Các phương pháp toán hoạc thống kê xử lý phân tích tài liệu bay đo từ, phổ Gamma và trọng lực với mục đích dự báo và đánh giá triển vọng Khoáng sản

Tóm tắt. Báo cáo trình bày kết quả áp dụng các phương pháp toán học thống kê xử lý phân tích tài liệu bay đo từ, phổ gamma và trọng lực với mục đích dự báo và đánh giá triển vọng khoáng sản. Hệ phương pháp được xây dựng trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, kinh nghiệm áp dụng thực tế trong nhiều năm của các tác giả ở Liên đoàn Vật lý Địa chất .

Các phương pháp toán học thống kê xử lý, phân tích tài liệu bay đo từ phổ gamma và trọng lực chủ yếu gồm: xác định các đặc trưng thống kê, đặc trưng liên kết của các trường, các phương pháp phân chia trường thành các thành phần như các bộ lọc tuyến tính, xác định dị thường theo tổ hợp các dấu hiệu,và các phương pháp nhận dạng đối tượng chuẩn…

Báo cáo cũng trình bày kết quả áp dụng xử lý, phân tích tài liệu bay đo từ phổ gamma và trọng lực tỷ lệ 1 : 50.000 vùng Tiên Phước, Quảng Nam với nhiệm vụ chủ yếu khoanh định các vùng triển vọng khoáng sản vàng gốc.Trong phạm vi vùng Tiên Phước đã tiến hành điều tra địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1 :50.000 và đã có các mỏ có giá trị công nghiệp đã được điều tra, đánh giá và khai thác như: các mỏ vàng Bồng Miêu, vàngTrà Dương, graphit Hương Nhượng, felspat kali Tiên hiệp... Kết quả xử lý, phân tích tài liệu ngoài các diện tích triển vọng phù hợp các khu mỏ đã biết đã khoanh định được 4 diện tích có triển vọng vàng gốc mới. Kết quả kiểm tra sơ bộ 2 trong số 4 diện tích triển vọng đã phát hiện các đới thạch anh – sulfur – vàng có quy mô lớn, hàm lượng vàng cao ( 1.0 ÷ 102 g/t Au ).

Mở đầu.

Ở Việt nam công tác điạ vật lý bay đo từ, phổ gamma và trọng lực tỷ lệ 1:50.000 đến 1:25.000 đã tiến hành được hơn 100.000 km2 , phủ kín hầu hết các diện tích từ Thanh Hoá đến Bình Thuận, hầu hết diện tích vùng Tây nguyên và một số diện tích vùng núi phía bắc. Các tài liệu này cho đến nay đã được nhiều tác giả xử lý, phân tích với mức độ và mục đích khác nhau. Trong đó nhiều tác giả xử lý, phân tích chủ yếu phục vụ các báo cáo từng phương án bay đo và đo vẽ trọng lưc nên mức độ khai thác và tổng hợp thông tin còn hạn chế.

Việc nghiên cứu hệ phương pháp xử lý, phân tích tổng hợp tài liệu bay đo từ - phổ gamma và trọng lực phục vụ điều tra địa chất và khoáng sản có hệ thống được bắt đầu từ 1995 ở các khía cạnh khác nhau bởi các tác giả: Nguyễn Tài Thinh, Nguyễn Thế Hùng, Đỗ Tử Chung,Võ Thanh Quỳnh, Nguyễn Tuấn Phong, Doãn Ngọc San...Các kết quả này đã được áp dụng thực tế ở các mức độ khác nhau. Trong đó hệ phương pháp xử lý, phân tích tài liệu bay đo từ phổ gamma và trọng lực phục vụ điều tra địa chất và khoáng sản dựa trên cơ sở toán học thống kê của các tác giả Nguyễn Tài Thinh và Nguyễn Thế Hùng có sự tham gia những người khác xây dựng và hoàn thiện đã được áp dụng rộng rãi và mang lại những kết quả đáng kể trong việc giải đoán địa chất và phát hiện khoáng sản.

Kết quả xử lý phân tích tài liệu địa vật lý theo các phương pháp toán học thống kê trong những năm qua đã có nhiều đóng góp trong điều tra địa chất và đánh giá khoáng sản, đặc biệt đã phát hiện nhiều mỏ mới quan trọng như: uran (Quảng Nam ), fluorit ( Bình Định ), magnhezit ( Gia Lai ), nhiều mỏ vàng, thiếc ở các vùng Nghệ An, Quảng Bình, Huế, Lâm Đồng v.v. và đã khoanh định nhiều diện tích triển vọng khoáng sản khác nhau làm cơ sở điều tra, đánh giá tiếp theo.

 

I. Các phương pháp xử lý thống kê chủ yếu thường áp dụng.

1. Các tham số đặc trưng dị thường phổ gamma chủ yếu. Trong lĩnh vực điều tra địa chất và khoáng sản các tham số đặc trưng trường phổ gamma thường sử dụng là:

- Chỉ số bức xạ tương đối (JK, JTh, JU): là tỷ lệ đóng góp của các trường thành phần trong trường tổng, dùng để đánh giá bản chất chủ yếu gây trường của các nguyên tố phóng xạ.

Chỉ số bức xạ tương đối được tính theo công thức sau

                                  (1.1)

       Trong đó:   Ji là cường độ bức xạ tương đối (Ji = JU, JTh, JK)

                           aJi - độ nhạy hàm lượng của kênh tổng đo với mô hình quặng i

                           qi - hàm lượng nguyên tố xác định trên kênh thứ i ( qth, qk, qu )

                           J - cường độ bức xạ gamma trên kênh tổng

- Tỉ số hàm lượng các nguyên tố phóng xạ: Trong các đá gốc của vỏ trái đất, đối với mỗi loại đá đặc trưng bởi các hàm lượng nguyên tố phóng xạ (qU, qTh, qK) nhất định và thường khá ổn định. Nhưng do các quá trình biến đổi nội, ngoại sinh làm mất tính cân bằng vốn có của chúng trong đất đá ban đầu nên các tỷ số giữa các nguyên tố thay đổi khác nhau tuỳ thuộc loại biến đổi. Thường sử dụng các tỷ số sau: qTh/qU; qK/qTh; qU/qK ( 1.2 )

- Chỉ số đa thành phần (F): Chỉ số đa thành phần được xác định theo biểu thức sau:

                                 F = qU.qK/ qTh                 (1.3)

Chỉ số F cao thường phản ánh các đới biến chất nhiệt dịch, vì vậy chỉ số F còn được gọi là chỉ số triển vọng.

- Tham số Dominal: Quá trình phân bố lại các nguyên tố phóng xạ do các quá trình biến đổi khác nhau sẽ làm tăng hoặc giảm nguyên tố này hay nguyên tố khác. Thông số Dominal (DU, DTh, DK) cho phép xác định quá trình tăng, giảm đó và được biểu diễn theo biểu thức:

               DU = qU.qU / qTh.qK; DK = qK.qK / qU.qTh; DTh = qTh.qTh / qU.qK ( 1.4 )

- Hàm lượng riêng trên phông của từng nguyên tố: Δqij   tính theo công thức:

                        Δqij   = qi2 - kij . qi                  (1.5)

Trong đó:          Δqij - Hàm lượng riêng trên phông của nguyên tố thứ i

                           qi - Hàm lượng nguyên tố thứ i

                         kij - Giá trị phông của tỷ số cặp số liệu thứ i và thứ j

2. Các đặc trưng thống kê cơ bản.

Xác định các đặc trưng thống kê ngẫu nhiên các số liệu bay đo từ phổ gamma và trọng lực là giai đoạn cần thiết phục vụ việc lựa chọn phương pháp và cách thức xử lý, phân tích tiếp theo. Các đặc trưng thống kê cơ bản thường áp dụng: kỳ vọng toán học; phương sai; độ lệch trung bình bình phương, độ bất đối xứng, khoảng biến đổi; gradient, bán kính liên kết… và các đặc trưng khác như:

- Hàm tự tương quan D(K, M) dùng để mô tả tính chất thống kê của trường địa vật lý theo diện được cho tại các nút lưới đều.

   D(K,M) =      (2.1)

Trong đó: F(i,j) là giá trị của trường tại tuyến thứ j và điểm thứ i,

               M – bước trượt theo các điểm; K – bước trượt theo các tuyến,

               N – số điểm trên tuyến; P – số tuyến

Hàm tương quan giữa hai quá trình ngẫu nhiên.

Đánh giá tương quan của hai quá trình ngẫu nhiên được xác định bằng công thức sau:

                           B(m) =           (2.2)

Trong đó:

              F1, F2 – là hai quá trình ngẫu nhiên;

             ;           ;

Hàm tự tương quan và tương quan cấu trúc

   Tự tương quan cấu trúc RR(L) là phép biến đổi trường xuất phát Z được cho rời rạc với bước không thay đổi bằng 2L

                                             (2.3)

Với C1 là hàm tự cấu trúc, biểu diễn dưới dạng:

                           C        (2.4)

Trong đó:     (2.17)

               L - kích thước biến thiên của cửa sổ lọc (L = 1,2,3,..., L ),

H(L) – các giá trị trọng số của lọc đối xứng, m – khoảng trung bình của hàm tự cấu trúc.

Hàm RR(L) đặc trưng như là tương quan của các giá trị trường lân cận và phương sai trên khoảng 2L.

Tương tự có hàm tương quan cấu trúc SS(L):

                                            (2.5)

   Với S(L) là hàm cấu trúc lẫn nhau được tính toán tương tự:

                             (2.6)

Việc tính toán RR(L) và SS(L) là điểm mạnh của phép phân chia dị thường yếu

Đặc trưng phổ của trường địa vật lý. thường sử dụng các phương pháp phân tích điều hoà Furie:

   (2.7)

   Trong đó:   N- số điểm quan sát trên tuyến;  

                     ; - tần số cơ bản bằng 1/N

;       ( 2.8 ) 

3. Các phương pháp phân chia trường thành các thành phần.

Các b lọc bộ lọc tối ưu.

Các bộ lọc tối ưu cho phép thực hiện hiệu quả nhất bài toán phân chia trường thành các thành phần, việc tính toán các giá trị trọng số của bộ lọc và tích chập của chúng trong cửa sổ với các giá trị của trường.

Tích chập hai chiều của các dữ liệu đầu vào F(j,i) được xác định bởi công thức:

                                                            (3.1)

Trong đó: j – số hiệu của tuyến, j = 1,2,3....M0;

                 i – số hiệu điểm trên tuyến, i = 1,2,3....N0

- Bài toán tìm kiếm các giá trị trọng số của bộ lọc năng lượng là tìm kiếm các giá trị riêng cực đại của ma trận tương quan [[RF]] và vec tơ riêng [H] tương ứng với nó:

                                                   (3.2)

- Tìm kiếm các giá trị trọng số [H] của bộ lọc Vine – Conmogorop theo phương trình:

                            [[RF]] . [H] = [RA]             (3.3)

Trong đó: [[RF]] là ma trận tương quan của trường xuất phát;

               [RA] là ma trận tương quan của tín hiệu trên lối ra của lọc;

Các bộ lọc tối ưu là một trong những thuật toán mạnh nhất của phép lọc trong các điều kiện phân tích sai số của các trường với các bán kính tương quan khác nhau. Nó khác với lọc thông thường bởi phương pháp thay các kích thước, độ nghiêng và các hệ số lọc bằng việc xác định sự thay đổi các tính chất tương quan của trường ban đầu.

Phương pháp phân tích thành phần chính

Đây là phương pháp phân tích thống kê nhằm xác định thành phần mang lượng thông tin nhiều nhất trong số các dấu hiệu sử dụng. Phương pháp được xây dựng dựa trên cơ sở mô hình toán học phân tích yếu tố mô tả bởi phương trình:

                               (3.4)

Trong đó: fj là yếu tố ban đầu thứ j, không phụ thuộc lẫn nhau;

             - sai số đo; N - số yếu tố ban đầu

Về mặt toán học, thành phần chính là vec tơ riêng của ma trận phương sai – hiệp phương sai. Trường hợp số liệu đã chuẩn hóa, đó chính là ma trận tương quan. Giá trị thành phần chính được tính từ các giá trị vec tơ riêng và ma trận các số liệu nguyên thuỷ [B]

                                     (3.5)

trong đó: là ma trận m.n các thành phần chính; - ma trận m.n số liệu nguyên thuỷ

                 - ma trận m.m của vec tơ riêng được chuẩn hoá.

Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là có thể tăng số lượng dấu hiệu sử dụng nhưng lại giảm số lượng dấu hiệu cần phải xử lý ban đầu, làm cho quá trình xử lý trở lên đơn giản và hiệu quả hơn. ….

4. Phương pháp phát hiện dị thường theo tổ hợp dấu hiệu

Sử dụng hàm tự tương quan và tương quan cấu trúc (RR và SS) đã trình bày trên trong trường hợp tổ hợp dấu hiệu, ta có thể phát hiện được các dị thường yếu một cách hiệu quả. Khi đó, cần xác định hàm phân phối của tất cả các RR và SS giá trị trung bình median RR~ và SS~ của mức ý nghĩa đã cho (ví dụ 0,95). Các giá trị nhận được là ngưỡng dưới “xác suất bé”. Chấp nhận chúng để làm ngưỡng 3σ, có thể tính được độ lệch trung bình bình phương S của mỗi chỉ thị theo công thức:

           (4.1)

   Trên cơ sở đó, xác định chỉ số chỉ thị tổ hợp dấu hiệu đặc trưng cho đối tượng cần tìm. Chỉ số này có thể được gọi là “chỉ thị địa vật lý” của đối tượng.

5. Các phương pháp phân lớp đối tượng

Phương pháp phân lớp K- trung bình

Phương pháp phân lớp K – trung bình do Macqueen đề xuất, với nội dung như sau:

Giả sử tồn tại n đối tượng, mỗi đối tượng được đặc trưng bằng vec tơ số liệu các dấu hiệu nghiên cứu X(li)- (l = 1,2,3…L) quan sát được ở một điểm hay trên một diện tích cơ sở thứ i nào đó của khu vực khảo sát. Nhiệm vụ đặt ra là cần phân chia toàn bộ n đối tượng thành M lớp, với M << n. Quá trình phân chia các lớp là quá trình lặp lại liên tuc.Trước tiên chọn một cách ngẫu nhiên K đối tượng từ tập hợp chung n đối tượng, K đối tượng được chọn này được xem như là các mẫu chuẩn xuất phát. Tiếp theo tiến hành chính xác hoá liên tíêp các mẫu chuẩn chọn được bằng cách so sánh các mẫu chuẩn với các đối tượng còn lại, quá trình cứ tiếp tục đến khi đạt độ chính xác yêu cầu.

Nếu ký hiệu tập hợp các mẫu chuẩn ei chọn được ở lần thứ i bằng

ei1, ei2, ei3, ..., eik với i = 0,1,2,...ứng với mỗi mẫu chuẩn này là các trọng số đặc trưng gồm: hi1, hi2, hi3,…, hik

Với ký hiệu này thì k các mẫu chuẩn xuất phát – mẫu chuẩn xấp xỉ không – chọn ra ở vòng đầu tiên (vòng số 0) của quá trình chọn lặp, sẽ bằng:

                                          (5.1)                  

Tiếp theo giá trị Eivà trọng số hik của mẫu chuẩn chọn được ở vòng lặp thứ k được tính bằng công thức sau:

;                 (5.2)            

Với điều kiện để thay thế mẫu chuẩn cũ bằng mẫu chuẩn mới là khoảng cách giữa Xk+i và là cực tiểu. Nếu điều kiện trên không thoả mãn thì:

                                             (5.3)

Sau khi chính xác hoá tập mẫu, tiến hành phần lớn tập hợp n đối tượng theo tổ hợp các dấu hiệu thành M lớp dựa vào nguyên tắc khoảng cách tối thiểu.

Phương pháp phân lớp nhiều chiều (Petrop)

Phương pháp dựa trên giả thiết rằng các dữ liệu xuất phát là hỗn hợp của một vài tập hợp, ở đó các dữ liệu tuân theo luật chuẩn nhiều chiều với các vec tơ trung bình khác nhau và các ma trận tương quan bằng nhau.

Thuật toán thống kê vết của ma trận có dạng:

           (5.4)

Trong đó: N- số lượng điểm trong tất cả các tập hợp; J - số lượng các lớp; N1 - số các điểm trong lớp L, N2 - số các điểm trong lớp M; KP - số lượng các dấu hiệu; đánh giá vec tơ trung bình trong lớp L; đánh giá vec tơ trung bình trong lớp M.

Thống kê trên cho xấp xỉ tốt bằng phân phối Fisơ với bậc tự do:

               g1 = KP,  g 2 = N-J- KP+1

6. Phương pháp nhận dạng theo mẫu chuẩn

Bài toán đặt ra là nhận dạng dị thường tổ hợp p chiều đã cho F(i,j), i = , j = , bởi kích thước M.N điểm, với M là số lượng các điểm trên tuyến, N là số lượng các tuyến.

Không giảm tính tổng quát, giả thiết rằng trên diện tích phân tích cửa sổ có kích thước M.N điểm và độ nghiêng là 0, mỗi trường là một hỗn hợp chồng chập tín hiệu gồm dị thường A(i,j) và nhiễu n(i,j). Nhiễu có phân phối chuẩn p chiều với vec tơ trung bình là 0 và ma trận tương quan S.

Bài toán dẫn đến sử dụng xấp xỉ thống kê T2 bằng phân phối Fisơ và có dạng:

F = (6.1)

Ở đây:

   là đánh giá các vectơ hiệu trung bình theo các cột trong cửa sổ;

   là các vec tơ dòng tương ứng;

                 (6.2)

là đánh giá ma trận tương quan chung theo các dòng và các cột                    

Giả thiết được coi là đúng khi F < Flim với Flim là giá trị ngưỡng của phân phối Fisơ với các bậc tự do g1 và g2 trên mức ý nghĩa:

   g = ;   g = 2NM – N +M – P +1     ( 6.3 )

Sự chính xác của giả thiết H0 xác nhận rằng điểm tâm của cửa sổ là tâm của dị thường cần tìm. Khi đặt cửa sổ theo diện nghiên cứu với các độ nghiêng khác nhau, có thể đưa ra tất cả các điểm mà tại đó thành phần dị thường của trường được phân tích tại cửa sổ trùng nhất với dị thường mẫu theo các độ trải khác nhau của nó.

II. Kết quả áp dụng đánh giá triển vọng vàng gốc vùng Tiên Phước, Quảng Nam.

Vùng Tiên Phước có diện tích khoảng 1000 km2 thuộc huyên Tiên Phước tỉnh Quảng Nam. Trên diện tích vùng Tiên Phước đã có nhiều công trình điều tra địa chất, đánh giá khoáng sản từ tỷ lệ nhỏ, trung bình (1:1.000.000 ¸ 1:50.000 ) - trên toàn diện tích, đến tỷ lệ lớn ( 1:10.000 ¸ 1:5.000) - điều tra đánh giá khoáng sản trên một số diện tich nhỏ.

Trong diện tích Tiên Phước đã phát hiện các mỏ có giá trị công nghiệp như: vàng ở Bồng Miêu đã được khai thác nhiều năm, vàng Trà Dương và nhiều điểm vàng gốc khác, graphit ở Tiên An, fenspat kali ở Tiên Hiệp ...Theo các tài liệu đã có nhiều tác giả cho rằng vùng Tiên Phước có nhiều tiềm năng về khoáng sản vàng nhưng do điều kiện địa hình rất khó khăn, lớp phủ các thành tạo bở rời, phong hoá lớn nên việc điều tra, đánh giá bằng các phương pháp thông thường trên mặt còn nhiều hạn chế.

Để góp phần làm sáng tỏ triển vọng vàng gốc ở đây, các tác giả tiến hành xử lý, phân tích tài liêu bay đo từ, phổ gamma tỷ lệ 1:25.000 do Liên đoàn Vật lý Địa chất tiến hành năm 1988 ( trong diện tích này chưa đo vẽ trọng lực ) theo hệ phương pháp đã trình bày.

1. Đặc điểm địa chất, địa vật lý, khoáng sản vàng vùng Tiên Phước.

Đặc điểm địa chất, địa vật lý. Các thành tạo địa chất vùng Tiên Phước [8] có sự phân dị khá rõ về tính chất vật lý (xem các bản vẽ 1, 2, 3, 4, 5, 6 ):

Trong toàn bộ diện tích nghiên cứu lộ chủ yếu các thành tạo trầm tích biến chất thuộc hệ tầng Khâm Đức bao gồm:

Các thành tạo đá phiến biotit, đá phiến graphit, đá phiến thạch anh fenspat, đá phiến gneis amphibol thuộc phụ hệ tầng dưới ( PR21 ) phân bố thành dải liên tục từ đông sang tây ở trung tâm vùng nghiên cứu. Các thành tạo này đặc trưng bởi trường dị thường từ dương tương đối, giá trị không cao ∆T = -30 ¸ 20nT, trường xạ phổ gamma khá cao và có cấu trúc khá phức tạp: Iγ = 3,5 ¸ 10 µR/h, qth = 10 ¸ 35 ppm, qu = 4 ¸ 13,5 ppm, qk = 0,5 ¸ 2,7 %, đặc biệt tỷ số qth/qu và qu/qk khá cao còn qk/qth thấp: qth/qu = 3,0 ¸ 30, qu/qk = 5 ¸ 8, qk/qth < 0,2.

Các thành tạo đá phiến amfibol, gneiamfibol, gneibiotit, plagiogneibiotit.. thuộc phụ hệ tầng giữa ( PR2 kđ2 ) phân bố ở phía bắc và phía nam và có sự phân biệt rõ với phụ hệ tầng dưới bởi: trường từ biến đổi phức tạp hơn ∆T = - 140 ¸ 100 nT, trường xạ phổ gamma khá thấp: Iγ = 1 ¸ 3 µR/h, qth= 3 ¸ 9 ppm, qu= 2 ¸ 4 ppm, qk= 0,25 ¸ 0,75 %.

Các thành tạo magma lộ thành các khối có kích thước không lớn bao gồm:

Các thành tạo granodiorit hornblend có biotit thuộc phức hệ Quế Sơn ( GDi/ P2 – T1 qs2 ) lộ thành các khối nhỏ ở rìa phía bắc và phía tây, có trường từ ∆T = - 40 ¸ 30 nT, trường xạ phổ gamma tương đối cao: Iγ = 3 ¸ 7 µR/h, qth= 4 ¸ 20 ppm,qu = 4 ¸ 12,5 ppm, qk= 1,0 ¸ 2,5 %;

Các thành tạo granit biotit sẫm mầu dạng porphyr thuộc phức hệ Hải Vân (G/aT3nhv ) lộ chủ yếu ở phía nam và tây bắc đặc trưng bởi trường từ ∆T = - 160 ¸ 130 nT, trường xạ phổ không cao: Iγ = 1 ¸ 1,5µR/h, qth= 3 ¸ 5 ppm,qu = 2,5 ¸ 4,5 ppm, qk= 0,5 ¸ 1,5 %.

Các thành tạo granosienitpocfir, sienit thuộc phức hệ Măng Xim lộ thành các khối nhỏ ở rìa phía bắc có trường từ khố ổn định ∆T = - 10 ¸ 50 nT, trường xạ phổ gamma tương đối cao chủ yếu thành phần thori và kali: Iγ = 3,5 ¸ 5 µR/h, qth= 5 ¸ 15 ppm,qu = 4 ¸ 6ppm, qk= 1,0 ¸ 2,5 %.

Các đứt gẫy thể hiện rõ trên các trường vật lý khá phức tạp và phân bố theo các phương khác nhau: TB – ĐN, ĐB – TN, á kinh tuyến và á vĩ tuyến ( xem BV. 7 ). Trong đó đáng chú ý là đứt gãy cấp II Long Bình – Núi Che, hướng á vĩ tuyến. Đứt gẫy này thể hiện rất rõ trên trường từ bởi chuỗi các dị thường kích thước nhỏ và cũng là ranh giới miền trường từ dương tương đối ở phía bắc và trường từ âm tương đối ở phía nam, đồng thời cũng thể hiện rất rõ trên trường xạ phổ gamma là ranh giới các miền trường có cường độ khác nhau. Đây là đứt gãy nghịch, cánh phía bắc nâng lên.

Khoáng sản vàng gốc:

Mỏ vàng Bồng Miêu: Mỏ vàng Bồng Miêu thuộc huyện Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam.

Mỏ được phát hiện và khai thác từ rất lâu ( trước năm 1954 ), hiện nay Công ty vàng Bồng Miêu đang tiến hành tiếp tục điều tra, đánh giá và khai thác.

Theo tài liệu tìm kiếm tỷ lệ 1:10.000 của Đoàn 501, Liên đoàn Địa chất Miền Trung [2] thì mỏ vàng Bồng Miêu được cấu thành bởi các đá biến chất phụ hệ tầng Khâm Đức dưới (PR2kđ1). Thành phần chủ yếu là: gneisbiotit-granat, gneis amphibol, đá phiến thạch anh-felspat-silimalit. Các đá nêu trên tạo thành nếp lồi Bồng Miêu. Các phá hủy kiến tạo rất đa dạng đó là: hoạt động nâng, sụt, uốn nếp, cà nát hình thành các uốn nếp, các đới vỡ vụn với các hệ thống mạng mạch thạch anh mang quặng hóa.

Các thân quặng được định vị theo các đứt gãy đới cà nát, là các mạch thạch anh sulfur vàng có dạng vỉa, uốn lượn, dạng thấu kính, dạng mạch lấp đầy, dạng ổ, chuỗi. Bề dày từ vài chục cm đến 3; 4m kéo dài khoảng 3km có phương vĩ tuyến. Yếu tố khống chế quặng hóa là cấu trúc nếp lồi Bồng Miêu và bao gồm hai kiểu thân quặng:

+ Kiểu thân quặng khớp đều với đá vây quanh.

+ Kiểu thân quặng cắt đá vây quanh

Thành phần khoáng vật quặng chủ yếu gồm pyrit, galenit, hematite, chalcopyrit, pyrotin.

Trữ lượng vàng trong mỏ có nhiều ý kiến khác nhau. Nếu lấy hàm lượng trung bình 14g/t vàng và 14g/t bạc thì trữ lượng toàn mỏ 12.333kg vàng.

Mỏ vàng Trà Dương: nằm ở phía Nam diện tích nghiên cứu được phát hiện vào năm 1990 trong quá trình đo vẽ, lập bản đồ địa chất tỷ lệ 1/50.000 nhóm tờ Tam Kỳ- Hiệp Đức. Năm 1991 Mai Thất [3] đã tiến hành điều tra, đánh giá chi tiết khu mỏ này. Mỏ vàng nằm trong các thành tạo biến chất cổ hệ tầng Khâm Đức. Các số liệu phân tích cho thấy hàm lượng vàng cao, đạt từ 0,8g/T đến 3,4g/T và được đánh giá là rất triển vọng.

Mỏ vàng Trà Giang: Mỏ vàng Trà Giang [7] thuộc huyện Trà My, tỉnh Quảng Nam, nằm sát phía nam diện tích nghiên cứu.( ngoài diện tích nghiên cứu ).

Tham gia vào cấu trúc vùng mỏ gồm các đá gneisbiotit, plagiogneis biotit, đá phiến thạch anh biotit thuộc phụ hệ tầng Khâm Đức giữa (PR2-3 kđ2). Các đá bị chlorit hóa và uốn nếp dạng vòm thoải và bị các đá diorit, diorit thạch anh, granodiorit horblend dạng gneis phức hệ Trà Bồng (Di-GD1/O-S tb) xuyên cắt. Ở trung tâm còn lộ ra các khối nhỏ granit biotit, granit hai mica của phức hệ Bà Nà (G/K bn).

Các hoạt động đứt gãy phát triển khá mạnh mẽ theo phương á vĩ tuyến có quy mô lớn, cắm về nam góc dốc 800 đến 850. Đới dập vỡ ở hai cánh rộng từ 70 đến 100m kèm theo các mạch thạch anh có sulfur-vàng, các đai mạch. Đây là những đứt gãy vừa là kênh dẫn vừa là yếu tố khống chế và định vị quặng vàng chính. Các đứt gãy phương tây bắc-đông nam làm dịch chuyển hệ thống đứt gãy phương á vĩ tuyến.

Tại mỏ đã phát hiện được 6 thân quặng gồm các mạch thạch anh-sulfur-vàng.

Các thân quặng có dạng chuỗi, thấu kính uốn lượn phức tạp, kéo dài không liên tục từ 50 đến 300m. Chiều dày thay đổi từ 0,2 đến 1,2m nằm trong đới biến đổi chlorit hóa, pyrit hóa hoặc cắt theo phương nén ép của đá phiến.

Thành phần khoáng vật: pyrit, manhetit, chalcopyrit, galenit, sphalerit.

Hàm lượng vàng từ 2,4 đến 75,5g/t; bạc từ 2,4 đến 31,7g/t

Tài nguyên dự báo: P2 vàng: 3265kg; bạc: 3265kg

Ngoài ra trong quá trình điều tra địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:200.000, 1:50.000 đã xác định được 4 điểm quặng vàng gốc ở khu vực xã Tiên Lập và 2 điểm ở xã Tiên Lãnh sát bờ sông Tranh...

 

2. Kết quả xử lý, phân tích tài liệu địa vật lý đánh giá triển vọng vàng gốc.

Để đánh giá triển vọng vàng gốc vùng Tiên Phước, các tác giả đã tiến hành xử lý, phân tích tài liệu bay đo từ phổ gamma theo hệ phương pháp trình bày ở phần trên. Để áp dụng phương pháp nhận dạng theo mẫu chuẩn đã chọn hai mỏ vàng gốc đã biết là:

Mỏ vàng Bồng Miêu, nằm trong diện tích nghiên cứu. Cấu trúc mỏ vàng được cấu thành bởi các đá biến chất phụ hệ tầng Khâm Đức dưới (PR2kđ1).

Mỏ vàng Trà Giang, nằm sát rìa nam diện tích nghiên cứu. Cấu trúc vùng mỏ gồm các đá gneisbiotit, plagiogneis biotit, đá phiến thạch anh biotit thuộc phụ hệ tầng Khâm Đức giữa (PR2-3 kđ2).

Các tham số tham gia nhận dạng gồm 18 tham số: Ig, qTh, qU, qK, JK, JU, JTh­, F, DT, DK, DU, DTh, qTh/qU, qU/qK, qK/qTh, Dqkth, Dquk, Dquth.

Kết quả xử lý, phân tích tài liệu bay đo từ phổ gamma trong diện tích vùng Tiên Phước đã khoanh định được 3 kiểu dị thường có bản chất địa vật lý khác nhau, phản ảnh các quá trình biến đổi nội sinh khác nhau:

- Dị thường kiểu 1: Dị thường có bản chất chủ yếu kali, hàm lượng thori, uran thấp: qk = 1.4 ÷ 2.2 %, Jk = 0.2 ÷ 0.4, qk/qth = 0.2 ÷ 0.4, qu = 3 ÷ 4.5 ppm, Ju = 0.3 ÷ 0. 45, qth = 2÷ 5 ppm, F = 1.0 ÷ 1.8. kiểu dị thường này có thể liên quan đến các quá trình sulfur hoá.(kiểu1a )

Một số dị thường có hàm lượng kali cao và thori cũng cao qk = 2 ÷ 4 %, qth = 15 ÷ 25 ppm, F = 0.6 ÷ 0.9. Các dị thường này có thể liên quan các thể pecmatit giầu kali. ( kiểu 1b).

- Dị thường kiểu 2: Bản chất dị thường chủ yếu là uran – kali, hàm lượng riêng Ju khá cao, hàm lượng thori và các tham số biến đổi của chúng thấp. J = 2 ÷ 4mr/h, qu cao tương đối = 2 ÷ 4 ppm, đôi khi đến 4 ÷ 6 ppm, qth = 2 ÷ 6 ppm, qk = 1.0 ÷ 1.6 %, đôi khi cao hơn, Ju = 0.5 ÷ 0.76, Jth = 0.2 ÷ 0.45, jk = 0.2 ÷ 0.45, F = 0.6 ÷ 1.8, qk/qth = 0.2 ÷ 0.4, qu/qk = 6 ÷ 25, qth/qu = 2 ÷ 5. Kiểu dị thường này có thể liên quan quá trình biến đổi thach anh – sulfur.

- Dị thường kiểu 3: Dị thường xạ phổ gamma khá cao, bản chất chủ yếu là uran – thori, dị thường kali và các tham số biến đổi của nó thấp. J = 3.5 ÷ 6.5mr/h, qu = 5 ÷ 15 ppm, qth = 10 ÷ 25 ppm, Ju = 0.45 ÷ 0.7, Jth = 0.3 ÷ 0.6, qu/qk = 9 ÷ 15, qth/qu = 2 ÷ 3, F < 0.6. Kiểu dị thường này có thể liên quan biến đổi graphit hoá.

Tổng hợp kết quả nhận dạng theo các mỏ vàng Bồng Miêu, Trà Giang, các đới dị thường địa vật lý đã xác định và tham khảo các tài liệu địa chất, khoáng sản, các vành phân tán trọng sa, địa hoá…đã khoanh định được 6 vùng có triển vọng vàng gốc như sau:

1. Vùng triển vọng Bồng Miêu( I ): giới hạn toàn bộ khu mỏ Bồng Miêu có kéo dài về phía nam đến Xeo Kcheo. Các dị thường và kết quả nhận dạng tập trung chính ở khu vực Núi Kẽm và Hố Gần, ngoài ra còn một diện tích nhỏ khoảng 0,3 km2 ở Xeo Kcheo cách các mỏ Núi Kẽm và Hồ Gần khoảng 4 km về phía nam cũng có các đặc trưng dị thương hoàn toàn tương đồng với các mỏ trên.

2. Vùng triển vọng Trà Dương( II ): có dạng kéo dài theo hướng á vĩ tuyến từ Trà Dương đến Dương Yên, chiều dài khoảng 13km, rộng khoảng 2,8km phân bố trong các thành tạo phụ hệ tầng Khâm Đức dưới, sát rìa bắc đứt gãy cấp II Long Bình – Núi Che. Hệ thống đứt gẫy, dập vỡ rất phức tạp.

Trong diện tích khoanh định được các dị thường chủ yếu kiểu 2. Kết quả nhận dạng phù hợp với mẫu Bồng Miêu với độ tin cây > 80%, phân bố rải rác trong diện tích.

Trong diện tích này đã tiến hành điều tra, đánh giá khoáng sản tỷ lệ 1: 10.000 vùng Trà Dương khoảng 10 km2 ở phía tây diện tích, ngoài ra có 1 điểm quặng vàng đã phát hiện ở Dương Yên.

3. V ùng triển vọng Núi Nưa ( III ): có dạng kéo dài theo hướng ĐB – TN, dọc theo các đứt gãy cùng phương. Chiều dài 10km từ Hương Lam đến Thôn Một, rộng khoảng 2km. Diện tích Núi Nưa chủ yếu phân bố trong các thành tạo phụ hệ tầng Khâm Đức dưới.

Trong diện tích khoanh định các dải dị thường kiểu 2. Kết quả nhận dạng phù hợp với mẫu Bồng Miêu với độ tin cậy > 85%, phân bố tập trung ở 3 diện tích nhỏ là Hương Lam, Đèo Liễu và Thôn Một.

Theo [1] đã phát hiện 1 điểm quặng vàng tại thôn Một, trong diện tích tồn tại các vành trọng sa vàng.

4. Vùng triển vọng thôn Ba, xã Trà Đốc ( IV ): nằm phía tây nam diện tích nghiên cứu, có dạng kéo dài hướng á vĩ tuyến, chiều dài 8km, rộng 3 km, sát rìa phía nam đứt gãy cấp II Long Bình – Núi Che. Phần phía bắc diện tích phân bố các thành tạo phụ hệ tầng Khâm Đức dưới, phía nam là các thành tạo phụ hệ tầng Khâm Đức giữa. Các đứt gãy phát triển theo các phương TB – ĐN, ĐB – TN và á kinh tuyến.

Trong diện tích xác định được các dải dị thường kiểu 2 và kiểu 1 phân bố xen kẽ nhau. Kết quả nhận dạng cho một số diện tích phù hợp mẫu Bồng Miêu, một số diện tích phù hợp mẫu Trà Giang với độ tin cậy cao > 85 %.

Trong diện tích chưa phát hiện điểm khoáng sản nào.

5. Vùng triển vọng thôn Bốn xã Trà Đốc ( V ): nằm sát rìa tây vùng nghiên cứu, có dạng kéo dài phương tây bắc – đông nam, kích thước khoảng 11x 4 km, sát rìa bắc đứt gãy Long Bình – Núi Che. Các thành tạo chủ yếu là phụ hệ tầng Khâm Đức dưới, ở trung tâm lộ khối magma phức hệ Quế Sơn 2. Hệ thống đứt gãy, khe nứt phức tạp.

Trong vùng khá tập trung các dị thường kiểu 1 và kiểu 2. Kết quả nhận dạng đã khoanh định một số diện tích phù hợp mẫu Bồng Miêu, một số diện tích phù hợp mẫu Trà Giang có độ tin cậy cao > 85% , tập trung chủ yếu ở 2 diện tích thôn Bốn và Núi Ba.

Trong diện tích tồn tại các vành trọng sa vàng.

6. Vùng triển vọng Vĩnh Ninh xã Tiên Lãnh ( VI ): nằm phía tây bắc vùng nghiên cứu, có dạng tương đối đẳng thước, kích thước khoảng 5 x 4,5 km. Các thành tạo địa chất chủ yếu là phụ hệ tầng Khâm Đức dưới và giữa, nằm sát khối sâm nhập phức hệ Hải Vân ở phía đông. Hệ thống đứt gẫy phá huỷ rất phức tạp.

Đặc điểm trường vật lý: tồn tại dị thường từ kích thước không lớn với ∆T = - 270 ¸ 185 nT, trong vùng tập trung chủ yếu dị thường kiểu 2 và có 1 diện tích tồn tại dị thường kiểu 1b với mức hàm lượng kali cao, có thể liên quan thể pecmatit giầu kali. Kết quả nhận dạng cũng thể hiện một số diện tích phù hợp mẫu Bồng Miêu, một số diện tích phù hợp mẫu Trà Giang, với độ tin cậy cao > 80%.

Trong diện tích đã phát hiện 1 điểm quặng vàng sát rìa sông Tranh, và nhiều vành trọng sa vàng.

Ngoài ra theo kết quả xử lý, phân tích đã khoanh được 1 diện tích tập trung dị thường kiểu 3, nằm trùng diện tích khu mỏ graphit Hương Nhượng và 2 diện tích tập trung các dải dị thường kiểu 1b với hàm lượng kali cao, có thể liên quan các thành tạo pecmatit giầu kali, trong đó một diện tích trùng khu mỏ fenspat kali Tiên Hiệp.

3. Kết quả kiểm tra thực địa.

Sau khi có kết quả xử lý, phân tích các tác giả đã tiến hành kiểm tra sơ bộ tại thực địa 2 diện tích là Núi Nưa và thôn Ba xã Trà Đốc bằng các phương pháp chủ yếu là lộ trình địa chất, tìm kiếm và đãi mẫu trọng sa với khối lượng hạn chế.

         Kết quả kiểm tra vùng triển vọng Núi Nưa. Công tác kiểm tra thực địa được tiến hành trên một diện tích khoảng 5 km2 trên tổng số 20 km2 của của toàn vùng triển vọng Núi Nưa.

          Các thành tạo địa chất chủ yếu có mặt trong vùng gồm đá phiến gneis, đá phiến gneis biotit, đá phiến biotit thuộc hệ tầng Khâm Đức. Hệ thống phá huỷ kiến tạo phát triển khá phức tạp với sự có mặt của các đới dập vỡ kiến tạo. Các đứt gãy phát triển theo phương TB - ĐN và á kinh tuyến.

          Trong vùng đã phát hiện được 3 đới biến đổi nhiệt dịch phát triển theo phương TB - ĐN, chiều dài 300 ÷ 750 m, rộng 30 ÷ 100 m. Các biến đổi thường gặp là thạch anh hoá, sericit hoá, bezisit hoá. Trong các đới biến đổi nhiệt dịch phát triển các mạch thạch anh sulfur chứa vàng có chiều dày từ 10 cm ÷ 50 cm, các mạch có phương phát triển á kinh tuyến hoặc TB - ĐN. Hàm lượng sulfur trung bình khoảng 10 ÷ 12%. Kết quả phân tích 20 mẫu có 7 mẫu cho hàm lượng vàng đạt từ 12.5 ÷ 13.3 g/t, hàm lượng bạc từ 20 ÷ 21 g/t.

         Kết quả kiểm tra vùng triển vọng thôn Ba xã Trà Đốc. Công tác kiểm tra thực địa được tiến hành trên một diện tích khoảng 6 km2 trên tổng số 24 km2 . Kết quả cho thấy tồn tại 3 đới biến đổi có quy mô lớn, kéo dài 300 ÷ 1000m, chiều rộng thay đổi vài mét đến 50 ÷ 70m. Trong đới biến đổi có các mạch quặng với chiều dày 1 ÷ 2 m tập trung dày đặc. Quặng hoá ở dạng thạch anh sulfur vàng, hàm lượng sulfur khá cao 20 ÷ 40%. Các biến đổi thường gặp là thạch anh hoá, sericit hoá, berezit hoá.

          Các đá vây quanh là đá phiến gneis, đá phiến gneis biotit, đá phiến biotit thuộc hệ tầng Khâm Đức. Ngoài ra còn có mặt các khối nhỏ granit biotit thuộc phức hệ Hải Vân phân bố rải rác trong vùng. Hệ thống phá huỷ kiến tạo phát triển khá phức tạp với sự có mặt của các đới dập vỡ kiến tạo, một đôi nơi còn gặp các đới dăm kết kiến tạo. Kết quả phân tích 50 mẫu có 35 mẫu cho thấy hàm lượng vàng đạt 4 –102 g/t, hàm lượng bạc từ 9 – 31 g/t.

Kết luận: Các phương pháp toán học thống kê xử lý, phân tích tài liệu bay đo từ, phổ gamma và trọng lực phục vụ điều tra địa chất, khoáng sản đã được áp dụng ở Liên đoàn Vật lý -địa chất đã nhiều năm và đã có đóng góp không nhỏ cho công tác điều tra địa chất và khoáng sản, đặc biệt đã trực tiếp hoặc gián tiếp phát hiện nhiều mỏ khoáng quan trọng. Kết quả xử lý, phân tích tài liệu địa vật lý máy bay vùng Tiên Phước và kiểm tra thực địa 2 diện tích trong số các vùng triển vọng đã xác lập, mặc dù còn rất sơ bộ với khối lượng và phương pháp nghiên cứu hạn chế nhưng đã cho thấy tính khách quan và hợp lý của hệ phương pháp xử lý, phân tích đã trình bày.

Các tác giả hy vọng có thể mở rộng việc áp dụng hệ phương pháp này xử lý, phân tích tài liệu địa vật lý phục vụ các lĩnh vực điều tra cơ bản khác như: điều tra, đánh giá các nguồn tài nguyên nước dưới đất, và điều tra cơ bản về môi trường…phục vụ cho mục đích quy hoạch và phát triển kinh tế, xã hội bền vững.