Tóm tắt Luận văn tiến sĩ Địa chất: Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo phần Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, Quảng Nam và sự tạo khoáng urani trong cát kết

Mục đích nghiên cứu của luận án nhằm làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc - kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn và vai trò của chúng với quá trình tạo khoáng urani trong cát kết, làm cơ sở đề xuất định hướng công tác điều tra đánh giá và thăm dò.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Nguyễn Trường Giang

ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC - KIẾN TẠO PHẦN TÂY BẮC BỒN TRŨNG NÔNG SƠN, QUẢNG NAM VÀ SỰ TẠO KHOÁNG URANI

Bộ môn Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Người hướng dẫn khoa học:

1 GS TS Trần Thanh Hải

2 PGS TS Nguyễn Phương

Phản biện 1: GS.TSKH Đăng Văn Bát

Phản biện 2: TS Nguyễn Văn Nguyên

Phản biện 3: TS Vũ Quang Lân

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá Luận án tiến sĩ cấp Trường họp vào hồi…….giờ, ngày… tháng… năm 2019 tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam

- Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam là quốc gia có tiềm năng về urani, trong đó kiểu mỏ urani trong cát kết thuộc Bồn trũng Nông Sơn có tiềm năng lớn nhất và điều kiện khai thác thuận lợi, được xem là cơ sở nguyên liệu quan trọng cho phát triển năng lượng nguyên tử vì mục đích hoà bình Bồn trũng Nông Sơn nói chung, khu vực Tây Bắc bồn trũng nói riêng, cho đến nay đã được điều tra lập bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1: 200.000 và tỷ lệ 1: 50.000; một số diện tích có triển vọng về urani đã được điều tra, đánh giá ở tỷ lệ 1: 10.000, 1: 5.000 và 1: 2.000 Ngoài ra, còn có nhiều công trình nghiên cứu khoa học về khoáng hoá urani của các tác giả khác nhau từ sau năm 1975 đến nay

Những công trình nghiên cứu nêu trên đã giải quyết các vấn đề ở những mức độ khác nhau về địa chất, bối cảnh tạo khoáng urani và tiềm năng tài nguyên urani ở những diện tích có triển vọng, là cơ sở quan trọng định hướng cho công tác nghiên cứu tiếp theo Tuy nhiên, phần lớn các công trình nghiên cứu chỉ nêu lên đặc điểm phân bố chung về quặng hoá urani, về đặc điểm thạch học, thành phần vật chất quặng hoặc khoáng vật - địa hoá, v.v Đến nay, chưa có công trình nghiên cứu sâu về cấu trúc - kiến tạo và vai trò của chúng trong tạo khoáng urani Việc luận giải các yếu tố cấu trúc kiến tạo, xác lập các pha biến dạng và lập lại lịch sử tiến hoá bồn trũng Nông Sơn nói chung, khu vực Tây Bắc bồn trũng nói riêng trong mối quan hệ với tạo khoáng urani dưới ánh sáng của học thuyết kiến tạo mảng đã trở thành cấp thiết, nhằm đáp ứng những đòi hỏi của thực tiễn Điều đó có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định vị trí phân bố quặng hoá, mức độ tập trung, hình thái thân quặng đối với từng khu vực Từ đó, việc phân vùng triển vọng, định hướng cho công tác điều tra, đánh giá, thăm dò urani ở khu vực sẽ đạt hiệu quả kinh

tế cao

Đề tài luận án “Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo phần Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, Quảng Nam và sự tạo khoáng urani trong cát kết” được đặt

ra nhằm giải quyết những yêu cầu cấp bách của thực tiễn nêu trên

2 Mục tiêu của luận án

Làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc - kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn và vai trò của chúng với quá trình tạo khoáng urani trong cát kết, làm cơ sở đề xuất định hướng công tác điều tra đánh giá và thăm dò

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án

- Đối tượng: Các thành tạo, cấu tạo địa chất và quặng hóa urani trong cát kết

- Phạm vi nghiên cứu: Khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam và các vùng lân cận

4 Nhiệm vụ của luận án

- Làm sáng tỏ thành phần vật chất, dạng tồn tại và tuổi các thành tạo địa chất, khoáng hoá urani ở khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn

- Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc - kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn và phân tích vai trò của cấu trúc - kiến tạo với quá trình tạo khoáng urani trong cát kết trong khu vực nghiên cứu

- Xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn để đề xuất định hướng công tác điều tra, đánh giá, thăm dò quặng urani ở khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án

5.1 Ý nghĩa khoa học

- Những số liệu mới của luận án về cấu trúc địa chất, tuổi và điều kiện thành tạo của các thành tạo địa chất và khoáng hóa urani là những đóng góp mới và hết sức quan trọng vào văn liệu địa chất ở Việt Nam

- Việc khôi phục lịch sử tiến hóa bồn trũng Nông Sơn và vai trò của biến dạng kiến tạo đối với sự tạo khoáng urani là những phát hiện khoa học làm

cơ sở luận giải về bản chất và nguồn gốc tạo khoáng, quy luật phân bố, hình thái cấu trúc thân quặng trong khu vực nghiên cứu nói riêng, bồn trũng Nông Sơn nói chung

5.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Việc xác lập các pha biến dạng, lập lại lịch sử tiến hoá địa chất khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn nói riêng, bồn trũng Nông Sơn nói chung và vai trò của chúng với tạo khoáng urani trong cát kết còn có giá trị thực tiễn trong công tác điều tra, đánh giá, thăm dò quặng urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn

- Việc xác lập các tiền đề, dấu hiệu và khoanh định các diện tích có triển vọng về quặng hóa urani trong khu vực nghiên cứu theo các cấp khác nhau

là cơ sở đề xuất các hoạt động điều tra, đánh giá, thăm dò tiếp theo trên các diện tích có triển vọng về quặng hóa urani ở khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn

6 Các luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1: Khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn chịu tác động biến

dạng kiến tạo phức tạp, trong đó các thành tạo trầm tích tuổi Trias giữa đến Jura phủ bất chỉnh hợp trên cấu trúc móng trước Mesozoi bị biến dạng mạnh

mẽ dưới tác động của 4 pha biến dạng kiến tạo Các yếu tố cấu trúc - kiến tạo và các hoạt động biến dạng sau trầm tích có vai trò quan trọng trong quá trình tạo khoáng urani trong cát kết khu vực nghiên cứu

Luận điểm 2: Khoáng hóa urani khu vực nghiên cứu được hình thành

trong 4 giai đoạn từ 144 đến 14 triệu năm trước Khoáng hóa urani ban đầu được thành tạo nhờ cơ chế oxy hóa - khử và được lắng đọng dọc đới tiếp

xúc của dung dịch oxy hóa với các tác nhân khử trong các thành tạo trầm tích vụn thô của hệ tầng An Điềm Sự tác động liên tục của các pha biến dạng dẫn tới sự biến cải của khoáng hóa, hình thành các thế hệ khoáng hóa thứ sinh có tuổi khác nhau

7 Các điểm mới trong luận án

- Kết quả nghiên cứu đã cho phép nhận dạng và làm sáng tỏ bản chất các dạng cấu tạo, xác lập và phân chia các pha biến dạng, lập lại lịch sử tiến hóa địa chất khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn, đồng thời luận giải quá trình tạo khoáng urani trong cát kết trong mối quan hệ với cấu trúc - kiến tạo của khu vực nghiên cứu Khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn bị biến dạng mạnh mẽ dưới tác động của 5 pha biến dạng kiến tạo, trong đó pha 1 tác động đến các đá móng trước Mesozoi, 4 pha còn lại tác động tới các thành tạo trầm tích Mesozoi

- Góp phần làm rõ mối quan hệ giữa các hoạt động biến dạng với tạo khoáng urani và cho thấy các hoạt động biến dạng sau trầm tích đóng vai trò khống chế quặng hóa urani trong khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn

- Khoáng hóa urani trong khu vực nghiên cứu phân bố trong các tập trầm tích vụn thô được hình thành và tái hình thành trong 4 giai đoạn từ 144 đến

14 tr năm trước Urani được lắng đọng trong đá sau quá trình trầm tích nhờ

cơ chế oxy hóa - khử dọc theo các đới tiếp xúc của dòng dung dịch oxy hóa với các tác nhân khử Đới khoáng hóa được hình thành, di chuyển, phá hủy

và tái thành tạo một cách phức tạp do tác động liên tiếp của quá trình biến dạng khu vực nhiều pha

- Đã xác lập được các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm và khoanh định các diện tích có triển vọng về quặng hóa urani theo các cấp khác nhau trong khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn Đây là cơ sở khoa học quan trọng để đề xuất các hoạt động điều tra, đánh giá, thăm dò quặng urani trong khu vực nghiên cứu

8 Kết cấu của luận án

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 4 chương:

Chương 1 Tổng quan về khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn

Chương 2 Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Đặc điểm địa chất và khoáng hoá urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn

Chương 4 Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo và vai trò của chúng với tạo khoáng urani trong cát kết khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn

9 Cơ sở tài liệu của luận án

Luận án được hoàn thành trên cơ sở tài liệu thực tế do NCS trực tiếp nghiên cứu, thu thập, tổng hợp trong thời gian công tác, tham gia các đề tài nghiên cứu khoa học, trực tiếp tham gia thực hiện các nhiệm vụ tại Liên

đoàn Địa chất Xạ - Hiếm, đặc biệt là tài liệu khảo sát thực địa và phân tích mẫu từ năm 2010 đến nay Cụ thể gồm:

1 Các tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản ở các tỷ lệ khác nhau có trong vùng nghiên cứu, đặc biệt là các tài liệu kết hợp với việc khảo sát thực địa, thu thập thông tin cấu trúc địa chất và lấy mẫu phân tích

bổ sung của chính tác giả

2 Tài liệu mới về khảo sát thực địa, đo vẽ địa chất, nghiên cứu cấu trúc kiến tạo khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn do chính tác giả thực hiện trong quá trình thực hiện nghiên cứu và làm luận án này

3 Tài liệu mới từ việc thu thập, gia công và phân tích hàng nghìn mẫu hoá urani, hàng trăm mẫu thạch học, khoáng vật, phân tích mẫu phổ ICP-

MS, của đề án thăm dò quặng urani khu Pà Lừa - Pà Rồng do Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm thực hiện Đặc biệt là kết quả của 07 mẫu phân tích đồng

vị U-Pb để xác định tuổi tuyệt đối các đá magma; 02 mẫu xác định tuổi của các đá trầm tích bằng phương pháp SHRIMP và bằng phương pháp LA-ICP-MS; 01 mẫu phân tích tuổi tuyệt đối, thành phần vật chất của quặng urani

do NCS thực hiện trong quá trình làm luận án

4 Các tài liệu chuyên đề, báo cáo khoa học, bài báo liên quan đến khu vực nghiên cứu đã được công bố Các tài liệu khảo sát, điều tra, đánh giá và thăm dò của của Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm trong phạm vi và lân cận khu vực nghiên cứu Ngoài ra, NCS còn thu thập tài liệu nghiên cứu khoa học về urani đã công bố trong nước và nước ngoài trên các tạp chí chuyên ngành, sách xuất bản và trên mạng Internet

10 Nơi thực hiện đề tài

Luận án được thực hiện tại Bộ môn Địa chất, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội

11 Lời cảm ơn

Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến GS TS Trần Thanh Hải và PGS.TS Nguyễn Phương đã tận tình hướng dẫn NCS trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn các giảng viên Bộ môn Địa chất, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Phòng Đào tạo Sau Đại học và Ban Giám hiệu Trường Đại học

Mỏ - Địa chất đã tận tình giúp đỡ để NCS hoàn thành luận án này

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các nhà khoa học thuộc Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Tổng hội Địa chất Việt Nam, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Viện Địa chất thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Địa chất toàn Nga mang tên A.P Kapinski (VSEGEI), Viện Khoa học Địa chất và Tài nguyên khoáng sản Hàn Quốc (KIGAM), Phòng thí nghiệm Các nguyên tố hiếm (Laboratory of Critical Elements) thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ AGH, Ba Lan,

Phòng thí nghiệm Đồng vị Phóng xạ, Viện Địa chất - Địa vật lý thuộc Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc,…và các đồng nghiệp tại Liên đoàn Địa chất

Xạ - Hiếm đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong việc thực hiện luận

án

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC TÂY BẮC BỒN TRŨNG

NÔNG SƠN Khái quát về vị trí và đặc điểm địa chất của khu vực nghiên cứu

Khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn thuộc địa phận huyện Đại Lộc, Nam Giang, Tây Giang tỉnh Quảng Nam, có diện tích khoảng 1000km2

1.1.1 Vị trí vùng nghiên cứu trên bình đồ cấu trúc kiến tạo khu vực

Trần văn Trị, Vũ Khúc và nnk (2009) coi khu vực nghiên cứu thuộc hệ rift nội lục sau va chạm Mesozoi Sông Bung - An Khê nằm chồng lên đai tạo núi Paleozoi sớm - giữa Quảng Đà và địa khu tiền Cambri Kon Tum, là một cấu trúc phức hình thành trong pha tạo núi Paleozoi và bị biến cải trong Mesozoi Trần Thanh Hải và nnk (2014) cho rằng bồn trũng Nông Sơn được xem là hậu quả của quá trình căng giãn hậu va chạm giữa các mảng Đông Dương và Sibumasu

1.1.2 Khái quát đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu

1.1.2.1 Khái quát đặc điểm địa chất khu vực Bồn trũng Nông Sơn

a Các thành tạo nguồn trên mặt

Các thành tạo Tiền Cambri: Bao gồm các tổ hợp đá nguồn trầm tích và

phun trào biến chất cao tới tướng amphibolit thuộc phức hệ Khâm Đức - Núi

Vú (NP3- Є1kv)

Các thành tạo trầm tích Paleozoi sớm: Chủ yếu là các đá trầm tích lục

nguyên, lục nguyên carbonat, carbonat và đá phiến, đôi nơi xen kẹp các phun trào trung tính đến axit và tuf, bị biến chất tới tướng phiến lục hệ tầng A Vương (Є2-O1 av)

Các thành tạo trầm tích và phun trào Mesozoi: Lộ ra rộng rãi và tạo thành

lớp phủ lấp đầy bồn trũng Nông Sơn Trong đó bao gồm các hệ tầng Sông Bung (T2sb), An Điềm (T3nađ), Sườn Giữa (T3n-rsg), Bàn Cờ (J1bc), Khe Rèn

(J1-2kr), Hữu Chánh (J2hc)

Các thành tạo trầm tích và phun trào Kainozoi: Gồm các trầm tích

Neogen, phủ trên là các lớp phủ trầm tích bở rời Đệ Tứ (Q)

b Các thành tạo magma xâm nhập

Các thành tạo xâm nhập Paleozoi sớm - giữa: Có mặt khá rộng rãi và lộ ra

ở phía bắc khu vực nghiên cứu Chúng tạo thành những thể granit batholith lớn hoặc tạo các mạch nhỏ và được xếp vào các phức hệ Đại Lộc (aD1đl)

Các thành tạo magma xâm nhập Paleozoic muộn - Mesozoi: Lộ ra dọc

rìa nam của Bồn trũng Nông Sơn, có thành phần đa dạng, chủ yếu là trung

tính đến axit và được xếp vào các phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn (γδP2-3 bq),

Chaval (aT3 cv) Hải Vân (γaT3hv), Bà Nà (γK-Ebn)

1.1.2.2 Khái quát đặc điểm biến dạng kiến tạo khu vực Bồn trũng Nông Sơn

Các biến dạng kiến tạo mạnh mẽ và chồng lấn nhiều pha làm cho trật tự, dạng nằm và tính liên tục cũng như quan hệ địa chất của các thành tạo địa chất, đặc biệt là các thành tạo trước Mesozoi bị biến vị hoàn toàn Các hoạt động kiến tạo tiếp theo chồng lên và làm biến cải các cấu tạo này để tạo nên sự giao thoa cấu trúc khu vực phức tạp Sự phát triển của các thành tạo địa chất và các sự kiện biến dạng đã diễn ra trong khu vực Bồn trũng Nông Sơn đều gắn liền tới

sự tiến hóa vỏ lục địa do sự hội nhập và va chạm liên tiếp của các địa mảng vào rìa của Địa khối Đông Dương trong Phanerozoi

Lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản urani khu vực nghiên cứu

1.2.1 Giai đoạn trước năm 1975

Chủ yếu là các công trình khảo sát đo vẽ bản đồ địa chất khu vực và phát hiện khoáng sản của các nhà địa chất Pháp và Việt Nam

1.2.2 Giai đoạn sau năm 1975

Công tác điều tra địa chất khu vực và nghiên cứu về urani chỉ thực sự được tiến hành sau năm 1975, nhất là sau năm 1980 với việc phát hiện một

số điểm khoáng hoá urani ở mỏ than Nông Sơn và đặc biệt là phát hiện loại hình urani trong cát kết ở Bồn trũng Nông Sơn Nhiều đề án điều tra, đánh giá triển vọng quặng urani đã được tiến hành

Về nghiên cứu quặng hoá urani đã có các một số công trình khoa học đề cập đến nguồn gốc thành tạo quặng urani, môi trường thành tạo cũng như nguồn cung cấp quặng urani trong trũng Nông Sơn (Trịnh Xuân Bền,1995), hay phân chia được các kiểu khoáng hoá urani đối sánh với các kiểu mỏ trên thế giới (Nguyễn Quang Hưng, 2002)

Một số tồn tại trong nghiên cứu trước đây

Công tác nghiên cứu urani trước đây chỉ tập trung đánh giá triển vọng quặng urani ở từng khu vực và đề xuất phương hướng tìm kiếm, thăm dò tiếp theo Các công trình nghiên cứu về đặc điểm địa chất, cấu trúc - kiến tạo, khoáng hoá urani, thạch học tướng đá, địa hóa, môi trường thành tạo, trong bồn trũng Nông Sơn cũng chỉ dừng lại ở mức khái quát trong một bối cảnh địa chất khu vực, thiếu các số liệu chi tiết, chưa có nhiều tài liệu nghiên cứu định lượng để kiểm chứng Đặc điểm biến dạng, lịch sử tiến hóa khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn và mối quan hệ của chúng với tạo khoáng urani trong cát kết đã được nêu lên trong một số công trình khoa học, song còn rất hạn chế Nghiên cứu tạo khoáng urani trong cát kết mới dừng lại ở

cơ chế tạo quặng urani trong cát kết, chưa chú ý đến các yếu tố như: Tuổi

của quặng urani, bối cảnh kiến tạo trong quá trình tích tụ trầm tích và tạo khoáng urani, quy luật tích tụ khoáng hoá urani dạng phân tán trong giai đoạn trầm tích

Những tồn tại nêu trên cần được đầu tư nghiên cứu làm sáng tỏ Việc nghiên cứu cấu trúc kiến tạo và lập lại lịch sử tiến hóa bồn trũng Nông Sơn

sẽ giúp ích cho việc lý giải cơ chế hình thành và phân bố các thân khoáng urani trong khu vực nghiên cứu Đây là một trong những cách tiếp cận hợp

lý trong việc giải quyết vấn đề nguồn gốc, điều kiện thành tạo và quy luật phân bố quặng urani khu vực nghiên cứu

Chương 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Cơ sở lý luận về khoáng hoá urani trong cát kết

2.1.1 Các kiểu mỏ urani trong cát kết

Khái quát chung về mỏ urani trong cát kết

Mỏ urani trong cát kết là những tích tụ của urani hình thành chủ yếu do hậu quả của quá trình oxy hóa - khử diễn ra trong tầng đá cát kết thuộc thành

hệ molas tướng sông hồ Các mỏ urani trong cát kết thường được hình thành

ở phần rìa của bồn trũng và ở trong các đá hạt thô, cát kết, trầm tích chứa than, than bùn Urani thường được tích tụ cùng vanadi, đồng, selen và một

số nguyên tố khác

a Đặc điểm hình thái thân quặng

Thân quặng urani trong cát kết có kích thước và hình thái rất đa dạng, thường có dạng thấu kính, dạng vỉa - thấu kính, hoặc ổ, chiều dày thay đổi

từ vài chục cm đến 20 - 30m Sự tái phân bố của urani trong vỉa liên quan với quãng đường và hướng di chuyển của dòng nước cũng như môi trường vây quanh quặng và cấu trúc khống chế là yếu tố chính dẫn đến sự hình thành các thân quặng có kích thước và hình dạng khác nhau

b Nguồn gốc urani trong cát kết

Các kết quả nghiên cứu đến nay đưa ra hai giả thuyết cơ bản về nguồn gốc của việc di chuyển và tích tụ urani như sau:

- Một là, urani được thành tạo đồng sinh trong quá trình tích tụ trầm tích

- Hai là, urani tích tụ do quá trình thấm đọng và di chuyển trong các tầng

đá, làm oxy hóa các vật chất chứa trong trầm tích và hoà tan các hợp chất của urani, giải phóng urani và di chuyển, tích tụ nó ở những khu vực khác

có điều kiện thuận lợi hơn (môi trường khử)

Phân loại mỏ urani trong cát kết

Dahlkamp (2009) phân chia các mỏ urani trong cát kết được chia thành

4 phụ kiểu (Hình 2.1):

+ Phụ kiểu 1 - Mỏ dạng cuốn (Roll - front deposits)

+ Phụ kiểu 2 - kiểu dạng vỉa (Tabular deposits)

+ Phụ kiểu 3 - kiểu đáy lòng sông cổ (Basal channel deposits)

+Phụ kiểu 4 -kiểu cấu trúc/thạch học (Tectonic/lithologic deposits)

Hình 2.1 Các phụ kiểu mỏ urani trong cát kết

2.1.2 Các yếu tố khống chế sự tạo khoáng urani trong cát kết

Vai trò của cấu trúc - kiến tạo: Các yếu tố cấu trúc- kiến tạo

quy mô khu vực và địa phương có vai trò khác nhau trong tạo khoáng urani trong cát kết, nhưng nhìn chung đều tạo ra môi trường thuận lợi cho các thành tạo chứa hoặc lắng đọng urani hoặc tạo ra các cấu trúc phá hủy hoặc

làm phức tạp hóa thân khoáng urani

Vai trò của yếu tố thạch học tướng đá: Thành phần thạch học

và tính chất của đá trầm tích là một trong những yếu tố đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành kiểu mỏ urani trong cát kết theo phương

thức oxy hóa - khử

Vai trò của yếu tố địa hoá: Đối với tạo khoáng urani, tính phân

đới oxy hóa vỉa có vai trò khống chế tạo quặng Đới quặng hoá urani tương ứng với vị trí của barie khử đặc trưng cho sự thay đổi mạnh của điện thế oxy hoá - khử và hàm lượng các hợp phần khác nhau trong nước, cũng như trong

đá

Vai trò của các yếu tố địa chất thuỷ văn: Các miền núi cao được

coi là những khối địa chất thuỷ văn cung cấp nước ngầm cho bồn trũng Mô hình về mỏ urani trong cát kết hiện nay hầu hết đều khẳng định vai trò không thể thiếu được của nước và sự di chuyển của chúng trong các tầng chứa nước

của phần ven rìa của bồn actezi

Vai trò của yếu tố cổ khí hậu: Khí hậu đóng vai trò quan trọng

trong quá trình hình thành các mỏ urani trong cát kết Các nghiên cứu gần đây đều thống nhất rằng các mỏ kiểu này được phân bố chủ yếu ở vùng khí hậu nhiệt đới, ít hơn trong vùng ôn đới và hoàn toàn vắng mặt trong vùng hàn đới

Cách tiếp cận và các phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận

a Nhóm phương pháp khảo sát địa chất cấu trúc

b Nhóm phương pháp phân tích hình thái cấu trúc

c Phương pháp phân tích bất chỉnh hợp và gián đoạn trầm tích

d Phương pháp phân tích động học (Kinematic analysis)

Phương pháp viễn thám

Phương pháp thu thập mẫu

+ Các mẫu thạch học vi cấu tạo

- Mẫu định tuổi quặng urani: lấy trong các thân quặng urani trong cát kết

+ Các mẫu phân tích phổ khối: Được lấy cùng các mẫu định tuổi khoáng

vật urani

Nhóm phương pháp phân tích mẫu

a Phương pháp phân tích mẫu thạch học vi cấu tạo

b Phương pháp phân tích tuổi tuyệt đối

+ Phương pháp định tuổi U - Pb truyền thống: Được gia công và phân

tích tại Phòng thí nghiệm Đồng vị Phóng xạ, Viện Địa chất - Địa vật lý, Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc

+ Phương pháp SHRIMP: Để định tuổi đá trầm tích chứa urani Mẫu

được gia công và phân tích tại Phòng thí nghiệm nghiên cứu cơ bản, Viện Địa chất và Khoáng sản Hàn Quốc (KIGAM)

+Phương pháp LA-ICP-MS: Để định tuổi đá trầm tích chứa urani Mẫu

được phân tích tại Phòng thí nghiệm Pheasant Memorial, Viện nghiên cứu các vật chất Hành tinh, ĐH Okayama, Nhật Bản

+ Phân tích tuổi của quặng urani: Mẫu được phân tích trên Phổ khối

điện tử (EMP) JEOL SuperProbe JXA-8230 tại Phòng thí nghiệm Các

nguyên tố hiếm, Đại học Khoa học và Công nghệ AGH, Ba Lan

c Phương pháp phân tích thành phần khoáng vật quặng urani: Được thực hiện cùng với phân tích tuổi quặng urani

Phương pháp mô hình hóa

Xây dựng mô hình để thể hiện mối quan hệ không gian, thời gian, lịch

sử phát triển kiến tạo cho các đối tượng địa chất thuộc khu vực nghiên cứu

Chương 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG HOÁ URANI

KHU VỰC Đặc điểm địa chất

3.1.1 Địa tầng

Phức hệ Khâm Đức - Núi Vú (NP3-ɛ1 kv) lộ ra dọc phần rìa phía nam và

tạo thành một nêm kiến tạo ở đông nam vùng nghiên cứu, bao gồm: đá hoa gặp cộng sinh với amphibolit, gnei biotit và đá phiến biotit, đá phiến 2 mica, đá

phiến amphibol và các thể pegmatit màu hồng hoặc sáng màu

Hệ tầng A Vương (ɛ2-O1 av): Phần dưới cùng là đá phiến sericit màu

xám phân phiến mỏng xen các lớp quarzit màu trắng ngà, dạng dải Chuyển

tiếp lên trên là đá vôi tái kết tinh màu trắng xám

Hệ tầng Sông Bung (T2a sb): Gồm cuội kết đa khoáng màu xám, xám

tím, sét bột kết màu xám, xám xanh, xen kẹp cát kết tuf, sạn kết tuf, xen các lớp phun trào từ acid đến trung tính, cát bột kết đa khoáng và bột kết vôi Bề

dày 600 - 1800 m

Hệ tầng An Điềm (T3n ađ): Có thành phần chính là sạn kết, sạn kết có

chứa các thấu kính cuội nhỏ, cát kết-sạn kết, cát kết, cát bột kết và bột kết Được phân thành 2 phân hệ tầng là: phân hệ tầng An Điềm dưới (T3n ađ1)

và phân hệ tầng An Điềm trên (T3n ađ2) Bề dày 500 -1300 m

Hệ tầng Sườn Giữa (T3n-r sg): Gồm các đá từ cuội kết đến sét kết Sét

bột kết thường giàu vật chất hữu cơ có màu đen

Hệ tầng Bàn Cờ (J1 bc): Thành phần bao gồm cuội kết thạch anh - silic

xen cát kết, bột kết, sạn kết Đá màu xám xanh, xanh, xám sặc sỡ, đỏ tím Thành phần hạt vụn chủ yếu là thạch anh, felspat, mảnh đá Bề dày của hệ tầng là 740m

Hệ tầng Khe Rèn (J1-2 kr): bao gồm các trầm tích lục nguyên màu xám

xen các lớp đá chứa carbonat ở phần giữa mặt cắt Tổng bề dày đạt

120-150m

Hệ tầng Hữu Chánh (J2 hc): Thành phần gồm chủ yếu là cát kết hạt nhỏ,

bột kết, sét kết có xen các lớp cát kết hạt trung màu xám, xám xanh, xám trắng

bị phong hoá có màu hồng, đỏ và vàng lục

Trầm tích Đệ tứ (Q): cuội, sỏi, bột, sét than bùn ở khu vực An Điềm 3.1.2 Các thành tạo magma xâm nhập

Phức hệ Đại Lộc (g S4-D1 đl): Phức hệ Đại Lộc lộ ra ở phía bắc khu

vực nghiên cứu dưới dạng khối lớn, dạng vòm, kéo dài theo phương đông - tây từ Đại Lộc đến A Sờ

Phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn (γδP2-3 bq): Phân bố ở phía nam khu vực

nghiên cứu tạo thành một thể liên tục kéo dài từ tây sang đông Đây là một tập hợp xâm nhập phân dị dài, biên độ nhỏ, hình thành một dãy biến đổi lên

trên từ mafic - trung tính tới acid

Phức hệ Cha Val (aT3 cv): Lộ ra ở phía tây nam và một khối dạng đẳng

thước ở Khe Dung Thành phần chính của phức hệ là peridotit, pyroxenit, gabro olivin, gabronorit, gabrodiorit, diorit hạt từ nhỏ đến lớn

Phức hệ Hải Vân (aT3 hv): Chỉ gặp một khối nhỏ dạng đẳng thước ở

phía tây nam, gần khu cầu Bến Giằng Thành phần chủ yếu là granit biotit hạt nhỏ đến lớn dạng porphyr

Đặc điểm khoáng hóa urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn

3.2.1 Khái quát đặc điểm phân bố khoáng hóa urani

Trong vùng nghiên cứu có nhiều điểm mỏ, điểm quặng, khoáng hoá urani thuộc các khu Ta Bhing, An Điềm đã được phát hiện, chủ yếu chúng phân

bố ở ven rìa bồn trũng

3.2.2 Đặc điểm thành phần thạch học đá chứa khoáng hóa urani

Đá chứa quặng thường có thành phần là cát kết hạt trung, hạt thô chứa sạn màu xám xen kẽ với lớp bột kết, sét kết màu xám, xám xanh Thân quặng

urani chủ yếu có dạng lớp (tabular), đôi chỗ có biểu hiện dạng cuốn

(roll-front) không rõ ràng và nằm trong các đá có thế nằm đơn nghiêng với góc

dốc thoải từ 7 - 15º Trong các trầm tích chứa urani hạt vụn có thành phần

đa khoáng, khoáng vật phổ biến nhất là thạch anh, ít hơn là plagioclas, hiếm gặp felspat kali và đôi khi hạt vụn là các mảnh đá Thành phần đa khoáng

và độ mài tròn kém đặc trưng cho tích tụ trầm tích lục địa và nằm không xa nguồn cung cấp

3.2.3 Đặc điểm thành phần khoáng vật urani

Các khoáng vật urani nguyên sinh gồm các khoáng vật nasturan, nasturan

ngậm nước và coffinit

Các khoáng vật urani thứ sinh là các sản phẩm biến đổi của các khoáng

vật urani nguyên sinh, gồm: autunit-metaautunit, fotfuranilit, uranopha,

3.2.4 Thành phần hoá học của quặng urani

Kết quả phân tích chi tiết thành phần của khoáng vật coffinit tại Phòng thí nghiệm Phổ khối của Đại học AGH (Krakow, Ba Lan) cho thấy thành phần hoá học của quặng urani khá phức tạp Sự có mặt của F-apatit chứa U,

Th và clausthalit đi cùng với coffinit cho thấy sự tích tụ của tất cả các khoáng vật trong môi trường tạo đá nhiệt độ thấp có sự tham gia của nước tiếp xúc với đá núi lửa và tuff (Piestrzynski và nnk, 2017)

Tuổi của các thành tạo địa chất và quặng urani khu vực Tây Bắc bồn trũng Nông Sơn