Trên Thế Giới Hiện Có Rất Nhiều Đề Xuất Phân Loại Hình Nguồn Gốc Quặng

CHƯƠNG 2

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ LỰA CHỌN MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN, TRỮ LƯỢNG

2.1. TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HOÁ, KHOÁNG VẬT VÀ CÁC LOẠI HÌNH NGUỒN GỐC MỎ VÀNG CÔNG NGHIỆP

2.1.1. Tổng quan đặc điểm địa hoá, khoáng vật vàng

Vàng có trọng lượng nguyên tử 196,967 điểm nóng chảy 1.0640C, điểm sôi 2.9800C. Nguyên tố vàng có 79 điện tử; Au197 ổn định, còn Au198, Au196 kém ổn định trong tự nhiên.

Hàm lượng vàng trung bình trong vỏ trái đất nhỏ hơn 10-6%, phân bố

rộng rãi trong tự nhiên, trong các loại đá khác nhau, trong đất, tro thực vật, trong nước của nhiều con sông và trong nước biển. Có gần 1 tỷ tấn vàng trong nước biển và đại dương với hàm lượng tương đối lớn 3 - 5mg/m3. Tuy đã có nhiều công trình nỗ lực giải quyết vấn đề tuyển công nghiệp vàng trong nước biển và đại dương nhưng hiện vẫn chưa được giải quyết.

Khoáng vật học của vàng đơn giản, vàng có giá trị công nghiệp chủ yếu ở dạng tự sinh và tellua của vàng. Vàng tự sinh hầu như có chứa Ag, một lượng nhỏ Cu và Fe; đôi khi có Bi, Pd và Rd. Liên quan với việc chứa các kim loại khác trong vàng tự sinh, người ta đưa ra khái niệm “Độ tinh khiết của vàng”, nghĩa là hàm lượng vàng: phần nghìn đối với vàng tự nhiên và phần trăm đối với các sản phẩm từ vàng. Ví dụ “Độ tinh khiết 900” có nghĩa là có 900 phần trong 1000 phần vàng và 100 phần các tạp chất khác (Ag, Cu, Fe và các nguyên tố khác); vàng có màu vàng rực rỡ, độ tinh khiết cao, là kim loại mềm và dễ bị mài mòn, thường tạo hợp kim với các kim loại khác như Cu, Pb, v.v, để tăng thêm độ cứng.

Theo tài liệu của N. Phishera (năm 1945), có mối liên hệ mang tính quy luật giữa nhiệt độ thành tạo quặng với độ tinh khiết của vàng. Thân quặng

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 162 trang tài liệu này.

thành tạo ở nhiệt độ cao, độ tinh khiết của vàng đạt 850 - 900 hoặc hơn; ở nhiệt độ trung bình, độ tinh khiết thường nằm trong khoảng 800 - 850; nhiệt độ thấp đạt 500 - 750; khi vàng tự sinh hình thành do kết quả của sự ôxy hóa tellua thì độ tinh khiết đạt tới 900 - 990.

Electrum (Au, Ag) là khoáng vật trung gian trong loạt Au - Ag. Hàm lượng bạc trong electrum thường là 30, 40, thậm chí có thể đạt tới 50%, màu trắng vàng. Vàng thường cộng sinh với sulfua chứa bạc (argentit, quặng đồng xám, proustit, pyrargyrit, v.v.).

Trong các hợp chất tellua thiên nhiên của vàng gồm những hợp chất sau: Calavêrit - AuTe2, trong đó: Au chiếm đến 39%, Ag đến 3%; Silvanit - AuAgTe4 , trong đó: Au chiếm đến 24%, Ag đến 13%; Nagyagit - Au (Pb, Sb, Fe)8(S, Te)11 trong đó vàng chiếm 6-13%.

Các tellua của vàng thường gặp trong tổ hợp với electrum và các khoáng vật nhiệt dịch nhiệt độ thấp khác; trong điều kiện trên mặt các hợp chất này không bền nên trong sa khoáng và trong các đới oxy hóa (mũ sắt) chúng bị phân hủy và hình thành vàng tự sinh.

Trong quặng vàng thường gặp các thể có hình dạng không tự hình như: dạng móc, dạng dây, mạng mạch, xốp hay dạng hạt. Có những dạng hiếm gặp như tinh thể vàng hình lập phương, khối 8 mặt và khối ngũ giác 5 cạnh 12 mặt. Khối lượng vàng chính trong quặng nằm ở dạng các mảnh nhỏ không nhìn thấy được bằng mắt thường. Theo độ lớn của các mảnh có thể chia thành: vàng mắt thấy được với kích thước mảnh bé nhất 100µm; vàng vi thể (cực nhỏ) từ 100µm đến 0,1µm và vàng siêu hiển vi kích thước mảnh từ 0,1µm đến bán kính nguyên tử vàng (0,000145µm).

Trong điều kiện tự nhiên, vàng thường phân bố trong thạch anh dạng mạch hay trong các khoáng vật quặng asenopyrit, pyrit, chalcopyrit, quặng đồng xám, galenit và các sulfua khác.

Phân biệt các dạng tồn tại của vàng trong quặng như sau:

- Vàng tự sinh dưới dạng các hạt tương đối lớn (kích thước từ 0,1 đến vài milimet).

- Vàng tự sinh xâm tán mịn trong thạch anh, barit, calcit, limonit (có kích thước 0,0005mm).

- Vàng xâm tán mịn rải rác trong sulfua.

Đôi khi các hạt vàng bị phủ bởi một lớp màng mỏng màu sẫm từ hợp chất sắt, mangan và các kim loại khác. Vàng có đặc trưng là sự phân bố không đều trong quặng và sự tập trung trong một số phần nhất định của thân quặng. Vàng cục thiên nhiên đã được phát hiện ở nhiều mỏ sa khoáng như Ural, Siberia, Yarkut, Kolmu. Năm 1842 ở sông Tashkytargan đã tìm được cục vàng thiên nhiên “Tam giác lớn” nặng 36,022 kg, khối vàng “Hy vọng” tìm được ở Australia nặng 68,2kg. Năm 1864 cũng ở Australia tìm được 1 cục vàng “Người không quen biết” nặng 70,9kg, ở Brazil giữa thế kỷ 19 tìm được cục vàng tự sinh nặng 193kg.

Nhiều cục vàng thiên nhiên có dấu vết của các khoáng vật chỉ ra rằng trước khi bị rơi vào sa khoáng, chúng nằm trong thân quặng gốc và phát triển trong các khoang (ổ) giữa các tinh thể thạch anh, calcit, pyrit, sphalerit và các khoáng vật khác. Ngoài vàng cục thiên nhiên đặc trưng, ở một số mỏ còn gặp các tích tụ vàng đặc biệt giàu.

Một số lượng lớn các mỏ vàng gốc chứa các nguyên tố có ích đi kèm (Ag, Pb, Zn, v.v.), việc khai thác các nguyên tố này sẽ nâng cao lợi nhuận của mỏ. Vì thế, trong quá trình thăm dò, việc nghiên cứu có hệ thống thành phần vật chất quặng, phân tích các nguyên tố có ích đi kèm trở nên rất quan trọng. Do vậy, việc nghiên cứu định lượng mối quan hệ tương quan giữa vàng với các nguyên tố có ích đi kèm được tác giả đặc biệt quan tâm. Ngoài ra, cũng

cần nghiên cứu công nghệ chế tuyển các nguyên tố đi kèm trong các thân quặng vàng gốc.

Đối với quặng vàng, đặc biệt là vàng gốc có tính biến đổi phức tạp. Vấn đề quan trọng của công tác thăm dò, đánh giá tài nguyên, trữ lượng là nghiên cứu đầy đủ tính biến đổi (mức độ, đặc tính, cấu trúc) và xác định tính đẳng hướng, dị hướng của quặng hoá. Để nhận thức về đặc tính biến đổi của quặng hoá vàng gốc trong vùng, NCS sử dụng phương pháp mô hình hoá (nội dung đề cập ở Chương 3).

2.1.2. Các loại hình nguồn gốc công nghiệp

2.1.2.1. Trên thế giới hiện có rất nhiều đề xuất phân loại hình nguồn gốc quặng vàng gốc (không dưới 100 bảng phân loại).

D. I. Groves trong công trình nghiên cứu đăng trên tạp trí Ore Geology Reviews 13 (1998), cho rằng các mỏ vàng liên quan đến hoạt động kiến tạo, bao gồm quặng vàng trong đới làm giàu biểu sinh, nhiệt độ thấp, porphyr và skarn phân bố trong đới nông khoảng 5km (hình 2.1) [31]. Vàng nhiệt độ thấp và đồng - vàng porphyr (skarn nhiệt độ trung bình cao) thường xuất hiện ở các cung đại dương và cung lục địa. Các đai tạo núi chứa vàng thường xuất hiện trong các đai lục địa tiến triển. Vàng nhiệt độ thấp và vàng trong suối nước nóng (kiểu mỏ vàng Carlin) phân bố trong các đới mở sau cung (Hình 2.2).

V. M. Kreite (1945) đã phân chia các loại hình thành tạo quặng vàng gốc gồm: Cuội kết chứa vàng; vàng - thạch anh dạng mạch và dạng stôcvéc; vàng porphyr (đồng chứa vàng); vàng bạc trong vulcanit.

Môi trường tách dãn

Mạch nước nóng

Chiều sâu

Đới ép/trượt bằng

quặng hình thành trong quá trình tạo núi

Nhiệt độ thấp

Đới nông

Nhiệt độ thấp

Đới trung

Dạng bướu

Đới sâu

Giai đoạn kiến tạo (trầm tích phun trào) và sau tạo núi

Giai đoạn tạo núi

Hình 2.1. Sơ đồ phân bố các mỏ vàng gốc theo chiều sâu “Nguồn: D.I. Groves

and nnk 1998”, [31]

Lục địa

Au nhiệt độ thấp

Cung đảo

Sau cung

Đới hoạt hoá

Tạo núi

Cung lục địa

Au nhiệt độ thấp

Mảng lục địa

Mảng đại dương

Dưới thạch quyển dưới

Quyển mềm

Đứt gãy tách dãn

Đứt gãy siết ép

Hình 2.2. Sơ đồ phân bố các mỏ vàng trong sơ đồ kiến tạo mảng “Nguồn: D.I. Groves and nnk 1998”, [31]

Dike/mạch trong đá biến chất tiếp xúc nhiệt

Mạch trong đứt gãy muộn

Xâm tán trong đá xâm nhập

Thay thế trong sét vôi

Tiếp xúc trao đổi

Mạch thay thế nằm ngang

Hình 2.3: Quặng vàng liên quan với khối xâm nhập sâu ở Yukon-Alaska (Mỹ) “Nguồn: Robert, F. và nnk 2007, Lang et al” [36].

Tiếp xúc trao đổi

Dạng chùm vỉa

Mạch

Xâm nhập nhỏ kéo dài

Mạch

Đới tách dãn

Ngoại tiếp xúc

Xâm tán, thay thế

Cánh hạ

Đới biến đổi nhiệt phân bố bên trên khối xâm nhập

Cánh treo

Hình 2.4. Sự phân bố các vành địa hoá, khoáng vật nguồn magma xâm nhập sâu từ trong ra ngoài “Nguồn: Robert, F and nnk 2007” [36].

Hart (2005), sau khi nghiên cứu mỏ vàng ở Yukon-Alaska (Mỹ) đã nhận thấy theo chiều sâu và theo chiều ngang có tính phân đới tương đối rõ ràng (hình 2.3, 2.4) [36]. Từ khối xâm nhập ra phía ngoài ông đã chia ra làm bốn trường địa hoá khoáng vật bao gồm:

- Trường 1: Au - Bi - Te±W phân bố ngay trên khối magma ở độ sâu khoảng 5km.

- Trường 2: Au - As dạng mạch, xâm tán, ở độ sâu khoảng 4km.

- Trường 3: As - Sb - Au dạng mạch trong các khe nứt ở độ sâu từ 3 - 4km.

- Trường 4: Ag - Pb - Zn dạng mạch trong các khe nứt phân bố ở mái của khối xâm nhập, độ sâu thành tạo khoảng 2km.

Căn cứ vào độ sâu và nhiệt độ thành tạo, Emons (1973) và E. Raguin (1961) phân ra vàng thuộc nhóm mỏ nhiệt độ cao (hypothermal), nhiệt độ trung bình (mesothermal) và nhiệt độ thấp (epithermal), ngoài ra còn có các mỏ liên quan với pegmatit và biến chất tiếp xúc trao đổi skarn (pyrometasomatic) [14].

Dựa vào tướng độ sâu liên quan đến magma xâm nhập, V. N. Cotlia

[14] chia cấu trúc chứa vàng thành các tướng: (1) sâu vừa (Meso và hypobasal) gồm các mỏ vàng trong đới biến chất tiếp xúc trao đổi skarn ở độ sâu 3- 5km; (2) tướng sâu vừa và nông, nơi trồi cao của khối xâm nhập, trong các đới albit hoá, chiều sâu tồn tại 2 - 4km; (3) tướng nông thuộc phần vòm khối xâm nhập (hypabisal) liên quan đến các đới biến đổi grêizen hoá, độ sâu tồn tại 1 - 4km; (4) tướng nông rìa khối xâm nhập, liên quan đến hiện tượng berizit hoá, chiều sâu tồn tại 1 - 3km; (5) tướng phun trào và á phun trào, liên quan đến hiện tượng carbonatit hoá, quarzit thứ sinh, chiều sâu tồn tại 1 - 2,5km và (6) tướng á phun trào liên quan đến các đới argilit hoá, sericit hoá, prophylit hoá, chiều sâu tồn tại 0,1 - 2,1km.

Theo A. E. Kariaxiki, Tatarinov, E. A. Strarma (1975), trong các mỏ Ni - Cu, mỏ pegmatit và mỏ kiểu skarn (asenopyrit và pyrotin), cũng như trong nhiều kiểu mỏ nhiệt dịch như mỏ đồng, đồng molybdel, đa kim, antimon, acsen chứa lượng vàng nhỏ, vàng có giá trị công nghiệp chính gồm các mỏ thuộc các kiểu nguồn gốc:

- Mỏ nhiệt dịch nhiệt độ cao: kiểu thành hệ vàng-asenopyrit thường nằm trong các khối granitoid hay trong các đá biến chất tuổi tiền Cambri hoặc Paleozoi. Đặc trưng cho kiểu nguồn gốc này là các mạch thạch anh chứa vàng, đá phiến chứa vàng bị thạch anh hóa và pyrit hóa. Thân quặng có ranh giới không rõ ràng đến các mạch có ranh giới rõ ràng với đá vây quanh.

Vàng tự sinh được đặc trưng bởi mối liên quan cộng sinh một phần với các mạch thạch anh và sulfua (pyrit, asenopyrit, quặng đồng xám, chalcopyrit, hiếm hơn là galenit và các sulfua khác). Vàng tự sinh thường gặp các hạt có hình dạng không tự hình; rất hiếm khi gặp các tinh thể lập phương. Kích thước hạt vàng dao động trong phạm vi lớn từ các hạt siêu hiển vi đến các cục to.