Đặc điểm thành phần vật chất và định hướng sử dụng khoáng sản sét trên địa bàn thành phố đà nẵng

Đề tài “Đặc điểm thành phần vật chất và định hướng sử dụng khoáng sản sét trên địa bàn thành phố Đà Nẵng” góp phần đáp ứng nhu cầu khách quan nêu trên.. Mục đích của đề tài Đề tài luận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN VĂN DUYÊN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN VĂN DUYÊN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS TS TRẦN BỈNH CHƯ

HÀ NỘI - NĂM 2014

2

LỜI CAM ĐOAN

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

số liệu được sử dụng trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng Kết quả nghiên cứu trong luận văn của tôi là trung thực, chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Duyên

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Tính chất và công dụng của khoáng sản sét 32 2.2 Đặc điểm địa hóa, khoáng vật học của khoáng vật sét 37 2.3 Các kiểu nguồn gốc khoáng sản sét 39 2.4 Tình hình khai thác, sử dụng hiện nay 39 2.5 Một số thuật ngữ sử dụng trong luận văn 40

CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ KHOÁNG SẢN SÉT TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

43

3.2 Đặc điểm hình thái thân khoáng sản 44

4

CHƯƠNG 4 ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT KHOÁNG SẢN SÉT TRÊN

ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

72

4.1 Đặc điểm thành phần vật chất 72 4.2 Đặc điểm thành phần hóa học 75

CHƯƠNG 5 MỘT SỐ ĐỀ XUẤT ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG KHOÁNG SẢN SÉT

5

1 Bảng 2.1 Các khoáng vật sét chính 38

2 Bảng 3.1: Bảng thống kê các mỏ sét thành phố Đà Nẵng 44

3 Bảng 3.2 Bảng tổng hợp đặc điểm hình thái các thân sét 63

4 Bảng 3.3 Tổng hợp tiềm năng khoáng sản sét 71

5 Bảng 4.1 Thành phần khoáng vật của sét trầm tích 72

6 Bảng 4.2 Giá trị píc nhiệt đặc trưng cho các khoáng vật trên giản

đồ nhiệt

73

7 Bảng 4.3 Thành phần khoáng vật của sét phong hóa 74

8 Bảng 4.4 Giá trị píc nhiệt đặc trưng cho các khoáng vật trên giản

đồ nhiệt

75

9 Bảng 4.5 Hàm lượng các oxit cơ bản trong mỏ sét Hòa Bắc 75

10 Bảng 4.6: Hàm lượng các oxit cơ bản trong mỏ sét Hòa Sơn - Hòa Nhơn (mẫu hóa đơn)

76

11 Bảng 4.7 Hàm lượng các oxit cơ bản trong mỏ sét Hòa Sơn - Hòa

Nhơn (mẫu hóa nhóm)

6

15 Bảng 4.11 Bảng cấp hạt mỏ sét Hòa Bắc 79

16 Bảng 4.12 Bảng cấp hạt sét thân khoáng Đại La 80

17 Bảng 4.13 Bảng cấp hạt mỏ sét Hòa Phú - Hòa Phong 1 80

19 Bảng 4.14 Bảng cấp hạt thân khoáng sét An Châu 81

20 Bảng 4.15 Bảng cấp hạt thân khoáng sét Phú Sơn 81

21 Bảng 4.16: Tính chất cơ lý mỏ sét Hòa Bắc 83

22 Bảng 4.17 Các tính chất cơ lý của thân khoáng Đại La 84

23 Bảng 4.18 Các tính chất cơ lý của sét khu vực mỏ Hòa Phú - Hòa Phong 1

84

24 Bảng 4.19 Các tính chất cơ lý của thân khoáng sét An Châu 85

25 Bảng 4.20 Tính chất cơ lý của thân sét Phú Sơn 86

26 Bảng 5.1 Bảng so sánh chất lượng sét tại các mỏ với yêu cầu kỹ

thuật đất sét để sản xuất gạch đặc

93

27 Bảng 5.2 Bảng so sánh chất lượng sét tại các mỏ với yêu cầu kỹ

thuật đất sét để sản xuất ngói

95

28 Bảng 5.3 Bảng so sánh chất lượng sét tại các mỏ với yêu cầu kỹ

thuật hỗn hợp sét nguyên liệu để sản xuất ximăng Poóclăng

97

29 Bảng 5.4 Bảng so sánh chất lượng sét tại các mỏ với yêu cầu kỹ

thuật đất sét để sản xuất gốm sứ xây dựng

98

7

1 Hình 1.1: Vị trí khu vực nghiên cứu trên bình đồ cấu trúc khu vực 16

2 Hình 3.1 Ảnh khu vực thân khoáng Nam Mỹ 45

3 Hình 3.2 Ảnh khu vực thân khoáng Nam Yên 46

4 Hình 3.3 Ảnh khu vực thân sét Phú Hạ 48

5 Hình 3.4 Ảnh thân sét phong hóa Đại La 49

6 Hình 3.5 Ảnh khu vực thân sét Diêu Phong 54

7 Hình 3.6 Ảnh hoạt động khai thác sét An Châu 55

8 Hình 3.7 Toàn cảnh thân khoáng Dương Lâm, một phần đã khai

9 Hình 3.8 Ảnh khu vực thân khoáng Túy Loan 58

10 Hình 3.9 Ảnh khu vực thân khoáng Duyên Sơn 60

11 Hình 3.10 Ảnh khu vực thân khoáng Phú Sơn 62

8

1 Bản vẽ 3.1 Sơ đồ phân bố mỏ sét Hòa Bắc 47

2 Bản vẽ 3.2 Sơ đồ phân bố mỏ sét Hòa Sơn - Hòa Nhơn 50

3 Bản vẽ 3.3 Sơ đồ phân bố mỏ sét Hòa Phú - Hòa Phong 1 52

4 Bản vẽ 3.4 Sơ đồ phân bố mỏ sét Hòa Phú - Hòa Phong 2 57

5 Bản vẽ 3.5 Sơ đồ phân bố mỏ sét Hòa Phong - Hòa Khương 59

9

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Từ thời tiền sử, loài người đã sử dụng đất sét vào các lĩnh vực phục vụ cuộc sống Ngày nay, Sét là một loại khoáng sản có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, khoáng sản sét thường được sử dụng trong sản xuất đồ gốm,

sứ, gạch, ngói, nguyên liệu cho sản xuất ximăng và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác Thành phố Đà Nẵng đang có tốc độ phát triển đô thị hoá rất mạnh, do đó nhu cầu sử dụng nguyên liệu sét trong các ngành kinh tế là rất lớn

Theo các tài liệu điều tra cơ bản địa chất từ trước đến nay và một số công trình nghiên cứu về địa chất khoáng sản, trên địa bàn thành phố Đà Nẵng có nhiều loại tài nguyên khoáng sản, trong đó, tiềm năng về khoáng sản sét khá lớn Tuy nhiên, mới chỉ dừng lại ở công tác điều tra, đánh giá sơ bộ, hoặc đề ra định hướng sử dụng cho một số mỏ dựa theo kết quả phân tích thành phần hóa học, chưa có các nghiên cứu về thành phần vật chất Do đó, những đề xuất định hướng sử dụng loại khoáng sản này vào ngành kinh tế phù hợp vẫn còn chung chung, chưa đảm bảo mục tiêu sử dụng tiết kiệm nguồn khoáng sản và mang lại hiệu quả kinh tế cao Khoáng sản sét mới chỉ được khai thác, sử dụng để sản xuất gạch, một số khu vực khai thác không triệt để, gây lãng phí tài nguyên khoáng sản, mặc dù đây là loại khoáng sản chỉ có hạn, không thể tái tạo Đề tài

“Đặc điểm thành phần vật chất và định hướng sử dụng khoáng sản sét trên địa bàn thành phố Đà Nẵng” góp phần đáp ứng nhu cầu khách quan nêu trên

2 Mục đích của đề tài

Đề tài luận văn có mục đích: Làm sáng tỏ đặc điểm thành phần vật chất của khoáng sản sét trong vùng nghiên cứu, làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất định hướng sử dụng loại khoáng sản này vào ngành kinh tế phù hợp, đảm bảo sử dụng tiết kiệm nguồn khoáng sản sét trên địa bàn thành phố Đà Nẵng và mang lại hiệu quả kinh tế cao

10

3 Nhiệm vụ của đề tài

Để đạt được mục đích trên, nhiệm vụ của đề tài là:

- Nghiên cứu đặc điểm thành phần vật chất của khoáng sản sét trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

- So sánh với các tiêu chuẩn hiện hành, đánh giá chất lượng sét và đề xuất định hướng sử dụng khoáng sản sét trên địa bàn thành phố Đà Nẵng vào ngành kinh tế phù hợp

4 Phương pháp nghiên cứu

Để giải quyết các nhiệm vụ nêu trên, tác giả sử dụng hệ phương pháp nghiên cứu sau:

a) Kế thừa kết quả của giai đoạn trước; một số công trình trước đây Tổng hợp, phân tích xử lý tài liệu hiện có: bao gồm các tài liệu về đo vẽ bản đồ địa chất, đặc biệt là công tác tìm kiếm, thăm dò khoáng sản sét

b) Phương pháp khảo sát địa chất ngoài thực địa: lộ trình địa chất, khai đào, các moong của các doanh nghiệp đang khai thác, lấy các loại mẫu đặc biệt

là mẫu thạch học, mẫu cơ lý …

c) Phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm: mẫu nhiệt, rơnghen, cơ lý …

d) Sử dụng các phần mềm chuyên dụng để xử lý tài liệu, phương pháp tổng hợp, so sánh

5 Điểm mới của đề tài

Kết quả nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm thành phần vật chất của khoáng sản sét trên địa bàn thành phố Đà Nẵng bằng các phương pháp phân tích định lượng mới theo phương pháp Rơnghen nhiễu xạ và nhiệt vi sai; đồng thời đề xuất định hướng sử dụng khoáng sản sét vào ngành kinh tế phù hợp đảm bảo sử dụng tiết kiệm nguồn khoáng sản và mang lại hiệu quả kinh tế

6 Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn

11

- Ý nghĩa khoa học: Góp phần làm sáng tỏ thành phần vật chất và đặc điểm phân bố khoáng sản sét trên địa bàn thành phố Đà Nẵng nhằm định hướng

sử dụng khoáng sản trong khu vực nghiên cứu vào các lĩnh vực kinh tế một cách

phù hợp và có hiệu quả kinh tế cao

- Giá trị thực tiễn: Cung cấp cho các nhà quản lý và các doanh nghiệp về thành phần vật chất khoáng sản sét trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, làm cơ sở cho việc định hướng khai thác sử dụng và xác định giá trị của mỏ cho những khu vực có điều kiện địa chất tương tự

7 Cơ sở tài liệu của luận án

Luận văn được xây dựng dựa trên cơ sở tài liệu của các công trình sau:

- Báo cáo kết quả đo vẽ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Hội An - Đà Nẵng (Cát nguyên Hùng và nnk, 1995)

- Báo cáo Điều tra đánh giá trữ lượng, chất lượng sét tại một số xã thuộc huyện Hoà Vang - thành phố Đà Nẵng (Sở Khoa học và Công nghệ Đà Nẵng, 2004)

- Báo cáo Quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng nguyên liệu sét trên địa bàn thành phố, giai đoạn 2010-2020 (Sở Tài nguyên và Môi trường

Đà Nẵng, 2010)

- TCVN sét gạch ngói, sứ gốm, sản xuất xi măng

- Học viên đã trực tiếp nghiên cứu thực địa bổ sung, lấy các mẫu của các

mỏ điển hình trên địa bàn thành phố Đà Nẵng để xác định thành phần vật chất của khoáng sản sét bằng phương pháp phân tích Rơnghen nhiễu xạ và nhiệt vi sai Ngoài ra, tác giả còn tham khảo từ các công trình khác đã được công bố trong và ngoài nước

8 Kết cấu của luận án

12

Luận văn gồm 108 trang A4 đánh máy vi tính với 29 bảng, 5 bản vẽ, 11 hình, ảnh minh hoạ Bên cạnh phần mở đầu, kết luận và phần phụ lục, nội dung của luận án bao gồm 5 chương, trình bày tóm tắt như sau:

Chương 1: Khái quát đặc điểm cấu trúc địa chất vùng Đà Nẵng

Chương 2: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Đặc điểm phân bố khoáng sản sét trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

Chương 4: Đặc điểm thành phần vật chất khoáng sản sét trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

Chương 5: Đề xuất định hướng sử dụng khoáng sản sét trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Khoáng sản, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Trần Bỉnh Chư

Trong quá trình hoàn thành luận văn, tác giả luôn nhận được sự quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn khoa học tận tình của PGS.TS Trần Bỉnh Chư, các ý kiến đóng góp quý báu của Ban giám hiệu nhà trường, Ban Chủ nhiệm Khoa Địa chất, Phòng Sau Đại học, các thầy, các cô trong Bộ môn Khoáng sản Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồng thời tác giả còn nhận được sự quan tâm tạo điều kiện thuận lợi của Ban lãnh đạo Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Đà Nẵng

Nhân dịp này tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quí báu đó và bày

tỏ lòng biết ơn chân thành tới các cơ quan, các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp và những tác giả đi trước đã cho phép sử dụng và kế thừa những kết quả nghiên cứu của mình

Tác giả xin chân thành cảm ơn

13

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÙNG ĐÀ NẴNG

1 Vị trí vùng nghiên cứu trên bình đồ cấu trúc khu vực

1.1 Vị trí địa lý vùng nghiên cứu

Thành phố Đà Nẵng gồm vùng đất liền và vùng quần đảo trên biển Đông,

có diện tích tự nhiên là 1.283,42 km2; trong đó, các quận nội thành chiếm diện tích 241,51 km2, các huyện ngoại thành chiếm diện tích 1.041,91 km2 Vùng đất liền nằm ở 15055' đến 16014' vĩ độ Bắc, 107018' đến 108020' kinh độ Đông, phía Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên Huế, phía Tây và phía Nam giáp tỉnh Quảng Nam, phía Đông giáp Biển Đông Vùng biển gồm quần đảo Hoàng Sa nằm ở 15045’ đến 17015’ vĩ độ Bắc, 1110 đến 1130 kinh độ Đông

Nằm ở trung độ của đất nước, trên trục giao thông Bắc - Nam về đường

bộ, đường sắt, đường biển và đường hàng không, cách Thủ đô Hà Nội 764 km

về phía Bắc, cách thành phố Hồ Chí Minh 964 km về phía Nam

Vùng nghiên cứu là vùng đất liền của thành phố Đà Nẵng

1.2 Vị trí vùng nghiên cứu trên bình đồ cấu trúc khu vực

Khu vực Đà Nẵng nằm trong đai tạo núi Paleozoi giữa Đà Nẵng - Sê Kông Trên bình đồ cấu trúc phần đất liền của nước ta, khu vực này được đánh dấu bằng số 3 (hình 1.1)

Đai này có dạng uốn cong tiếp giáp với đai tạo núi Trường Sơn qua đới đứt gãy Huế - Hương Hóa ở phía Bắc và địa khu Kon Tum qua đới đứt gãy Tam

Kỳ - Phước Sơn ở phía Nam Trong kiến sinh Indosini hoặc Himalaya, nó bị bẻ gập lại tạo thành hai cánh: cánh Đà Nẵng phương Tây Bắc - Đông Nam phân bố

ở phía tây các tỉnh Quảng Trị, Thừa Thiên Huế và thành phố Đà Nẵng; cánh Sê Kông phương kinh tuyến nằm dọc vùng biên giới Việt - Lào giáp Tây Nguyên

Về địa hình, đai tạo núi này chiếm một phần dãy Trường Sơn có những

14

đỉnh núi cao trên 2000m, với sườn đông khá dốc thấp dần xuống vùng đồng bằng ven biển Bình-Trị-Thiên và Quảng Nam, còn sườn tây đổ thoải hơn về tả ngạn sông Mê Kong, trải rộng trên địa bàn các tỉnh Hạ Lào và Đông Bắc

Campuchia

Tham gia vào đai tạo núi này có các yếu tố sau:

- Tổ hợp thạch - kiến tạo rìa lục địa rift sinh Neoproterozoi - Ordovic sớm:

Tổ hợp này gồm đá phiến thạch anh-mica, quaczit, đá hoa, đá phun trào mafic biến đổi được xếp vào phức hệ Khâm Đức - Núi Vú và hệ tầng A Vương

có bề dày chung khoảng 4000m, lộ ra ở các dải Bắc Tây Bắc vùng A Lưới kéo

về phía Tây Nam đứt gãy Đà Nẵng - Khe Sanh, dải phương kinh tuyến ở rìa tây tỉnh Kon Tum, và dải phương vĩ tuyến ở các huyện Đông Giang, Tây Giang (tỉnh Quảng Nam) và thành phố Đà Nẵng

Tổ hợp này bao gồm hệ tầng Long Đại, phân bố rộng rãi ở các tỉnh Trị-Thiên và Tây Bắc Quảng Nam Dãy gồm chủ yếu trầm tích lục nguyên dày dày trên 3000m, có dạng phân nhịp xen đá phiến sét đen, lớp mỏng andesit-dacit

Bình-đi kèm với vật liệu nguồn núi lửa trong cát kết chứa hóa thạch

- Tổ hợp thạch - kiến tạo cung rìa lục địa Silur:

Tham gia tổ hợp này có các xâm nhập kiềm - vôi Silur, thường được xếp vào phức hệ Trà Bồng hoặc Diên Bình với các pha diorit, granodiorit, granit, hầu hết có dạng gneis

- Tổ hợp thạch - kiến tạo đồng va chạm Silur muộn - Devon sớm:

Các thể xâm nhập granit-gneis dạng mắt nguồn gốc vỏ, phát triển thành các dải kéo dài dọc theo đứt gãy trượt bằng phương Bắc Tây Bắc Đà Nẵng - Khe Sanh và đứt gãy cắt trượt phương vĩ tuyến Prao - Đà Nẵng

- Tổ hợp thạch - kiến tạo cung rìa lục địa Carbon muộn - Permi giữa:

Các trầm tích carbonat-carbon-permi trung với chiều dày đến 300m phân

bố hạn chế ở vùng Hội An và Tây Bắc Thừa Thiên Huế

15

- Tổ hợp thạch - kiến tạo đồng va chạm Permi muộn - Trias sớm:

Các xâm nhập granit đồng va chạm nguồn gốc vỏ tuổi P3-T1 xuyên lên rầm rộ tạo thành các batholit đồng động học và các xâm nhập granit chứa thiếc

và volfram hậu động học kích thước không lớn, kiểu thể nấm hoặc thể nút phân

bố tại một số nơi ở Bắc Trung bộ cũng như Hạ Lào Đi kèm với granit kiểu vỏ nói trên còn có lác đác các xâm nhập mafic cao Ti (gabro-pyroxen, gabro)

16

Hình 1.1: Vị trí khu vực nghiên cứu trên bình đồ cấu trúc khu vực

Khu vực nghiên cứu

17

1.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản

Theo tính chất của các công trình nghiên cứu trong khu vực, lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản ở khu vực Trung Trung bộ nói chung và của khu vực thành phố Đà Nẵng nói riêng có thể được chia làm hai giai đoạn: giai đoạn trước năm 1975 và sau năm 1975

1.2.1 Giai đoạn trước năm 1975

Trong giai đoạn này có một số công trình do các nhà địa chất Pháp thực hiện như: R.Bourret (1925), J.Fromaget (1937) và E.Saurin (1939) thành lập Bản đồ địa chất Đông Dương tỷ lệ 1:2.000.000 và công bố cuốn sách "Đông Dương - Kiến trúc địa chất, các mỏ quặng và mối liên quan của chúng với kiến tạo" in năm 1941 Ngoài ra còn có các công trình của A Lacroix (1933) và J.H Hoffet (1930, 1935, 1938); Các công trình của các nhà địa chất Việt Nam như:

Lê Thạc Xinh (1967), Trần Kim Thạch (1974)

1.2.2 Giai đoạn sau năm 1975

Sau năm 1975 công tác nghiên cứu, điều tra cơ bản về địa chất trên toàn miền Trung nói chung và ở khu vực thành phố Đà Nẵng nói riêng đã được tiến hành một cách có hệ thống để đáp ứng yêu cầu xây dựng nền kinh tế và quốc phòng của cả nước Các công trình nghiên cứu chính liên quan đến khu vực thành phố Đà Nẵng bao gồm:

Các nghiên cứu về địa chất:

- Bản đồ địa chất miền Nam Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 (Nguyễn Xuân Bao

18

- Điều tra địa chất đô thị Đà Nẵng - Hội An (Cục Địa chất Việt Nam 1991-1994);

Các công trình nghiên cứu, thăm dò và khai thác các loại khoáng sản:

- Bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:50.000, nhóm tờ Hội An - Đà Nẵng (Cát Nguyên Hùng và nnk, 1995);

- Bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:50.000, nhóm tờ Nam Đông, Lê Văn Trảo và nnk, 1994);

- Thăm dò cát Nam Ô (Đoàn Địa chất 501-Liên Đoàn Địa chất Trung Trung Bộ, 1981);

- Tìm kiếm wolfram-thiếc Tuý Loan (Đoàn Địa chất 501-Liên Đoàn Địa chất Trung Trung Bộ, 1990);

- Thăm dò các mỏ vật liệu xây dựng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng (Đoàn Địa chất 501-Liên Đoàn Địa chất Trung Trung Bộ và các Doanh nghiệp trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, 1993-2013);

- Điều tra đánh giá trữ lượng, chất lượng sét tại một số xã thuộc huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng (Sở Khoa học và Công nghệ Đà Nẵng, 2004);

- Quy hoạch khai thác, chế biến đá xây dựng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng đến năm 2010 (Sở Công nghiệp thành phố Đà Nẵng, 1998);

- Quy hoạch quản lý khai thác cát sông trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, giai đoạn 2006-2010 (Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Đà Nẵng, 2006);

- Quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng nguyên liệu sét trên địa bàn thành phố, giai đoạn 2010-2020 (Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Đà Nẵng, 2009);

- Quy hoạch thăm dò và khai thác đất đồi làm vật liệu san lấp trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, giai đoạn 2012-2015 (Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Đà Nẵng, 2012)

19

Chính học viên đã dành nhiều thời gian quan tâm đến các báo cáo, công trình nghiên cứu liên quan đến khoáng sản sét trên địa bàn thành phố Đà Nẵng Các báo cáo, kết quả nghiên cứu này được thu thập đầy đủ để thực hiện đề tài

“Đặc điểm thành phần vật chất và định hướng sử dụng khoáng sản sét trên địa bàn thành phố Đà Nẵng”

1.3 Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng Đà Nẵng

Diện tích thành phố Đà Nẵng phát triển rộng rãi các đá trầm tích biến chất, magma có tuổi từ Paleozoi đến Đệ Tứ Sau đây tác giả mô tả các thành tạo địa chất có mặt trên địa bàn thành phố Đà Nẵng theo tài liệu Bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:50.000, nhóm tờ Hội An - Đà Nẵng của Cát Nguyên Hùng và nnk, 1995 [2]

đá hoa và amphibolit, đá phiến amphibol

HỆ ORDOVIC-SILUA

Hệ tầng Trao (O-S tr)

Hệ tầng Trao phân bố ở khu vực Cẩm Khê - Phước Tường Đá của hệ tầng Trao tại Phước Tường đặc trưng bởi sự xen kẽ các loại đá phiến thạch anh-biotit, đá phiến thạch anh-felspat-biotit với các loại đá phiến felspat-thạch anh-

20

horblend, đá phiến thạch anh-felspat-horblend và đá phiến giàu granat, silimanit -disthen Trong đó, đáng quan tâm nhất là tập đá sừng phân bố dọc theo thấu kính magma xâm nhập phức hệ Đại Lộc tại dãy núi Cẩm Khê - Phước Tường

Hệ tầng Bol Atek (O-S bat)

Các đá của hệ tầng Bol Atek phát triển rộng rãi trên địa bàn thành phố Đà Nẵng Cụ thể:

Ở phía Bắc, khu vực bờ trái sông Cu Đê các đá của hệ tầng này kéo dài từ Trường Định qua khu vực đèo Mũi Trâu và sang địa phận huyện Nam Đông, tỉnh Thừa Thiên Huế

Ở phía Nam các đá của hệ tầng kéo dài từ núi Phước Tường, đèo Đại La theo hướng Tây Nam đến hết địa phận thành phố và tiếp tục kéo dài sang khu vực huyện Đông Giang, tỉnh Quảng Nam

Các đá của hệ tầng đặc trưng bởi sự xen kẽ các đá phiến mica, đá phiến sericit, đá phiến thạch anh-mica, đá phiến thạch anh-sericit và đá phiến thạch anh-plagioclas-mica, đá phiến thạch anh-plagioclas với các lớp đá phiến đen, các lớp quarzit

HỆ DEVON

Các đá của hệ tầng Tân Lâm phân bố chủ yếu dọc sông Cu Đê, kéo dài từ Thuỷ Tú đến khu vực đèo Mũi Trâu và tiếp tục kéo dài ra khỏi diện tích nghiên cứu sang đất Quảng Nam Mặt cắt của hệ tầng Tân Lâm khá ổn định, gồm hai tập:

Tập 1: Cát kết hạt thô, cát kết chứa sạn thạch anh màu xám trắng, xám hồng, lớp mỏng bột kết bị phiến hoá

Tập 2: Cát kết, bột-cát kết bị phiến hoá xen kẽ với cát kết, đá phiến sét, đá phiến sét sericit, các đá phiến thường có màu tím đặc trưng

HỆ CARBON-PERMI

21

Hệ tầng Ngũ Hành Sơn (C-P nhs)

Các đá của hệ tầng lộ ra thành các chỏm núi ở phường Hoà Hải, quận Ngũ Hành Sơn (khu danh lam thắng cảnh Ngũ Hành Sơn) Hệ tầng được đặc trưng bởi các đá vôi bị hoa hoá không đều màu xám trắng, xám đen, xám hồng, xám phớt vàng xen kẹp các lớp mỏng đá phiến thạch anh-sericit, phiến sét sericit, đá phiến dạng quarzit màu xám, xám đen

Hệ tầng này gồm các trầm tích sông, biển được xác lập theo các kết quả khoan ở khu vực Miếu Bông, La Châu, Hòa Tiến Bề dầy trung bình 10 - 33 m Thành phần trầm tích của hệ tầng gồm 2 tập:

Tập dưới: Cát, sạn, sỏi xen các lớp mỏng bột sét màu xám xanh, xám vàng

Tập trên: Sét bột, bột sét xen các lớp mỏng cát bột sét, cát bột mầu xám xanh, xám tro

Hệ tầng này nằm phủ bất chỉnh hợp lên các đá trước Kainozoi và bị các trầm tích biển, đầm lầy phủ trên chúng Các lớp bột sét phía trên của hệ tầng bị phong hóa có mầu đỏ hồng loang lổ

Trầm tích hệ tầng Sông Vàng tạo nên thềm bậc 2 phân bố dọc thung lũng sông Túy Loan, Cầu Đỏ, thềm cao từ 20-30 mét, tạo thành các vòm thoải dọc thung lũng hoặc ôm sát chân núi Mặt cắt hệ tầng này gồm 2 tập:

Tập dưới: Cuội sỏi lẫn cát bột mầu vàng đỏ loang lổ

22

Tập trên: Bột sét lẫn cát màu vàng đỏ

Chiều dầy của hệ tầng từ 4,5-5 mét

Hệ tầng Hòa Tiến (mlQ11ht) được các tác giả bản đồ địa chất tờ Hội An -

Đà Nẵng xác lập (1996) trên cơ sở phân tích các tài liệu khoan tuyến Hòa Tiến - Miếu Bông Trầm tích của hệ tầng phân bố rộng rãi ở khu Hòa Tiến và ven sông Cầu Đỏ, Hòa Khương Thành phần thạch học chủ yếu gồm: Sét, bột sét, bột sét lẫn cát màu xám đen, xám xanh Chiều dầy từ 10 đến 30 mét

Các thành tạo hệ tầng La Châu (mQ11 lc) phân bố chủ yếu ở khu La Châu,

Hòa Khương, Hòa Tiến, Hòa Liên Diện lộ của hệ tầng tạo thành các vòm thoải

độ cao từ 20 đến 30 mét Mặt cắt của hệ tầng từ dưới lên gồm 4 tập như sau:

Tập 1: Cuội, sỏi gắn kết chắc bởi cát bột màu vàng đỏ Thành phần cuội chủ yếu là thạch anh có độ mài tròn tốt

Tập 2: Cát hạ nhỏ đến trung bình lẫn bột sét, màu vàng đỏ, xám xanh Sét chiếm khoảng 61 %, bột 31,2% Chiều dầy tập 0,3 đến 2,5 mét

Tập 3: Cát thạch anh có nhiều cỡ hạt, ở phần đáy có ít sạn, gắn kết yếu bởi hydroxit sắt màu vàng đỏ

Tập 4: Cát thạch anh màu trắng tinh khiết, bắt gặp ở các giếng nước và các lỗ khoan khu Phú Sơn 2, xã Hòa Khương Chiều dầy tập từ 2 đến 2,5 mét

Bề dầy chung của hệ tầng: 10 mét

Các trầm tích hệ tầng Đại Thạch (aQ12 đt) tạo thành thềm bậc 1 của các

sông suối có độ cao từ 8 đến 10 mét, với diện hẹp từ vài trăm m2 đến 1-2 km2 Mặt cắt của hệ tầng gồm 2 tập như sau:

Tập 1: Cát hạt trung bình đến thô lẫn ít sạn, bột sét, ở khu vực Đồng Nghệ gặp cuội sỏi lẫn cát

23

Tập 2: Bột sét màu xám vàng, loang lổ nâu đỏ, ở khu vực Đồng Nghệ tập sét này tạo thành các thấu kính dài 200-300 mét, rộng từ 50 đến 200 mét Trước đây tập sét này là đối tượng khai thác của các cơ sở xản xuất gạch tư nhân

Bề dầy trầm tích từ 10 đến 17 mét

Trầm tích hệ tầng Đà Nẵng tạo nên bề mặt đồng bằng có độ cao từ 8 đến

15 mét, phân bố tương đối rộng rãi ở khu vực Hòa Khương, Hòa Phong và Hòa Tiến Mặt cắt của hệ tầng từ dưới lên gồm các tập:

Tập 1: Cát, bột mầu xám vàng loang lổ, ít sạn thạch anh mài tròn khá, chiều dầy 3 mét

Tập 2: Cát lẫn sét bột màu xám nâu loang lổ đỏ, dầy 5 mét

Tập 3: Cát, sét, bột màu vàng loanh lổ nâu đỏ, dày 4 mét

Trầm tích của hệ tầng có độ chọn lọc kém, các tập sét có thể dùng làm nguyên liệu sản xuất gạch ngói

Trầm tích của hệ tầng tạo nên bề mặt đồng bằng khá bằng phẳng, độ cao

từ 4 đến 6 mét, phân bố chủ yếu ở khu vực Hòa Khương, Hòa Phong, Hòa Phú

Mặt cắt của hệ tầng khá đồng nhất, từ dưới lên chỉ gặp tập sét bột lẫn cát màu xám đen, xám xanh giàu di tích sinh vật biển Tại một số lỗ khoan gặp thấu kính cát; bột màu xám đen, dầy 0,5 đến 1 mét Bề dầy trầm tích đạt 4 đến 18 mét

1.3.2 Cấu trúc - kiến tạo

1.3.2.1 Các tầng cấu trúc

Dựa vào các đặc điểm thành phần thạch học, mức độ biến chất, biến vị và quan hệ địa tầng Vùng nghiên cứu được chia thành hai tầng cấu trúc chính: Tầng cấu trúc Paleozoi và tầng cấu trúc Kainozoi

a) Tầng cấu trúc Paleozoi: Tham gia vào tầng cấu trúc này có các thành

tạo trầm tích biến chất và trầm tích lục nguyên của hệ tầng Asan, Trao, Bol Atek, Tân Lâm Tầng cấu trúc này được chia thành hai phụ tầng cấu trúc

Phụ tầng cấu trúc dưới: Phụ tầng cấu trúc này bao gồm các trầm tích biến chất hệ tầng Asan, Trao, Bol Atek Các thành tạo của phụ hệ tầng này lộ ra ở khu vực các xã Hòa Bắc, Hòa Ninh, Hòa Phú, Hòa Phong và Hòa Khương Thành phần các đá tạo nên phụ hệ tầng này bao gồm các loại đá phiến: Đá phiến thạch anh biotit, đá phiến thạch anh mica, đá phiến thạch anh xerixit xen kẽ các tập mỏng quaczit Các đá bị biến chất và biến vị mạnh mẽ, tạo thành các nếp uốn nhỏ kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam

Phụ tầng cấu trúc trên: Phụ tầng cấu trúc này bao gồm các trầm tích biến chất yếu của hệ tầng Tân Lâm Các thành tạo của phụ hệ tầng cấu trúc này lộ ra

ở khu vực xã Hòa Ninh, Hòa Bắc Thành phần các đá tạo nên tầng cấu trúc bao gồm: Sét bột kết, sét kết bị ép phiến yếu xen kẽ các tập cát kết, cát kết dạng quaczit Đá bị biến chất yếu và bị dập vỡ do các hoạt động của đứt gẫy kiến tạo

25

b) Tầng cấu trúc Kainozoi: Tham gia vào tầng cấu trúc này có các thành

tạo trầm tích bở rời hệ Đệ Tứ với thành phần gồm: cuội, sạn, cát, bột, sét nguồn gốc sông, biển, tàn - sườn tích hỗn hợp Chiều dầy thay đổi từ vài mét đến vài chục mét, phân bố trong các thung lũng giữa núi và đồng bằng ven biển Các đá có thế nằm ngang, gắn kết yếu hoặc bở rời

1.3.2.2 Hoạt động đứt gãy

Trong vùng nghiên cứu có mặt ba hệ thống đứt gãy theo các phương: Đông Bắc - Tây Nam, Tây Bắc - Đông Nam và á vĩ tuyến

a) Hệ thống đứt gãy theo phương Đông Bắc - Tây Nam: Bao gồm các đứt

gãy có chu kỳ hoạt động lâu dài từ Paleozoi đến Kainozoi Các đứt gãy này kéo dài vài km đến vài chục km, biên độ dịch chuyển vài trăm mét Dọc theo các đứt gãy, đất đá bị vỡ vụn mạnh mẽ và kèm theo chúng là các hoạt động magma xâm nhập có thành phần từ axit đến bazơ

b) Hệ thống đứt gãy theo phương Tây Bắc - Đông Nam: Bao gồm các đứt

gẫy hoạt động từ trước Kainozoi đến Kainozoi Các đứt gãy này thường kéo dài vài km đến vài chục km, biên độ dịch chuyển tương đối nhỏ

c) Hệ thống đứt gãy theo phương á vĩ tuyến: Gồm các đứt gãy hoạt động

sau Kainozoi, chúng là những đứt gãy quy mô tương đối nhỏ

Hoạt động của các hệ thống đứt gãy tạo thành các vùng nâng, hạ trong khu vực nghiên cứu Ở các vùng hạ có điều kiện tích tụ các trầm tích bở rời hệ

Đệ Tứ là đối tượng chứa sét có nhiều giá trị cho các ngành công nghiệp và là đối tượng nghiên cứu chính của đề tài

1.3.3 Magma xâm nhập

Trong vùng nghiên cứu có những phức hệ magma xâm nhập sau:

có chiều rộng vài trăm mét, chiều dài từ 500m đến 2.000m phân bố chủ yếu về phía bắc khối granit Bà Nà Các đá của phức hệ gồm: Gabronorit, gabro horblendit, đá có màu xám sẫm

Phức hệ Chà Vằn phân bố ở phía Tây, Tây Nam của núi Đồng Đen, thuộc

xã Hoà Bắc, chúng tạo thành những thể nấm nhỏ Các đá của phức hệ này bao gồm: Gabronorit, gabrodiorit, gabrodiabas

Phức hệ Hải Vân phân bố ở phía Bắc thành phố Đà Nẵng và khu vực bán đảo Sơn Trà

Phức hệ Hải Vân chia thành 2 pha:

Pha 2 (γT3hv 2): granit biotit có muscovit, granit 2 mica, granit alaskit hạt nhỏ

Pha 1 (γT3hv 1): granit biotit, granit 2 mica, granodiorit biotit có muscovit hạt vừa đến lớn

Phức hệ Hoà Khương tạo khối nhỏ phân bố ở khu vực xã Hoà Khương với thành phần phân dị gồm gabrodiorit, dioritporphyrit, đá có màu xám sẫm, xám xanh phớt lục, hạt nhỏ, cấu tạo khối, kiến trúc dạng porphyr

27

Phực hệ này do Nguyễn Văn Trang và nnk xác lập (1985) trong giai đoạn lập bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỉ lệ 1:200.000 Phức hệ bao gồm 1 pha xâm nhập và 1 pha đá mạch Pha xâm nhập gồm chủ yếu granit biotit hạt nhỏ - vừa, granit biotit hạt vừa - lớn, granit 2 mica hạt nhỏ, granodiorit Pha đá mạch chủ yếu là các đá mạch aplit hạt nhỏ sáng màu, pecmatit, thạch anh turmalin, mạch greizen chứa thiếc

Trong phạm vi nghiên cứu gặp diện lộ một số khối nhỏ thuộc pha 1 của phức hệ Bà Nà ở phía Đông Nam hồ Đồng Nghệ, đá có thành phần chủ yếu là granit 2 mica, các đá này xuyên cắt và gây biến đổi đá vây quanh, chủ yếu là greizen hóa, sericit hóa kèm theo khoáng hóa thiếc - volfram

Tuổi của phức hệ Bà Nà được xếp vào Kreta muộn, dựa vào quan hệ xuyên cắt của chúng với đá vây quanh và tuổi tuyệt đối bằng phân tích K-Ar trong biotit đồng vị Rb/Sr trong đá (các phân tích trên của tuổi khoảng từ 133

÷136 ±6 triệu năm)

1.3.4 Khoáng sản

1.3.4.1 Khoáng sản kim loại

Các loại khoáng sản kim loại trên địa bàn thành phố Đà Nẵng gồm: đồng, thiếc, wolfram và vàng Cho đến nay đã đăng ký được 8 điểm khoáng sản và biểu hiện khoáng sản [2]

a) Đồng: Hiện mới chỉ phát hiện duy nhất điểm đồng Hoà Ninh Quặng

đồng xâm tán trong các vi mạch thạch anh, đá phiến sét than Hàm lượng đồng đạt 1,04% Các khảo sát ở khu vực này cho thấy các biểu hiện khoáng hoá đồng rất ít và ở dạng xâm tán thưa, hàm lượng thấp, không có khả năng tạo thành những thân quặng có giá trị

b) Thiếc - wolfram: Khoáng hoá thiếc - wolfram được phát hiện ở phía

Tây Nam thành phố thuộc các xã Hoà Ninh, Hoà Phú và Hoà Khương của huyện

28

Hoà Vang, gồm 5 điểm khoáng sản thuộc 2 nguồn gốc, thiếc - wolfram gốc và

sa khoáng Riêng điểm An Lợi và điểm Đồng Nghệ đã được tìm kiếm và đánh

giá trữ lượng

Khoáng hoá thiếc - wolfram gốc có 2 điểm là An Lợi (thuộc xã Hoà Ninh)

và Đồng Nghệ (xã Hoà Khương) Khoáng hoá nằm trong đới greisen hoá và các mạch thạch anh ở đới ngoại tiếp xúc giữa khối Bà Nà với các đá trầm tích lục nguyên bị biến chất Chúng tạo thành các thân quặng đạt hàm lượng công nghiệp Tuy nhiên số lượng các thân quặng không nhiều, kích thước thường nhỏ Kết quả khảo sát cho thấy 2 điểm khoáng sản này có qui mô nhỏ Điểm An Lợi

đã được tìm kiếm đánh giá có tài nguyên cấp 333: 10 - 15 tấn thiếc + wolfram, chưa đạt qui mô mỏ Do vậy không có ý nghĩa công nghiệp Tại 2 điểm này trước đây dân đã khai thác, nay đã ngừng khai thác

Loại sa khoáng thiếc - wolfram gặp 3 điểm: An Lợi, Đồng Nghệ, Măng Chua Khoáng hoá thiếc, wolfram bị phá huỷ từ các mạch quặng gốc và lắng đọng ở dạng sa khoáng trong các tích tụ ở lòng sông, suối và các bề mặt sườn Chiều dày tầng chứa sa khoáng khá lớn, hàm lượng khá cao, đạt chỉ tiêu công nghiệp Tuy nhiên diện phân bố nhỏ và phân bố rất không đồng đều Điểm An Lợi và Đồng Nghệ đã được tìm kiếm đánh giá, tài nguyên cấp 333: điểm An Lợi 48,6 tấn, điểm Đồng Nghệ 504,4 tấn Trữ lượng nhỏ, không đạt qui mô mỏ Hai điểm này đã được cấp phép khai thác tận thu, nay đã ngừng

Đánh giá chung về thiếc - wolfram trên địa bàn thành phố không có triển vọng khai thác công nghiệp ở hiện tại và trong tương lai không xa

c) Vàng: Kết quả điều tra cho đến nay mới phát hiện 2 điểm vàng gốc:

vàng gốc Hang Dơi (biểu hiện khoáng sản), vàng gốc khe Đương và 1 điểm vàng sa khoáng tại Tà Lang (điểm khoáng sản)

29

Điểm vàng gốc Hang Dơi có biểu hiện nghèo, hàm lượng thấp và qui mô nhỏ Điểm khoáng sản này đã được người Pháp khai thác theo kiểu tận thu khoáng sản Nhìn chung qui mô nhỏ, không có triển vọng

Điểm vàng gốc khe Đương phân bố ở thượng nguồn Khe Đương, thuộc xã Hòa Bắc hiện đã được Công ty TNHH một thành viên Trường Sơn khai thác Hiện nay đã ngừng và thành phố Đà Nẵng đang đề nghị Chính phủ khoanh định điểm vàng này vào khu vực phân tán nhỏ lẻ

Điểm vàng sa khoáng Tà Lang: Vàng phân bố trong thềm I của sông Bắc, diện phân bố không lớn, hàm lượng thấp và không đều, trữ lượng nhỏ Khu vực này cũng là nơi dân cư sinh sống và canh tác Do vậy không nên đầu tư thăm dò, khai thác

1.3.4.2 Nguyên liệu hóa chất và phân bón

Thuộc nhóm này có than bùn, gồm 2 mỏ: là Nam Ô và Hoà Tiến Mỏ Nam Ô đã được thăm dò Kết quả phân tích cho thấy đạt yêu cầu làm phân bón, trữ lượng cấp C2: 111.600m3 [2]

1.3.4.3 Nguyên liệu gốm sứ, thủy tinh

Thuộc nhóm khoáng sản này có 2 mỏ cát thuỷ tinh là Nam Ô và Hoà Tiến Trong đó mỏ Nam Ô đã được thăm dò năm 1981 Các kết quả phân tích cho thấy cát có chất lượng tốt, đạt yêu cầu cát thuỷ tinh Mỏ có trữ lượng cấp C2

trên 6 triệu tấn [2]

Điểm cát thuỷ tinh Hoà Tiến, qua kết quả điều tra bước đầu cho thấy có thành phần và chất lượng gần tương đương với cát Nam Ô Do vậy đây cũng là điểm khoáng sản có triển vọng, có thể tiến hành thăm dò, khai thác [2]

1.3.4.4 Vật liệu xây dựng

a) Đá xây dựng

Tiềm năng đá xây dựng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng bao gồm trữ lượng của các mỏ đã được thăm dò (cấp 111, 121, 122) và cấp tài nguyên tính

30

theo quy định tại Quyết định số 06/2006/QĐ-BTNMT ngày 07 tháng 6 năm

2006 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về phân cấp trữ lượng và tài nguyên khoáng sản rắn được tính cụ thể:

- Khu Lộc Hòa - Phước Thuận: Tổng diện tích tiềm năng là 526,44 ha, trữ lượng đã thăm dò là 31.193.025m3, tài nguyên dự báo là = 198.683.575m3 Tổng trữ lượng và tài nguyên là 229.876.600m3

- Khu Trung Nghĩa - Núi Hồng Vàng: Tổng diện tích 196,64 ha, trữ lượng

đã thăm dò là 5.088.500m3, tài nguyên dự báo là 46.883.500 m3 Tổng trữ lượng

b) Đá hoa mỹ nghệ

Hiện có duy nhất mỏ Ngũ Hành Sơn Loại đá này rất thích hợp cho sản xuất đồ mỹ nghệ Mặt khác, đây cũng là khu du lịch của thành phố Đà Nẵng Do vậy nên hạn chế việc khai thác sử dụng làm đồ mỹ nghệ nhằm bảo vệ cảnh quan

du lịch và nguồn tài nguyên này

c) Cát cuội sỏi

Kết quả điều tra, đánh giá trữ lượng cát sỏi sông có thể khai thác trên địa bàn thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2006-2010 là 5.094.000m3 Trong đó: cát sử dụng cho xây dựng là 4.015.000m3, cát sử dụng làm vật liệu san lấp là 1.079.000m3 Trữ lượng cát này nằm chủ yếu trên sông Cu Đê và sông Lỗ Đông [7] tr.54

31

d) Laterit

Laterit gặp khá phổ biến trên các bề mặt gò đồi thấp tiếp giáp giữa đồng bằng với các vùng núi, phân bố chủ yếu ở phía Nam, Đông Nam thành phố Đã đăng ký 3 mỏ: Hoà Cầm, Phước Ninh, La Châu Kết quả khảo sát sơ bộ cho thấy

có thể khai thác loại đá này ở dạng khối để xây dựng nhà cửa hoặc đổ nền móng Tuy nhiên, chất lượng không cao [2]

e) Sét

Kết quả khảo sát địa chất và thu thập tài liệu các giai đoạn trước cho thấy tiềm năng về nguyên liệu sét sản xuất gạch ngói rất lớn, bao gồm sét có nguồn gốc trầm tích và nguồn gốc phong hoá Khoáng sản sét sẽ được trình bày chi tiết

ở Chương 3 của luận văn này

1.3.4.4 Nước khoáng

Trên địa bàn thành phố đã phát hiện 2 điểm là: Nước khoáng Phước Nhân

và nước khoáng Ngầm Đôi Hiện nay, điểm nước khoáng Phước Nhân đã được đưa vào khai thác, sử dụng [8] tr.15

32

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Tính chất và công dụng của khoáng sản sét

2.1.1 Tính chất của khoáng sản sét

2.1.1.1 Khái niệm

Sét (hay khoáng sản sét) là một thuật ngữ được dùng để miêu tả một nhóm các khoáng vật phyllosilicat nhôm ngậm nước, thông thường có đường kính hạt nhỏ hơn 2 μm Sét bao gồm các loại khoáng chất phyllosilicat giàu các ôxít và hydroxyt của silic và nhôm cũng như bao gồm một lượng lớn nước tham gia vào việc tạo cấu trúc và thay đổi theo từng loại sét Theo PA Zemiachinxki thì sét là những đá khi nhào với nước tạo thành thể dẻo, dễ tạo hình, có thể giữ nguyên hình dạng ấy đến khi khô và biến thành khối cứng như đá sau khi nung Trong cuộc sống thường ngày, khoáng sản sét thường được gọi là đất sét Đất sét nói chung được tạo ra do sự phong hóa hóa học của các loại đá chứa silicat dưới tác động của axít cacbonic nhưng một số loại đất sét lại được hình thành do các hoạt động thủy nhiệt

Theo M.F.Viculôva, sét có bốn đặc trưng cơ bản:

- Kích thước của khoáng vật sét rất nhỏ, cấp hạt <0,01mm phải > 50%

- Thành phần khoáng vật đặc biệt, chủ yếu là khoáng vật sét và tập trung ở cấp hạt < 0,01 mm

- Có tính dẻo

- Có khả năng hấp phụ và trao đổi ion

2.1.1.2 Tính chất của sét

Độ rỗng của sét từ 40-60% Nhiệt dung trung bình (Ctb) bằng 0,24-0,26 cal/g.oC

Độ dẫn nhiệt () bằng 0,002-0,0025 cal/cm.s0C Độ chịu lửa bằng 1350-1750 0C

33

Khoáng kaolinit mất nước tự do ở 1000C, mất nước liên kết lý học ở

100-4000C, mất nước liên kết hóa học ở 4000C và mất nước tinh thể ở 900-10000C Khoáng montmorillonitmất nước tự do ở 1000C, mất nước liên kết lý học ở 150-

2000C, mất nước liên kết hóa học ở 200-4000C, mất nước tinh thể ở 7000C và bị phân hủy thành chất vô định hình ở 735-8500C

b) Tính dẻo và khả năng tạo hình: Là tính chất khi ướt có thể nhào nặn

thành những hình dạng khác nhau mà chúng vẫn giữ nguyên hình dạng đó cho đến khi khô Tính dẻo của sét phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ mịn của hạt, thành phần khoáng vật, kiến tạo, cấu trúc, trình độ phân tán của sét và lượng nước kết hợp

Sét montmorilonit hạt mịn và bão hòa ion Na+ là loại sét dẻo nhất, tiếp đến là sét montmotermit, sét beidelit, sét hyđromica, kém dẻo nhất là keolin nguyên sinh

c) Tính chịu lửa: Được xác định bằng nhiệt độ nóng chảy của sét Nhiệt

độ nóng chảy cao tạo nên tính chịu nhiệt của sét Dựa vào nhiệt độ nóng chảy sét được chia làm các nhóm:

- Sét chịu lửa cao (Tnc>17000C);

- Sét chịu lửa trung bình (Tnc1650÷17000C);

d) Khoảng thiêu kết: Là khoảng nhiệt độ mà sét tồn tại trong giai đoạn

nóng chảy từng phần Trong sản xuất gốm sứ khoảng thiêu kết của sét càng lớn

34

thì sản phẩm càng tốt, ứng với các loại sét khác nhau thì khoảng thiêu kết cũng khác nhau, chúng dao động trong khoảng 100÷4000C

e) Tính hấp phụ: Là khả năng hút các ion hay các chất lạ trong môi trường

lỏng của các hạt sét Tính hấp phụ của các khoáng vật sét được xác định bằng lượng vật chất mà sét có thể hấp phụ được tính bằng 103g/mol

f) Tính co thể tích: Là khả năng giảm thể tích trong quá trình khô hoặc

nung (nói chung là khi mất nước)

g) Tính trương nở: Là khả năng tăng thể tích của sét khi hút nước

Các ion trong một lớp của hạt sét liên kết với nhau rất bền vững nhờ lực hút phân tử và lực hút tĩnh điện Còn giữa các lớp này với lớp kia có mối liên kết không bền vững, bởi vì giữa các lớp chỉ có mối liên kết rất nhỏ Khi đó khoảng cách giữa các lớp khá lớn từ 2A0 đến 20A0 (1A0 = 10-10m) Trong khi đó, bán kính của phân tử nước chỉ 1,45A0, nên nước dễ dàng chui vào và tách các lớp sét

ra xa nhau, dẫn đến sét trương lên Sét kaolin do khoảng cách giữa các lớp nhỏ nên nước chỉ có khả năng thấm vào ở rìa mép các hạt sét, nên khi hút đủ nước thì chỉ có thể tăng thể tích lên gấp đôi Còn sét bentonit có khoảng cách giữa các lớp lớn nên nước có thể chui vào toàn bộ thể tích trong hạt sét Do đó, khi hút đủ nước thể tích của nó có thể tăng lên 16 lần

2.1.2 Công dụng của sét

Sét được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau như: sản xuất đồ gốm, vật liệu chịu lửa, sản xuất chất kết dính, các sản phẩm trong công nghiệp hóa học, gạch ngói, làm khuôn đúc, trong y học, sản xuất giấy, mỹ phẩm,

… Dựa vào tính chất, đặc điểm thành phần quy định giá trị sử dụng của sét, trong công nghiệp người ta chia nguyên liệu này thành ba loại: Sét chịu lửa và khó chảy; sét có hoạt tính hấp phụ cao và sét dễ chảy

2.1.2.1 Sét chịu lửa và khó chảy

35

Dựa vào hàm lượng Al2O3 người ta chia sét chịu lửa và khó chảy thành 4 loại: Sét bazơ cao (Al2O3 đến 45%), Sét bazơ (Al2O3 bằng 15÷45%), Sét nửa axit (Al2O3 bằng 15÷30%), Sét axit (Al2O3 nhỏ hơn 15%) Sét chịu lửa bao gồm kaolin, đôi khi là sét hyđromica, monotermit, hyđromuscovit Khi đánh giá chất lượng sét chịu lửa cần chú ý đến một số chỉ tiêu cụ thể sau: Hàm lượng Fe2O3

đến 1,3÷2% (đôi khi 5÷5,5%), lượng MKN đến 10÷20% (đôi khi 35%), hàm lượng tối thiểu Al2O3 tùy hạng ≥ 20÷40% Một trong các chỉ tiêu quan trọng để xác định nguyên liệu trong nhóm này là độ chịu lửa được xác định bằng thực nghiệm

2.1.2.2 Sản xuất gạch, ngói

Trong lĩnh vực sản xuất gạch, ngói sử dụng rộng rãi sét dễ chảy như đất sét, sét cát, sét phong hóa triệt để,… Sét dễ chảy dùng để sản xuất gạch, ngói phải có độ dẻo cần thiết (ít nhất là 10÷15%), có khả năng dính kết, lượng hạt sét phải lớn; lượng hạt trên 3mm, đá vụn, đặc biệt là mảnh vụn đá vôi phải rất thấp

2.1.2.3 Sản xuất ximăng

Trong lĩnh vực sản xuất ximăng dùng chủ yếu loại sét dễ chảy, sét kết, bột kết và đá phiến sét làm phối liệu với đá vôi để sản xuất ximăng Do sét kết, bột kết và đá phiến sét có độ cứng lớn, công nghệ đập nghiền có thể xử lý được nhưng rất tốn kém, nên hiện nay ở nước ta loại sét kết, bột kết và đá phiến sét chưa phong hóa (thường có độ cứng theo Mord < 4,5) chưa có giá trị sử dụng

Để sản xuất ximăng chỉ dùng loại sét dễ chảy và sét phong hóa từ sét kết, bột kết

và đá phiến sét làm nguyên liệu sản xuất ximăng (độ cứng theo thang Mord không được lớn hơn 4,5)

2.1.2.4 Sản xuất cốt liệu bê tông nhẹ

Lĩnh vực này sử dụng đất sét, sét bentonit, sét cát và đá phiến sét dễ chảy,

có khả năng phồng xốp 31,5 lần khi nung đến nhiệt độ 1050÷12050C để làm keramit và aglopoirit dùng cho bê tông nhẹ

36

Keramit được chế tạo bằng cách nung các viên sét nhỏ hoặc mảnh vụn đá phiến sét nhỏ trong lò quay ở nhiệt độ 1050÷12050C Aglopoirit được sản xuất bằng cách thiêu kết sét bở rời trộn với than hoặc mạt cưa trong điều kiện đặc biệt

2.1.2.5 Sản xuất gốm xây dựng

Đất sét sử dụng để sản xuất gốm xây dựng có chứa các muối tan phải được

xử lý thích hợp (qua quá trình rửa khuấy); Đồng thời, thành phần hóa học, thành phần hạt và các tính chất cơ lý phải đảm bảo theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6300:1997

2.1.2.6 Sử dụng làm khuôn đúc

Đất sét dùng trong lĩnh vực khuôn đúc với tư cách là vật liệu kết dính và

có thể tham gia vào thành phần thuốc mầu để đúc dưới dạng huyền phù sét

Đối với sét làm khuôn đúc Al2O3 và TiO3 là những thành phần có lợi; S, CaO+MgO, Na2O+K2O, Fe2O3 là những thành phần có hại

2.1.2.7 Sử dụng trong các lĩnh vực khác

- Sét còn được sử dụng rộng rãi làm chất tẩy mầu, để lọc các sản phẩm dầu lửa, xăng ceracin, dầu hỏa và mỡ bôi máy, lọc dầu động vật và mỡ động vật Một số loại sét tẩy trắng được dùng để lọc dấm rượu, nước hoa quả, … Để đánh giá loại sét dùng cho các mục đích này người ta căn cứ vào mức độ tẩy màu bằng cách so sánh của vật liệu đã được tẩy hoặc mang so sánh với màu chuẩn

- Sét được dùng làm chất độn trong ngành công nghiệp nấu xà phòng, công nghiệp hương liệu và hóa học

37

2.2 Đặc điểm địa hóa, khoáng vật học của khoáng vật sét

2.2.1 Đặc điểm địa hóa của nhôm

Nhôm là kim loại phổ biến nhất trong vỏ Trái đất và xếp vị trí thứ ba sau oxy và silic Trị số Clark của nhôm là 8,05% Hàm lượng trung bình của nhôm trong đá trầm tích là 10,45%, trong đá mafic 8,76%, trong đá trung tính là 8,55%, trong đá đá axit là 7,7% và trong đá siêu mafic là 0,45%

Nhôm được hoà tan và vận chuyển trong môi trường axit dưới dạng ion hoặc trong môi trường kiềm mạnh (pH = 9,5) dưới dạng phức ion Hyđroxyt nhôm bắt đầu lắng đọng khi pH = 4,1 Sự có mặt của oxyt silic làm cho khả năng hoà tan của oxyt nhôm (Al2O3) tăng, ngược lại sự có mặt của oxyt cacbon (CO2) làm cho khả năng hoà tan của oxyt nhôm giảm Trong dung dịch, keo nhôm bền vững hơn keo silic nên trong quá trình lưu thông chúng không đi với nhau Khả năng hoạt động hóa học của nhôm kém hơn so với sắt và mangan, nên trong môi trường nước chúng thể hiện quy luật phân dị hoá học một cách khá rõ ràng Sát gần bờ của bồn trầm tích là các hợp chất của nhôm, tiếp sau là các hợp chất của sắt và xa hơn là các hợp chất của mangan

2.2.2 Thành phần khoáng vật

a) Các khoáng vật quặng quan trọng

Tuy nhôm tham gia vào thành phần của hầu hết các khoáng vật tạo đá, nhưng các khoáng vật có giá trị công nghiệp đối với quặng bauxit thì lại không nhiều lắm Phổ biến và có giá trị là bơmit AlO.OH chứa 85% Al2O3, diaspo AlHO2 chứa 85% Al2O3, hydraginlit (gipxit) Al(OH)3 chứa 64,7% Al2O3, nefelin NaAlSiO4 chứa 34% Al2O3, silimanit Al2SiO5 chứa 67% Al2O3, leixit KAlSi2O6

chứa 23,5% Al2O3, kaolinit Al4Si4O10(OH)8 chứa 40% Al2O3 Ngoài ra còn có các khoáng vật cao nhôm khác như alunit, andaluzit, disten và kianit

b) Các khoáng vật tạo đá của nhôm

38

Các khoáng vật tạo đá chủ yếu là các khoáng vật sét (tức là không dùng

để luyện nhôm) Trong các nguồn tài liệu khác nhau, người ta chia các khoáng vật sét ra thành bốn nhóm chính như: kaolinit, montmorillonit-smectit, illit và chlorit (nhóm cuối cùng không phải lúc nào cũng được coi là một phần của đất sét và đôi khi được phân loại như là một nhóm riêng, trong phạm vi phyllosilicat

Khoáng vật sét là các loại khoáng vật được hình thành trong tự nhiên từ các quá trình phong hóa tại chỗ các khoáng vật silicat và nhôm silicat của đá magma và đá biến chất hoặc được hình thành từ sản phẩm phong hóa trôi dạt đến các khu vực lắng đọng để tạo thành trầm tích Khoáng vật sét cũng có thể được hình thành theo nhiều con đường khác, ví dụ như sự hydrat hoá các khoáng nguyên sinh silicat, sự thuỷ nhiệt hoá các đá silicat, thuỷ nhiệt hoá các đá bazan, bazan tuff, hoặc tổng hợp nhân tạo Thời kỳ chưa có các phương pháp phân tích hiện đại, khoáng sét được biết đến chủ yếu dựa trên thành phần hóa học Nó là hỗn hợp bao gồm SiO2, Al2O3, H2O và một số oxit của kim loại kiềm và kiềm thổ, sắt, mangan, kẽm…, có kích thước hạt vài micromet Dựa vào thành phần hoá học, các tính chất hoá lý và đặc biệt là cấu trúc tinh thể và cấu trúc lớp, hiện nay khoáng sét có hơn 100 loại khác nhau [11] Các khoáng vật sét chính như bảng 2.1

Bảng 2.1 Các khoáng vật sét chính (theo V Diepcop, 1969) Nhóm Kiểu kiến trúc Các khoáng vật

Alofan Kaolinit Dickit Nacrit

mAl2O3.nSiO2.lH2O

Al4[Si4O10].(OH)8

Mạng ba lớp không phông

Mạng lớp phức tạp

Haluzit Almontmorilonit Femontmorilonit (Nontronit) Hydromuscovit

Nguồn [6]

2.3 Các kiểu nguồn gốc khoáng sản sét

Khoáng vật sét được hình thành trong tự nhiên từ các quá trình phong hóa tại chỗ các khoáng vật silicat và nhôm silicat của đá magma và đá biến chất hoặc được hình thành từ sản phẩm phong hóa được vận chuyển đến các khu vực lắng đọng để tạo thành trầm tích Sét cũng có thể được hình thành bằng nhiều con đường khác, ví dụ như sự hydrat hóa các khoáng nguyên sinh silicat, sự thủy nhiệt hóa các đá silicat, thủy nhiệt hóa các đá bazan, bazan tuff, hoặc tổng hợp nhân tạo

2.4 Tình hình khai thác, sử dụng hiện nay

Ở nước ta, khoáng sản sét đang được khai thác để sử dụng trong ngành gốm như ở tỉnh Hải Dương, Bát Tràng - Hà Nội, Ninh Bình, Quảng Ninh; sản xuất ximăng như ở Hải Phòng, Hà Nam, Hải Dương

Ở thành phố Đà Nẵng: Từ năm 2005 trở về trước, hầu hết khoáng sản sét đều bị khai thác trái phép phục vụ các lò gạch thủ công tập trung chủ yếu trên địa bàn huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng