Đặc điểm các kiểu Quặng hóa Thori dải Thanh Sơn - Phong Thổ, vùng Tây Bắc Việt Nam

Quặng hóa thori dải Thanh Sơn - Phong Thổ, Tây Bắc Việt Nam phân bố thành 11 cụm thuộc các khu vực Thạch Khoán - Thu Cúc (Thanh Sơn); Trạm Tấu - Mường La - Văn Chấn - Mù Cang Chải (Tú Lệ); Bình Lư - Đông Pao (Phong Thổ). Kết quả tổng hợp và nghiên cứu về thành phần khoáng vật, thành phần hóa học, cấu tạo - kiến trúc cho thấy, quặng thori trong khu vực Thanh Sơn - Phong Thổ thuộc 4 biểu hiện quặng (thori đi kèm với đất hiếm, barit, fluorit; Thori đi kèm với khoáng hóa sulfur; Thori đi kèm với urani; Thori độc lập). Kết hợp với các đặc điểm địa chất mỏ, quy luật phân bố, nguồn gốc thành tạo, tập thể tác giả đã phân định quặng thori trong khu vực này tương ứng với 6 kiểu quặng: (1) Thorianit-uraninit trong pegmatit; (2) Basnhezit-thorit-uranpiroclo; (3)Thorit; (4) Thori - uranothorit trong đá hoa; (5) Đất hiếm-thori-urani trong Proluvi; (6) Ziathorit-thorianit trong đá phiến kết tinh.

Giới thiệu

Công tác điều tra, đánh giá thori cũng như nghiên cứu các chính sách về loại khoáng sản thori được tiến hành ở một số khu vực ở Việt Nam. Thông qua tổng hợp kết quả, phân tích các tài liệu nghiên cứu về khoáng sản thori từ trước, kết hợp tài liệu nghiên cứu bổ sung, tập thể tác giả làm sáng tỏ đặc điểm quặng hóa và tiềm năng về khoáng sản thori ở khu vực Tây Bắc nước ta.

Ảnh minh họa.

Đặc điểm địa chất

Dải Thanh Sơn - Phong Thổ thuộc Tây Bắc Việt Nam kéo dài từ hạ lưu sông Đà theo hướng Tây Bắc tới biên giới Việt-Trung. Tham gia vào cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu là các thành tạo có tuổi từ Proterozoi đến trầm tích Đệ tứ: Chủ yếu gồm các đá biến chất tướng amphybolit và tướng đá phiến lục tuổi Proterozoi, các đá trầm tích lục nguyên - carbonat Paleozoi, bazan Permi muộn và các đá xâm nhập. Các thành tạo địa chất cắt qua bởi ba hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam (đứt gãy sông Hồng, đứt gãy Mù Căng Chải, Thuận Châu-Yên Châu,...), Đông Bắc - Tây Nam và á kinh tuyến (Điện Biên - Lai Châu và Sông Mã,…). Với phương cấu trúc chung là Tây Bắc - Đông Nam, các thành tạo phun trào trong phạm vi nghiên cứu có cấu trúc hình elip, bị biến chất, ép phiến theo phương Tây Bắc - Đông Nam ở các mức độ khác nhau.

Đặc điểm thành phần vật chất và các biểu hiện quặng thori dải Thanh Sơn - Phong Thổ

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu trước đây và kết quả tổng hợp, phân tích tài liệu [1, 2, 3, 4, 5, 6] có thể phân chia ra 4 biểu hiện quặng ở dải Thanh Sơn - Phong Thổ như sau:

Thori đi kèm với đất hiếm, barit, fluorit: Loại này khá phổ biến ở khu vực Bình Lư, Phong Thổ (tỉnh Lai Châu) đi cùng với các mỏ đất hiếm lớn như Nam Nậm Xe, Bắc Nậm Xe, Đông Pao, Nam Đông Pao,... và các điểm đất hiếm nằm rải rác trong vùng này. Khoáng vật quặng thori chủ yếu gồm: Parizit, basezit, synkizit, piroclo, xenotin, monazit, lantanit.

Thori đi kèm với khoáng hóa sulfur: Loại này gặp ở khu vực Tà Lèng - Dào San, Thèn Sin - Tam Đường (Lai Châu); Thạch Khoán (Phú Thọ),… Thori nằm trong các mạch thạch anh xuyên cắt các đá vây quanh (đá phiến sét, đá phiến silic, granosyenit và pegmatit) và có khoáng hóa sulfur đi kèm.

Khoáng vật chính gồm: Thạch anh, pyrit, chancoyrit, galenit, nasturan, sericit và clorit,…

Thori đi cùng với urani: Đặc trưng nhất của loại hình này ở khu vực Thanh Sơn, Thu Cúc -Tân Sơn (Phú Thọ) và khu vực Bình Lư (Lai Châu).

Khoáng vật quặng chủ yếu gồm: Thorit, thorogumit, uranothorit, uranothorianit, octit, uraninit, otenit, zirtholit, manhetit, pyrit, apatit, ziricon, biotit, felspat, thạch anh, muscovit,…

Thori độc lập: Gặp phần lớn ở các dị thường phóng xạ khu vực Thèn Sin - Tam Đường (tỉnh Lai Châu). Khoáng hóa thori nằm trong các đá granit, granosyenit và phun trào bazơ. Khoáng vật chủ yếu gồm thorit (ferothorit, anbit, hydrothorit), brokit, giblit, thorogumit, tritomit, berin, barit, fluorit, ankerit, pyrit, ziatholit, ziricon, manhetit, hematit, limonit, ilmenit,…

Phân định các kiểu quặng thori dải Thanh Sơn - Phong Thổ

Trên cơ sở tổng hợp các tài liệu nghiên cứu trước đây [1, 2, 3, 4, 5] và các kết quả nghiên cứu mới trong các năm 2020, 2021 của tập thể tác giả, dựa vào thành phần khoáng vật và tổ hợp cộng sinh khoáng vật được hình thành trong những điều kiện địa chất tương tự nhau và có cùng nguồn gốc có thể phân loại quặng thori dải Thanh Sơn - Phong Thổ thành 6 kiểu quặng như sau:

(1) Thorianit-uraninit trong pegmatit: Liên quan chặt chẽ với pegmatit trong các đá biến chất cổ ở khu vực nghiên cứu có vùng pegmatit Thạch Khoán (Thanh Sơn - Phú Thọ).

Pegmatit Thạch Khoán phân bố trong các đá biến chất cổ của hệ tầng Thạch Khoán, dạng mạch, thấu kính. Các mạch pegmatit xuyên cắt đá phiến và đá gneiss 2 mica-granit. Pegmatit Thạch Khoán là loại pegmatit muscovit chứa Be, Sr, U, Th. Khoáng vật quặng gồm uraninit, nasturan, columbit, piroclo, monazit, xenotim, thorit, ortit, thorianit, xâm tán thưa trong pegmatit hoặc phân bố theo các khe nứt dọc các mạch thạch anh sulfur xuyên cắt pegmatit; khoáng vật thứ sinh có otecnit, tocbecnit.

 (2) Basnhezit-thorit-uranpiroclo:Tập trung chủ yếu nằm trong các mỏ đất hiếm ở khu vực Tây Bắc gồm các mỏ đất hiếm Nam Nậm Xe, mỏ đất hiếm Bắc Nậm Xe, mỏ đất hiếm Đông Pao. Các thân quặng đất hiếm thường có dạng mạch, dạng ổ với hình dáng phức tạp. Kích thước thay đổi từ một vài centimet đến hàng trăm mét; kéo dài từ một vài mét đến 500 - 700 m. Các mạch quặng thường kéo dài theo phương Tây Bắc-Đông Nam và trùng với phương cấu trúc chung của vùng.

Trong thành phần quặng của kiểu quặng này bao gồm nhiều nguyên tố quặng quan trọng như đất hiếm, tantal, niobi, barit, fluorit, urani, thori,… Trong đó đất hiếm là thành phần chủ yếu dao động từ một vài phần trăm đến hơn 30%. Các nguyên tố phóng xạ tồn tại chủ yếu trong các khoáng vật uranipiroclo, monazit, xenotim và dạng đồng hình trong các khoáng vật đất hiếm (basnezit, parizit). Kiểu quặng này có nguồn gốc nhiệt dịch nhiệt độ thấp đến trung bình.

(3) Thorit: Gặp ở một số khu vực như Thanh Sơn (Phú Thọ), Thèn Sin (Lai Châu),… nhưng đặc trưng nhất là ở khu vực Thèn Sin - Tam Đường (Lai Châu). Hình thái thân quặng ở khu vực này có dạng mạch, mạng mạch nằm trong các đứt gãy kiến tạo nhỏ, lấp đầy các khe nứt trong các đới bị nén ép, cà nát mạnh; các thân quặng có phương Tây Bắc - Đông Nam phù hợp với phương cấu trúc khu vực. Chiều dài thân quặng thay đổi từ một vài mét đến khoảng 200 m; quặng hóa thori nằm trong diện tích của tầng phun trào bazơ.

Thành phần khoáng vật gồm có felspat kali, thạch anh, plagiocla, muscovit, apatit, barit, epidot, turmalin, fluorit, sfen, topa, rutin, egirin, zircon, pyrit, manhetit, limonit, hydroxit sắt,… Khoáng vật chứa kim loại phóng xạ chủ yếu gồm thorit, ferithorit, aulit, hydrothorit; Khoáng vật thứ yếu là gipxit, tritonit brokit.

(4) Thori-uranothorit trong đá hoa: Đặc trưng và bắt gặp ở khu vực làng Nhầy, làng Nhẻo (tỉnh Yên Bái), quặng nằm trong đá hoa của thệ tầng Suối Chiềng tuổi Protezozoi; đá vây quanh là đá phiến thạch anh mica bị clorit hóa, tal hóa, albit hóa, sericit-epidot hóa.

Đá chứa quặng là đá hoa có dạng thấu kính với kích thước (60×300) m. Các khoáng vật quặng ở đây xâm tán, dạng ổ hoặc lấp đầy trong các khe nứt của đá hoa. Khoáng vật quặng chủ yếu là thorit, uranothorit, ferithorit và photphat urani, thori.

Có 2 tổ hợp khoáng vật điển hình:

Tổ hợp thạch anh uranothorianit, thorit-ferithorit-photphat urani, thori (brithorit - avicumalit); Tổ hợp caxiterit-apatit-granat-photphorit-tremolit-tal-epidot-clorit.

(5) Đất hiếm-thori-urani trong proluvi: Đặc trưng là mỏ đất hiếm Mường Hum (Lào Cai), quặng nằm trong trầm tích bở rời dọc theo thung lũng; thung lũng nằm theo đứt gãy có phương Tây Bắc - Đông Nam, ranh giới tiếp xúc giữa tầng đá phiến thạch anh muscovit, sericit biotit hệ tầng Sa Pa với đá phiến sét cát thấu kính đá vôi hoa hóa có tuổi Devon. Sườn Đông Bắc thung lũng là dải đá granit kiềm- granosyenit kiềm phức hệ Mường Hum. Ở phía Tây Nam thung lũng là granitoit phức hệ Ye Yen Sun.

Quặng đất hiếm-thori-urani là tập dưới cùng của trầm tích vụn bở trong thung lũng có dạng vỉa kéo dài, dạng thấu kính, ổ; quặng có cấu tạo dạng bột, đất màu đen, đen nâu đôi chỗ có màu vàng. Các khoáng vật quặng tồn tại ở 2 dạng:

Khoáng vật dạng mảnh vụn: Kích thước các mảnh khoáng vật nhỏ, thường được gắn kết thành cục với xi măng gắn kết là hydroxit sắt. Các khoáng vật thường gặp hydromica, anata, basnhezit, monazit, uranothorit, thorit, zircon, siatolit, octit, sfen, piroclo, piroluzit, tuamalin, sulfur,…

Khoáng vật biểu sinh: Được thành tạo trong quá trình phong hóa thường có dạng tinh đám, keo, vỏ, lớp, màng mỏng,… Các khoáng vật thường gặp limonit, limonit chứa mangan, piroclo, maganit,…

(6) Ziathorit - thorianit trong đá phiến kết tinh: Liên quan đến các trầm tích biến chất có tuổi tiền Cambri. Điển hình với kiểu quặng này là các điểm khoáng hóa ở khu vực Thanh Sơn (Phú Thọ).

Quặng ở khu vực này liên quan chặt chẽ với hệ tầng Suối Chiềng và hệ tầng Suối Làng. Khu vực này có hai phức hệ với diện lộ không lớn gồm phức hệ Xóm Giấu và phức hệ Ca Vịnh; với các hệ thống đứt gãy phát triển mạnh, có thể phân thành 2 hệ thống đứt gãy chính (hệ thống phương Tây Bắc - Đông Nam; hệ thống đứt gãy phương Bắc Nam) dọc theo các đứt gãy nhiều nơi có cường độ phóng xạ cao hơn so với đá vây quanh.

Khoáng hóa khu vực này chủ yếu là thori, uranothorit, ziathorit, zircon nằm trong 2 kiểu đá chứa quặng khác nhau:

Granit-pegmatit chứa thori: Các loại đá này đặc trưng là thành phần thạnh học là đá felspat kiềm (microclin): 55-57%; thạch anh: 25-30%; biotit, clorit, hydroxit sắt: 2%; plagiocla: ít. Đặc trưng cho kiểu khoáng hóa này là các điểm xóm Quét - xóm Đam, Thu Cúc.

Đá phiến sericit-muscovit-tremolit-sectinolit chứa thori: Loại đá phiến amfibol, đá phiến amfibol chứa dị thường phóng xạ có thành phần thạch học chủ yếu là sericit, muscovit, tremolit, actinoolit.

Các khoáng vật phóng xạ chủ yếu là thorit, thoritanit, siathorit, zircon, thonianit - agragit với hàm lượng cao. Khoáng vật xạ thường cộng sinh với manhetit, ilmenit, hematit, apatit. Đặc trưng loại này là các điểm khoáng hóa ở Xóm Giấu, Vinh Tiền, Xóm Chổi.

Loại này phát triển trên diện tích rộng lớn tuy nhiên các ổ, dải quặng nằm thưa thớt với hàm lượng quặng phóng xạ (U, Th) không cao nên triển vọng thấp.

Kết luận

Trong dải quặng Thanh Sơn - Phong Thổ đã phát hiện được 11 cụm dị thường thori tương ứng với 4 biểu hiện quặng gồm: (1). Khoáng hóa thori đi kèm với đất hiếm, barit, fluorit (vùng Bình Lư - Phong Thổ tỉnh Lai Châu; quặng phân bố trong các mỏ đất hiếm); (2). Khoáng hóa thori đi kèm với khoáng hóa sulfur (vùng Thèn Sin-Tam Đường, Lai Châu; vùng Thạch Khoán, Phú Thọ; tổ hợp Th-sulfur phân bố trong các mạch thạch anh xuyên cắt đá phiến và granit); (3). Khoáng hóa thori đi kèm với urani (vùng Thanh Sơn, Phú Thọ; vùng Bình Lư, Lai Châu; quặng phân bố trong trầm tích-biến chất hệ tầng Suối Chiềng và trong các đá xâm nhập kiềm); (4). Khoáng hóa thori độc lập (vùng Thèn Sin-Tam Đường, Lai Châu; quặng phân bố trong granit kiềm và phun trào bazơ).

Trong phạm vi dải quặng Thanh Sơn - Phong Thổ, tập thể tác giả đã phân định 6 kiểu quặng gồm: (1)Thorianit - uraninit trong pegmatit (vùng Thạch Khoán, Phú Thọ); (2). Basnhezit-thorit-uranpiroclo (các mỏ đất hiếm, Lai Châu); (3). Thorit (vùng Thèn Sin-Tam Đường, Lai Châu; vùng Thanh Sơn, Phú Thọ); (4). Thori - uranothorit trong đá hoa (khu vực Yên Bái); (5). Đất hiếm-thori-urani trong Proluvi (vùng Mường Hum, Lào Cai); (6). Ziathorit-thorianit trong đá phiến kết tinh (vùng Thanh Sơn, Phú Thọ).

Lời cảm ơn: Bài báo này là một phần kết quả của Nhiệm vụ KH&CN cấp Bộ, mã số NCCB.2021.562.02 (Bộ TN&MT).

Tài liệu tham khảo

1. Phạm Vũ Đương và nnk (1986). Báo cáo đánh giá triển vọng quặng phóng xạ dải Thanh Sơn - Tú Lệ - Phong Thổ. Lưu trữ Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm, Hà Nội;

2. Hồ Nhiệm và nnk (1968). Báo cáo kết quả tìm kiếm quặng phóng xạ - đất hiếm vùng Thèn Sin - Tam Đường - Phong Thổ - Lai Châu. Lưu trữ Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm, Hà Nội;

3. Nguyễn Văn Hoai và nnk (1986). Báo cáo Kết quả tìm kiếm kim loại phóng xạ - đất hiếm hữu ngạn Sông Hồng. Lưu trữ Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm, Hà Nội;

4. Nguyễn Văn Hoai và nnk (1986). Báo cáo sinh khoáng và chuẩn đoán quặng kim loại phóng xạ lãnh thổ Việt Nam tỷ lệ 1:500.000. Lưu trữ Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm, Hà Nội;

5. Phan Quang Văn và nnk (2019). Báo cáo Nhiệm vụ khoa học và công nghệ theo Nghị định thư Việt Nam - CHLB Đức “Hợp tác nghiên cứu thành phần vật chất, đề xuất quy trình công nghệ chế biến, định hướng phương pháp khai thác và bảo vệ môi trường mỏ đất hiếm Nam Nậm Xe, tỉnh Lai Châu, Việt Nam”, mã số NĐT-02.GER/15. Lưu trữ Thư viện Quốc gia, Hà Nội;

6. Hyde Earl K. (1960). The radiochemistry of thorium. Subcommittee on Radiochemistry. National Academy of Sciences - National Research Council;

7. Jayaram K.M.V (1987). An overview of world thori resources, incentives for further exploration and forecast for thori requirements. Atomic Minerals Division, Department of Atomic Energy, Hyderabad, India.n

TRỊNH ĐÌNH HUẤN*, TRỊNH ĐỨC THIỆN,

PHAN HOÀNG GIANG, CHU MINH TÚ

Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm