Luận án Tiến sĩ Địa chất: Đặc điểm các đá phun trào basalt Đệ tứ miền Đông Nam Bộ và định hướng sử dụng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:189

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Địa chất "Đặc điểm các đá phun trào basalt Đệ tứ miền Đông Nam Bộ và định hướng sử dụng" trình bày các nội dung chính sau: Tổng quan khu vực nghiên cứu; Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu; Đặc điểm basalt Đệ tứ Đông Nam Bộ; Đặc điểm chất lượng basalt Đệ tứ Đông Nam Bộ và định hướng sử dụng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Địa chất: Đặc điểm các đá phun trào basalt Đệ tứ miền Đông Nam Bộ và định hướng sử dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT THIỀM QUỐC TUẤN ĐẶC ĐIỂM CÁC ĐÁ PHUN TRÀO BASALT ĐỆ TỨ MIỀN ĐÔNG NAM BỘ VÀ ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2023
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT THIỀM QUỐC TUẤN ĐẶC ĐIỂM CÁC ĐÁ PHUN TRÀO BASALT ĐỆ TỨ MIỀN ĐÔNG NAM BỘ VÀ ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 9520501 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. TS. Đỗ Văn Nhuận 2. PGS.TS. Trần Bỉnh Chƣ Hà Nội - 2023
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận án tiến sĩ ngành kỹ thuật địa chất, với đề tài “Đặc điểm các đá phun trào basalt Đệ tứ miền Đông Nam Bộ và định hướng sử dụng là c ng tr nh khoa học của riêng t i, đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Đỗ Văn Nhuận và PGS.TS. Trần Bỉnh Chƣ. Những kết quả nghiên cứu của luận án hoàn toàn trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác hoặc đƣợc ghi đầy đủ nguồn trích dẫn. Tác giả Thiềm Quốc Tuấn
i MỤC LỤC MỤC LỤC ........................................................................................................................ i DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... v DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................ vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................................... ix MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ............................................. 9 1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN............................................................................ 9 1.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................................ 9 1.1.2. Điều kiện tự nhiên ................................................................................................. 9 1.2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU CÁC THÀNH TẠO BASALT .................................... 10 1.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC ..................................................................... 12 1.3.1. Địa tầng ............................................................................................................... 12 1.3.2. Magma................................................................................................................. 16 1.3.3. Kiến tạo ............................................................................................................... 17 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................... 21 2.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN .................................................................................................. 21 2.1.1. Khái niệm ............................................................................................................ 21 2.1.2. Nguồn magma ..................................................................................................... 25 2.1.3. Phân loại đá phun trào ......................................................................................... 26 2.1.3.1. Phân loại theo thành phần thạch học - khoáng vật .................................... 27 2.1.3.2. Phân loại theo thành phần hóa học ............................................................ 27 2.1.4. Phân chia các loạt (series) magma basalt ............................................................ 28 2.1.5. Phân chia các kiểu (types) magma basalt............................................................ 30 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................................... 33 2.2.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu ............................................................................. 33 2.2.2. Phƣơng pháp phân tích ảnh viễn thám ................................................................ 33 2.2.3. Phƣơng pháp khảo sát thực địa ........................................................................... 33
ii 2.2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu trong phòng ................................................................ 34 2.2.4.1. Phƣơng pháp nghiên cứu thạch học........................................................... 34 2.2.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thạch địa hóa ..................................................... 34 2.2.4.3. Phƣơng pháp nghiên cứu địa hóa đồng vị ................................................. 35 2.2.4.4. Phƣơng pháp xác định hoạt độ phóng xạ tự nhiên .................................... 36 2.2.4.5. Phƣơng pháp nghiên cứu tính chất cơ lý ................................................... 37 2.2.4.6. Phƣơng pháp xử lý thống kê kết quả phân tích ......................................... 37 2.2.4.7. Phƣơng pháp phân tích SWOT .................................................................. 39 2.2.4.8. Phƣơng pháp ứng dụng phần mềm chuyên dụng ...................................... 41 CHƢƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM BASALT ĐỆ TỨ ĐÔNG NAM BỘ .................................. 43 3.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, THẠCH HỌC ............................................................... 43 3.1.1. Đặc điểm địa chất, thạch học basalt Phƣớc Tân ................................................. 45 3.1.1.1. Tƣớng phun trào ........................................................................................ 47 3.1.1.2. Tƣớng phun nổ và họng ............................................................................. 48 3.1.2. Đặc điểm địa chất, thạch học basalt Xuân Lộc ................................................... 50 3.1.2.1. Tƣớng phun trào ........................................................................................ 52 3.1.2.2. Tƣớng phun nổ và họng ............................................................................. 53 3.1.3. Đặc điểm địa chất, thạch học basalt SokLu ........................................................ 57 3.2. ĐẶC ĐIỂM THẠCH ĐỊA HÓA ........................................................................... 59 3.2.1. Đặc điểm thạch địa hóa basalt Phƣớc Tân .......................................................... 61 3.2.2. Đặc điểm thạch địa hóa basalt Xuân Lộc ............................................................ 63 3.2.3. Đặc điểm thạch địa hóa basalt SokLu ................................................................. 65 3.2.4. So sánh đặc điểm thạch địa hóa basalt Đệ tứ ĐNB ............................................ 76 3.3. NGUỒN GỐC, TUỔI THÀNH TẠO .................................................................... 79 3.3.1. Tuổi thành tạo ..................................................................................................... 79 3.3.2. Nguồn gốc thành tạo ........................................................................................... 83 CHƢƠNG 4. ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƢỢNG BASALT ĐỆ TỨ ĐÔNG NAM BỘ VÀ ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG .......................................................................................... 87 4.1. HIỆN TRẠNG QUY HOẠCH, KHAI THÁC, SỬ DỤNG ................................... 87
iii 4.1.1. Hiện trạng quy hoạch về TNKS basalt Đệ tứ ĐNB ............................................ 87 4.1.2. Hiện trạng khai thác ............................................................................................ 88 4.1.1.1. Các mỏ/cụm mỏ basalt Phƣớc Tân ............................................................ 89 4.1.1.2. Các mỏ/cụm mỏ basalt Xuân Lộc ............................................................. 90 4.1.1.3. Các mỏ/cụm mỏ basalt SokLu ................................................................... 93 4.1.3. Các lĩnh vực sử dụng chính và yêu cầu chất lƣợng ............................................ 94 4.1.3.1. Đá xây dựng ............................................................................................... 94 4.1.3.2. Phụ gia hoạt tính puzolan .......................................................................... 98 4.1.3.3. Nguyên liệu sản xuất sợi basalt ................................................................. 99 4.2. ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƢỢNG ............................................................................... 100 4.2.1. Thành phần vật chất .......................................................................................... 100 4.2.2. Tính chất cơ lý - công nghệ ............................................................................... 102 4.2.3. Đặc tính nguyên liệu sản xuất sợi basalt ........................................................... 108 4.3. ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG ................................................................................. 109 4.3.1. Nguyên tắc phân vùng và định hƣớng sử dụng................................................. 109 4.3.2. Định hƣớng sử dụng tài nguyên hợp lý, bền vững ............................................ 111 4.3.2.1. Đá xây dựng ............................................................................................. 111 4.3.2.2. Phụ gia hoạt tính puzolan ........................................................................ 117 4.3.2.3. Vật liệu xây dựng không nung ................................................................ 119 4.3.2.4. Nguyên liệu sản xuất sợi basalt ............................................................... 120 4.3.2.5. Vật liệu san lấp (VLSL)........................................................................... 121 4.3.2.6. Bảo tồn và phát triển di sản địa chất........................................................ 123 4.3.3. Phân vùng sử dụng tài nguyên .......................................................................... 133 4.3.4. Các giải pháp phát triển bền vững..................................................................... 137 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................... 140 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ......................................................................... 142 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 143 PHỤ LỤC .................................................................................................................... 151
iv Phụ lục 3.1. Kết quả phân tích thành phần nguyên tố chính (wt%) và tính toán các chỉ số thạch hóa basalt Đệ tứ ĐNB ............................................................................. 152 Phụ lục 3.2. Kết quả tính toán thành phần khoáng vật quy chuẩn CIPW (%) của basalt Đệ tứ ĐNB ........................................................................................................ 154 Phụ lục 3.3. Kết quả phân tích thành phần nguyên tố vết (ppm) và tính toán các chỉ số địa hóa basalt Đệ tứ ĐNB ....................................................................................... 156 Phụ lục 3.4. Dữ liệu đồng vị Ar của các mẫu và tuổi tính toán .................................. 161 Phụ lục 4.1. Hiện trạng quy hoạch, khai thác, sử dụng TNKS basalt Đệ tứ ĐNB ..... 163 Phụ lục 4.2. Yêu cầu chất lƣợng basalt sử dụng sản xuất đá lát ................................. 169 Phụ lục 4.3. Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý - công nghệ của basalt Đệ tứ ĐNB.. 170 Phụ lục 4.4. Các yếu tố điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội, thách thức (SWOT) .............. 174 Phụ lục 4.5. Phân tích SWOT về phân vùng sử dụng tài nguyên ............................... 175
v DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Tổng hợp khối lƣợng thực hiện nghiên cứu ...................................................... 6 Bảng 2.1. Phân loại đá phun trào .................................................................................. 28 Bảng 2.2. Phân chia các loạt (series) magma basalt theo đặc điểm thạch địa hóa ....... 29 Bảng 2.3. Phân chia các kiểu (types) magma basalt theo bối cảnh kiến tạo ................. 31 Bảng 2.4. Tổng hợp các biểu đồ phân chia các kiểu magma basalt .............................. 32 Bảng 2.5. Các giá trị  với xác suất tin cậy hai phía  = 0,95 ...................................... 38 Bảng 2.6. Ý nghĩa của các yếu tố SWOT ..................................................................... 41 Bảng 3.1. Phân loại đá theo thành phần thạch học - khoáng vật .................................. 44 Bảng 3.2. Phân loại đá theo thành phần thạch hóa ....................................................... 60 Bảng 3.3. Thành phần nguyên tố chính (wt%) và các chỉ số thạch hóa ....................... 71 Bảng 3.4. Thành phần khoáng vật quy chuẩn CIPW (%) của basalt Đệ tứ ĐNB......... 72 Bảng 3.5. Thành phần nguyên tố vết (ppm) và các chỉ địa hóa basalt Đệ tứ ĐNB ...... 73 Bảng 3.6. Hàm lƣợng trung bình các nguyên tố vết và hệ số tập trung của basalt Đệ tứ ĐNB .......................................................................................................................... 74 Bảng 3.7. Tuổi tuyệt đối của basalt ĐNB ..................................................................... 82 Bảng 3.8. Thành phần đồng vị Sr, Nd và Pb của basalt ĐNB ...................................... 84 Bảng 4.1. Các khoáng sản liên quan ............................................................................. 88 Bảng 4.2. Yêu cầu về thành phần hạt của cát nghiền.................................................... 96 Bảng 4.3. Quy định về mác đá dăm theo độ nén dập trong xi lanh .............................. 96 Bảng 4.4. Quy định về độ nén dập trong xi lanh đối với sỏi dăm ................................ 97 Bảng 4.5. Yêu cầu đặc tính kỹ thuật của CPĐD ........................................................... 97 Bảng 4.6. Độ hút v i theo độ hoạt tính của puzolan ..................................................... 98 Bảng 4.7. Yêu cầu về thành phần hóa học của đá basalt .............................................. 99 Bảng 4.8. M đun độ nhớt, m đun acid và thạch anh tự do của basalt Đệ tứ ĐNB .... 100 Bảng 4.9. Kết quả xác định hoạt độ phóng xạ tự nhiên của basalt Đệ tứ ĐNB .......... 102 Bảng 4.10. Đặc trƣng thống kê tính chất cơ lý và đặc tính kỹ thuật của basalt Đệ tứ ĐNB ............................................................................................................................ 103 Bảng 4.11. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ kết tinh, khoảng nhiệt độ kéo sợi .............. 108
vi Bảng 4.12. Yêu cầu chất lƣợng basalt ĐXD ............................................................... 112 Bảng 4.13. Yêu cầu chất lƣợng basalt puzolan ........................................................... 119 Bảng 4.14. Yêu cầu chất lƣợng nguyên liệu sản xuất sợi basalt ................................. 121 Bảng 4.15. Tính chất cơ lý và đặc tính kỹ thuật của basalt phong hóa ....................... 122 Bảng PL4.1.1. Tổng hợp các mỏ/biểu hiện khoáng sản ĐXD .................................... 163 Bảng PL4.1.2. Tổng hợp các mỏ/biểu hiện khoáng sản puzolan ................................ 165 Bảng PL4.1.3. Tổng hợp các biểu hiện khoáng sản VLSL ......................................... 166 Bảng PL4.1.4. Hiện trạng khai thác, sử dụng basalt Đệ tứ ĐNB ............................... 167 Bảng PL4.2.1. Quy định về độ nguyên khối theo thể tích .......................................... 169 Bảng PL4.2.2. Quy định về kích thƣớc cơ bản của tấm đá ......................................... 169 Bảng PL4.2.3. Quy định về sai lệch kích thƣớc và khuyết tật trên bề mặt đá ............ 169 Bảng PL4.2.4. Quy định về đặc tính kỹ thuật và tính chất cơ lý của tấm đá .............. 169 Bảng PL4.3.1. Tính chất cơ lý của basalt Đệ tứ ĐNB ................................................ 170 Bảng PL4.3.2. Đặc tính kỹ thuật của basalt Đệ tứ ĐNB............................................. 172
vii DANH MỤC HÌNH ẢNH H nh 1.1. Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu Đ ng Nam Bộ............................................ 10 H nh 1.2. Sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứu Đ ng Nam Bộ....................................... 20 Hình 2.1. Biểu đồ QAPF phân loại đá phun trào (IUGS, 1997) ................................... 27 H nh 2.2. Lƣợc đồ phƣơng pháp phân tích SWOT ....................................................... 39 H nh 3.1. Sơ đồ phân bố, tuổi thành tạo basalt Đệ tứ ĐNB .......................................... 42 Hình 3.2. Các mẫu thạch học basalt Đệ tứ ĐNB .......................................................... 44 Hình 3.3. Quang cảnh khu vực nghiên cứu và các vết lộ basalt Phƣớc Tân................. 46 Hình 3.4. Kiến trúc của các đá basalt Phƣớc Tân dƣới kính hiển vi phân cực ............. 50 Hình 3.5. Quang cảnh khu vực nghiên cứu và các vết lộ basalt Xuân Lộc .................. 51 Hình 3.6. Kiến trúc của các tù đá siêu mafic và basalt Xuân Lộc dƣới kính hiển vi phân cực ........................................................................................................................ 57 Hình 3.7. Quang cảnh khu vực nghiên cứu và các vết lộ basalt SokLu ....................... 58 Hình 3.8. Kiến trúc của các đá basalt SokLu dƣới kính hiển vi phân cực .................... 59 Hình 3.9. Biểu đồ hàm lƣợng trung bình các nguyên tố chính ..................................... 67 Hình 3.10. Biểu đồ (Na2O+K2O) - SiO2 (TAS) theo Le Bas, 1986 .............................. 68 Hình 3.11. Biểu đồ (Na2O+K2O) - SiO2 (A) và AFM (B) theo Irvine & Baragar, 1971 ............................................................................................................................... 68 Hình 3.12. Biểu đồ K2O - SiO2 theo Peccerillo&Taylor, 1976 (A) và Le Maitre, 2002 (B)......................................................................................................................... 68 Hình 3.13. Biểu đồ thành phần khoáng vật quy chuẩn CIPW ...................................... 69 Hình 3.14. Biểu đồ Ne-Di-Ol-Hy-Q theo Thompson, 1984 ......................................... 70 Hình 3.15. Biểu đồ hệ số tập trung các nguyên tố vết của các đá basalt ...................... 70 Hình 3.16. Biểu đồ phân bố đất hiếm (REE) chuẩn theo chondrit (A) và biểu đồ chân nhện chuẩn theo manti nguyên thủy theo Sun&McDon, 1989 (B) ...................... 70 Hình 3.17. Biểu đồ Haker tƣơng quan giữa SiO2 và các oxit tạo đá ............................ 79 Hình 3.18. Kết quả tuổi Ar-Ar của basalt ĐNB ............................................................ 83 Hình 3.19. Biểu đồ MgO-Fe2O3t-Al2O3 (A) theo Pearce T.H., 1977 và MnO-TiO2- P2O5 (B) theo Mullen E.D., 1983 .................................................................................. 85
viii Hình 3.20. Biểu đồ La-La/Nb (A) theo Li S.G., 1993 và F1-F2 (B) theo Pearce J.A., 1976 ............................................................................................................................... 85 Hình 3.21. Biểu đồ Zr-Ti-Y (A) theo Pearce J.A. và Cann J.R., 1973 và Zr-Nb-Y (B) theo Meschede M., 1986 ......................................................................................... 85 Hình 3.22. Biểu đồ Th-Hf/3-Ta (A), Th-Zr/117-Nb/16 (B) theoWood D., 1980 ......... 86 Hình 4.1. Biểu đồ hàm lƣợng trung bình các nguyên tố chính ................................... 100 Hình 4.2. Biểu đồ giá trị trung bình của Alk, MB, Mk và Q tự do .............................. 101 Hình 4.3. Biểu đồ độ nén dập trong xi lanh của basalt ............................................... 106 Hình 4.4. Biểu đồ độ mài mòn tang quay của basalt .................................................. 106 Hình 4.5. Biểu đồ hàm lƣợng hạt thoi dẹt của basalt .................................................. 107 Hình 4.6. Biểu đồ giá trị trung b nh các đặc tính kỹ thuật của basalt đá xây dựng .... 107 Hình 4.7. Biểu đồ giá trị trung b nh các đặc tính kỹ thuật của basalt puzolan ........... 108 Hình 4.8. Các ứng dụng của basalt Phƣớc Tân và basalt SokLu ................................ 116 Hình 4.9. Các ứng dụng của basalt Xuân Lộc ............................................................ 117 Hình 4.10. Sử dụng sản phẩm phong hóa basalt làm VLSL ....................................... 123 Hình 4.11. Cao nguyên núi lửa - Vƣờn Quốc gia Nam Cát Tiên (ST) ....................... 129 Hình 4.12. Hình thái miệng núi lửa............................................................................. 129 H nh 4.13. DSĐC núi lửa trên ảnh viễn thám Google Earth ...................................... 131 H nh 4.14. Hang động núi lửa ..................................................................................... 132 Hình 4.15. Cảnh quan suối/thác nƣớc ......................................................................... 132 Hình 4.16. Di sản địa chất khác .................................................................................. 133 H nh 4.17. Sơ đồ phân vùng sử dụng hợp lý tài nguyên ............................................. 139
ix DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 1 - AB : Basalt kiềm 2 - ACMB/VAB : Basalt r a lục địa tích cực 3 - BRVT : Bà Rịa - Vũng Tàu 4 - CAB : Basalt v i kiềm 5 - CFB : Basalt lũ lục địa 6 - COB : Basalt lục địa 7 - CPĐD : Cấp phối đá dăm 8 - ĐN : Đồng Nai 9 - ĐNB : Đ ng Nam Bộ 10 - DSĐC : Di sản địa chất 11 - ĐXD : Đá xây dựng 12 - IAB : Basalt cung đảo 13 - IAT : Tholeit cung đảo 14 - MORB : Basalt dãy núi giữa đại dƣơng 15 - OFB : Basalt đáy đại dƣơng 16 - OIB : Basalt đảo đại dƣơng 17 - OIT : Tholeit đảo đại dƣơng 18 - ORB : Basalt tạo núi 19 - OT : Tholeit olivin 20 - Pz : Puzolan 21 - QT : Tholeit thạch anh 22 - SA : Basalt á kiềm 23 - SCIB : Basalt đảo trung tâm tách giãn 24 - TNĐC : Tài nguyên địa chất 25 - TNKS : Tài nguyên khoáng sản 26 - VAB : Basalt cung núi lửa 27 - VLSL : Vật liệu san lấp 28 - VLXD : Vật liệu xây dựng 29 - WPB : Basalt nội mảng
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Các thành tạo basalt trên lãnh thổ Việt Nam có diện phân bố khá rộng lớn ở khu vực Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Đ ng Nam Bộ và rải rác ở khu vực Quảng Ngãi, Nghệ An, Điện Biên, Lào Cai, các đảo Cồn Cỏ, Lý Sơn, v.v. với chiều dày tới hàng trăm mét, đã đƣợc các nhà địa chất trong và ngoài nƣớc nhƣ Lacroix A., Saurin E., Fontain H., Trần Kim Thạch (1965 - 1972), Nguyễn Kinh Quốc (1980), Nguyễn Xuân Bao, Huỳnh Trung (1985 - 1990), Ma Công Cọ, Dƣơng Văn Cầu (1990 - 1994), Nguyễn Hoàng, Flower M.J., Phạm Tích Xuân (1996), Huỳnh Trung, Nguyễn Xuân Bao (1997), Phạm Tích Xuân, Nguyễn Hoàng, Lee Hyun Koo (2003) quan tâm nghiên cứu. Trong số đó có các c ng tr nh nổi bật là đo vẽ lập bản đồ địa chất - khoáng sản tỷ lệ 1:200.000, bản đồ địa chất - khoáng sản tỷ lệ 1:50.000, các đề tài nghiên cứu chuyên đề, bài báo khoa học, luận án tiến sĩ, v.v.. Song tất cả các nghiên cứu của các tác giả trên chỉ nghiên cứu ở mức độ rộng khắp trên phạm vi toàn lãnh thổ Việt Nam hoặc nghiên cứu chi tiết ở các vùng Di Linh, Bảo Lộc, các mỏ đá riêng lẻ Cây Gáo, SokLu, v.v. chủ yếu tập trung giải quyết các vấn đề về địa tầng, thạch học, thạch địa hóa, bản chất nguồn và mối liên quan của chúng với kiến tạo tại một số khu vực. Riêng đối với basalt Đệ tứ ĐNB cho đến nay chƣa có các c ng tr nh nghiên cứu chi tiết, mang tính hệ thống về đặc điểm địa chất (các cấu trúc núi lửa, phân chia các tƣớng phun trào), thành phần vật chất, nguồn gốc, tuổi thành tạo và đánh giá chất lƣợng để sử dụng cho các lĩnh vực theo yêu cầu của sự phát triển kinh tế xã hội. Trong bối cảnh đó, việc thực hiện đề tài “Đặc điểm các đá phun trào basalt Đệ tứ miền Đông Nam Bộ và định hướng sử dụng là cần thiết, mang tính thời sự, có ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn. 2. Mục tiêu của luận án Làm sáng tỏ đặc điểm địa chất, thạch học, thạch địa hóa, nguồn gốc, tuổi thành tạo và đặc điểm chất lƣợng basalt Đệ tứ ĐNB, từ đó định hƣớng sử dụng tài
2 nguyên hợp lý, bền vững. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu: basalt Đệ tứ chủ yếu phân bố trong các thành tạo basalt Phƣớc Tân, basalt Xuân Lộc và basalt SokLu. Phạm vi nghiên cứu của đề tài là khu vực Đ ng Nam Bộ, đƣợc giới hạn bởi địa phận các tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Đồng Nai, Bình Dƣơng, B nh Phƣớc, Tây Ninh và thành phố Hồ Chí Minh. Diện tích tự nhiên 23.564 km2, chiếm 7,3 % diện tích cả nƣớc. 4. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu ĐNB. Nghiên cứu các đặc điểm thạch học, thạch địa hóa, nguồn gốc, điều kiện thành tạo và đặc điểm chất lƣợng basalt Đệ tứ trong vùng nghiên cứu. Nghiên cứu đề xuất định hƣớng sử dụng hợp lý, bền vững nguồn tài nguyên basalt Đệ tứ trong vùng nghiên cứu, trên cơ sở đó định hƣớng phân vùng sử dụng tài nguyên. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu 5.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu: thu thập các tài liệu liên quan đến đối tƣợng nghiên cứu từ nhiều nguồn khác nhau để làm rõ mục tiêu nghiên cứu và xác định những công việc cần triển khai ở thực địa. 5.2. Phƣơng pháp phân tích ảnh viễn thám: xác định sự phân bố của các thành tạo basalt, khoanh định vị trí, diện phân bố DSĐC để định hƣớng cho c ng tác khảo sát thực địa và đánh giá mức độ bảo tồn của các DSĐC. 5.3. Phƣơng pháp khảo sát thực địa: khảo sát và m tả các đặc điểm cấu trúc địa chất, địa h nh địa mạo cũng nhƣ đặc điểm phân bố của basalt Đệ tứ ngoài thực tế, thu thập mẫu để phân tích, thí nghiệm phục vụ cho nghiên cứu; đồng thời khảo sát một số khu vực có tiềm năng về DSĐC. 5.4. Phƣơng pháp nghiên cứu trong phòng 5.4.1. Phương pháp nghiên cứu thạch học: Các mẫu đá đƣợc mô tả bằng mắt thƣờng, gia công lát mỏng và phân tích thạch học dƣới kính hiển vi phân cực để
3 xác định thành phần khoáng vật, kiến trúc, cấu tạo và mức độ biến đổi của đá, giúp cho việc phân loại và gọi tên đá. 5.4.2. Phương pháp nghiên cứu thạch địa hóa: Các nguyên tố chính đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp quang phổ huỳnh quang tia X (XRF), nguyên tố vết đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS). Các kết quả kết phân tích thƣờng đƣợc thể hiện bằng các nhóm sau đây: Nhóm 1: Tính toán các chỉ số thạch hóa, địa hóa và khoáng vật quy chuẩn theo phƣơng pháp CIPW. Nhóm 2: Sử dụng biểu đồ hai hợp phần và biểu đồ ba hợp phần (biểu đồ tam giác) để phân loại và gọi tên đá, phân chia các loạt magma và các kiểu magma basalt theo các bối cảnh kiến tạo. Nhóm 3: Chuẩn hóa thành phần các đá phun trào trong vùng nghiên cứu với các đá phun trào ở những cấu trúc địa chất điển hình. So sánh thành phần các nguyên tố với các đá chuẩn của từng nhóm đá magma có thành phần khác nhau. Phƣơng pháp chuẩn hóa các nguyên tố vết hoặc nhóm đất hiếm (REE) là lấy hàm lƣợng của từng nguyên tố trong đá chia cho hàm lƣợng các nguyên tố tƣơng ứng của mẫu chuẩn. Các mẫu chuẩn đƣợc sử dụng là chrondrit và manti nguyên thủy. 5.4.3. Phương pháp nghiên cứu địa hóa đồng vị: thành phần đồng vị Sr, Nd và Pb đƣợc phân tích trên đá tổng bằng phƣơng pháp quang phổ khối ion hóa nhiệt (TIMS), tuổi đồng vị Ar-Ar đƣợc phân tích trên đá tổng bằng phƣơng pháp quang phổ khối tĩnh (SMS). 5.4.4. Phương pháp xác định hoạt độ phóng xạ tự nhiên: Phƣơng pháp xác định hoạt độ phóng xạ tự nhiên của basalt là phƣơng pháp phổ kế gamma đo bức xạ gamma tự nhiên theo các mức năng lƣợng để xác định hoạt độ phóng xạ riêng của các hạt nhân phóng xạ U, Th và K có trong basalt sử dụng làm VLXD. 5.4.5. Phương pháp nghiên cứu tính chất cơ lý: Phƣơng pháp này gồm các phân tích, thí nghiệm xác định các chỉ tiêu tính chất vật lý, cơ học, công nghệ và các đặc tính nguyên liệu khoáng để đánh giá đặc
4 điểm chất lƣợng và khả năng sử dụng của basalt. 5.4.6. Phương pháp xử lý thống kê kết quả phân tích: sử dụng phƣơng pháp thống kê theo luật phân phối chuẩn để xử lý các kết quả phân tích thành phần hóa học, các chỉ tiêu tính chất cơ lý và tính chất công nghệ của đá. 5.4.7. Phương pháp phân tích SWOT: phân tích điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và rủi ro/thách thức (SWOT) về định hƣớng phân vùng sử dụng tài nguyên, qua đó có thể đƣa ra một bức tranh toàn cảnh về các đơn vị phân vùng, từ đó đề xuất các giải pháp phát huy điểm mạnh, hạn chế điểm yếu, nắm bắt cơ hội và loại trừ/giảm thiểu rủi ro/thách thức. 5.4.8. Phương pháp ứng dụng phần mềm chuyên dụng: sử dụng các phần mềm Microsoft Office, MapInfo, GeoPlot, Igpet, Corel Draw để tính toán và lập các biểu đồ, bảng biểu, bản vẽ, v.v.. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 6.1. Ý nghĩa khoa học Tổng hợp đầy đủ cơ sở lý thuyết phân loại basalt và các kiểu nguồn gốc thành tạo basalt, các lĩnh vực sử dụng basalt. Góp phần làm sáng tỏ đặc điểm địa chất, thạch học, thạch địa hóa, nguồn gốc, điều kiện thành tạo, thành phần vật chất và tính chất cơ lý basalt Đệ tứ ĐNB. 6.2. Ý nghĩa thực tiễn Cung cấp các kết quả nghiên cứu mới về đặc điểm các đá phun trào basalt Đệ tứ ĐNB nhƣ đặc điểm thạch học, thạch địa hóa, nguồn gốc, tuổi thành tạo, v.v. cho các nhà nghiên cứu địa chất khu vực. Kết quả nghiên cứu góp phần định hƣớng đầu tƣ thăm dò, khai thác và sử dụng hợp lý, bền vững nguồn tài nguyên đá basalt Đệ tứ Đ ng Nam Bộ. Các phƣơng pháp nghiên cứu trong luận án có thể áp dụng cho các khu vực có điều kiện địa chất và khoáng sản tƣơng tự. 7. Luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Basalt Đệ tứ ĐNB đặc trƣng bởi thành phần chủ yếu gồm basalt kiềm (Xuân Lộc, SokLu) và basalt á kiềm (Phƣớc Tân), thành tạo trong giai
5 đoạn 2,58-0,33Ma, tƣơng ứng với tuổi Pleistocen sớm - Pleistocen giữa (Q11-Q12), nguồn gốc manti, liên quan đến bối cảnh nội mảng (WPB) kiểu basalt đảo đại dƣơng (OIB). Luận điểm 2: Basalt Đệ tứ ĐNB có chất lƣợng đáp ứng yêu cầu cho nhiều lĩnh vực sử dụng, đáng chú ý là ĐXD, phụ gia hoạt tính puzolan và nguyên liệu sản xuất sợi basalt; kết quả nghiên cứu đã phân chia đƣợc 6 đơn vị phân vùng sử dụng hợp lý, tiết kiệm tài nguyên, bảo tồn di sản địa chất, bảo vệ m i trƣờng và phát triển bền vững nguồn TNĐC basalt Đệ tứ ĐNB. 8. Những điểm mới của luận án Làm sáng tỏ đặc điểm địa chất (các cấu trúc núi lửa), thạch học, thạch địa hóa, phân chia các tƣớng phun trào, loạt/kiểu magma, đồng thời đã xác định đƣợc basalt Đệ tứ ĐNB có thành phần chủ yếu gồm basalt kiềm và basalt á kiềm, trong đó h nh thành các cấu trúc núi lửa và hệ thống hang động núi lửa có giá trị về di sản địa chất. Trên cơ sở nghiên cứu chi tiết về thạch địa hóa và địa hóa đồng vị (Sr, Nd, Pb và tuổi đồng vị Ar-Ar) đã xác định đƣợc basalt Đệ tứ ĐNB thành tạo trong 2 giai đoạn: Pleistocen sớm (Q11) và Pleistocen giữa (Q12), có nguồn gốc manti, liên quan đến bối cảnh nội mảng (WPB) kiểu basalt đảo đại dƣơng (OIB). Kết quả nghiên cứu chi tiết, có hệ thống về thành phần vật chất, tính chất cơ lý - công nghệ đã xác định đƣợc basalt Đệ tứ ĐNB có chất lƣợng đáp ứng yêu cầu cho nhiều lĩnh vực sử dụng, đáng chú ý là ĐXD, phụ gia hoạt tính puzolan và nguyên liệu sản xuất sợi basalt. Đề xuất định hƣớng và phân vùng sử dụng hợp lý, tiết kiệm tài nguyên, bảo tồn di sản địa chất, bảo vệ m i trƣờng và phát triển bền vững nguồn TNĐC basalt Đệ tứ ĐNB. 9. Cơ sở tài liệu và khối lƣợng thực hiện Luận án đƣợc xây dựng trên cơ sở tài liệu thu thập và các số liệu nghiên cứu gồm: bản đồ địa chất và khoáng sản Việt Nam, tỷ lệ 1:200.000, tờ Blao (C-48-VI), Gia Ray - Bà Rịa (C-48-XII & C-48-XVIII), Bu Prang (D-48-XXXVI); báo cáo địa
6 chất và t m kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:200.000 nhóm tờ Bến Khế - Đồng Nai; bản đồ địa chất - t m kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Đ ng Thành phố Hồ Chí Minh: tờ Biên Hòa (6330-I), tờ Nhơn Trạch (6330-II), tờ Sài Gòn (6330-IV), tờ Tân Uyên (6331-II), tờ Bến Cát (6331-III), tờ Biên Hòa (6330-I), tờ Bình Ba (6430-III), tờ Xuân Lộc (6430-IV), tờ Gia Kiệm (6431-IV); báo cáo kết quả đo vẽ lập bản đồ địa chất - t m kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Đ ng Thành phố Hồ Chí Minh, nhóm tờ Vĩnh An và nhóm tờ Hàm Tân - C n Đảo; các báo cáo thăm dò basalt đá xây dựng và basalt puzolan ở ĐNB; các tài liệu khác có liên quan đến đề tài nghiên cứu và các tài liệu nghiên cứu bổ sung của NCS từ 2015 đến nay. Số liệu nghiên cứu đƣợc sử dụng các kết quả phân tích thạch học lát mỏng, thành phần nguyên tố chính, nguyên tố vết, đồng vị Sr-Nd-Pb và tuổi đồng vị Ar-Ar (186 mẫu NCS, mẫu SL07 [53]), kết quả đo tham số phóng xạ (8 mẫu NCS và 37 mẫu thu thập từ các mỏ basalt puzolan Vĩnh Tân, Núi Nứa, Núi Lé), kết quả phân tích tính chất cơ lý - công nghệ của 182 mẫu NCS và 3731 mẫu thu thập từ báo cáo kết quả thăm dò các mỏ basalt ĐXD (Trảng Bom 1, Cây Gáo 3, Núi Nứa, SokLu 2, SokLu 4, SokLu 5, SokLu 6) và mỏ basalt puzolan (Vĩnh Tân, Núi Thơm, Núi Sao, Đồi Đất Đỏ, Núi Sò) liên quan đến basalt Đệ tứ ĐNB, thể hiện chi tiết ở bảng 1. Bảng 1. Tổng hợp khối lượng thực hiện nghiên cứu Mẫu NCS Mẫu thu thập Chỉ tiêu N Q11pt Q12xl Q12sl bQ11pt Q12xl Q12sl 1. Mẫu nghiên cứu TPVC, SL07 16 78 59 33 8 29 nguồn gốc thành tạo [53] Thạch học lát mỏng 10 58 35 22 Nguyên tố chính 2 10 11 6 1 Nguyên tố vết 2 7 11 3 Đồng vị Sr, Nd, Pb 1 2 2 1 1 Tuổi đồng vị Ar-Ar 1 1 1 2. Tham số phóng xạ 3 1 4 8 29
7 Mẫu NCS Mẫu thu thập Chỉ tiêu N Q11pt Q12xl Q12sl bQ11pt Q12xl Q12sl 3. Mẫu nghiên cứu tính 56 99 27 326 2904 501 chất cơ lý - công nghệ Cơ lý đá 14 22 6 80 173 206 Độ nén dập trong xi lanh 7 11 3 14 12 9 Độ mài mòn tang quay 7 11 3 14 12 9 Độ bám dính nhựa đƣờng 7 11 3 3 11 9 Hàm lƣợng hạt thoi dẹt 7 11 3 3 12 9 Độ hút v i 7 22 6 138 1360 110 Cƣờng độ hoạt tính (SAI) 7 11 3 13 206 42 Hàm lƣợng SO3 52 1113 105 Nhiệt độ (Tnc, Tkt, Tks) 9 5 2 10. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận án gồm 4 chƣơng: Chƣơng 1. Tổng quan khu vực nghiên cứu Chƣơng 2. Cơ sở lý luận và phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng 3. Đặc điểm basalt Đệ tứ ĐNB Chƣơng 4. Đặc điểm chất lƣợng basalt Đệ tứ ĐNB và định hƣớng sử dụng 11. Lời cảm ơn Luận án đƣợc hoàn thành tại Bộ môn Khoáng sản, nay là Bộ môn Tìm kiếm Thăm dò, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của TS. Đỗ Văn Nhuận và PGS.TS. Trần B nh Chƣ. Tác giả xin đƣợc bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến các cán bộ hƣớng dẫn đã tận t nh, giúp đỡ trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận án. Trong quá trình thực hiện luận án, tác giả luôn nhận đƣợc sự quan tâm, động viên, góp ý của các nhà khoa học: PGS.TS. Đỗ Đ nh Toát, PGS.TS. Nguyễn Quang Luật, PGS.TS. Lƣơng Quang Khang, PGS.TS. Bùi Hoàng Bắc, PGS.TS. Khƣơng
8 Thế Hùng, TS. Nguyễn Tiến Dũng, PGS.TS. Nguyễn Phƣơng, TS. Phan Viết Sơn, TS. Lê Thị Thu, TS. Nguyễn Thị Thanh Thảo, TS. Nguyễn Quốc Phi, ThS. Nguyễn Kim Long (HUMG), PGS.TS. Phạm Trung Hiếu, TS. Bùi Thị Luận, TS. Ngô Minh Thiện, GVC. Phạm Tuấn Long (HCMUS), PGS.TS. Lê Hoàng Nghiêm, PGS.TS. Hoàng Thị Thanh Thủy (HCMUNRE), PGS.TS. Nguyễn Việt Kỳ, TS. Trần Anh Tú (BKU), ThS. Nguyễn Tiến Sơn, ThS. Lƣu Thế Long (LĐBĐĐCMN), các nhà khoa học và đồng nghiệp khác. Tác giả trân trọng cảm ơn sự quan tâm, động viên, góp ý quý báu này. Tác giả chân thành cảm ơn sự hỗ trợ, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi của Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Phòng Đào tạo Sau đại học, Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Tài nguyên và M i Trƣờng TP.HCM, Ban Chủ nhiệm Khoa Địa chất và Khoáng sản. Tác giả xin cảm ơn gia đ nh, ngƣời thân đã lu n động viên, sát cánh giúp đỡ, tạo động lực để tác giả hoàn thành luận án.