NGHIÊN CỨU BẢN CHẤT KIẾN TẠO VÀ TIỀM NĂNG SINH KHOÁNG KHỐI SIÊU MAFIC KHU VỰC SUỐI CỦN – THÀNH PHỐ CAO BẰNG

Khảo sát thực địa, nghiên cứu đặc điểm khối siêu mafic, lấy mấu nghiên cứu các loại. Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo của khu vực nghiên cứu để hiểu rõ khả năng phân bố của các khối siêu mafic, mafic trong khu vực. Nghiên cứu trong phòng: + Nghiên cứu dưới kính soi lát mỏng + Nghiên cứu dưới kính khoáng tướng + Phân tích thành phần địa học, xử lý số liệu địa hóa Mô hình hóa nhằm tìm hiểu bản chất kiến tạo, tiềm năng sinh khoáng và các biến đổi, biến vị về sau của chúng qua các quá trình kiến tạo khu vực.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU BẢN CHẤT KIẾN TẠO VÀ TIỀM NĂNG SINH

KHOÁNG KHỐI SIÊU MAFIC KHU VỰC SUỐI CỦN –

THÀNH PHỐ CAO BẰNG”

Hà Nội, 5/2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

ĐỀ TÀI:“NGHIÊN CỨU BẢN CHẤT KIẾN TẠO VÀ TIỀM NĂNG SINH KHOÁNG KHỐI SIÊU MAFIC KHU VỰC SUỐI CỦN –

THÀNH PHỐ CAO BẰNG”

- Trưởng nhóm nghiên cứu:

- Thành viên tham gia thực hiện:

Người hướng dẫn: TS Ngô Xuân Thành

Hà Nội, 5/2016

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ GIAO THÔNG KHU VỰC 7

1.1 Vị trí địa lý 7

1.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên 7

1.3 Đặc điểm kinh tế - nhân văn 8

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 11

2.1 Lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản 11

2.2 Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu 12

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÍ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

3.1 Cơ sở lí thuyết 22

3.2 Các phương pháp nghiên cứu 26

CHƯƠNG 4 QUAN HỆ ĐỊA CHẤT VÀ SỰ PHÂN BỐ CỦA THÂN SIÊU MAFIC KHU VỰC SUỐI CỦN 28

CHƯƠNG 5 ĐẶC ĐIỂM THẠCH HỌC – ĐỊA HÓA KHỐI SIÊU MAFIC KHU VỰC SUỐI CỦN – TP CAO BĂNG 37

5.1 Kết quả thạch học đá siêu mafic khu vực suối Củn 37

5.2 Kết quả phân tích hóa học 38

CHƯƠNG 6 BẢN CHẤT KIẾN TẠO VÀ TIỀM NĂNG SINH KHOÁNG 45

KẾT LUẬN 61

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 Kiến tạo và các loại hình mỏ khoáng công nghiệp liên quan (Dean, K., Dehn,

J 2011) 2 Hình 2 Phân bố các điểm khoáng hóa Cu-Ni-PGE thế giới (Dean, K., Dehn, J 2011) 3 Hình 3 Bản đồ sinh khoáng miền Bắc Việt Nam (Theo Trần Trọng Hòa và nnk, 2011) 4

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Ảnh 4.0.1 Bazan khu vực suối Củn thì ít bị ép phiến hơn khu vực phía Đông thành

phố A Bazan khu vực Suối Củn, B Bazan khu vực phía Đông TP Cao Bằng 28

Ảnh 4.0.2 Cấu tạo cầu gối trong đá Bazan – Điểm khảo sát 28

Ảnh 4.0.3 Đá siêu mafic khu vực Suối Củn, Phan Thanh và Hà Trì có chứa quặng xâm tán A Khu vực Phan Thanh, B Khu vực Hà Trì 29

Ảnh 4.0.4 Đứt gãy chờm nghịch giữa đá vôi hệ tầng Bắc Sơn và đá trầm tích lục nguyên khu phía đông TP Cao Bằng Điểm khảo sát 303 30

Ảnh 4.0.5 Ranh giới giữa bazan và gabbro bằng đứt gãy có thế nằm 260/70 Điểm khảo sát: 311 30

Ảnh 4.0.6 Ranh giới giữa đá siêu mafic và gabbro – khu suối Củn – TP Cao Bằng Điểm khảo sát 288 31

Ảnh 4.0.7 Ranh giới giữa trầm tích và bazan khu suối Củn Điểm khảo sát 292 31

Ảnh 4.0.8 Ranh giới tiếp xúc giữa bazan và đá vôi Điểm khảo sát 316 32

Ảnh 4.0.9 Ranh giới tiếp xúc giữa bazan và đá vôi Điểm khảo sát 316 32

Ảnh 5.1 Ảnh lát mỏng thạch học các mẫu siêu mafic khu vực Suối Củn 38

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Giới hạn tọa độ địa lý của vùng nghiên cứu 7

Bảng 6.1 Thành phần nguyên tố chính các đá siêu mafic phức hệ Cao Bằng 45

Bảng 6.2 Hàm lƣợng các nguyên tố chính trong đá 46

Bảng 6.3 Thành phần nguyên tố trong khoáng vật Spinels 55

Bảng 6.4 Thành phần nguyên tố trong khoáng vật Olivin 55

Bảng 6.5 Thành phần hóa học của Octhopyroxen 56

Bảng 6.6 Thành phần hóa học của Clinopyroxen 58

MỞ ĐẦU

Các nghiên cứu về kiến tạo khu vực là một lĩnh vực được nhiều nhà địa chất Việt nam và trên thế giới quan tâm không những bởi tính hấp dẫn của nó về khoa học Trái đất mà còn là những bằng chứng quan trọng để phát triển chính xác các môn khoa học khác như cấu tạo, sinh khoáng, đánh giá tài nguyên… Phần lớn các nghiên cứu đã chỉ ra rằng Trái đất chúng ta gồm nhiều mảng thạch quyển kích thước khác nhau ghép nối tạo nên lớp bao bọc ngoài cứng rắn Các mảng thạch quyển này có quan hệ mật thiết với các hoạt động manti, nhân ở dưới sâu nơi có thể tạo nên các hoạt động magma, hoạt động sinh thành vỏ hoặc tiêu biến vỏ… Các mảng thạch quyển luôn dịch chuyển trên các quyển mền và giữa các mảng thạch quyển cũng có quan hệ liên quan đến nhau Quan hệ giữa thạch quyển, manti, nhân tạo nên các đới kiến tạo khác nhau

Các nghiên cứu trên thế giới hiện nay cho thây các hoạt động kiến tạo mảng tạo nên các hiện tượng địa chất kỳ thú trong suốt chiều dài phát triển khoảng 4,7 tỷ năm của Trái đất Kết quả của những hoạt động này là tạo nên các biển mới, làm mất đi những biển cổ, thành tạo các tiểu lục địa hoặc nhập lại tạo nên các siêu lục địa Các hoạt động dịch chuyển trong thời kỳ hiện đại chính là nguyên nhân tạo nên các biến đổi môi trường sống con người, điển hình như hoạt động hút chìm, chuyển dạng tạo nên các trận động đất rất lớn tác động trực tiếp đến đời sống con người Hoạt động hút chìm, tách giãn tạo nên các hoạt động magma, sụt lún Sự dịch chuyển mảng cũng là nguyên nhân tạo nên các đứt gãy, các đới phá hủy làm cho một khu vực nào đó bị hạ võng, sụt lún, xói lở, lở trượt đất… Các hoạt động kiến tạo trong quá khứ lại là những nguyên nhân hình thành nên các đới khoáng hóa có giá trị công nghiệp khác nhau phục vụ sự phát triển của loại người

Nghiên cứu các hoạt động kiến tạo trong quá khứ là một lĩnh vực được thế giới quan tâm và chú ý về cả mặt khoa học và ứng dụng Đặc biệt sự xuất hiện các thể magma đi cùng với các tập trầm tích trong các bể trầm tích là chìa khóa để nghiên cứu môi trường kiến tạo hình thành bồn trũng – một trong những vấn đề lý thú hiện nay được quan tâm Ở các bồn trũng hình thành do tách giãn làm căng giãn vỏ tạo điều kiện các khối magma mafic đi lên, thành phần địa hóa các khối magma này sẽ phản ánh môi trường kiến tạo và thời gian thành tạo chúng cũng như các giai đoạn tiến hóa của bồn trũng Tiền đề magma – kiến tạo chính là những số liệu khoa học nhằm đánh

giá tiềm năng sinh khoáng của magma cũng như cơ sở để đánh giá cấu trúc sâu, các khoáng sản ẩn…

Hình 1 Kiến tạo và các loại hình mỏ khoáng công nghiệp liên quan (Dean, K.,

Dehn, J 2011)

Các công trình nghiên cứu về kiến tạo đã chỉ ra rằng mỗi loại magma hình thành trong điều kiện kiến tạo khác nhau sẽ tạo nên các loại hình công nghiệp quặng khác nhau Dean, K., Dehn, J (2011) trong công trình khoa học “Reviews of the Geology and Nonfuel Mineral Deposits of the World” đã chỉ ra rằng dọc đới hút chìm tạo nên các đá magma liên quan đến cung thường tạo ra loại hình khoáng sản dạng porphyry, dạng nhiệt dịch; đới nằm xa cung magma tạo nên các mỏ khoáng da kim dạng thay thế; các đới kiến tạo sau cung thường tạo nên tổ hợp khoáng sản sedex, các

mỏ đồng nguồn gốc trầm tích hoặc các mỏ dạng MVT (a); đới tách giãn sống núi giữa đại dương tạo nên các loại mỏ sunfua đặc sít (VMS-Volcanogenic massive sulfide ore deposit); các đới sau cung và magma dạng nấm plum là nguồn tạo nên các mỏ Cu-Ni-PGE có giá trị công nghiệp cao (Hình 1)

Như vậy, tùy thuộc mỗi môi trường kiến tạo magma sẽ sinh thành các loại khoáng sản khác nhau và có tiềm năng khác nhau Đặc biệt các đai magma mafic, siêu mafic được nhiều tác giả quan tâm về bản chất kiến tạo bởi đây là loại magma được hình thành trực tiếp từ nguồn nóng chảy manti và có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu kiến tạo thành tạo nên chúng Loại magma này cũng có khả năng thành tạo các mỏ Cu-Ni và nhóm platin (Cu-Ni-PGE) rất quan trọng tạo nên các mỏ lớn Phân bố các loại mỏ này thường trùng với các đai kiến tạo lớn trên thế giới như đới hút chìm, đới magma nội mảng… (Hình 2)

Hình 2 Phân bố các điểm khoáng hóa Cu-Ni-PGE thế giới (Dean, K., Dehn, J

2011)

Các loại magma tạo nên các mỏ Cu – Ni - PGE lớn thường liên quan đến các loại magma thành tạo ở các môi trường kiến tạo sau: (1) rift và các magma nâm lục địa, (2) magma komatiitic, và (3) các loại magma sinh thành từ các môi trường sau cung Các loại magma dạng tầng thường cho loại quặng PGE dạng những mỏ lớn có ý nghĩa kinh

tế

Ở Việt Nam, các công trình khoa học nghiên cứu địa chất đã chỉ ra rằng có tồn tại các tỉnh magma mafic, siêu mafic lớn như Cao Bằng, Hà Giang, Sơn La, Kon Tum… Các mỏ Cu-Ni-PGE đã tìm thấy trong các khối mafic, siêu mafic Sông Đà như mỏ Cu-

Ni Bản Phúc; tụ khoáng Cu-Ni Suối Củn… Trong đó một số khối đã được làm rõ bản chất kiến tạo – sinh khoáng của chúng cũng như tiềm năng sinh khoáng Cu-Ni-PGE Điển hình như công trình nghiên cứu magma đới Sông Đà của PGS, TS Trần Trọng Hòa đã chỉ ra rằng basalt đới Sông Đà liên quan đến magma dạng nấm plume, là một phần kéo dài từ các khối magma tương tự phía TN Trung Quốc Các đá magma khu vực này có tiềm năng sinh khoáng Cu-Ni rất tốt Công trình nghiên cứu về cấu trúc khu vực của PGS, TS Trần Thanh Hải đã chỉ ra rằng khu vực có chế độ kiến tạo phức tạp, trong đó sự xô húc do va chạm, khép bồn là nguyên nhân chính tạo nên các cấu tạo chờm nghịch khu vực Các khối magma khu vực, vì vậy bị xô nghiêng và làm cho

sự phân bố các than khoáng trong các khối magma bị thay đổi

Hình 3 Bản đồ sinh khoáng miền Bắc Việt Nam (Theo Trần Trọng Hòa và nnk,

2011)

Các mỏ Cu-Ni ở Việt Nam đã được biết đến từ rất lâu, như mỏ nickel Bản Phúc,

mỏ vàng Bồng Miêu đã được phát hiện từ thời Pháp thuộc Các công trình đo vẽ bản

đồ tỷ lệ nhỏ gồm: bản đồ địa chất phần miền bắc Việt Nam tỷ lệ 1/500.000 của Dovjkov A E Bản đồ địa chất Việt Nam của Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao tỷ

lệ 1/500.000 (1984), Bản đồ địa chất tờ Vạn Yên tỷ lệ 1/200.000 của Nguyên Xuân Bao (1969) Bản đồ sinh khoáng Việt Nam 1/1.000.000 của GS.TS Nguyễn Nghiêm Minh và Vũ Ngọc Hải (1991) Bản đồ sinh khoáng miền Bắc Việt Nam 1:500.000 của Trần Trọng Hòa và nnk (2011) (Hình 3)

1 Tính cấp thiết của đề tài

Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng đới kiến tạo bể Sông Hiến bao gồm loạt trầm tích lục nguyên, cacbonat có tuổi từ Cacbon đến Triat xen kẹp hoặc đi cùng với các tập đá phun trào mafic, bị các khối xâm nhập mafic, siêu mafic xuyên cắt với quy mô khác nhau, rất nhiều các khối ở đây có ranh giới kiến tạo với các đá trầm tích trong khu vực Bể Sông Hiến là đối tượng quan tâm của các nghiên cứu tìm kiếm khoáng sản Pb-Zn, Au, Cu-Ni-PGE… cũng như nhận được nhiều sự quan tâm của các nhà tìm kiến thăm dò dầu khí khu vực Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có công trình nào nghiên cứu chi tiết bản chất kiến tạo của các đá magma ở đây cũng như tiềm năng sinh khoáng Cu-Ni của chúng

Khu vực thành phố Cao Bằng gồm nhiều khối siêu mafic khác nhau, trong đó các khối như Suối Củn, Hà trì… đã có những dự báo về khả năng tồn tại các than khoáng Cu-Ni kiểu magma thực sự Khối siêu mafic Suối Củn – thành phố Cao Bằng

là khối siêu mafic lớn trong khu vực, thành phần của chúng chủ yếu là đá siêu mafic, gabbro chứa một ít quặng Cu dạng xâm tán Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa đánh giá được đầy đủ tiềm năng sinh khoáng, đặc biệt là các điều kiện thành tạo của khối siêu mafic này Với nghiên cứu này, nhóm sinh viên hi vọng sẽ giải quyết được vấn đề về điều kiện thành tạo, cũng như góp phần làm sáng tỏ tiềm năng sinh khoáng của khối siêu Mafic này, phục vụ cho công tác thăm dò khoáng sản Cu – Ni

2 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu tiến hóa magma siêu mafic và cấu trúc khống chế quặng Cu – Ni khu vực Suối Củn và lân cận tỉnh Cao Bằng

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

Khối siêu mafic khu vực Suối Củn – TP Cao Bằng

Phạm vi nghiên cứu:

Khu vực Suối Củn – thành phố Cao Bằng

4 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu

Cách tiếp cận:

- Tiếp cận các tài liệu nghiên cứu trước đây trong khu vực về địa chất và khoáng sản Tiếp cận các phương pháp nghiên cứu mới trên thế giới áp dụng cho loại hình magma, đặc điểm kiến tạo và sinh khoáng của loại magma này

- Tiếp cận đối tượng nghiên cứu bằng các lộ trình thực địa

- Tiếp cận các số liệu thạch học, địa hóa, tuổi và đặc điểm cấu tạo nhằm đánh giá các bản chất kiến tạo và tiềm năng sinh khoáng thông qua các công tác phân tích số liệu

Phương pháp nghiên cứu:

- Khảo sát thực địa, nghiên cứu đặc điểm khối siêu mafic, lấy mấu nghiên cứu các loại

- Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo của khu vực nghiên cứu để hiểu rõ khả năng phân

bố của các khối siêu mafic, mafic trong khu vực

- Nghiên cứu trong phòng:

+ Nghiên cứu dưới kính soi lát mỏng

+ Nghiên cứu dưới kính khoáng tướng

+ Phân tích thành phần địa học, xử lý số liệu địa hóa

- Mô hình hóa nhằm tìm hiểu bản chất kiến tạo, tiềm năng sinh khoáng và các biến đổi, biến vị về sau của chúng qua các quá trình kiến tạo khu vực

Bảng 1.1 Giới hạn tọa độ địa lý của vùng nghiên cứu

Vùng nghiên cứu thuộc tờ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000 (F48-33-D) hệ toạ độ VN2000 múi chiếu 6o

1.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên

1.2.1 Địa hình

Vùng nghiên cứu thuộc vùng có địa hình tương đối phân cắt, sườn dốc, độ cao tuyệt đối từ 300 đến 1200m, có thể chia thành 3 dạng địa hình như sau:

- Địa hình núi cao và trung bình: các dãy núi có độ cao từ 600 đến 1200m so với

mực nước biển, thường là núi đá vôi có đỉnh nhọn, hiểm trở, đi lại khó khăn Dạng địa hình này phân bố chủ yếu ở phía Đông - Đông Bắc vùng nghiên cứu Thường là dải núi xen kẽ với núi cao hoặc yên ngựa có độ cao từ 300 đến 600m, chiếm khoảng 35 - 40% diện tích, phân bố chủ yếu ở trung tâm và phía Nam vùng nghiên cứu

- Địa hình thung lũng: được phân bố tập trung chủ yếu dọc theo đứt gãy Cao

Bằng - Lạng Sơn, các thung lũng các suối, có độ cao trên 300m chiếm khoảng

15 - 20% diện tích, tạp trung chủ yếu ở phía Tây Nam vùng nghiên cứu

1.2.2 Sông suối

Sông Bằng Giang là sông chính chảy qua trung tâm Thành phố Cao Bằng, phía Nam vùng nghiên cứu Sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Ngoài ra còn có các hệ thống suối nhánh đổ vào sông Bằng Giang theo các hướng khác nhau tạo thành mạng lưới thủy văn khá dày Ven rìa bờ các con sông, suối này lộ nhiều đá gốc rất thuận lợi cho công tác khảo sát địa chất

1.2.3 Khí hậu

Vùng nghiên cứu có khí hậu nhiệt đới gió mùa khá khắc nghiệt Miền núi cao

có khí hậu mát và lạnh hơn, mùa đông đến sớm và kéo dài hơn vùng trũng thấp Nhìn chung, khí hậu của vùng được chia làm hai mùa rõ rệt

Mùa khô thường đến sớm cuối tháng 10, đầu tháng 11, thời tiết lạnh nhất vào tháng 12, tháng 1 và 2, nhiệt độ xuống thấp dưới 15oC, thường có mưa phùn nhẹ Nhiệt độ thấp nhất của vùng trong giai đoạn này có năm xuống dưới 5oC, thường có băng giá Mùa khô trời lạnh, nắng hanh, thường kèm theo các hiện tượng như sương

mù, sương muối

Mùa khô kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 hàng năm Nhiệt độ trong những tháng 6, 7, 8 không thấp hơn 27 - 28oC, đột biến có thể lên tới 37 - 40oC Lượng mưa trung bình từ 150 - 250mm, mưa nhiều nhất vào tháng 7 có thể lên đến 300mm

1.2.4 Thảm thực vật

Thảm thực vật trong vùng có 3 dạng;

- Rừng tự nhiên: phân bố chủ yếu ở địa hình núi cao; bao gồm các cây mọc hoang dã như gỗ, nứa, tre, cây gỗ lớn,

- Rừng trồng: phân bố tập trung ở vùng địa hình đồi núi thấp Cây trồng chủ yếu

là keo, mỡ, bạch đàn, cây lâm nghiệp ngắn hạn,

- Cây lương thực: tập trung dọc theo các thung lũng suối, địa hình bằng phẳng, gần nguồn nước Nhân dân trồng chủ yếu các loại cây lương thực như lúa, ngô, sắn,

1.3 Đặc điểm kinh tế - nhân văn

1.3.1 Giao thông

Đến vùng nghiên cứu có thể đi theo hai trục đường chính: Quốc lộ 3 qua Thái Nguyên - Bắc Kạn - Cao Bằng và Quốc lộ 1 đến Thành phố Lạng Sơn và theo Quốc lộ 4A đến Thành phố Cao Bằng (Hình 1) Ngoài ra còn có đường trải nhựa đến các huyện, đường đá cấp phối từ huyện đến các xã Nhìn chung giao thông trong vùng thuộc loại tương đối thuận lợi cho công tác điều tra, nghiên cứu, thăm dò và khai thác khoáng sản

1.3.2 Dân cư

Dân cư trong vùng tập trung không đồng đều, mật độ dân cư sống tập trung chủ yếu ở thị trấn và xung quanh Thành phố Cao Bằng, khu mỏ và các vùng núi cao dân

cư thưa thớt Các dân tộc sống trong vùng gồm: Tày, Nùng, Kinh, Dao, Mông, Sán Chỉ, Lô Lô

1.3.3 Kinh tế

Kinh tế trong vùng trước đây chủ yếu mang tính tự cung tự cấp, sản xuất nông nghiệp mang tính nhỏ lẻ phân tán Hiện nay, với đường lối đổi mới đúng đắn của Đảng và Chính phủ kinh tế trong vùng trên đà phát triển

Thương nghiệp: Chợ Cao Bằng là chợ lớn nhất trong vùng hiện nay mới được

nâng cấp xây mới nhân dịp Thị xã Cao Bằng được công nhận là Thành phố trực thuộc tỉnh Ngoài chợ Cao Bằng, trong vùng còn có nhiều siêu thị nhỏ phục vụ nhu cầu sinh hoạt của nhân dân Thành phố

Nông nghiệp: Trong vùng còn phụ thuộc nhiều vào thời tiết Những vùng

chuyên canh được sự hỗ chợ của các chương chình Quốc gia, chương trình khuyến nông, xoá bỏ canh tác lạc hậu, đốt nương rẫy, du canh, du cư

Lâm nghiệp: Bằng các chính sách đổi mới của Đảng và chính phủ với nhiều

chương trình dự án phủ xanh đất trống đồi trọc 327, chương trình khuyến lâm, chương trình 5 triệu ha rừng Đến nay sản xuất trong vùng phát triển mạnh Hiện nay, rừng hầu hết đã được giao cho các hộ dân chăm nuôi và bảo vệ

Cơ sở hạ tầng công nghiệp và thủ công nghiệp: Trong vùng đã có các nhà máy

luyện gang công xuất lớn, ngoài ra còn có các xí nghiệp nhỏ như Nhà máy gạch, Nhà máy cơ khí, sửa chữa ôtô, xưởng bia, chế biến thức ăn gia súc, chế biến trúc xuất khẩu

vv Công nghiệp điện lực chủ yếu là dựa vào lưới điện Quốc gia Trong vùng còn có nhà máy thủy điện nhỏ đang hoạt động Tuy nhiên, công suất của nhà máy này chỉ đáp ứng một phần nhỏ nhu cầu sinh hoạt của nhân dân địa phương

1.3.4 Xã hội - nhân văn

Ở thị xã, thị trấn, huyện lỵ đều có trường cấp III, các xã đã có trường mầm non, trường tiểu học, trung học cơ sở Các trường nông lâm, sư phạm, y tế được mở Ngoài

ra trong thành phố Cao Bằng còn có trường dân tộc nội trú cho con em các dân tộc vùng cao

Mạng lưới y tế trong vùng phát triển mạnh, trong thành phố đã có bệnh viện đa khoa, đội ngũ cán bộ y bác sĩ chủ yếu là con em các dân tộc trong tỉnh Các huyện, xã đều đã có loa phát thanh, thông tin liên lạc đã được tuyên truyền chính sách pháp luật

của Nhà nước tới mọi người dân Trong vùng đã phủ sóng các mạng điện thoại, truyền hình, internet

Đời sống văn hoá tinh thần của đồng bào các dân tộc ngày càng được nâng cao Với phong trào văn hoá quần chúng, nếp sống văn minh, gia đình văn hoá mới được phát động Nạn mê tín dị đoan, ma chay, cúng bói, cưới xin quá nặng nề đã giảm

Ở Thành phố Cao Bằng có đoàn văn công vừa phục vụ, vừa giữ gìn bản sắc văn hoá các dân tộc, các làn điệu dân ca, các lễ hội trong vùng được khôi phục lại nét đẹp truyến thống

Cao Bằng là vùng căn cứ kháng chiến với các địa danh nổi tiếng, với truyền thống đấu tranh cách mạng anh dũng trước đây Ngày nay, trong trong cuộc sống hoà bình xây dựng chủ nghĩa xã hội, bà con các dân tộc nêu cao tinh thần đoàn kết xung quanh Đảng, phát huy thế mạnh của địa phương, phát triển nông - lâm nghiệp theo mô hình sản xuất hàng hoá, công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp gắn với thị trường, đẩy nhanh công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn, đưa địa phương ngày càng giàu mạnh, đời sống nhân dân ngày càng tăng cao

- Giai đoạn trước năm 1954:

Các công trình nghiên cứu trong giai đoạn này chủ yếu do các nhà địa chất người Pháp thực hiện (như R Bourret, Ch Jacob, J Fromaget, ) ở các tỷ lệ nhỏ trên một diện tích rộng lớn Các tài liệu này chỉ có ý nghĩa tham khảo về mặt địa chất, ít ý nghĩa định hướng cho công tác tìm kiếm khoáng sản Từ sau cách mạng tháng tám đến năm 1954 do ảnh hưởng của chiến tranh nên các công trình nghiên cứu địa chất không được tiến hành

- Giai đoạn từ sau năm 1954 đến nay Công tác đo vẽ bản đồ địa chất:

Mở đầu giai đoạn sau năm 1954 là công trình lập bản đồ Địa chất Miền Bắc Việt Nam tỉ lệ 1:500.000 (A.E.Dovjicov, 1965) Đây là công trình khoa học lớn, mang tính định hướng cho công tác đo vẽ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỉ lệ trung bình và lớn sau này

Năm 1971 đến 1974, trên vùng Cao Bằng đã tiến hành công tác lập bản đồ địa chất tờ Chinh Si - Long Tân tỷ lệ 1:200.000 (Phạm Đình Long & nnk) Các nhà địa chất Đoàn 206 đã chia các phân vị địa tầng từ cổ tới trẻ Đây là một công trình có ý nghĩa lớn, các tác giả đã thể hiện được cấu trúc địa chất chung của vùng Tuy nhiên về điệp Sông Hiến còn thiếu cơ sở chắc chắn

Trong vùng nghiên cứu đã được tiến hành công tác "Đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỉ lệ 1:50.000 nhóm tờ Trùng Khánh của Nguyễn Công Thuận năm 2005

Năm 2000, trong vùng nghiên cứu đã được Liên đoàn 2 nghiên cứu môi trường

đô thị khu vực thị xã Cao Bằng Liên đoàn địa chất Đông Bắc thi công lập bản đồ địa chất vỏ phong hóa

Công tác tìm kiếm khoáng sản:

Cùng với công tác đo vẽ bản đồ địa chất ở các tỷ lệ công tác tìm kiếm khoáng sản cũng được phát triển mạnh để góp phần xây dựng đất nước Tháng 5 năm 1960, Đoàn địa chất 13 Tổng cục địa chất cùng với các chuyên gia Liên Xô đã tiến hành tìm kiếm quặng nickel ở tỉnh Cao Bằng Kết quả của công tác tìm kiếm đã xác định được

10 thân quặng nikel, trong đó có 2 thân quặng nikel khu vực Bản Củn được đánh giá là thân quặng có triển vọng nhất

2.2 Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu

2.2.1 Địa tầng

Tham gia vào cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu bao gồm các thành tạo có tuổi

từ Paleozoi đến Kainozoi Sau đây là mô tả đặc điểm địa tầng theo Báo cáo đo vẽ bản

đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1: 50.000 nhóm tờ Trùng Khánh của Nguyễn Công Thuận năm 2005

GIỚI PALEOZOI

HỆ PERMI, THỐNG THƯỢNG

Hệ tầng Đồng Đăng (P3 đđ)

Hệ tầng do Nguyễn Văn Liêm xác lập (1966) Trong vùng nghiên cứu hệ tầng

có khối lượng tương ứng với điệp Nhị Tảo của Phạm Đình Long (1974) Các tác giả bản đồ Địa chất Miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 xếp vào trầm tích thống Carbon

giữa - hệ Permi Trong khu vực nghiên cứu, các đá thuộc hệ tầng Đồng Đăng phân bố một ít ở phía Tây Bắc tờ bản đồ Thành phần đá của hệ tầng Đồng Đăng gồm cuội kết vôi, bauxit, sét kết và phần trên là đá vôi Chiều dày thay đổi từ 100 đến 300m

ra các phân vị nhỏ hơn Trầm tích của hệ tầng Bắc Sơn phân bố với một diện tích nhỏ

ở trung tâm của vùng và bị trầm tích hệ tầng Bằng Giang phủ không chỉnh hợp lên trên Trầm tích hệ tầng Bắc Sơn (C-P2bs) có thành phần chủ yếu là đá vôi dạng khối,

đá vôi phân lớp dày, hạt mịn, màu xám, xám sáng, xám trắng có chứa hoá thạch:

Boswellia cf; boswellia Heritecla; Endothyridace gen indet và di tích Rugosa bảo tồn

xấu Phần dưới có đá vôi chứa sét, đá vôi silic Chiều dày hệ tầng >500 m

GIỚI PALEOZOI - HỆ PERMI, THỐNG TRÊN GIỚI MESOZOI - HỆ TRIAS, THỐNG DƯỚI

Hệ tầng Bằng Giang (P3-T1) Các đá núi lửa bazơ Hệ tầng Bằng Giang phân bố ở trung tâm và phía Đông Nam vùng nghiên cứu, tạo thành các dải kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam trùng với hướng của đứt gãy Cao Bằng - Tiên Yên Chiều rộng lớn nhất của dải đá núi lửa ở trong vùng khoảng 3km, và thay đổi từ 1- 3 km

Tầng đá phun trào bazơ từ dưới lên trên được phân chia làm 3 lớp như sau:

Lớp 1: Bazan hạnh nhân, bazan kiểu dolerite màu xám phớt lục Dày 150m chứa các mảnh dăm đá vôi màu xám

Lớp 2: Andesittobazan, andesit Bề dày 400m

Lớp 3: Andesittodacit, dacit màu xám Bề dày 30m

Chiều dày hệ tầng từ 400 - 600m

(T 2 nk) Ở trong vùng nghiên cứu chúng bị trầm tích Neogen phủ không chỉnh hợp lên

trên Hệ tầng Sông Hiến phân bố rộng rãi và chủ yếu ở Tây Bắc vùng và một vài diện tích nhỏ nằm rải rác trong vùng nghiên cứu Các trầm tích hệ tầng Sông Hiến uốn nếp tạo nên các các nếp uốn đoản đôi nơi kéo dài có thế nằm các cánh thoải trung bình 25 -

40o thường bị phá huỷ bởi các đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam và Đông Bắc - Tây Nam Trong vùng chỉ xuất hiện các đá Tập 1; Tập 2 của hệ tầng Sông Hiến Thành phần thạch học từ dưới lên trên được mô tả như sau:

Tập 1: (T 1i sh) Gồm 1 lớp đá (Lớp 1)

Lớp l: Chủ yếu là ryolit, ryolitporphyr màu xám, xám xanh phong hoá có mầu

da báo loang lổ dạng da báo, đốm trắng, đốm vàng nhạt, lục, ở phần trên có xen kẹp các lớp tuf ryolit màu xám, xám lục Chiều dày: 300m

Tập 2: (T 1i sh 2 ) Gồm 5 lớp (Từ lớp 2 đến lớp 6)

Lớp 2: Cát kết tuf phân lớp trung bình màu xám, xám lục phong hoá mầu xám vàng có nhiều đốm trắng nhỏ Chiều dày: 60m

Lớp 3: Cát bột kết có xen các lớp bột kết mầu xám, xám lục xám vàng, xám

nâu phân lớp mỏng đến trung bình Chiều dày: 150m

Lớp 4: Tuff ryolit mầu xám, xám xanh, xám lục, phong hoá mầu xám vàng Chiều dày: 130m

Lớp 5: Bột kết, cát bột kết phân lớp mỏng mầu xám vàng, xám lục Chiều dày: 60m

Lớp 6: Cát kết tuf mầu xám lục, xám vàng Chiều dày: 60m

Tổng chiều dày tập 2: 450m

GIỚI KAINOZOI

HỆ NEOGEN - THỐNG MIOCEN PHỤ THỐNG TRÊN

Hệ tầng Cao Bằng (N13cb)

Trầm tích Neogen Hệ tầng Cao Bằng đã được nhiều nhà địa chất nghiên cứu và

để lại những tài liệu có giá trị M.Colani (1920) đã nghiên cứu các vết in thực vật ở ngoại vi thị xã Cao Bằng xếp vào tuổi Miocen - Pliocen S.K Kitovanhi (1961), E.D Vaxilepskaia (1965) đã phân chia trầm tích Neogen Cao Bằng thành 3 phần và xếp vào tuổi Miocen - Plioen

Theo kết quả nghiên cứu địa chất tờ Chinh Si - Long Tân 1: 200.000 của Phạm Đình Long đã thu thập được rất nhiều hoá đá động thực vật và bào tử phấn hoa chúng đều có tuổi Miocen muộn - Pliocen và đã xếp trầm tích này vào tuổi Neogen Các đá của hệ tầng phân bố ở phía Nam - Tây Nam Thị xã Cao Bằng và được khống chế bằng đứt gãy Cao Bằng - Thất Khê chiếm diện tích khoảng 22 km2

Trong quá trình nghiên cứu trầm tích hệ tầng Cao Bằng thuộc (Báo cáo Đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiến khoáng sản nhóm tờ Cao Bằng - Đông Khê tỉ lệ 1/50.000 Nguyễn Thế Cương và nnk năm 1999) đã lấy một số mẫu cổ sinh, bào tử phấn hoa Kết quả nghiên cứu đã xác định tuổi Miocen muộn (N13) Đối Sánh với trầm tích hệ tầng Na Dương (N13), điều kiện trầm tích Neogen Cao Bằng - Thất Khê - Lạng Sơn đều liên quan đến đứt gãy sâu Cao Bằng - Lạng Sơn vì vậy nhóm tác giả xác định chúng có cùng thời gian thành tạo Dựa trên cơ sở có sự thay đổi về thành phần thạch học, độ hạt chia trầm tích hệ tầng Cao Bằng thành 2 tập tuy nhiên trong diện tích vùng chỉ xuất hiện các đá thuộc tập 2

Tập 2: Chuyển tiếp từ tập 1 lên: Gồm cát kết hạt thô mầu xám vàng xen kẹp

cuội kết, sạn kết mầu xám gắn kết yếu, độ lựa chọn mài tròn kém Phần trên có xen kẹp lớp than nâu, sét than mỏng có chứa bào tử phấn hoa Chiều dày tập: 210m

HỆ ĐỆ TỨ THỐNG PLEISTOCEN PHỤ THỐNG THƯỢNG

- Trầm tích sông aQ13: phần dưới: cuội tảng, sỏi, sạn, cát, bột phần trên: sét, bột lẫn ít cát, sạn màu xám vàng loang lổ, chứa bào tử phấn hóa Dày từ 2 đến 5,7m

THỐNG HOLOCEN PHỤ THỐNG HẠ - TRUNG

Trầm tích sông aQ21-2: Phần dưới: Cuội, sỏi, sạn, cát, bột Phần trên: Sét, bột lẫn

ít cát, sạn màu xám vàng chứa bào tử phấn hoa Dày 1,5 - 7m

THỐNG HOLOCEN PHỤ THỐNG THƯỢNG Trầm tích sông aQ23: tảng, cuội, sỏi, cát, bột, sét Dày 1,8m

Các trầm tích Đệ tứ không phân chia:

- Trầm tích sông lũ tích apQ: Sạn, cuội, dăm, cát, bột, sét Dày 1 - 5m

- Trầm tích sườn - lũ tích (dpQ): Sỏi, sạn, cuội, dăm, bột, sét Dày 1,4 - 5,5m

đá núi lửa của ryolit hệ tầng Sông Hiến (Trần Trọng Hòa và nnk, 2011) Phức hệ Cao Bằng gồm các khối: Suối Củn, Trà Lĩnh, Khuổi Hoa, Nà Vường, Khắc Thiệu, Nguyên Bình

Lerzolit, verlit và peridotit chứa plagioclas gặp phổ biến ở phần phía Đông

khối Suối Củn Đá thường mày xám, xám đen, đôi khi có màu xám phớt lục, đá nặng, đặc sít rất rắn chắc, cấu tạo khối, kiến trúc hạt nửa tự hình, kích thước hạt thay đổi 1 - 2mm Thành phần khoáng vật (%): Olivin 39,5 - 71; một số mẫu tới 75 - 85; pyroxen 15.5 - 58 (clinopyroxen chiếm ưu thế 10 - 48% và ít orthopyroxen); plagioclas ít 10,5; biotit: Ít - 3 Lerzolit và verlit chỉ có thể phân biệt khi nghiên cứu dưới kính hiển vi phân cực, trong đá lerzolit thường xuyên gặp cả clinopyroxen và orthopyroxen: 5 - 10%, verlit chỉ gặp clinopyroxen Khoáng vật trong đá bao gồm chủ yếu là magnetit: 1

- 2% Trong đá olivin bị serpentin hóa nhiều tinh thể đã bị serpentin hóa hoàn toàn, plagioclas bị ziolit hóa Kết quả phân tích tuổi thành tạo bằng phương pháp U - Pb (Zircon, LA-ICP-MS) thì lerzolit khối Suối Củn cho ra 260 triệu năm

Gabro peridotit là nhóm đá trung gian giữa đá siêu mafic và mafic gặp với số

lượng không lớn tại khối Suối Củn Đá màu xám đen, cứng rắn chắc tương đối giống với nhóm đá nêu trên, chỉ khác trong đá, hàm lượng plagioclas tăng cao, chỉ phân biệt được chúng khi nghiên cứu dưới kính hiển vi phân cực Thành phần khoáng vật (%): pyroxen 23 - 47; olivin 35 - 62; plagioclas 12,5 - 23,5; biotit 0 - 2 Đá có cấu tạo khối, kiến trúc hạt nửa tự hình Trong đá, olivin thường bị serpentin hóa

Gabrodiabas gặp trong hầu hết các khối Đá hạt nhỏ, màu xám đôi khi xám

phớt lục, cấu tạo khối, kiến trúc gabro đến diabas Gabrodiabas khác với các đá trên ở kích thước hạt nhỏ và sáng màu hơn, trong đá hàm lượng plagioclas tăng cao, olivin không thấy trong đá Thành phần khoáng vật (%): Plagioclas 55 - 59; pyroxen 40 - 43; khoáng vật phụ thường gặp là apatit; khoáng vật chứa quặng chủ yếu là chalcopyrit, pyrit dạng xâm tán thưa Các khoáng vật plagioclas bị zoizit, sericit hóa, đôi khi plagioclas bị biến đổi hoàn toàn

Diabas gặp trong các khối Suối Củn, Trà Lĩnh, ven rìa khối Khuổi Hoa Đá có

cấu tạo khối, màu xám, xám phớt lục, kiến trúc diabas điển hình Thành phần khoáng vật (%): Plagioclas 53 - 68; pyroxen 23 - 38; một số mẫu 45 - 58 Trong một số mẫu xuất hiện thủy tinh với hàm lượng 0,5 - 7% Khoáng vật phụ gồm apatit, sphen, khoáng vật quặng gồm pyrit, chalcopyrit, Các khoáng vật trong đá bị biến đổi mạnh, plagioclas bị zoizit, sericit, epidot hóa; pyroxen bị actinolit hóa

Congadiabas gặp rải rác trong các khối Suối Củn và Trà Lĩnh thường đi kèm

với diabas và gabriodiabas Đá có đặc điểm giống với diabas nhưng sáng màu hơn và trong thành phần khoáng vật luôn gặp thạch anh dạng hạt nhỏ, phân bố rải rác trong đá với hàm lượng 2,5 - 5%

Granophyr gặp ở khối Khuổi Hoa, Nà Vương và một số khối nhỏ ở Bản Khăn,

Bản Ngắn Đá có màu xám nhạt, đôi khi xám phớt hồng, cấu tạo khối, kiến trúc porphyr, nền granophyr Thành phần khoáng vật (%) gồm: Ban tinh plagioclas ít - 3; thạch anh 2 - 10; felspat kali 0,5 - 3; nền Plagioclas 13,8 - 39; thạch anh 7 - 39,7; felspat kali 0,5 - 31; biotit 1,5 - 12; đôi khi trong một số mẫu gặp hornblend 3,8 - 6,7; thường các tinh thể dạng tấm, dạng hạt nhỏ trên tập hợp liên tinh thạch anh và felspat kali mọc ghép theo kiểu micropegmatit Khoáng vật phụ gồm apatit, zircon, sphen

CÁC ĐAI MẠCH CHƯA RÕ TUỔI

Trong khu vực nghiên cứu rất phổ biến các đai mạch chưa rõ tuổi, phân bố hoàn toàn trên đới cấu trúc Hạ Lang Mạch thường dày từ 1 - 5m có những mạch 15 - 20m xuyên cắt các thành tạo lục nguyên, carbonat có tuổi khác nhau từ Cambri đến Trias Thành phần chủ yếu gồm: Diabas, congadiabas

Diabas, congadiabas: đá màu xám, xám xanh đen đôi khi màu xám phớt lục

xẫm, cấu tạo khối, kiến trúc diabas đặc trưng, đôi khi kiến trúc porphyr với ban tinh plagioclas và pyroxen Thành phần khoáng vật (%): Plagioclas 49 - 73,5; pyroxen 20 - 37; thạch anh: ít - 3; thủy tinh 3 - 12,1 Congadiabas có đặc điểm và khoáng vật tương ứng với diabas chỉ khác trong đá hàm lượng thạch anh cao hơn 3 - 6%, trong đá đôi khi thạch anh và felspat mọc ghép liên tinh với nhau kiểu micropegmatit 3 - 5%

Đứt gãy

- Hệ đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam

Đứt gãy Cao Bằng - Tiên Yên là đứt gẫy sâu phân đới hoạt động từ cuối Paleozoi, đóng vai trò khống chế cấu trúc địa chất và sinh khoáng vùng nghiên cứu Theo các tài liệu địa chất, địa vật lý đứt gãy này kéo về 2 phía: về phía Tây Bắc đến Sóc Giang - Bảo Lạc về phía Đông Nam qua Lạng Sơn đến Tiên Yên với tổng chiều dài hơn 230km Đứt gãy có góc cắm trung bình 225o

/75o Dọc theo đứt gãy là các biểu hiện xâm nhập mafic, siêu mafic phức hệ Cao Bằng, xâm nhập á núi lửa phức hệ Núi Điệng Các thành tạo núi lử có thành phần bazơ -axit phân bố kéo dài dọc theo đứt gãy Theo các nhà nghiên cứu kiến tạo, đứt gãy Cao Bằng - Tiên Yên có cấu trúc phức tạp gồm nhiều đoạn trong đó đoạn Cao Bằng cắt qua vùng nghiên cứu gồm 2 đoạn sắp

so le nhau và cách nhau đến 10km (Nguyễn Văn Chinh, Phùng Văn Phách, 1996) Trong giai đoạn tân kiến tạo, đứt gãy này hoạt động rất tích cực

Bồn trũng Neogen Cao Bằng được hình thành ở đoạn đầu mút của các đoạn đứt gãy so le theo cơ thức xé toạc (pull - apart) do dịch trượt trái của đứt gãy Trong giai đoạn đệ tứ bồn trũng Neogen được nâng lên nhưng ngắt quãng

- Hệ đứt gãy phương Đông Bắc - Tây Nam

Phát triển như các đứt gãy ngang cấu trúc Trũng Sông Hiến Có thể chúng phát sinh do hệ cộng ứng của các đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam Hoạt động nén ép của hệ đứt gãy này dã góp phần tạo nên các nếp uốn phương Đông Bắc - Tây Nam

2.2.4 Khoáng sản

Trong vùng nghiên cứu có cấu trúc địa chất phức tạp, các hoạt động magma xâm nhập và phun trào phát triển mạnh mẽ các biểu hiện khoáng hoá phong phú và đa dạng khoáng sản kim loại cho đến phi kim Tuy nhiên trong diện tích vùng nghiên cứu ngoài điểm quặng nikel - đồng Bản Củn Củn còn có một số mỏ, điểm quặng khác như:

mỏ sắt Nà Rụa, điểm quặng sắt Nà Lủng, mỏ đá vôi xi măng Nà Lủng, mỏ đá vôi xi măng Lũng Tao Các mỏ và điểm mỏ này đã được thăm dò và khai thác phục vụ cho các ngành công nghiệp trong nước cũng như địa phương

Khoáng sản kim loại

- Điểm quặng nikel - đồng Bản Củn

Nằm cách thành phố Cao Bằng khoảng 3km về phía Đông Bắc, thuộc xã Ngũ Lão, huyện Hoà An, tỉnh Cao Bằng bao gồm 2 thân quặng chính Hàm lượng trung bình: Ni = 0,64%; Cu = 0,29%; chiều dầy trung bình từ 3,3 đến 9,9m Thành phần

khoáng vật quặng bao gồm: Pyrotin, pentlandit, chalcopyrit, cromspinel, ilmenit Trong số các khoáng vật sulfur, chiếm ưu thế là pyrotin Đặc điểm về thành phần vật chất, cấu tạo kiến trúc của quặng Ni - Cu sẽ được trình bày cụ thể trong chương 3, 4 của đồ án này

- Mỏ sắt Nà Rụa Cao Bằng

Nằm cách thành phố Cao Bằng khoảng 4 km vè phía Nam, Tây Nam thuộc phường Tân Giang Bao gồm 2 thân quặng:

- Thân quặng1: ở phía Nam, nằm trên đới tiếp xúc giữa đá vôi (C-P) với đá của

hệ tầng Sông Hiến và đá granophyr Quặng lộ ra dài 800m, dày từ 2 - 10m, cắm về Tây Nam với góc gốc 45 - 60o, sâu 200m

- Thân quặng 2: ở trung tâm mỏ, nằm trong ranh giới tiếp xúc gữa granit- granophyr với trầm tích phun trào điệp Sông Hiến, bị trầm tích Neogen và Đệ tứ phủ lên trên nằm ở độ sâu > 100m Thân quặng dạng thấu kính dài 900m, chiều dày lớn nhất 60m, trung bình 34,1m

Khoáng vật quặng chủ yếu là magnetit (80%) Hàm lượng Fe: 63 - 69%; Mn: 0,12 - 0,16%; Zn: 0,018%

- Mỏ sắt Nà Lủng

Thuộc xã Lê Chung, huyện Hoà An, Cao Bằng Các thân quặng sắt tập trung trong đới tiếp xúc giữa khối xâm nhập granit, granophyr phức hệ Cao Bằng với đá vôi tuổi Carbon - Permi và bị chia cắt bởi đứt gãy sau quặng Các thân quặng dạng thấu kính, kích thước không lớn gồm quặng eluvi-deluvi và quặng gốc

* Quặng gốc có 3 thân lớn có giá trị là:

- Thân quặng 1: dài 800m, rộng 25 - 30m, dày trung bình 6m Chiều sâu 200m, kéo dài theo phương Bắc - Nam cắm về phía Tây với góc dốc là 35 - 400

- Thân quặng 2: cũng theo phương trên, dài 650m, dày 3 - 4m

- Thân quặng 3: kéo dài trên bề mặt khoảng 20 - 30m Hiện tại đã được phát hiện

và khai thác kéo dài về phía Nam

* Cùng với 3 thân quặng gốc trên có 3 khu quặng eluvi - deluvi

- Khu quặng 1: ở phía Đông mỏ, có chiều dài 2km, rộng 20 - 50m

- Khu quặng 2: dài 100m, rộng 60 - 70m

- Khu quặng 3: diện tích hẹp hơn

Chiều dày các thân sa khoáng từ vài mét đến 15-20m Khoáng vật quặng là magnetit 70 - 75%

Hàm lượng quặng gốc Fe = 59 - 62%; Mn = 0.08 - 0.13%; Zn = 0.03 - 0.26% ; SiO2 = 7.72 - 14.08%

Khoáng sản phi kim loại

Mỏ đá vôi xi măng Nà Lủng

Nằm ở xã Lê Chung, xã Chu Trinh, huyện Hoà An, Cao Bằng Đá vôi thuộc hệ tầng Bắc Sơn (C-Pfe) tạo thành các chỏm nhỏ kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam Đá vôi bị hoa hoá Hàm lượng (%): CaO = 53,23 - 55; MgO = 0,3 - 1,5; Al2O3

= 0,3 - 0,98; SiO2 = 0,56 - 0,68; SO3 = 0,005 - 0,007

Mỏ đá vôi xi măng Lũng Tao

Nằm cách thành phố Cao Bằng khoảng 9km về hướng Đông - Đông Nam thuộc

xã Hà Trì, huyện hoà An, tỉnh Cao Bằng Đá vôi thuộc hệ tầng Bắc Sơn (C-Pfe) Đá vôi phân lớp dày hoặc dạng khối màu xám sáng phớt hồng tạo thành núi cao từ 400 - 700m Kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam, rộng khoảng 1km Hàm lượng (%): CaO = 51,54; MgO = 0,28; Al2O3 = 0,52; SiO2 = 4,98; Fe2O3 = 0,43; SO3 = 0,11

Khái niệm chung về magma

Các dung thể magma được hình thành do sự nóng chảy từng phần của manti hoặc phần dưới của vỏ lục địa có thể kết tinh một phần hoặc toàn bộ ở những độ sâu khác nhau trong quá trình đi lên bề mặt trái đất Sản phẩm của sự kết tinh này là các đá magma Ở đâu magma đi lên, xuyên qua bề mặt trái đất thì xảy ra núi lửa phun và cho sản phẩm là đá núi lửa hay đá phun trào Đá xâm nhập sâu thì kết tinh ở dưới sâu (pluton)

Những khối đá xâm nhập sâu có chiều dài hàng trăm km, rộng hàng chục km cấu thành nên các dãy núi lớn gọi là batholith Batholith cũng như các thể cán, mạch là một kiểu tổ hợp của các đá silicat

Các đá magma siêu mafic (siêu bazơ) là tên gọi chung cho nhóm đá xâm nhập bao gồm các loại đá dunit, olivinit, peridotit và pyroxenit Thành phần khoáng vật chính gồm olivin, pyroxen thoi, pyroxen xiên và một số khoáng vật phụ như cromit, manhetit Nhóm đá này khá nghèo oxit silic (SiO2 < 45%), alumin, canxi và kiềm nhưng lại giàu MgO

Nhóm nguyên tố chính (major element)

Nguyên tố chính là nguyên tố chiếm chủ yếu trong thành phần hoá học của đá, hàm lượng của chúng được biểu diễn bằng phần trăm trọng lượng (% tr.l) với giá trị

>0.1% Đó là các nguyên tố: Si, Ti, Al, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K và P Các nguyên tố chính được sử dụng với 3 mục đích trong địa hoá là:

+ Để phân loại và gọi tên các đá

+ Sử dụng số liệu nhóm nguyên tố chính để xây dựng các dạng biểu đồ 2 biến hoặc 3 biến, qua đó xác định mối tương quan giữa các nguyên tố hoá học để luận giải các quá trình địa hoá xảy ra trong quá khứ

+ Biểu diễn các thành phần hoá học các đá trên biểu đồ pha với quan niệm thành phần hoá học của đá không bị biến đổi so với thành phần của dung thể ban đầu

Nhóm nguyên tố vết (trace element)

Nguyên tố vết là nguyên tố có mặt trong đá với độ tập trung <0.1% trọng lượng (Wt %), nghĩa là nhỏ hơn 1000 phần triệu (ppm) Đôi khi nguyên tố vết có thể tạo

thành khoáng vật riêng biệt, song thông thường chúng thay thế cho nguyên tố chính trong các khoáng vật tạo đá và được chia thành các nhóm nguyên tố sau:

* Nhóm Lantanit hoặc nhóm đất hiếm (Rare Earth Element - REE)

Nhóm này gồm các nguyên tố có số nguyên tử từ 57 đến 71 là: La, Ce, Pr, Nd,

Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu Ngoài ra nguyên tố Y cũng được ghép vào nhóm này vì có bán kính tương tự Ho Nguyên tố Pm không gặp trong thực tế

Những nguyên tố đất hiếm có số nguyên tử thấp (La, Ce…Sm) được gọi là những nguyên tố đất hiếm nhẹ (LREE), còn những nguyên tố có số nguyên tử cao hơn được gọi là những nguyên tố đất hiếm nặng (HREE) Các nguyên tố trung gian (từ Sm đến

Ho) đôi khi được gọi là những nguyên tố trung bình (MREE)

* Nhóm Platin (PGE)

Nhóm này bao gồm các nguyên tố có số nguyên tử từ 44 đến 46 (Ru, Rh, Pd) và

từ 76 đến 78 (Os, Ir, Pt) được gọi là nhóm kim loại quí nếu như bao gồm cả Au

* Nhóm kim loại chuyển tiếp (TME)

Nhóm này bao gồm các nguyên tố có số nguyên tử từ 21 đến 30 (Sc, Ti, V, Cr,

Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr) Tuy nhiên trong địa hoá học nhóm nguyên tố chuyển tiếp thường chỉ áp dụng với 2 nguyên tố chính là Fe và Mn Ngoài ra nguyên tố Sc đôi khi được xếp vào nhóm nguyên tố đất hiếm do đặc tính hoá học khá gần gũi với Y và La

* Hành vi địa hoá của các nguyên tố vết trong hệ thống magma

Khi manti của trái đất bị nóng chảy, nguyên tố vết biểu lộ sự ưa pha lỏng (dung thể) hoặc ưa pha rắn (khoáng vật) Những nguyên tố vết ưa pha khoáng vật hơn được

mô tả là nguyên tố tương hợp (compatible), còn nguyên tố nào ưa pha lỏng được mô tả

là nguyên tố không tương hợp (incompatible) - có nghĩa là chúng là nguyên tố không tương hợp trong cấu trúc khoáng vật và sẽ rời ra ngoài tại cơ hội phù hợp đầu tiên Nguyên tố không tương hợp còn gọi là nguyên tố ưa magma ẩm (hydromagmatophile) (theo Treuil và Varet, 1973)

Những nguyên tố cation nhỏ có điện tích cao được biết đến là cation có trường bền vững cao (HFS) và thế ion >2,0 bao gồm nhóm đất hiếm (REE), Sc, Y, U, Th, Hf,

Ta, Nb, Ti, P và những nguyên tố cation lớn có điện tích thấp được gọi là nguyên tố với cation có trường bền vững thấp (LFS) với thế ion <2.0 gồm Cs, Rb, K và Ba, ngoài

ra có thêm Sr, Eu+2, Pb+2 Những nguyên tố có trường bền vững thấp còn được gọi là những nguyên tố ưa đá có ion lớn (large ion lithophile element-LILE)

Nguồn (source):

Là các vật liệu ban đầu (Protolith) của manti hoặc vỏ cung cấp trực tiếp hoặc

gián tiếp cho sự hình thành các dung thể magma Có hai nguồn ban đầu là manti và vỏ Một số thể siêu mafic được thành tạo từ các nguồn nêu trên do quá trình nóng chảy và kết tinh phân dị Nhưng phần lớn chúng được hình thành do sự trộn lẫn giữa hai nguồn trên

Bối cảnh kiến tạo (tectonic setting):

Là môi trường kiến tạo chung trong đó magma mẹ hình thành

3.1.2 Phân loại và gọi tên các đá magma

Phân loại và gọi tên đá magma theo thành phần khoáng vật

Đây là một phương pháp phân loại mang tính truyền thống Có nhiều phương pháp phân loại dựa trên thành phần khoáng vật có trong đá thông qua việc xác định trên kính hiển vi phân cực Các bảng phân loại tiêu biểu nhất của Dally (1914), Tronger (1935), Niggli (1931, 1935), Johansen (1939), Rittman (1952), Romer (1963), Streckeisen (1967, 1976, 1978, 1986) và Brousse (1979) Trong các phân loại trên đây, bảng phân loại đá magma theo biểu đồ tam giác kép QFTA của Streckeisen (1967) được tiểu ban về hệ thống phân loại các đá magma thuộc Hiệp hội quốc tế và khoa học Địa chất (International Union of Geological Sciences – IUGS) công nhận (1972) được ông sửa và hoàn thiện năm 1973 và 1976 Trên biểu đồ, nửa trên QAP phân bố các đá kiềm vôi và nửa dưới APF là các đá kiềm Trong đó, Q là thạch anh, A là Felspar kiềm (orthoclas, ablit = 0 – 5), P là felspartotid (foid kiềm)

Phân loại và gọi tên theo thành phần hóa học

Dựa trên thành phần các oxit tạo đá: Dựa trên thành phần trăm các oxit chính có trong đá, chủ yếu là SiO2, Al2O3 , MgO, CaO để phân loại các đá magma Điển hình nhất là các phân loại của các nhà thạch địa hóa Fedsman (1929), Goldschmidt (1930), Ussing (1942), Polanski (1949), Zlobin (1959), Semenov (1967), Maracusev (1973), Gerasmiovsky (1973), Midle Most (1975), Sahama (1975), Barton (1979), Cov và Sorensen (1979), Bogatikov (1981), Mitchell và Berman (1991)

Dùng biểu đồ tương quan giữa các oxit chính: biểu đồ TSA và biểu đồ

Na2O+K2O của Cox và nnk 1979 (biểu đồ này có ý nghĩa thực tiễn to lớn vì các biểu

đồ khác không thể bao hàm toàn bộ các đá xâm nhập

Phân loại đá magma sử dụng khoáng vật tiêu chuẩn

Tính toán khoáng vật tiêu chuẩn (nomarnative mineralogy) là xác định các khoáng vật của đá từ những phân tích hóa học và tạo ra khoáng vật định mức mà chúng ta có thể thực tế khác với CIPW là phương pháp phổ biến nhất được đưa ra vào thế kỉ trước bởi ba nhà thạch luận Cross, Idding, Pirrson và nhà địa hóa Washington Khoáng vật tiêu chuẩn cơ sở dựa trên thành phần hóa học vì thế các đá magma hạt nhỏ, hạt lớn và biến chất cùng nhau sẽ có thành phần khoáng vật tiêu chuẩn giống nhau Có nhiều biểu đồ được xây dựng từ các khoáng vật tiêu chuẩn dùng để phân loại cho cả đá phun trào và xâm nhập

Phân chia đá magma theo dấu hiệu thạch địa hóa

Trên quan điểm thạch luận nguồn gốc, các đá magma được chia ra làm ba loại chính: Loạt tholeit (TH), loạt kiềm vôi (CA) và loạt kiềm (AL) Loạt TH bao gồm các

đá magma bão hòa SiO2 thậm chí hơi bão hòa Các đá chủ yếu là bazan, andesit ít hoặc hiếm hơn là dacit Các đá loạt TH có hàm lượng K2O thấp (0.1 – 0.15%), Na chiếm ưu thế hơn K (K2O/Na2O = 5 – 15), hàm lượng các nguyên tố lithophile và nguyên tố hiếm thường thấp (Ringwood và Green, 1968) Các đá này có hai nhóm là nhóm các

đá bazan đáy đại dương – OFB đặc trưng cho tỉ số hàm lượng Rb/Sr < 0.01 và giá trị

Ba thấp; nhóm các đá TH cung đảo – IAT đặc trưng bởi hàm lượng Rb/Sr > 0.02 và giá trị Ba cao Quặng hóa liên quan là Conchedoan đồng Loạt kiềm vôi: gồm loạt đá phân dị từ bazan – andesit – dacit – ryolit và các đá xâm nhậm tương ứng gabbro – diorit – granodiorit – granit Trong đó, chiếm ưu thế rõ là đá andesit và andesitobazan Các khoáng vật tạo đá quan trọng là pyroxen, amphibol và plagioclas Tỉ số FeO*/MgO đạt từ 0.8 – 1.6, ít 2.0 Hàm lượng K cao (1%) trong đá bazan và 2 – 2.5% trong đá axit hơn Na chiếm ưu thế hơn K (tỉ lệ Na2O/K2O = 2 – 3) Loạt kiềm (AL) hàm lượng Al2O3 tăng cao (16 – 18%), vì vậy các đá này được xếp vào loạt magma cao nhôm (Kumo, 1968) Hàm lượng các nguyên tố lithophin (không tương hợp) cao hơn trong các đá loạt tholeit, hàm lượng các Rb = 10 – 45ppm, Sr = 330 – 346ppm, Ba

= 115 – 520ppm, riêng tỉ lệ Rb/Sr = 0.35 – 1.2 Các đá này phổ biến trong ác vùng núi lửa cung đảo (IA) và rìa lục địa tích cực (ACM) kiểu Andes và các đá kiểu Andes có hàm lượng SiO2, Ba, Rb, Sr, FeO*/MgO > 2.0 (Jakes và White, 1972) Quặng hóa liên quan là Cu porphyry, Cu – Mo sulphur đa kim và vàng Loạt kiềm (AL) có mặt ở đảo đại dương (OI) hoặc lục địa không tạo núi (anorogenic), trong đới rift và gồm các đá

có thành phần mafic tới salic với sự chiếm ưu thế của các đá mafic (bazantoid), đôi khi

còn được coi như tổ hợp các đá magma kiềm Na và K hoặc bazan kiềm Đặc trưng của các đá thuộc loạt này có tổng hàm lượng kiềm khá cao (6 – 7%), hàm lượng Ti cao, tỉ

số FeO*/MgO trung bình (0.5 – 2.4), hàm lượng các nguyên tố không tương hợp thường rất cao (hàm lượng Sr, Ba có thể đạt 1000ppm) và có mặt các khoáng vật nephelin và leucit trong các đá nephelinit, hawait, foialit,…Quặng hóa liên quan thường là kim loại và đất hiếm

3.2 Các phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình thực hiện luận án tốt nghiệp, sinh viên đã sử dụng hệ các phương pháp nghiên cứu sau đây:

3.2.1 Thu thập tổng hợp các tài liệu về địa chất khu vực, các tài liệu chuyên đề chuyên sâu liên quan đến đối tượng nghiên cứu

3.2.2 Phương pháp lộ trình địa chất

ảo sát địa chất tổng quan và chi tiếtvùng nghiên cứu nhằ

viên đã thu thập đồng bộ các loại mẫu đem phân tích định lượng

3.2.3 Phương pháp thạch học

Đây là phương pháp phân tích truyền thống nhưng rất quan trọng đối với nghiên cứu thạch luận Phân tích lát mỏng thạch học nhằm xác định chính xác tên đá theo các đặc điểm kiến trúc, cấu tạo, thành phần khoáng vật và những biến đổi sau magma Ngoài ra, kết quả phân tích lát mỏng giúp cho việc định hướng lấy mẫu phân tích thành phần hoá học của đá và khoáng vật

3.2.4 Phân tích thành phần nguyên tố chính của khoáng vật

Đây là phương pháp phân tích hiện đại và rất quan trọng Các mẫu thạch học được gia công lát mỏng, xác định nhóm khoáng vật và sau đó sẽ đánh bóng lát mỏng, phủ cacbon rồi đưa vào phân tích Phân tích được sử dụng máy microzon EMPA với bán kính điểm bắn 3 microzon, cường độ dòng 15kV Kết quả của phương pháp này là xác định thành phần nguyên tố chính của khoáng vật, khoáng vật sót Ưu điểm của phương pháp này là điểm bắn nhỏ, có thể chọn những phần sót rất nhỏ của khoáng vật

để phân tích thành phần gốc của khoáng vật trong đá Hơn nữa, phân tích bằng phương pháp này có thể chọn lựa được các khoáng vật phù hợp, những phần chưa bị biến đổi

để phân tích nên cho kết quả chính xác, có độ tin tưởng cao Số liệu này sẽ là cơ sở quan trọng để luận giải về tiến hóa magma, kiến tạo của các đối tượng nghiên cứu

3.2.5 Phân tích thành phần hóa học của đá

Hàm lượng các nguyên tố chính, nguyên tố vết và các nguyên tố đất hiếm trong

đá được phân tích bằng các phương pháp huỳnh quang tia X (XRF), phổ gama MS), Microzon nhằm mục đích phân chia và gọi tên đá và các đặc tính của chúng, v.v… đồng thời giúp luận giải về nguồn gốc và môi trường địa động lực sinh thành đá siêu mafic

(ICP-3.2.6 Xử lí số liệu và mô hình hóa

Các kết quả phân tích mẫu được xử lí bằng các phần mềm vi tính chuyên dụng với số liệu là các oxit và các nguyên tố hiếm - vết thành lập được các biểu đồ tương quan 2 hoặc 3 cấu tử, biểu đồ đất hiếm, biểu đồ đa nguyên tố,…

+ Sử dụng biểu đồ A – S (theo Dmitriev và nnk (1972)), thể hiện vị trí các trường thống kê thành phần hóa học của các đá siêu mafic để gọi tên cho các đá

Với: A = (Al2O3 + Na2O + K2O + CaO)

S = (SiO2 – (MgO + Fe2O3 + FeO + MnO + TiO2) + Để phân biệt các kiểu thạch luận, kiểu kiến tạo các đá magma sử dụng loại biểu đồ sau:

Biểu đồ chân nhện (Spidergram) của các nguyên tố đất hiếm chuẩn hoá manti nguyên thuỷ (Primitive Mantle), biểu đồ Ba/La – La/Yb xác định nguồn vật chất nhiễm vỏ, biểu đồ Zr/Y – Ti/Y và biểu đồ (Hf/Sm)n – (Ta/La)n để xác định môi trường kiến tạo và nguồn của vật liệu nóng chảy

CHƯƠNG 4 QUAN HỆ ĐỊA CHẤT VÀ SỰ PHÂN BỐ CỦA THÂN SIÊU MAFIC

KHU VỰC SUỐI CỦN

Kết quả thực địa tại khu vực TP Cao Bằng và các vùng lân cận cho thấy, tại khu vực này xuất hiện các đá bazan, gabbro, siêu mafic và đá trầm tích và đôi chỗ lộ lên cả các diaba nhưng chủ yếu là đá bazan và các dải siêu mafic Phần phía Tây của thành phố, các đá bazan bị ép phiến mạnh Thế nằm chủ đạo của mặt phiến là 310-340/60-800

Ảnh 4.1 A Bazan khu vực Suối Củn, B Bazan khu vực phía Đông TP Cao Bằng

Các đá bazabn khu vực phía Tây Tp Cao Bằng bị ép phiến mạnh, mức độ bị ép phiến mạnh dần từ thành phố đến khu Nguyên Bình Trên hình 4.1.A ta thấy các đá bazan khu vực Nguyên bình bị ép phiến rất mạnh, thế nằm của phiến rất dốc, hình 4.1.B lại cho thấy các đá bazan bị ép phiến và dập vỡ rất mạnh

Ảnh 4.2 Cấu tạo cầu gối trong đá Bazan – điểm khảo sát 310