Giới thiệu

Các đới khoáng hoá được hình thành trong điều kiện địa chất nhất định, dẫn đến sự khác biệt về tính chất vật lý so với đất đá vây quanh. Đây là cơ sở địa chất để áp dụng các phương pháp địa vật lý trong thăm dò và tìm kiếm các đới khoáng hóa. Các phương pháp địa vật lý có ưu điểm là nghiên cứu được trong khoảng không gian rộng, với các tỉ lệ khác nhau theo mức độ chi tiết của đối tượng nghiên cứu. Tuy nhiên, nhược điểm của các phương pháp địa vật lý là tính đa nghiệm, nghĩa là có rất nhiều mô hình phân bố các tính chất vật lý có thể phù hợp với kết quả đo đạc. Ngoài ra, các phương pháp địa vật lý khác nhau dựa vào sự thay đổi của các tham số vật lý của đất đá trong không gian để xác định các đối tượng cần nghiên cứu. Do vậy, việc áp dụng tổ hợp các phương pháp địa vật lý đóng vai trò rất quan trọng trong thăm dò và tìm kiếm các mỏ quặng, đặc biệt là các đối tượng nằm ẩn sâu nhằm tăng độ chính xác của công tác thăm dò.

Đối với khu vực mỏ đồng Sin Quyền đã có những nghiên cứu độc lập về đặc điểm quặng và nguồn gốc quặng hóa mỏ Sin Quyền chỉ được nghiên cứu ở mức độ sơ bộ dựa trên những phương pháp truyền thống [1-6]. Quặng hóa trong vùng nghiên cứu còn được đề cập đến trong một số công trình nghiên cứu kiến tạo - sinh khoáng khu vực [7-9]. Công trình nghiên cứu về đặc điểm quặng hoá và tiểm năng tài nguyên trữ lượng quặng đồng ẩn sâu dưới mức -150 m khu Đông mỏ đồng Sin Quyền, Bát Xát, Lào Cai năm 2013 [7-8]. Nhìn chung, các công trình nghiên cứu này tập trung ở những đối tượng nằm nông, chưa có thêm những nghiên cứu chi tiết hoặc bổ sung mới, đặc biệt là chưa đề cập hoặc chưa giải quyết được việc nghiên cứu đới khoáng hóa ẩn sâu.

Các phương pháp địa vật lý

Các phương pháp địa vật lý đều dựa trên các nguyên tắc có sự khác biệt về tính chất vật lý của đối tượng cần nghiên cứu với môi trường xung quanh. Dựa vào tham số vật lý của đối tượng cần nghiên cứu, quy mô kích thước, độ sâu của đối tượng, cũng như độ nhạy của thiết bị nghiên cứu để lựa chọn các phương pháp thích hợp. Trong nghiên cứu này, chúng tôi lựa chọn các phương pháp thăm dò từ tellua và phân cực kích thích. Phương pháp từ proton có giá thành thấp, nhưng độ phân giải không cao nên phương pháp này được tiến hành đầu tiên trong các phương pháp địa vật lý. Mục đích chính là khoanh định được các đới dị thường liên quan đến trường quặng trên diện tích khảo sát để làm cơ sở định hướng cho thiết kế mạng lưới khảo sát các phương pháp sau. Sau khi có được kết quả của phương pháp từ sẽ tiến hành phương pháp từ tellua. Trong các điều tra khoáng sản kim loại trên thế giới và ở Việt Nam, phương pháp từ tellua âm tần này được sử dụng rộng rãi vì có chiều sâu nghiên cứu lớn, nhập với các đối tượng khoáng hoá kim loại. Sau khi đã có kết quả đo từ proton, và đo sâu từ tellua âm tần và khoanh định được các dị thường. Phương pháp phân cực kích thích được sử dụng để chính xác hóa các dị thường triển vọng. Phương pháp này giúp tách được các dị thường liên quan đến kim loại tốt hơn là phương pháp từ tellua âm tần. 

Hình 1: Vị trí đới quặng Sin Quyền trong bản đồ cấu trúc khu vực

Đặc điểm địa chất - địa vật lý khu vực khảo sát

Đặc điểm địa chất

Mỏ đồng Sin Quyền là một phần của đới quặng Sin Quyền, nằm trong đới cấu trúc Fansipang trong phân đới cấu trúc khu vực tây bắc Việt Nam (Hình 1). 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 và bao gồm các đá biến chất cao 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. Đá granit phân bố phổ biến trong đới cấu trúc Fansipang bao gồm các đá tuổi Neoproterozoic phức hệ Posen, Phin Ngan, and Lung Than, granit tuổi Pecmi-Triat phức hệ Mường Hum và phức hệ Pu Sam Cap tuổi Cenozoic. 

Khu vực mỏ Sin Quyền nằm ở ven rìa cánh đông bắc đới cấu tạo Fanxipan giới hạn bởi đứt gãy sâu sông Hồng (từ Lũng Pô đến Lào Cai). Đi kèm với đứt gãy Sông Hồng là một loạt các đứt gãy trượt bằng phương Tây Bắc - Đông Nam nằm song song với đứt gãy Sông Hồng, chính các đứt gãy này tạo nên dải cấu tạo Sin Quyền, với các thành tạo chủ yếu là các loại đá: Gneisbiotit bị migmatit hoá, đá phiến kết tinh, có đá biến chất trao đổi chứa quặng. Các hệ thống đới vỡ vụn, khe nứt phát triển trong giải cấu tạo Sin Quyền liên quan mật thiết đến các thân quặng đồng và các nguyên tố có ích đi kèm như: S,TR2O3, Fe, Au, Ag [1-2].

Các tính chất vật lý của đất đá khu vực nghiên cứu

Tổng hợp số liệu lỗ khoan và phân tích mẫu theo Báo cáo Kết quả thăm dò tỷ mỷ khoáng sàng đồng Sin Quyền, Đoàn Địa chất 5. Có thể phân chia đá và quặng trong vùng thành các nhóm chính như sau:

Nhóm 1: Gồm diệp thạch, ranitogonai, cacbonat và hastingsit, nhóm này có điện trở suất biến đổi từ trung bình đến cao, và độ từ cảm nhỏ;

Nhóm 2: Gồm gơnai, biotit, granit, pecmatit, và alphibolit, nhóm này có điện trở suất từ thấp cho đến cao, và độ từ cảm thấp;

Nhóm 3: Gồm manhetit, Caneopyrit-pyrit-pyrotin, Pyrotin-caneopyrit, manhetit-caneopyrit-pyrotin và octit-uraninit, nhóm này có điện trở suất rất thấp và độ từ cảm cao.

Lưu ý là giá trị điện trở của đất đá và quặng thay đổi trong một phạm vi rất rộng và có những chỗ sẽ không phân biệt được giữa đá và quặng nếu chỉ dựa vào giá trị điện trở suất. Do vậy, nếu chỉ dùng giá trị điện trở để xác định quặng là điều rất khó khăn. Việc áp dụng các phương pháp địa vật lý sử dụng tham số điện trở nên được tổ hợp với các phương pháp khác, ở đây là phương pháp phân cực kích thích và phương pháp từ. 

Kết quả khảo sát

Thiết kế mạng lưới tuyến đo: Trên cơ sở thu thập thông tin về đặc điểm địa chất, cấu trúc - kiến tạo của khu vực nghiên cứu khu Tây mỏ đồng Sin Quyền và qua khảo sát sơ bộ trên toàn bộ diện tích và kết quả thực nghiệm đã tiến hành bố trí mạng lưới tuyến, mật độ điểm đo đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và phù hợp với đặc điểm địa chất, thành phần vật chất quặng khu Tây mỏ đồng Sin Quyền, đáp ứng được mục tiêu nghiên cứu dự báo cấu trúc các thân quặng ẩn sâu khu Tây mỏ đồng Sin Quyền (Hình 2).

Hình 2. Sơ đồ bố trí tuyến đo địa vật lý

Kết quả thăm dò từ: Để đạt được độ chính xác cao trong quá trình xử lý tài liệu từ, quy từ về cực là phương pháp được sử dụng đầu tiên nhằm chuẩn hóa tài liệu từ. Do các cực địa từ không trùng với các cực địa lý, độ lệch giữa chúng xấp xỉ 11,50, dẫn đến hướng từ hóa của trường từ Trái đất là hướng xiên. Phép biến đổi quy từ về cực sẽ đưa hướng từ hóa từ xiên về hướng thẳng đứng và dị thường phản ánh đúng vị trí có giá trị dị thường cao và thấp. Kết quả minh giải tài liệu từ được thể hiện trên Hình 3.

Hình 3. Phân tích cấu trúc và dự đoán đới chứa quặng trên cơ sở số liệu đo từ

Kết quả từ telua: Kết quả đo từ telua 06 tuyến khu Tây mỏ đồng Sin Quyền có biểu hiện khá giống nhau,đã phân chia được các đối tượng có tính chất địa vật lý khác nhau. Trên các tuyến có thể quan sát thấy đới trung tâm có điện trở suất thấp và trung bình(giá trị điện trở suất <800 Ohm.m) nằm giữa 2 khối có giá trị điện trở suất cao có xu thế phát triển theo hướng Tây Nam đến độ sâu cos -500 m. Đới này có khả năng liên quan đến các đới khoáng hóa (phần trên mặt đã quan sát thấy). Đới điện trở suất cao >800 Ohm.m nằm hai bên của đới trung tâm có khả năng liên quan đến các đá rắn chắc ít bị nứt nẻ không liên quan đến khoáng hóa. Đới có giá trị điện trở suất thấp nằm ở đầu các tuyến có khả năng là đá phiến có chứa graphit của hệ tầng Sin Quyền 2. Trên các tuyến đo cũng đã xác định được hệ thống đứt gãy chính khống chế quặng hóa. Do hạn chế về độ dài của bài báo, chúng tôi không trình bày tất cả các tuyến đo. Ở đây chúng tôi trình bày chi tiết tuyến TL2 (Hình 4), trên tuyến này chúng tôi cũng đã thiết kế một lỗ khoan kiểm tra. 

Hình 4: Kết quả đo từ telua ttuyến TL2

Hình 5. Lát cắt phân cực kích thích trùng với vị trí tuyến đo từ tellua TL2

Kết quả đo sâu ảnh điện phân cực kích thích 3D

Chúng tôi tiến hành đo sâu, phân cực kích thước 3D, kết quả xử lý xây dựng được khối dữ liệu 3D tham số điện trở và phân cực kích thích. Tuy nhiên do độ dài của bài báo không cho phép chúng tôi trình bày hết các kết quả. Ở đây chúng tôi biểu diễn kết quả tại vị trí trùng với tuyến từ tellua TL2 (Hình 5) trên tuyến này có giá trị độ phân cực >10 mV/v. Đới này tương đối trùng với kết quả đo sâu từ telua. Đối chiếu kết quả khoan và địa chất trên mặt cho thấy thân quặng đồng chủ yếu nằm trong phần có giá trị độ phân cực từ 15 đến 40 m.

So sánh tổng thể có thể thấy sự phù hợp giữa mô hình độ dẫn điện với tài liệu địa vật lý giếng khoan, giữa độ phân cực (IP) với hàm lượng Cu. Mô hình độ phân cực (IP) có thể phản ánh tốt hơn những đới quặng so với mô hình điện trở.

Kết quả tổng hợp của cả 3 phương pháp thăm dò từ, từ tellua và phân cực kích thích được trình bày trên Hình 6.

Hình 6. Kết quả tổng hợp tài liệu địa vật lý

Kết luận

Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng tổ hợp các phương pháp địa vật lý thăm dò từ mặt đất, từ tellua và phân cực kích thích để xác định đới khoáng hóa ẩn sâu tại khu Tây, mỏ đồng Sin Quyền. Kết quả đo địa vật lý đã xác định được cấu trúc của vùng, phát hiện các đứt gãy, các đới dị thường địa vật lý có khả năng liên quan đến khoáng hóa. Kết quả phương pháp từ đã xác định được dấu hiệu của các đứt gãy và xác định được các dải dị thường từ có liên quan đến các đới đá biến đổi chứa magnetit và khoáng vật chứa kim loại làm cơ sở thực hiện các phương pháp đo từ tellua và đo sâu ảnh điện phân cực khích thích 3D. Kết quả phương pháp đo sâu từ tellua và đo sâu ảnh điện phân cực kích thích 3D đã khoanh định được sơ bộ đối tượng địa chất bao gồm: Các đới khoáng hóa cả trên mặt cũng như độ sâu tồn tại của chúng; các đới đất đá rắn chắc ít dập vỡ có ít hoặc không có quặng; các đới dập vỡ đứt gãy.

Kết quả đo địa vật lý cho thấy, đới khoáng hóa liên quan đến quặng ở trung tâm mong đang khai thác của mỏ tại khu Tây có xu hướng phát triển đến mức +0m. Đới khoáng hóa tồn tại dưới sâu có xu thế phát triển lệch sang phía Tây Nam của khu Mỏ. Các kết quả đo địa vật lý đã kết hợp với kết quả địa chất nhằm luận giải xác định được cấu trúc của vùng phục vụ có hiệu quả trong việc nghiên cứu cấu trúc khu Tây Mỏ đồng Sin Quyền.

Lời cảm ơn

Kết quả nghiên cứu được sự hỗ trợ từ Đề tài nghiên cứu mã số KC.04.Đ14-21/16-20 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. Trần Mỹ Dũng, 2015 và nnk. Nghiên cứu cấu trúc khống chế quặng hóa đồng dải Sin Quyền - Lũng Pô phục vụ dự báo triển vọng quặng ẩn sâu; 

2. Tạ Việt Dũng, 1975. Thăm dò tỉ mỉ khoáng sàn đồng Sin Quyền, Lao Cai. Lưu trữ địa chất, Hà Nội;

3. Phan Trường Thị, 1964. Các đá mêtasomatít chứa sắt và đồng khu vực Lào Cai. Tạp chí địa chất, Loạt A, 32: 9-15;

4. Hồ Khắc, 1975. Tìm kiếm tỉ mỉ điểm quặng đồng Nậm Chạc, Lao Cai. Lưu trữ địa chất, Hà Nội;

5. Trần Cao Hà, 2001. Kết quả thăm dò quặng đồng và các khoáng sản đi kèm khu Lũng Pô, Bát Xát, Lào Cai. Lưu trữ địa chất, Hà Nội;

6. Đinh Văn Diễn và nnk, 1995. Tài nguyên khoáng sản Việt nam. Những nét khái quát về lịch sử phát triển. Một số quy luật sinh khoáng chủ yếu. Báo cáo Hội nghị khoa học Địa chất Việt Nam lần thứ 3, Hà Nội;

7. Phan Mạnh Hồng, 2013. Đặc điểm quặng hoá và tiểm năng tài nguyên trữ lượng quặng đồng ẩn sâu dưới mức -150 m khu Đông mỏ đồng Sin Quyền, Bát Xát, Lào Cai. Lưu trữ tại Trường ĐH Mỏ Địa chất;

8. Phạm Quốc Duy và nnk, 2020. Báo cáo kết quả thăm dò nâng cấp trữ lượng phần sâu đến mức – 600 m mỏ đồng Sin Quyền, Bát Xát, Lào Cai;

9. Ma Kim Chung và nnk, 2011. Báo cáo thăm dò bổ sung quặng đồng và khoáng sản đi kèm vùng Vi Kẽm, xã Cốc Mỳ, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai.

   PHAN MẠNH HỒNG¹, PHẠM QUANG HƯNG², PHẠM TIẾN QUANG², 

    LẠI MẠNH GIÀU², LÊ TUẤN NGỌC¹, CAO ANH HÀO¹, 

    ĐÀO HỒNG QUANG¹, KIỀU DUY THÔNG³, DƯƠNG VĂN HÀO³

    ¹Tổng công ty Khoáng sản TKV-CTCP
    ²Liên đoàn Vật lý Địa chất
    ³Trường Đại học Mỏ - Địa chất

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