvi), lũ tích (proluvi) Hình vẽThành phần khoáng vật quặng của loại mỏ này như trong đá gốc, chúng chỉ khác

là hàm lượng cao hơn nhiều

Mỏ eluvi-tàn tích (Sa khoáng ekuvi)

Sau khi bị phong hóa cơ học, quặng và đá bị nứt lẻ, vỡ vụn Những tổ phần nhẹ vàrễ hòa tan được nước mang đi Những khoáng vật nặng và không tan được giữ lạitạo thành mỏ eluvi

Ranh giới của mỏ vụn eluvi thường trùng với diện lộ của quạng gốc

Kích thước và vị trí phân bố của các thân quặng này phụ thuocj vào quy mô và vịtrí phân bố của thân quặng gốc

Địa hình lõm trên thân quặng gốc là điều kiện thuận lợi nhất cho thành tạo các mỏnày

Ở VN, mỏ saphia ở daknong - Daklac

Mỏ sườn tích – deluvi ( Sa khoáng deluvi )

Các sản phẩm từ eluvi di chuyển xuống theo dòng nước bị giữ lại tại các hố trũng,hang hốc trên sườn núi Các mỏ thuộc loại này thường tập trung ở gần đá gốc Cáckhoáng sản thuộc loại hình này phoor biến hơn cả (Mn, Fe)WO4, SnO2

Sa khoáng Proluvi

Phân bố ở khu vực chân núi do kết quả của các dòng tạm thời như lũ

Sa khoáng sông (aluvi)

Các vật liệu được di chuyển theo dòng nước dưới 3 phương thức : Lăn, trượt, nhảycóc Sự phân dị trầm tích cơ học dựa trên 3 yếu tố: Độ hạt, tỉ trọng và độ mài trònTheo độ hạt: Cuội – cát – sét

Theo tỷ trọng: Au – FeS2 – (Fe,Mn)Cr2O4, cromit – thạch anh – grafit – hổ pháchTheo Kukharenco, các khoáng vật trọng sa có đặc tính di chuyển như sau:

Di chuyển gần: HgS, (Mn,Fe)WO4, CaWO4, BaSO4

Di chuyển trung bình: Fe3O4, Granat, monazite, SnO2, Au

Di chuyển xa : Cromspinel, FeTiO3, Pt, FeTiO2, Al2O3, C

Ngoài yếu tố độ hạt và tỉ trọng, tốc độ của dòng nước đóng vai trò quan trọngtrong việc vận chuyển các khoáng vật Tốc độ của dòng thay đổi theo thời gian(mùa khô, mùa mưa) và không gian ( thượng lưu, hạ lưu)

Theo thời gian: Vào mùa mưa thì tốc độ dòng mạnh hơn, vận chuyển được nhiều

kv nặng đi xa hơn

Theo không gian:

Địa hình lòng sông cũng ảnh hưởng nhiều đến cường độ của dòng Nếu địahình đáy sông dốc thì nước chảy siết, nếu địa hình thoải thì dòng chậm hơn.Tiết diện khác nhau của lòng sông tại những vị trí khác nhau cũng có ảnhhưởng đến tốc độ của dòng Tại các vị trí hẹp, dòng chảy mạnh hơn Ngaysau đó tại những vị trí mở, dòng chảy yếu hơn Cơ cấu của dòng đẫn đến sự

phân bố các vật liệu trầm tích khác nhau theo các địa hình lòng sông khácnhau.

Địa hình lòng sông cũng ảnh hưởng nhiều đến khả năng bắt giữ cáckhoáng vật nặng tạo thành mỏ sa khoáng Nếu địa hình đá gốc dưới lòngsông có dạng lượn sóng thì sẽ là điều kiện thuận lợi để sa khoáng tậpchung Đáy có dạng răng cưa sẽ thuận lợi cho thu giữ các khoáng vật kimloại nặng Nhìn chung có 4 thời kỳ xâm thực: xâm thực sâu – xâm thựcngang – mở rộng thung lũng – lấp thung lũng

Giai đoạn xâm thực ngang thuận lợi nhất cho quá trình tích tụ sa khoáng (sông bịuốn khúc mạnh, tạo nên những khu vực bồi tích) Ở giai đoạn này, dòng nước dichuyển từ bờ lõm sang bờ lồi, mang vật liệu có sẵn trong dòng và vật liệu từ bờlõm bồi dắp sang bờ lồi một cách từ từ tạo thành các lưỡi cát

Các chu kỳ xâm thực của sông có thể diễn ra nhiều lần, hình thành nên nhữngthầm sông chứa các lớp sa khoáng – đây là lớp sa khoán có giá trị Khi quá trìnhxâm thực sâu bắt đầu để hình thành nên một chu kỳ xâm thực mới chúng bắt đầugiai đoạn đâò sâu (xâm thực sâu) để tạo dòng chảy nằm sâu hơn so với dòng cũ.Phần sót lại của thung lũng sông cũ được gọi là thềm sông (thầm bặc 1, bặc 2, bặc

3 )

Sa khoáng nằm trong các doi cát được hình thành do các dòng tạm thời thườngkhông có giá trị kinh tế do quy mô nhỏ và có thể bị vận chuyển đi ngay sau đó.Cấu trúc sa khoáng aluvi sông tư trên xuống dưới gồm các đới sau:

• Lớp phủ đất trồng,

• Lớp cát sét không chứa quặng

• Lớp cát chứa quặng sa khoáng

• Cuội sỏi chứa sa khoáng

• Đá gốc

Hình thái thân quặng sa khoáng sông khá phức tạp dựa vào địa hình của đấy sôngkhi quặng tập trung

Sa khoáng tam giac châu

Thuộc loại sa khoáng nằm ở các cửa sông, là kiểu trung gian giwuax sa khoángsông và da khoáng biển Chúng thường có diện phân bố thường hẹp, rất có giá trịcông nghiệp với zircon, ít hơn là SnO2

Sa khoáng ven biển

Sa khoáng ven biển được thành tạo dưới tác động của thủy triều và các dòng ven

bờ Dưới tác dụng của chúng, đới gần biển bị bào mòn và tạo xu thế cho một trắctriện cân bằng Điều kiện tối ưu để có thể thành tạo sa khoáng loại này là bờ biểnphải có trắc diện ổn định Sa khoáng ven biển luôn có sự phân bố trên vùng bãibiển do sóng vỗ bờ, mang vật liệu nhẹ từ dưới nước (tại vị trí sườn) lên, đồng thờimang một số vật liệu từ trên bờ xuống.Các hoạt động sóng và thủy triều liên túcnhư vậy sẽ làm cho các vật liệu được tái phân bố vị trí Dưới tác dụng của sóng,thủy triều thông thường, các vật liệu nặng không thoát ra khỏi sự bám giữ của lớpcát nén trắc, không di động được và tích đọng lại ở phần trên của trầm tích bãibiển Tùy theo hoạt động của bờ biển, sa khoáng biển có thể được năng lên tạothành sa khoáng thềm biển, hoặc bị sụt xuống tạo thành sa khoáng ẩn mang đặcđiểm của một mỏ trầm tích

Trong trường hợp có dòng chảy ven bờ, sa khoáng sẽ phân bố trải dài dọc bờ biển,

có khi đạt tới hàng trăm km

Hiện nay sa khoáng biển đang là một loại hình rất có giá trị công nghiệp, do chiphí khai thác thấp, vị trí thuận lợi cho lưu thông, vận chuyển và chế biến quặng.Các khoáng sản Ti, Th, Nb, Ta, TR đang được khai thác ở nhiều nơi đạt hiệu quảkinh tế rất cao

Theo V.Piatnov, các mỏ sa khoáng biển và đại dương có các đặc điểm sau:

1 Phân bố thành dải hẹp, nằm trong khoảng chồng lấn giữa vùng thủy triềulên và thủy triều xuống

2 Chiều dài của đới sa khoáng rất lớn, có thể đến hàng trăm km nhưng bề dàylại rất nhỏ, hiếm khi vượt quá 1m

3 Sa khoáng thường nằm trên đới trầm tích cát ven bờ, đôi khi được một lớpcát mỏng tre phủ.

4 Các khoáng vật của sa khoáng có độ mài tròn tốt, hạt đều

5 Trong mặt cắt ngang, thân quặng có dạng thấu kính, hai đầu vát nhọn nằm

về phía biển và đất liền

6 Khoáng sản đặc trưng là sa khoáng

ii Columbit (Fe, Mn)(Nb, Ta)2O6, cùng công thức với tatalit cótrong granit và pegmatit

iii Monazite (Ce, La, Nd, Th)(PO4, SiO4)

7 Sa khoáng phong thành và đụn cát ven biển thường liên quan chặt chẽ với

sa khoáng ven biển đại dương

Các mỏ sa khoáng có giá trị công nghiệp:

1 Sa khoáng vàng: Là loại sa khoáng có giá trị nhất, phổ biến nhất là sakhoáng sông, suối (Aluvi)

2 Platin : Aluvi

3 SnO2 – (Mn,Fe)WO4 có lẫn ít CaWO4: Ở việt nam, chúng phân bố ở CaoBằng

4 Monazite (Ce, La, Nd, Th)(PO4, SiO4) : India, Brazil

5 Tantalit (Fe, Mn)(Ta, Nb)2O6 : Brazil, Nigeria, Congolia

6 Zircon ZrSiO4 lẫn FeTiO3 và TiO2: Australia, Soviet Union:

7 Diamond : Phổ biến là sa khoáng Aluvi, trong sa khoáng thường gặp Pyrop,cromspynel, Ilmenit, rutil

8 Ruby + Saphir: Sa khoáng aluvi

9 FeTiO3 – Fe3O4: Có ý nghĩa nhất là sa khoáng ven biển

CHƯƠNG III

MỎ PHONG HÓAKHÁI QUÁT CHUNG

Mỏ phong hóa được hình thành do kết quả của các trình phong hóa (cơ học và hóahọc) Đó là các quá trình biến đổi hóa học các đá và quặng có trước dưới tác độngcủa hàng loạt các yếu tố bên ngoài trong điều kiện bề mặt và gần bề mặt làm thayđổi môi trường hóa lý của đá và quặng Từ đó các khoáng vật với cấu tạo và kiếntrúc mới được hình thành

Sản phẩm của quá trình phong hóa nằm phủ trực tiếp trên đá gốc hoặc quặng gốc

tạo nên một thành hệ địa chất độc lập gọi là vỏ phong hóa Tất cả các mỏ phong

hóa đều nằm trong vỏ phong hóa

VII.1 Điều kiện thành tạo

1.1 Điều kiện hóa lý

Độ sâu: Quá trình phong hóa thường diễn ra ở độ sâu dưới 100m, rất ít khi đến

100 (do thiên thạch tác động vào bề mặt trái đất?) Độ sâu của quá trình này chủyếu phụ thuộc vào yếu tố địa mạo

Các tác nhân gây phong hóa: Nước (quan trọng nhất), O2,CO2, hợp chất axit vô

cơ, thế gới hữu cơ, khí hậu (nhiệt độ, sự thay đổi nhiệt độ)

Nước: Đóng vai trò quan trọng nhất

Hòa tan, vận chuyển các hợp chất hóa học tự nhiên (O2, CO2, ) đến khu vực đáquặng gốclàm mất cân bằng hóa học và gây phân hủy đá gốc, quặng gốc

Điều tiết môi trường hóa lý (Ph,Eh_điện thế oxy hóa khử, biểu thị cường độ củaquá trình oxy hóa khử) trong vỏ phong hóa

Nguồn nước chủ yếu trong vỏ phong hóa là nước mưa

Từ trên bề mặt xuống sâu, nước tuần hoàn theo 3 đới (vẽ hình): Đới thông khí

(nghèo khoáng chất nhất do môi trường giàu oxy và CO2 nên đá quặng gốc bị

phong hóa triệt để nhất và rễ bị rửa trôi nhất); đới giao động của mực nước ngầm (Quá trình oxy hóa diễn ra mạnh mẽ nhưng chậm hơn, có sự lắng đọng các

vật chất từ đới trên xuống); đới nước tù (Nước gần như không di chuyển, có chứa

nhiều khoáng chất, gần như không có hiện tượng oxy hóa do rất ít oxy)

Oxy, : Giữ vai trò quan trọng trong các phản ứng oxy hóa Đóng vai trò quyết địnhtrong việc hình thành vỏ phong hóa

VD về quá trình phong hóa của một số khoáng vật chính dưới tác dụng của nước

và một số nguyên tố khác:

Pyrit:

HFeO2 (gotit) Galena:

PbS +H2O+O2 trong m.trường photphat, clorit Pb5(PO4)3Cl

(piromofic màu vàng nhạt, ít linh độn)

Sb2S3 +O2 +H2O Sb2O3 (valentinit, vàng hơi đậm)

Chalcopyrit – malachite, azurite,

Các hợp chất axit vô cơ: H2SO4 xuất hiện trong các phản ứng của quá trình oxyhóa, có tác dụng thúc đẩy quá trình phân hủy và quyết định chiều hướng các phảnứng hóa học.

Thế giới hữu cơ (sinh vật):

Sản sinh và tái tạo oxy, CO2, trao đổi H+, với các cation trong các hợp phần tạo

đá Duy trì môi trường xít để hóa phân hủy

Nhiệt độ: Đóng vai trò quan trọng trong cả phong hóa cơ học và hóa học

• Trong cơ học: sự thay đổi nhiệt độ giữ ngày và đêm làm cho đá bị nứt lẻ

• Trong phong hóa hóa học: là điều kiện cho một số phản ứng hóa học diễn

ra, có vai trò twuowng tự như chất xúc tác

Ở vùng ôn đới, sự thay đổi nhiệt độ thấp hơn vùng nhiệt đới nên quá trình phonghóa diễn ra chậm hơn và có cường độ thấp hơn

Độ ẩm của không khí: Hơi nước trong không khí cũng tham gia vào các phản ứnghóa học trong quá trình phong hóa

1.2 Điều kiện địa chất, địa mạo

Thành tạo (đá, quặng) gốc: Quyết định đến thành phần và quy mô của vỏ phonghóa Đá siêu mafic chứa nhiều Fe thường sẽ bị phong hóa nhanh hơn đá axit trongcùng một điều kiện khí hậu (do phong hóa các khoáng vật Fe nhanh hơn cáckhoáng vật silicat) Trong vỏ phong hóa của đá siêu mafic và mafic thường gặpquặng sắt nâu hợp kim, quặng silicat Nickel và quặng Bauxit Trong vỏ phong hóacủa đá axit thường gặp các mỏ sét (Kaolin) có khi có cả bauxite

Các cấu tạo địa chất : Các cấu tạo địa chất thuận lợi như đới đứt gãy, dập vỡ kiếntạo, là nơi xung yếu cho nước và các hợp chất khác trên bề mặt hoặc từ môi trườngthấm sâu vào gây ra các phản ứng oxy hóa tạo ra các mỏ phong hóa dạng tuyến(vẽ hình)

Hoạt động kiến tạo sau quặng: Các đá hoặc thân quặng thành tạo sâu trong vỏ tráiđất được nâng lên gần bề mặt tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phong hóa.Địa hình:

Đồi núi cao, phân cắt mạnh: không thuận lợi cho quá trình phong hóa vì nước trôi

và các vật chất hóa học khác đi nhanh nên ít các phản ứng hóa học diễn ra Tại khuvực này thì phong hóa cơ học phát triển mạnh hơn

Đồi núi thấp: Thuận lợi hơn vì nước khí quyển được lưu giữ trên bề mặt lâu hơn,

có khả năng xâm nhập xuống tầng nước ngầm tạo điều kiện thuận lợi để phân hủy

đá gốc

Vùng đồng bằng: Là nơi không thuận lợi cho phong hóa do mực nước ngầm nằmcao so với đá gốc (tầng bồi tích chứa nước rất dày nằm trên đá gốc, một số tầng sétchắn nước)

VII.2 Quá trình phong hóa

VII.2 1 Quá trình phong hóa cơ học:

Dưới tác nhân chính là sự thay đổi nhiệt độ giữa ngày và đêm cùng với tác độngcủa các yếu tố khí hậu khác mà các đá bị phá hủy cơ học theo các mức độ khácnhau tùy thuộc vào thành phần, độ rắn trắc của đá, độ nguyên khối của đá Quátrình phong hóa hóa học thường đi kèm song song với quá trình phong hóa hóahọc Nó chỉ diễn ra độc lập trong điều kiện đá hoặc quặng có tính bền vững hóahọc rất cao trong môi trường ngoại sinh

VII.2.2 Quá trình phong hóa hóa học

Được đặc trưng bằng 4 quá trình: oxy hóa, hydrat hóa, thủy phân và phân ly

Quá trình oxy hóa: làm mất electron (e_) xảy ra ở đới gần bề mặt và bề mặt

Các khoáng vật trong đá hoặc gốc được thành tạo dưới sâu, trong môi trườngnghèo oxy nên thường các nguyên tố kim loại thường có trị thấp Khi rơi vào điềukiện bề mặt thì các khoáng vật này sẽ bị oxy hóa tạo các hợp chất có hóa trị caohơn, bền vững hơn

Quá trình oxy hóa gồm 2 giai đoạn

• Giai đoạn 1: mang tính kiềm vì các nguyên tố kiềm rễ hòa tan dưới dạngsunfat và cloric cho các mỏ phong hóa tàn dư

• Giai đoạn 2: môi trường mang tính axit làm 1 phần mỏ tàn dư bị hòa tan,mang đi khỏi vị trí phong hóa

Quá trình hydrat hóa:

Là quá trình ion H+ đi vào ô mạng tinh thể của khoáng vật và hiện tường hấp thụH2O của khoáng vật

Quá trình này quyết định đến hành vi di chuyển của một số nguyên tố Al, Fe, Mn,

Ni trong vỏ phong hóa

Anhydrit (CaSO4) bị hydrat hóa tạo thạch cao CaSO4.2H2O

Quá trình thủy phân

Khi nước bị phân hủy thì H+ và O-2 làm ô mạng tinh thể của đá gốc bị phân hủy.Các cation kiềm và kiềm đất bị rửa trôi, còn lại các oxyt và hydroxyt của Al, Fe,

Mn và SiO2 xuất hiện ở dạng tự do, kết đọng tại chỗ Nếu các cation trên không bịrửa trôi thì chúng có thể kết đọng cùng các sản phẩm phong hóa khác

Cường độ phân hủy được xác định bằng nồng độ PH

Quá trình phân ly (tẩy màu)

Xảy ra cục bộ khi một số cation được giải phóng khỏi sản phẩm phong hóa nhưhiện tượng đẩy Fe(0H)3 khỏi kaolin làm cho kaolin sạch hơn

VII.3 Độ di chuyển và hành vi của một số nguyên tố trong quá trình phong hóa

Độ di chuyển: Dựa vào độ linh động của một số nguyên tố có thể chia ra các

nhóm sau

• Các nguyên tố di chuyển mạnh: Cl, Br, I

• Các nguyên tố rễ di chuyển: Na, Ca, Mg, F, Sr, Zn, W, Mo

• Các nguyên tố di chuyển yếu: Si, Mn, P, Ba, Ni, Cu, Li, Co

• Các nguyên tố khó di chuyển: Al, Fe, Ti, Pb, TR

Hành vi của 1 số nguyên tố điển hình

Al_Nhôm: Độ PH có vai trò quan trọng nhất trong hành vi của nhôm

PH=4 or 10 thì Al có độ hòa tan lớn nhất

PH= 3 or 8 thì các hợp chất của Al rễ kết đọng nhất

VD: kaolinit được hình thành khi PH = 3.5 đến 5.7

Si_Silic: Si bị hòa tan trong môi trường axit yếu, trong môi trường kiềm Si bị hòatan mạnh và bị di chuyển Nếu PH tăng và %CO2 giảm thì Si có độ hòa tan lớn.Khi nhiệt độ tăng thì các hợp chất Si rễ bị di chuyển

Fe_Sắt: Fe3+ bị hòa tan mạnh trong môi trường axit mạnh (PH=2 đến 3); Fe2+ bịhòa tan trong môi trường axit yếu (PH=5-7)

Các nguyên tố kiềm và kiềm thổ: rẽ ràng bị hòa tan và di chuyển dưới dạng sunfat

và cacbonat Một phần bị rửa trôi, một phần thấm xuống dưới nếu gặp môi trườngkhử sẽ tạo cacbonat thứ sinh

VII.4 Phân loại và đặc điểm của mỏ phong hóa

Dựa vào cơ chế thành tạo có thể chia ra 3 kiều mỏ phong hóa: Mỏ phong hóa vụn (

mỏ phong hóa cơ học, còn gọi là mỏ sa khoáng), Mỏ phong hóa thấm đọng và mỏphong hóa tàn dư

1 Mỏ phong hóa cơ học

Trong phong hóa cơ học, các khoáng vật quặng bền vững trong điều kiện hóa họcphân bố trong các đá và quặng có trước, khi bị phong hóa và thoát ra khỏi đá gốc

sẽ tích tụ lại tạo nên các thành tạo bở rời như eluvi, deluvi, proluvi, aluvi có thểtạo thành các mỏ phong hóa cơ học Mỏ phong hóa cơ học sẽ được trình bày riêngtrong một chương riêng

2 Mỏ phong hóa tàn dư

Trong quá trình phong hóa hóa học, các vật chất có ích được giữ lại tạo thành mỏphong hóa tàn dư còn các vật chất vô ích bị rửa trôi mang đi

Các mỏ phong hóa tàn dư gồm: bauxite, Sắt nâu hợp kim, kaolin, phosphorit,silicat niken

• Mỏ Kaolin:

Mỏ kaolin phong hóa tàn dư được gọi là mỏ kaolin nguyên sinh

Quá trình phong hóa hóa học xảy ra đối với đá gốc giàu felspat (đá magma axit vàkiềm) sẽ tạo ra mỏ kaolin Kết quả của quá trình phong hóa này tạo ra các phân tửAl2O3 cùng với SiO2 và H2O tạo nên kaolinit có tỉ lệ 1:2:2

K[AlSi3O8] + O2 +H20 Al2[Si205](0H)4

Quá trình phong hóa kaolin là quá trình phong hóa chưa triệt để (chưa có tích đọngAl2O3 tự do) xảy ra trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, môi trường axit (PH<7), địahình phân cắt

Các thân khoáng kaolinit tàn dư thường có dạng lớp phủ, nấm

Ở VN có nhiều mỏ kaolin phong hóa tàn dư từ pegmatit axit, granit, felzit (đáphun trào ẩn tinh ứng với granit) rất có giá trị

• Mỏ bauxite phong hóa tàn dư

Cá mỏ bauxite phong hóa tàn dư có quan hệ chặt trẽ với vỏ phong hóa laterit của

đá magma axit, kiềm, mafic, hoặc từ đá gnei, phiến kết tinh và các đá phun trào

Khi các đá bị phong hóa, các oxit Al2O3, Fe2O3, Si2O3 được hình thành ở dạngkeo Keo Al2O3 kém linh động nên được giữ lại còn Fe2O3 và SiO2 bị mang đi.Kiểu mỏ phong hóa này thường xảy ra trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, địa hìnhthoải và thấp, môi trường kiềm

Quá trình phong hóa rửa trôi đi các nguyên tố kiềm ra khỏi trận địa phong hóa,còn Al2O3 và Fe2O3 được giữ lại Vào mùa mưa, 1 phần Al2O3 di chuyển xuốngthấp còn vào mùa khô lại dâng lên cao hơn theo các khe nứt, mao mạch tạo cáctích tụ bauxite Vỉ fe2O3 có độ linh động cao hơn nên trên tầng bauxite thường cócác đốm sắt bao phủ

Phân bố: Các mỏ bauxite tàn dư phân bố theo diện (có ý nghĩa công nghiệp cao)

và kiểu karst (hình vẽ)

Đây là sản phẩm của quá trình phong hóa triệt để.

• Mỏ quặng sắt nâu

Quá trình phong hóa đá đá serpentinit, đá siêu mafic không chỉ tạo ra mỏ nikelsilicat mà còn tạo ra mỏ sắt nâu Sản phẩm tích đọng là hydroxit Fe phân bố trêndiện rộng

Phong hóa tạo quặng Fe nâu thuộc loại phong hóa lâu dài, mãnh liệt, xảy ra trongđiều kiện khí hậu nóng ẩm, địa hình thoải

Trong mỏ quặng Fe nâu có chứa các nguyên tố Ni, Co, Mn, Cr (gọi là quặng hợpkim tự nhiên) Các nguyên tố này có thể tồn tại cùng nhau hoặc tách biệt ở dạnghấp thụ hoặc dưới dạng các khoáng vật

Thân quặng Fe nâu hợp kim thường khá dày tồn tại ở dạng lớp phủ

Thành phần chính của quặng Fe nâu là Gotit – HFeO2, hydrogotit –HFeO2.nH2O; hydrohematit – Fe2O3.nH2O Các khoáng vật phụ gồm opan, cáckhoáng vật thứ sinh của magnetit, cacbonat,

Quá trình phản ứng tạo quặng Fe nâu:

2FeS2 +7 O2 +2H2O = 2Fe(SO4) + 2H2SO4

FeSO4 bị oxy hóa thành Fe2(SO4)3

Fe2(SO4)3 bị thủy phân tạo thành Fe(OH)3 sau đó bị keo tụ tạo ra HFeO2 (gotit) + … Hoặc HFeO2.nH2O +

• Mỏ phosphorit tàn dư

Được thành tạo do quá trình phong hóa rửa rũa đá vôi bị photphat hóa (chứakhoáng vật apatit) Đá cacbonat có chứa khoáng vật apatit trong khí hậu ôn đới bịnước lạnh chứa nhiều CO2 hòa tan CaO và P2O5 thao tỉ lệ 100:1 Các tổ phầnP2O5 khó tan sẽ bị giữ lại trong các hang hốc karst tạo photphorit tàn dư

Than khoáng dạng ổ, túi, phễu trong hang karst

Photphorit tồn tại ở trạng thái muối vô định hình với thành phần là fluoapatitCa5(PO4)3F hoặc cloapatit Ca5(PO4)3Cl

Hàm lượng P2O5 từ 3-12% đến 26-33%

Loại tốt với hàm lượng cao thì được nghiền bón trực tiếp, loại có hàm lượng thấphơn thì kết hợp với đá serpentinit làm phân lân nóng chảy, loại nghèo hơn (khoảng10%) thì được làm giàu sau đó dùng làm phân bón trực tiếp