Nội dung

Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 58, Kỳ 5 (2017) 363-378 363 Áp dụng một số bài toán địa chất để dự báo độ sâu tồn tại và đánh giá triển vọng quặng Pb- Zn khu vực Chợ Đồn - Chợ Điền Nguyễn Phương 1,*, Nguyễn Thị Thu Hằng 2, Tăng Đình Nam 3, Houmphavanh Phatthana 4 1 Khoa Môi trường, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam Liên đoàn Vật lý Địa chất, Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Việt Nam 3 Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Việt Nam 4 Nghiên cứu sinh, Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào 2 THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT Quá trình: Nhận bài 15/08/2017 Chấp nhận 18/10/2017 Đăng online 30/10/2017 Bài báo giới thiệu một số kết quả nghiên cứu mới đạt được trong quá trình áp dụng phối hợp phương pháp toán địa chất với phương pháp truyền thống để dự báo độ sâu tồn tại và đánh giá triển vọng quặng chì, kẽm ẩn, sâu trong khu vực Chợ Đồn - Chợ Điền. Kết quả nghiên cứu cho thấy các yếu tố khống chế quặng hóa chì - kẽm trong khu vực nghiên cứu là magma, cấu trúc kiến tạo và thạch địa tầng. Trong khu vực nghiên cứu các nguyên tố Sb, Ag, Cd, Cu có quan hệ khá chặt chẽ với Pb và Zn. Do đó, để tìm kiếm quặng chì kẽm trong khu vực bằng phương pháp địa hóa, ngoài Pb, Zn cần sử dụng tổ hợp nguyên tố Sb, Ag, Cd, Cu. Sử dụng phương pháp thống kê hai chiều đã xác định được mối quan hệ tương quan của các nguyên tố Pb, Zn, Sb, Ag, Cd, Cu với độ sâu tồn tại quặng hóa trong khu vực; đồng thời dự báo độ sâu tồn tại quặng. Kết quả thiết lập phương trình hồi quy diễn đạt sự phân bố của Pb - Zn theo chiều sâu cho thấy quặng chì - kẽm trong khu vực nghiên cứu chủ yếu tập trung từ cột + 900m đến cột +770m (phần trên mặt) và từ dưới cột +770 m đến côt+ 300 m (phần quặng ẩn, sâu), tương ứng độ sâu từ 100 m đến 500 m so với bề mặt địa hình hiện tại. Kết quả dự báo tài nguyên quặng ẩn, sâu theo phương pháp dự báo định lượng (tính từ độ sâu 100 - 500m so với bề mặt địa hình hiện tại ở từng khu mỏ) trong khu vực nghiên cứu đạt khoảng 2.831 - 3.082 nghìn tấn (Pb + Zn) và tập trung chủ yếu ở Phia Khao - Bô Pen, LaPointe Lũng Hoài - Mán - Suốc, Bình Chai - Cao Binh, Bô Luông - Đèo An; tiếp đến là Lũng Cháy - Suối Teo - Khuổi Khem, Ba Bồ và Phù Sáp. Từ khóa: Quặng ẩn sâu Chợ Đồn Chợ Điền © 2017 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. 1. Đặt vấn đề _____________________ *Tác giả liên hệ E-mail: nguyenphuong@humg.edu.vn Theo tài liệu đo vẽ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1: 200.000, 1: 50.000 và các công trình nghiên cứu trước (Nguyễn Kih Quốc, 1974; Đỗ Quốc Bình, 2005; Tăng Đình Nam và nnk., 2016), khu vực Chợ Đồn - Chợ Điền có nhiều 364 Nguyễn Phương và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 363-378 loại hình khoáng sản có giá trị, đáng chú ý là quặng chì - kẽm... Mặc dù đã đựơc đầu tư nghiên cứu từ lâu, nhưng hầu hết các công trình chỉ tập trung nghiên cứu, điều tra, đánh giá và thăm dò đến độ sâu <150m, phần quặng nằm sâu, quặng ẩn hiện chưa được quan tâm nghiên cứu. Để có cơ sở khoa học cho việc định hướng quy hoạch công tác điều tra, thăm dò phục vụ khai thác, sử dụng hợp lý và có hiệu quả khoáng sản chì- kẽm và các kim loại đi kèm, việc đánh giá triển vọng quặng ẩn, sâu ở các vùng triển vọng một cách toàn diện và hệ thống trên cơ sở áp dụng các phương pháp, kỹ thuật mới là rất cần thiết. Bài báo giới thiệu kết quả áp dụng phối hợp một số bài toán địa chất để dự báo độ sâu tồn tại và đánh giá triển vọng quặng chì - kẽm ẩn, sâu khu vực Chợ Đồn - Chợ Điền. 2. Tổng quan khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu thuộc phần đông nam đới Lô Gâm, có cấu trúc địa chất phức tạp, với nhiều loại hình khoáng sản có giá trị, nhiều mỏ đã và đang được điều tra, thăm dò và khai thác; trong đó có quặng chì - kẽm. Đới Lô Gâm gồm phần lớn diện tích của đới Sông Lô (A. E. Dopvjicov và nnk.,1965) trừ phần diện tích khối granitoid Sông Chảy, sau này Trần Văn Trị gọi là Đới phức nếp lõm Sông Gâm (Trần Văn Trị và nnk., 1977) và gần đây nhất là Đới Tây Việt Bắc (Trần Văn Trị và nnk., 2009). Trên bản đồ địa chất khu vực, diện tích nghiên cứu có mặt các thành tạo trầm tích, trầm tích biến chất từ Paleozoi đến Đệ tứ, gồm hệ tầng Phú Ngữ (O3-S1 pn), Hệ tầng Phia Phương (D1 pp), Hệ tầng Mia Lé (D1 ml), Hệ tầng Khao Lộc (D1-2 kl), Hệ tầng Văn Lãng (T3 n-r vl1), Hệ Đệ tứ không phân chia (Q) (Hình 1). Hoạt động magma xâm nhập trong khu vực có mặt từ Paleozooi đến Paleogen, gồm Phức hệ Phia Ma (ξ PZ2 pm1), Phức hệ Ngân Sơn (D3ns1), phức hệ Núi Chúa (νaT3n nc), phức hệ Phia Bioc (πaT3n pb) và Phức hệ Chợ Đồn (ξ E cđ) (Hình 1). Khu vực Chợ Đồn - Chợ Điền nằm gần trọn trong nếp lồi Phia Khao, được cấu thành bởi các thành tạo thuộc hệ tầng Khao Lộc, phần nhân là tập 1 chuyển dần ra tập 2 và ngoài cùng là tập 3. Theo đa số các nhà nghiên cứu, đây là cấu trúc thuận lợi khống chế và liên quan đến quặng hóa chì - kẽm trong khu vực. Hệ thống đứt gãy phương đông bắc - tây nam là hệ thống khống chế quặng hóa chì - kẽm trong khu vực, ngoài ra còn có hệ thống tây bắc - đông nam, hệ thống á vĩ tuyến, các hệ thống này chủ yếu làm phức tạp hóa cấu trúc khu vực và gây khó khăn cho công tác liên kết các thân quặng. 3. Đặc điểm phân bố quặng chì - kẽm khu vực Chợ Đồn - Chợ Điền 3.1. Vị trí địa chất, hình thái và thế nằm thân quặng Quặng chì - kẽm liên quan chặt chẽ với các cấu trúc nếp lồi nhỏ đi cùng với đứt gãy phương đông bắc - tây nam. Đá chứa quặng chủ yếu là đá vôi, đá vôi - dolomit đá vôi tái kết tinh phân lớp mỏng đến vừa, đá phiến vôi, thứ đến đá hoa phân lớp mỏng, phân lớp vừa đến dạng khối, ít hơn trong đá vôi sericit, vôi - sét thuộc hệ tầng Khao Lộc. Đá bị dập vỡ mạnh, biến đổi calcit hóa, dolomit hóa, thạch anh hóa, sericit hóa, clorit hóa. Cấu trúc chứa quặng chủ yếu là các hệ thống đứt gãy xuyên cắt lớp và khe nứt tách lớp trong các nếp lồi nhỏ và nếp oằn phát triển trong các thành tạo. Chiều dày thân quặng thay đổi từ 1,5- 5m, ở phần cánh đứt gãy, đới quặng phát triển theo mặt lớp dày >30m, đôi khi đến 100m, độ dày thân quặng giảm dần khi xa dần đứt gãy. Như vậy quặng hóa vừa phát triển theo chiều sâu của đứt gãy vừa phát triển theo đường phương của đá ở cánh của đứt gãy, hình thái tổng thể đới quặng có dạng răng lược (Tăng Đình Nam và nnk., 2016). Tổng hợp tài liệu điều tra thăm dò cho thấy ở khu Lũng Hoài - La Pointe có 57 lỗ khoan gặp quặng Pb- Zn phát triển đến độ sâu >100m, độ sâu gặp quặng lớn nhất 252,2 - 253,4m (LK.87 LP), độ sâu gặp đá biến đổi có xâm tán sulfur Pb- Zn lớn nhất đạt 278 - 281m (LK.88 LP) (Tăng Đình Nam và nnk., 2016), có nhiều lỗ khoan gặp quặng sulfur Pb- Zn hoặc đá biến đổi có chứa sulfur Pb- Zn ở độ sâu >200m. Ở khu Bình Chài gặp quặng ở độ sâu 214,5 m 218m (LK.11) (Tăng Đình Nam và nnk., 2016), thân quặng phát triển theo đới dập vỡ và xuyên theo mặt lớp vào đá vây quanh dạng răng lược. Ở khu Bó Luông - Đèo An có 16 lỗ khoan gặp quặng sulfur Pb-Zn ở độ sâu >100m, độ sâu gặp quặng lớn nhất đạt 184 -185m (lLK.54 BD) (Tăng Đình Nam và nnk., 2016). Nguyễn Phương và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 363-378 365 Hình 1. Sơ đồ địa chất và khoáng sản vùng Chợ Đồn - Chợ Điền, Bắc Cạn (Tăng Đình Nam và nnk., 2016; Nguyễn Kinh Quốc, 1974). 366 Nguyễn Phương và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 363-378 Các thân quặng trong cùng một khu mỏ cũng khá phức tạp và đa dạng, ở các khu mỏ khác nhau lại càng phức tạp và đa dạng hơn. Hình thái thân quặng nguyên sinh và thân quặng thứ sinh có đặc trưng riêng; trong đó có nhiều thân quặng ẩn, sâu đã được ghi nhận theo tài liệu địa vật lý và các lỗ khoan sâu trên 200m (Nguyễn Tuấn Anh, 2010; Tăng Đình Nam và nnk., 2016), cụ thể: + Quặng nguyên sinh thường có dạng mạch, hệ mạch, thấu kính, chuỗi thấu kính, vỉa, ít hơn có dạng đẳng thước (dạng bướu, dạng ổ), đặc trưng cho kiểu quặng sulfur Pb- Zn. + Quặng thứ sinh: chuyển dạng dồn tích trong lớp phủ hoặc trong hang, phễu karst, chúng có mặt ở hầu hết các mỏ, nhưng phát triển mạnh hơn ở khu Bó Luông và khu Phia Khao. - Trong khu vực đã ghi nhận được 2 loại thân quặng: dạng mạch xuyên cắt đá vây quanh và dạng giả tầng (theo mặt lớp hoặc giả theo mặt lớp). Hai kiểu này thường gắn bó mật thiết với nhau trong cùng một khu mỏ; tuy nhiên tùy từng vị trí cấu trúc, ưu thế về số lượng của từng kiểu khác nhau. 3.2. Thành phần khoáng vật và cấu tạo quặng - Khoáng vật quặng nguyên sinh chủ yếu là sphalerit, galenit, pyrit, arsenopyrit, pyrotin, thứ sinh có smitsonit, cerussit, siderit, rodochrozit, limonit, gơtit. Khoáng vật phi quặng chủ yếu là calcit, thạch anh (Hồ Vương Bính, 1974; Đỗ Quốc Bình, 2005; Nguyễn Văn Niệm, Mai Trọng Tú và nnk., 2010; Tăng Đình Nam và nnk., 2016). - Quặng chủ yếu có cấu tạo xâm tán, gân mạch, dải, đốm, dăm kết. Trong cấu tạo dải, các dải quặng giàu sphalerit, dải quặng giàu pyrit xen kẹp nhau trong đá gốc. Cấu tạo gân mạch thường tạo thành hệ mạch quặng đặc sít lấp đầy khe nứt, hoặc mặt tách lớp. Cấu tạo dăm kết phát triển trong thân quặng liên quan đến đới dập vỡ. Cấu tạo xâm tán, các khoáng vật quặng nằm xâm tán trong đá vây quanh bị biến đổi (đá vôi, đá sét vôi, … bị biến đổi). 3.3. Thành phần hóa học Các nguyên tố quặng gồm Zn, Pb, nguyên tố đi kèm có Cd, Cu , Ag, Au… Kết quả phân tích hấp thụ nguyên tử ở một số mỏ cho tổng hàm lượng các nguyên tố Zn+ Pb dao động từ 12% đến 66%, trung bình 25%. Hàm lượng Pb dao động từ 0,18% đến 64,1%, trung bình 7,4%, Zn dao động từ 2,28% đến 43,61%, trung bình 18,6% (Tăng Đình Nam và nnk., 2016). Theo kết quả phân tích ICP hàm lượng Cd nhiều mẫu đạt 1- 2%; Cu có nhiều mẫu đạt 0,0050,01%. 4. Phương pháp nghiên cứu 4.1. Cơ sở dự báo quặng Pb - Zn ẩn, sâu trong khu vực nghiên cứu Để dự báo khả năng tồn tại quặng ẩn, sâu trong khu vực, dựa vào các dấu hiệu đặc trưng sau: - Biểu hiện khoáng sản trên mặt: các dấu hiệu tìm kiếm quan trọng là vết lộ quặng, các vành tảng lăn quặng, các mũ sắt hay các đới limonit hoặc sắt mangan là các dấu hiệu tìm kiếm trực tiếp cho việc tìm kiếm các thân quặng sulfur chì, kẽm ở dưới sâu như đã phát hiện ra nhiều mỏ và điểm quặng (Nà Tùm, Khuổi Khem...). - Quy mô quặng hóa: Kết quả tổng hợp tài liệu cho thấy: + Ở khu Lũng Hoài - La Pointe độ sâu gặp quặng theo tài liệu khoan đạt trên 250m, độ sâu khoan gặp đá biến đổi có xâm tán quặng Pb- Zn khoảng 280 m, có nhiều lỗ khoan gặp quặng hoặc đá biến đổi có xâm tán quặng Pb- Zn ở độ sâu >200m. + Khu Bình Chài gặp quặng ở độ sâu trên 210 m. + Khu Bó Luông - Đèo An, gặp quặng ở độ sâu > 180 m. Tổng hợp tài liệu cho thấy trong khu vực nghiên cứu, đới quặng ở khu La Pointe có quy mô lớn, phần lộ trên mặt có chiều dài khoảng 5000m, chiều rộng 750m. Thân quặng có kích thước lớn (bề dày đạt từ <1m đến 5m - 27m, chiều dài đạt từ < 100m đến 1000 - 1800m). Có nhiều mỏ, quặng Pb-Zn đang được khai thác với quy mô và sản lượng lớn như mỏ Bình Chài, Phia Khao, Đèo An. Chấp nhận theo quan điểm Iu.V. Lir và nnk (1984) (Lir Iu. V., 1984) độ sâu thân quặng tương quan thuận với quy mô (chiều dài) thân quặng (h= 0,6*l, trong đó h là độ sâu tồn tại thân quặng, hoặc đới quặng theo hướng dốc, l chiều dài thân quặng/hoặc đới quặng). - Độ sâu bóc mòn thân quặng: để đánh giá mức độ bóc mòn quặng, tác giả sử dụng tỷ lệ (Pb.Zn.Ba)/(Co.Ni.Sn), kết hợp tỷ lệ K= Pb/(Pb+Zn) và các dấu hiệu về khoáng vật quặng. Nguyễn Phương và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 363-378 - Dị thường địa vật lý: kết quả đo có dị thường điện trở suất nhỏ của kết quả đo trường chuyển và từ tellur, có dị thượng trọng lực địa phương âm, dị từ yếu với biên độ nhỏ. Kết quả đo từ đã xác định được 13 dải dị thường địa phương yếu, với biên độ chủ yếu là 30nT, được thể hiện trên sơ đồ tổng hợp kết quả đo từ. Các dải dị thường này có thể liên quan với đứt gãy, đới biến đổi (Tăng Đình Nam và nnk., 2016). Kết quả đo trường chuyển đã xác định được 10 đới điện trở suất thấp, có giá trị điện trở suất chủ yếu nhỏ hơn 200 m, phát triển đến độ sâu trên 300 m, chiều rộng của đới thay đổi từ 50m đến 600 m. Các đới dị thường điện trở suất thấp này liên quan với đứt gãy, đới biến đổi, dập vỡ nứt nẻ có triển vọng quặng ẩn sâu. - Dị thường địa hóa: để phục vụ công tác tìm kiếm, thăm dò, dự báo khả năng tồn tại và triển vọng quặng ẩn, sâu, người ta phải thành lập bản đồ vành phân tán địa hóa của nguyên tố chỉ thị và xác lập các bậc dị thường tương ứng. Trong tìm kiếm khoáng sản bằng phương pháp địa hóa, thường phân các dị thường theo 3 bậc: Dị thường bậc 1, dị thường bậc 2 và dị thường bậc 3 (Trophimov, Rơtrkov, 1999; Đồng Văn Nhì và nnk., 2006). Hàm lượng giới hạn dưới của các bậc dị thường có thể xác định gần đúng theo qui tắc 3 sigma, cụ thể: + Ngưỡng dưới của dị thường bậc 1: Xd1 = Xf +  (1a); + Ngưỡng dưới của dị thường bậc 2: Xd2 = Xf + 2 (1b); + Ngưỡng dưới của dị thường bậc 3: Xd3 = Xf + 3 (1c). Trong đó: Xf - giá trị hàm lượng phông, còn gọi giá trị hàm lượng trung bình khu vực của nguyên tố và  - quân phương phương sai (hay độ lệch quân phương) được xác định theo mô hình toán thống kê (Đồng Văn Nhì và nnk., 2006). Kết quả xử lý tài liệu địa hóa có những nét đặc trưng sau: + Phần phía đông khu vực nghiên cứu, các dị thường các nguyên tố chỉ thị mạnh (Nà Tùm, Ba Bồ, Nà Bốp) và rất mạnh (Lũng Váng) đặc biệt có mặt các dị thường bậc cao của Sn. + Phần phía tây khu vực Chợ Đồn - Chợ Điền là các dị thường yếu và không có dị thường Sn. Kết quả tổng hợp tài liệu cũng chỉ rõ, dù yếu hay mạnh nhưng tất cả các dị thường đều phù hợp 367 hoặc trùng với vị trí khoáng hóa đã phát hiện trong vùng; đồng thời mỗi trường dị thường và các dị thường địa hóa riêng lẻ đều phản ánh được các đặc điểm cấu trúc địa chất, tính chất và mức độ khoáng hóa chì - kẽm trong khu vực nghiên cứu. 4.2. Áp dụng một số bài toán địa chất để dự báo độ sâu tồn tại và đánh giá triển vọng quặng Pb - Zn khu vực nghiên cứu Đề luận giải và dự báo triển vọng quặng ẩn, sâu khu vực nghiên cứu, tác giả sử dụng một số bài toán địa chất sau: - Sử dụng mô hình thống kê hai chiều và đa chiều để dự báo độ sâu phân bố quăng Pb - Zn. - Áp dụng một số phương pháp dự báo định lượng để đánh giá triển vọng quặng Pb - Zn ẩn, sâu trong các diện tích có triển vọng. Hiện các nhà địa chất đề xuất nhiều hướng khai thác mô hình thống kê thực dụng trong giải quyết nhiệm vụ điều tra, đánh giá và thăm dò khoáng sản; một trong hướng khai thác mô hình thống kê là sử dụng để dự báo tài nguyên khoáng sản nào đó theo tài liệu địa chất - địa hóa - địa vật lý. Với mục tiêu xác định mối quan hệ tương quan giữa các nguyên tố tạo quặng chì - kẽm và giữa chúng với độ sâu phân bố (tồn tại) trong khu vực, chúng tôi sử dụng mô hình thống kê hai chiều. Mô hình thống kê 2 chiều cho phép xác định mối quan hệ giữa các nguyên tố chính với các nguyên tố đi kèm trong các thân quặng, đới quặng (khu mỏ) và giữa chúng với chiều sâu tạo quặng; đồng thời cho phép xây dựng phương trình hồi quy diễn đạt sự phụ thuộc giữa hàm lượng các nguyên tố với độ sâu phân bố quặng là cơ sở để dự báo định lượng độ sâu tồn tại quặng chì - kẽm trong khu vực nghiên cứu. - Hệ số tương quan cặp giữa 2 thông số (nguyên tố) xác định theo công thức: n n 1 n (2)  xi y i  n  xi  y i i 1 i 1 i 1 rxy  n 1 n n 2 1 n  2 2  x  ( x ) y  (  yi )2     i i i  i 1   n i 1 n i 1   i 1  Trong đó: Xi, Yi - giá trị thông số (nguyên tố) ở mẫu (điểm) thứ i, n - số mẫu (điểm) nghiên cứu. Khi rxy > 0 thì x và y có mối quan hệ thuận; ngược lại rxy < 0, giữa x và y có mối quan hệ nghịch. Hệ số tương quan rxy càng tiến đến gần  1 thì mối 368 Nguyễn Phương và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 363-378 liên hệ tương quan càng chặt chẽ. Mối liên hệ tương quan thống kê giữa hai trị số ngẫu nhiên được xem là có thực, nếu hệ số tương quan r theo giá trị tuyệt đối khác 0. Để khẳng định sự có mặt hay không của mối quan hệ này, có thể kiểm tra theo tiêu chuẩn t: t r r ; r  1 r2 n (3) Nếu t > 3 thì giữa x và y được khẳng định là có mối quan hệ tương quan. - Phương trình hồi quy: phương trình hồi quy diễn đạt sự phụ thuộc tuyến tính của y theo x và ngược lại giữa x theo y có dạng: y = ax + b ; x = a1y + b1 (4) - Trong thực tế thường gặp nhiều trường hợp sự phụ thuộc giữa hai tính chất địa chất không thể diễn đạt dưới dạng phương trình đường thẳng mà là đường cong. Có rất nhiều dạng đường cong khác nhau. Song hay gặp là các dạng sau: + Dạng đường cong Parabon với phương trình hồi quy bậc 2: y= f(x) = ax + bx2 + c (5) + Dạng hình sin: y = f(x) = a.sin (bx + c) (6) + Dạng hàm mũ: (7) y = f(x) = a.ebx Hoặc dạng phương trình bậc 3, 4,… Để đánh giá mối quan hệ phụ thuộc tương quan giữa x và y, người ta sử dụng quan hệ tương quan đa chiều, quan hệ tương quan được tính theo công thức:   1 trong đó:  2  y2 (8) 1 n 2 1 n ( y i  yT ) 2 (8a)  i  n  n i 1 i 1 Trong các phương trình 2, 3, 3a, …5a, các ký hiệu đã giải thích ở phương trình 1. Quan hệ tương quan  dao động trong khoảng từ 0 - 1. Giá trị càng gần 1 thì mối quan hệ giữa x và y càng chặt chẽ, khi  = 0, thì mối quan hệ tương quan hoàn toàn vắng mặt. Khác với phương pháp xác định hệ số tương quan cặp rxy, quan hệ tương quan  được xác định trên cơ sở xác định hàm tương quan hồi quy y = f(x). Hàm tương quan hồi quy thường được xác định dựa vào tài liệu thực tế bằng phương pháp bình phương tối thiểu (Đồng Văn Nhì, Nguyễn Phương và nnk., 2006).  2  Phương pháp này được sử dụng để xác định môi tương quan giữa hàm lượng Pb, Zn với các nguyên tố tạo quặng và giưã chúng với độ sâu tạo quặng (độ sâu phân bố quặng - H) cho khu vực nghiên cứu. Đồng thời sử dụng để xác lập phương trình hồi quy diễn đạt sự phụ thuộc của Pb, Zn theo độ sâu tồn tại quặng hóa; là cơ sở để dự báo độ sâu tồn tại quặng Pb - Zn trong khu vực nghiên cứu. 4.3. Phương pháp dự báo tài nguyên quặng chì - kẽm ẩn, sâu Để dự báo tiềm năng tài nguyên quặng chì kẽm trong khu vực (dự báo cho quặng ẩn, sâu), chúng tôi sử dụng phương pháp tính thẳng theo thông số quặng hóa và phương pháp tương tự địa chất - khoáng sản. Đây là hai trong số các phương pháp dự báo sinh khoáng định lượng được nhiều nhà địa chất trên thế giới và ở nước ta sử dụng dự báo tài nguyên cho vùng quặng, nút quặng,…. trong công tác điều tra, tìm kiếm khoáng sản. 4.3.1. Phương pháp tính thẳng theo hệ số chứa quặng Phương pháp tính thẳng theo thông số quặng hóa, còn gọi tính thẳng theo hệ số chứa quặng. Đây là phương pháp được áp dụng nhiều nhất để dự báo tài nguyên trong vùng quặng, trường quặng hoặc cho đới khoáng hoá (đới quặng) nhất định (Đặng Xuân Phong, Nguyễn Phương, 2008) Tài nguyên dự báo được đánh giá theo công thức: (9) Qq= Msp. Ssp. d.kq (10) P = Qq. Cq = Msp. Ssp. d. Kq. Cq Trong đó: Qq - Khối lượng đất đá quặng (tấn); P - Tài nguyên quặng Tấn); Msp - Chiều dày trung bình của lớp đá chứa quặng (m); Ssp - Diện tích các lớp đá chứa quặng (m2); d - Thể thể trọng của đá chứa quặng (T/m3); Cq- Hàm lượng trung bình của Pb + Zn (%). Kq: Hệ số chứa quặng xác định theo công thức: N Kq =  Kq i 1 i (11) N Trong đó: Kqi là hệ số chứa quặng xác định trên một số mặt cắt chuẩn và tính theo công thức: M qi Kqi = (12) M Sfi (Mqi là Tổng chiều dày thân quặng, mạch Nguyễn Phương và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 363-378 quặng trên cắt chuẩn thứ I (m); MSf là chiều dày đới quặng/hoặc đới khoáng hóa trên mặt cắtchuẩn thứ i (m). Phương pháp tính có độ tin cậy cao khi có đủ tài liệu khoanh vẽ các đới khoáng hoá trên bình đồ, độ sâu dự báo quặng xác định theo phương pháp tương tự hay dự báo theo các dấu hiệu địa hoá, địa vật lý. Độ tin cậy của tài nguyên dự báo đạt tài nguyên cấp 334. 4.3.2. Phương pháp tương tự địa chất - khoáng sản Tài nguyên dự báo (tài nguyên suy đoán hay phỏng đoán) tính theo công thức sau: Qq = Ssp . qc. Eij (13) P = Qp . Cq = Ssp. qc. Eij. Cq (14) Trong đó: - qc: Độ chứa quặng trong một đơn vị diện tích chuẩn, các ký hiệu khác chỉ dẫn ở công thức 10. - Cq- Hàm lượng trung bình của Pb + Zn (%). - Eij: hệ số mức độ tương tự của khu vực cần tính toán tài nguyên so với khu vực chuẩn tính theo công thức: k E  X i , X j   cov  X i , X j   a p 1 ip k .a jp p 1 (15) k  a . a 2 ip p 1 2 jp Với aip, ajp: giá trị thông số nghiên cứu thuộc đối tương p; k là số đối tượng cần so sánh. 5. Kết quả và thảo luận 5.1. Xác lập các dấu hiệu dự báo quặng chì - kẽm ẩn sâu ở khu vực Chợ Đồn - Chợ Điền 5.1.1. Các yếu tố địa chất liên quan và khống chế quặng chì - kẽm Trên cơ sở phân tích tổng hợp các kết quả nghiên cứu điều tra về địa tầng, kiến tạo, magma và mối liên quan với quặng hóa chì - kẽm trong khu vực cho phép xác lập các yếu tố liên quan và khống chế quặng hóa Pb - Zn như sau: * Yếu tố thạch địa tầng: Khu vực Chợ Đồn - Chợ Điền, quặng hóa chì kẽm tập trung trong các thành tạo carbonat. Các tập đá vôi, đá vôi tái kết tinh màu xám là yếu tố chứa quặng Pb - Zn thuận lợi nhất, các thành tạo này chủ yếu tập trung ở nhân nếp lồi Phia Khao, giảm dần ra hai cánh của nếp lồi. Tầng chứa ít thuận lợi hơn là đá hoa màu trắng, đá phiến vôi, đá 369 phiến vôi sericit, vôi - silic. Đá phiến đóng vai trò là tầng chắn dung dịch tạo quặng trong khu vực. *Yếu tố cấu trúc kiến tạo: - Các nếp uốn, các kiến trúc lồi nhỏ trong một phức nếp uốn hoặc một kiến trúc vòm lớn hơn. Các nếp uốn, các vòm nâng nhỏ thường đi kèm với các hệ thống đứt gãy bậc 2, tạo nên vị trí thuận lợi cho việc tập trung quặng, nhất là phần cánh của nếp uốn và rìa các vòm nâng. Ở Chợ Đồn - Chợ Điền cấu trúc nếp lồi Phia Khao thuận lợi cho tập trung quặng hóa Pb - Zn, với quy mô lớn, hàm lượng cao. Các nếp oằn nhỏ nằm trong cấu tạo đơn nghiêng như Nà Tùm, Ba Bồ, Nà Bốp,… là nơi thuận lợi cho tích tụ quặng hóa Pb- Zn. Phức nếp lồi lớn Phia Khao, các nếp lồi nhỏ, các nếp oằn rất thuận lợi cho tập trung quặng hóa. Thực tế cho thấy quy mô thân quặng ở trung tâm nếp lồi lớn hơn so với ở cánh. Ở đỉnh các nếp lồi nhỏ quặng hóa tập trung dạng thấu kính bề dày >5m, rộng >15m, bề dày thân quặng lớn nhất ở đỉnh nếp lồi, quặng phát triển lấp đầy theo mặt tách lớp, thay thế trao đổi với các lớp đá vôi. Đặc biệt tại khu vực nếp lồi Phia Khao, các đá carbonat giàu vật chất hữu cơ và đá hoa thường có thế nằm thoải 5 - 150, có chỗ gần như nằm ngang, hay bị uốn nếp là điều kiện thuận lợi để lắng đọng và tích tụ quặng. - Các đứt gãy, đới dập vỡ đóng vai trò là kênh dẫn dung dịch tạo quặng, đồng thời cũng là nơi tích tụ, lấp đầy quặng hóa. Các kết quả nghiên cứu biến dạng khe nứt cũng cho thấy khu vực nếp lồi Phia Khao quặng Pb - Zn chủ yếu lấp nhét vào hệ thống khe nứt theo mặt lớp phương ĐB - TN và hệ khe nứt nằm trong đới đứt gãy có phương bắc ĐB - nam TN là hệ khe nứt cộng sinh trong pha biến dạng uốn nếp, liên quan đến đới căng dãn của vòm nếp lồi Phia Khao (Tăng Đình Nam và nnk., 2016), tạo nên đới dăm kết vôi cùng với các mạch calcit, thạch anh chứa quặng Pb - Zn. Ở khu vực Chợ Đồn, quặng Pb - Zn nằm trong các đới phá hủy đứt gãy có phương á kinh tuyến (mỏ Nà Pốp), phương ĐB -TN (khu vực Nà Khắt) và TB- ĐN (Ba Bồ) phản ảnh cấu trúc nếp lồi đã bị biến dạng mạnh bởi các hệ thống đứt gãy phát sinh ngay sau quá trình uốn nếp. Ở khu Chợ Đồn tiếp tục bị biến dạng mạnh trong tân kiến tạo, làm biến dạng mạnh địa hình tạo các khối nâng, hạ khác nhau. 370 Nguyễn Phương và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 363-378 Trong khu vực có các hệ thống đứt gãy theo các phương khác nhau, nhưng đóng vai trò quan trọng nhất đối với tạo quặng chì - kẽm là hệ thống đứt đông bắc - tây nam, thứ đến là á kinh tuyến. Chiều rộng của đới dập vỡ dọc đứt gãy có chứa quặng dài 1,5 - 2m, ở phần cánh đứt gãy quặng phát triển theo mặt lớp trên 20m theo chiều vuông góc với phương mặt trượt, độ dày thân quặng giảm dần khi xa dần đứt gãy. Trong vùng quặng hóa vừa phát triển theo chiều sâu của đứt gãy vừa phát triển theo đường phương của đá ở cánh đứt gãy, hình thái tổng thể đới quặng có dạng răng lược. * Yếu tố magma: Đa số các nghiên cứu trước đây đều cho rằng các đá magma granit thuộc phức hệ Phia Bioc có liên quan nguồn gốc với quặng chì- kẽm trên cơ sở nghiên cứu tuổi đồng vị của zircon và chì. Trong quá trình nghiên cứu của dự án (Nguyễn Văn Niệm, Mai Trọng Tú và nnk., 2010; Tăng Đình Nam và nnk., 2016,) đã xác lập được tập đá granit và granit aplit chứa các nguyên tố Pb, Zn, Ag đều tăng cao so với Clack (Pb từ 2,5- 25 lần; Zn từ 2,5 - 13 lần, Ag từ 10 -20 lần, các nguyên tố khác như Cu, Mn, Co, Ni từ 2-6 lần. Các kết quả phân tích tuổi đồng vị galenit của các mỏ Chợ Điền, Chợ Đồn cho kết quả 215-250 triệu năm tương ứng với tuổi granit Tam Tao với cùng phương pháp phân tích. Dọc theo trục khối xâm nhập (phương đông bắc tây nam), quặng hóa có tính phân đới ngang về phía tây khá rõ. Ví dụ tại mặt cắt Chợ Đồn - Chiêm Hóa thấy rõ tính phân đới từ khối granit Tam Tao có đới I là các điểm quặng đa kim chứa Sn, đới II là các mỏ và điểm quặng thuộc thành hệ sphalenitgalenit- pyrit. Từ đó cho thấy các thành tạo xâm nhập granitoid trong khu vực có liên quan chặt chẽ với quá trình tạo quặng chì- kẽm trong khu vực. Kết quả tổng hợp tài liệu hiện có cho thấy khu vực nghiên cứu có nhiều triển vọng về quặng chì kẽm ẩn. Các dấu hiệu minh chứng cho nhận định trên là: - Các dấu hiệu tìm kiếm quan trọng là vết lộ quặng trên mặt, các vành tảng lăn quặng, các mũ sắt hay các đới limonit hoặc sắt mangan là các dấu hiệu trực tiếp cho việc tìm kiếm các thân quặng chì - kẽm trên mặt và dự báo khả năng tồn tại dưới sâu như đã phát hiện ở khu Nà Tùm, Khuổi Khem... - Quy mô quặng hóa: đới quặng ở La Poin Te có quy mô khá lớn, phần lộ trên mặt có chiều dài khoảng 5.000m, chiều rộng 750m. Theo Iu.V. Lir (Lir Iu. V., 1984), độ sâu thân quặng thường tương quan thuận với quy mô (H = 0,6l với l là chiều dài thân quặng hoặc đới quăng), với quan điểm đó thì chiều sâu tồn tại các thân quặng (đới quặng) trong khu vực nghiên cứu đến 500m hoặc hơn so với bề mặt địa hình hiện tại. - Biểu hiện khoáng sản ẩn, sâu: nhiều thân quặng đã gặp được đến độ sâu trên 100m, độ sâu gặp quặng lớn nhất trong các công trình khoan gần 300m (lỗ khoan LP88) ở Phia Khao. - Độ sâu bóc mòn thân quặng: tỷ số (Pb.Zn.Ba)/(Co.Ni.Sn) từ 10.907,4 - 29.054,1 (Bắc Lũng Hoài), 90.958,7 (Tây Bó Luông) đến 2.681.272,3 (Đèo An) . Với kết quả này cho thấy quặng chì, kẽm khu vực Chợ Điền - Chợ Đồn đặc trưng cho phần trên thân quặng. Dựa vào tỷ lệ K= Pb/(Pb+Zn) có thể xác định được mức độ bóc mòn quặng hóa, theo các nhà nghiên cứu thì mức độ bóc mòn thân quặng tương quan nghịch với hệ số này. Kết quả tính toán cho một số mỏ tổng hợp ở Bảng 2. Từ Bảng 2 cho thấy: theo hướng từ trung tâm đỉnh nếp lồi Phia Khao (Mán - Suốc, Bắc Lũng Hoài, Nam Lũng Hoài, Tây Phia Khao) về phía cánh (phía đông - Đèo An và phía bắc - Bình Chài) mức độ bóc mòn giảm dần, đây là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến triển vọng quặng ẩn, sâu ở từng khu mỏ. 5.1.2. Dấu hiệu dự báo về quặng chì, kẽm ẩn sâu ở khu vực Chợ Đồn - Chợ Điền Bảng 2. Hệ số K = Pb/(Pb+Zn) của các khu mỏ thuộc khu vực nghiên cứu. STT 1 2 3 4 5 6 Tên mỏ Mán - Suốc Bắc Lũng Hoài Nam Lũng Hoài Tây Phia Khao Bình Chài Đèo An Hệ số K= Pb/(Pb+Zn) 0,00 0,01 0,01 0,04 0,26 0,44 STT 7 8 9 10 11 12 Tên mỏ Nà Khắt Nà Bốp Nà Tùm Lũng Váng Phù Sáp Ba Bồ Hệ số K= Pb/(Pb+Zn) 0,17 0,60 0,66 0,73 0,79 0,88 Nguyễn Phương và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 363-378 - Các dấu hiệu về khoáng vật quặng: kết quả phân tích microsond và QPĐL-EPMA trên các khoáng vật quặng mỏ Chợ Điền, mỏ Bó Luông trong sphalerit hàm lượng Fe cao 10 -11% chứng tỏ quặng được thành tạo ở nhiệt độ cao, mặt khác trong sphalerit In đạt tới 0,105%, Bi là nguyên tố có hàm lượng cao trong galenit mỏ Bó Luông 1,63 - 2,34%. Điều đó chứng tỏ quặng hóa thuộc đới dưới, đới trên đã bị bào mòn mạnh. Còn lại các mỏ khác như Bắc Lũng Hoài, La Point, Bình Chai, Tây Bó Luông, Mán Suốc quặng hóa vẫn thuộc đới giữa. Kết quả xác định tỷ lệ khoáng vật galenit/(galenit + sphalerit) cũng cho thấy galenit tăng dần từ trung tâm nếp lồi Phia Khao (Phia Khao, Bô Pen) về phía cánh nếp lồi (Bình Chai, Đèo An, Đầm Vạn), điều đó có thể dự đoán độ sâu bóc mòn ở phần đỉnh nếp lồi Phia Khao lớn hơn ở các khu vực Bình Chài, Đầm Vạn, Đèo An. Kết quả phân tích đơn khoáng sphalerit ở các mỏ vùng Chợ Đồn, hàm lượng Fe ở Pù Sáp (10,06%), Nà Bốp (9,54%), Nà Tùm (7,89%), Ba Bồ (8%), Lũng Váng (8,89%), hàm lượng Mn cao ở các mỏ Pù Sáp, Nà Bốp (0,14 - 0,53%), các mỏ Nà Tùm, Lũng Váng và Ba Bồ có hàm lượng thấp (0,06 - 0,09%) In trong sphalerit ở Pù Sáp 0,12 - 0,14%. ở Ba Bồ là 0,0 - 0,004%. Hàm lượng Sn trong sphalerit ở các mỏ Nà Bốp, Nà Tùm và Pù Sáp khá cao (0,002 - 0,38%); 371 trong khi đó ở khu Ba Bồ không có. Từ những kết quả trên có thể nhận định, phần lộ của mỏ Ba Bồ thuộc đới trên, như vậy đây là diện tích có triển vọng tồn tại quặng ẩn, sâu hơn các khu khác. - Dị thường địa vật lý: kết quả đo từ đã xác định được 13 dải dị thường địa phương yếu, với biên độ chủ yếu là 30nT. Các dải dị thường này có thể liên quan với đứt gãy, đới biến đổi. Kết quả đo trường chuyển đã xác định được 10 đới điện trở suất thấp, có giá trị điện trở suất chủ yếu nhỏ hơn 200m, phát triển đến độ sâu trên 300m, chiều rộng của đới thay đổi từ 50m đến 600m (Tăng Đình Nam và nnk., 2016). Các đới dị thường điện trở suất thấp liên quan với đứt gãy, đới biến đổi, dập vỡ nứt nẻ có triển vọng chứa quặng ẩn, sâu. - Dị thường địa hóa: sử dụng phương pháp thống kê một chiều (Đồng Văn Nhì, Nguyễn Phương và nnk., 2006) và áp dụng công thức (1a, 1b, 1c) xác định giá trị bậc dị thường cho các nguyên tố chỉ thị trong tìm kiếm quặng chì kẽm khu vực Chợ Đồn - Chợ Điền (Bảng 3) (Tăng Đình Nam và nnk., 2016). Dựa vào kết quả lấy mẫu kim lượng thứ sinh, đã thành lập các sơ đồ dị thường địa hóa thứ sinh (Tăng Đình Nam và nnk., 2016) cho các nguyên tố, As, Cu, Pb, Cd, Zn… Bảng 3. Kết quả xác định giá trị bậc dị thường các nguyên tố chỉ thị TK Pb - Zn khu vực Chợ Đồn - Chợ Điền. TT 1 2 3 4 5 Nguyên tố As Cu Pb Sb Zn Max Min Trung bình 178,00 31,90 86,15 55,90 5,20 28,70 449,40 9,50 112,14 187,20 26,50 91,39 444,10 19,90 119,96 Bậc I 125,18 41,12 228,30 149,98 256,17 Bậc II 164,20 53,54 344,46 208,57 392,39 Bậc III 203,23 65,95 460,62 267,17 528,60 Hệ số biến thiên (V%) 45,30 43,25 103,59 64,11 113,55 Bảng 4. Hệ số tương quan cặp giữa các nguyên tố tạo quặng khu vực Chợ Đồn - Chợ Điền. Ag As Ba Cd Cu Pb Sb Sn W Zn Ag 1,00 -0,02 -0,13 0,07 0,14 0,65 0,87 0,05 -0,01 0,13 As Ba Cd Cu Pb Sb Sn W Zn 1,00 -0,08 0,44 0,02 -0,02 0,01 0,01 0,06 -0,04 1,00 -0,27 -0,23 -0,18 -0,09 -0,13 0,09 -0,29 1,00 0,50 0,07 -0,01 0,17 0,09 0,81 1,00 0,24 0,12 0,27 0,32 0,61 1,00 0,60 0,24 0,12 0,17 1,00 0,10 0,04 0,02 1,00 0,26 0,26 1,00 0,14 1,00 372 Nguyễn Phương và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 363-378 Kết hợp so sánh với cấu trúc địa chất và khoáng hóa cho thấy ở khu vực nghiên cứu có 5 trường dị thường địa hóa. Sự phân bố và đặc điểm các trường dị thường địa hóa có những nét đặc trưng sau: + Phần phía đông là các dị thường mạnh (Nà Tùm, Ba Bồ, Nà Bốp) và rất mạnh (Lũng Váng), đặc biệt có thêm các dị thường bậc cao của Sn. + Phần phía tây là các dị thường yếu (Nà Quan, Lương Bằng), được thể hiện ở hàm lượng dị thường thấp và đơn điệu (ít bậc) và không có dị thường Sn. Dù yếu hay mạnh nhưng tất cả các dị thường đều phù hợp hoặc trùng với vị trí khoáng hóa chì - kẽm đã phát hiện trong khu vực. Mặt khác, mỗi trường dị thường và các dị thường riêng đều phản ánh được các đặc điểm cấu trúc địa chất, tính chất và mức độ khoáng hóa chì - kẽm khác nhau. 5.2. Kết quả áp dụng một số bài toán địa chất để luận giải và dự báo triển vọng quặng ẩn, sâu khu vực nghiên cứu 5.2.1. Xác lập mối quan hệ tương quan giữa các nguyên tố và giữa chúng với độ sâu phân bố quặng - Kết quả tính mối quan hệ tương quan R (công thức 2, 2) của Pb và Zn với các nguyên tố theo kết quả phân tích mẫu địa hóa ICP tổng hợp ở Bảng 4. Từ Bảng 4 cho thấy Pb, Zn có mối quan hệ chặt chẽ với Ag, Cd, Sb, Cu và giữa chúng có quan hệ không chặt chẽ với W, Sn. Như vậy, các nguyên tố có vai trò chỉ thị cho tìm kiếm Pb, Zn bằng phương pháp địa hóa trong khu vực là Pb, Zn, Sb, Ag, Cd, Cu. Mối quan hệ tương quan giữa các nguyên tố với độ sâu tạo quặng: để xác định mối quan hệ tương quan thống kê của các nguyên tố và giữa chúng với độ sâu tồn tại quặng hóa, tác giả tiến hành tính toán chi tiết cho 2 khu Lũng Hoài và Bình Chài. Hệ số tương quan thống kê của các thông số nghiên cứu được xác định theo công thức 2, 3. Kết quả nghiên cứu thể hiện dưới dạng ma trận tương quan cặp cho khu mỏ Lũng Hoài (Bảng 5) và khu mỏ Bình Chài (Bảng 6). Từ Bảng 5, 6 rút ra kết luận sau: - Đối với khu mỏ Lũng Hoài: các nguyên tố có quan hệ thuận khá chặt chẽ với nhau; trong đó As có quan hệ thuận với độ sâu tạo quặng, ngược lại Pb, Zn, S có quan hệ nghịch không chặt chẽ với độ sâu tạo quặng, có nghĩa xuống sâu hàm lượng As tăng, ngược lại Pb, Zn giảm. - Đối với khu mỏ Bình Chài: các nguyên tố tạo quặng có quan hệ thuận kém chặt chẽ với độ sâu tạo quặng; S và Pb có quan hệ khá chặt chẽ với nhau, phù hợp với kết quả phân tích khoáng vật. - Kết quả xác định hệ số tương quan nêu trên, cho thấy chỉ có thể diễn đạt mối quan hệ phụ thuộc giữa Pb, Zn với độ sâu tồn tại quặng (H) dưới dang phương trình hồi quy phi tuyến (bậc 2, 3...) hoặc dạng hình sin. Bảng 5. Ma trận tương quan cặp giữa các nguyên tố với hệ số k và độ sâu tồn tại quặng khu mỏ Lũng Hoài. H Pb Zn S As K = Pb/(Pb+Zn) H 1.00 -0.26 -0.43 -0.32 0.55 0.22 Pb -0.26 1.00 0.68 0.53 0.11 -0.07 Zn -0.43 0.68 1.00 0.77 0.20 -0.41 S -0.32 0.53 0.77 1.00 0.67 -0.25 As 0.55 0.11 0.20 0.67 1.00 0.08 K = Pb/(Pb+Zn) 0.22 -0.07 -0.41 -0.25 0.08 1.00 Bảng 6. Ma trận tương quan cặp giữa các nguyên tố với hệ số k và độ sâu tồn tại quặng khu mỏ Bình Chài. H Pb Zn S K = Pb/(Pb+Zn) H 1.000 0.286 0.367 0.367 -0.363 Pb 0.286 1.000 0.169 0.541 0.286 Zn 0.367 0.169 1.000 0.103 -0.624 S 0.367 0.541 0.103 1.000 0.042 K = Pb/(Pb+Zn) -0.363 0.286 -0.624 0.042 1.000