Đặt vấn đề

Việc nghiên cứu cấu trúc địa chất phục vụ trong công tác tìm kiếm, thăm dò và định hướng khai thác khoáng sản là nội dung nghiên cứu được nhiều nhà địa chất quan tâm trong những năm gần đây (Trần Thanh Hải và nnk., 2004; Vũ Xuân Lực và nnk., 2009, 2010; Nguyễn Ngọc Hải và nnk., 2013; T.T Hai và nnk., 2014). Khu mỏ đồng Sin Quyền, Bát Xát, Lào Cai được phát hiện từ năm 1961, cùng với công tác thăm dò tìm kiếm tỉ mỉ năm 1975, đến năm 2006 bắt đầu hoạt động khai thác lộ thiên cả hai moong khai thác khu Đông và Tây mỏ đồng Sin Quyền. Hiện tại, mỏ đang khai thác lộ thiên hai khu (khu Đông đến mức - 68 m, khu Tây đến mức +100). Mặc dù khu mỏ đồng Sin Quyền đã có lịch sử thăm dò và khai thác khá dài, tuy nhiên nghiên cứu chi tiết nào về đặc điểm cấu trúc cũng như vai trò khống chế quặng hóa của chúng còn chưa được rõ ràng. Trong nghiên cứu này, tập thể tác giả nghiên cứu cấu trúc để làm sáng tỏ đặc điểm biến dạng và các yếu tố cấu trúc khống chế quặng hóa trong khu vực mỏ đồng Sin Quyền.

Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu sử dụng gồm: (1) Phương pháp thu thập, tổng hợp và xử lý các tài liệu địa chất, địa vật lý có trước; (2) Phương pháp khảo sát, đo vẽ, lấy mẫu nghiên cứu ngoài thực địa; (3) Nhóm các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm như phương pháp phân tích lát mỏng thạch học vi cấu tạo, phân tích khoáng tướng, phân tích kính hiển vi điện tử quét (SEM) để xác định các tên, thành phần khoáng vật, các đặc điểm vi cấu tạo mà mắt thường khó có thể phân biệt được.

Hình 1: Vị trí đới quặng Sin Quyền trong bản đồ cấu trúc khu vực (chỉnh sửa dựa trên tài liệu của Van và nnk., 2021)

Kết quả và thảo luận

Đặc điểm địa chất khu vực mỏ đồng Sin Quyền 

Mỏ đồng Sin Quyền là một phần của đới quặng Sin Quyền, nằm trong đới cấu trúc Fansipang được giới hạn bởi đứt gãy Sông Hồng ở phía Đông Bắc và bồn trũng Tú Lệ ở phía Tây Nam (Hình 1). Đới Fansipang bao gồm các đá biến chất của hệ tầng Suối Chiềng và hệ tầng Sin Quyền, các đá này bị phủ bất chỉnh hợp bởi các đá trầm tích tuổi Paleozoi-early Mesozoi và các đá granit tuổi Neoproterozoic phức hệ Posen, Phin Ngan, and Lùng Thàng, granit tuổi Pecmi-Triat phức hệ Mường Hum và phức hệ Pu Sam Cap tuổi Cenozoic (Trần Văn Trị và Vũ Khúc, 2009).

Đặc điểm biến dạng

Hình 2: Đặc trưng biến dạng của các thành tạo địa chất tại khu mỏ đồng Sin Quyền (a) pha biến dạng thứ nhất tạo nên các cấu tạo phiến S1; (b) đứt gãy chờm nghịch trong pha biến dạng D2; (c) Mặt phiến S2 hình thành trong pha biến dạng D3; (d) cấu tạo phiến S2 bị uốn nếp tạo thành các nếp uốn có mặt trục gần nằm ngang thuộc pha biến dạng D4; (e) Hệ thống đứt gãy thuận; (f): Đới khoáng hóa được khống chế bởi đứt gãy trượt bằng phương Tây Bắc-Đông Nam liên quan đến biến dạng pha D3 và cấu tạo phiến S2.

Pha biến dạng 1 (D1): Trong khu vực nghiên cứu, pha kiến tạo này tạo nên các đá phiến cấu tạo gneiss hoặc phiến milonit điển hình. Các cấu tạo phiến của pha biến dạng D1 có góc dốc thoải (20-35o) thế nằm thay đổi nhưng phương chủ đạo là TB-ĐN đến ĐB-TN á vĩ tuyến (hình 2a). Pha biến dạng thứ 2 (D2): Pha này được đặc trưng bởi thế hệ đứt gãy nghịch đến chờm nghịch (F2) với thế nằm của mặt đứt gãy cắm về phía Tây đến Tây Bắc, tác động lên pha biến dạng thứ nhất làm cho cấu tạo phiến của thế hệ thứ nhất bị vò nhàu, đôi chỗ quan sát thấy các thể boudin kiến tạo điển hình trong các đới trượt chờm nghịch (hình 2a,b). Pha biến dạng thứ 3 (D3): Pha biến dạng D3 tạo nên hệ thống phiến (S2) phương TB-ĐB, gần song song với hệ thống đứt gãy Sông Hồng. Chúng cắt qua các pha tái biến dạng toàn bộ hệ thống phiến S1 và đứt gãy F2. Đặc trưng phiến S2 tạo nên các mặt phiến thẳng đứng, phương kéo dài TB-ĐN (hình 2c). Trong khu vực mỏ đồng Sin Quyền, hệ thống đứt gãy phương TB-ĐN tạo nên các đới phiến S2 rộng 10 đến 100 m, kéo dài dọc khu mỏ, điển hình là hệ thống đứt gãy trung tâm mỏ kéo dài gần như liên tục từ khu đông đến khu tây mỏ, hai hệ thống đứt gãy trung tâm khống chế toàn bộ phiến S2 khu vực này và chúng ít thay đổi thế nằm, quặng Cu sunfua phát triển theo hệ thống phiến này (2c, f). Pha biến dạng thứ 4 (D4): Pha biến dạng thứ 4 đặc trưng bằng biến dạng dẻo yếu tạo nên các nếp uốn kích thước nhỏ trong các đới phiến S2. Quan sát trong khu vực mỏ Sin Quyền, các nếp uốn này thường là kiểu nếp uốn vòm mở hoặc kểu nếp oằn phân bố dọc theo đới khoáng hóa, pha biến dạng này làm cho hệ thống phiến S2, bao gồm cả đới chứa khoáng hóa, bị uốn thay đổi thế nằm dọc theo đường phương và hướng dốc (hình 2d). Pha biến dạng thứ 5: (D5): Pha biến dạng thứ 5 điển hình là các đứt gãy thuận với mặt đứt gãy cắm về phía đông đến Đông Nam. Các đứt gãy thuận của pha biến dạng thứ 5 có góc dốc khoảng 60-70o, cự ly dịch chuyển dao động từ 10-50 cm. Về khu vực, pha biến dạng này hình thành hệ thống đứt gãy thuận lớn, điển hình là đứt gãy dọc suối Ngòi Phát, tạo nên bậc địa hình hạ về phía Đông Nam. Đây là hệ thống đứt gãy muộn làm dịch chuyển các pha biến dạng có trước bao gồm các các cấu trúc khống chế quặng trong khu mỏ (hình 2e).

Vai trò khống chế quặng hóa của các yếu tố cấu trúc

Hình 3: Khoáng hóa phát triển và khống chế bởi phiến S2 hình thành bởi bởi trượt bằng phương Tây Bắc-Đông Nam liên quan đến biến dạng pha thứ 3 và cấu tạo phiến S2

Các kết quả nghiên cứu khảo sát, đo vẽ thành lập sơ đồ cấu trúc kiến tạo và khống chế quặng hóa đồng mỏ đồng Sin Quyền cho thấy, đới quặng chính đang khai thác của mỏ đang khai thác chủ yếu phần trung tâm mỏ, một số đới quặng nhỏ hơn phân bố rải rác không liên tục về khu Tây Nam mỏ. Đới quặng chính khu trung tâm mỏ phát triển dạng thấu kính không liên tục và bị xem kẹp bởi các đới đá phiến granit gneiss, quazit. Các thân quặng chính có phương phát triển chủ yếu theo phương TB-ĐN. Các mạch/vỉa quặng có dạng thấu kính không liên tục và thường bị xen kẹp bởi các thể tù hoặc boudin của đá không quặng, các thể boudin này đôi khi có kích thước lớn hàng chục mét nghèo các thân quặng hoặc chia các thân quặng lớn thành các thân quặng nhỏ hơn. Loại quặng Cu-sunfua phát triển dạng mạch, dạng xâm tán là chủ đạo, chúng phát triển dọc theo cấu tạo phiến S2 trong khu vực (hình 3) tạo nên các đới quặng dạng thấu kính không liên tục cả theo đường phương và hướng dốc, có thế nằm gần như thẳng đứng kéo dài theo phương TB-ĐN.

Vai trò khống chế quặng hóa của các yếu tố cấu trúc

Các nghiên cứu cho thấy, pha biến dạng S2 khống chế đới phiến thẳng đứng phương Tây Bắc - Đông Nam đồng thời tạo điều kiện tạo khoáng hóa Cu-sunfua trong khu vực mỏ. Có lẽ hoạt động pha biến dạng trượt bằng trái nghịch thuộc pha biến dạng thứ 3 kéo dài, quặng hóa được thành tạo trong giai đoạn phiến tạo nên cấu tạo vừa khống chế chứa quặng vừa biến dạng quặng hóa xâm tán trong khu vực (hình 2c, f; hình 3). pha biến dạng D3, đặc trưng bởi một tổ hợp các đứt gãy trượt bằng trái là pha biến dạng khống chế quặng hóa chính trong khu mỏ. Đới khoáng hóa chạy dọc từ khu Tây sang khu Đông theo phương 140o-320o, có chiều rộng lên đến cả trăm mét (bản đồ cấu trúc khu vực mỏ Sin Quyền). Đới cấu trúc khống chế quặng hóa này được tạo thành bởi 2 đứt gãy trượt bằng với mặt trượt phương 140o-320o, và thế nằm gần dốc đứng quan sát rất rõ ràng ở cả khu Đông và khu Tây (hình 2c, f, hình 3). Ngoài ra còn có các đứt gãy trượt bằng, các đứt gãy thuận, đứt gãy nghịch được thành tạo do quá trình dịch chuyển của đứt gãy trượt bằng chính quan sát thấy bên trong đới khoáng hóa. Bề mặt của các đứt gãy trượt bằng khống chế quặng hóa thường bị biến dạng bởi pha biến dạng D4 tạo thành các nếp uốn có mặt trục gần như nằm ngang, do đó đôi chỗ quan sát thấy thế nằm của đới khoáng hóa thay đổi từ cắm về phía Đông Bắc, chuyển sang cắm về phía Đông Nam. Đới khoáng hóa được khống chế bởi pha biến dạng D3 này bị tổ hợp các đứt gãy thuận phương ĐB-TN đến á kinh tuyến cắt qua và làm cho cánh phía Tây bị dịch chuyển nâng lên tương đối so với cánh phía Đông.

Đới khoáng hóa này có thành phần gồm các mảnh vụn, boudin của amphiolit, granit, đá phiến thạch anh mica, các mạch thạch anh, các mạch pegmatit. Các boudin này có kích thước khác nhau từ vụn kích thước chỉ vài mm cho đến các boudin kích thước đến cả chục mét và còn bảo tồn dược cấu trúc phiến ban đầu của đá gốc. Bên trong đới khoáng hóa này, quặng tập trung thành 3 kiểu chính: (1) Quặng xâm tán trong đá amphibolit dọc theo cấu tạo phiến S2 hoặc xâm tán trong cả đá granit và đá phiến thạch anh mica với mức độ nghèo hơn. Kiểu quặng này phổ biến trong cả khu Đông và khu Tây, với thành phần chính của quặng là các khoáng vật chalcopyrit, và pyrotin, ít manhetit; (2) Quặng tạo thành những ổ đặc xít nằm trong các ranh giới của các mảnh dăm kiến tạo trong đới khoáng hóa phổ biến ở khu Đông; (3) Quặng tạo thành dạng ổ hoặc xâm tán trong đá thạch anh gặp ở khu Đông.

Đới quặng của khu vực mỏ tập trung chủ yếu trong các đá phiến amphibolit và phiến biotit là chủ đạo và chúng bị khống chế bởi các hệ thống phiến thuộc pha biến dạng thứ hai. Trong đó, hệ thống phiến thuộc pha biến dạng thứ hai bị khống chế bởi hệ thống trượt trái, trái nghịch phương TB-ĐN (hình 3). Trong các đới chứa quặng, các thể boundin không chứa quặng kích thước khác nhau từ vài chục cm đến vài chục mét nằm gần như thẳng đứng theo đới phiến chứa quặng (hình 3). Đới trượt phương TB-ĐN khống chế quặng, tạo nên các ranh giới rất rõ ràng giữa đá chứa quặng và đá không chứa quặng. Các nghiên cứu cho thấy, quặng không tồn tại trong các đá phiến quarzit, một số quặng kiểu II (quặng đi cùng thạch anh) thì quặng đi cùng mạch thạch anh xuyên cắt vào đá vây quanh, tuy nhiên quặng này không phổ biến.

Kết luận

Khu vực mỏ đã trải qua 5 pha biến dạng kiến tạo chính, trong đó pha biến dạng thứ 3 (D3) tạo phiến có phương TB - ĐN kéo, góc dốc lớn (70-850) cắm chủ đạo về phía đông bắc là cấu trúc khống chế quặng chính của khu vực mỏ. Hai pha kiến tạo sau (D4, D5) có vai trò phá hủy, dịch chuyển quặng. Trong đó quặng hóa đồng trong khu vực mỏ đồng Sin Quyền được khống chế bởi các đới đứt gãy trượt bằng trái thành tạo trong pha biến dạng thứ 3 (D3) và bị tác động bởi hai pha biến dạng muộn (D4, D5). 

Lời cảm ơn: Kết quả nghiên cứu được sự hỗ trợ từ Đề tài nghiên cứu mã số KC.04.Đ14 - 21/16 - 2 0 của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (đơn vị thực hiện Tổng công ty Khoáng sản TKV - CTCP). 

Tài liệu tham khảo 

1. Nguyễn Ngọc Hải (2013), Đặc điểm địa chất và các yếu tố khống chế quặng hóa niken khu vực Đông Bắc Mỏ Bản Phúc, Luận văn Thạc sĩ địa chất. Thư viện trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội;

2. Nguyễn Văn Hoành (2005), Kết quả hiệu đính loạt Bản đồ địa chất và khoáng sản Tây Bắc, tỷ lệ 1:200.000, Lưu trữ Trung tâm thông tin - lưu trữ địa chất Hà Nội;

3. T.T. Hai., Zaw, K., Halpin, J.A., Manaka, T., Meffre, S., Lai, C.K., Lee, Y., Le, H.V., Dinh, S (2014), The Tam Ky-Phuoc Son Shear Zone in central Vietnam: tectonic and metallogenic implications. Gondwana Research 26, 144-164;

4. Trần Thanh Hải và nnk (2005), Biến dạng uốn nếp - chờm nghịch và kiến tạo phủ chờm trong quá trình tạo núi ở Tây Bắc bộ, sự hiện diện và tác động

của chúng lên bình đồ cấu trúc khu vực, Tuyển tập báo cáo“ Hội nghị khoa học 60 năm địa chất Việt Nam”, Cục Địa chất và khoáng sản Việt Nam;

5. Trần Thành Hải, Mathew Farmer, James Stemler, Steve Duka, (2004), Đặc điểm cấu trúc và sự khống chế quặng hóa tại mỏ đa kim Núi Pháo, Đại Từ, Thái Nguyên, Tạp chí Địa chất, 285, 108-119;

6. Trần Văn Trị, Vũ Khúc (2009), Địa chất và tài nguyên Việt Nam, Nxb Khoa học tự nhiên và Công nghệ;

7. Vũ Xuân Lực, Trần Thanh Hải, Đinh Hữu Minh, Trần Quang Phương (2010), Đặc điểm biến dạng kiến tạo vùng Tạ Khoa, huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La. Công trình kỷ niệm 65 năm Ngành Địa chất;

8. Vũ Xuân Lực, Trần Thanh Hải, Lương Quang Khang, Yoonsup Kim (2014), Lịch sử nhiệt động của các thành tạo trầm tích biến chất vùng trung tâm nếp lồi Tạ Khoa và ý nghĩa của chúng trong tiến hóa Tây Bắc Bộ, Tạp chí Địa chất loạt A số 346-348, 146-159;

9. Van, H.D., Dinh, C.N., Piestrzynski, A., Pieczonka, J, (2021). Relationship between some selected major, minor and trace elements in the IOCG deposits (on the example of the unique Sin Quyen deposit, Lao Cai province, north Vietnam). Russian geology and geophysics 62, 1214-1228.

PHAN MẠNH HỒNG¹, LÊ TUẤN NGỌC¹, CAO ANH HÀO¹
NGÔ XUÂN THÀNH³, PHẠM VĂN KHẢM², 
NGUYỄN VŨ HẢI², ĐÀO SỸ DŨNG²

1Tổng công ty Khoáng sản TKV-CTCP

2Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam

3 Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Nguồn: Tạp chí Tài nguyên và Môi trường số 4 (Kỳ 2 tháng 2) năm 2023