Đánh giá tài nguyên đá hoa miền bắc Việt Nam và định hướng sử dụng

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Các quốc gia có sản xuất bột calcit carbonat hàng đầu thế giới Bảng 2.2 Tổng hợp hiện trạng khai thác đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam Bảng 2.3 Phân loại nhóm đá the

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Nguyễn Xuân Ân

ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN ĐÁ HOA MIỀN BẮC VIỆT NAM

VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

Hà Nội - 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Nguyễn Xuân Ân

ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN ĐÁ HOA MIỀN BẮC VIỆT NAM

VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG

Ngành: Kỹ thuật địa chất

Mã số: 62.52.05.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS TS Nguyễn Phương

2 TS Doãn Huy Cẩm

Hà Nội - 2015

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào

Tác giả

Nguyễn Xuân Ân

Mục Lục

Mục Lục ii

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 8

1.1 Tổng quan vị trí địa lý và lịch sử nghiên cứu địa chất 8

1.1.1 Khái quát vị trí địa lý, đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế - nhân văn 8

1.1.2 Khái lược lịch sử nghiên cứu 12

1.2 Đặc điểm địa chất và khoáng sản 14

1.2.1 Đặc điểm cấu trúc địa chất 14

1.2.2 Khoáng sản 19

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ HOA VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Tổng quan về đá hoa 28

2.1.1 Định nghĩa 28

2.1.2 Các kiểu nguồn gốc thành tạo đá hoa 29

2.1.3 Khái niệm phân cấp tài nguyên/ trữ lượng 32

2.1.4 Hiện trạng khai thác, sử dụng đá hoa trên thế giới và trong nước 33

2.1.5 Các lĩnh vực sử dụng chính và yêu cầu công nghiệp đối với đá hoa 41

2.2 Phương pháp nghiên cứu 46

2.2.1 Phương pháp tiếp cận hệ thống kết hợp phương pháp địa chất truyền thống 46 2.2.2 Tổng hợp, phân tích và đối sánh tài liệu 47

2.2.3 Phương pháp mô hình hóa 47

2.2.4 Phương pháp đánh giá trữ lượng và dự báo tài nguyên 52

2.2.5 Phương pháp đánh giá độ thu hồi đá khối làm ốp lát 52

2.2.6 Phương pháp đánh giá giá trị kinh tế tài nguyên đá hoa 55

2.2.7 Nghiên cứu ứng dụng phần mềm chuyên dụng 55

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ VÀ CHẤT LƯỢNG ĐÁ HOA MIỀN BẮC

VIỆT NAM 59

3.1 Đặc điểm phân bố đá hoa Miền Bắc Việt Nam 59

3.1.1 Vị trí địa chất phân bố đá hoa Miền Bắc Việt Nam 59

3.1.2 Đặc điểm phân bố đá hoa 62

3.2 Đặc điểm chất lượng 71

3.2.1 Vùng Việt Bắc 71

3.2.2 Vùng Nghệ An 78

3.2.3 Các vùng khác 83

3.3 Nguồn gốc đá hoa Miền Bắc Việt Nam 84

3.3.1 Kiểu nguồn gốc biến chất khu vực 84

3.3.2 Kiểu nguồn gốc biến chất nhiệt tiếp xúc (biến chất nhiệt) 85

CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN VÀ GIÁ TRỊ KINH TẾ ĐÁ HOA MIỀN BẮC VIỆT NAM 88

4.1 Lựa chọn phương pháp đánh giá tài nguyên và giá trị kinh tế đá hoa Miền Bắc Việt Nam 88

4.1.1 Lựa chọn phương pháp đnah giá tài nguyên đá hoa 87

4.1.2 Lựa chọn phương pháp đánh giá kinh tế tài nguyên đá hoa MBVN 9101

4.2 Tiềm năng đá hoa Miền Bắc Việt Nam 97

4.2.1 Tiềm năng tại chỗ đá hoa Miền Bắc Việt Nam 97

4.2.2 Kết quả đánh giá tài nguyên đá hoa cho sản xuất đá ốp lát và bột nặng carbonat calci Miền Bắc Việt Nam 105

4.2.3 Tiềm năng tại chỗ đá hoa cho vật liệu xây dựng và sản xuất xi măng Miền Bắc Việt Nam 105

4.3 Giá trị kinh tế đá hoa Miền Bắc Việt Nam 102

4.3.1 Giá trị tiềm năng thu hồi đá hoa Miền Bắc Việt Nam 102

4.3.2 Phân tích hiệu quả kinh tế một số dự án khai thác đá hoa 104

CHƯƠNG 5: ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG ĐÁ HOA MIỀN BẮC VIỆT NAM 112 5.1 Nguyên tắc phân vùng và định hướng sử dụng 112

5.1.1 Nguyên tắc phân vùng 112

5.1.2 Định hướng sử dụng 112

5.1.3 Kết quả phân vùng đá hoa theo lĩnh vực sử dụng 122

5.2 Định hướng phương pháp thăm dò khai thác đá đá hoa làm ốp lát và mỹ nghệ ở Miền Bắc Việt Nam 125

5.2.1 Xác lập nhóm mỏ thăm dò đối với các mỏ đá hoa ốp lát và nguyên liệu sản xuất bột carbonat calci 125

5.2.2 Xác lập hệ thống thăm dò 127

5.3 Những vấn đề về môi trường liên quan đến khai thác, chế biến đá carbonat calci và giải pháp phòng ngừa 134

5.3.1 Ô nhiễm môi trường trong khai thác, chế biến đá hoa 134

5.3.2 Các biện pháp phòng ngừa và giảm thiểu 136

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 140

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 143

TÀI LIỆU THAM KHẢO 144

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Các quốc gia có sản xuất bột calcit carbonat hàng đầu thế giới

Bảng 2.2 Tổng hợp hiện trạng khai thác đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam

Bảng 2.3 Phân loại nhóm đá theo thể tích (TCVN 5642 - 1992)

Bảng 2.4 Yêu cầu về sức tô điểm của đá theo TCVN 5642 - 1992

Bảng 2.5 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của đá hoa làm đá ốp lát và đồ mỹ nghệ

Bảng 2.6 Tổng hợp chỉ tiêu theo lĩnh vực sử dụng

Bảng 4.1 Tổng hợp kết quả tính tài nguyên tiềm năng tại chỗ đá hoa Miền Bắc Việt

Nam Bảng 4.2 Tổng hợp trữ lượng/tài nguyên đá hoa tại chỗ đã xác định ở các khu

vực chủ yếu thuộc Miền Bắc Việt Nam Bảng 4.3a Bảng hệ số chứa đá hoa một số khu vực nghiên cứu

Bảng 4.3b Bảng dự báo tài nguyên đá hoa một số khu vực chủ yếu ở Miền Bắc

theo phương pháp phác thảo đường biên Bảng 4.4 Tổng hợp giá trị tiềm năng thu hồi và lợi nhuận tổng đá hoa theo lĩnh

vực sử dụng Bảng 4.5 Hiệu quả kinh tế dự án Cốc Há II, Lục Yên, Yên Bái

Bảng 4.6 Hiệu quả kinh tế mỏ Mông Sơn VIB

Bảng 4.7 Hiệu quả kinh tế mỏ Thung Nậm - Thung Hẹo

Bảng 4.8 Tổng hợp tài nguyên trữ lượng đá hoa theo lĩnh vực sử dụng khu vực

Hàm Yên - Tuyên Quang Bảng 4.9 Hiệu quả kinh tế mỏ Yên Phú

Bảng 5.1 Kim ngạch xuất khẩu đá ốp lát toàn cầu

Bảng 5.2 Tổng hợp nhu cầu sử bột carbonat calci trên thế giới

Bảng 5.3 Nhu cầu về sản phẩm bột CaCO3 của Việt Nam đến năm 2025

Bảng 5.4 Tổng hợp nhu cầu sử bột carbonat calci ở Việt Nam

Bảng 5.5 Kết quả xác định mạng lưới thăm dò theo phương pháp thống kê

Bảng 5.6 Kết quả xác định mạng lưới thăm dò theo mô hình hàm cấu trúc (hàm

variogram) Bảng 5.7 Bảng định hướng mật độ công trình thăm dò đối với các mỏ đá hoa làm

ốp lát

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ Miền Bắc Việt Nam

Hình 1.2 Bản đồ địa chất Miền Bắc Việt Nam (thu từ bản đồ tỷ lệ 1: 500.000) Hình 1.3 Bản đồ các đơn vị kiến tạo chính ở Miền Bắc Việt Nam

Hình 1.4 Bản đồ các đới đứt gãy chính ở Miền Bắc Việt Nam

Hình 2.1 Sơ đồ máy khoan cho việc tạo lỗ cắt ngầm

Hình 2.2 Mô phỏng bề mặt mỏ được cắt bởi kỹ thuật dây cắt kim cương

Hình 2.3 Sử dụng túi Hydro để tách các tảng đá

Hình 2.4 Sử dụng kích thủy lực để tách khối đá

Hình 2.5 a - Phương pháp khai thác chủ yếu cắt bằng cưa kim cương

b - Phương pháp cắt bằng lưỡi cưa và khoan nhồi bột nở hoặc nêm tách Hình 2.6 Phương pháp cắt bằng lưỡi cưa

Hình 2.7 Khai thác đá hoa làm đá khối xuất khẩu (mỏ Cốc Há II, Lục Yên, Yên

Bái; ảnh: Nguyễn Xuân Ân) Hình 2.8 Nhà máy sản xuấ đá ốp lát Phủ Quỳ, Nghệ An

Hình 2.9 Đường cong mật độ xác suất theo quy luật phân bố chuẩn

Hình 2.10 Nhà máy sản xuất bột carbonat calci NANO Tech (Việt Trì, Phú Thọ) -

đá hoa mỏ Mông Sơn, Yên Bình, Yên Bái (ảnh: Nguyễn Phương, 2014) Hình 3.1 Sơ đồ phân bố đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam (Thu từ bản đồ tỷ lệ

1:1.000.000) Hình 3.2 Mặt cắt địa chất vùng Lục Yên (Yên Bái) thu từ tỷ lệ 1: 50 000

Hình 3.3 Đá hoa trong hệ tầng An Phú (mỏ Liễu Đô 2, Lục Yên, Yên Bái)

Hình 3.4 Đá hoa trắng trong hệ tầng Hà Giang (Hàm Yên, Tuyên Quang)

Hình 3.5 Mặt cắt địa chất vùng Quỳ Hợp (Nghệ An), thu từ tỷ lệ 1:50 000

Hình 3.6 Bản đồ địa chất vùng Lục Yên - Yên Bình, Yên Bái (thu từ bản đồ tỷ lệ

1:50.000) Hình 3.7 Mặt cắt địa chất tuyến 3 (mỏ Minh Tiến 1)

Hình 3.8 Mặt cắt địa chất Tuyến 5 (mỏ Đầm Tân Minh 2) và Tuyến 8 (mỏ Mông

Sơn V, Nguyễn Phương, 2008 - 2009) Hình 3.9 Đá hoa trắng mỏ Na Hai, Bắc Kạn

Hình 3.10 Bản đồ địa chất vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp, Tân Kỳ và Con Cuông, tỉnh

Nghệ An (thu từ bản đồ tỷ lệ 1:50.000)

Hình 3.11 Mặt cắt địa chất tuyến thăm dò Thung Phá Nghiến, Quỳ Hợp, Nghệ An Hình 3.12 Đá hoa trắng khu vực Tân Kỳ (ảnh Nguyễn Xuân Ân, 2013)

Hình 3.13 Mặt cắt khối Con Trâu, Tân Kỳ, Nghệ An (Lê Tiến Dũng, 2011)

Hình 3.14 Ảnh đá hoa khu Lục Yên, Yên Bái (ảnh: Đỗ Văn Nhuận, 2014)

Hình 3.15 Đá khối mỏ Liễu Đô, Lục Yên, Yên Bái (ảnh: Nguyễn Xuân Ân, 2014) Hình 3.16 Khái thác đá khối mỏ Cốc Há II, Lục Yên, Yên Bái (ảnh: Nguyễn Xuân Ân,

2014) Hình 3.17 Ảnh đá hoa khu vực đông nam Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An dưới kính hiển

vi phân cực

Hình 3.18 Ảnh đá hoa khu Bắc Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An (ảnh: Đỗ Văn Nhuận, 2013) Hình 3.19 Đá hoa trắng mỏ Châu Hồng, Quỳ Hợp, Nghệ An (ảnh: Nguyễn Xuân

Ân, 2013) Hình 3.20 Ảnh đá hoa khu vực Tân Kỳ (ảnh: Đỗ Văn Nhuận, 2013)

Hình 3.21 Mặt cắt địa chất tuyến 6 mỏ Cốc Há 1 (Lục Yên, Yên Bái)

Hình 3.22 Mặt cắt địa chất phân đới biến chất Lèn Ròi- Xuân Hòa

Hình 3.23 Mặt cắt khối đá hoa Lèn Bút, Tân Kỳ, Nghệ An

Hình 4.1 Hệ số hoàn vốn nội bộ (IRR) của dự án Cốc Há II

Hình 4.2 Hệ số hoàn vốn nội bộ (IRR) của dự án Mông Sơn VIB, Yên Bái

Hình 4.3 Hệ số hoàn vốn nội bộ (IRR) của dự án Thung Nậm - Thung Hẹo

Hình 4.4 Hệ số hoàn vốn nội bộ (IRR) của dự án Hàm Yên - Tuyên Quang

Hình 5.1 Phân loại đá carbonat calci theo lĩnh vực sử dụng chính

Hình 5.2 Biểu đồ hàm tự tương quan tuyến 1, phương vị 150

0

- mỏ Thung Phá

Nghiến Hình 5.3 Biểu đồ hàm tự tương quan tuyến 2, phương vị 1500 - mỏ Thung Phá

Nghiến Hình 5.4 Hàm Variogram theo tuyến 1, phương vị 1500 - mỏ Thung Phá Nghiến

Hình 5.5 Hàm variogram theo tuyến 2, phương vị 1500

- mỏ Thung Phá Nghiến

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TNKS Tài nguyên khoáng sản

MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài

Đá hoa là một trong số khoáng chất công nghiệp được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp của nền kinh tế quốc dân Trong những năm gần đây nhu cầu sử dụng các loại đá hoa, nhất là đá hoa màu trắng, đá hoa màu vàng, vân hoa đẹp ngày càng cao đối với thị trường trong nước và xuất khẩu Thực tế thời gian qua cho thấy, các mỏ đá hoa đang khai thác và các sản phẩm bán ra thị trường trong nước và xuất khẩu là loại khoáng sản có giá trị sử dụng cao và đã mang lại hiệu quả kinh tế không nhỏ cho các doanh nghiệp và các địa phương có tiềm năng

về loại khoáng sản này

Theo các nhà địa chất, đá hoa là một loại đá biến chất đơn khoáng, có thể chứa tới 99% calcit, một số nhỏ là loại dolomit chiếm ưu thế Đá hoa là loại đá bền lâu trong điều kiện khí hậu khô, nhưng dễ bị rỗ và gặm mòn trong điều kiện khí hậu ẩm ướt Sự biến đổi đá vôi thành đá hoa kéo theo sự tái kết tinh và sinh ra kết cấu cho phép mài láng các bề mặt, hoặc cắt xẻ theo các kích thước khác nhau Với đặc tính

đó, đá hoa ngày càng được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau

Theo các kết quả đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000, bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 và nhiều công trình nghiên cứu chuyên đề khác nhau của các nhà địa chất đã xác định được các khu vực phân bố đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam tập trung chủ yếu ở một số tỉnh như Lào Cai, Yên Bái, Tuyên Quang, Bắc Kạn, Cao Bằng, Thanh Hóa, Nghệ An, và tập trung thành 2 vùng công nghiệp chính (vùng Việt Bắc và vùng Nghệ An) Đá hoa ở các khu vực trên có thể sử dụng trong các lĩnh vực như chế biến đá ốp lát, làm đồ mỹ nghệ, bột carbonat calci, sản xuất xi măng và làm vật liệu xây dựng thông thường Tuy nhiên, công tác đo vẽ bản

đồ địa chất tiến hành trong thời gian qua chưa thực sự xem đá hoa là loại khoáng sản có giá trị sử dụng và giá trị kinh tế cao Mặt khác, trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế, nhu cầu về đá hoa, nhất là đá hoa trắng ngày càng gia tăng Do đó, việc nghiên cứu, làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, thành phần vật chất và các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá chất lượng, dự báo tài nguyên/trữ

lượng, đánh giá giá trị kinh tế tài nguyên, cũng như nhu cầu sử dụng làm cơ sở định hướng cho công tác thăm dò, khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên đá hoa gắn liền với bảo vệ môi trường trong phát triển kinh tế - xã hội bền vững là hết sức cần thiết và có tính thời sự

Trong bối cảnh đó, NCS lựa chọn đề tài “Đánh giá tài nguyên đá hoa Miền

Bắc Việt Nam và định hướng sử dụng” là nhằm đáp ứng yêu cầu do thực tế đòi hỏi

2 Mục đích của luận án

Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố đá hoa Miền Bắc Việt Nam, đánh giá tài nguyên và giá trị kinh tế đá hoa theo các lĩnh vực sử dụng chủ yếu (đá khối làm ốp lát, bột carbonat calci, sản xuất vật liệu xây dựng); từ đó đề xuất định hướng

quy hoạch sử dụng hợp lý, tiết kiệm, hiệu quả nguồn tài nguyên đá hoa ở Miền Bắc

3 Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án

Để đạt được mục tiêu trên, luận án tập trung giải quyết các nội dung sau:

- Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố và chất lượng đá hoa theo các lĩnh vực sử dụng chủ yếu (ốp lát, bột carbonat calci, sản xuất vật liệu xây dựng) trên lãnh thổ Miền Bắc Việt Nam;

- Đánh giá hiện trạng thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam;

- Đánh giá tài nguyên, trữ lượng và giá trị kinh tế tài nguyên đá hoa theo các lĩnh vực sử dụng chủ yếu; phân tích chi tiết hiệu quả kinh tế của một số dự án khai thác đá hoa trong phạm vi nghiên cứu

- Xác lập nhóm mỏ và phương pháp thăm dò dựa trên cơ sở nghiên cứu chi tiết ở một số mỏ đá hoa đặc trưng cho các khu vực có tiềm năng lớn về đá khối làm

ốp lát và sản xuất bột carbonat calci

- Đề xuất định hướng sử dụng đá hoa theo một số lĩnh vực chính, bảo đảm nguyên tắc sử dụng hợp lý, tiết kiệm, hiệu quả, kết hợp bảo vệ tài nguyên khoáng với bảo vệ môi trường phục vụ phát triển kinh tế - xã hội bền vững

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: các thành tạo địa chất chứa đá hoa; trọng tâm là các thành tạo chứa đá hoa trắng

- Phạm vi nghiên cứu: các thành tạo địa chất chứa đá hoa phân bố trên địa bàn các tỉnh thuộc Miền Bắc Việt Nam, chủ yếu ở các tỉnh Nghệ An, Yên Bái, Bắc Kạn và Tuyên Quang

5 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nhiệm vụ trên, NCS sử dụng các phương pháp sau:

- Thu thập, tổng hợp các loại tài liệu địa chất - khoáng sản trên lãnh thổ Miền Bắc Việt Nam;

- Phương pháp tiếp cận hệ thống, kết hợp phương pháp địa chất truyền thống; lấy và phân tích bổ sung mẫu trên một số mặt cắt chi tiết (khu vực Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An và khu vực Lục Yên, tỉnh Yên Bái);

- Mô hình hoá các đối tượng nghiên cứu bằng các mô hình cụ thể (bản đồ địa chất khoáng sản, mặt cắt địa chất, sơ đồ đồng độ thu hồi đá khối ) kết hợp một số

mô hình toán địa chất;

- Sử dụng phối hợp các phương pháp đánh giá tài nguyên, trữ lượng và dự báo định lượng tài nguyên đá hoa theo các lĩnh vực sử dụng chính;

- Áp dụng một số phương pháp đánh giá kinh tế địa chất để đánh giá trị kinh

tế tài nguyên đá hoa và phân tích hiệu quả kinh tế xí nghiệp mỏ cho một số dự án khai thác đá hoa trên khu vực nghiên cứu;

- Áp dụng phương pháp toán - địa chất với sự trợ giúp của phần mềm surpac

để xác lập nhóm mỏ và mạng lưới bố trí công trình thăm dò đá hoa làm ốp lát;

- Phương pháp đối sánh, kết hợp ý kiến chuyên gia nhằm định hướng quy hoạch các vùng sử dụng đá hoa Miền Bắc Việt Nam theo các lĩnh vực sử dụng chính

6 Những điểm mới của luận án

1 Ở Miền Bắc Việt Nam, đá hoa có 2 kiểu nguồn gốc là biến chất khu vực

và biến chất nhiệt phân bố chủ yếu trong các hệ tầng An Phú, hệ tầng Hà Giang, hệ tầng Chang Pung, hệ tầng Hàm Rồng, hệ tầng Mia Lé, hệ tầng Bản Páp và hệ tầng Bắc Sơn

2 Giá trị tiềm năng thu hồi đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam là rất lớn Kết quả nghiên cứu chỉ rõ các khu vực phân bố đá hoa thuộc vùng Nghệ An đạt tiêu chuẩn làm ốp lát (đá khối), kết hợp sản xuất bột carbonat calci có giá trị cao hơn các khu

vực thuộc vùng Yên Bái Hiệu quả kinh tế xí nghiệp khai thác đá hoa phụ thuộc vào

tỷ lệ thu hồi đá khối và tỷ lệ đá sản xuất bột carbonat calci

3 Đá hoa Miền Bắc Việt Nam có chất lượng và đặc tính kỹ thuật cho phép

sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp Trước tiên cần ưu tiên

sử dụng vào ba lĩnh vực chính theo trình tự sau:

- Sản xuất đá ốp lát, mỹ nghệ, trang trí: tập trung ở khu vực Lục Yên (Yên Bái), Quỳ Hợp (Nghệ An);

- Sản xuất các loại chất độn từ thô đến mịn (bột nặng carbonat calci mịn, siêu mịn và bột nhẹ): tập trung chủ yếu ở khu vực Yên Bình (Yên Bái), Quỳ Hợp, Tân

Kỳ (Nghệ An);

- Kết hợp và tận thu đá hoa trong quá trình khai thác đá ốp lát và sản xuất bột carbonat calci để sản xuất xi măng và đá xây dựng thông thường

7 Luận điểm bảo vệ

1 Tài nguyên đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam là rất lớn, tài nguyên xác định đạt 1.210.171 ngàn m3, tài nguyên dự báo là 54.165.858 ngàn m3 và phân bố chủ yếu trong các hệ tầng trầm tích, trầm tích biến chất có tuổi khác nhau, tập trung chủ yếu trong các hệ tầng An Phú và hệ tầng Bắc Sơn, ít hơn trong các hệ tầng Hà Giang, hệ tầng Chang Pung, hệ tầng Hàm Rồng, hệ tầng Mia Lé và hệ tầng Bản Páp Đá hoa đạt tiêu chuẩn làm ốp lát và sản xuất bột nặng carbonat calci đã được điều tra, thăm dò và khai thác tập trung ở hai vùng:

- Vùng Nghệ An (gồm khu vực Quỳ Hợp, Tân Kỳ) Đá hoa phân bố trong hệ tầng Bắc Sơn, tuổi Carbon - Permi, thuộc á địa khu Phu Hoạt, địa khu biến chất cao Phu Hoạt - Nậm Sư Lư của đai tạo núi Paleozoi muộn - Mesozoi sớm Trường Sơn;

- Vùng Yên Bái (gồm khu vực Lục Yên, Yên Bình) Đá hoa phân bố trong

hệ tầng An Phú, thuộc đới Tây Việt Bắc của đai tạo núi nội lục Paleozoi sớm Đông Bắc Bộ

2 Đá hoa trắng Miền Bắc Việt Nam có nhiều thuộc tính phù hợp cho sản xuất

đá ốp lát, các loại chất độn có giá trị khác nhau; đặc biệt loại chất độn có giá trị kinh

tế cao (bột nặng mịn và siêu mịn) Để nâng cao giá trị kinh tế mỏ, trước mắt cần tập trung vào ba lĩnh vực chính làm định hướng sử dụng đá hoa Miền Bắc Việt Nam:

- Sản xuất đá ốp lát, mỹ nghệ, trang trí;

- Sản xuất các loại chất độn từ thô đến siêu mịn (bột nặng carbonat calci mịn, siêu mịn);

- Kết hợp sản xuất xi măng và đá xây dựng

8 Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn

8.1 Ý nghĩa khoa học

- Góp phần làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, chất lượng, tiềm năng tài nguyên

và giá trị kinh tế đá hoa theo lĩnh vực sử dụng chính (đá ốp lát và sản xuất bột carbonat calci, sản xuất xi măng và đá xây dựng) ở các khu vực nghiên cứu thuộc Miền Bắc Việt Nam

- Kết quả nghiên cứu góp phần hoàn thiện phương pháp luận thăm dò và đánh giá giá trị kinh tế tài nguyên đá hoa nói riêng, khoáng sản rắn nói chung

8.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Cung cấp cho các nhà quản lý các dữ liệu về tiềm năng tài nguyên và giá trị kinh tế của đá hoa theo lĩnh vực sử dụng chính trên từng khu vực, là tài liệu tham khảo định hướng đầu tư thăm dò, khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên đá hoa Miền Bắc Việt Nam

- Các phương pháp nghiên cứu trong luận án có thể áp dụng cho các khu vực

có điều kiện địa chất khoáng sản và kinh tế xã hội tương tự

9 Cơ sở tài liệu

- Bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:200.000, 1:50.000; các báo cáo tìm kiếm, thăm dò đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam

- Các nghiên cứu chuyên đề và các công trình khoa học liên quan đến đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà địa chất từ trước đến nay

- Quy định về thăm dò, phân cấp trữ lượng, tài nguyên đá carbonat năm 2006

do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành;

- Các tài liệu thăm dò, khai thác chế biến, sử dụng đá hoa trắng và tài liệu nghiên cứu bổ sung của NCS từ 2010 đến nay

10 Khối lượng và cấu trúc của luận án

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 5 chương:

Chương 1 Đặc điểm địa chất và khoáng sản khu vực nghiên cứu;

Chương 2 Tổng quan về đá hoa và phương pháp nghiên cứu;

Chương 3 Đặc điểm phân bố và chất lượng đá hoa Miền Bắc Việt Nam; Chương 4 Đánh giá tài nguyên và giá trị kinh tế đá hoa Miền Bắc Việt Nam; Chương 5 Định hướng sử dụng đá hoa Miền Bắc Việt Nam

Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Trường Đại học

Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Phương NCS bày

tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy hướng dẫn khoa học đã hướng dẫn tận tình, hiệu quả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án NCS bày tỏ lòng biết ơn Tiến sĩ Doãn Huy Cẩm đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ NCS trong thời gian học tập và viết luận án

NCS cũng luôn nhận được sự góp ý và động viên của GS.TS Đồng Văn Nhì, PGS.TS Đặng Xuân Phong, PGS.TS Nguyễn Văn Lâm, PGS.TS Nguyễn Quang Luật, TS Nguyễn Tiến Dũng, TS Lương Quang Khang, PGS TS Lê Tiến Dũng,

TS Đỗ Văn Nhuận, TS Nguyễn Đắc Đồng, TS Đặng Văn Lãm, TS Hoàng Văn Khoa, TS Bùi Hoàng Bắc, TS Khương Thế Hùng, TS Nguyễn Quốc Phi và các nhà khoa học trong và ngoài trường Đại học Mỏ - Địa chất

Trong quá trình thực hiện luận án, NCS luôn nhận được sự quan tâm giúp đỡ

và tạo mọi điều kiện thuận lợi của Bộ Môn Tìm kiếm - Thăm dò, khoa Địa chất, khoa Môi trường, phòng Sau đại học, Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất, lãnh đạo Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Trung tâm Thông tin Lưu trữ Địa chất, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Bộ Tài nguyên và Môi trường, lãnh

Đạo Ban Kinh tế Trung ươngvà các Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh Nghệ An, Thanh Hóa, Hà Nam, Yên Bái, Bắc Kạn, Tuyên Quang và Lai Châu

NCS xin bày tỏ lòng biết ơn về những hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Phương, sự giúp đỡ, tạo điều kiện của các đơn vị, các nhà khoa học và các đồng nhiệp; xin cảm ơn các nhà khoa học, các nhà địa chất đã có những công trình nghiên cứu trước và cho phép NCS tham khảo và kế thừa trong luận án này

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT 1.1.1 Khái quát vị trí địa lý, đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế - nhân văn

Theo Trần Văn Trị, Vũ Khúc và nnk (2008) trong phân vùng địa lý tự nhiên Việt Nam, Miền Bắc Việt Nam nằm trong đới rừng nhiệt đới gió mùa được tính từ dãy núi Bạch Mã [34] trở ra, được giới hạn bởi tọa độ địa lý:

Mã Trong đới cấu trúc sông Đà còn có một dãy cao nguyên đá vôi chạy suốt từ Phong Thổ đến Thanh Hóa, và có thể chia nhỏ thành các cao nguyên Tà Phình, Mộc Châu, Nà Sản Cũng có các lòng chảo như Điện Biên, Nghĩa Lộ, Mường Thanh

- Khu vực Đông Bắc bao gồm các tỉnh Phú Thọ, Hà Giang, Tuyên Quang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Bắc Giang và Quảng Ninh Đôi khi

Lào Cai, Yên Bái vốn thuộc khu vực Tây Bắc cũng được xếp vào vùng này Khu vực này có địa hình đa dạng, thấp dần từ tây sang đông, địa hình có dạng cánh cung,

độ dốc trên 250, sau đó chuyển tiếp sang vùng trung du có độ cao trung bình 1000 - 1200m với độ dốc địa hình từ 10 ÷ 200, với độ cao trung bình 150 m, vùng này được bồi tụ bởi hệ thống sông Hồng Trong khu vực này có nhiều khu danh lam thắng cảnh như vịnh Hạ Long đã được hai lần UNESCO công nhận là di sản thiên nhiên thế giới (1994, 2000) Đây là một trong số khu vực phát triển sớm nhất và lớn nhất

về ngành công nghiệp khai khoáng của nước ta; đồng thời đây cũng là khu vực khá phát triển về nông, lâm, ngư nghiệp, các khu công nghiệp, du lịch và dịch vụ

- Khu vực đồng bằng sông Hồng (là cái nôi của nền văn minh lúa nước của nước ta, có nhiều khu di tích lịch sử, danh lam thắng cảnh, khu du lịch tâm linh và du lịch sinh thái) Đây là một vùng đất rộng lớn nằm quanh khu vực hạ lưu sông Hồng thuộc Miền Bắc Việt Nam, vùng đất bao gồm 10 tỉnh và thành phố như: Vĩnh Phúc,

Hà Nội, Bắc Ninh, Hà Nam, Hưng Yên, Hải Dương, Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình Gần như đồng nghĩa với đồng bằng sông Hồng là vùng trung châu, khác với vùng chân núi trung du và núi cao thượng du Không giống như vùng đồng bằng sông Cửu Long, các tỉnh trong vùng đồng bằng sông Hồng chỉ có 2 tỉnh Thái Bình và Hưng Yên là không có núi, do đó khu vực này thường được gọi là châu thổ sông Hồng

- Khu vực Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa đến dãy Bạch Mã thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế), bao gồm các tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế Khu vực Bắc Trung Bộ nằm ở phía đông của dãy Trường Sơn, có địa hình khá phức tạp với các đỉnh núi cao bị phân cắt mạnh mẽ, xen thung lũng, có địa hình đa dạng, phức tạp và bị chia cắt bởi các hệ thống đồi núi, sông suối hướng nghiêng từ tây - bắc xuống đông - nam Đỉnh núi cao nhất là đỉnh Pulaileng (2.711 m) ở huyện Kỳ Sơn, thấp nhất là vùng đồng bằng ven biển Thanh - Nghệ - Tĩnh

Ở mỗi tỉnh đều có liên hệ bền chặt về kinh tế - xã hội và môi trường sinh thái

từ thượng nguồn tới ven biển Với kiểu địa hình này, đã tạo ra những cảnh quan có

giá trị đối với du lịch như: khu du lịch Phong Nha - Kẻ Bàng (Quảng Bình), rừng nguyên sinh Vũ Quang, Thác Vũ Môn (Hà Tĩnh), bãi tắm Sầm Sơn (Thanh Hóa), Cửa Lò (Nghệ An), Xuân Thành, Thạch Hải, Thiên Cầm (Hà Tĩnh),…

Hình 1.1: Bản đồ Miền Bắc Việt Nam

(nguồn http://khamphablog.blogspot.com/2013/06/zip-code-viet-nam.html)

b Đặc điểm khí hậu

Miền Bắc Việt Nam nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa với 2 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô và chịu ảnh hưởng của mùa đông lạnh từ phía bắc (mùa khô) và khô nóng từ phía tây (mùa mưa)

- Mùa mưa: từ tháng 5 đến tháng 10 hàng năm, chủ yếu mưa tập trung ở tháng 8, 9 và tháng 10 Lượng mưa trung bình trong năm từ 1.600 ÷ 2.700mm, cá biệt có nơi trên 3.000 mm Vào mùa này, nhiều khu vực chịu ảnh hưởng của gió Tây Nam khô và nóng rất khó chịu

- Mùa khô: từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau

Nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 22 - 25oC, thông thường tháng 7 cao nhất, còn tháng 1 thấp nhất Nhiệt độ tối cao trong năm vào các tháng nóng, ở

vùng đồng bằng trên 40oC và ở vùng núi thấp 34 ÷ 35oC Nhiệt độ thấp nhất trong năm có thể xuống tới 18oC ở vùng đồng bằng và 2 - 3oC ở vùng núi cao

c Thảm thực vật

Thảm thực vật trong khu vực nghiên cứu dọc theo miền núi phía bắc và dãy núi Trường Sơn nơi có hệ thực vật, động vật đa dạng, độc đáo, có nhiều nguồn gen quý hiếm với hơn 140 họ, 400 chi và 640 loài khác nhau Nhìn chung các rừng giàu hiện nay chủ yếu phân bố trên các đỉnh núi cao, diện tích rừng còn lại chủ yếu là rừng nghèo, rừng trung bình và rừng tái sinh Ngoài ra, trong khu vực nghiên cứu cũng có các khu bảo tồn thiên nhiên, rừng Quốc gia như rừng Quốc gia Bến En, Xuân Liên (Thanh Hóa), Phong Nha - Kẻ Bàng (Quảng Bình), rừng Cúc Phương (Ninh Bình)

d Đặc điểm kinh tế

Tình hình phát triển kinh tế không đều, khu vực Tây Bắc còn gặp nhiều khó khăn do dịch bệnh, thiên tai, lũ lụt, , tốc độ tăng trưởng kinh tế thấp so với khu vực khác Khu vực đồng bằng sông Hồng kinh tế đang phát triển mạnh mẽ, đặc biệt theo hướng Công nghiệp - Dịch vụ - Nông lâm ngư đã có sự chuyển dịch theo hướng tích cực Nhiều khu công nghiệp ra đời như khu công nghiệp Bỉm Sơn, Lễ Môn, Nghi Sơn… (Thanh Hóa); Vũng Áng (Hà Tĩnh), Quế Võ, Yên Phong, Tiên Sơn (Bắc Ninh), Đồ Sơn, Đình Vũ (Hải Phòng)… và các dịch vụ cũng ngày càng phát triển như khu du lịch Hạ Long (Quảng Ninh), Cát Bà, Đồ Sơn (Hải Phòng), Sầm Sơn (Thanh Hóa), Cửa Lò (Nghệ An), Phong Nha - Kẻ Bàng (Quảng Bình)… Các cảng biển lớn như Hải Phòng, Cái Lân, Nghi Sơn, Cửa Lò…

e Dân cư

Khu vực nghiên cứu có 35 dân tộc anh em sinh sống như Kinh, Mường, Thái, Thổ, Dao, H’Mông, Khơ Mú, Chứt, Bru - Vân Kiều, Hoa,… với 41,9 triệu người sinh sống (Theo số liệu thống kê năm 2012, Tổng cục Thống kê Việt Nam) Nhìn chung nhân dân tập trung không đồng đều, chủ yếu tập trung đông ở thành phố, thị xã hay các thị trấn Trình độ văn hóa của nhân dân ngày càng phát triển, tỷ

lệ mù chữ ở vùng cao, vùng xa đã giảm nhiều, lĩnh vực của đời sống xã hội đã được cải thiện đáng kể

1.1.2 Khái lược lịch sử nghiên cứu

a Khái lược lịch sử nghiên cứu địa chất

* Giai đoạn trước năm 1954: trong giai đoạn này việc nghiên cứu chủ yếu

do các nhà địa chất người Pháp tiến hành: Lantenois H và Zeiller R (1907) và Fromaget J (1941-1952) Trong các công trình, trên Bản đồ địa chất Đông Dương (Fromaget J và nnk, 1937) tỷ lệ 1: 2.000.000 có ý nghĩa hơn cả, cho đến nay các tài liệu về nghiên cứu địa tầng, magma, khoáng sản vẫn còn có giá trị tham khảo, đóng góp cho công tác nghiên cứu địa chất khu vực

* Giai đoạn sau năm 1954: chủ yếu do các nhà địa chất Việt Nam và Liên

Xô tiến hành, như Adelung A.G (1956), Sanjara I A (1956), Kitovani K (1959), Đặng Thanh Giang (1962) Các tác giả này đã lập Bản đồ kiến tạo Miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1: 500.000 và tìm kiếm than dọc Sông Hồng Những năm tiếp theo là công trình Bản đồ địa chất Miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 của Đovjikov A.E

và nnk (1965), Bản đồ địa chất Tây Bắc Bắc Bộ tỷ lệ 1:500.000 của Phan Cự Tiến (1977), Bản đồ địa chất Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 của Trần Đức Lương và Nguyễn Xuân Bao (1988) và hàng loạt các công trình tìm kiếm chi tiết tỷ lệ lớn cho các loại hình khoáng sản pyrit, đồng, vàng, xạ hiếm, đá quý Các công trình ngày càng làm sáng tỏ các vấn đề địa tầng, magma, kiến tạo và khoáng sản của vùng nghiên cứu

Để nâng cao hiệu quả sử dụng của tờ bản đồ, phản ánh đầy đủ các kết quả nghiên cứu địa chất khu vực trong những năm gần đây Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam quyết định giao cho Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Bắc tiến hành hiệu đính loạt tờ Tây Bắc lần thứ II (1999 - 2000) theo quy định chung của Cục, phù hợp với loạt Bắc Trung Bộ và loạt Đông Bắc Bộ

b Khái lược lịch sử công tác thăm dò đá hoa Miền Bắc Việt Nam

Lịch sử điều tra, thăm dò đá hoa Miền Bắc Việt Nam gắn liền với lịch sử điều tra nghiên cứu đá hoa tại các tỉnh Yên Bái và Nghệ An và có thể khái quát như sau:

* Tại Yên Bái: Đá hoa trắng tập trung chủ yếu tại khu vực huyện Lục Yên và

Yên Bình; công trình đầu tiên nghiên cứu là Bản đồ địa chất Miền Bắc, tỷ lệ 1:500.000 do Dopjcop A.E làm chủ biên, trong đó các thành tạo đá vôi bị biến chất

ở khu vực này được tác giả xếp vào tuổi Proterozoi, nằm trong đới cấu tạo Sông Chảy Năm 1983 - 1987, Trần Xuyên và các tác giả Đoàn Địa chất 207 khi thành lập bản đồ địa chất khoáng sản tờ Bắc Quang tỷ lệ 1:200.000 đã xếp các thành tạo carbonat ở đây vào hệ tầng An Phú tuổi Neoproterozoi - Cambri sớm

Trước năm 1990, đá hoa trắng vùng Lục Yên, Yên Bình chưa được chú ý Sau năm 1999, Đoàn địa chất 203 đã tiến hành công tác lập bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản nhóm tờ Lục Yên Châu tỷ lệ 1:50.000

Từ năm 2000 đến nay đá hóa trắng tại khu vực này đã được nhiều các tổ chức nhà nước, cá nhân, cơ quan, doanh nghiệp quan tâm; trong vùng có nhiều công trình nghiên cứu, đề án điều tra, thăm dò, khai thác và chế biến đá hóa trắng hoạt động

* Tại Nghệ An: Trước năm 1990, trong vùng nghiên cứu có các công trình

lập bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản gồm: Địa chất và Khoáng sản, tỷ lệ 1:50.000 vùng Bắc Quỳ Hợp, (Đinh Minh Mộng, 1971); Địa chất và Khoáng sản, tỷ

lệ 1:50.000 vùng Phú Loi, (Nguyễn Đình Năm, 1974); Địa chất và Khoáng sản, tỷ lệ 1:50.000 vùng Quỳ Hợp - Nghĩa Đàn, (Trần Hữu Thung, 1979); Địa chất và Khoáng sản, tỷ lệ 1:50.000 vùng Bắc Nghĩa Đàn, (Phan Mạnh Dũng, 1983) và Địa chất và Khoáng sản, tỷ lệ 1:200.000 vùng Sông Cả, (Nguyễn Văn Hoành, 1996)

Năm 1994, Công ty Phát triển khoáng sản (Tổng công ty Phát triển khoáng sản Việt Nam) thực hiện đề án VIE/89/207: "Thăm dò địa chất đá hoa tỉnh Nghệ An" Kết quả đã khoanh được diện tích 8 km2 có đá vôi trắng ở khu vực Châu Cường, Thung Khẳng Đá có màu sắc đẹp, độ nguyên khối tốt để khai thác làm đá ôp lát

Năm 2002, Liên đoàn Địa chất Bắc Trung Bộ đã tiến hành tổng hợp tài liệu

và khảo sát sơ bộ, thành lập: "Sơ đồ địa chất và đặc điểm phân bố đá hoa trắng vùng Quỳ Hợp, Nghệ An", tỷ lệ 1: 25.000 Kết quả nghiên cứu đã khoanh định được diện phân bố đá hoa trắng, dolomit, đá ốp lát vùng Quỳ Hợp, Nghệ An Tài nguyên dự báo cấp P1 + P2 cho đá hoa trắng: 694,52 ngàn tấn, cho dolomit: 114,497 ngàn tấn

Năm 2004, Trung tâm Nghiên cứu và Ứng dụng Khoa học về Khoáng sản (thuộc Liên hiệp các Hội khoa học Việt Nam) đã thực hiện đề tài: "Xây dựng luận

cứ cho công tác quy hoạch vùng đá trắng Quỳ Hợp" Kết quả đã dự báo tiềm năng

đá vôi trắng cho vùng bắc Quỳ Hợp là: 146.034.529m3

Năm 2004, Sở Công nghiệp Nghệ An lập “Đề án quy hoạch phát triển công nghiệp khai thác, chế biến đá vôi trắng tỉnh Nghệ An thời kỳ 2005-2010 có tính đến năm 2015” Đề án đã xây dựng định hướng phát triển ngành công nghiệp đá vôi trắng tỉnh Nghệ An và đã sơ bộ phân vùng quy hoạch các khu vực khai thác, chế biến đá vôi trắng đến thời kỳ nêu trên

Ngoài ra, đá hóa trắng vùng Nghệ An đã được nhiều các tổ chức nhà nước, cá nhân, cơ quan, doanh nghiệp quan tâm; trong vùng còn có nhiều công trình nghiên cứu, đề án điều tra, thăm dò, khai thác và chế biến đá hóa trắng hoạt động

Hiện nay theo thống kê của Vụ Khoáng sản thuộc Tổng cục Địa chất và Khoáng sản; trên địa bàn tỉnh Nghệ An có 50 giấy phép hoạt động thăm dò và khai thác đá hoa trắng

Ngoài hai tỉnh Yên Bái và Nghệ An, đá hoa còn phân bố ở các tỉnh khác như: Bắc Kạn, Tuyên Quang, Hà Giang, Điện Biên, Hòa Bình, Thanh Hóa Trừ khu vực

Ba Bể (Bắc Kạn) và một phần ở Hàm Yên (Tuyên Quang) đã được điều tra đánh giá hoặc thăm dò, các vùng khác chưa được nghiên cứu, điều tra làm rõ về quy mô và chất lượng

1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

1.2.1 Đặc điểm cấu trúc địa chất

a Địa tầng

Tham gia vào cấu trúc địa chất gồm các thành tạo biến chất, trầm tích lục nguyên xen phun trào, các trầm tích lục nguyên, trầm tích lục nguyên - carbonat có tuổi từ Proterozoi đến Đệ tứ [6, 41] (hình 1.2) với 56 hệ tầng, trong đó có 7 hệ tầng chứa đá hoa hoặc đá vôi, vôi dolomit bị hoa hóa

b Magma

Trong lịch sử phát triển của mình, Miền Bắc Việt Nam đã trải qua các hoạt động magma rất phong phú và đa dạng Các thành tạo magma trong vùng có thành phần từ siêu mafic đến axit kiềm Theo tài liệu của Trần Văn Trị và nnk (2008) các thành tạo magma Miền Bắc Việt Nam được chia như sau:

- Các thành tạo magma Phanerozoi;

- Các thành tạo magma Neoproterozoi muộn - Paleozoi giữa;

- Các thành tạo Paleozoi muộn - Mesozoi sớm

Các thành tạo magma trong khu vực nghiên cứu gồm:

Phức hệ Bảo Hà (δPP-MPbh), phức hệ Ca Vịnh (γPP-MPcv), phức hệ Xóm

Giấu (γPP1 xg), phức hệ Núi Nưa (PZ1 nn), phức hệ Bó Xinh (PZ1 bx), phức hệ

Trà Bồng (-O-S tb), phức hệ Diên Bình (S db), phức hệ Sông Chảy (γPZ1-2

sc); phức hệ Ngân Sơn (γaD3 ns); phức hệ Mường Lát (µC1ml), phức hệ Trường

Sơn (aC1 ts), phức hệ Điện Biên (µ-P2 đb), phức hệ Điền Thượng (P3 đt), phức

hệ Ba Vì (P3bv); phức hệ granit á núi lửa Sông Mã (T2 sm); phức hệ Núi Điệng

(γτT1 nđ); phức hệ Núi Chúa (P3-T1 nc); phức hệ Tri Năng (aT3 tn); phức hệ

Phia Bioc (P3-T pb); phức hệ Bản Muồng (J-K bm), phức hệ granitoid Bản Chiềng ( bc); phức hệ núi lửa Tú Lệ - Ngòi Thia; phức hệ Nậm Chiến (K nc);

phức hệ Phu Sa Phìn: (τξK pp); phức hệ Pia Oăc (γK2 po); phức hệ Yê Yên Sun

(γE2 ys); phức hệ Chợ Đồn (ε3cđ); các xâm nhập, đai mạch chưa rõ tuổi (, , ).

c Kiến tạo

* Lịch sử phát triển địa chất: Lịch sử phát triển địa chất theo Trần Văn Trị,

Nguyễn Xuân Bao (2008) có thể chia ra các đơn vị cấu trúc kiến tạo chính (hình 1.3) như sau:

- Thời kỳ tiền Cambri tái cải biến trong Phanerozoi: gồm các phức hệ đá biến chất cao lộ ra trên các đơn vị cấu trúc dưới dạng địa khu thường có ranh giới đứt gãy kiến tạo với các cấu trúc vây quanh Chúng tạo thành các địa khu lục địa Tiền Cambri bị tái biến cải trong Phanerozoi, như địa khu biến chất cao Hoàng Liên Sơn bao gồm á địa khu Phan Si Pan và á địa khu Núi Con Voi, địa khu biến chất cao

Phu Hoạt - Nậm Sư Lư bao gồm á địa khu Bù Khạng, á địa khu Nậm Sư Lư ở Bắc Trung Bộ (á địa khu Bù Khạng)

- Thời kỳ tạo núi đa kỳ Neoproterozoi - Mesozoi sớm: gồm phân hệ tạo núi đa

kỳ Neoproterozoi - Paleozoi sớm Việt Trung (phía Bắc đới khâu Sông Mã) với hợp phần chính là đai tạo núi nội lục Paleozoi sớm Đông Bắc Bộ và đai tạo núi nội lục Paleozoi sớm Tây Bắc Bộ (khu vực sông Mã - Thanh Hoá)

- Các trũng nội lục Paleozoi muộn - Kainozoi: Đó là hệ Rift nội lục Permi - Mesozoi Sông Hiến nằm chồng lên hai dải đai tạo núi đa kỳ Phanerozoi - Paleozoi

Rift Sông Hiến có cấu trúc dạng tuyến hẹp không đối xứng, kéo dài theo phương tây bắc - đông nam khoảng 240 km nằm kẹp giữa các đứt gãy Cao Bằng - Tiên Yên và Yên Minh - Ngân Sơn

* Các hệ thống đứt gãy chính: Khu vực nghiên cứu là sản phẩm tổng hợp

của quá trình tiến hóa kiến tạo đa kỳ với lịch sử hoạt động lâu dài gồm các hệ thống đứt gãy chính sau (hình 1.4):

- Đới đứt gãy sông Hồng: cắm hơi nghiêng về phía đông - đông bắc với góc dốc 86o đến 88o Trong giai đoạn trước Pliocen đứt gãy sông Hồng là một đứt gãy trượt bằng trái với khoảng cách dịch trượt đạt hàng trăm kilomet Đứt gãy sông Hồng có chiều sâu phát triển đạt 30 - 40km (Phạm Khoản, 1996) và 60km (Cao Đình Triều, 1997)

- Đứt gãy sông Chảy: kéo dài theo phương tây bắc - đông nam, tạo thành đường chéo giữa tờ bản đồ Đây là đứt gãy phân cách hai miền kiến tạo Đông và Tây Bắc Bộ Theo tài liệu địa vật lý, mặt nghiên của đứt gãy cắm về phía Đông Bắc Dọc theo đứt gãy có một số thể siêu mafic như ở vùng Bảo Yên và nhiều mạch thạch anh chứa pyrit Quan sát địa mạo trên thực địa cho thấy đứt gãy chạy dọc theo một thung lũng hẹp, nhiều nơi thấy thung lũng có dạng chữ V Đứt gãy sông Chảy thể hiện rõ nét ở vùng Lục Yên

Ở khu vực hồ thủy điện Thác Bà, đứt gãy được thể hiện rõ nét trên địa hình

và chạy dọc theo bờ tây nam hồ Tại ngã ba rẽ đi hồ Thác Bà của tuyến đường Hà Nội - Yên Bái nơi đứt gãy sông Chảy cắt qua có thể quan sát thấy các đứt gãy cắt và

làm xê dịch tầng đá gneis Đứt gãy phân bố dạng chùm hoa, hình thành trong điều kiện xiết ép

Hình 1.3: Bản đồ các đơn vị kiến tạo chính ở Miền Bắc Việt Nam [41]

- Đới đứt gãy sông Lô: có phương tây bắc - đông nam, song song với hệ thống đứt gãy sông Hồng - sông Chảy và cách chúng không xa, có chỗ chỉ trên 10km Đứt gãy này thể hiện rõ trên ảnh vệ tinh và trên sơ đồ địa hình, bắt đầu từ khu vực thị trấn Bắc Quang và kết thúc ở ngoài khơi Biển Đông khi gặp đới đứt gãy kinh tuyến 110, với tổng chiều dài trên 650km Phần lục địa phía bắc của đứt gãy sông Lô được thể hiện bởi một dải trũng, phương tây bắc - đông nam, chạy dọc thung lũng sông Lô, sông Đáy, chiều rộng trung bình 5 - 7km; hẹp nhất là 2km; rộng nhất ở khu vực thị xã Tuyên Quang, tới 10 - 11km Phía hữu dải trũng là các dãy núi có độ cao trung bình 200 - 500m, còn phía tả là các dãy núi Khao Nhi và Tam Đảo có độ cao trên 1000m

Đứt gãy sông Lô thể hiện chủ yếu là đứt gãy trượt bằng phải ở vùng Tuyên Quang Biên độ dịch chuyển phản ánh qua độ lệch của sông Lô tới 1km Nhưng dọc theo sườn tây nam của dãy Tam Đảo, đứt gãy thể hiện chủ yếu là một đứt gãy thuận, cắm về hướng tây nam (Phan Trọng Trịnh và nnk, 1994)

- Đứt gãy Cao Bằng - Tiên Yên: có phương tây bắc - đông nam, xuất phát từ địa phận Trung Quốc (cách biên giới Việt - Trung khoảng 150 - 200km) Đứt gãy trượt bằng phải với biên độ tính theo chiều rộng trũng Đệ tứ kiểu Pull-apart Lạng Sơn là 3,5 - 4km và Tiên Yên là 10km

- Đới đứt gãy Sông Mã: có dạng tuyến kéo dài theo phương tây bắc - đông nam, là một bộ phận trùng với đới khâu ophiolit Sông Mã và được coi là ranh giới khâu nối mảng Đông Dương với mảng Việt - Trung Về hoạt động biến chất, các đá

ở phần rìa đới thường có mức độ biến chất cao hơn các đá có cùng thành phần thạch học ban đầu, nhưng phân bố ở trung tâm của đới, tương ứng với phần thấp của tướng amphibolit, chủ yếu đạt đến tướng epidot - amphibolit và tướng đá phiến lục Trong giai đoạn Kainozoi, hoạt động kiến tạo ở đới Sông Mã chỉ thể hiện các hoạt động biến dạng dòn với hai pha dịch chuyển chủ yếu diễn ra từ Oligocen đến nay Pha chuyển động trái phát triển kế thừa các đới biến dạng dẻo Sông Mã, xảy ra đồng thời với hoạt động dịch chuyển trái của đới đứt gãy Sông Hồng Từ Pliocen đến nay, các dấu hiệu dịch trượt bằng phải ghi nhận ở nhiều điểm dọc theo hệ thống các đứt gãy và vẫn tiếp tục hoạt động gây động đất trong giai đoạn hiện tại

- Đới đứt gãy Sông Cả: là một tập hợp hàng loạt các đứt gãy có phương tây tây bắc - đông đông nam và các đứt gãy phân nhánh của chúng Đứt gãy Sông Cả nói riêng có dạng tuyến kéo dài từ trũng Đệ tam Bản Ban (Lào) qua thị trấn Mường Xén theo dòng Nậm Mộ, qua cầu Cửa Rào và chạy gần như trùng với dòng Sông Cả

và Quốc lộ 7 về Nam Đàn vào địa phận Hà Tĩnh, rồi bị chìm xuống dưới các trầm tích Đệ tứ và các trầm tích của thềm lục địa Thanh Nghệ Tĩnh Phần đứt gãy lộ ra trên bề mặt và có thể quan sát được kéo dài trên 200 km Đứt gãy Mường Xén - Bình Chuẩn là đứt gãy phân nhánh của đứt gãy Sông Cả Trong giai đoạn Kainozoi,

hoạt động của đới đứt gãy Sông Cả thể hiện rõ nét với sự hình thành các bể than phân bố dọc hệ thống đứt gãy chính và các đứt gãy nhánh

Các hệ thống khe nứt phát triển dày đặc trong các loại đá, phổ biến nhất là hệ thống theo các phương khác nhau làm phức tạp hóa kiến trúc của khu vực

Hình 1.4: Bản đồ các đới đứt gãy chính ở Miền Bắc Việt Nam [41]

- Đới đứt gãy Rào Nậy: gồm có một đới chính và một đới nhánh Chiều dài đới đứt gãy khoảng 230km, trên lãnh thổ Việt Nam dài khoảng 150km Đáng chú ý

là trong các đới đứt gãy phát triển hai loại trũng với hai tuổi khác nhau, ứng với hai trường ứng suất kiến tạo và cơ thức dịch chuyển ngược hẳn nhau Đó là kiểu trũng

"kéo tách" được lấp đầy bởi trầm tích Neogen (Chợ Trúc), kéo dài đến 1,5km theo phương á vĩ tuyến, rộng 0,8 - 1km Kiểu trũng "tách giãn" phát triển ở nhiều nơi với chiều rộng mỗi trũng là 0,3 - 0,5km, kéo dài đến 1- 2km theo phương á kinh tuyến Những kiểu trũng thứ hai này rõ ràng được thành tạo dưới ảnh hưởng trượt bằng phải của các đứt gãy phương tây bắc - đông nam sinh ra trong điều kiện trường ứng suất kiến tạo có trục nén ép theo phương á kinh tuyến (Bùi Văn Thơm, 2004)

Ngoài một số đới đứt gãy chính đã nêu, Miền Bắc Việt Nam còn có nhiều đứt gãy quy mô nhỏ hơn như đứt gãy Điện Biên - Lai Châu, Pắc Ma - Mường Tè, Sìn Thầu - Mường Nhé, Phong Thổ - Than Uyên - Mường La - Chờ Bờ, Khe Giữa - Vĩnh Linh, Đăkrông - Huế,

1.2.2 Khoáng sản

Khu vực nghiên cứu có cấu trúc địa chất khác nhau, mỗi cấu trúc, điều kiện địa chất tạo nên những loại khoáng sản đặc trưng với quy mô lớn, nhỏ khác nhau Theo đề án thống kê kiểm kê khoáng sản Việt Nam [41, 42] có thể chia khoáng sản

có mặt trong khu vực nghiên cứu thành 13 nhóm

a Nhóm khoáng sản sắt và hợp kim sắt

- Sắt: đã xác định được nhiều mỏ và điểm quặng sắt có nguồn gốc khác nhau Trong đó có nhiều mỏ có quy mô công nghiệp như Thạch Khê (Hà Tĩnh), Cao Bằng, Tùng Bá (Hà Giang), Tuyên Quang (Thạch Thành, Thanh Hóa), Quý Xa (Yên Bái), Trại Cau, Tiến Bộ (Thái Nguyên), Thanh Sơn (Phú Thọ),

- Mangan: Quặng mangan ở Miền Bắc Việt Nam phân bố rải rác trong 4 vùng chủ yếu: Trùng Khánh - Hạ Lang (Cao Bằng), Tuyên Ọuang - Hà Giang, Nam Đàn - Đức Thọ (Nghệ An, Hà Tĩnh) và Tuyên Hóa (Quảng Bình)

- Crôm: chỉ phát hiện được khoáng sản crôm ở tỉnh Thanh Hóa gồm các mỏ

sa khoáng (Cổ Định, Mỹ Cái - Hòa Yên, Tinh Mễ - An Thượng, Bãi Áng, Mậu Lâm) và hai điểm quặng gốc (Núi Nưa, Làng Mun) với tổng trữ lượng tài nguyên (121 + 122 + 333) là 34,05 triệu tấn cromit

- Nickel: trong khu vực nghiên cứu đã phát hiện được 3 mỏ, điểm quặng nickel

đi cùng với các mỏ sa khoáng Cổ Định, Tinh Mễ - An Thượng, Mậu Lâm (Dốc Củn Hòa An, Cao Bằng,…) và Ni đi cùng đồng ở Tạ Khoa (Sơn La)

b Nhóm khoáng sản kim loại cơ bản

- Đồng: Ở Việt Nam đã phát hiện được một số tụ khoáng và nhiều điểm quặng đồng Những vùng tụ khoáng quặng đồng quan trọng ở nước ta là: Sinh Quyền (Lào Cai), Bản Phúc (Sơn La), Vạn Sài (Sơn La), Bản Giàng (Sơn La), Suối Nùng (Quảng Ngãi) Ngoài các vùng quặng chính như trên, còn có rất nhiều điểm quặng khác phân bố rải rác ở các tỉnh Thanh Hóa, Lạng Sơn, Lào Cai

- Wolfram: phát hiện được wolfram ở các tỉnh là Cao Bằng, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Thanh Hóa (Đồi Me, Bù Tròn), nhưng mức độ điều tra còn ở mức thấp

- Thiếc: phát hiện được các điểm thiếc ở các tỉnh Cao Bằng, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Thanh Hóa, Nghệ An; trong số nhiều điểm sa khoáng đã được thăm

dò, khai thác, cho đến nay đã phát hiện được 194 điểm thiếc sa khoáng Trong đó có

9 mỏ đã được thăm dò và khai thác gồm: Bản Cô, Na Hiêng, Bản Hạt - Nghệ An, Suối Bắc, Na Ca, Bản Poòng, Liên Hợp, Bản Chiềng, Bản Nát (Nghệ An); Đông Bù

Me (Thanh Hóa) Ngoài ra còn một số điểm đã được tìm kiếm, đánh giá như Làng Đông, Làng Sòng, Na Ca (Nghệ An)…

- Chì - kẽm: phân bố rải rác ở các tỉnh Bắc Kạn, Tuyên Quang, Cao Bằng, Hà Giang, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Lào Cai, Yên Bái, Lai Châu, Điện Biên, Hòa Bình, Thanh Hóa, Quảng Bình

- Bauxit: phân bố ở 3 vùng Cao Bằng, Hà Giang và Lạng Sơn, ít hơn là Lỗ Sơn (Hải Dương) và nghệ An

- Molybden: kết quả điều tra đã ghi nhận được gần 40 điểm quặng molybden, phân bố tương đối tập trung ở các dải Y Tý - Sa Pa (Lào Cai), Lũng Lô - Bát Xát (Lai Châu) với các điểm quặng Nặm Cúm Tùng Quá Lìn, vùng Bản Chiềng (Nghệ An) Tuy nhiên chưa điểm quặng nào được thăm dò, khai thác

- Thủy ngân: chủ yếu đi cùng với các mỏ chì - kẽm, vàng

c Nhóm khoáng sản kim loại nhẹ (titan)

Quặng titan ở Việt Nam có trữ lượng và tài nguyên lớn, phân bố rải rác từ Đông Bắc Bộ đến Nam Trung Bộ, gồm các loại: sa khoảng titan ven biển, quặng ilmenit gốc dạng mạch, thấu kính trong đá xâm nhập mafic và quặng ilmenit trong

vỏ phong hoá của đá xâm nhập mafic

- Sa khoáng titan ven biển: trong khu vực nghiên cứu phân bố rải rác từ Móng

Cái đến Vũng Tàu, nhưng tương đối tập trung trong một số đoạn: Hoằng Hoá, Quảng Xương (Thanh Hoá), Cẩm Xuyên, Kỳ Anh (Hà Tỉnh), Vĩnh Linh (Quảng Trị), Phong Điền, Quảng Điền, Phú Vang (Thừa Thiên Huế)

- Quặng titan gốc: trong đá xâm nhập mafic đã được thăm dò ở mỏ Cây

Châm (Phú Lương, Thái Nguyên)

- Quặng ilmenit trong vỏ phong hoá hoặc sa khoáng deluvi, eluvi: phân bố

tương đối rộng rãi ở ngoại vi mỏ Cây Châm và một số diện tích như Nà Hoe, Hữu Sào, Sơn Đầu, Làng Lân, Cổ Lãm ở các huyện Phú Lương và Đại Từ (Thái Nguyên)

d Nhóm khoáng sản kim loại quý

- Vàng: hàng trăm điểm quặng vàng đã được phát hiện, trong đó trên 70 điểm

đã được khảo sát đánh giá, thăm dò tính trữ lượng Có hai loại hình quặng vàng đó

là sa khoáng và gốc phân bố rộng rãi, nhưng hầu hết thuộc loại mỏ nhỏ và điểm quặng phân bố ở các tỉnh Lai Châu, Hòa Bình, Lạng Sơn, Thanh Hóa (2 mỏ, điểm quặng), Nghệ An (3 mỏ, điểm quặng), Hà Tĩnh (1 điểm quặng), Quảng Bình (3 mỏ, điểm quặng), Bắc Kạn , Thái Nguyên…

- Bạc: chưa phát hiện được mỏ bạc riêng biệt, bạc thường đi kèm với mỏ chì

- kẽm, vàng… Trong diện tích có 3 mỏ có bạc đi kèm: mỏ chì - kẽm Quan Sơn (Thanh Hóa)

- Platin: chỉ phát hiện được platin trong quặng Cu- Ni Bản Phúc và trong đá siêu mafic chứa quặng chrom ở Thanh Hóa, Cao Bằng, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Sơn La

- Beryl - lithi: phát hiện vài điểm quặng đi cùng với quặng thiếc hoặc trong

sa khoáng Điểm quặng Beryl Pia Oắc thuộc huyện Nguyên Bình (Cao Bằng) đã được khảo sát sơ bộ

e Nhóm khoáng sản đất hiếm và kim loại hiếm

- Đất hiếm: phân bố chủ yếu ở Lai Châu (Đông Pao, Nậm Xe), Lào Cai (Mường Hum - Nậm Pung, Bến Đền, trong mỏ đồng Sin Quyền), Yên Bái (Yên Phú) Ngoài ra còn có đất hiếm tồn tại chủ yếu ở dạng monazit, xenotin và dạng silicat đất hiếm như Pom Lâu - Bản Tằm, Châu Bình, Bản Gié (Nghệ An) và các mỏ

sa khoáng tổng hợp ven bờ biển từ Thanh Hóa đến Thừa Thiên Huế (ilmenit, zircon, rutin, monazit)

- Zircon: trong khu vực nghiên cứu zircon chủ yếu đi kèm với các mỏ sa khoáng và monazit Có 7 mỏ đã xác định được tài nguyên, trữ lượng gồm mỏ Pom Lâu - Bản Tằm, Châu Bình, Bản Gié (Nghệ An), Cẩm Hòa, Kỳ Ninh (Hà Tĩnh), Vĩnh Thái (Quảng Trị), Kế Sung - Vĩnh Mỹ (Thừa Thiên Huế)

- Taltan - Niobi: đến nay mới chỉ phát hiện được 2 điểm khoáng sản liên quan đến taltan - niobi ở Sơn Kim (Hà Tĩnh) và Nguyên Bình (Cao Bằng)

f Nhóm khoáng sản kim loại phóng xạ (Urani)

Trên lãnh thổ Việt Nam urani phân bố ở nhiều nơi, nhưng ở Miền Bắc Việt Nam chủ yếu là urani đi cùng đất hiếm ở Nậm Xe (Lai Châu), Mường Hum (Lào Cai); urani trong cát kết Núi Hồng, Thái Nguyên; trong đá phun trào: Tòng Bá (Hà Giang), Bình Liêu (Quảng Ninh) và Tú Lệ (Yên Bái); trong đá biến chất: Thạch Khoán (Phú Thọ),

g Nhóm khoáng sản nhiên liệu (than)

Miền Bắc Việt Nam có các bể than chính: Quảng Ninh, Thái Nguyên - An Châu, Sông Đà, Sông Hồng, Nghệ An - Hà Tĩnh và rải rác một số dải, diện chứa than nhỏ như dải Cao Bằng - Lạng Sơn, dọc Sông Hồng, dọc Sông Chảy, các bể trầm tích Đệ tam như các bể Sông Hồng,

Ngoài ra, một số mỏ ở Cẩm Yên (Thanh Hóa), Việt Thái, Khe Bố, Đôn Phục (Nghệ An), Đồng Đỏ (Hà Tĩnh), cũng đã được điều tra đánh giá và thăm dò xác định tài nguyên, trữ lượng

h Nhóm khoáng sản nguyên liệu hóa chất và phân bón

- Apatit: phân bố chủ yếu ở Lào Cai, được chia làm 3 khu: Lũng Pô - Bát Xát, Bát Xát - Ngòi Thia, Ngòi Bo - Bảo Hà

- Phosphorit: trong diện tích nghiên cứu đã xác định được nhiều mỏ và điểm apatit Mỏ Vĩnh Thịnh (Hữu Lũng, Lạng Sơn) có trữ lượng lớn nhất: 195.000 tấn Ngoài ra phosphorit phân bố trong đá vôi tuổi Carbon- Pecmi gồm: Thanh Hoá (10 mỏ), Nghệ An (13 mỏ), Hà Tĩnh (1 mỏ), Quảng Bình (20 mỏ), Quảng Ninh, Sơn

La, Thái Nguyên,…

- Barit: đã xác định được các điểm, mỏ quặng barit phân bố ở tỉnh Bắc Giang, Lai Châu, Phú Thọ, Tuyên Quang, Thanh Hóa và Nghệ An Trong đó có một

số mỏ đã thăm dò tính tài nguyên, trữ lượng cấp 122 + 333 (Thanh Hóa, Nghệ An, Tuyên Quang, Phú Thọ)

- Fluorit: đi cùng đất hiếm và barit phân bố chủ yếu ở Lai Châu (mỏ Đông Pao), đi cùng beryl ở mỏ Bình Đường (Cao Bằng),

- Pyrit: đã xác nhận được các mỏ, điểm pyrit thuộc tỉnh Phú Thọ (Thanh Sơn),

Hà Nội (Ba Vì), Thanh Hóa, Thừa Thiên - Huế, Hà Giang, Bắc Kạn, Lào Cai,…

- Secpentin: đã xác định được 2 mỏ là Bãi Áng (Thanh Hóa) và Thượng Hà (Yên Bái)

- Than bùn: đã phát hiện được hàng trăm mỏ, tụ khoáng và điểm quặng than bùn phân bố rải rác ở Miền Bắc Việt Nam như: Hà Nội, Thái Bình, Hưng Yên, Thanh Hoá (mỏ Thọ Lâm, Triệu Lộc), Hà Tĩnh (mỏ Đức Sơn), Quảng Trị (mỏ Gio Quang), Thừa Thiên Huế (mỏ Trầm Bàu)

i Nhóm khoáng sản nguyên liệu gốm sứ, thủy tinh, chịu lửa

- Sét gốm sứ: phân bố rải rác ở các miền Đông Bắc Bộ, Tây Bắc Bộ, châu thổ Sông Hồng, Nghệ An

- Magnesit: được phát hiện ở Tây Bắc Bộ

- Dolomit: trên cả nước có 11 mỏ và 40 điểm khoáng sản dolomit phân bố chủ yếu ở các tỉnh Miền Bắc như Thái Nguyên, Sơn La, Yên Bái, Hòa Bình, Ninh

Bình, Thanh Hóa, Nghệ An, Phú Thọ Một số điểm khoáng sản và mỏ nhỏ phân bố

ở các tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị

- Felspat: đã xác định được các mỏ felspat tập trung chủ yếu ở Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình Còn có 9 điểm quặng mới được điều tra, khảo sát, chưa đủ cơ sở tính toán tài nguyên trữ lượng ở Lục Yên, Trấn Yên (Yên Bái); Đoan Hùng, Lâm Thao, Phù Ninh (Phú Thọ)

- Quarzit: đã ghi nhận 16 tụ khoáng và điểm quặng, trong đó có 2 tụ khoáng được thăm dò, 11 điểm được điều tra, phân bố chủ yếu ở Bắc Bộ: Tấn Mài (Quảng Ninh), mỏ Xuân Hồng (Hà Tĩnh), Thanh Sơn (Phú Thọ), Chiêm Hóa (Tuyên Quang) và một số điểm phân bố trong các trầm tích biến chất có tuổi từ Neoproterozoi đến Paleozoi sớm - giữa

- Kaolin: trong khu vực nghiên cứu đã ghi nhận nhiều mỏ, điểm quặng kaolin phân bố ở các tỉnh Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Tuyên Quang, Hải Dương, Thanh Hóa (Làng Cấy, Bến Đìn, Đồng Khang), Nghệ An (Nhân Sơn), Hà Tĩnh (Sơn Hòa, Đức Hòa, Hương Châu), Quảng Bình (Bắc Lý), Quảng Ninh (Tấn Mài, Bình Liêu,

- Disthen, sillimanit: disthen có trong các đá biến chất lộ ra ở hai bên sông Hồng vùng hạ lưu Sông Chảy, trong đó có các tụ khoáng La Phù và Sơn Vi (Phú Thọ) Sillimanit có trong các đá biến chất ở các vùng Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ

- Sét chịu lửa: mỏ sét Trúc Thôn thuộc huyện Chí Linh (Hải Dương)

j Nhóm khoáng sản nguyên liệu kỹ thuật

- Graphit: kết quả công tác tìm kiếm, thăm dò đã xác định khu vực tỉnh Yên Bái có 1 mỏ graphit (Yên Thái) và 3 điểm khoáng sản (Mậu A, Làng Cái, Yên Bái); Lào Cai có 2 mỏ graphit (Nậm Thi, Bảo Hà) và 1 điểm graphit (Na Nong)

- Thạch anh tinh thể: ghi nhận 29 điểm quặng phân bố ở các tỉnh Hà Giang, Thái Nguyên, Cao Bằng, Bắc Kạn, Quảng Ninh, Nghệ An, Hà Tĩnh, Yên Bái Trong đó mới được đầu tư thăm dò một số mỏ ở Trạm Tấu, Văn Chấn (Yên Bái)

k Khoáng sản đá quý và bán quý

Đá quý rubi, saphir ở Việt Nam tập rung chủ yếu ở 4 vùng: lưu vực sông Hồng và Sông Mã, Quỳ Châu - Quỳ Hợp (Nghệ An) và ở vùng Sông Hồng, cụm mỏ Lục Yên (thuộc tỉnh Yên Bái)

l Nhóm khoáng sản vật liệu xây dựng

- Sét gạch ngói: đã có hơn 100 tụ khoáng, mỏ và điểm quặng được tìm kiếm thăm dò và khai thác, phân bố chủ yếu ở Bắc Bộ và Đông Bắc Bộ, Bắc Trung bộ

- Đá vôi xi măng: trong diện tích nghiên cứu đá vôi xi măng phân bố rộng rãi trong toàn diện tích từ Lai Châu đến Quảng Ninh, từ Hòa Bình đến Quảng Bình Tập trung ở Quảng Ninh, Hải Phòng, Hải Dương, Tuyên Quang, Lạng Sơn, Hòa Bình, Ninh Bình, Hà Nam,Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Bình, ít hơn ở Lai Châu, Lào Cai, Hà Giang, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế

- Sét và đá sét xi măng: theo không gian những vùng đã tìm kiếm đá vôi làm nguyên liệu xi măng thường đồng thời tìm kiếm, thăm dò sét Do vậy các mỏ đá vôi

và mỏ đá sét thường gần nhau phân bố ở hầu hết các tỉnh Miền Bắc: Thanh Hóa (6 mỏ); Nghệ An (4 mỏ); Ninh Bình, Hà Nam, Quảng Bình (3 mỏ); Tuyên Quang, Quảng Ninh, Hải Dương, Hòa Bình …

- Nguyên liệu điều chỉnh và phụ gia xi măng: các mỏ nguyên liệu làm phụ gia xi măng chưa được phát hiện và điều tra đánh giá chưa nhiều Trong diện tích nghiên cứu chỉ gặp bazan, silic và limonit

+ Bazan: đã phát hiện 4 mỏ gồm: mỏ Thăng Long (Thanh Hóa), mỏ Đồi Trọc, mỏ Quỳnh Châu (Nghệ An);

+ Silic: đã phát hiện được 4 mỏ ở tỉnh Nghệ An (mỏ Quỳnh Lộc), 2 mỏ ở Hải Phòng

+ Limonit: đã phát hiện được 2 mỏ ở Thanh Hóa và Nghệ An, Quảng Ninh

- Đá ốp lát: gồm các đá magma, trầm tích và biến chất, đặc biệt là đá hoa Trong diện tích nghiên, đá hoa phân bố chủ yếu ở các tỉnh tỉnh Yên Bái, Nghệ An, Bắc Kạn, Tuyên Quang, Thanh Hóa, Lai Châu

m Nước khoáng - nước nóng

Ở Miền Bắc Việt Nam, nước khoáng - nước nóng tương đối phong phú và có giá trị sử dụng cao Kết quả điều tra, đánh giá đã xác định được các mỏ, điểm nước khoáng - nước nóng ở Lai Châu, Hòa Bình, Phú Thọ, Tuyên Quang, Quảng Ninh, Thanh Hóa (3); Nghệ An (8 điểm); Hà Tĩnh (1 điểm); Quảng Bình (4 điểm);

Tóm lại: Vùng nghiên cứu có mặt nhiều thành tạo địa chất có tuổi từ Proterozoi đến Đệ tứ, với 27 phức hệ đá magma có thành phần đa dạng từ acid đến đá siêu mafic Khu vực nghiên cứu là sản phẩm tổng hợp của quá trình tiến hóa kiến tạo đa kỳ với lịch sử hoạt động lâu dài, có cấu trúc địa chất phức tạp với

sự phát triển nhiều hệ thống đứt gãy, uốn nếp Mỗi loại cấu trúc, điều kiện địa chất khác nhau tạo nên các khoáng sản đặc trưng với quy mô khác nhau Trong

đó, có giá trị nhất là than đá, sắt, đồng, đất hiếm, apatit, đá vôi, sét xi măng, đá hoa, tiếp đến là kaolin, felspat, chì - kẽm, tital, thiếc, wolfram, vàng, barit, nước nóng - nước khoáng

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ ĐÁ HOA VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐÁ HOA

2.1.1 Khái niệm và định nghĩa

Theo Peter W Harben và Robert L Bates (1984) [53] đá hoa, còn gọi là cẩm thạch, là một loại đá biến chất từ đá carbonat, chủ yếu từ carbonat calci có cấu tạo phân lớp hoặc dạng khối Thành phần chủ yếu là calcit Đá hoa thường được

sử dụng để tạc tượng cũng như vật liệu trang trí, ốp lát trong các tòa nhà và sản xuất bột carbonat calci sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau Từ đá hoa (marble) cũng được sử dụng để chỉ các loại đá có thể làm tăng độ bóng hoặc thích hợp dùng làm đá trang trí

Đá hoa là kết quả của quá trình biến chất khu vực hoặc biến chất nhiệt tiếp xúc từ các đá trầm tích carbonat như đá vôi, vôi đolomit hoặc đá dolomit, hay biến chất từ đá hoa có trước Quá trình biến chất làm cho đá ban đầu bị tái kết tinh hoàn toàn, tạo thành cấu trúc khảm của các tinh thể calcit, aragonit hay dolomit Nhiệt độ và áp suất cần thiết để hình thành đá hoa thường phá hủy các hóa thạch và cấu tạo của đá trầm tích ban đầu

Trong các văn liệu địa chất thường phân loại theo quy ước 3 loại đá hoa:

- Đá hoa tinh khiết;

- Đá hoa dolomit;

- Đá hoa silicat

Đá hoa tinh khiết màu trắng là kết quả biến chất từ đá vôi tinh khiết kèm theo hiện tượng tẩy màu Các đặc điểm vân và viền có nhiều màu sắc khác nhau của đá hoa thường do các tạp chất tạo nên như sét, bột, cát, ôxít sắt, hoặc đá phiến silic, các loại này là những hạt hoặc các lớp nguyên thủy có mặt trong đá hoa Màu xanh lục thường do sự có mặt của secpentin tạo ra từ đá hoa giàu magie hoặc dolomit có chứa tạp chất silic Các loại tạp chất khác nhau được di chuyển và tái kết tinh bởi áp suất

và nhiệt độ cao của quá trình biến chất khu vực hoặc biến chất nhiệt tiếp xúc

Trong luận án, NCS sử dụng chuyên từ đá hoa trắng là chỉ các loại đá hoa tinh khiết, màu trắng là kết quả của quá trình biến chất chủ yếu từ đá vôi tinh khiết Một số loại đá hoa quan trọng thường được gắn với tên địa phương hoặc màu đặc trưng Ví dụ: đá hoa trắng Bắc Kinh, có màu trắng đặc trưng thuộc Trung Quốc; đá hoa đen ở Basque (Tây ban Nha) hoặc ở Debnik (Ba Lan); đá hoa trắng Malagori ở Pakistan; đá hoa lục ở Ấn Độ; đá hoa Carrara, màu trắng hoặc xám xanh ở Carrara (Italia); đá hoa trắng Việt Nam, màu trắng và trắng xám của Việt Nam; đá hoa Paros, màu trắng trong đến mờ hạt mịn thuộc Đảo Paros (Hy Lạp),…

2.1.2 Các kiểu nguồn gốc thành tạo đá hoa

a Biến chất khu vực

Biến chất khu vực, còn gọi là biến chất nhiệt động là dạng biến chất xảy ra dưới tác dụng đồng thời của sự tăng nhiệt độ và áp suất ở các độ sâu khác nhau, trên một diện tích lớn Đá carbonat bị nén ép, bị đốt nóng dẫn đến tái kết tinh kèm theo

đó là sự tẩy màu làm cho đá hoa tạo thành màu trắng Đá có độ hạt từ mịn đến thô, kiến trúc hạt biến tinh, cấu tạo khối, thành phần calcit chiếm gần như 100%, trong một số trường hợp còn có thêm graphit, diopsit, tremolit, olivin Các quá trình biến chất nhiệt động là những quá trình lâu dài, xảy ra trong những điều kiện hoá lý phức tạp Chúng thường xảy ra với những đặc thù riêng, kế tiếp theo sau các quá trình trầm tích, đồng thời hay chồng chất lên sau các quá trình magma; chúng đánh dấu những giai đoạn riêng biệt của lịch sử phát triển vỏ Trái đất Biến chất khu vực (biến chất nhiệt động) phát triển trên những diện tích rất lớn của vỏ Trái Đất, chúng gắn liền với các quá trình tạo núi, với các quá trình hoạt động kiến tạo trên quy mô lớn Khi đá vôi sạch chỉ chứa calcit, quá trình biến chất chỉ là tái kết tinh thông thường, kích thước hạt tăng khi nhiệt độ tăng cao Khi nhiệt độ tăng cao nhiều, dẫn đến quá trình phân huỷ CaCO3 thành CO2 và CaO Qua quá trình phân tích có thể thấy rằng: đá hoa giàu dolomit chứa silic trong biến chất khu vực có thể chứa một lượng nhỏ talc đi cùng tổ hợp Dol + Cal + Qtz thuộc tướng phiến lục Đá hoa có chứa tremolit đặc trưng cho tướng amphibolit nhiệt độ thấp đến trung bình và đá hoa chứa diopsit bền vững trong điều kiện của tướng amphibolit nhiệt độ trung bình

đến nhiệt độ cao Đá hoa chứa forsterit được xác định hình thành trong điều kiện tướng granulit Như vậy, với điều kiện biến chất khu vực, ở tướng phiến lục, trong

đá hoa giàu thạch anh ngoài thành phần Dol + Cal + Qtz còn có thể có một lượng nhỏ talc

b Biến chất nhiệt tiếp xúc (biến chất nhiệt)

Dạng biến chất xảy ra khi đá carbonat nằm gần hoặc tiếp xúc với các thể magma xâm nhập, dưới tác dụng của yếu tố nhiệt độ Quá trình biến đổi đá carbonat thành đá hoa xảy ra đồng thời với các quá trình kết tinh của magma, trong điều kiện nhiệt độ từ 500 - 1200°C, với thời gian tương đối ngắn so với quá trình biến chất khác Đá hoa có màu trắng, xám trắng, hạt mịn đến trung bình, cấu tạo khối hoặc phân lớp dày, kiến trúc hạt biến tinh Thành phần khoáng vật chủ yếu

là calcit, ngoài ra còn có dolomit, tremolit, phlogopit chiếm tỉ lệ nhỏ

- Sự biến chất của đá dolomit:

Các đá xâm nhập phổ biến gây biến chất là granit, granodiorit, diorit, thạch anh, monzonit, với nhiệt độ khoảng 600 - 700°C, áp suất 100 Mpa Mô hình biến chất điển hình của đá dolomit là vành biến chất xung quanh những thể granitoid, với độ sâu 3 - 4km và áp suất 100 Mpa Kích thước của các vành khoáng hóa riêng biệt phụ thuộc lần lượt vào nhiệt độ của nguồn magma, thành phần, kích thước của khối magma

So với biến chất khu vực, thấy tập hợp hydrat gồm Tlc, Tr, Atg có bền vững hơn trong cũng điều kiện Talc thường nằm ở vành ngoài của đới biến chất, sự xuất hiện của talc là dấu hiệu chuẩn đoán của điều kiện nhiệt độ dưới 410°C (100 MPa) Giới hạn nhiệt độ dưới của tremolit trùng hợp với giới hạn trên cho talc (~ 410°C) Tất cả tremolit sau đó sẽ được giải phóng khỏi đá hoa dolomit bởi các phản ứng hóa học và nhiệt độ tối đa để giải phóng tremolit vào khoảng 540°C

Forsterit xuất hiện trong đá hoa với số lượng đáng kể ở điều kiện khoảng 540°C (100 MPa) Forsterit trong tập hợp (Fo + Dol + Cal; Fo + Di + Cal) đặc trưng cho dolomit biến chất gần vị trí tiếp xúc với khối xâm nhập Tổ hợp khoáng vật nhiệt độ cao là Cal + Di + Fo Hầu hết forsterit trong đá hoa được hình thành bởi phản ứng tiêu thụ diopsit (s)