Đặc điểm phân bố khoáng sản caolin, felspat vùng yên bái phú thọ khả năng khai thác, chế biến và sử dụng trong công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT LÊ ĐỖ TRÍ ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ KHOÁNG SẢN CAOLIN, FELSPAT VÙNG YÊN BÁI - PHÚ THỌ KHẢ NĂNG KHAI THÁC, CHẾ BIẾN VÀ SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

LÊ ĐỖ TRÍ

ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ KHOÁNG SẢN CAOLIN, FELSPAT VÙNG YÊN BÁI - PHÚ THỌ KHẢ NĂNG KHAI THÁC, CHẾ

BIẾN VÀ SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Địa chất khoáng sản và thăm dò

LỜI CAM ĐOAN

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

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày 25 tháng 8 năm 2008

Tác giả

Lê Đỗ Trí

MỤC LỤC Trang Lời cam đoan

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CAOLIN, FELSPAT

VÀ CÁC LOẠI HÌNH NGUỒN GỐC THÀNH TẠO

5

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT - KHOÁNG SẢN VÙNG YÊN

BÁI - PHÚ THỌ

21

2.1 Sơ lược lịch sử nghiên cứu địa chất, thực trạng tìm kiếm, thăm dò và

khai thác caolin, felspat của khu vực nghiên cứu

21

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ VÀ CHẤT LƯỢNG CAOLIN,

FELSPAT VÙNG YÊN BÁI - PHÚ THỌ

58

3.4 Khái quát đặc điểm địa chất khoáng sản và tài nguyên, trữ lượng kaolin,

felspat vùng nghiên cứu

64

CHƯƠNG 4: KHẢ NĂNG KHAI THÁC, CHẾ BIẾN VÀ SỬ DỤNG

CAOLIN, FELSPAT VÙNG YÊN BÁI - PHÚ THỌ

70

4.2 Kết quả dự báo tài nguyên và thống kê trữ lượng kaolin, felspat 73

4.5 Một số giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng hợp lý tài

nguyên khoáng sản kết hợp bảo vệ môi trường

95

CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN CỦA TÁC GIẢ 112

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG TRONG LUẬN VĂN

21 Bảng 4.12 Chất lượng felspat thương phẩm (qua tuyển) một số mỏ 88

ngày

97

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN

31 Ảnh 4.2 Nguyên Chủ tịch nước Trần Đức Lương đến thăm quan dây truyền nghiền quặng felspat - Công ty liên doanh Yên Hà, Yên

Bái

94

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây nền kinh tế Việt Nam đã chuyển sang kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa, hội nhập với thế giới, việc đầu tư của nước ngoài vào nước ta ngày càng tăng Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh

tế, nhu cầu khai thác, chế biến, sử dụng tài nguyên khoáng của Việt Nam ngày càng cao và đa dạng Caolin, felspat là loại nguyên liệu khoáng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp Chúng được dùng làm nguyên liệu chính để sản xuất gốm sứ, gạch chịu lửa, làm chất độn trong công nghiệp sản xuất giấy, sơn, phân bón, cao su, chất dẻo v.v Điều kiện địa chất, địa lý tự nhiên của Việt Nam rất thuận lợi cho việc thành tạo các mỏ caolin, felspat có quy mô lớn và chất lượng tốt Tuy nhiên, một thực tế là thời gian qua do nhu cầu sử dụng nguyên liệu khoáng ngày càng nhiều và đa dạng nên việc khai thác sử dụng tài nguyên khoáng sản của nước ta ngày càng phát triển nhưng hầu như không theo không quy hoạch và đặc biệt là sử dụng không hợp lý gây lãng phí tài nguyên khoáng sản và phá hoại môi trường sinh thái

Nhận thức rõ tầm quan trọng và tính cấp thiết của các vấn đề trên, tác giả đã

lựa chọn luận văn với Đề tài “Đặc điểm phân bố khoáng sản caolin, felspat vùng Yên Bái - Phú Thọ khả năng khai thác, chế biến và sử dụng trong công nghiệp”

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, đặc điểm chất lượng caolin, felspat vùng Yên Bái - Phú Thọ làm cơ sở đánh giá tiềm năng tài nguyên và khả năng khai thác, chế biến và sử dụng chúng trong các lĩnh vực công nghiệp; Kiến nghị về quy hoạch khai thác, chế biến, sử dụng hợp lý, có hiệu quả kinh tế nguồn tài nguyên caolin, felspat ở các tỉnh Yên Bái - Phú Thọ

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là các loại caolin, felspat có mặt trong vùng;

- Phạm vi nghiên cứu là địa phận tỉnh Yên Bái và Phú Thọ;

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về caolin, fenlpat xác lập các kiểu nguồn gốc thành tạo, quy luật phân bố, thành phần vật chất, chất lượng và vai trò của chúng trong sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Yên Bái, Phú Thọ;

- Đánh giá tiềm năng tài nguyên caolin, felpat khu vực nghiên cứu theo quan điểm sử dụng hợp lý, tiết kiệm có hiệu quả kinh tế, kết hợp bảo vệ tài nguyên khoáng với bảo vệ môi trường;

- Thiết lập cơ sở dữ liệu làm cơ sở quy hoạch về khai thác, chế biến, sử dụng hợp lý kinh tế nguồn lực caolin, felspat trên vùng nghiên cứu;

- Nghiên cứu đánh giá tổng quan hiện trạng môi trường và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường sinh thái trong quá trình khai thác, chế biến caolin, felspat trong

khu vực

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp địa chất trong phòng kết hợp phương pháp tiếp cận có hệ thống để nhận thức bản chất địa chất, kiểu nguồn gốc thành tạo và qui luật phân bố caolin, felspat trong vùng nghiên cứu;

- Mô hình hóa đối tượng nghiên cứu bằng hệ thống mặt cắt, kết hợp mô hình trừu tượng (một số mô hình toán địa chất) để xây dựng nguyên tắc và phương pháp

dự báo sinh khoáng định lượng dự báo tài nguyên và đánh giá chất lượng caolin, felspat vùng Yên Bái - Phú Thọ;

- Sử dụng phương pháp chuyên gia (phương pháp delphi) kết hợp phương pháp kinh nghiệm thực tiễn xác lập cơ sở dữ liệu địa chất mỏ làm cơ sở đánh giá khả năng khai thác và định hướng sử dụng hợp lý;

- Một số phương pháp truyền thống kết hợp phương pháp ma trận định lượng

để đánh giá hiện trạng môi trường mỏ và đề xuất giải pháp giảm thiểu;

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

6.1 Ý nghĩa khoa học

- Góp phần làm sáng tỏ đặc điểm địa chất khoáng sản caolin, felspat vùng Yên Bái, Phú Thọ;

- Góp phần vào việc hoàn thiện phương pháp luận về tìm kiếm - thăm dò và đánh giá tài nguyên, trữ lượng khoáng sản caolin, felspat vùng Yên Bái, Phú Thọ nói riêng và Việt Nam nói chung;

6.2 Giá trị thực tiễn

- Là nguồn tài liệu tham khảo có giá trị cho các nhà quản lý và các doanh nghiệp trong việc lập dự án đầu tư thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng caolin, felspat ở vùng Yên Bái, Phú Thọ

7 Cơ sở tài liệu

Luận văn được xây dựng trên cơ sở nguồn tài liệu sau:

- Bản đồ khoáng sản tỉnh Yên Bái tỷ lệ 1/100.000, Phú Thọ tỷ lệ 1/200.000;

- Bản đồ địa chất tỷ lệ 1/200.000 tờ Hà Nội, Tuyên Quang, Văn Yên, Yên Bái;

- Các báo cáo điều tra, tìm kiếm, thăm dò từ năm 1994

- Báo cáo quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng magnezit, caolanh, felspat và đá vôi trắng giai đoạn 2007 -2015, có xét đến năm 2025” của Viện nghiên cứu chiến lược, chính sách công nghiệp thuộc Bộ Công Thương, năm 2008;

- Tài liệu do bản thân học viên thu thập trong thời gian công tác tại Phòng Khoáng sản - Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam từ năm 1996

8 Kết cấu của luận văn

Nội dung Luận văn được trình bày thành 04 chương, gồm 111 trang, 24 bảng, 03 ảnh, 04 hình vẽ, không kể mở đầu và kết luận;

Kết quả nghiên cứu của luận văn đã góp phần làm sáng tỏ nguồn gốc thành tạo, quy luật phân bố, đặc điểm chất lượng caolin, felspat vùng Yên Bái - Phú Thọ; đánh giá tiềm năng caolin, felspat trong vùng nghiên cứu phục vụ quy hoạch ngắn hạn và cho công tác thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng caolin, felspat của các ngành sản xuất nguyên liệu sứ, gốm cao cấp, vật liệu chịu lửa, chất độn khoáng cho sản xuất cao su, chất dẻo… của tỉnh Yên Bái và Phú Thọ nói riêng và của cả nước nói chung

Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Phương, TS Hoàng Văn Khoa Trong quá trình thu thập tài liệu nghiên cứu hoàn thành luận văn, học viên đã nhận được sự giúp đỡ quý báu, góp ý tận tình của các thầy cô giáo, sự quan tâm giúp đỡ của Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học, Khoa Địa chất, Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, cũng như sự giúp đỡ của

Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Yên Bái, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ, Viện thông tin tư liệu địa chất - Cục địa chất khoáng sản Việt Nam, Văn phòng Hội đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản, Viện Khoa học công nghệ Vật liệu xây dựng - Bộ Xây dựng, Liên đoàn địa chất Tây Bắc, Phòng Khoáng sản - Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam và các bạn đồng nghiệp

Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo, các bạn và các đơn vị trên đã giúp đỡ và động viên trong quá trình hoàn thành luận án

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CAOLIN, FELSPAT VÀ CÁC

LOẠI HÌNH NGUỒN GỐC THÀNH TẠO 1.1 Tổng quan về caolin, felspat và lĩnh vực sử dụng

1.1.1 Tổng quan về caolin, felspat

Caolin, felspat là khoáng sản không kim loại được loài người biết đến và sử dụng từ lâu Ngày nay các khoáng sản này vẫn được đánh giá là khoáng chất công nghiệp quan trọng và đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất

đồ gốm, sứ, vật liệu chịu lửa, chất độn khoáng, sản xuất xi măng…

- Caolin, là loại khoáng vật sét màu trắng, dẻo, mềm được cấu thành bởi caolinit

và một số khoáng vật khác như illit, montmorillonit, thạch anh…sắp xếp thành tập hợp lỏng lẻo, trong đó caolinit quyết định kiểu cấu tạo và kiến trúc của caolin Caolin có thành phần khoáng vật chủ yếu là caolinit có công thức hoá học là Al2O3.2 SiO2.2H2O hoặc Al4(OH)8Si4O10 Caolinit có khối lượng riêng 2,58- 2,60 g/cm3; độ cứng theo thang Mohs khoảng 1; nhiệt độ nóng chảy 1.750- 1.787oC Khi nung nóng, caolinit có hiệu ứng

định hình của khoáng vật Hai hiệu ứng toả nhiệt 960 - 1.000oC và 1200oC liên quan đến quá trình mulit hoá của các sản phẩm caolinit không định hình, với hiệu ứng 1.200oC là quá trình kết tinh của oxit silic không định hình để tạo thành cristobalit Các tinh thể (hạt) của caolinit thường màu trắng, đôi khi đỏ, nâu hoặc xanh nhạt Chúng là các tinh thể bông (giống tuyết) hay phiến nhỏ có hình dạng 6 cạnh, hay tấm tỏa tia dạng đống hoặc khối rắn chắc

- Felspat, khoáng vật alumosilicat của kali, natri, calci và thường có cả bari hợp nhất lại thành lớp felspat, kết tinh ở hệ xiên đơn hoặc hệ xiên, có nhiều mầu sắc, thay đổi

từ trắng, trắng xám, vàng đến hồng hoặc đỏ, khối lượng riêng 2,55 ÷2,76 g/cm3, độ cứng

môi trường nước có chứa CO2

Theo đặc điểm thành phần hoá học người ta chia felspat thành 3 nhóm phụ: natri chứa vôi (plagioclas, albit, anorthit…Na[AlSi3O8] - Ca[Al2SiO8]); kali-natri

(K,Na,Ba)(Al,Si)4O8 )

Felspat chiếm gần 50% trọng lượng vỏ quả đất Trong đó 60% thuộc đá magma; gần 30% thuộc đá biến chất và 10% nằm trong đá cát kết và sạn kết Felspat là khoáng vật chính trong thành phần pegmatit granit Vì vậy pegmatit được

sử dụng rộng rãi làm chất thay thế felspat

1.1.2 Các lĩnh vực sử dụng kaoin, felspat và yêu cầu chất lượng của chúng 1.1.2.1 Caolin

Caolin là nguyên liệu có nhiều tính chất kỹ thuật có giá trị, được dùng trong nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau, như gốm sứ, sản xuất nhôm, phèn nhôm, đúc, vật liệu chịu lửa, chất độn sơn, cao su, giấy, xi măng trắng, vật liệu mài vv…Chất lượng và khả năng sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau phụ thuộc vào

thành phần hoá học, đặc điểm cơ lý, thành phần khoáng vật của caolin Quặng

caolin nguyên khai được tuyển, làm giầu để tạo ra tinh quặng đáp ứng các yêu cầu cho các lĩnh vực sử dụng Kết quả của quá trình tuyển, làm giầu caolin là làm giảm

Các lĩnh vực công nghiệp sử dụng caolin

- Sản xuất đồ gốm (gốm sứ xây dựng, gốm sứ gia dụng, sứ mỹ nghệ, dụng cụ thí nghiệm, sứ cách điện, sứ kỹ thuật ) Khi sản xuất các vật liệu này nguyên liệu chính để làm xương là caolin, chất kết dính là sét trắng dẻo Chất lượng caolin đòi

không quá 0,4%

Kaokin dùng để sản xuất gốm, sứ được phân loại theo độ chịu lửa, hàm lượng

Al2O3 + TiO2, nhiệt độ thiêu kết, hàm lượng oxit nhuộm màu, độ dẻo, mật độ xâm tán và hàm lượng các bọc lớn Theo nhiệt độ chịu lửa, caolin được phân thành loại chịu lửa rất

cao (trên 1.7500C), cao (trên 1.7300C), vừa (trên 1.6500C) và thấp (trên 1.5800C) Theo thành phần Al2O3+ TiO2 ở trạng thái đã nung nóng caolin được phân thành loại siêu bazơ, bazơ cao, bazơ, hoặc axit Theo độ thiêu kết, phân thành loại thiêu kết nhiệt thấp (tới 1.1000C), thiêu kết nhiệt độ trung bình (1.100 – 1.3000C) và thiêu kết nhiệt độ cao (trên 1.3000C) Theo hàm lượng oxyt tạo mầu, phân caolin làm 4 loại: rất thấp có Fe2O3

+TiO2 trong vật đã nung < 1%, thấp có Fe2O3 < 1,5 % và TiO2 < 1 % , trung bình có

Fe2O3 : 1,5 -3% và TiO2 : 1-2 % , cao có Fe2O3 > 3 % và TiO2 > 2% Ngoài ra, người ta còn dựa vào tính dẻo chia thành các loại caolin có tính dẻo cao, dẻo vừa, dẻo thấp, ít dẻo và không dẻo Độ xâm tán cũng là một trong số các tiêu chuẩn quan trọng phân loại nguyên liệu caolin sử dụng trong công nghiệp gốm

1997)

Ví dụ: Sản xuất gốm sứ xây dựng yêu cầu caolin nguyên liệu loại 1 có hàm lượng

Al2O3 ≥ 33%, Fe2O3 ≤ 1%, SiO2 ≤ 51%, TiO2 ≤ 1%, CaO ≤ 0,7% caolin nguyên liệu loại 2 có Al2O3 ≥ 30%, Fe2O3 ≤ 1,7% , SiO2 ≤ 53%, TiO2 ≤ 1,4%, CaO ≤ 0,9% ( theo TCVN 6301 -

Sản xuất gốm chịu axit, yêu cầu caolin có độ nóng chảy từ 1.1000C đến 1.2500C, quá trình nung nóng sản phẩm không được không được mềm ra và biến dạng, caolin không chứa các bọc calcit, thạch cao, pyrit, vật liệu xâm tán thô và không chứa nhiều cát, phải có khả năng dính kết và độ dẻo cao Hàm lượng oxit sắt đối với sản phẩm quan trọng không được quá 1,5 %, còn đối với sản phẩm khác thì không được quá 3% Hàm lượng oxit calci không quá 1% đối với sản phẩm quan trọng và không quá 2% đối với sản phẩm khác

- Sản xuất vật liệu chịu lửa, trong ngành sản xuất vật liệu chịu lửa, người ta dùng caolin để sản xuất gạch chịu lửa samot, gạch nửa axit (samot thạch anh) và các sản phẩm chịu lửa khác Trong ngành luyện kim đen, gạch chịu lửa làm bằng caolin chủ yếu được dùng để lót lò cao, lò luyện gang, lò gió nóng Các lĩnh vực khác cần gạch chịu lửa với khối lượng ít hơn, như để lót lò đốt, nồi hơi trong luyện kim màu

và công nghiệp hoá chất, trong lò nấu thuỷ tinh và lò nung gốm sứ, trong lò nung sản xuất xi măng …

Có thể nói, ngành sản xuất vật liệu chịu lửa alumosilicat là một trong những ngành sử dụng nhiều caolin nhất Để có một tấn sản phẩm chịu lửa phải cần tới 1,4 tấn caolin

Để đánh giá tính hữu dụng của caolin cần chú ý đến độ chịu lửa và sự có mặt của các oxit, vì chúng ảnh hưởng đến chất lượng của caolin Khi hàm lượng Al2O3 tăng thì

độ chịu lửa cũng tăng; nếu có oxit silic tự do dưới dạng hạt cát sẽ làm giảm tính dẻo, tăng

độ hao khô, độ co ngót và giảm khả năng dính kết của caolin

Ví dụ: để sản xuất gạch chịu lửa samot có thể dùng caolin có hàm lượng Al2O3:

28 - 36%; Fe2O3: không quá 1,5 - 3%, độ chịu lửa: 1.580 – 1.7500C và để sản xuất gạch nửa axit có thể dùng loại caolin chứa hàm lượng Al2O3 ít nhất 22%, Fe2O3 không quá

như sau: caolin loại 1 có Al1O3 ≥ 36%, Fe2O3 ≤ 1,5%, độ chịu lửa ≥ 1.7300C, cỡ hạt còn lại trên sàng 0,25mm = 0% ; caolin loại 2 có Al1O3 ≥ 32%, Fe2O3 ≤ 2%, độ chịu lửa ≥ 1.6700C, cỡ hạt còn lại trên sàng 0,25mm = 2% ; caolin loại 3 có Al1O3 ≥ 28%,

Fe2O3 ≤ 3%, độ chịu lửa ≥ 1.5800C, cỡ hạt còn lại trên sàng 0,25mm = 5%

Al2O3+TiO2 > 22%; Fe2O3 < 1,5÷2%; nhiệt độ chịu lửa 1.670÷1.7300C

Dựa vào yêu cầu đối với sản phẩm chịu lửa mà chọn loại caolin có chất lượng tương ứng Chất lượng caolin được xác định bằng những điều kiện kỹ thuật riêng đối với từng mỏ

Để phù hợp với những điều kiện đó, người ta phân caolin chịu lửa thành các loại sau: Loại bazơ cao: hàm lượng Al2O3+ TiO2 trên 40%

Loại bazơ: hàm lượng Al2O3+ TiO2 trên 30%

Loại nửa axit: hàm lượng Al2O3+ TiO2 dưới 30%

Loại lẫn than: lượng mất khi nung trên 16 - 20%

- Làm chất độn khoáng, caolin có mầu trắng và độ phân tán cao, nên được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực làm chất độn trong sản xuất giấy, nhựa, cao su, sà phòng, thuốc trừ sâu, dược phẩm v.v

Công nghiệp sản xuất giấy, caolin được sử dụng làm chất độn tạo cho giấy

có mặt nhẵn hơn, tăng thêm độ kín, giảm bớt độ thấu quang và làm tăng độ ngấm

mực in tới mức tốt nhất Loại giấy thông thường chứa 20% caolin, có loại giấy chứa

tới 40% caolin Thông thường, một tấn giấy đòi hỏi 250÷300kg caolin Yêu cầu

chất lượng caolin dùng làm giấy được nêu trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Yêu cầu chất lượng caolin cho sản xuất giấy

Peter W Harben The Industrial Minerals Handy Book London, 1995 [16]

Trong công nghiệp cao su, chất độn caolin có tác dụng làm tăng độ rắn, tính đàn

hồi, cách điện, độ bền của cao su Yêu cầu về caolin làm chất độn cao su phải có hàm

lượng: Fe2O3 < 0,75%, SO42- < 0,4%; độ hạt < 1670 lỗ/cm2; độ ẩm < 1%

Trong sản xuất da nhân tạo (giả da), chất độn caolin có tác dụng làm tăng độ

> 85%, hàm lượng Fe2O3 < 0,75%, SO42- < 0,4%; độ ẩm < 5%

Trong sản xuất sơn, chất độn caolin làm tăng độ sệt và gây mờ lớp sơn; yêu cầu

caolin phải có tỉ trọng: 2,6 g/cm3; cỡ hạt: 2,4 - 5 μm < 58%; độ dung dầu: 46,5 - 59 cm3/

100g; không lẫn chất kiềm và axit ở trạng thái tự do

- Công nghiệp hoá chất, caolin được sử dụng để sản xuất sulphat và clorit

35÷37%; hàm lượng Fe2O3 < 1÷1,2%; hàm lượng TiO2 < 0,8÷1,4%

Trong sản xuất xà phòng, caolin có tác dụng đóng rắn khi sản xuất, hấp thụ dầu

mỡ khi sử dụng Lĩnh vực sản xuất xà phòng yêu cầu caolin có độ hạt dưới rây 0,053 mm

TiO2 ≤ 1%; chất bazơ trao đổi ≤ 0,8 - 2% và carbonat ≤ 15 - 20 %

Trong sản xuất thuốc trừ sâu, người ta sử dụng caolin làm chất giá đỡ do có độ

khuếch tán lớn, sức bám tốt, trơ hoá học, hợp chất sắt thấp, độ hạt 22 μm từ 40 đến 75%

Trong sản xuất đĩa mài, người ta nén hỗn hợp hạt mài (bột corinđon, bột kim

phải đạt Al2O3+ TiO2 > 38%; Fe2O3 < 1,8%; độ chịu lửa > 17300C

1.2

Các lĩnh vực sử dụng khác, caolin được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất xi măng trắng,

các chất trám trong xây dựng Để sản xuất nhôm kim loại bằng phương pháp nhiệt

phẩm được nêu trong bảng

Bảng 1.2 Một số đặc tính hoá học của caolin thương phẩm

Felspat được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp sản xuất thuỷ tinh (trên

65% lượng tiêu thụ), đồ gốm sứ (khoảng 30% lượng tiêu thụ), ngoài ra còn được sử

dụng trong các ngành công nghiệp khác như làm chất độn trong sản xuất nhựa, sơn,

cao su, vật liệu mài và nhiều lĩnh vực khác

Felspat thương phẩm chủ yếu là felspat kali gồm orthoclas và microclin [KAl

Si3O8]; felspat natri là albit [NaAlSi3O8]; felspat natri - calci gồm oligoclas [(Na,Ca)(Al,Si)(AlSi2O8 ] và labradorit [ (Ca,Na) Al ( Al,Si) Si2O8 )]

72%

Trong felspat và pegmatit thương phẩm không cho phép các tạp chất như mica, turmalin, granat…, thấy được bằng mắt thường

Na2O + K2O ≥ 11,5%, Fe2O3 ≤ 0,1%, thạch anh tự do < 5%, CaO ≤ 2%; tiêu chuẩn

Ấn Độ đòi hỏi chất lượng felspat cho sản xuất thuỷ tinh: Al2O3: 15-20%, Fe2O3 < 0,2% ,Na2O: 0,2 - 3,4%, CaO: 0,1-0,4%, SiO2: 64-

Những yêu cầu về chất lượng felspat thương phẩm và pegmatit dùng để sản xuất đồ gốm sứ cao cấp được nêu trong bảng 1.3

Bảng 1.3 Yêu cầu về chất lượng felspat thương phẩm và pegmatit dùng sản

xuất dụng cụ gốm sứ cao cấp

Felspat Pegmatit Các chỉ số

Peter W Harben The Industrial Minerals Handy Book London, 1995 [16]

Tiêu chuẩn Nhà nước Việt Nam (TCVN 6598-2000) quy định chất lượng felspat làm nguyên liệu gốm sứ như sau

- Hàm lượng Al2O3 của felspat loại 1 ≥ 16%, của felspat loại 2 ≥ 14%;

- Tổng hàm lượng K2O+Na2O của felspat loại 1≥10%, của felspat loại 2 ≥ 7%;

- Hàm lượng Fe2O3 của felspat loại 1 ≤ 0,3%, của felspat loại 2 ≤ 0,5%;

- Hàm lượng MKN ≤ 0,5%;

- Nhiệt độ nóng chảy hoàn toàn ≤ 1220 o C;

- Độ mịn còn lại trên sàng 0,5 mm = 0% đối với loại 1 và trên sàng 1mm = 0% đối với loại 2

phần Thuỷ tinh

F-20

Thuỷ tinh C20

Thuỷ tinh G40

Thuỷ tinh Aplit

Đồ gốm NC-4

Đồ gốm G6

Đồ gốm G200

Đồ gốm K200 SiO2

67,7 18,5 0,1max0,9 vết 4,1 7,0 0,25

63,1 22,0 0,1 5,6 vết 3,0 6,0 0,2

68,15 19,0 0,061 1,60 vết 4,0 7,0 0,1

68,7 18,5 0,07 0,9 vết 4,1 7,2 0,25

67 18,3 0,08 1,02 vết 10,5 2,85 0,2

67,1 18,3 0,07 0,36 vết 10,1 3,80 0,26

Peter W Harben The Industrial Minerals Handy Book London, 1995 [16]

Nguyên liệu felspat được chia thành 2 loại

+ Chủ yếu là felspat (<10% thạch anh)

+ Felspat thạch anh (>10% thạch anh)

Theo độ hạt nguyên liệu felspat phân chia ra

+ Hạt mịn <0,063mm

+ Hạt nhỏ <1,25mm

+ Hạt thô 20÷200mm

thạch anh chia ra các loại

+ Cao kali >2

+ Thấp kali (modul không bình thường)

+ Kali-natri 0,9÷2

1.2 Các loại hình nguồn gốc caolin, felspat

1.2.1 Caolin

Caolin được hình thành do các quá trình biến đổi hoặc caolinit hoá các đá giàu felspat như granit, pegmatit, aplit, cát kết ackoz…., các quá trình phong hoá hoặc quá trình biến đổi nhiệt dịch Vì vậy, caolin có nhiều loại hình nguồn gốc khác nhau Theo nguồn gốc, có thể phân chia thành tạo caolin làm ba kiểu chính là trầm tích, phong hoá và nhiệt dịch - biến chất trao đổi Theo vị trí phân bố, có thể chia hai nhóm chính là phân bố tại chỗ (abtoxton) và tái trầm tích (altoxton)

Caolin phân bố tại chỗ là sản phẩm caolin hoá các đá silicat nhôm có thể chia thành hai loại là ngoại sinh (phong hóa tàn dư) và nhiệt dịch - biến chất trao đổi (caolin pyrophilit)

Caolin trầm tích hình thành bằng con đường lắng đọng caolin phân tán, vận chuyển từ nơi khác đến

1.2.2 Felspat

Felspat là một trong những thành phần khoáng vật chính của nhiều loại đá từ các đá magma, đá biến chất đến đá trầm tích Các mỏ felspat thường hình thành trong các thể pegmatit, cùng felspat có thạch anh, mica và các khoáng vật phụ khác Nguyên liệu felspat là tên chung chỉ khoáng vật felspat và các đá giầu khoáng vật felspat (syenit, albitit, anorthozit, aplit, pegmatit…)

Người ta chia các kiểu mỏ nguyên liệu felspat thành 3 nhóm:

- Pegmatit granit: trong pegmatit, khoáng vật felspat ở dạng tinh thể có kích thước từ vài cm đến vài chục cm, cá biệt đến hàng mét; đi cùng felspat trong pegmatit còn có nhiều khoáng vật và khoáng chất có ích khác như thạch anh, mica, beryl, đá quý, các nguyên tố hiếm và các nguyên tố phóng xạ; Nhiều trường hợp felspat được khai thác như là khoáng sản đi kèm khi khai thác các khoáng vật hoặc khoáng chất khác

- Đá magma felspat không đặc trưng cho pegmatit: các đá magma chứa felspat gồm granit, alaskit aplit…Trong các loại đá magma này thành phần khoáng

vật chính là thạch anh, plagioclaz, felspat kali và nhiều khoáng vật khác như biotit, muscovit, apatit, hornblen

- Cát felspat: cát kết chứa felspat còn gọi là cát kết ackoz (thuộc loại hình công nghiệp thạch anh - felspat) được hình thành do quá trình phong hoá và di chuyển các đá granit, đá biến chất hoặc pegmatit khi felspat trong đá bị phân huỷ, một phần thành tạo caolin, phần còn lại tích tụ trong cát kết, sạn kết

1.3 Các kiểu nguồn gốc caolin, felspat

1.3.1 Các kiểu nguồn gốc caolin, felspat ở Việt Nam

a Caolin

* Nguồn gốc phong hóa

- Phong hóa từ đá trầm tích, rất phổ biến, gặp ở nhiều nơi như Phú Thọ, Thanh Hóa, Quảng Ninh, Cao Bằng, Sơn La, Hà Tĩnh, Quảng Bình

- Phong hóa từ mạch pegmatit, rất phổ biến ở các vùng Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai, Tuyên Quang; ít hơn ở vùng Tây Nguyên Các thân caolin rất đa dạng, phụ thuộc hoàn toàn vào mạch gốc Thông thường caolin được thành tạo cả trong đá biến chất cao giàu felspat Caolin có chất lượng cao Đây là một trong những kiểu

mỏ có triển vọng và phổ biến nhất ở vùng Tây Bắc Việt Nam

- Phong hóa từ đá granit và từ gabroid, là một trong những kiểu mỏ phổ biến

ở vùng Trung Trung Bộ, Tây Nguyên, Tây Bắc Bắc Bộ Thân caolin nằm gần ngang, chiều dày phụ thuộc vào địa hình và mức độ phong hóa Kiểu mỏ này có trữ lượng đáng kể Chất lượng caolin trung bình

- Phong hóa từ đá phun trào, rất phổ biến ở các vùng có đá phun trào như Quảng Ninh, Trung Trung Bộ, Sơn La, Tuyên Quang, Thanh Hóa v.v….Đặc điểm thân caolin tương tự như kiểu phong hóa từ granit Đây là kiểu mỏ có giá trị lớn ở Việt Nam Đây là một trong 4 kiểu mỏ quan trọng nhất ở nước ta

- Phong hóa từ các loại đá mạch kiểu aplit, felsit, trong đó loại phong hóa từ aplit phổ biến hơn và gặp chủ yếu ở Thừa Thiên - Huế, ít hơn ở Quảng Nam, Kon Tum, Thanh Hóa, Hà Giang Ở các vùng phổ biến đá mạch aplit và có điều kiện phong hóa thuận lợi, kiểu mỏ này rất có triển vọng Các thân caolin nằm ở phần trên

cùng của các thân aplit, thường ở độ sâu tới 30-35m Chất lượng và độ thu hồi

caolin rất tốt Số lượng mỏ và điểm quặng caolin theo kiểu mỏ được nêu trong bảng

1.5

Bảng 1.5 Thống kê mỏ và điểm quặng caolin theo kiểu mỏ

Kiểu Mỏ hiệu Ký Số lượng mỏ Mỏ lớn vừa Mỏ nhỏ Mỏ quặngĐiểm

- Trầm tích trong các thung lũng giữa núi, phổ biến ở vùng có đá gốc thuận

lợi cho phong hóa thành tạo caolin Kiểu mỏ này khá phổ biến ở Đông Bắc và Tây

Bắc Bắc Bộ, ít hơn ở các nơi khác Các thân caolin có quy mô nhỏ, chất lượng rất

khác nhau

- Nằm trong trầm tích Đệ tứ, thuộc các hệ tầng có quy mô phân bố lớn như

hệ tầng Củ Chi, Thủ Đức Tạm xếp vào kiểu này còn có nhóm mỏ nằm trong trầm

tích hệ tầng Bà Miêu tuổi Neogen Đây là kiểu mỏ có quy mô lớn và rất phổ biến ở

Nam Bộ, đặc biệt là vùng Bình Dương, Tây Ninh, thành phố Hồ Chí Minh, trữ

lượng của chúng chiếm hơn 1/3 tổng trữ lượng caolin toàn quốc Đặc điểm nổi bật

của các thân caolin nhóm mỏ này là nằm ngang, có chiều dày và chất lượng ổn

định, độ thu hồi thường rất cao Chất lượng caolin từ trung bình đến tốt Đây là một

trong những kiểu mỏ có trữ lượng lớn nhất và quan trọng nhất ở Việt Nam

* Nguồn gốc biến đổi nhiệt dịch từ đá phun trào (chính xác hơn là caolin -

pyrophylit và các khoáng vật cao nhôm như alunit, bormit, diaspor và sericit), cho

đến nay mới chỉ gặp ở Tấn Mài, Quảng Ninh và một vài biểu hiện nhỏ ở nơi khác

Thông thường caolin đi kèm pyrophylit, alunit Đây là kiểu mỏ có giá trị lớn ở Việt

Nam

Tổng tài nguyên caolin Việt Nam đạt 327.807 nghìn tấn các cấp; trong đó, cấp 111+121 đạt 13.433 nghìn tấn, 122 đạt 46.256 nghìn tấn, 333 đạt 125.852 nghìn tấn và 334a 142.266 nghìn tấn (chưa tính đến số lượng caolin đã khai thác và tổn thất)

b Felspat

Nguồn gốc của các mỏ và điểm quặng felspat ở Việt Nam được nghiên cứu với mức độ khác nhau Theo các tài liệu hiện có, ở Việt Nam chủ yếu các thành tạo felspat có nguồn gốc magma thuộc loại hình với các kiểu sau:

- Pegmatit, là nguồn cung cấp chủ yếu nguyên liệu felspat Quặng hoá liên quan chủ yếu đến các xâm nhập nhiều pha, có quy mô lớn, xuyên cắt các đá biến chất cổ Điển hình là các trường pegmatit Thạch Khoán (Phú Thọ), Yên Bái, Lao Cai, các thân pegmatit Đại Lộc (Quảng Nam), Ea Kar (ĐăkLăk)…

- Granit aplit, được phát hiện ở các tỉnh Thừa Thiên - Huế, tỉnh An Giang, vùng Làng Mạ (Lào Cai) Quặng hoá thường liên quan đến các pha xâm nhập muộn của các khối magma lớn Quy mô quặng hoá không lớn, chất lượng quặng trung bình Số lượng mỏ và điểm quặng fespat theo kiểu mỏ được nêu trong bảng 1.6

Bảng 1.6 Thống kê mỏ và điểm quặng fespat theo kiểu mỏ

334a đạt 57.469 nghìn tấn (chưa tính đến số lượng felspat đã khai thác và tổn thất)

1.3.2 Các loại hình nguồn gốc caolin, felspat trong vùng nghiên cứu

a Caolin

Kiểu mỏ caolin đặc trưng ở Phú Thọ là phong hóa tàn dư từ pegmatit, ít hơn

từ đá biến chất cao giàu felspat và mỏ caolin tái trầm tích

Caolin chủ yếu có nguồn gốc phong hoá từ pegmatit hoặc phong hoá từ các

đá phiến sét như caolin Trường Thành, Hoàng Lương; một số có nguồn gốc tái trầm tích như caolin Gò Gai, Minh Xương

Trong vùng có các mỏ, điểm quặng phân bố ở tả ngạn sông Hồng và vùng Thạch Khoán Tại vùng Thạch Khoán đã thăm dò một số mỏ felspat, caolin như Hữu Khánh, Ba Bò, Mỏ Ngọt…, phân bố trong đá phiến kết tinh, quarzit hệ tầng Thạch Khoán Các mỏ có quy mô đáng kể, đang được khai thác

Các mỏ có quy mô và chất lượng caolin tốt hơn cả thuộc nhóm mỏ phong hóa từ pegmatit và đá biến chất cao giàu felspat gồm, vùng mỏ Thạch Khoán và một

số mỏ khác, trong đó vùng mỏ Thạch Khoán là tiêu biểu

Vùng quặng caolin Yên Bái có đặc điểm chung là các thân khoáng thành tạo

từ các thể pegmatit bị phong hoá, xuyên cắt đá phiến kết tinh thuộc phức hệ Sông Hồng

Trên diện tích Yên Bái đã ghi nhận các mỏ caolin, km2, Tp.Yên Bái, Tân Thịnh, Trực Bình, Bảo Lương, Minh Bảo đều có nguồn gốc phong hoá

b Felspat

Các mỏ, điểm quặng felspat phân bố trong đới biến chất Sông Hồng, trong đới có nhiều mỏ felspat quy mô lớn và chất lượng tốt, điển hình như các mỏ Thạch Khoán (Phú Thọ), Phai Hạ (Yên Bái)

Cụm mỏ felspat Thạch Khoán gồm tập hợp nhiều mỏ nằm gần nhau và thường được gọi gộp chung là vùng mỏ Thạch Khoán, bao gồm các mỏ Đồi Đao, Thạch Khoán, Ba Bò, Mỏ Ngọt, Đông Thạch Khoán và một số mỏ nhỏ khác Trong các khu mỏ thường bao gồm 2 dạng khoáng sản là caolin phân bố phần trên và felspat phân bố dưới các thân caolin

Phần trên mặt pegmatit thường bị phong hoá, đới phong hóa hoá dầy từ trên

10 m đến hơn 80 m phụ thuộc vào sự chênh lệch địa hình từng khu

Đặc điểm chung của các mỏ felspat ở Yên Bái là thường nằm trong các mạch pegmatit xuyên vào các đá biến chất của phức hệ Sông Hồng, điển hình là mỏ felspat Phai Hạ

Quặng felspat đới Sông Hồng có hàm lượng sắt thấp, tổng kiềm cao được xếp vào loại quặng có chất lượng tương đối tốt đang được các công ty gốm sứ khai thác và sử dụng Nhưng chưa tìm (hoặc chưa chế biến) được felspat chất lượng cao dùng cho sản xuất thuỷ tinh và sứ gốm cao cấp

1.4 Đặc điểm phân bố caolin, felspat ở Việt Nam

1.4.1 Caolin, theo “Báo cáo quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng magnezit, caolanh, felspat và đá vôi trắng giai đoạn 2007 -

2015, có xét đến năm 2025” của Viện Nghiên cứu chiến lược, chính sách công nghiệp thuộc Bộ Công Thương, năm 2008 [13], tính đến 2008 trên lãnh thổ Việt Nam đã ghi nhận có 200 mỏ, điểm quặng caolin phân bố trên 8 vùng quặng chính:

Vùng quặng Lào Cai - Yên Bái - Phú Thọ - Vĩnh Phúc;

Vùng quặng Thanh sơn - Ba Vì (Phú Thọ - Hà Tây);

Vùng quặng Đồng Hới (Quảng Bình);

Vùng quặng A lưới và Thừa Thiên - Huế;

Vùng quặng Quảng Ngãi;

Vùng quặng Bình Định;

Vùng quặng Lâm Đồng;

Vùng quặng Tây Ninh - Bình Phước - Bình Dương;

Ngoài các vùng quặng trên còn có các mỏ caolin riêng lẻ ở Thái Nguyên, Quảng Ninh, Đăk Lăk, Đăk Nông và Tp Hồ Chí Minh…

Tổng trữ lượng và tài nguyên dự báo caolin các cấp trên dưới 400 triệu tấn quặng nguyên khai; trong đó, trữ lượng các cấp 111 + 121 khoảng 70 - 90 triệu tấn quặng nguyên khai

Các thống kê trên chưa tính đến vùng quặng caolin - pyrophylit Tấn Mài (Quảng Ninh) Nếu xét sự phân bố caolin theo các vùng lãnh thổ hành chính thì có thể thấy sự phân bố ở các vùng sau:

Tây Bắc Bắc Bộ: Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Lào Cai; ít hơn ở Yên Bái, Sơn La, Lai Châu, Hà Tây (nay là Hà Nội);

Đông Bắc Bắc Bộ: Quảng Ninh, Hà Giang, Tuyên Quang;

Bắc Trung Bộ: Quảng Bình, Thừa Thiên Huế, Thanh Hóa; một ít ở Hà Tĩnh; Trung Trung Bộ: Bình Định, Quảng Ngãi, Quảng Nam;

Tây Nguyên: Lâm Đồng, Đắc Lăk, Gia Lai;

Nam Bộ: Bình Dương, Tây Ninh, Thành phố Hồ Chí Minh, Kiên Giang, An Giang Sơ đồ phân bố các mỏ, điểm quặng caolin ở Việt Nam được nêu trong hình 1.1

Nếu xét trữ lượng, tài nguyên dự báo caolin Việt Nam đã được cấp có thẩm quyền ghi nhận thì, theo theo thống kê của Hội đồng Đánh giá trữ lượng khoáng sản, 2003, tổng số mỏ caolin Việt Nam là 165 mỏ, trong đó có 92 mỏ đã thăm dò; tổng trữ lượng, tài nguyên dự báo caolin Việt Nam các cấp là 326.091 nghìn tấn (chưa thống kê được tổn thất và hao hụt)

1.4.2 Felspat, theo “Báo cáo quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng magnezit, caolanh, felspat và đá vôi trắng giai đoạn 2007 -

2015, có xét đến năm 2025” của Viện nghiên cứu chiến lược, chính sách công nghiệp thuộc Bộ Công Thương, năm 2008, tính đến 2007 trên lãnh thổ Việt Nam đã ghi nhận quặng felspat phân bố trên 5 vùng quặng chính:

Vùng quặng Lào Cai - Yên Bái - Bắc Phú Thọ, gồm các mỏ và điểm quặng felspat pegmatit phân bố dọc hai bờ sông Hồng;

Vùng quặng Thạch Khoán, Phú Thọ, là vùng có mật độ tập trung quặng felspat cao nhất nước;

Vùng quặng Cự Nẫm- Phú định, huyện bố Trạch, Quảng Bình;

Vùng quặng Đại Lộc - Tiên Phước, Quảng Nam;

Vùng quặng M’ Drắk - Ea Kar, Đắc Lắc;

Ngoài các vùng quặng trên còn có các mỏ felspat riêng lẻ ở Ba Tơ (Quảng Ngãi), Tịnh Biên (An Giang), Tân Rô (K’Bang, Gia Lai)…Sơ đồ phân bố các mỏ, điểm quặng felspat ở Việt Nam được nêu trong hình 1.2

Tổng trữ lượng và tài nguyên dự báo felspat các cấp tính đến 2007 là gần 90 triệu tấn phân bố trong 40 mỏ; trong đó, trữ lượng các cấp 121 khoảng 6 triệu tấn,

Nếu xét sự phân bố caolin theo các vùng lãnh thổ hành chính thì có thể thấy sự phân

bố quặng felspat rất không đều, chủ yếu ở Tây Bắc, Trung Trung bộ, Tây Nguyên

Tại vùng Bắc Trung Bộ, quặng felspat tập trung trong mỏ felspat thuộc các tỉnh Thanh Hoá, Quảng Bình, ngoài ra còn gặp vài điểm quặng ở một số khu vực thuộc Hà Tĩnh, Nghệ An

Tại vùng Trung Trung Bộ và Tây Nguyên, quặng felspat gặp ở vùng Thừa Thiên - Huế, Quảng Nam, Đăk Lăk và rải rác ở một số điểm khác có quy mô không đáng kể

Tại vùng Nam Trung Bộ và Nam Bộ, mới chỉ gặp các biểu hiện quặng felspat ở tỉnh An Giang với quy mô nhỏ, ít có triển vọng

Theo thống kê của Hội đồng Đánh giá trữ lượng khoáng sản, trữ lượng và tài nguyên dự báo felspat các cấp ở Việt Nam còn lại đến 2001: 80.806 nghìn tấn/21

mỏ

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT - KHOÁNG SẢN

VÙNG YÊN BÁI - PHÚ THỌ 2.1 Sơ lược lịch sử nghiên cứu địa chất, thực trạng tìm kiếm, thăm dò

và khai thác caolin, felspat của khu vực nghiên cứu

2.1.1 Khái quát mức độ điều tra địa chất, khoáng sản vùng nghiên cứu

Địa chất - khoáng sản vùng Yên Bái - Phú Thọ đã được nghiên cứu khá chi tiết và có hệ thống Trước năm 1954, các nhà địa chất Pháp đã nghiên cứu địa chất khu vực, địa tầng nhưng ở mức độ sơ lược; từ khi miền Bắc được giải phóng (1954) đến nay vùng Yên Bái- Phú Thọ đã được Liên đoàn Bản đồ địa chất đo vẽ, lập bản

đồ địa chất và khoáng sản các tỷ lệ 1:500.000 (Dovjicov A.E và nnk- 1965); 1:200.000 (các tờ Yên Bái, 1972; Lào Cai - Kim Bình, 1971; Bắc Quang - Mã Quang, 1986, khoáng sản các tờ loạt Tây Bắc (1985-1986 ) Đến nay, phần lớn diện tích vùng nghiên cứu đã được điều tra lập bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 (1985-2001); một số điểm mỏ có triển vọng đã được tìm kiếm với tỷ lệ từ 1: 25.000 đến 1: 2000 Trên diện tích vùng nghiên cứu có các đoàn Đoàn địa chất 3, 11, 24, 29, 51 , sau này là các đoàn 301, 302, 303 và 304 thuộc Liên đoàn III, nay là Liên đoàn địa chất Tây Bắc tìm kiếm, thăm dò các mỏ caolin, felspat; ngoài các đơn vị địa chất trên, trên diện tích vùng nghiên cứu còn có Viện khoa học Địa chất và Khoáng sản, Viện Địa chất thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Trường Đại học Mỏ - Địa chất và các đơn vị khác cũng tham gia nghiên cứu địa chất - khoáng sản và điều tra địa chất môi trường, địa chất đô thị Nhiều năm qua ở Yên Bái - Phú Thọ có các đơn vị hoạt động khai khoáng với nhiều thành phần kinh tế, đã tham gia điều tra thăm dò khoáng sản cùng với khai thác mỏ như: Công ty cổ phần Khoáng sản Yên Bái, Công ty khoáng sản quý hiếm Yên Bái, các Công ty liên doanh, các Công ty trách nhiệm hữu hạn và các doanh nghiệp tư nhân, Hợp tác xã Tất cả các hoạt động điều tra cùng như khai khoáng đã tạo nên bức tranh toàn cảnh về tiềm năng các loại khoáng sản, trong đó có caolin, felspat của vùng Nhiều mỏ caolin đã được khảo sát, thăm dò như các mỏ Hữu

Khánh, Ba Bò, Láng Đồng - Đồi Chiềng, Đồi Đao, Mỏ Ngọt, Hoàng Lương (Phú Thọ), Trực Bình, Tân Thịnh, Km2 - Yên Bái, Nam Mimh Bảo (Yên Bái); các mỏ felspat đã được khảo sát thăm dò như Thạch Khoán, Ba Bò, Đồi Đao, Yên Kiện,

Mỏ Ngọt (Phú Thọ), Phai Hạ, Hồ Xanh, Quyết Tiến (Yên Bái) Cùng với điều tra thăm dò địa chất các mỏ caolin, felspat, các mỏ khoáng sản khác có trong vùng như pyrit, đá hoa, đá vôi xi măng, đá quý, sét gạch ngói, graphit, sắt, than, quarzit, talc, asbest cũng được khảo sát, thăm dò

2.1.2 Sơ lược thực trạng thăm dò, khai thác khoáng sản

Tại tỉnh Phú Thọ, hoạt động thăm dò, khai thác khoáng sản đã được bắt đầu

từ lâu và hiện đang diễn ra khá sôi động Một số mỏ felspat, caolin, pyrit đã được thăm dò trong các năm 1960-1970 bằng kinh phí của Nhà nước, các mỏ này đã được khai thác Trước đây, khai thác quặng pyrit ở Giáp Lai đã cung cấp nguồn quặng chủ yếu cho công nghiệp hoá chất của Việt Nam, khai thác quặng felspat và caolin đã là nguồn cung cấp chính cho các nhà máy sứ gốm và sản xuất vật liệu xây dựng Hiện nay, các doanh nghiệp trong tỉnh chủ yếu đầu tư vào khoáng sản caolin

và felspat nhưng quy mô khai thác vẫn ở quy mô nhỏ Nhìn chung, mức độ điều tra địa chất khu vực là khá tốt, nhưng mức độ điều tra, thăm dò các mỏ khoáng sản còn rất thấp, nhất là ở dưới sâu; công cuộc khai thác khoáng sản cũng chưa tương xứng với tài nguyên khoáng sản hiện có, công nghệ khai thác, chế biến khoáng sản còn hạn chế

Tại tỉnh Yên Bái, hoạt động thăm dò, khai thác khoáng sản mới được phát triển từ cuối năm 1987 Nhìn chung, quy mô khai thác khoáng sản không lớn, công nghệ khai thác và chế biến thuộc loại trung bình hoặc thấp Trong lĩnh vực khai thác, chế biến caolin, felspat…cũng chưa có các doanh nghiệp lớn, năng lực đủ mạnh và thị trường ổn định Công tác thăm dò chưa được đầu tư đúng mức Hiện nay có một số cơ sở doanh nghiệp thăm dò một vài mỏ, điểm khoáng sản, nhưng

làm rõ chất lượng quặng dưới sâu

2.2 Khái quát đặc điểm địa chất - khoáng sản vùng Yên Bái - Phú Thọ

1:200.000, Nguyễn Vĩnh Phan Trường Thị và nnk (1973) lại phân loạt ra thành 3

Chi (PR1 nc).

Hệ tầng Núi Con Voi (PR 1 nv)

Hệ tầng được Nguyễn Vĩnh, Phan Trường Thị và nnk xác lập năm 1973, gồm 2 phân hệ tầng:

phương Tây Bắc - Đông Nam, gần trùng với đường phân thủy của dãy núi Con Voi Thành phần thạch học gồm: plagiogneis biotit - silimanit - almamdin, nhiều thấu kính amphibolit, đá phiến thạch anh - biotit - silimanit - granat- graphit, đá phiến thạch anh - felspat - pyroxen, xen các thấu kính gneis amphibol, trên cùng gặp các

“lớp” đá amphibolit Các đá bị migmatit hóa mạnh Dày hơn 700 m

Con Voi Thành phần thạch học gồm: gneis pyroxen - horblen - biotit, gneis biotit - granat, gneis diopsid - graphit chuyển lên đá phiến thạch anh - biotit - silimanit - granat, lớp mỏng quarzit, thấu kính amphibolit, trên cùng là các lớp đá hoa

calciphyr Trong đá phổ biến biểu hiện migmatit sọc dải, dạng mắt Dày 850m - 900m

Bề dày hệ tầng 1.600m

Hệ tầng Ngòi Chi (PR 1-2 nc)

Hệ tầng do Trần Xuyên và nnk xác lập năm 1988

Phân bố ở hai bên cánh đới sông Hồng Hệ tầng có quan hệ chuyển tiếp trên

hệ tầng Núi Con Voi Đáy là tập quarzit, chuyển lên đá phiến thạch anh - felspat - granat xen đá phiến thạch anh - biotit-silimanit-granat, quarzit, thấu kính amphibolit

và đá hoa Bề dày 500 - 700 m

Các tổ hợp khoáng vật đặc trưng cho loạt Sông Hồng:

Đối với đá có nguồn gốc metapelit: 1/Q-Gr-Sil-Or; 2/ Q-Gr-Sil-Bt-Or-Pl-Gp; 3/ Q-Gr-Sil-Bt; 4/ Pl-Bt-Gr-Or-Q; 5/ Pl-Q-Bt-Gr-Cord; 6/ Bt-Gr-Sil-Pl-Q

Đối với các đá metamafic và metacarbonat: 7/ Wo-Dp-Ca-Sp; 8/ Mus-Q; 9/ Hor-Pl-Q-Bt-Sph; 10/ Ca-Ol-Sp-Phl; 11/ Ca-Dp-Ol-Pl-Sc-Phl; 12/ Opy-Cpy-Gr-Pl-Q; 13/ Dp-Pl-Q-Gr-Sph; 14/ Pl-Gr-Dp-Hor-Q

Ca-Phl-Các tổ hợp khoáng vật trên tương ứng tướng amphibolit áp lực trung bình Kết quả phân tích tuổi đồng vị loạt Sông Hồng cho tuổi 207 triệu năm, dựa vào đó

đã được xếp vào Paleo - Mesoproterozoi

Hệ tầng Sin Quyền (PR 1-2 sp)

Hệ tầng Sin Quyền có khối lượng tương ứng với hệ tầng Suối Làng được mô

tả trong tờ địa chất Vạn Yên (1978) và tờ Hà Nội (1974)

Diện lộ của các đá thuộc hệ tầng này phân bố ở các vùng Xuân Đài - Thượng Cửu thành dải theo phương Tây Bắc - Đông Nam, với các mặt cắt lộ rất tốt theo Suối Giầu và ở vùng Xóm Quét - Xóm Chuông - Suối Bương Ở các nơi trên, theo trật tự địa tầng từ dưới lên hệ tầng gồm:

- Phần dưới: chủ yếu là các đá phiến thạch anh - biotit, đá phiến hai mica -

felspat có granat, màu xám

- Phần trên: đá phiến hai mica - felspat xen kẽ với đá gneis hai mica, các

thấu kính amphibolit, quarzit, đá hoa (calciphyr)

Bề dày quan sát được của hệ tầng khoảng 1100 - 1300 m

Ở các mặt cắt khác cũng thấy thành phần thạch học của hệ tầng chủ yếu là gneis hai mica, đá phiến thạch anh biotit, đá phiến thạch anh - hai mica - felspat, đá phiến hai mica - granat, amphibolit Các khoáng vật thường gặp là plagioclas, thạch anh, muscovit, Khoáng vật phụ gồm apatit, zircon, sphen, granat, graphit, pyrit

Hệ tầng Sin Quyền nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Suối Chiềng, quan sát được

NEOPROTEROZOI - CAMBRI HẠ

Hệ tầng Thạch Khoán (PR 3 -ε1 tk)

Các đá biến chất của hệ tầng Thạch Khoán phân bố chủ yếu ở vùng Thanh Sơn - Thanh Thuỷ (Tân Phương, Phú Cường, Sơn Thuỷ) và trong một vài diện tích

nhỏ ở Đá Chông và Minh Quang (Ba Vì) (Trần Xuân Toản và nnk., 1968)

Mặt cắt của hệ tầng lộ ra tốt nhất từ suối Đồi Giòng về Đèo Dài - Thọ Xuyên Ở đó hệ tầng có thể phân chia thành 4 phần từ dưới lên trên như sau:

- Phần dưới: đá phiến thạch anh - hai mica - granat, đá phiến mica - staurolit

- đisthen và các tập mỏng vảy mica xếp đặc sít

- Phần giữa: đá phiến thạch anh - hai mica chứa đisthen, ít thấu kính

amphibolit xen kẽ nhịp nhàng các lớp quarzit có độ dày thay đổi, đôi lớp có chứa tinh thể magnetit kích thước nhỏ

- Phần trên: đá phiến thạch anh - hai mica - granat xen kẽ với quarzit chứa

muscovit vảy nhỏ, kẹp ít lớp mỏng đá hoa chứa tremolit

- Phần trên cùng: quarzit màu trắng sạch, đang được khai thác trong công

nghiệp

Tổng bề dày của hệ tầng khoảng 1000 m

Các đá thuộc hệ tầng Thạch Khoán bị biến chất phân đới đồng tâm gồm các đới đisthen - staurolit và granat Các khoáng vật thường gặp trong đá gồm có: thạch anh, muscovit, biotit, đolomit, calcit, tremolit, phlogopit, plagioclas Ngoài ra còn

có các khoáng vật phụ là: scapolit, sphen, graphit, granat, đisthen và staurolit

Về tuổi của hệ tầng, Đovjikov A E và nnk (1965), Trần Văn Trị và nnk (1977), Hoàng Ngọc Kỷ và nnk (1974) đều xếp vào Proterozoi, nhưng Nguyễn Đình Hợp và nnk (1989) lại xếp vào Neoproterozoi - Cambri sớm Dựa vào mức độ biến chất, việc xếp hệ tầng vào tuổi Neoproterozoi - Cambri sớm có lẽ là hợp lý

MESOZOI TRIAS HẠ

Hệ tầng Viên Nam (T 1 vn)

Các thành tạo phun trào hệ tầng Viên Nam phân bố ở vùng Ba Vì, Hà Tây (núi Viên Nam), ngoài ra còn gặp rải rác ở Hoà Bình, Giốc Cun, Ninh Sơn, Thanh Sơn (Phú Thọ) Hệ tầng có khối lượng tương ứng với điệp Giốc Cun trong báo

cáo "Địa chất tờ Hà Nội”, (1974) [ ]

Mặt cắt của hệ tầng được nghiên cứu kỹ ở núi Viên Nam (Phan Cự Tiến và nnk., 1977 ), gồm hai tướng như sau:

- Tướng phun trào gồm các đá bazan porphyr, bazan hạnh nhân và tuf của

chúng Các đá thường có màu xám lục, xám sẫm Các đá bazan có các ban tinh thường là plagioclas bị sericit hoá, ít pyroxen bị actinolit hoá mạnh Nền là tập hợp

ẩn tinh hay vi tinh gồm: thuỷ tinh, plagioclas, epiđot, sericit Tỷ lệ giữa ban tinh và nền biến thiên rất rộng Chiều dày ~800 m

Các đá bazan thường cao sắt, titan, tổng kiềm thấp (Na2O > K2O), giàu calci Chúng luôn có tập hợp các nguyên tố vượt mức Clarke (V = 3,7; Ti = 1,5; Co = 4,5;

Ni = 1,3; Cr = 2; Ba = 1,2)

- Tướng phun nổ gồm các đá tuf aglomerat, tuf felsic, ít dăm kết tuf Đá

thường có màu xám phớt lục, xám nhạt, có cấu tạo dòng chảy, ban tinh chiếm 10 - 20%, gồm: plagioclas, thạch anh, ít felspat, sericit, zoisit, epiđot, carbonat, chlorit

Bề dày 100 m

Các đá thuộc tướng phun nổ thuộc loại dư thừa SiO2, giàu Al2O3 và hơi cao

hợp các nguyên tố có hàm lượng cao hơn mức Clarke (Co = 1,5; Cr = 2; Zn = 1,4)

Tại vết lộ khai thác than ở Ninh Sơn (Chương Mỹ, Hà Tây) gặp quan hệ đá phun trào xuyên và phủ lên các lớp lục nguyên chứa than của hệ tầng Yên Duyệt, có

Izokh E P.,(1965) [ ] lần đầu tiên xác lập phức hệ Ca Vịnh để chỉ các thể

plagiogranit của các khối Ca Vịnh, Đồng Ve, mà trước kia các nhà địa chất Pháp

xếp vào “Orthogneis Fan Si Pan” tuổi Huroni Izokh E.P xếp phức hệ Ca Vịnh vào

loạt Bảo Hà - Ca Vịnh có tuổi Proterozoi với ngụ ý coi các gabro - amphibolit và plagiogranit này là những thành tạo xâm nhập thực thụ thuộc kiểu thành hệ gabro - plagiogranit

Trên bản đồ địa chất Việt Nam tỷ lệ 1:500.000, phức hệ Ca Vịnh được xem như là một tổ hợp migmatit và granitoiđ có thành phần thay đổi từ điorit thạch anh tới tonalit và plagiogranit Trong các đới phát triển biến chất trao đổi kali, tonalit và plagiogranit bị microclin hóa chuyển thành granođiorit, granit và granit felspat kiềm Trong diện tích tờ Hà Nội, khối Đồng Ve và các khối nhỏ khác được xếp vào phức hệ Ca Vịnh

Ở vùng núi Giác, khối granitoiđ Đồng Ve kéo dài dọc theo đứt gãy giữa trầm tích hệ tầng Bến Khế và đá biến chất Proterozoi, với chiều dài ≈ 35 km, chiều rộng

2-4 km Ngoài ra, trong các đá trầm tích - biến chất của các hệ tầng Suối Chiềng và Suối Làng có rất nhiều khối nhỏ dạng túi hoặc thấu kính có thành phần plagiogranit

giữa granitoiđ với các đá vây quanh thường rõ ràng, hoặc có quan hệ kiến tạo

Các đá chủ yếu của phức hệ Ca Vịnh, theo đặc điểm cấu tạo, có thể chia làm hai nhóm chính: migmatit và granitoiđ Migmatit có cấu tạo dạng gneis, dạng nebulit loang lổ hoặc gần như dạng khối đồng nhất Các đá này có thành phần thay đổi từ điorit thạch anh tới tonalit và plagiogranit Khi bị biến chất trao đổi kali, điorit thạch anh và tonalit chuyển thành granođiorit, còn plagiogranit chuyển thành granit và granit felspat kiềm Đôi khi cũng gặp các đá microclin hóa có thành phần tương ứng syenit thạch anh, monzonit thạch anh và monzođiorit thạch anh

Tuy nhiên thành phần thạch học chủ yếu và tiêu biểu của phức hệ là plagiogranit dạng gneis và plagiogranit - migmatit dạng tiêm nhập Sự tăng giảm lượng khoáng vật màu tạo nên cấu tạo dải xen kẽ sáng màu và sẫm màu Trong phần sẫm, màu lượng plagioclas: 40-50%, thạch anh: 25-30%, horblenđ và biotit: 15-20% Trong phần sáng màu lượng horblenđ và biotit giảm xuống tới 5%, còn plagioclas lại tăng lên tới 60-70%

Khoáng vật phụ đặc trưng là: epiđot, monazit, ngoài ra còn có zircon, granat

Đặc điểm địa hóa: các đá có độ kiềm trung bình với tính trội natri và kali

thay đổi theo hai nhóm đá: nhóm đá sẫm màu (plagiogranit - granođiorit) với tính

trội natri so với kali (loạt sođic) và có hàm lượng calci cao, còn nhóm đá sáng màu

hơn (granit, granit felspat kiềm) mang tính trội kali (loạt potassic), nghèo calci nhưng rất giàu nhôm hoặc quá bão hòa nhôm Tuy vậy, cả hai nhóm đá này đều thuộc loạt kiềm - vôi (CA) trung bình kali, thuộc kiểu magma cung núi lửa (VAG), đặc trưng cho hoạt động magma có liên quan với đới hút chìm - rìa mảng hội tụ

Về nguồn gốc của granitoiđ phức hệ Ca Vịnh vẫn còn những điểm chưa thống nhất Izokh E P (1981) quan niệm plagiogranit của phức hệ Ca Vịnh là xâm nhập thực thụ trong tổ hợp tương phản cùng với amphibolit và gabro - amphibolit Trong khi đó hầu hết các nhà địa chất trực tiếp nghiên cứu phức hệ granitoiđ này

những năm trước đây đều cho rằng chúng có nguồn gốc siêu biến chất, và coi granitoiđ phức hệ Ca Vịnh là những thành tạo trước Paleozoi Ở nhiều nơi bắt gặp granitoiđ của phức hệ Xóm Giấu xuyên cắt và gây microclin hóa các đá của phức hệ

Ca Vịnh Ngoài ra, các giá trị tuổi đồng vị 2070 và 2300 triệu năm của 2 mẫu đá plagiogranit Ca Vịnh cho phép xác định tuổi Paleoproterozoi sớm của phức hệ là phù hợp hơn cả

Phức hệ Xóm Giấu ( γPR 3 xg)

Phan Viết Kỷ (1977) [ ] cho rằng phức hệ Xóm Giấu bao gồm các thành

tạo granit giàu felspat kali màu hồng nhạt, granit pegmatit dạng tiêm nhập hoặc mạng mạch phát triển trên nền đá trầm tích biến chất hệ tầng Sinh Quyền và xuyên qua plagiogranit phức hệ Ca Vịnh

Phức hệ magma này đã được nhiều nhà địa chất nghiên cứu, đưa ra các tên gọi và khái niệm khác nhau Nguyễn Xuân Bao và nnk (1969) xếp chúng vào loạt Bảo Hà - Ca Vịnh tuổi Orđovic muộn; Nguyễn Vĩnh và nnk (1972) lại mô tả một

số thể vào phức hệ Ca vịnh, một số thể vào phức hệ Phia Bioc (khối Làng Han);

Phan Viết Kỷ và nnk (1973) lại quan niệm các đá granit microclin là kết quả của

quá trình siêu biến chất - granit hóa “giai đoạn hai” kèm theo nóng chảy cục bộ

thuộc phức hệ Ca Vịnh

Trên diện tích nhóm tờ Hà Nội, phức hệ gồm các khối Suối Sinh, Xóm Hạ, Xóm Giấu, Xóm Chỏi

theo hướng bắc - nam, trùng với phương cấu trúc của đá vây quanh: phía đông khối được ngăn cách với các đá trầm tích lục nguyên, lục nguyên - carbonat hệ tầng Bến Khế bằng đứt gãy vòng kéo dài từ Làng Chum đến Suối Mương; phía tây khối có quan hệ xuyên cắt với các đá plagiogranit của phức hệ Ca Vịnh - sát ranh giới nội tiếp xúc plagiogranit xuất hiện ban biến tinh felspat kali màu hồng; phía nam khối quan hệ với các trầm tích biến chất của hệ tầng Suối Chiềng (PRR 1 sc)

Thành phần thạch học của khối bao gồm granit biotit - microclin bị ép dạng gneis, granit microclin sáng màu và pegmatit màu hồng