Nghiên cứu các tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm khoáng sản liên quan vỏ mangan và kết hạch sắt - mangan khu vực Tây Nam trũng sâu Biển Đông
Mặc dù vỏ và kết hạch Fe-Mn được phát hiện từ cuối thế kỷ 19 nhưng mãi đến những năm 70 của thế kỷ trước mới thực sự được quan tâm nghiên cứu và được coi là nguồn kim loại quan trọng. Vỏ và kết hạch Fe-Mn được hình thành do các quá trình hóa học và trầm tích trong môi trường nước biển. Sau hơn 50 năm nghiên cứu, các nhà khoa học đã bỏ nhiều công sức và tiền của để nghiên cứu quy luật hình thành, phát triển và lưu giữ vỏ và kết hạch Fe-Mn ở các vùng biển nước sâu khác nhau trên thế giới và đã đánh giá đây là nguồn tài nguyên khoáng sản vô cùng lớn của hành tinh chúng ta. Nó là nguồn cung cấp các kim loại hiếm có giá trị kinh tế cao, phục vụ cho nhiều ngành công nghệ cao và công nghệ sạch hiện nay cũng như tương lai như Co, Ti, Mn, Ni, Pt, Cu, Zr, Nb, Bi, Mo, W, Th, Ni, Ll, Hf, Nb, REE... Việc thăm dò và khai thác chúng trên các vùng biển quốc tế đã được tổ chức có tên gọi là Cơ Quan Quản lý Đáy đại dương Quốc tế (International Seabed Authority - ISA) quản lý, cấp giấy phép thăm dò và khai thác. Cho đến nay, thế giới đã khoanh vùng những khu vực có triển vọng vỏ và kết hạch Fe-Mn trên các vùng biển nước sâu của thế giới. Nhiều quốc gia đã đệ đơn lên ISA xin phép thăm dò và khai thác trên nhiều vùng biển quốc tế và đã được cấp giấy phép.
Biển Đông là một biển rìa lớn thứ ba trên thế giới, có đầy đủ các thành phần của một đại dương mở thực thụ, gồm: thềm lục địa, sườn lục địa, trũng biển thẳm và tương ứng là các miền vỏ lục địa, vỏ chuyển tiếp và vỏ đại dương. Là một biển rìa, Biển Đông chịu ảnh hưởng mạnh của nguồn vật liệu trầm tích hạt vụn lục nguyên từ lục địa ra, dẫn đến tốc độ lắng đọng trầm tích khá lớn (Huang and Wang, 2007). Hơn nữa Biển Đông còn là một biển trẻ, do đó trước đây nó được đánh giá là ít có triển vọng vỏ và kết hạch Fe-Mn. Tuy nhiên, trong những năm gần đây ngày càng có nhiều phát hiện các mẫu vỏ và kết hạch Fe-Mn với tốc độ tăng trưởng khá lớn (trung bình 19,20 mm/tr.n) trên Biển Đông. Các nghiên cứu đã cho rằng vỏ và kết hạch Fe-Mn trên Biển Đông có nhiều triển vọng về REE, Co và Pt.
Xuất phát từ thực tiễn trên, PGS.TS. Nguyễn Như Trung cùng nhóm nghiên cứu tại Viện Địa chất và Địa vật lý biển thực hiện đề tài “Nghiên cứu các tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm khoáng sản liên quan vỏ mangan và kết hạch sắt - mangan khu vực Tây Nam trũng sâu Biển Đông” với mục tiêu: Xác định những tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm khoáng sản liên quan đến vỏ mangan và kết hạch sắt-mangan khu vực Tây Nam trũng sâu Biển Đông; Xác định những tiêu chí và dấu hiệu về sự tồn tại của các khoáng sản liên quan vỏ mangan và kết hạch sắt - mangan trong khu vực nghiên cứu, định hướng công tác điều tra khoáng sản liên quan.
Khu vực nghiên cứu của đề tài nằm ở khu vực Tây Nam trũng sâu Biển Đông (KVNC) có tọa độ địa lý từ 9o 00’ - 11 o 00’ vĩ độ Bắc và 109o 15’ - 111 o 45’ kinh độ Đông (hình 1). Khu vực nghiên cứu nằm ở vị trí phía bắc là một phần bể Phú Khánh, tây nam một phần thuộc bể Nam Côn Sơn, phía nam một phần thuộc bồn trũng Tƣ Chính - Vũng Mây và phía đông bắc một phần thuộc phụ bể Tây Nam trũng sâu Biển Đông. Với vị trí như vậy, KVNC nằm trải dài từ thềm lục địa đến tận đồng bằng biển thẳm với độ sâu địa hình đáy biển từ 100 m đến 4200 m.
Vỏ và kết hạch Fe-Mn đƣợc hình thành do các quá trình hóa học và trầm tích trong môi trường nước biển. Người ta chia các tích tụ Fe-Mn biển sâu thành các kiểu thủy sinh (hydrogenic), thành đá sinh (diagenetic) và nhiệt dịch (hydrothermal) (Bonatti et al., 1972; Hein et al., 1997; Bau et al., 2014). Vỏ Fe-Mn được hình thành chủ yếu do quá trình kết tủa thủy sinh các hạt keo oxyhydroxyt Fe và Mn trên nền đá cứng ở các sườn núi, plato ngầm dưới đáy biển không có lớp trầm tích bao phủ (Hein et al., 2014). Vỏ được hình thành gồm một hoặc nhiều lớp, mỗi lớp được đặc trưng bởi thành phần hóa học và khoáng khật khác biệt.
Kết hạch Fe-Mn thường có nguồn gốc hỗn hợp được hình thành do quá trình kết tủa thủy sinh và/hoặc thành đá sinh, nhiệt dịch của các hạt keo Fe-Mn xung quanh các nhân trên bề mặt trầm tích đáy biển (Hein and Peterson, 2013; Hein and Koschinsky, 2014). Kết hạch Fe-Mn thường gồm các đới dạng vành đồng tâm của các vi lớp xung quanh các nhân. Các nhân có thể là các trầm tích cứng, các mảnh đá, các mảnh xác sinh vật hoặc các các vi kết hạch (Kuhn et al., 2017). Mỗi lớp được đặc trưng bởi thành phần hóa học và khoáng vật khác biệt nhau (Halbach et al. 1988).
Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:
1- Các kết quả nghiên cứu của đề tài đã làm sáng tỏ các khía cạnh khác nhau của sinh khoáng các thành tạo Fe-Mn khu vực Tây Nam trũng sâu Biển Đông. Trên cơ sở xác lập các quy luật phân bố các thành tạo vỏ và kết hạch Fe-Mn trên Biển Đông có thể thấy khu vực Tây Nam trũng Biển Đông chủ yếu bao gồm các thành tạo vỏ Fe-Mn có thành phần đa kim
2- Kết quả nghiên cứu sinh khoáng đã cho phép xây dựng bản đồ sinh khoáng dự báo khoáng sản Fe-Mn khu vực nghiên cứu, trong đó đã chỉ ra ba đới có triển vọng về vỏ Fe-Mn và một đới có tiềm năng kết hạch Fe-Mn.
3- Các thành tạo vỏ Fe-Mn khu vực nghiên cứu có thành phần khoáng vật chủ yếu là khoáng vật carbonat như carbonat-fluoapatit, carbonat chứa Mn (ankerit), mangano-calcit, calcit, ít hơn là todorokit và các khoáng vật nhóm oxyt, hydroxyt Fe vô định hình. Vỏ Fe-Mn có hàm lượng MnO và Fe2O3 (tổng) tương tự như các mẫu vỏ Fe-Mn ở Trung tâm Trũng sâu Biển Đông. Đặc điểm địa hóa các mẫu vỏ cho thấy chúng chịu ảnh hưởng rất lớn của các vật chất lục nguyên, phản ánh đặc thù của các thành tạo Fe-Mn hình thành trong điều kiện biển rìa.
4- Hàm lượng các nguyên tố đất hiếm và nguyên tố vết như Co, Cu, Ni, Mo và Zn thấp hơn so với vỏ/kết hạch đại dương mở, nhưng hàm lượng REY (REE+Y), Ba, Pb, Sr, Te và Tl tương đối cao. Các nguyên tố có ý nghĩa kinh tế quan trọng như Co, Cu, Ni và Zn đều được làm giàu đáng kể. Vỏ Fe-Mn trong khu vực nghiên cứu có thể được xem là vỏ Fe-Mn đa kim với các nguyên tố quặng Co, Cd, Ni, Cu, REE, Sb, Mn, Mo, Bi, W, Pb, Tl, được làm giàu từ hàng chục đến hàng trăm lần so với thành phần vỏ trái đất.
Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 19754/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia,
