Tiền đề tìm kiếm khoáng sản Thiếc

CÁC TIỀN ĐỀ TÌM KIẾM KHOÁNG SẢN THIẾC

1. Tiền đề magma

Đối với nguồn gốc khoáng hóa thiếc, phần lớn các nhà nghiên cứu đều xuất phát từ một tiền đề, đó là tính ưa oxy và ưa sulfur của nguyên tố Sn, trong đó tính ưa oxy là rõ nhất. Do tính ưa oxy và do sự bền vững của hợp chất oxyt thiếc (cassiterit) nên qua các chu kì địa chất, thiếc càng ngày càng được làm giàu trong các đá trầm tích và trầm tích biến chất của   vỏ lục địa.

Đá granit kiểu S được coi là granit sinh thiếc

Magma granitoit sinh thiếc có nguồn gốc từ sự tái nóng chảy các đá trong vỏ vốn đã trải qua các chu kì trầm tích nên giàu cacbon. Chính cacbon đã kết hợp với oxy làm cho độ fuga oxy của dung thể magma giảm thấp. Theo Lehmann (1982) và Pollard và nnk (1983), trong dung thể granit có độ fuga oxy cao (Fe³⁺/Fe²⁺ cao), thiếc có hóa trị 4 (Sn⁴⁺) sẽ thay thế Sn, Ti trong các ô mạng khoáng vật như sphen, magnetit, horblend, biotit vì vậy sẽ không đi vào dung dịch hậu magma. Trong trường hợp ngược lại, độ fuga oxy thấp (Fe³⁺/Fe²⁺ thấp), thiếc có hóa trị 2 (Sn²⁺) sẽ không đi vào ô mạng các khoáng vật trên mà sẽ được giữ lại trong dung dịch hậu magma để có thể tạo quặng.

Granit kiểu S được coi là granit sinh thiếc và các nguyên tố không tương hợp (uncompatible) khác. Granit kiểu S (theo Chapell và White (1974)) là các granit được thành tạo trong các đới va chạm giữa lục địa – lục địa hoặc lục địa – cung đảo, đôi khi còn gặp trong các tấm lục địa. Nguồn gốc magma được cho là sự nóng chảy từng phần lớp granit trong tấm lục địa hay nói đúng hơn là do sự nóng chảy các đá giàu alumosilicat trong phần trên của vỏ lục địa.  Đặc điểm xâm nhập là có kích thước nhỏ, trung bình, đôi khi có cấu tạo migmatit (dấu vết của quá trình granit hóa đá trầm tích hoặc biến chất). Trong thành phần có chứa các khoáng vật giàu nhôm như silimanit, cordierit, granat; khoáng vật quặng thường là ilmenit. Đặc điểm thạch hóa: nghèo Ca, giàu K, độ oxy hóa thấp (Fe₂O_3­/ Fe₂O₃+FeO < 0,35). Tỷ lệ đồng vị Sr⁸⁷/Sr⁸⁶ > 0,076.

Đá magma sinh thiếc thường là loạt phân dị liên tục. Pha sớm thường là diorit thạch anh, granodiorit… sau đó là granit thường, granit biotit, granit alaskit, granit sáng màu. Ở một số vùng, đá chứa thiếc là đá núi lửa có thành phần granitoit. Trong quá trình phân dị, càng về cuối, lượng K, Na, Li… càng giàu lên trong khi lượng Fe, Mg, Ca lại nghèo đi. Sn cũng giàu lên theo quá trình phân dị. Nghiên cứu các đá magma sinh thiếc của thế giới, các nhà địa chất đã tổng hợp chúng có những đặc điểm chủ yếu sau:

            - Felspat kali chiếm ưu thế hơn plagioclas.

            - Lượng khoáng vật màu không lớn (3 – 4%), thường là biotit.

            - Plagioclas thuộc loại axit (albit, albit – oligocla, hiếm hơn là oligocla).

            - Khoáng vật phụ thường là zircon, apatit, magnetit, cassiterit, fluorit, tourmalin, trong nhiều trường hợp có octit, xenotin, monazit.

            - Đá có kiến trúc dạng porphyr.

            - Phát triển rộng rãi quá trình albit hóa trao đổi thay thế thạch anh và đặc biệt là greizen hóa ở mức độ cao hay thấp.

            - Hàm lượng thiếc trong granit sinh thiếc thay đổi trong khoảng 10 – 60g/tấn. Hàm lượng này nhỏ nhất ở các pha xâm nhập sớm và tăng dần ở các pha muộn.

            - Trong các granit chứa thiếc, thiếc còn tập trung trong tourmalin, felspat kali, topaz, fluorit, magnetit, plagiocla, thạch anh.

Theo V. Sattran (1977), granit có tiềm năng chứa thiếc khác với granit không có tiềm năng chứa thiếc ở một số tiêu chuẩn sau:

- Chỉ số anorthit thường thấp (10 – 15%) so với 20 – 30% trong granit thông thường; trong granit sinh thiếc thường vắng mặt microlin.

- Mica sẫm màu trong granit chứa thiếc thường là zinvandit, mica chứa Li; trong lúc granit thông thường chứa biotit giàu Fe, Mg.

- Thành phần khoáng vật phụ thường có topaz, fluorit, tourmalin, cassiterit, (monazit, xenotim). Trong lúc khoáng vật phụ phổ biến trong granit bình thường là apatit.

- Chuyên hóa địa hóa giàu Sn, F, Li₂O, trong đó Sn từ 200 – 600ppm.

           

Các phức hệ magma chứa thiếc được phân thành 2 kiểu:

            - Granit phân dị kali, pha sớm là granit hornblend – biotit, granodiorit (ít), muộn nhất là granit alaskit, granit sáng màu độ kiềm cao. Thành hệ quặng liên quan là thạch anh – cassiterit (trong đá cacbonat là skarn)

            - Granitoit phân dị kali, hình thành monazit thạch anh hoặc sialit thạch anh, kết thúc là granit sáng màu hoặc granosyenit, liên quan với kiểu này là thành hệ sulfur – silicat – cassiterit, sulfur – cassiterit.

2. Tiền đề cấu trúc – kiến tạo

Theo thống kê của M.I.Izicson, sự thành tạo thiếc biến đổi có tính quy luật theo thời gian, đó là sự thay thế của các thành hệ nhiệt độ cao bởi những thành hệ có nhiệt độ thấp.

 Trữ thượng thiếc của thế giới được thành tạo trong các chu kỳ magma – kiến tạo như sau: Pe 3,3%; Kaledon 6,6%; VaXli 18,1%; Kimeri 53,1%; Anpi 8,2%.

-  Thành hệ pegmatit chứa thiếc tập trung ở giai đoạn trước Paleozoi.

 - Thành hệ thạch anh – cassiterit tập trung vào giai đoạn Paleozoi muộn –              Mesozoi giữa

   - Thành hệ sulfur – silicat – cassiterit chủ yếu phát triển vào Mesozoi muộn – Kainozoi sớm

   - Thành hệ sulfur – cassiterit thành tạo từ cuối Mesozoi muộn, mà chủ yếu là trong Kainozoi.

Khoáng vật cassiterit

   Theo quan điểm địa máng, trữ lượng thiếc phân bố trong các cấu trúc như sau:

   -  Khiên: 10%

   -  Khối giữa trong vùng địa máng Paleozoi: 10%

   -  Địa máng – uốn nếp: 75%

   -  Đai núi lửa Mesozoi, Kainozoi: 5%

Kết quả nghiên cứu sinh khoáng theo quan điểm kiến tạo mảng cho thấy khoáng hoá thiếc liên quan với các cấu trúc sau đây:

- Cấu trúc điểm nóng nội lục (intra – continental hot spot). Khoáng hoá Sn đi với F, Nb liên quan với các thể xâm nhập granit hoặc granit kiềm có nguồn gốc từ manti và thành tạo trong vỏ lục  địa của các cấu trúc nội mảng.

- Cấu trúc rift phôi thai (aborted rift zone). Trong cấu trúc này khoáng hoá thiếc đi với F, Nb và có thể đi kèm với đới khoáng hoá Pb – Zn – Ag hoặc đới khoáng hoá carbonatit – Nb – P₂O₃ – Ba – Fe và kim loại hiếm liên quan với magma granit, magma chưa (dưới) bão hòa kiềm.

­- Cấu trúc đai (cung) magma trong đới chờm mảng. Tại đây, khoáng hoá thiếc thường  đi với wolfram tạo thành đới sinh khoáng Sn – W song hành với đới sinh khoáng Cu – Fe, đới sinh khoáng Cr dạng thấu kính dẹt (podiform), đới sinh khoáng Cu, Mo, Hg liên quan với đá phun trào porphyr.

- Cấu trúc đới va chạm lục địa – lục địa (KK). Trong cấu trúc này khoáng hóa Sn đi với W và F liên quan với magma axit xuất hiện ở mảng chờm.

- Cấu trúc lục địa kế cận với biển rìa nằm sau cung ngoài và cung magma. Khoáng hóa thiếc đi với W, Bi, Mo, F liên quan với các thể magma axit.

Chính vì vậy, theo thuyết kiến tạo mảng, tìm kiếm thiếc cần tập trung vào các thể magma xâm nhập axit hạt nhỏ hoặc các thể phun trào axit xuất hiện ở đới mảng chờm. Cấu trúc rìa tây của Nam Mỹ với đai khoáng hóa Sn – W – Ag – Bi có dạng vòng cung từ Peru qua Bolivia  đến Argentina hoặc các tụ khoáng thiếc thuộc đới va chạm giữa Ấn Độ Dương và lục địa châu Á,  điển hình là  đới thiếc Myanmar – Malaysia, là những ví dụ minh họa cho việc tìm kiếm thiếc ở đới mảng chờm thuộc phạm vi va chạm hội tụ các mảng. Phạm vi rìa lục địa kế cận với các bể sau cung là đối tượng cần chú ý khi tìm kiếm thiếc. Những tụ khoáng thiếc lớn nằm trong cấu trúc này có thể thấy ở Đông Nam Trung Quốc. Ngoài ra cũng cần tìm kiếm quặng thiếc liên quan với các thể magma axit  ở các cấu trúc tách giãn rift hoặc tiền rift. 

Ở Việt Nam thiếc biểu hiện trong các cấu trúc: khối giữa, uốn nếp địa máng, lân cận ranh giới khối nâng và miền trũng. Hầu hết các thành tạo thiếc liên quan với giai đoạn hoạt hóa magma kiến tạo Mezozoi – Kainozoi.

            Tóm lại về tiền đề kiến tạo và cấu trúc cần lưu ý:

            -  Cấu trúc liên quan với hoạt hóa magma kiến tạo Mesozoi, Kainozoi

            -  Các vòm nâng và đới uốn nếp với sự xuất hiện các magma axit đồng uốn nếp

            -  Rìa tiếp xúc giữa miền nâng (uốn nếp Paleozoi) và miền sụt võng núi lửa Mesozoi

            -  Khối nâng giữa bị quá trình hoạt hóa gây dập vỡ với sự xuất hiện các xâm nhập magma axit (granit, granosyenit)

3. Tiền đề nguồn biền chất – nhiệt dịch

Quá trình biến đổi albit hóa và greizen hóa đóng vai trò rất quan trọng trong khoáng hóa thiếc. Các quá trình biến đổi kiềm và rửa lũa axit trong đá mái, đặc biệt là trong các đá granit có tính chuyên khoáng thiếc, có tác dụng đẩy thiếc khỏi các khoáng vật tạo đá đưa vào dung dịch nhiệt dịch. Thiếc có thể lắng động trong greizen hoặc trong các giai đoạn nhiệt dịch về sau.

Thiếc liên quan đến quá trình greizen hóa chủ yếu hình thành do quá trình biến chất trao đổi các thành tạo xâm nhập axit hoặc những đá thạch anh felspat có nguồn gốc khác nhau, ở giai đoạn khí hóa hoặc khí hóa nhiệt dịch. Nhìn chung thiếc greizen tập trung nhiều trong điều kiện các mạch nhiệt dịch nhiệt trung bình - thấp xuyên qua các đá granit phổ biến như trong phức hệ Ankroet. Các granitoit thuận lợi cho sự hình thành thiếc là granit kiểu S.

            Ngoài ra, thiếc còn liên quan đến quá trình skarn hóa, quá trình này phụ thuộc vào các thành phần magma granitoit và các đá vây quanh. Thông thường các đá phân dị từ magma basalt như plagiogranit, hay các đá granit kiểu S là những nguồn cung cấp vật chất quan trọng cho quá trình skarn hóa. Các đá vây quanh thuận lợi đối với quá trình skarn hóa là các trầm tích carbonat, các thành tạo trầm tích núi lửa có chứa carbonat (tuff vôi), kém thuận lợi hơn là các đá trầm tích, trầm tích biến chất hoặc magma có thành phần silicat. Ngoài ra để có một tích tụ đáng kể thì cũng cần quan tâm nhiều đến ranh giới tiếp xúc giữa đá magma và đá carbonat. Đầu tiên là phương thức tiếp xúc, tiếp xúc cắt qua sẽ thuận lợi hơn tiếp xúc chỉnh hợp, tiếp xúc thoải thuận lợi hơn tiếp xúc dốc đứng (thể xâm nhập nào mà mặt trên có dạng vòm không đều đặn, chứa những thể tù của đá phủ trên thường tạo thành những đới tiếp xúc thay thế vừa rộng lớn vừa rõ ràng). Kế đến là quan tâm đến tính phân lớp của đá vây quanh, là một điều kiện đảm bảo cho sự phát triển có chọn lọc của quá trình trao đổi thay thế theo những lớp nhất định hoặc dọc theo tiếp xúc của chúng. Cuối cùng cần quan tâm đến các cấu trúc đứt gãy, khe nứt và đặc biệt là các địa mạo hang hốc trong đá vôi nhằm đảm bảo cho quá trình tiếp xúc thuận lợi nhất.

4. Tiền đề địa mạo

Thiếc là một khoáng vật khá bền vững trong quá trình phong hóa, đồng thời lại là khoáng vật có tỷ trọng khá cao do đó nó ít được vận chuyển đi xa. Ở Việt Nam, thiếc sa khoáng chủ yếu tích tụ trong các thung lũng ở chân sườn, ít khi xuất hiện trong sa khoáng ven biển. Tiền đề địa mạo cho các tích tụ này đó là địa hình tích tụ tương đối bằng phẳng, ít bị phân cắt, thung lũng này khá rộng và tương đối kín, có những dòng chảy nhỏ từ các sườn đổ vào. Trong quá trình vận chuyển do tác dụng phân dị trọng lực trong quá trình tích tụ sẽ tập trung, chọn lọc với hàm lượng thiếc khá cao, thuận lợi cho khai thác. Thiếc trong những vùng này có thể phân bố thành những lớp có bề dày khá lớn. Tuy nhiên để có được những tích tụ lớn như thế đòi hỏi đá gốc chứa thiếc trong khu vực phải có hàm lượng dồi dào và phát triển mạnh mẽ các quá trình phong hóa cơ học và hóa học. Ngoài ra còn có thể gặp thiếc tích tụ trong các quạt trầm tích proluvi, khi này thì thiếc có thể phân bố lẫn lộn với các mảnh vụn có nhiều kích thước khác nhau, khá hỗn độn và hàm lượng không cao.

Thiếc là một khoáng vật khá bền vững trong quá trình phong hóa, đồng thời lại là khoáng vật có tỷ trọng khá cao do đó nó ít được vận chuyển đi xa. Ở Việt Nam, thiếc sa khoáng chủ yếu tích tụ trong các thung lũng ở chân sườn, ít khi xuất hiện trong sa khoáng ven biển. 

            Thiếc còn là một oxyt lưỡng tính do đó nó sẽ dễ dàng hình thành dạng keo và di chuyển theo các dòng chảy và tích tụ ở những vùng bằng phẳng có độ pH môi trường thích hợp. Quá trình tích tụ này thành tạo nên những lớp có bề dày khá lớn.

Nguồn: Phan Hoàng Giang