Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thăm dò và đánh giá tài nguyên urani trong cát kết bồn trũng nông sơn, tỉnh quảng nam

Tuy nhiên, còn rất nhiều vấn đề về đặc điểm quặng hóa cũng như sinh khoáng urani; về điều kiện và kiểu địa hóa thành tạo urani; đặc điểm hình thái cấu trúc, đặc trưng biến đổi của các th

TRẦN LÊ CHÂU

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ VÀ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN URANI TRONG CÁT KẾT

BỒN TRŨNG NÔNG SƠN, TỈNH QUẢNG NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

Hà Nội - 2024

- -

TRẦN LÊ CHÂU

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ VÀ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN URANI TRONG CÁT KẾT

BỒN TRŨNG NÔNG SƠN, TỈNH QUẢNG NAM

Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 9520501

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS.TS Nguyễn Văn Lâm 2 TS Bùi Tất Hợp

Hà Nội - 2024

bất cứ công trình nào khác

Tác giả luận án

Trần Lê Châu

1.1.2 Vị trí địa chất bồn trũng Nông Sơn trên bình đồ cấu trúc khu vực 7

1.2 Khái quát lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản 9

1.2.1 Các công trình nghiên cứu địa chất khu vực, đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản 9

1.2.2 Các công trình nghiên cứu chuyên đề 10

1.2.3 Các công trình điều tra, đánh giá và thăm dò urani đã tiến hành 11

1.3 Đặc điểm địa chất bồn trũng Nông Sơn 13

1.3.1 Địa tầng 13

1.3.2 Magma xâm nhập 20

1.3.3 Đặc điểm cấu trúc, kiến tạo 22

1.3.4 Đặc điểm tướng đá - cổ địa lý và quy luật phân bố của cát kết Triat muộn bồn trũng Nông Sơn 26

1.3.5 Khoáng sản 30

1.3.6 Một số tồn tại nghiên cứu trước đây 31

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1 Cơ sở lý luận 33

2.1.1 Các khái niệm cơ bản sử dụng trong luận án 33

2.1.2 Khái quát về urani 35

2.1.3 Phân loại các kiểu mỏ urani trên thế giới và Việt Nam 41

2.1.4 Cơ sở lý luận về đặc điểm biến hóa quặng hóa 49

2.2 Phương pháp pháp luận và phương pháp nghiên cứu 52

3.1 Đặc điểm cấu trúc địa chất các khu vực mỏ và điểm quặng urani bồn trũng

Nông Sơn 66

3.1.1 Địa tầng 67

3.1.2 Các thành tạo magma xâm nhập 70

3.1.3 Đặc điểm kiến tạo 71

3.2 Đặc điểm quặng hóa urani 72

3.2.1 Đặc điểm phân bố và hình thái - cấu trúc thân quặng 72

3.2.2 Đặc điểm thành phần khoáng vật 80

3.2.3 Thành phần hóa học 85

3.3 Vai trò của các yếu tố đối với tạo quặng urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn 92

3.3.1 Yếu tố cấu trúc - kiến tạo 92

3.3.2 Yếu tố thủy văn 94

3.3.3 Yếu tố khí hậu 94

3.3.4 Yếu tố thạch học 95

3.3.5 Yếu tố địa hóa 96

3.4 Khái quát cơ chế tạo quặng urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn 98

3.4.1 Nguồn cung cấp urani 98

3.4.2 Cơ chế tạo quặng 101

CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ VÀ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN URANI TRONG CÁT KẾT BỒN TRŨNG NÔNG SƠN 105

4.1 Đặc điểm biến đổi của các thông số địa chất thân quặng urani 105

4.1.1 Quy luật và cấu trúc sự biến hóa quặng hóa urani 105

4.1.2 Đặc điểm biến hóa về chiều dày và hàm lượng trong các thân quặng 107

4.1.3 Đặc tính dị hướng của khoáng sản urani 112

4.2 Lựa chọn phương pháp thăm dò 118

4.2.1 Nhóm mỏ thăm dò 119

4.2.2 Công trình và hệ thống công trình thăm dò 121

4.2.3 Mạng lưới công trình thăm dò 121

4.3 Lựa chọn phương pháp đánh giá tài nguyên 123

4.3.1 Tài nguyên xác định 123

4.3.2 Tài nguyên chưa xác định 130

4.3.3 Yêu cầu đối với công tác thăm dò 132

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 135

CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 137

TÀI LIỆU THAM KHẢO 138

ĐCKS: Địa chất khoáng sản

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Tập hợp các khoáng vật đặc trưng ở bồn trũng Nông Sơn 85 Bảng 3.2: Bảng thống kê thành phần hoá học quặng urani theo kiểu quặng tự nhiên 86

Pà Lừa - Pà Rồng 86

Pà Lừa - Pà Rồng 86

Bảng 3.5: Kết quả tính toán các tham số đặc trưng thống kê hàm lượng các thân

quặng urani khu mỏ Khe Hoa - Khe Cao 87 Bảng 3.6: Thành phần hoá học theo mẫu nhóm trong các thân quặng quặng urani khu vực Đông Nam Bến Giằng 87 Bảng 3.7: Thành phần hoá học quặng urani khu Cà Liêng - Sườn Giữa 88 Bảng 3.8: Đối sánh các đặc điểm địa chất các khu vực mỏ và điểm mỏ urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn 89

kết quả phân tích kích hoạt notron 99 Bảng 3.10: Hàm lượng U của các nhóm đá thuộc phức hệ Khâm Đức - Núi Vú theo kết quả phân tích ICP-MS 99 Bảng 3.11: Thành phần khoáng vật của các loại đá chính phức hệ Đại Lộc 99 Bảng 3.12: Đặc điểm phân bố các nguyên tố phóng xạ trong các loại đá phức hệ Đại Lộc theo các kết quả phân tích kích hoạt nơtron 100 Bảng 3.13: Hàm lượng U trong một số đá phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn theo kết quả phân tích kích hoạt nơtron 101 Bảng 3.14: Hàm lượng U trong một số đá phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn theo kết quả

Bến Giằng 115 Bảng 4.5: Kết quả khảo sát Variogram theo hàm lượng các thân quặng 1, 2, 2b lô G2 khu Pà Lừa - Pà Rồng, thân quặng 4 khu Khe Cao và thân quặng 1 khu Đông Nam Bến Giằng 117 Bảng 4.6: Tổng hợp kết quả xác định kích thước ảnh hưởng và hệ số dị hướng các thân quặng đặc trưng khu vực Pà Lừa - Pà Rồng, khu Khe Cao và khu Đông Nam Bến Giằng 118 Bảng 4.7: Thống kê các tiêu chuẩn chủ yếu sử dụng phân nhóm mỏ thăm dò urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn 119 Bảng 4.8: Mạng lưới định hướng các công trình thăm dò 123

khoáng sản 130

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

Hình 1.1 Vị trí kiến tạo vùng nghiên cứu trên sơ đồ cấu trúc khu vực 8

Hình 1.2: Sơ đồ địa chất bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam 19

Hình 1.3 Sơ đồ tướng đá - cổ địa trầm tích Triat muộn bồn trũng Nông Sơn 26

Hình 1.4 Mặt cắt tướng đá - cổ địa trầm tích Triat muộnkhu vực Pà Lừa - Pà Rồng 27

Hình 2.1: Sự hấp thụ của các chất hữu cơ khác nhau từ dung dịch carbonat natri 37

Hình 2.2: Các đường đẳng nhiệt về sự hấp thụ ion UO22+ của axit humic ở pH = 5 38

Hình 2.3: Sơ đồ quan hệ của hằng số ô mạng (ao) và các oxyt urani đối với môi trường thành tạo chúng 40

Hình 2.4 Mô hình vị trí không gian và hình thái các thân quặng uranitrong cát kết 43

Hình 2.5 Các phụ kiểu mỏ urani trong cát kết 45

Hình 2.6 Đường cong mật độ xác suất theo quy luật phân bố chuẩn 55

Hình 2.7: Mô hình mức độ biến đổi một số thông số địa chất 60

Hình 2.8 Hình ảnh minh hoạ sử dụng Variogram để phân cấp tài nguyên, trữ lượng 61

Hình 2.9 Các yếu tố phương vị, góc quét, bước khảo sát, góc giới hạn để khảo sát Variogram 62

Hình 3.1 Sơ đồ phân bố quặng urani bồn trũng Nông Sơn 67

Hình 3.2 Bản đồ địa chất và bố trí công trình thăm dò urani mỏ Pà Lừa - Pà Rồng thu từ

Hình 3.5 Mặt cắt địa chất tuyến 263 khu Pà Lừa - Pà Rồng thu từ tỷ lệ 1: 500 73

Hình 3.6: Mặt cắt địa chất khu Khe Hoa - Khe Cao, tỉnh Quảng Nam thu từ tỷ lệ 1:1000 75

Hình 3.7: Hình dạng thân quặng trong tầng đá có các kiểu địa hoá khác nhau 97

Hình 3.8 Mô hình di chuyển và tích tụ urani trong đới phong hóa bồn trũng Nông Sơn 104

chứa quặng khu vực Pà Lừa - Pà Rồng 110 Hình 4.4: Biểu đồ tần suất xuất hiện của hàm lượng U3O8 trong các thân quặng khu vực Pà Lừa - Pà Rồng, Khe Hoa - Khe Cao, Đông Nam Bến Giằng 110

2 lô A, G khu vực Pà Lừa - Pà Rồng 111 Hình 4.6: Biểu đồ hàm cấu trúc Variogram thân quặng 1, Lô A khu Pà Lừa - Pà Rồng 112 Hình 4.7: Biểu đồ hàm cấu trúc Variogram chiều dày các thân quặng 1, 2, 2b lô G2, khu vực Pà Lừa - Pà Rồng 114 Hình 4.8: Biểu đồ hàm cấu trúc Variogram chiều dày thân quặng 4 khu Khe Cao, khu vực Khe Hoa - Khe Cao và thân quặng 1 khu vực Đông Nam Bến Giằng 114

G2, khu vực Pà Lừa - Pà Rồng 116

Cao, khu vực Khe Hoa - Khe Cao và thân quặng 1 khu vực Đông Nam Bến Giằng 116

DANH MỤC CÁC ẢNH

Ảnh 1.1 Vết lộ cuội, sạn, cát trong thành tạo aluvi- proluvi và cuội, sạn, cát trong nón

quạt cửa sông khu vực Pà Lừa 28

Ảnh 1.2 Vết lộ và mẫu lõi khoan cát kết phức hệ tướng cát bùn biển nông vũng vịnh 28

Ảnh 1.3 Cát kết arko hạt lớn, xi măng lấp đầy - tiếp xúc gồm: matrix sericit; xi măng hoá học silic, calcit thứ sinh (phân hệ tầng An Điềm trên - T3n ađ2, khu Pà Lừa) Đá giàu felspat: plaiocla axit song tinh đa hợp thanh nét bị sericit hoá (A) microclin song tinh bàn cờ (B) orthocla bị pelit hoá, Thạch anh đơn tinh thể (Qm) và đa tinh thể (Qp) chiếm tỷ lệ nhỏ……… ……… 29

Ảnh 1.4 Cát kết arko hạt trung, xi măng lấp đầy gồm matrix vụn cơ học silic, sericit, calcit thứ sinh (phân hệ tầng An Điềm trên - T3n ađ2, khu Khe Cao) Đá giàu felspat: microclin song tinh bàn cờ, orthocla bị pelit hoá Thạch anh đơn tinh thể (Qm) và đa tinh thể (Qp) chiếm tỷ lệ nhỏ 29

Ảnh 3.1: Cuội kết trong phần dưới của hệ tầng An Điềm 68

Ảnh 3.2: cát kết arkos 69

Ảnh 3.3: Quặng urani chưa bị phong hoá 80

Ảnh 3.4: Quặng urani bị bán phong hoá 80

Ảnh 3.5: Khoáng vật Nasturan ở thân quặng 1, lô A khu vực Pà Lừa- Pà Rồng 81

Ảnh 3.6: Khoáng vật Nasturan đang bị uranophan thay thế 81

Ảnh 3.7: Khoáng vật coffinit ở gương 13 tại 15m lò lô A 81

Ảnh 3.8: Khoáng vật Uranophan ở gương 6 lò hướng chính, đoạn 30m, lô A 82

Ảnh 3.9: Khoáng vật uranophan 82

Ảnh 3.10: Các khoáng vật autunit ở gương lò 6 lò hướng cắm, lô A 83

Ảnh 3.11: Các khoáng vật metaautunit khu Pà Lừa 83

Ảnh 3.12: Các khoáng vật uranoxiaxit và metauranoxiaxit ở guơng lò 20, lò đường phương, lô A, khu Pà Lừa 83

Ảnh 3.13: Khoáng vật Photfuranilit khu Pà Lừa 83

Ảnh 3.14: Khoáng vật pyrit theo kết quả phân tích mẫu trên máy điện từ quét SEM tại lỗ khoan GK27213 đoạn 203,3m 96

Ảnh 3.15: Khoáng vật pyrit theo kết quả phân tích mẫu khoáng tướng dưới kính hiển vi Meiji – ML 9430 Halogen Light 97

2045” (Quyết định số 334/QĐ-TTg) với quan điểm chỉ đạo “Tài nguyên địa chất,

khoáng sản vừa là nguồn lực quan trọng để phát triển kinh tế - xã hội của đất nước, vừa là nguồn dự trữ lâu dài của quốc gia cần phải được quy hoạch, điều tra, đánh giá và thăm dò đầy đủ; được quản lý tập trung, thống nhất; được khai thác, sử dụng bền vững, hợp lý, tiết kiệm, hiệu quả Tập trung điều tra, đánh giá các khoáng sản chiến lược, quan trọng” Theo đó, mục tiêu đến năm 2030 được xác định là “Tiếp tục thăm dò đáp ứng nhu cầu khai thác, chế biến đến năm 2045 đối với các khoáng sản chiến lược, quan trọng quy mô lớn: than, bauxit, đất hiếm, urani, titan - zircon, apatit, đồng, niken, cát thủy tinh và một số khoáng sản khác; ưu tiên thăm dò các mỏ quặng ẩn sâu đáp ứng nhu cầu khai thác, chế biến các loại đối với các khoáng sản có quy mô lớn”

Hiện nay, nhu cầu urani trong lĩnh vực công nghiệp rất đa dạng, đặc biệt trong phát triển năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình Vì vậy, công tác nghiên cứu địa chất khu vực, đánh giá tiềm năng khoáng sản, thăm dò và khai thác quặng urani là yêu cầu có tính cấp thiết và hết sức quan trọng đối với mỗi quốc gia trên thế giới và Việt Nam cũng cũng không ngoại lệ

Kết quả nghiên cứu địa chất từ sau năm 1954 đến nay cho thấy nước ta là một trong số có quốc có tiềm năng về urani, trong đó triển vọng hơn cả là urani trong cát kết tuổi Trias muộn phân bố trong trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam

Đến hiện tại, bồn trũng Nông Sơn đã được lập bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1: 200.000, tỷ lệ 1: 50.000; nhiều diện tích có triển vọng quặng urani đã được điều tra, đánh giá; một số diện tích đã thăm dò đánh giá trữ lượng cấp 122 Đổng thời với quá trình điều tra, đánh giá và thăm dò urani, tại bồn trũng Nông Sơn còn có nhiều công trình nghiên cứu chuyên sâu về đặc điểm cấu trúc địa chất chứa quặng urani, đặc điểm địa hóa - khoáng vật urani; cấu trúc kiến tạo bồn trũng

Nông Sơn và các vùng kế cận, cũng như các thành tạo địa chất liên quan, khống chế quá trình tạo khoáng urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn

Tuy nhiên, còn rất nhiều vấn đề về đặc điểm quặng hóa cũng như sinh khoáng urani; về điều kiện và kiểu địa hóa thành tạo urani; đặc điểm hình thái cấu trúc, đặc trưng biến đổi của các thông số địa chất thân quặng; từ đó xác định phương pháp thăm dò và đánh giá tài nguyên, trữ lượng urani trong cát kết ở bồn trũng Nông Sơn cần tiếp tục nghiên cứu chi tiết, đồng bộ

Vì vây, đề tài “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thăm dò và đánh giá tài

nguyên urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam” được NCS lựa

chọn để nghiên cứu là nhằm góp phần đáp ứng yêu cầu thực tế đòi hỏi và góp phần cụ thể hóa quan điểm chỉ đạo của Đảng, Nhà nước là thật sự cần thiết

2 Mục tiêu của luận án

- Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm biến đổi và mức độ biến hóa không gian của các thông số địa chất thân quặng urani (hình thái, kích thước, thế nằm) trong cát kết trũng Nông Sơn

- Đánh giá mức độ ảnh hưởng sự biến đổi của các thông số địa chất công nghiệp thân quặng đến công tác thăm dò; từ đó lựa chọn phương pháp thăm dò và đánh giá tài nguyên (trọng tâm là phương pháp tính trữ lượng/tài nguyên) phù hợp với kiểu quặng urani trong cát kết trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam

3 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là urani trong cát kết và các thành tạo địa chất có liên quan trong bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam

4 Phạm vi nghiên cứu

Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam

5 Nội dung nghiên cứu chính

- Thu thập, tổng hợp và xử lý các tài liệu điều tra địa chất, tìm kiếm - thăm dò nhằm làm sáng tỏ cấu trúc địa chất mỏ hoặc những diện tích có triển vọng và các yếu khống chế quặng hoá, cũng như đặc điểm phân bố quặng hoá urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn

chiều dày, hàm lượng U3O8 và các nguyên tố đi cùng trong thân quặng urani

- Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn phương pháp thăm dò và phương pháp đánh giá tính tài nguyên, trữ lượng urani trong cát kết

- Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thăm dò và phương pháp tính tài nguyên urani trong cát kết có độ tin cậy cao và bảo đảm hiệu quả kinh tế; trọng tâm là lựa chọn phương pháp tính tài nguyên xác định

6 Những điểm mới của luận án

- Các lớp đá chứa quặng urani trong cát kết Triat muộn trũng Nông Sơn có 2 dạng phụ thuộc vào 2 phức hệ tướng đá: i) Lớp đá chứa quặng dạng vỉa thấu kính phân bố dạng hình cánh cung theo đường bờ cổ thuộc phức hệ tướng cát hạt thô, hạt nhỏ nón quạt ngầm ven bờ ii) Lớp đá chứa quặng dạng vỉa thấu kính định hướng song song thuộc tướng cát hạt trung, hạt nhỏ biển nông vũng vịnh

- Đã làm sáng tỏ ba phương diện biến hóa quặng hóa của các thông số địa chất công nghiệp của các thân quặng urani trong cát kết trũng Nông Sơn Các thân quặng urani thường tập trung dạng lớp (vỉa), vỉa thấu kính, chuỗi thấu kính được

liên kết với nhau trong một lớp đá nhất định Chiều dày các thân quặng công

nghiệp biến đổi dạng nhảy vọt, gián đoạn và không có quy luật; cấu trúc nội bộ từ

dạng loga chuẩn, biến đổi không đồng đều đến đặc biệt không đồng đều Mức độ

biến đổi hàm lượng trong các thân quặng phức tạp hơn chiều dày, nhưng ổn định hơn trong các lớp đá chứa quặng

- Đã xác lập các yếu tố có vai trò quyết định đến lựa chọn phương pháp thăm dò và đánh giá tài nguyên urani trong khu vực nghiên cứu

- Các khu mỏ urani trong cát kết trũng Nông Sơn chủ yếu thuộc nhóm mỏ thăm dò III Hệ thống thăm dò hợp lý nhất là sử dụng phối hợp công trình khai đào,

khoan thẳng đứng và phương pháp địa vật lý công trình, mạng lưới bố trí dạng tuyến song song, kết hợp dạng rẻ quạt hoặc hình chữ nhật với khoảng cách tuyến (theo đường phương) 40 - 60 m, công trình trên tuyến (theo hướng dốc) 25 - 30m

- Để nâng cao độ tin cậy của công tác tính tài nguyên/trữ lượng urani trong cát kết trũng Nông Sơn, cần sử dụng phương pháp khối địa chất, kết hợp phương pháp Kreiging thông dụng để kiểm chứng

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 7.1 Ý nghĩa khoa học

- Kết quả nghiên cứu mới về đặc điểm biến hóa của các thông số địa chất thân quặng công nghiệp, cũng như đặc điểm hình thái - cấu trúc của thân quặng là những đóng góp mới và rất quan trọng vào lĩnh vực địa chất thăm dò urani trong cát kết trũng Nông Sơn nói riêng, urani ở Việt Nam nói chung

- Kết quả nghiên cứu đã luận giải có cơ sở khoa học các thông số địa chất công nghiệp quyết định đến việc lựa chọn phương pháp thăm dò và tính tài nguyên, trữ lượng urani; góp phần hoàn thiện phương pháp luận thăm dò cho kiểu mỏ urani trong cát kết trũng Nông Sơn

7.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Tạo lập cơ sở dữ liệu cho xây dựng quy định về thăm dò urani và nâng cao hiệu quả công tác thăm dò kiểu mỏ urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn

- Cung cấp cho cơ sở sản xuất địa chất hệ phương pháp xác lập nhóm mỏ, mạng lưới thăm dò và phương pháp tính tài nguyên, trữ lượng urani trong cát kết và có thể áp dụng cho các khoáng sản khác có đặc điểm tương tự

8 Luận điểm bảo vệ của luận án

Luận điểm 1: Các thân quặng urani chủ yếu dạng vỉa thấu kính, chuỗi thấu

kính hoặc dạng tấm (tabulas) nằm giả chỉnh hợp với đá vây quanh; thân quặng công nghiệp có hình thái - cấu trúc phức tạp, phân bố không liên tục theo đường phương

đổi từ không đồng đều đến đặc biệt không đồng đều và có tính dị hướng mạnh

Luận điểm 2: Đặc điểm hình thái - cấu trúc, thế nằm thân quặng và đặc tính

9 Kết cấu của luận án

Luận án gồm 145 trang đánh máy vi tính khổ A4, 31 hình vẽ, 23 biểu bảng và 19 ảnh minh họa Ngoài mở đầu và kết luận, nội dung luận án được trình bày thành 4 Chương

Chương 1: Khái quát đặc điểm địa chất - khoáng sản bồn trũng Nông Sơn Chương 2: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Đặc điểm quặng hóa urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn

Chương 4: Lựa chọn phương pháp thăm dò và đánh giá tài nguyên urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn

10 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, tham gia thực hiện các nhiệm vụ tại Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm Cụ thể gồm:

- Các tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản trên bồn trũng Nông Sơn ở các tỷ lệ khác nhau, các tài liệu chuyên đề có liên quan đến khu vực nghiên cứu đã được công bố

- Các tài liệu của các đề tài, luận án, bài báo, báo cáo khoa học trong và ngoài nước có liên quan, các tạp chí chuyên ngành, sách xuất bản và trên mạng Internet

- Các tài liệu điều tra, đánh giá và thăm dò của Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm trong phạm vi vùng Các tài liệu khảo sát, điều tra, đánh giá và các kết quả phân tích hàng nghìn mẫu hoá urani, hàng trăm mẫu thạch học, khoáng vật, phân tích thành phần vật chất ICP-MS 36 nguyên tố… Đặc biệt là các tài liệu mới thu nhận được trong quá trình thi công đề án thăm dò quặng urani khu Pà Lừa - Pà Rồng do Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm thực hiện từ năm 2010 đến năm 2021

- Tài liệu phân tích bổ sung của NCS, gồm 04 mẫu khoáng tướng, 04 mẫu phân tích trên máy điện từ quét SEM

11 Nơi thực hiện đề tài

Luận án được thực hiện và hoàn thành tại Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS TS NGƯT Nguyễn Văn Lâm và TS Bùi Tất Hợp

12 Lời cảm ơn

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án, NCS đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của Ban giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất và các đơn vị thuộc nhà trường: khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Phòng Đào tạo sau đại học, Bộ môn tìm kiếm - thăm dò; sự quan tâm tạo điều kiện của Lãnh đạo Bộ Tài nguyên và Môi trường và các đơn vị trực thuộc Bộ: Cục Khoáng sản Việt Nam, Cục Địa chất Việt Nam, Văn phòng Hội đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản quốc gia; sự giúp đỡ tạo điều kiện của Lãnh đạo và cán bộ viên chức của Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm Tác giả cũng nhận được sự động viên giúp đỡ tận tình của PGS.TS Nguyễn Phương, GS.TS Trần Nghi, PGS.TS Đỗ Đình Toát, TS Nguyễn Tiến Dũng, PGS.TS Lương Quang Khang, PGS.TS Bùi Hoàng Bắc, PGS.TS Đặng Xuân Phong, PGS.TS Khương Thế Hùng, TS Phan Viết Sơn, TS Nguyễn Khắc Du, TS Nguyễn Trường Giang, TS Nguyễn Quang Hưng, TS Nguyễn Đắc Đồng, TS Trịnh Đình Huấn, KS Nguyễn Đồng Hưng và những góp ý khoa học quý báu của các thầy giáo, cô giáo Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, khoa Khoa học và Kỹ thuật địa chất và các nhà khoa học trong lĩnh vực địa chất khoáng sản NCS xin trân trọng cám ơn

Tác giả luận án bày tỏ tình cảm và lòng biết ơn đối với người thân, gia đình, bạn bè đã tận tình giúp đỡ, khích lệ, chia sẻ, động viên NCS trong quá trình học tập,

nghiên cứu hoàn thành luận án

1.1.1 Vị trí địa lý

Bồn trũng Nông Sơn thuộc địa phận huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam Trung tâm bồn cách thành phố Đà Nẵng khoảng 100 km về phía tây nam theo quốc lộ 14B Khu vực nghiên cứu thuộc miền địa hình núi cao trung bình, độ cao từ 250m đến 1034m, các dải núi kéo dài theo phương tây bắc - đông nam, với bề mặt

khu vực được bảo tồn khá tốt Phủ trên bề mặt địa hình là thảm thực vật gồm cây thân gỗ, cây dây leo và cây thân thảo Mạng sông suối khá phát triển, chiều dài và độ dốc cũng rất khác nhau như Sông Cái, Sông Vu Gia, Sông Côn, Sông Bung, Sông A Vương Hệ thống giao thông chính đã được đầu tư, xây dựng, đường ô tô liên tỉnh, liên huyện Tuy nhiên việc đi lại còn khá nhiều khó khăn gây không ít cản

trở cho việc điều tra, nghiên cứu địa chất

1.1.2 Vị trí địa chất bồn trũng Nông Sơn trên bình đồ cấu trúc khu vực

Hiện tại, có khá nhiều quan điểm về vị trí kiến tạo của bồn trũng Nông Sơn trên

bồn trũng Nông Sơn có dạng địa hào chồng chéo (địa hào Sông Bung phương tây bắc - đông nam và địa hào Nông Sơn phương đông - tây) được thành tạo bởi các hệ

đới Nông Sơn, trong đó phức hệ Mesozoi hạ đóng vai trò quan trọng trong sự hình

Việt Nam thành 03 đơn vị kiến tạo lớn, đó là: Các địa khu lục địa tiền Cambri bị tái biến cải trong Phanerozoi, Hệ tạo núi đa kỳ Neoproterozoi - Mesozoi sớm và Các trũng nội lục Paleozoi muộn - Kainozoi Các đơn vị kiến tạo lớn này được chia thành nhiều đơn vị kiến tạo nhỏ được đặc trưng bởi các phức hệ địa chất hoặc tổ hợp thạch kiến tạo khác nhau; trong đó, Bồn trũng Nông Sơn được các tác giả này xem là một bộ phận của

hệ rift nội lục sau va chạm Mesozoi Sông Bung-An Khê được hình thành trên vỏ lục địa căng giãn trong giai đoạn Trias giữa - Jura giữa Trên bình đồ cấu trúc kiến tạo lãnh thổ Việt Nam (hình 1.1), trũng Nông Sơn nằm chồng lên đai tạo núi Paleozoi sớm-giữa Quảng Đà và một phần chồng lên á địa khu Nam - Ngãi

quá trình căng giãn hậu va chạm giữa các mảng Đông Dương và Sibumasu

Hình 1.1 Vị trí kiến tạo vùng nghiên cứu trên sơ đồ cấu trúc khu vực

trình nghiên cứu địa chất khu vực, phát hiện khoáng sản của các nhà địa chất Pháp và các nhà Địa chất Miền nam Việt Nam Trong giai đoạn này, công tác nghiên cứu địa vật lý có công trình đo và thành lập bản đồ từ tỷ lệ 1: 25.000.000 của hải quân Mỹ

Sau năm 1975, công tác nghiên cứu địa chất đã được thực hiện có hệ thống trên toàn miền Nam; trong đó có khu vực nghiên cứu, đáng chú ý là các công trình nghiên cứu sau:

- Năm 1982, E Fuchs và E Saladin nghiên cứu mặt cắt chứa than; tiếp sau là công trình nghiên cứu của E Counillon (1889 - 1908), R Bourret (1903 - 1905), E Saurin (1941 - 1956), J Fromaget (1927 - 1944), J Hoffet (1933), H Fontain (1961 - 1966), Nguyễn Văn Vĩnh (1963 - 1967), Nguyễn Văn Thông và Hoàng Đình Khảm (1974) Trong đó, đáng chú ý là công trình nghiên cứu địa tầng của J Bouret Trong công trình này, ông chia các trầm tích vùng Nông Sơn ra hai phân vị: phức hệ Nông Sơn với các thành tạo chứa than được đặc trưng bởi tập hợp hoá thạch thực vật Hòn Gai và hệ tầng Thọ Lâm với các thành tạo sét kết vôi, cát kết vôi đặc trưng bởi hoá thạch biển chân đầu

- Công tác điều tra địa chất khu vực và nghiên cứu về urani chỉ thực sự được tiến vào những năm 1980, với việc phát hiện khoáng sản urani ở Tiên An, than Nông Sơn và đặc biệt là phát hiện loại hình urani trong cát kết bồn trũng Nông Sơn

Năm 1975 - 1983, Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao lập bản đồ địa chất Việt Nam tỷ lệ 1: 500.000; năm 1986, Nguyễn Văn Trang lập bản đồ địa chất nhóm tờ Huế - Quảng Ngãi tỷ lệ 1:2 00.000 và hiệu đính năm 1996

- Trong các năm từ 1985 - 1988, Đoàn 82 thuộc Liên đoàn Vật lý Địa chất đã tiến hành bay đo từ phổ hàng không tỷ lệ 1: 25.000 trên diện tích vũng trũng Nông

Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm) đã tiến hành khảo sát mặt đất tìm kiếm phóng xạ trên diện tích này Kết quả đã xác định được khu vực Khe Hoa - Khe Cao, Tabhing, An Điềm là những khu có triển vọng về urani

- Năm 1983 - 1991: Liên đoàn Địa chất 10 đã tiến hành điều tra tỷ lệ 1: 50.000 trên toàn bể than Nông Sơn đã khẳng định được nhiều diện tích có triển vọng cho công tác điều tra tiếp theo

- Năm 1990 - 1991: Đoàn 209 (Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Nam) đã tiến hành kiểm tra một số cụm dị thường phóng xạ hàng không ở tỷ lệ 1: 25.000 và đề nghị tìm kiếm chi tiết khu Tabhing

- Năm 1993 - 1997: Liên đoàn Địa chất 10 đã tiến hành tìm kiếm tỷ lệ 1:25.000 trên

Kết quả đã khẳng định vùng Tabhing là vùng có triển vọng về urani và Pà Lừa - Pà Rồng là hai khu có triển vọng về urani và đề nghị đánh giá chi tiết 2 khu này

1.2.2 Các công trình nghiên cứu chuyên đề

Các công trình nghiên cứu chuyên sâu về địa chất khoáng sản nói chung, quặng urani nói riêng trong trũng Nông Sơn được tiến hành khá đồng bộ và liên tục từ 1995 đến nay, trong đó đáng chú ý là các công trình:

- Trịnh Xuân Bền, 1995 Đặc điểm địa hoá - khoáng vật quặng phóng xạ khu vực Khe Hoa - Khe Cao, bể than Nông Sơn Luận án Phó Tiến sĩ Địa lý - Địa chất Trong luận án tác giả đã đề cập đến nguồn gốc thành tạo quặng urani, môi trường thành tạo và nguồn cung cấp quặng urani trong trũng Nông Sơn, bước đầu đề cập đến mô hình kiểu mỏ urani trong cát kết ở khu Khe Hoa - Khe Cao

- Nguyễn Linh Ngọc, 1997 Tướng đá - cổ địa lý các thành tạo trầm tích Trias thượng bồn trũng Nông Sơn và khoáng sản liên quan Trong công trình này tác giả đã tập trung nghiên cứu về tướng đá cổ địa lý các thành tạo Trias thượng trong trũng Nông Sơn và đưa ra bức tranh tổng quát về khoáng sản liên quan

- Trần Nghi, Nguyễn Quang Hưng, Nguyễn Trọng Chi, 1997 Đặc điểm thạch học - tướng đá và thành phần vật chất quặng vùng TaBhing- Quảng Nam Trong công trình này, các tác giả đã tập trung luận giải về đặc điểm thạch học, tướng đá và đặc điểm thành phần vật chát quặng urani trong vùng Tabhinh

tầm tích Trias muộn bồn trũng Nông Sơn

- Nguyễn Tuấn Phong, 2002 Nghiên cứu, dự báo triển vọng khoáng hóa urani bồn trũng Nông Sơn trên cơ sở phân tích tài liệu địa vật lý

- Nguyễn Đắc Đồng, Nguyễn Quang Hưng và nnk, 2005 Báo cáo tổng kết đề tài khoa học và công nghệ: Nghiên cứu, khảo sát, đánh giá tổng quan tài nguyên, trữ lượng urani ở Việt Nam Trên cơ sở so sánh với các kiểu mỏ công nghiệp urani trên thế giới, các tác giả đưa ra một số tiêu chuẩn địa chất đặc điểm các kiểu mỏ urani có triển vọng và có thể có triển vọng ở Việt Nam

- Nguyễn Phương và nnk, 2008 Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp khoa học và công nghệ để nâng cao hiệu quả công tác tìm kiếm - thăm dò urani trên lãnh thổ Việt Nam phục vụ chương trình phát triển điện hạt nhân

- Nguyễn Đắc Sơn và nnk, 2014 Nghiên cứu xây dựng các mô hình kiểu mỏ urani trong cát kết ở Việt Nam, đề tài cấp Bộ

- Nguyễn Trường Giang, 2018 Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo phần tây bắc bồn trũng Nông Sơn, Quảng Nam và sự tạo khoáng urani trong cát kết

- A.P Karpinski “FGBU - VSEGEI”, 2018 Xác lập đặc điểm thạch học - tướng

đá, điều kiện thành tạo quặng urani khu vực Pà Lừa-Pà Rồng

1.2.3 Các công trình điều tra, đánh giá và thăm dò urani đã tiến hành

Từ năm 1992 - 2021, Liên đoàn Địa chất 10 (Nay là Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm) đã tiến hành nhiều đề án tìm kiếm, đánh giá, thăm dò quặng urani cát kết ở bồn trũng Nông Sơn gồm:

- Năm 1992 - 1995: Đã tìm kiếm chi tiết khu vực Khe Hoa - Khe Cao trên diện tích 36km2 tỷ lệ 1:10.000 và đánh giá tỷ lệ 1:5.000 trên diện tích 3km2; đã khoan

với 4 lớp đá chứa quặng với hàm lượng trung bình từ 0,04 đến 0,06% U3O8 Đây là khu mỏ có triển vọng cần được đầu tư thăm dò

- Năm 1995 - 2000: Đã tìm kiếm khu vực An Điềm tỷ lệ 1:10.000 trên diện

có triển vọng

- Năm 1997 - 1999: Đã tiến hành đánh giá quặng urani khu Pà Lừa với diện

- Năm 1999 - 2003: Đã tìm kiếm chi tiết khu vực Đông Nam Bến Giằng trên

quặng Đây cũng là một trong các khu mỏ có triển vọng, cần được đầu tư thăm dò - Năm 2000 - 2002: Đã tiến hành đánh giá quặng urani khu Pà Rồng với diện

đã khẳng định đây là khu mỏ có giá trị

- Năm 2008 - 2015: Đã tiến hành điều tra đánh giá quặng urani khu Khe Lốt,

nhỏ khác trong các tập đá khác nhau thuộc phân hệ tầng trên - hệ tầng An Điềm - Năm 2010 - 2021: Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm tiến hành công tác thăm dò

09 thân quặng urani công nghiệp và một số thấu kính nhỏ

Các công trình trên là nguồn tài liệu quan trọng cho NCS tham khảo, kế thừa từng phần nhằm phát triển và giải quyết các nội dung nghiên cứu của luận án

kết quả nghiên cứu của Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm trong những năm gần đây cho thấy bồn trũng Nông Sơn và các khu vực ven rìa lân cận bồn trũng có một số đặc điểm chính về địa chất và khoáng hoá urani như sau:

1.3.1 Địa tầng

Giới Protezozoi

Phức hệ Khâm Đức - Núi Vú (NP3-Ɛ1 kv)

Phức hệ Khâm Đức - Núi Vú được xác lập bởi Trần Văn Trị, Vũ Khúc, 2009

tầng Mỹ Hiệp và hệ tầng Thành Mỹ thuộc loạt Thành Mỹ

Các thành tạo của phức hệ phân bố ở khu vực thị trấn Thạnh Mỹ và các khu vực ở rìa phía tây, tây nam bồn trũng Nông Sơn Các đá của phức hệ bị biến chất, ép nén và vò nhàu mạnh, đôi nơi còn gặp các đai mạch nhỏ pecmatit xuyên cắt (suối Khe Điên, tại Làng Mực)

Thành phần thạch học của phức hệ trong phạm vi bồn trũng Nông Sơn và các vùng kế cận gồm: đá vôi bị hoa hoá, silic hoá, đá hoa hạt trung đến nhỏ màu trắng, trắng phớt hồng xen đá amphibolit, gneis biotit, đá phiến biotit phân bố ở khu vực Thạnh Mỹ; amphibolit, đá phiến actinolit, gneis amphibol; đá phiến thạch anh - actinolit, gneis biotit và đá phiến thạch anh - biotit - silimanit chứa và không chứa grafit phổ biến ở rìa phía nam, tây nam bồn trũng Nông Sơn

Cường độ phóng xạ của các đá thuộc phức hệ Khâm Đức - Núi Vú thay đổi trong khoảng khá rộng từ 10 - 15µR/h đến 25 - 30µR/h Tại khu vực Tiên An - Trà Dương, trong đá phiến grafit, đá phiến và đá gneis biotit chứa grafit đã phát hiện khá nhiều điểm quặng urani và nhiều dải dị thường phóng xạ mang bản chất urani Tại

các điểm quặng và các dải dị thường, cường độ phóng xạ từ 50-60 µR/h đến hàng

Phức hệ Khâm Đức - Núi Vú có quan hệ kiến tạo với phức hệ Ngọc Linh

(MPnl) và bị hệ tầng A Vương tuổi Cambri giữa - Ordovic sớm phủ bất chỉnh hợp

lên trên Trong đá hoa dolomit thuộc phức hệ có chứa di tích vi cổ sinh được định tuổi Neoproterozoi muộn - Cambri sớm Vì vậy, phức hệ Khâm Đức - Núi Vú được

xếp vào mức tuổi Neoproterozoi muộn - Cambri sớm

Giới Paleozoi

Hệ Cambri, thống giữa – hệ Ordovic, thống dưới Hệ tầng A Vương (Ɛ2-O1 av)

Hệ tầng A Vương do Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao và nnk xác lập năm

1:50.000 nhóm tờ Hội An - Đà Nẵng gọi hệ tầng A Vương là loạt A Vương tuổi Cambri và phân chia thành 2 hệ tầng A Sờ và A San

Các đá hệ tầng A Vương phân bố dọc theo các sông Tamprang, sông Côn và sông Thu Bồn Ở phía bắc, trong khu vực Cà Liêng - Sườn Giữa, hệ tầng phân bố thành dải hẹp kéo dài theo phương đông - tây, phần ranh giới phía bắc tiếp xúc với khối xâm nhập Đại Lộc và phía nam tiếp xúc kiến tạo với các đá của hệ tầng An Điềm Dọc đới tiếp xúc với granit Đại Lộc đá bị vò nhàu mạnh, biến chất và bị xuyên cắt bởi các mạch thạch anh có pyrit, turmalin, wolframit Ở phía nam vùng nghiên cứu, hệ tầng A Vương bị xuyên cắt bởi khối xâm nhập thuộc phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn

Trong vùng nghiên cứu, hệ tầng A Vương gồm đá phiến sericit - thạch anh màu xám, phân phiến mỏng, xen các lớp quarzit màu trắng ngà, dạng dải; phần trên xen thấu kính đá hoa màu trắng xám Phần phía nam vùng nghiên cứu, hệ tầng có thành phần chủ yếu là phiến silic, phiến sericit, phiến sét

Cường độ phóng xạ của các đá thuộc hệ tầng A Vương thay đổi trong từ 10 - 12µR/h

Đức), trong đá phiến sét gặp 01 dị thường có cường độ phóng xạ 200R/h

Bề dày của hệ tầng trong vùng nghiên cứu khoảng 600 m

Giới Mesozoi

Hệ Trias, Thống giữa, bậc Anisi Hệ tầng Sông Bung (T2a sb)

cắt điển hình dọc Sông Bung gần ngã ba sông A Vương (Nam Giang, Quảng Nam) Năm 1990, Nguyễn Kinh Quốc xếp chúng vào hệ tầng Măng Giang và sau đó lại

Bung (Quảng Nam) mặt cắt của hệ tầng bao gồm 2 phần Phần dưới 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

quarzit và bột kết; cát bột kết màu nâu phớt tím xen cát kết đa khoáng màu xám Trong mặt cắt Sông Bung đã thu thập được hoá thạch Chân rìu biển tuổi

cho hệ tầng Các đá của hệ tầng phủ không chỉnh hợp lên các thành tạo của hệ tầng A Vương, phức hệ Đại Lộc, đồng thời bị phủ không chỉnh hợp bởi các trầm

Hệ tầng An Điềm được Vũ Khúc, Cát Nguyên Hùng, Nguyễn Địch Dỹ xác lập

- Phân hệ tầng dưới (T3n ađ1): bao gồm cuội kết, cát kết, bột kết màu đỏ, đỏ

xám xen kẹp ít thấu kính nhỏ đá vôi Cuội có kích thước không đều (từ 1 - 20cm), thành phần rất đa dạng và độ chọn lọc kém Ở phần phía bắc, tây bắc, thành phần cuội là đá vôi, đá phiến; phần đông nam là cuội granit và đá vôi Trên tầng cuội là các lớp cát kết, bột kết arko, cát kết grauvac và cát kết thạch anh; xi măng là sét hydroxyt sắt, sét carbonat Ở khu vực Cà Liêng - Sườn Giữa, các đá của phân hệ tầng An Điềm dưới tiếp xúc kiến tạo với hệ tầng A Vương, còn ở phía nam (Tabhing - Pà Lừa) chúng phủ không chỉnh hợp lên các đá trầm tích, trầm tích phun

trào hệ tầng Sông Bung Bề dày của phân hệ tầng khoảng 550m

- Phân hệ tầng trên (T3n ađ2): phân bố rộng rãi trong vùng Thành phần đá

khá đa dạng, bao gồm cát kết, bột kết, các thấu kính sạn cuội kết, phần trên là sét than và các vỉa than Ở khu vực Cà Liêng - Sườn Giữa, phần cao của phân hệ tầng là các lớp sạn kết, cuội kết xen các vỉa than Bề dày của phân hệ tầng 1.300m

Cường độ phóng xạ của các đá thuộc hệ tầng An Điềm thay đổi từ 8 - 30µR/h; chủ yếu từ 11 - 25µR/h Trong hệ tầng gặp nhiều dị thường có cường độ phóng xạ từ 100µR/h đến trên 1.000µR/h, đôi nơi cường độ phóng xạ của dị thường đạt trên

Giới Mesozoi

Hệ Trias, thống trên, bậc Nori - Ret Hệ tầng Sườn Giữa (T3n-r sg)

phân bố ở phần nhân của các nếp lõm Thọ Lâm, nếp lõm Sông Bung và nằm chỉnh hợp lên trên các đá của hệ tầng An Điềm Thành phần thạch học của hệ tầng gồm các đá từ cuội kết đến sét kết Các đá hạt thô thường có màu xám trắng, xám sáng, một số điểm lộ cát kết hạt thô màu xám đen Sét, sét bột kết thường giàu vật chất hữu cơ có màu đen Dựa vào thành phần, màu sắc chia hệ tầng Sườn Giữa thành 2 phân hệ tầng

- Phân hệ tầng trên (T3n-r sg2): có thành phần gồm bột kết, sét kết, sét vôi,

đá vôi, dolomit xen các lớp cát kết và ít thấu kính than mỏng Ranh giới với phân hệ tầng dưới là chuyển tiếp Bề dày phân hệ tầng 350 - 700m

Đáng chú ý là trong một số lớp cát kết hạt trung, hạt thô xen sét than, sét, bột kết màu xám đen có chứa dị thường phóng xạ khá cao từ 200 - 1500R/h Các đá này thường phân bố ở nóc hoặc trụ các vỉa than, thấu kính than và có thế nằm thoải, góc cắm từ 5 - 8o [52]

Giới Mesozoi

Hệ Jura, thống dưới - thống giữa Loạt Thọ Lâm (J1-2 tl)

Hệ tầng Thọ Lâm do Bourret R xác lập năm 1925 Trong quá trình đo vẽ lập

Khe Rèn (J1-2 kr) và Hữu Chánh (J1 hc) Sau đó, Nguyễn Xuân Bao (1988) gọi là

gọi loạt Thọ Lâm của Nguyễn Xuân Bao (1998)

Các đá trầm tích thuộc loạt Thọ Lâm phân bố ở phần nhân của nếp lõm Thọ Lâm Mặt cắt đặc trưng của loạt Thọ Lâm gồm 03 phần có thành phần thạch học khác nhau:

+ Phần thấp: gồm cuội kết, sạn kết thạch anh màu trắng hồng, trắng xám, phân lớp dày đến dạng khối, đôi nơi xen ít lớp cát kết; trên cùng có xen ít lớp bột kết màu xám đen Thành phần thạch học và khối lượng tương đương với hệ tầng Bàn Cờ theo Vũ Khúc và nnk (1998, 2000) Chiều dày khoảng 740m

+ Phần giữa: phân lớp mỏng, gồm bột kết màu xám, xám đen chứa vật chất hữu cơ, pyrit và xen ít cát kết hạt mịn, đá phiến sét; chuyển lên là đá sét vôi, đá vôi

sét phân lớp trung bình đến dày xen đá phiến sét, cát kết vôi và ít bột kết; trên cùng là bột kết, cát kết Trong hệ tầng có chứa phong phú hoá đá định tầng tuổi Jura như

Sexoceret ap Gomiomyafotainei, comoptesis, Epuisetiter ap, Equisetites bequi

Thành phần thạch học tương đương hệ tầng Khe Rèn theo Vũ Khúc và nnk (1993), nhưng có khối lượng nhỏ hơn Bề dày khoảng 150m

+ Phần trên: gồm bột kết màu đỏ nâu, cát kết hạt nhỏ màu đỏ nhạt xen cát kết hạt thô

màu xám vàng Trong hệ tầng có ít thân gỗ bị silic hoá Jura giữa, Araucarioxylon sp

Phyllocladoxylon vietnamese, Platophyiiocladoxylon thylloides Bề dày khoảng 500 m

Phần trên có thành phần thạch học tương đương hệ tầng Hữu Chánh theo Vũ Khúc và nnk (1993), nhưng có khối lượng lớn hơn

Cường độ phóng xạ của các đá thuộc loạt Thọ Lâm thay đổi từ 5 - 10µR/h,

Loạt Thọ Lâm nằm bất chỉnh hợp trên hệ tầng Sườn Giữa và được định tuổi Jura sớm - giữa dựa vào bộ sưu tập hóa đá đã nêu

Giới Kainozoi Hệ Đệ tứ (Q)

Trầm tích hệ Đệ Tứ phân bố dọc các con sông và các thung lũng trong vùng, tạo thành những bãi bồi, những cánh đồng ven sông Thành phần gồm cuội sỏi, sét, cát bở rời

Bề dày thay đổi từ vài mét đến 10 mét

Hình 1.2: Sơ đồ địa chất bồn trũng Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam

1.3.2 Magma xâm nhập

Trong trũng Nông Sơn và các khu vực ven rìa kế cận có mặt 03 phức hệ xâm nhập, đó là phức hệ Đại Lộc, phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn và phức hệ Chà Vằn

- Phức hệ Đại Lộc (D1 đl): Do Huỳnh Trung và nnk xác lập năm 1979 Các

thể xâm nhập thuộc phức hệ Đại Lộc phân bố chủ yếu ở phía bắc và ít hơn là ở phía nam vùng nghiên cứu Ở phía bắc vùng nghiên cứu, phức hệ xuất lộ dưới dạng khối lớn kéo dài theo phương gần đông - tây (từ Đại Lộc đến A Sờ) Chúng xuyên cắt các đá biến chất thuộc hệ tầng A Vương và gây biến chất tiếp xúc nhiệt, tạo ra đới đá sừng có quy mô lớn Ở phía nam vùng nghiên cứu, các đá granitogneis thuộc phức hệ Đại Lộc tạo thành những khối nhỏ xuyên trong các đá biến chất thuộc phức hệ Khâm Đức - Núi Vú

Pha 1 (pha chính): granit hai mica sẫm màu dạng gneis hạt lớn

Pha 2: granit hai mica dạng gneis hạt nhỏ và vừa, có màu sáng hơn pha đầu và xuyên cắt chúng

Pha 3: gồm các mạch aplit và pegmatit

xâm nhập chính và 01 pha đá mạch

+ Thành phần thạch học của pha xâm nhập chính gồm: granitogneis biotit, granitogneis hai mica, granodioritogneis, granosyenitogneis, leucogranitogneis

+ Pha đá mạch của phức hệ chủ yêu là granit aplit, aplit và pegmatoid

trong khoảng từ 63% đến 76%; thuộc loạt bão hòa nhôm; nghèo calci, magie; tổng lượng kiềm khá cao, điển hình cho loại granit kiểu S Các nguyên tố Yb, Co, Ba, Se, Ni, Cr, Sn, Zn có hàm lượng cao hơn trị số Clark nhưng không nhiều Khoáng hoá liên quan trực tiếp với phức hệ Đại Lộc là pegmatit và nguyên tố phóng xạ đi kèm (urani) với microclin hoá ở giai đoạn sau magma, các mạch sulphur chứa vàng và wolframit [53]

Cường độ phóng xạ của các đá thuộc phức hệ thay đổi từ 15 - 25µR/h Trong

phức hệ xâm nhập Bến Giằng - Quế Sơn khoảng 260 - 269 tr.năm, tương ứng Permi giữa - muộn Phức hệ gồm 03 pha xâm nhập và 01 pha đá mạch:

Pha 1: Chủ yếu là diorit, diorit thạch anh, ít gabrodiorit

Pha 2: Granodiorit biotit - hornblend, granit biotit - hornblend Pha 3: Granit biotit, granosyenit hạt vừa đến thô

Pha đá mạch: Phổ biến là granit aplit, granit porphyr, diorit porphyr, kersantit Về đặc điểm thạch địa hoá: các đá xâm nhập thuộc phức hệ có hàm lượng

kiềm - vôi và kiềm - vôi cao kali Các nguyên tố Sn, Sb có hàm lượng cao hơn chút ít so với trị số Clark

manti bị hỗn nhiễm mạnh bởi vật liệu vỏ, tương tự granit kiểu cung đảo hoặc rìa lục địa tích cực Các đá granitoid của phức hệ là sản phẩm của hoạt động magma rìa lục địa tích cực liên quan tới quá trình hút chìm tạo núi Indosini của đai uốn nếp Trường Sơn

Cường độ phóng xạ của các đá thuộc phức hệ thay đổi từ 8 - 20µR/h Trong các đá granit của phức hệ phân bố ở ven rìa phía nam bồn trũng Nông Sơn xuất

- Phức hệ Chà Vằn (νσP3-T1 cv): Phức hệ do Nguyễn Văn Quyển và Nguyễn Văn

(νσP3-T1 pl) Trong vùng nghiên cứu, phức hệ Chà Vằn tạo thành một khối đẳng thước ở

khe Dung - khe Rọn, xuyên cắt các đá biến chất phức hệ Khâm Đức - Núi Vú và bị các trầm tích tuổi Nori - ret thuộc loạt Nông Sơn phủ trực tiếp lên trên

Thành phần thạch học chủ yếu gồm gabbro, gabbronorit, monzogabbro, monzodiorit; ít hơn là pyroxenit, lherzolit, đôi khi gặp gabbro pegmatit với đặc trưng của khoáng vật pyroxen là giàu Mg, Cr, Al; tổ hợp khoáng vật phụ đặc trưng là zircon, sfen, apatit, ilmenit Thành phần hóa học thuộc loại trung bình Mg, Fe, cao

Al; hàm lượng TiO2 và (K2O + Na2O) thay đổi từ tương đối thấp đến khá cao; các đá khá nghèo Ni, Cu, Cr, Nb, Ta nhưng tương đối giàu V, Rb, Sr, Y, Zr, Ba

phức hệ thuộc loạt magma kiềm - vôi liên quan tới quá trình tạo núi Indosini, liên quan với hoạt động hút chìm (kiểu rìa lục địa tích cực)

Cường độ phóng xạ của các đá thuộc phức hệ Chà Vằn thay đổi trong

1.3.3 Đặc điểm cấu trúc, kiến tạo

1.3.3.1 Các tổ hợp thạch - kiến tạo (THTKT)

Trên cơ sở những kết quả nghiên cứu về thành phần vật chất, nguồn gốc, môi trường thành tạo, mối quan hệ không gian và đặc điểm biến dạng, có thể chia các thành tạo địa chất trong trũng Nông Sơn ra các tổ hợp thạch - kiến tạo sau:

a THTKT rìa lục địa rift sinh Neoproterozoi - Ordovic sớm

THTKT gồm các đá trầm tích lục nguyên - carbonat và các đá phun trào mafic - trung tính loạt kiềm - vôi đặc trưng cho bối cảnh rìa lục địa nguồn gốc rift, được hình thành trong Neoproterozoi - Ordovic sớm đã bị biến chất từ tướng

Đức - Núi Vú tuổi Neoproterozoi - Cambri sớm và hệ tầng A Vương tuổi Cambri giữa - Ordovic sớm, trong đó:

- Đặc trưng cho phức hệ Khâm Đức - Núi Vú là các đá amphibolit, đá phiến actinolit biến chất từ đá phun trào mafic; các đá gneis amphibol, đá phiến thạch anh - actinolit biến chất từ đá phun trào trung tính; các đá gneis biotit, đá phiến thạch anh - biotit, đá phiến thạch anh - biotit - silimanit có hoặc không chứa graphit xen ít thấu kính đá hoa biến chất từ tổ hợp đá trầm tích lục nguyên - carbonat

- Đặc trưng cho hệ A Vương là các đá biến chất ở tướng phiến lục, gồm đá phiến sericit - thạch anh, quarzit, đá phiến silic, đá phiến sericit, phiến sét, xen thấu kính đá hoa biến chất từ tổ hợp đá trầm tích lục nguyên - carbonat

hệ tầng A Vương là một phần của một tổ hợp thành tạo trầm tích, phun trào và xâm

THTKT gồm các thể xâm nhập granitognes nguồn gốc vỏ thuộc phức hệ Đại Lộc (S4-D1 đl) Các thành tạo xâm nhập này phổ biến là các thành tạo granitoid

Kiểu S (Bùi Minh Tâm, 2010) tồn tại dạng các thể batholit lớn, hầu hết bị biến dạng mạnh kiểu milonit hoặc gneis, với thành phần thạch học chủ yếu là granitogneis hạt thô Đặc điểm địa hóa của các thành tạo này cho thấy chúng là các thể magma được hình thành trong quá trình biến dạng tạo núi nội mảng diễn ra cách ngày nay khoảng

c THTKT rìa lục địa tích cực Carbon muộn - Permi muộn

THTKT gồm các đá trầm tích lục nguyên - carbonat, các đá núi lửa và đá xâm nhập trung tính đến axit loạt kiềm - vôi hoặc kiềm - vôi cao kali đặc trưng cho bối cảnh rìa lục địa tích cực liên quan đến hoạt động hút chìm tạo núi Indosini của đai uốn nếp Trường Sơn, được hình thành trong giai đoạn Carbon muộn - Permi giữa

Giằng - Quế Sơn vào THTKT rìa lục địa tích cực tuổi Carbon giữa - Permi và cho rằng các đá magma thuộc phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn và phức hệ Hải Vân trong vùng thuộc tổ hợp xâm nhập Carbon muộn-Permi muộn liên quan tới cung magma Sukhothai phát triển trên một đới hút chìm do sự hội nhập của lục địa Cimmerian (Sibumasu) vào Đông Dương và phá hủy đại dương Paleotethys

d THTKT đồng va chạm Permi muộn - Trias sớm

THTKT được đặc trưng bởi tổ hợp các thành tạo xâm nhập granit đồng va chạm nguồn vỏ liên quan tới hoạt động tạo núi Indosini diễn ra trong giai đoạn

Permi muộn - Trias sớm; điển hình là các thành tạo granitoit thuộc các phức hệ Hải Vân (γP3-T1 hv), Bà Nà (γP3-T1 bn) Trong THTKT này còn có mặt một khối

lượng nhỏ các xâm nhập mafic-siêu mafic được mô tả trong các phức hệ Chà Vằn (νσP3-T1 cv), Phú Lộc (νσP3-T1 pl), Kon Kbang (νσP3-T1 kk)

Trong vùng nghiên cứu chỉ xuất hiện 01 khối xâm nhập gabobro của phức hệ Chà Vằn ở khu vực khe Dung được xếp vào THTKT đồng va chạm Permi muộn - Trias sớm

e THTKT rift nội lục sau va chạm Trias giữa

THTKT rift nội lục sau va chạm Trias giữa trong hệ rift nội lục sau va chạm Sông Bung - An Khê được đặc trưng bởi các tổ hợp đá sau:

- Tổ hợp đá núi lửa felsic xen trầm tích - trầm tích nguồn núi lửa tướng lục địa

- Tổ hợp đá xâm nhập granit - granosyenit á kiềm nguồn vỏ thuộc phức hệ

f THTKT trũng giữa núi sau va chạm Trias muộn - Jura giữa

THTKT này phân bố rộng rãi và là thành phần chủ yếu trong bồn trũng Nông Sơn THTKT được đặc trưng bởi 03 tổ hợp đá trầm tích lục nguyên được thành tạo trong giai đoạn hình thành và phát triển địa hào Nông Sơn diễn ra từ Trias muộn

+ Tổ hợp đá trầm tích vụn thô lục địa màu đỏ chứa urani của hệ tầng An Điềm

kết, phần trên xen kẹp các vỉa than mỏng

+ Tổ hợp đá molas màu xám gồm các trầm tích lục nguyên chứa than của hệ

- Tổ hợp đá trầm tích lục địa hạt thô màu đỏ chuyển lên trầm tích hạt mịn chứa ít lớp kẹp trầm tích carbonat và kết thúc bằng trầm tích lục địa màu đỏ chứa gỗ silic hóa

tướng sông, được hình thành trong bối cảnh nội lục do vận động tạo núi và phá hủy bồn trầm tích diễn ra trong giai đoạn Jura

sông, bãi bồi

1.3.3.2 Nếp uốn

Bồn trũng Nông Sơn là một trũng lớn bị chia cắt thành hai trũng thứ cấp, có trục

với các trũng trên là các nếp uốn thứ cấp khác như nếp lõm Sơn Tuyền, nếp lõm Khe

như ở Nông Sơn, Khe Cao, Tabhing, Cà Liêng - Sườn Giữa

1.3.3.3 Các phá huỷ kiến tạo

Minh, Nguyễn Trí Vát (1991), cũng như sơ đồ cấu trúc của Dimitrieva L.A (1988), trong vùng có 4 hệ thống đứt gãy chính là:

- Hệ thống có phương á vĩ tuyến: Phát triển khá nhiều về số lượng, nhưng chiều sâu sụt lún không lớn, tạo nên địa hào Nông Sơn Các đứt gãy này đã khống chế và hình thành địa hào Nông Sơn và các quá trình sau đó Đây là các đứt gãy thuận, phát triển nhiều trong khối Đại Lộc và hệ tầng AVương (Dimitrieva L.A, 1988)

- Hệ thống tây bắc - đông nam: Là hệ thống đứt gãy có sớm và hoạt động nhiều pha

đứt gãy sâu tới lớp granit (dự đoán sâu tới 10 km) và dọc đứt gãy có phun trào ryolit - Hệ thống đông bắc - tây nam: Là hệ thống đứt gãy chủ yếu phân cắt các trầm tích trũng Nông Sơn, làm xô lệch các cấu trúc có trước, với biên độ dịch chuyển lớn, làm lộ lên móng biến chất cổ phức hệ Khâm Đức - Núi Vú ở khu vực Thạnh Mỹ Hệ thống này hình thành trong điều kiện nén ép, tạo các đứt gãy nghịch là chính

- Hệ thống đứt gãy á kinh tuyến: Được hình thành sau cùng và chúng gây dịch chuyển ngang là chính

1.3.4 Đặc điểm tướng đá - cổ địa lý và quy luật phân bố của cát kết Triat muộn bồn trũng Nông Sơn

Tổng hợp các kết quả nghiên cứu về tướng đá - cổ địa lý của Trần Nghi,

bán liên thông với biển rộng, các trầm tích Trias muộn có cấu trúc chu kỳ liên quan với sự dao động mực nước biển toàn cầu Theo các tác giả này, trong vùng thể hiện rõ một bức tranh sinh động 2 chu kỳ trầm tích cả trong mặt cắt địa chất - trầm tích

kỳ trầm tích tương ứng với 3 phức hệ tướng Vì vậy, có thể gọi ngắn gọn 2 chu kỳ trầm tích này là chu kỳ An Điềm và chu kỳ Sườn Giữa

Hình 1.4 Mặt cắt tướng đá - cổ địa trầm tích Triat muộn

Mỗi chu kỳ trầm tích tương ứng với 3 phức hệ tướng (hình 1.3 và hình 1.4), gồm: - Phức hệ tướng cuội sạn cát aluvi - proluvi biển thoái thuộc phân hệ tầng An Điềm dưới và Sườn Giữa dưới (GapLST): Về địa hình - địa mạo, phức hệ tướng này gồm dạng lớp dày hạt rất thô có thành phần là cuội kết, sạn kết và cát kết hạt thô lắng đọng trong mùa lũ, cấu tạo phân lớp xiên chéo đồng hướng đổ về trung tâm bồn trũng Nông Sơn xen kẽ với lớp hạt thô này là các lớp mỏng lắng đọng trong mùa khô (ảnh 1.1 A)

- Phức hệ tướng sạn cát nón quạt cửa sông biển thoái thuộc phân hệ tầng An Điềm dưới và Sườn Giữa dưới (GapLST): Phức hệ tướng này phân bố chạy vòng quanh theo đường bờ cổ Mỗi nón quạt có thể hình dung như một châu thổ con thu nhỏ Đây là sản phẩm của vô số các dòng chảy không tên ngắn và dốc bắt nguồn từ các vùng xâm thực kế cận (ảnh 1.1 B)

- Phức hệ tướng cát bùn biển nông vũng vịnh biển tiến thuộc phân hệ tầng An Điềm trên và Sườn Giữa trên (SmTST): Phức hệ tướng này gồm cát kết arco hạt

lớn, hạt trung và hạt nhỏ; xi măng lấp đầy - tiếp xúc gồm: matrix sericit; xi măng hoá học silic, calcit thứ sinh Đá giàu felspat: plaiocla axit song tinh đa hợp thanh nét bị sericit hoá Microclin song tinh bàn cờ, orthocla bị pelit hoá Thạch anh đơn tinh thể (Qm) và đa tinh thể (Qp) chiếm tỷ lệ nhỏ (ảnh 1.2, 1.3, 1.4)

A: Phức hệ tướng cuội sạn cát aluvi - proluvi: các lớp đá hạt thô cuội kết, sạn kết, cát kết hạt thô Cấu tạo phân lớp xiên chéo đồng hướng lòng sông

B: Phức hệ tướng cuội sạn cát nón quạt cửa sông Cấu tạo dạng nón quạt chồng phủ lùi về phía biển

Ảnh 1.1 Vết lộ cuội, sạn, cát trong thành tạo aluvi - proluvi và cuội, sạn, cát trong nón quạt cửa sông khu vực Pà Lừa (Nguyễn Quang Hưng, 2002)

A Cát kết hạt trung đa khoáng màu xám đen, cấu tạo phân lớp dày, chọn lọc tương đối tốt, môi trường biển nông vũng vịnh, phân hệ tầng An Điềm trên (T3n ađ2), khu vực Pà Lừa

B Cát kết hạt trung màu xám sáng xen xám đen, cấu tạo khối, chọn lọc tương đối tốt, môi trường biển nông ven bờ vũng vịnh, phân hệ tầng An Điềm trên (T3n ađ2), khu vực Khe Hoa - Khe Cao

Ảnh 1.2 Vết lộ và mẫu lõi khoan cát kết phức hệ tướng cát bùn biển nông vũng vịnh (Nguyễn Quang Hưng, 2002)