Ảnh minh họa

Khái niệm “khoáng sản rắn biển sâu”

Ở Việt Nam hiện chưa có định nghĩa “khoáng sản rắn biển sâu”, tuy nhiên, trong Quyết định số 2374/QĐ-BTNMT ngày 14/10/2016 của Bộ trưởng Bộ TN&MT, các loại hình khoáng sản rắn đáy biển được quy định bao gồm: Sa khoáng, vật liệu xây dựng, kết hạch sắt mangan, vỏ sắt mangan giàu Co, sufid đa kim dạng khối.

Theo định nghĩa của Cộng đồng châu Âu, khoáng sản rắn biển sâu không bao gồm sa khoáng, vật liệu xây dựng mà chỉ gồm kết hạch sắt mangan, vỏ sắt mangan, sulfid đa kim dạng khối. Theo cơ quan quản lý đáy biển thế giới BSA (International Seabed Authority), khoáng sản rắn biển sâu chỉ gồm 3 loại: Kết hạch đa kim, vỏ sắt mangan và sulfid đa kim.

Như vậy, có thể nói, khái niệm “khoáng sản rắn biển sâu” được dùng để chỉ 3 loại khoáng sản chính là: Vỏ sắt mangan, kết hạch sắt mangan, sulfid đa kim cùng với các kim loại quý hiếm đi kèm.

Các kết hạch sắt mangan là các kết hạch kim loại được tạo nên từ các oxit sắt và oxit mangan, dạng hình cầu, ovan có đường kính điển hình từ 1 đến 12 cm. Chúng xuất hiện cùng với trầm tích ở các đồng bằng biển thẳm trên các đại dương thế giới với độ sâu nước từ 4.000 đến 6.500 m, có tốc độ tích tụ trầm tích nhỏ hơn 20 mm/nghìn năm. Các kết hạch hình thành theo cơ chế thủy sinh tăng trưởng vô cùng chậm, ở tốc độ khoảng 1-10 mm/triệu năm, trong khi kết hạch hình thành theo cơ chế thành đá tăng trưởng ở tốc độ vài trăm mm/triệu năm. Các kết hạch hình thành theo cơ chế thủy sinh tăng trưởng vô cùng chậm, ở tốc độ khoảng 1-10 mm/triệu năm, trong khi kết hạch hình thành theo cơ chế thành đá tăng trưởng ở tốc độ vài trăm mm/triệu năm.

Đặc điểm khoáng vật học của kết hạch khá đơn giản, gồm vernadit kết tủa từ nước biển; todorokit kết tủa từ nước lỗ rỗng; và bimessit biến đổi từ todorokit. Các kim loại có ý nghĩa kinh tế lớn nhất thường đi kèm với loại kếthạch mangan là Ni, Cu, Co, ngoài ra còn có Mo, các nguyên tố đất hiếm REE và Li.

Vỏ sắt mangan là các mảng bám trên trên các sườn núi ngầm có độ cao trên 1.000 m so với đáy biển xung quanh có bề dày thay đổi từ dưới 1 đến 260 mm, thường phân bố ở độ sâu từ 600 đến 7.000 m. Ngoài ra, vỏ sắt mangan cũng gặp được trên các đồi, đỉnh núi ngầm quy 3 với các mô nhỏ, hoặc trên các sống núi và các cao nguyên ngầm với độ cao so với đáy biển từ 200 đến 1.000 m. Vỏ sắt mangan có giá trị kinh tế thường nằm ở độ sâu từ 800 đến 2.500 m. Thành phần khoáng vật của vỏ sắt mangan tương đối đơn giản, chủ yếu là khoáng vật vernadit (oxid mangan, hoặc MnO2) và oxyhydroxid sắt (FeOOH) dạng vô định hình hoặc vi tinh. Vỏ sắt mangan cũng chứa một lượng nhỏ các khoáng vật vụn như thạch anh, felspat. Sắt và mangan có hàm lượng xấp xỉ nhau trong các vỏ sắt mangan giàu Co. Hàm lượng Co cao nhất có thể lên đến 2%, trung bình chỉ từ 0,5 đến 0,8% khối lượng.

Để hình thành khoáng sản rắn biển sâu cần có nguồn cấp vật liệu và các điều kiện để kết tủa tạo khoáng diễn ra trong môi trường nước biển. Động lực manti là nhân tố chính chi phối hoạt động magma và chuyển động kiến tạo để tương tạo ra vật liệu và hình thành các loại đá và cấu trúc địa chất mới. Quá trình kiến tạo sẽ tác cùng với sự thay đổi mực nước biển và các điều kiện hóa lý, điều kiện thủy hải văn và địa hình đáy biên tạo các điều kiện cần thiết để kết tủa các khoáng vật, tạo nên các kết hạch và vỏ sắt mangan cũng như sulfid đa kim.

Sự hình thành và tăng trưởng vỏ và kết hạch sắt mangan bị chi phối bởi nhiều yếu tố môi trường, đặc biệt là: Sự cung liệu có nguồn gốc sinh học, lục nguyên, thủy sinh cho trầm tích và cho các kết hạch; tích tụ và tái tích tụ của các trầm tích do hình địa hình đáy biển; thành phần chuyển động của dòng hải văn đáy biển; sự khuấy động do hoạt động sống của sinh vật.

Một số nghiên cứu cho thấy, sự có mặt của vi khuẩn trong các kết hạch mangan, tuy nhiên, vai trò của sinh học trong sự hình thành các kết hạch cụ thể là gì thì chưa rõ. Việc hình thành các kết hạch bao giờ cũng cần có mặt một nhân, có thể là mảnh vụn san hô, mảnh đá, mảnh răng, xương động vật làm mồi kết tủa khoáng vật. Oxit mangan là hợp chất trung tính nhưng ở dạng dung dịch keo có bề mặt mang điện tích âm nên dễ dàng hấp phụ các ion kim mang điện tích dương. Trong khi đó, chất keo oxyhydroxit sắt có bề mặt mang điện tích dương nên dễ dàng hấp phụ các phức anion kim loại mang điện âm.

Triển vọng khoáng sản rắn ở trũng Tây Nam Biển Đông

Tại Việt Nam, ngoài phát hiện vỏ và kết hạch sắt mangan trong Chương trình Ponaga hợp tác của Pháp với Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội, 1993 và phát hiện của Gazprom trong quá trình tìm kiếm, thăm dò dầu khí trên thềm lục địa Biển Đông, thì hiện nay, Việt Nam có rất ít công bố về vỏ và kết hạch sắt mangan cũng như sulfid đa kim.

Khu vực Tây Nam trũng sâu Biển Đông nằm ở phần chuyển tiếp giữa vỏ lục địa và vỏ đại dương của hai rìa đới dãn đáy Biển Đông. So với các khu vực đã phát hiện được vỏ sắt mangan ở các nơi khác trên Biển Đông thì khu vực Tây Nam hoàn toàn có đầy đủ các điều kiện kiến tạo, magma, trầm tích, cấu trúc, địa mạo cho việc tích tụ và hình thành vỏ sắt mangan. Thực tế, khu vực này đã phát hiện được 3 nơi có vỏ sắt mangan phân bố ở 2 rìa đới dãn đáy Biển Đông. Đây là những dấu hiệu trực tiếp cho thấy khu vực này có triển vọng về vỏ sắt mangan. Tổng cộng đã có 51 điểm phát hiện kết hạch, vỏ sắt mangan và 2 điểm sulfid đa kim ở Biển Đông, các điểm này đều phân bố có quy luật ở sườn lục địa, trong đới chuyển tiếp giữa vỏ lục địa và vỏ đại dương và ở các núi ngâm và lân cận núi ngâm trên vỏ đại dương trung tâm Biển Đông.

Thành phần khoáng vật của sắt mangan Biển Đông tương tự như ở các đại dương lớn trên thế giới nhưng chứa nhiều khoáng vật silicat và các nguyên gốc lục địa, nghèo nguyên tố nhưng giàu nguyên tố nhóm Fe, Rb, Sc, Ta, Sr, Th và nhóm đất nguyên tố Yttri (REY). Kết hạch và vỏ sắt mangan được hình thành chủ yếu trong Pliocen muộn Đệ tứ và có tốc độ tăng trưởng tương đối nhanh.

Theo TS. Nguyễn Thế Hùng, Khoa Địa chất, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, mặc dù chưa có phát hiện nào về kết hạch sắt mangan trong khu vực này nhưng so sánh với khu vực phía Bắc và trũng sâu trung tâm Biển Đông thì trong phạm vi khu vực Tây Nam có những vùng có điều kiện tương tự về tốc độ lắng đọng trầm tích, về nguồn cấp vật liệu, về địa hình đáy nên hoàn toàn có khả năng bắt gặp được loại hình kết hạch sắt mangan ở đây. Tuy nhiên, các nghiên cứu về kết hạch ở phía Bắc Biển Đông cho thấy, kích thước kết hạch chỉ khoảng 8 đến 80 mm, tương đối nhỏ so với kết hạch ở các đại dương lớn trên thế giới, ngoài ra độ phân tán của các kết hạch ở khu vực này là khá lớn nên cần có mạng lưới lấy mẫu đủ chi tiết để lấy được mẫu kết hạch. Đối với loại hình sulfid đa kim, mặc dù trong phạm vi lân cận vùng nghiên cứu báo cáo 2 điểm có dấu hiệu có sulfid đa kim liên quan đến núi lửa nhưng các tài liệu nghiên cứu về loại hình này còn rất hạn chế.

TS. LƯƠNG THỊ THU HOÀI

Đại học Quốc gia Hà Nội