Vàng và quặng vàng trong tự nhiên ở miền trung Việt Nam

TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 27, 2005 VÀNG VÀ QUẶNG VÀNG TRONG TỰ NHIÊN Ở MIỀN TRUNG VIỆT NAM Nguyễn Văn Canh Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế I. Khái quát chung về vàng: Vàng (Au) là một trong những nguyên tố hoá học có vai trò quan trọng đối với con người. Do vàng có nhiều tính chất đặc trưng như mềm, dẻo, độ đàn hồi cao, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi, có độ dẫn điện tốt và khá trơ về mặt hóa học nên vàng được sử dụng nhiều trong công nghiệp chế tạo các hợp kim có nhiều tính chất ưu việt hay sử dụng trong kỹ thuật mạ kim loại nhằm nâng khả năng dẫn điện, khả năng chịu tác dụng ăn mòn hóa học theo thời gian của chúng. Ngoài ra, vàng còn sử dụng để tinh chế nhiều loại đồ trang sức có vẻ đẹp quyến rũ tuyệt vời. Vàng còn là "tiền", được sử dụng nhiều trong thương trường và là nguồn lực bảo đảm cho sự ổn định kinh tế và động lực phát triển của tất cả các quốc gia trên thế giới. Chính do vậy mà khi nói đến "vàng" chúng ta đều nghĩ ngay đến sự giàu sang, quí phái. Nhưng mấy ai biết rằng, trong tự nhiên vàng rất hiếm và rất ít có khả năng tập trung thành mỏ lớn. Bài báo này nhằm giới thiệu với người đọc những nét sơ lược nhất, chung nhất về vàng và quặng vàng trong tự nhiên với sự nhấn mạnh quặng vàng khu vực miền Trung. Trong bảng hệ thống tuần hoàn hóa học của Mendeleev, vàng có số thứ tự là 79 với nguyên tử lượng là 196,96, tỷ trọng 19,32 (ở 200C), nhiệt độ nóng chảy là 10630C, hoá trị 1 &3, thuộc nhóm IB cùng với đồng (Cu) và bạc (Ag). Nhờ tính chất gần nhau mà trong tự nhiên, vàng thường xuyên đi cùng và có lẫn với bạc và đồng. Cũng chính vì vậy mà trong thương trường, các thợ kim hoàn thường tìm cách độn bạc và đồng vào trong vàng để tăng phần lợi nhuận. Khi đánh giá chất lượng (tuổi) vàng thực chất là người ta căn cứ trên tỷ lệ số lượng nguyên tử tạp chất (Ag, Cu) có trong hàng nghìn (999) hoặc hàng vạn (9999) nguyên tử vàng. II. Vàng trong tự nhiên: Hàm lượng % trung bình (số Clack) của Au trong vỏ quả đất rất thấp, chỉ khoảng n.0-7% trọng lượng chung, nhưng trong những điều kiện thuận lợi nhất định, nó cũng có khả năng tập trung để tạo thành mỏ quặng. Trong tự nhiên, vàng thường tạo thành các hợp chất (khoáng vật) chủ yếu: Au - tự sinh (Au -100%), electrum - hợp kim của Au và Ag (Ag > 25%), các hợp chất với tellua, bitsmut và antimoan như: calaverite AuTe2 (Au - 39%), sylvanite AuAgTe4 (Au - 24%; Ag - 13%); hagyanite Au (Pb, Sb, Fe)8 (SiTe)11 (Au ~ 6 - 10%) và một số khoáng vật ít phổ biến khác. Trong số các khoáng vật đó, phổ biến nhất là vàng tự sinh, nghĩa là vàng đơn chất. Kiểu vàng này có nhiều dạng tồn tại khác nhau như: dạng hạt lớn (kích thước từ 0,n mm đến vài mm), dạng vàng khuyếch tán, hạt nhỏ (đến 0,005mm) trong thạch anh, barit, canxit, limônit và dạng phân tán nhỏ trong các khoáng vật sulfur (như trong pyrit, chancôpyrit, arsenôpyrit...). Vàng tự sinh thường xuyên chứa các nguyên tố khác như Ag, ít hơn có Cu, Fe và ít hơn nữa có Bi, Pd và Rb. Tùy thuộc vào hàm lượng các nguyên tố nêu trên mà "tuổi vàng" - độ tinh khiết (fineness) của vàng thay đổi. Sự thay đổi đó, nhất là hàm lượng của bạc (tỷ số Au/Ag) có liên quan chặt chẽ với điều kiện thành tạo vàng trong tự nhiên, đặc biệt là điều kiện nhiệt độ. Kết quả nghiên cứu các điểm quặng vàng khu vực miền Trung Việt Nam của tác giả cũng như của nhiều người khác [1, 2, 3, 6] cũng đã chứng minh rằng, trong vàng tự sinh, hàm lượng của bạc thay đổi cùng với sự thay đổi nhiệt độ của quá trình tạo quặng. Hàm lượng của các nguyên tố khác cũng có mối liên hệ nêu trên. Như vậy, thành phần khoáng vật, thành phần hóa học và nhất là thành phần các nguyên tố vi lượng có trong quặng vàng là những nét đặc trưng, đồng thời là những dẫn chứng cho sự luận giải các vấn đề quan trọng về quá trình quặng hóa. Về quá trình thành tạo, loại hình mỏ quan trọng của vàng trong tự nhiên là vàng nội sinh (vàng gốc), còn vàng ngoại sinh nhất là vàng sa khoáng, hình thành do phong hóa vàng gốc, chiếm một tỷ lệ không lớn (ngoại trừ mỏ vàng ngoại sinh Vitvatteran của Nam Phi, một trong số mỏ vàng lớn nhất thế giới). Vàng có thể được hình thành trong nhiều quá trình nội sinh và biến chất khác nhau nhưng chủ yếu là trong quá trình tạo khoáng nhiệt dịch. Quá trình hình thành quặng vàng nội sinh thường liên quan chủ yếu với quá trình phân dị của magma. Kết quả nghiên cứu đặc điểm sinh khoáng vàng rìa bắc địa khối Kon Tum trước đây cũng như nghiên cứu sinh khoáng vàng đới kiến tạo Đà Nẵng - Khe Sanh cho thấy, quá trình phân dị magma nói chung và các phức hệ magma Quế Sơn, Bà Nà trong khu vực nói riêng, mà trong đó có chứa vàng thường trải qua các giai đoạn chính: magma thực thụ, pecmatít và giai đoạn nhiệt dịch với nhiều pha địa hóa (từ A đến L) khác nhau (Hình 1). Trong đó pha "G", pha bắt đầu của sự hóa lỏng hơi nước để tạo dung dịch nhiệt dịch là pha quan trọng nhất của quá trình tạo khoáng vàng. Vàng tập trung chủ yếu trong pha "H" của quá trình nhiệt dịch, lúc này vàng cùng với các kim loại thuộc nhóm ưa đồng (chancôfin) tách ra khỏi magma ở những giai đoạn mà nhiệt độ thành tạo khoảng từ 4000C trở xuống (nhiệt độ hóa lỏng của hơi nước trong môi trường nhiệt độ, áp suất cao là 3740C) và tập trung nhất ở nhiệt độ trung bình khoảng 3500C, sau khi các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao như: W, Mo, Sn, Bi... hầu như đã được kết tinh. Quá trình giảm dần nhiệt độ, thành tạo các thế hệ vàng khác nhau: nhiệt độ cao (vàng I), nhiệt độ trung bình (vàng II) và nhiệt độ thấp (vàng III), thế hiện rất rõ ở các điểm quặng Bồng Miêu, Phước Sơn (Quảng Nam), Nhâm, APey (Thừa Thiên Huế)... Bảng 1: Sơ đồ địa hóa tổng hợp quá trình thành tạo quặng vàng vùng miền Trung Việt Nam theo nguyên lý của A.I. Fesman Dung thể Q Magma tàn dư P điểm tới hạn của H2O - dung dịch Giai đoạn magma Giai đoạn Pecmatit Giai đoạn nhiệt dịch Biểu sinh A B C 6000 D E F G 4000c H 3000c I 2000c K 1000c L Nh.dịch sâu Nh.dịch tr.bình Nh.dịch nông T Au Te ·· · Mo Sn W Bi T · As,W Mo T ·· ·Au ·Au ·Au ·· ·· mạch thạch anh trắng – Au mạch berezit hóa sâu mạch seelit -Au · Au Thiếc,vonframit · Au T Pecmatit tàn dư · Rất hiếm octocla [microclin] - Anbit II - abdula I - abdula II Fenspat Plagiocla Epydot, pyrofilit Xerixit, sét Muscovit Rilbetrit, Caolinit Barit Turmalin (Cr) Fluorin Clorit Canxit Canxit Carbonat Bi, As, Zn, Fe, S2 Fe,Zn, Pb, Sb, Ag, Te, Sulfur T..anh ám khói,T. anh xám T. anh sáng màu T. anh trắng Ametist Thạch anh Canxe doan trắng Au I Au II Au III K Sn Na - Na, Sn, Fe, Cu, Zn, Pb, As, Sb, Ag nguyên tố Mo W, Bi As, W B, Sb CO2, OH, S,Cr, e S CO3, SO4 Se, Te,Mn CO3 nguyên tố chỉ thị Các hợp phần đi cùng Ghi chú: T - Điểm xuất phát của quá trình · Điểm kết tinh của quặng vàng Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, nhiệt độ thành tạo càng cao, độ tinh khiết của vàng càng lớn (bảng 1) và ở giai đoạn nhiệt độ thấp vàng thường kết hợp Te, As để tạo thành hợp chất. Bảng 2: Mối liên hệ giữa nhiệt độ thành tạo và độ tinh khiết của vàng TT Điểm quặng Nhiệt độ trung bình Độ C Độ tinh khiết trung bình của vàng (Hàm lượng %) 1 Phước Sơn 330 -3000C 90,12 2 APeyI 300 -250 88,22 3 Tà Long 270- 180 84,14 4 Sông Côn 260 -150 75,25 Trong quá trình khoáng hóa, ở giai đoạn nhiệt dịch, vàng thường đi cùng các mạch thạch anh (Bồng Miêu, Phước Sơn, Tiên Hà, Apey), mạch đá phun trào andezzit bị berezit hóa (Nhâm, A Lưới) [1, 2, 8]. Thạch anh chứa vàng I (giai đoạn nhiệt độ cao), thường có màu ám khói, chứa vàng II (nhiệt độ trung bình), thường màu xám và chứa vàng III (vàng nhiệt độ thấp) là thạch anh sáng màu hoặc màu trắng. Tổ hợp cộng sinh các khoáng vật trong các đới quặng hóa chủ yếu gồm: thạch anh, anbit, abdula, prophilit, clorit, canxit, caolinit... Quặng vàng có mối liên hệ nguồn gốc với magma phức hệ Quế Sơn thường có bộ nguyên tố đi cùng là: Bi, As, Zn, Pb (điểm quặng Bồng Miêu, Tiên Hà, Phước Sơn, Apey...) Các nguyên tố quan trọng chỉ thị cho sự có mặt của vàng ở kiểu quặng hóa này là: W, Bi, As, B, Sb. Như vậy, những điều khái quát trong bảng 1 cho chúng ta cách nhìn tổng hợp không những về các thời điểm bắt đầu của quá trình kết tinh quặng vàng, tính giai đoạn trong quá trình tạo quặng, mà còn hiểu rõ những đặc điểm đặc trưng khác như: tổ hợp các nguyên tố hóa học, cộng sinh các khoáng vật, đặc điểm quặng hóa... Đây là những yếu tố, dấu hiệu quan trọng trong tìm kiếm quặng vàng nói chung và quặng vàng ở khu vực miền Trung Việt Nam nói riêng. Về mặt địa hóa, trong quá trình tạo khoáng vàng, giai đoạn đầu thường mang tính axit (pH nhỏ) và dần dần tùy thuộc vào sự di chuyển và ảnh hưởng của đá vây quanh, độ pH dần tăng lên làm cho dung dịch trở nên trung hòa hay thậm chí trở thành dung dịch kiềm yếu. Các sulfur không thể tách khỏi các dung dịch axit trước đây, khi dung dịch trở nên trung hòa thì chúng lắng đọng lại và tạo nên những mỏ nhiệt dịch điển hình như các mỏ của nguyên tố Pb, Zn, Cu và Au... Kết quả nghiên cứu các dấu hiệu quặng hóa tại các điểm quặng của khu vực thì trong các quá trình sinh thành, vàng thường được vận chuyển ở các dạng phức phân tử với các nguyên tố halôgen, syanua và các sulfur kiềm: [AuCl]-, [Au(CN)]-, [Au(S2O3)]-, đặc biệt là [Au(AsS3)]2-, [Au(Sb2S3)]2- và nhiều dạng khác. Từ đó, dễ dàng hiểu được sự đi cùng thường xuyên của vàng với các khoáng vật sulfur, đặc biệt là pyrit (FeS2). Điều đó có thể minh họa bằng phản ứng sau: 2[AuS3]2- + Fe2+ + ® Au + 3FeS2 [10] Tương tự, vàng thường có mặt trong thạch anh theo dạng hạt phân tán, lấp đầy khe nứt và dạng vảy. Do vậy, có thể cho rằng, trong quá trình nhiệt dịch, ban đầu ở giai đoạn nhiệt độ cao, khi dung dịch nhiệt dịch còn mang tính axit, vàng thường được vận chuyển ở dạng các chất điện ly và khi nhiệt độ hạ thấp, môi trường chuyển dần sang kiềm tính, vàng đã bị các keo (sol) của SiO2 hấp thụ để kết tủa làm cho vàng bị giữ lại trong thạch anh. Trong quá trình quặng hóa vàng nói chung và ở khu vực miền Trung Việt Nam nói riêng, nguồn vàng cung cấp cho quá trình có thể được lấy từ nguồn dưới sâu liên quan với hoạt động magma (điểm quặng Bồng Miêu, Tam Chinh - Phú Son, Tiên Hà...); từ các đá vây quanh được "động viên" vào do quá trình biến chất (vàng trong đá lục) như ở điểm quặng Đức Phú, Đức Bố, phần thấp của điểm quặng Apey... [3, 4,5]. Vàng cũng có thể lấy từ đá trầm tích vây quanh theo phương thức đồng sinh (vàng trong đá phiến đen) như ở điểm quặng sông Côn, Bolkao... Về đặc điểm phân bố của quặng vàng cũng có nhiều nét đặc trưng. - Kiểu quặng vàng nhiệt dịch (thạch anh - sulfur - vàng, thạch anh - vàng v.v.) dạng mạch, liên quan nhiều với các thể xâm nhập granitoid, nhất là các thể granitoid có kích thước nhỏ hay dạng đaikơ [4,5]. Đặc biệt, quặng hóa vàng thường gặp trong các đới kiến tạo (subduction zone) kiểu rìa các mảng, các địa khu (terranes) trong các đai biến chất (đới đá lục) hay dọc theo các đới kiến tạo liên quan với quá trình biến đổi các trầm tích - phun trào trong phạm vi của các đới đó. Sự tập trung các điểm quặng vàng Bồng Miêu, Tiên Hà, Hiệp Đức, Phước Sơn, Phước Hiệp dọc theo đới hút chìm Tam Kỳ - Phước Sơn là một minh chứng cho điều nêu ra [3, 4, 6]. Tương tự, sự tập trung các điểm quặng vàng trong đới đứt gãy kiến tạo Đà Nẵng - Khe Sanh được minh họa ở hình 2 cũng là một ví dụ điển hình [7, 8]. Trong phạm vi của đới kiến tạo khoáng hóa vàng trông khá phong phú. Dọc theo đới kiến tạo này đã phát hiện 23 điểm quặng vàng. Các điểm quặng vàng trong đới cũng phân bố tập trung chủ yếu vào 3 khu vực chính, ứng với ba phân đoạn kiến tạo của đới mà ở đó có sự phát triển của hệ thống đứt gãy lông chim sinh kèm. Phần phía Nam, phân đoạn Đà Nẵng, khoáng hóa vàng tập trung trong vùng Sông Côn, với các điểm quặng: Ben Ten Ngay, Sông Côn, Bonkao, Bắc Đỉnh 398, Tàlu, Bắc BolKôn và Đá Nhớt. Trong phân đoạn Alưới gồm các điểm quặng: Nhâm, La Sam, A Vao, A Bung, APey I, APey II. Khu vực phía Bắc, các điểm quặng vàng phân bố xung quanh Khe Sanh gồm: Làng Vây, Động Toàn, Tà Long, PaTầng, XiPa, Triệu Nguyên, Ba Ngày. Sự phân bố này đã thể hiện mối liên hệ chặt chẽ giữa khoáng hóa vàng với hoạt động kiến tạo đặc biệt là các tuyến đứt gãy sâu. Theo qui mô hành tinh, vàng cùng với các khoáng sản khác thường tập trung trong các đới kiến tạo lớn, trong các vành đai sinh khoáng lớn như vành đai sinh khoáng Địa Trung Hải, vành đai sinh khoáng Thái Bình Dương... [10, 11]. Hình 2: Sơ đồ phân bố các điểm quặng vàng trong đới đứt gãy Đà Nẵng - Khe Sanh Tóm lại, những nét khái quát đặc trưng nêu trên bước đầu đã giúp chúng ta có được cách nhìn tổng quan về vàng và phần nào giúp các nhà nghiên cứu có định hướng đúng trong việc đề ra các nội dung, phạm vi và hướng nghiên cứu đặc biệt là trong nghiên cứu về đặc điểm thành phần vật chất, điều kiện thành tạo và qui luật phân bố của các mỏ quặng vàng. Lời cảm ơn: Bài báo được hoàn thành với sự hỗ trợ một phần kinh phí của đề tài NCCB mã số: 710404. Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quí báu đó. TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Canh. Quy luật phân bố của các thành tạo quặng vàng nội sinh và tiềm năng của chúng ở rìa bắc địa khối Kon Tum, TTKH Trường Đại học Khoa học Huế, T.2(10), (1996) 155-161. Nguyễn Văn Canh, Mai Văn Khiên. Một số đặc điểm cơ bản của khoáng hóa vàng nội sinh và tiềm năng của chúng ở vùng Tiên Hà - Hiệp Đức, Tạp chí Các khoa học Trái đất. 98(1), (1998)50 - 56. Nguyễn Văn Canh. Bối cảnh kiến tạo và các kiểu quặng vàng nội sinh đới rìa bắc địa khối Kon Tum. Tạp chí Địa chất, loạt A. 98(245), Hà Nội (1998) 56 - 61 Văn Đức Chương. Ofiolit Tam Kỳ - Phước Sơn. Tạp chí Địa chất. Loạt A, 96(236), (1996) 7-13. Nguyễn Văn Đễ, Vũ Ngọc Hải. Tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm quặng vàng nội sinh Việt Nam, Báo cáo khoa học tại Hội nghị khoa học Trường Mỏ - Địa chất, Hà Nội (1986) Dương Đức Kiêm và nnk. Thành lập bản đồ sinh khoáng chẩn đoán đới QN - ĐN tỷ lệ 1:200.000 và chi tiết hoá một số diện tích quan trọng, Viện TTLT Địa chất, HN (1995) Nguyễn Nghiêm Minh và nnk. Bản đồ sinh khoáng Việt nam, tỷ lệ 1: 1.000.000, Viện TTLT Địa chất, Hà Nội (1990) Nguyễn Nghiêm Minh, Phạm Khoản. Phân vùng sinh khoáng lãnh thổ Việt Nam theo tài liệu cấu trúc sâu, Địa chất và Khoáng sản, tập II, Hà Nội (1991) Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị và nnk. Thành hệ Địa chất và Địa động lực Việt Nam, Nxb KHKT, Hà Nội (1992) Boyle R.W. Geochemítry of Gold and Its Deposits, Geological Survey of Canada. (1979) Michell H.G. and M.S. Garson. Mineral Deposits and Global Tectonic Setting. LonDon (1981). GOLD AND GOLD DEPOSITS IN CENTRAL VIET NAM Nguyen Van Canh College of Sciences, Hue University SUMMARY Gold (Au) is a typical and important chemical element. Because of its excellent properties, gold is used in different fields: steel, chemical, and electronic industries, in economics and other fields as well. The properties of gold are similar to those of other metal elements such as copper (Cu) and silver (Ag), so they are combined with each other in various types of mineral deposits. In nature, gold can be combined with other minerals, such as quaz, pyrite, chancopyrite and so on. As natural law, gold deposits distribute in the global tectonic - metalogenization zones, such as in the tectonic Tam Ky - Phuoc Son suture zone, the tectonic Da Nang - Khe Sanh shear zone and so on.