ĐÁNH GIÁ tài NGUYÊN đá HOA MIỀN bắc VIỆT NAM và ĐỊNH HƯỚNG sử DỤNG

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 lá

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

Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Ttìm kiếm - Thăm dò, Khoa

Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS TS Nguyễn Phương

2 TS Doãn Huy Cẩm

Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Xuân Khiển

Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản Việt Nam

Phản biện 2: TS Nguyễn Quang Hưng

Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam

Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Văn Phổ

Tổng Hội Địa chất Việt Nam

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại Trường đại học Mỏ - Địa chất vào hồi … giờ … ngày …

tháng… năm…

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội

hoặc Thư viện Trường đại học Mỏ - Địa chất

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 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) 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;

- 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: 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: 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; Mô hình hoá các đối tượng nghiên cứu bằng các mô hình cụ thể 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

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 các thầy, cô giáo 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 ương và các Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh Nghệ An, Thanh Hóa, Yên Bái, Bắc Kạn, Tuyên Quang và tỉnh Lai Châu

NCS xin bày tỏ lòng biết 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 (MBVN) nằm trong đới rừng nhiệt đới gió mùa được tính từ dãy núi Bạch Mã trở ra, được giới hạn bởi tọa độ địa lý: Từ 160 đến 23,50 độ vĩ độ Bắc; Từ 1020 đến 1080 kinh độ Đông

Theo số liệu thống kê năm 2012, Tổng cục Thống kê Việt Nam, Miền Bắc Việt Nam bao gồm 31 tỉnh, thành có diện tích 167.782 km2 (phần đất liền), gồm 3 khu: Khu Bắc và Đông Bắc Bộ; Khu Tây Bắc và cực Bắc Trung Bộ; Khu Bắc Trung Bộ

- 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

- Miền Bắc Việt Nam 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

1.1.2 Khái lược lịch sử nghiên cứu địa chất và thực trạng thăm dò đá hóa MBVN

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 tỷ lệ 1: 2.000.000 có ý nghĩa hơn cả

* 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

b Khái quát về hiện trạng công tác điều tra, 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

1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

1.2.1 Đặc điểm cấu trúc địa chất

* 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 với 56 hệ tầng, trong đó có 7 hệ tầng chứa đá hoa hoặc đá vôi, vôi dolomit bị biến chất thành đá hoa

* 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 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

* 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 như sau:

- Thời kỳ tiền Cambri tái cải biến trong Phanerozoi;

- Thời kỳ tạo núi đa kỳ Neoproterozoi - Mesozoi sớm;

- Các trũng nội lục Paleozoi muộn - Kainozoi

* 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: đới đứt gãy sông Hồng, đứt gãy sông Chảy, đứt gãy sông Lô, đứt gãy Sông Mã, đứt gãy Sông Cả, đứt gãy Rào Nậy và 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

Theo đề án thống kê kiểm kê khoáng sản Việt Nam có thể chia khoáng sản

có mặt trong khu vực nghiên cứu thành 13 nhóm: sắt và hợp kim sắt; kim loại cơ

bản; kim loại nhẹ (titan); kim loại quý, đất hiếm và kim loại hiếm; phóng xạ (Urani), nhiên liệu (than); nguyên liệu hóa chất và phân bón; nguyên liệu gốm sứ,

thủy tinh, chịu lửa; khoáng sản nguyên liệu kỹ thuật; đá quý và bán quý; vật liệu

xây dựng; nước khoáng - nước nóng

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 Định nghĩa

Theo Peter W Harben và Robert L Bates (1984) đá hoa 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

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 và những đá silicat vôi

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

2.1.2 Các kiểu nguồn gốc thành tạo đá hoa

- 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

- 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

2.1.3 Khái niệm phân cấp tài nguyên/ trữ lượng

Thuật ngữ về tài nguyên và trữ lượng hiện có nhiều khái niệm và định nghĩa khác nhau trong hệ thống phân cấp của các nước trên thế giới và phần lớn đã được sử dụng khá lâu đời

Theo Quyết định về phân cấp tài nguyên khoáng sản rắn Việt Nam được ban hành theo Quyết định số 06/2006/QĐ-BTNMT ngày 07 tháng 6 năm 2006 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường, tài nguyên khoáng sản rắn, trong đó có đá hoa được phân thành:

- Nhóm tài nguyên khoáng sản xác định: được phân thành 02 loại là trữ lượng và tài nguyên Trữ lượng có 03 cấp: 111, 121 và 122; tài nguyên có 06 cấp:

Mỹ, tuy nhiên trong những năm gần đây thị trường tiêu thị có nhu cầu tăng mạnh

và xu thế chuyển dịch về khu vực Châu Á; đặc biệt nhu cầu tăng cao ở Trung Quốc, Ấn Độ

b Trong nước

Công nghệ khai thác chủ yếu hiện nay là thủ công kết hợp cơ giới, trong đó

sử dụng phương pháp nêm - tách, có sử dụng nổ mìn nhỏ để tách đá từ nguyên khối và vận chuyển xuống chân núi rồi đưa về xưởng chế biến (cưa, cắt, đánh bóng…) vẫn còn phổ biến Đối với các mỏ đá hoa chỉ sử dụng trong lĩnh vực làm bột carbonat calci thì hoạt động khai thác có sử dụng mìn để phá đá và tuyển chọn, phân loại thủ công tại thực địa, sau đó vận chuyển về nhà máy nghiền (cơ

sở chế biến)

Đối với mỏ khai thác đá khối làm ốp lát, kết hợp sản xuất bột thì quy trình khai thác không sử dụng khoan nổ mìn, mà sử dụng hệ thống khoan tách bằng nêm hoặc bột nở (một số mỏ ở Nghệ An), cưa cắt bằng dây kim cương (chủ yếu ở

Quỳ Hợp - Nghệ An, Lục Yên - Yên Bái) tại thực địa để tách các khối đá đá có kích thước khác nhau

c Miền Bắc Việt Nam

Đối với các mỏ đá hoa chỉ sử dụng trong lĩnh vực làm bột carbonat calci thì hoạt động khai thác có sử dụng mìn để phá đá và tuyển chọn, phân loại thủ công tại thực địa, sau đó vận chuyển về nhà máy nghiền (cơ sở chế biến) Đối với mỏ khai thác đá khối làm ốp lát, kết hợp sản xuất bột thì quy trình khai thác không sử dụng khoan nổ mìn, mà sử dụng hệ thống khoan tách bằng nêm hoặc bột nở (một số mỏ ở Nghệ An), cưa cắt bằng dây kim cương (chủ yếu

ở Quỳ Hợp - Nghệ An, Lục Yên - Yên Bái) tại thực địa để tách các khối đá đá

có kích thước khác nhau Kích thước khối tách chủ yếu phụ thuộc vào hệ thống phát triển khe nứt trong đá

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

a Đá khối làm ốp lát, trang trí và đồ mỹ nghệ

Các yêu cầu để sản xuất làm đá ốp lát:

- Yêu cầu về độ nguyên khối;

- Yêu cầu về kích thước;

- Sức tô điểm của đá ốp lát

b Sản xuất bột carbonat calci

- Sản xuất bột nặng: được dùng một lượng lớn trong công nghiệp sản xuất

giấy, sơn, chất phủ bề mặt, chất độn, phụ gia chất dẻo, cao su, các loại sợi, dược

phẩm,…

- Sử dụng làm bột nhẹ: Bột nhẹ được sử dụng trong các ngành công nghiệp

như giấy, mỹ nghệ, mỹ phẩm, nhựa, sơn, cao su, kem giặt, Để sản xuất bột nhẹ yêu cầu đá hoa và đá vôi trắng có hàm lượng CaO  54%; MgO  1%; R2O3 

Sử dụng làm vật liệu xây dựng thông thường gồm các chỉ tiêu: Giới hạn

kháng nén (cường độ kháng nén), độ bền cơ học của đá dăm, độ thoi dẹt (chiều rộng hạt  1/3 chiều dài hạt), độ sạch của đá,

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

* Phương pháp tiếp cận hệ thống kết hợp phương pháp địa chất truyền thống;

* Tổng hợp, phân tích và đối sánh tài liệu;

* Phương pháp mô hình hóa:

- Mô hình cụ thể: các thông tin hay công cụ ở dạng hình ảnh, sơ đồ, biểu đồ,

các mặt cắt địa chất liên hợp song song và không song song

- Mô hình trừu tượng: trong luận án sử dụng một số phương pháp toán địa chất, gồm:

+Mô hình toán thống kê: sử dụng để đánh giá các đặc trưng thống kê các

thông số địa chất - công nghiệp của các thân đá hoa như giá trị trung bình,

phương sai, hệ số biến thiên,

+ Giá trị trung bình X được xác định theo các công thức:

i N

i

X N



1

+ Phương sai 2thực nghiệm xác định theo công thức:

1

) (

1 2 2

N

i i

+ Hệ số biến thiên V:

%100

X

+ Hàm ngẫu nhiên ổn định: Hàm tương quan không gian K(h) phụ thuộc

vào bước quan sát, là đại lượng vectơ và được xác định theo công thức:

i

h i

x f h N h

K

1

1)

Trong đó: M(x): Giá trị trung bình của thông số nghiên cứu; N : Số điểm (công trình thăm dò) quan sát, h: bước quan sát; f(xi), f(xi+h): Giá trị của thông số nghiên cứu tại điểm quan sát thứ i và i + h

Hàm tương quan định mức, còn gọi hệ số tự tương quan R(h) xác định theo công thức :

 

2

)(



h K h

Trong đó: K(h): Hàm tương quan không gian; 2: Phương sai thực nghiệm

+ Hàm cấu trúc (variogram): Hàm variogramma nhằm mô tả mức độ, đặc

tính và cấu trúc của biến đổi không gian của thông số địa chất công nghiệp Các Variogramma thực nghiệm trên theo tuyến thăm dò có thể xác định theo công thức:

2

1

)()()(2

1)

i

x f h x f p n h



(2.17) Trong đó: n - số công trình trên tuyến, p - bước quan sát, f(x+h) và f(x) là

giá trị của thông số nghiên cứu tại điểm x+h và x

- Phương pháp đánh giá trữ lượng và dự báo tài nguyên

- Phương pháp đánh giá độ thu hồi đá khối làm ốp lát:

+ Theo tài liệu đo khe nứt ở trạm đo và mẫu lõi khoan:

Khoảng cách giữa các khe nứt thẳng đứng được lấy bằng 2 lần khoảng cách giữa các mặt phẳng khe nứt nằm ngang theo công thức: Liđ = K.Lin

Trong đó: K là hệ số chuyển đổi lấy bằng 2; Lin: Khoảng cách giữa các khe nứt nằm ngang xác định theo mẫu lõi khoan, được xác định theo công thức: Ln = K.Lđ

+ Theo tài liệu mở moong khai thác thử: đá khối khai thác tại moong theo phương pháp bán thủ công, dùng khoan khí nén tạo các đường khoan thẳng đứng

và nằm ngang để tách các khối đá Toàn bộ khối đá khai thác ra theo các kích cỡ khác nhau sau khi sơ chế đạt tiêu chuẩn được gửi gia công sản xuất thành đá tấm theo tiêu chuẩn đá ốp lát

Độ thu hồi đá khối được tính theo công thức: K = Vt /Vm 100%

Với: Vt : tổng thể tích đá khối các kích cỡ đạt tiêu chuẩn (m3); Vm: Thể tích moong khai thác (m3)

Độ thu hồi của khối từ khối lượng đá lấy ra, tính bằng % và sự phân bố khối theo phân cấp tiêu chuẩn của nhà nước (GOST)

- Phương pháp đánh giá giá trị kinh tế tài nguyên đá hoa:

- Nghiên cứu ứng dụng phần mềm chuyên dụng:

+ Phần mềm Surpac;

+ Phần mềm Surfer;

+ Phần mềm MS Excel

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

VIỆT NAM 3.1 ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ ĐÁ HOA MIỀN BẮC VIỆT NAM

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

Theo tài liệu địa chất hiện có, ở Miền Bắc Việt Nam những địa tầng chứa đá hoa trắng được khai thác làm đá ốp lát và sản xuất bột nặng gồm các hệ tầng (hình 3.1) sau:

- Hệ tầng An Phú (NP - Є1 ap): phân bố trong đới kiến tạo các đai tạo núi

nội lục Paleozoi sớm vùng Tây Việt Bắc, tập trung ở Yên Bái, chủ yếu là vùng Lục Yên, Yên Bình;

- Hệ tầng Hà Giang (Є3 hg): phân bố trong đới kiến tạo các đai tạo núi nội lục

Paleozoi sớm vùng Tây Việt Bắc, tại khu vực Hà Giang, Tuyên Quang, Yên Bái;

- Hệ tầng Chang Pung (Є2cp): phân bố trong đới kiến tạo các đai tạo núi nội

lục Paleozoi sớm vùng Tây Việt Bắc, tại khu Tuyên Quang;

- Hệ tầng Hàm Rồng (Є3 - O1hr): phân bố trong đới kiến tạo các đai tạo núi nội

lục Paleozoi sớm vùng Tây Bắc Bộ, tại khu vực Mường Lát (Thanh Hóa)

- Hệ tầng Mia Lé (D1 ml): phân bố trong đới kiến tạo các đai tạo núi nội lục

Paleozoi sớm vùng Tây Việt Bắc tại Tuyên Quang và vùng Đông Bắc Bắc Bộ tại khu vực Bắc Kạn;

- Hệ tầng Bản Páp (D1-2bp): phân bố trong đới kiến tạo các đai tạo núi nội

lục Paleozoi sớm vùng Tây Bắc Bộ tại Điện Biên, Thanh Hóa và địa khu biến chất cao Hoàng Liên Sơn, á địa khu Phan Si Pan

- Hệ tầng Bắc Sơn (C - P1 bs): phân bố trong địa khu biến chất cao Phu hoạt,

á địa khu Phu Hoạt và đai tạo núi Paleozoi muộn - Mesozoi sớm Trường Sơn, tại vùng Nghệ An (Quỳ Hợp, Con Cuông, Tân Kỳ) và phía tây Thanh Hóa (Ngọc Lạc);

3.1.2 Đặc điểm phân bố đá hoa

a Vùng Yên Bái

Trên địa bàn tỉnh Yên Bái, đá hoa trong hệ tầng An Phú (PR3-Є1ap) phân bố

thành dải kéo dài hơn 30 km theo phương tây bắc từ Mông Sơn (Yên Bình) đến Núi

Chuông (Lục Yên), chiều rộng từ 2,0 đến 10 km

b Vùng Bắc Kạn - Khu vực Ba Bể

Kết quả tổng hợp tài liệu điều tra, thăm dò cho thấy các đá hoa chỉ phân bố ở tập 3 thuộc phân hệ tầng Mía Lé trên (D1ml2) tập trung ở các vùng Tân Lập, Bản Lồm, Vũ Muộn… thuộc Ba Bể là có triển vọng hơn cả

c Vùng Tuyên Quang - Khu vực Hàm Yên

Kết quả tổng hợp tài liệu điều tra, thăm dò cho thấy các đá hoa khu vực Hàm Yên, Tuyên Quang chủ yếu phân bố ở phân hệ tầng Hà Giang trên (Єhg)

Ngoài ra, vùng Việt Bắc đá hoa còn phân bố ở một số khu vực thuộc tỉnh Hà

Giang,

d Vùng Nghệ An

Tổng hợp các tài liệu nghiên cứu về địa chất và khoáng sản trên địa bàn tỉnh Nghệ An cho thấy các loại đá hoa ở Nghệ An đáp ứng yêu cầu sản xuất đá khối làm ốp lát, đồ mỹ nghệ và sản xuất bột nặng carbonat calci Tập trung chủ yếu ở các huyện Quỳ Hợp, Quỳ Châu, Tân Kỳ, ít hơn là huyện Quỳnh Lưu, Anh Sơn, Con Cuông Về mặt địa chất, đá hoa phân bố trong địa bàn tỉnh Nghệ An tập

trung chủ yếu trong hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs)

c Các vùng khác

Ngoài các vùng tập trung chính nêu trên, ở Miền Bắc Việt Nam đá hoa còn phân bố ở tây Thanh Hóa, Điện Biên, Hòa Bình Tại các vùng này, đá hoa phân bố với quy mô không lớn, chất lượng không cao và mức độ điều tra đánh giá còn hạn chế

3.2 ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG

- Thành phần khoáng vật chủ yếu của đá hoa Miền Bắc Việt Nam là calcit (90 - 100%), ngoài ra còn có dolomit, graphit, phlogopit,

- Thành phần hóa học và tính chất cơ lý được tổng hợp ở bảng 3.1

3.3 NGUỒN GỐC ĐÁ HOA MIỀN BẮC VIỆT NAM

Đá hoa Miền Bắc Việt Nam có 2 kiểu nguồn gốc chính:

- Kiểu nguồn gốc biến chất khu vực: Trong khu vực nghiên cứu các thành

tạo đá hoa trong hệ tầng An Phú phân bố trên diện tích khá rộng, hầu như ít có sự khác biệt Đá hoa màu trắng hạt nhỏ đến lớn, cấu tạo phân lớp dày đến dạng khối, dạng dải, kiến trúc hạt biến tinh Trên mặt cắt đặc trưng ở khu vực Lục Yên là sự có mặt các lớp đá hoa xen lớp mỏng hoặc thấu kính đá phiến lục, phiến kết tinh đặc trưng cho kiểu biến chất khu vực

- Kiểu nguồn gốc biến chất nhiệt tiếp xúc (biến chất nhiệt): Đá hoa hệ tầng

Bắc Sơn phân bố ở Nghệ An có màu trắng, xám trắng, hạt mịn đến trung bình, cấu tạo khố 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

Ở khu vực Ba Bể (Bắc Kạn), đá hoa chủ yếu có màu xám trắng, xám xanh kiến trúc hạt biến tinh, cấu tạo khối, phân lớp dày Tại các vị trí tiếp xúc gần các khối xâm nhập calcit tái kết tinh với các tinh thể có kích thước lớn không đều Mức độ kết tinh của đá không đồng đều, mang tính địa phương rõ Đá hoa chỉ có

ở những nơi phân bố gần các thể xâm nhập Đá hoa không phân bố theo tập, lớp

ổn định mà tạo thành từng khu, có ranh giới chuyển tiếp với loại đá vôi có màu trắng hồng, loang lổ

Tóm lại: Đá hoa Miền Bắc Việt Nam có 2 kiểu nguồn gốc chính là biến chất khu vực và biến chất nhiệt, chúng có mặt chủ yếu trong 7 hệ tầng trầm tích, trầm tích biến chất và tập trung chủ yếu trong các thành tạo trầm tích biến chất hệ tầng An Phú (NP - Є 1 ), hệ tầng Bắc Sơn (C - P), ít hơn trong các thành tạo trầm tích tuổi Cambri (Є) (hệ tầng Hà Giang, hệ tầng Chang Pung, hệ tầng Hàm Rồng) và hệ Devon (hệ tầng Mia Lé, hệ tầng Bản Páp) Đá hoa màu trắng đạt tiêu chuẩn làm ốp lát và sản xuất bột nặng carbonat calci có tiềm năng khá lớn

đã được điều tra thăm dò và khai thác công nghiệp ở hai khu vực là khu vực Quỳ Hợp - Tân Kỳ, tỉnh Nghệ An và khu vực Lục Yên - Yên Bình, tỉnh Yên Bái

Bảng 3.1: Tổng hợp thành phần hóa học và tính chất vật lý của đá hoa Miền Bắc Việt Nam

(%)

MgO (%)

Độ trắng (%)

Thể trọng (g/cm 3 )

Kháng nén bão hòa (kg/cm 2 )

Kháng kéo bão hòa (kg/cm 2 )

Lực dính kết (kg/cm 2 )

Yên Bình 55,59 0,206 85,54 - 95,85 2,68 - 2,72 570 - 870 123 - 187 Lục Yên 54,18 0,47 91,95 2,68 - 2,73 624 - 984 39,2 - 67,2 84-155