Luận án tiến sĩ Địa chất: Đánh giá tiềm năng khoáng sản kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam và định hướng sử dụng

Chia sẻ: Trần Văn Gan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:160

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án: Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, thành phần vật chất và mối quan hệ giữa các hạng kaolin công nghiệp ở trạng thái nguyên khai với các kiểu nguồn gốc thành tạo kaolin ở Bắc Bộ Việt Nam.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Địa chất: Đánh giá tiềm năng khoáng sản kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam và định hướng sử dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT LÊ ĐỖ TRÍ ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG KHOÁNG SẢN KAOLIN VÙNG BẮC BỘ VIỆT NAM VÀ ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - Năm 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT LÊ ĐỖ TRÍ ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG KHOÁNG SẢN KAOLIN VÙNG BẮC BỘ VIỆT NAM VÀ ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 62.52.05.01 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS Nguyễn Văn Lâm 2. TS Trần Ngọc Thái Hà Nội - Năm 2016
Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Nghiên cứu sinh Lê Đỗ Trí
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN KPH: Không phân hạng VLCL: Vật liệu chịu lửa TN: Tài nguyên XNK: Xuất nhập khẩu THCSKV: Tổ hợp cộng sinh khoáng vật VPH: Vỏ phong hóa DGMV: Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Khái quát các đặc điểm chính của các khoáng vật nhóm kaolinit Bảng 2.2. Mối quan hệ giữa mức độ phong hóa, kiểu VPH với kaolin phong hoá từ pegmatit, granit Bảng 2.3. Mối quan hệ giữa mức độ phong hóa, kiểu VPH với kaolin phong hoá từ magma xâm nhập thành phần bazơ (biến đổi gần hoàn toàn) Bảng 3.1. Vị trí phân bố khoáng vật halloysit trong VPH phức hệ Tân Phương Bảng 3.2. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin mỏ Láng Đồng Bảng 3.3. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin khu vực Yên Thái - Báo Đáp Bảng 3.4. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin mỏ Đồng Bến Bảng 3.5. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin mỏ Phú Lạc Bảng 3.6. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin mỏ Minh Tân Bảng 3.7. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần hóa chính của kaolin mỏ Khe Mo Bảng 3.8. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin mỏ Pạc Sẹc Lẻng Bảng 3.9. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin mỏ Minh Xương Bảng 3.10. Tổng hợp đặc điểm kaolin ở một số mỏ vùng Bắc Bộ Việt Nam Bảng 4.1. Tổng hợp tài nguyên kaolin xác định vùng Bắc Bộ Việt Nam Bảng 4.2. Tài nguyên dự báo kaolin một số khu vực vùng Bắc Bộ Việt Nam Bảng 4.3. Tổng hợp tài nguyên kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam
Bảng 4.4. Tài nguyên các hạng kaolin - pyrophyllit công nghiệp mỏ Pạc Sẹc Lẻng Bảng 4.5. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp mỏ Láng Đồng Bảng 4.6. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp khu Văn Yên - Trấn Yên Bảng 4.7. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp mỏ Đồng Bến Bảng 4.8. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp mỏ Minh Tân Bảng 4.9. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp mỏ Phú Lạc Bảng 4.10. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp mỏ Khe Mo Bảng 4.11. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp mỏ Minh Xương Bảng 4.12. Tỷ lệ phần trăm tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp Bảng 4.13. Tài nguyên kaolin theo hạng kaolin công nghiệp Bảng 5.1. Thành phần hóa học của kaolin lọc Bảng 5.2. Thành phần cỡ hạt và chỉ tiêu cơ lý Bảng 5.3. Yêu cầu chất lượng kaolin dùng sản xuất gạch samot và gạch nửa acid Bảng 5.4. Yêu cầu, chỉ tiêu kaolin dùng sản xuất gạch samot Bảng 5.5. Tổng hợp chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu kaolin trong các ngành công nghiệp theo hàm lượng Al2O3 và Fe2O3 Bảng 5.6. Sản lượng khai thác kaolin tại một số nước trên thế giới Bảng 5.7. Sản lượng gạch ceramic của 30 nước và toàn thế giới Bảng 5.8. Sản lượng sản xuất và tiêu dùng nội địa của một số nước trong Asean Bảng 5.9. Kim ngạch xuất nhập khẩu của một số nước trong Asean Bảng 5.10. Số liệu xuất khẩu sứ vệ sinh của một số nước trên thế giới Bảng 5.11. Tổng công suất lắp đặt từ 2008 - 2013 Bảng 5.12. Kim ngạch xuất, nhập khẩu gạch ốp lát giai đoạn 2008 - 2013 Bảng 5.13. Tổng hợp công suất và sản lượng tiêu thụ sứ vệ sinh Bảng 5.14. Kim ngạch XNK sứ vệ sinh giai đoạn 2008 - 2013
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ không gian vùng nghiên cứu Hình 1.2. Sơ đồ các đơn vị kiến tạo và hệ thống đứt gãy chính vùng Bắc Bộ Việt Nam Hình 2.1. Đường cong mật độ xác suất của quy luật phân bố chuẩn Hình 3.1. Vị trí phân bố các mỏ, điểm kaolin theo đơn vị hành chính và trên bình đồ cấu trúc - kiến tạo vùng Bắc Bộ Việt Nam Hình 3.2. Sơ đồ phân bố dải khoáng hóa kaolin - pyrophyllit trên bình đồ cấu trúc kiến tạo vùng Bắc Bộ Việt Nam Hình 3.3. Thân kaolin khu Ngòi Xum - Ngòi Ân, Lào Cai Hình 3.4. Thân kaolin số 6 khu Yên Thái - Báo Đáp, Yên Bái Hình 3.5. Sơ đồ địa chất thân kaolin số 6 khu Yên Thái - Báo Đáp Hình 3.6. Thân kaolin số 8 mỏ Phương Viên, Phú Thọ Hình 3.7. Thân kaolin Dốc Kẻo, Phú Thọ Hình 3.8. Ranh giới thân kaolin với đá vây quanh tại mỏ Hang Dơi, Thạch Khoán, Phú Thọ Hình 3.9. Thân kaolin mỏ Láng Đồng, Thạch Khoán, Phú Thọ Hình 3.10. Ranh giới các đới phong hóa tại mỏ Đồng Bến, Tuyên Quang Hình 3.11. Thân kaolin mỏ Đồng Bến, Hàm Yên, Tuyên Quang Hình 3.12. Thân kaolin mỏ Phú Lạc, Đại Từ, Thái Nguyên Hình 3.13. Thân kaolin tại mỏ Nà Thức, Thái Nguyên Hình 3.14. Thân kaolin mỏ Bích Nhôi, Minh Tân, Hải Dương Hình 3.15. Thân kaolin mỏ Khe Mo, Thái Nguyên Hình 3.16. Thân kaolin mỏ Cưa Đá - Tấn Mài, Quảng Ninh Hình 3.17. Thân kaolin mỏ Minh Xương, Phú Thọ Hình 3.18. Hình ảnh phân tích SEM mẫu kaolin mỏ Láng Đồng, Phú Thọ Hình 3.19. Hình ảnh phân tích TEM khoáng vật haloysit mỏ Láng Đồng
Hình 3.20. Kết quả phân tích XRD mẫu kaolin mỏ Láng Đồng, Phú Thọ Hình 3.21. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Láng Đồng, Phú Thọ Hình 3.22. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Đồng Bến, Thái Nguyên Hình 3.23. Hình ảnh phân tích SEM mẫu kaolin mỏ Phú Lạc, Thái Nguyên Hình 3.24. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Phú Lạc Hình 3.25. Hình ảnh phân tích SEM mẫu kaolin mỏ Minh Tân, Hải Dương Hình 3.26. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Minh Tân, Hải Dương Hình 3.27. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Khe Mo Hình 3.28. Hình ảnh phân tích SEM mẫu kaolin - pyrophylit mỏ Pạc Sẹc Lẻng, Quảng Ninh Hình 3.29. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al 2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Pạc Sẹc Lẻng, Quảng Ninh Hình 3.30. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Minh Xương, Phú Thọ Hình 5.1. Sơ đồ phân vùng định hướng sử dụng kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam Phụ lục
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT - KHOÁNG SẢN VÙNG BẮC BỘ VIỆT NAM ...................................................................................................... 7 1.1. Khái quát điều kiện tự nhiên và lịch sử nghiên cứu địa chất ..................... 7 1.1.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................... 7 1.1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất và kaolin vùng Bắc Bộ ............................ 10 1.2. Đặc điểm địa chất - khoáng sản ............................................................... 11 1.2.1. Vị trí vùng nghiên cứu trong bình đồ cấu trúc Việt Nam ..................... 12 1.2.2. Địa tầng ................................................................................................. 15 1.2.3. Magma xâm nhập .................................................................................. 19 1.2.4. Khái quát về cấu trúc kiến tạo vùng Bắc Bộ Việt Nam .......................... 22 1.2.5. Khoáng sản ........................................................................................... 24 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 27 2.1. Cơ sở lý luận ............................................................................................ 27 2.1.1. Khái niệm về kaolin và nguồn gốc thành tạo........................................ 27 2.1.2. Một số khái niệm khác có liên quan ..................................................... 34 2.2. Cấu trúc vỏ phong hóa và các liên quan đến thành tạo kaolin................. 35 2.2.1. Khái niệm vỏ phong hóa (VPH) ........................................................... 35 2.2.2. Kiểu VPH .............................................................................................. 35 2.2.3. Sản phẩm phong hóa và đới phong hóa ................................................ 35 2.3. Các phương pháp nghiên cứu................................................................... 38 2.3.1. Phương pháp tiệm cận có hệ thống kết hợp với phương pháp nghiên cứu địa chất truyền thống ................................................................................ 38 2.3.2. Các phương pháp nghiên cứu thành phần vật chất ............................... 38 2.3.3. Phương pháp mô hình hóa .................................................................... 39 2.3.4. Các phương pháp đánh giá tài nguyên .................................................. 46
2.3.5. Phương pháp dự báo tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp theo mối quan hệ giữa hàm lượng và tài nguyên ........................................................... 50 2.3.6. Phương pháp đối sánh kết hợp với ý kiến chuyên gia .......................... 54 CHƢƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM KAOLIN VÙNG BẮC BỘ VIỆT NAM ......... 55 3.1. Đặc điểm phân bố..................................................................................... 55 3.1.1. Kaolin phong hoá .................................................................................. 55 3.1.2. Kaolin nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi .................................... 57 3.1.3. Kaolin tái trầm tích ................................................................................ 58 3.2. Đặc điểm hình thái thân kaolin vùng Bắc Bộ .......................................... 58 3.2.1. Hình thái thân kaolin nguồn gốc phong hóa ......................................... 58 3.2.2. Hình thái thân kaolin nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi ............. 67 3.2.3. Hình thái thân kaolin tái trầm tích ........................................................ 67 3.3. Đặc điểm chất lượng kaolin ..................................................................... 68 3.3.1. Kaolin nguồn gốc phong hóa ................................................................ 69 3.3.2. Kaolin nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi .................................... 82 3.3.3. Kaolin nguồn gốc tái trầm tích .............................................................. 86 CHƢƠNG 4. TIỀM NĂNG TÀI NGUYÊN KAOLIN VÙNG BẮC BỘ VIỆT NAM..................................................................................................... 92 4.1. Tài nguyên xác định ................................................................................. 92 4.2. Tài nguyên dự báo .................................................................................... 92 4.3. Dự báo tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp theo mối quan hệ giữa hàm lượng và tài nguyên. ................................................................................ 95 CHƢƠNG 5. ĐỊNH HƢỚNG VÀ PHÂN CHIA KHU VỰC SỬ DỤNG KAOLIN VÙNG BẮC BỘ VIỆT NAM .................................................... 106 5.1. Các lĩnh vực sử dụng kaolin và yêu cầu chất lượng .............................. 106 5.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm sử dụng kaolin ................ 112 5.2.1. Trên thế giới ........................................................................................ 112
5.2.2. Ở Việt Nam ......................................................................................... 116 5.3. Định hướng sử dụng ............................................................................... 121 5.3.1. Nguyên tắc định hướng ....................................................................... 121 5.3.2. Định hướng sử dụng hợp lý kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam............... 124 5.4. Phân chia khu vực sử dụng .................................................................... 128 5.4.1. Nguyên tắc phân chia .......................................................................... 128 5.4.2. Phân chia khu vực sử dụng hợp lý kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam .... 130 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 135 1. KẾT LUẬN: .............................................................................................. 135 2. KIẾN NGHỊ: ............................................................................................. 136
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Kaolin là loại khoáng chất công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Chúng được dùng làm nguyên liệu trong sản xuất gốm sứ, gạch chịu lửa, xi măng; làm chất độn trong sản xuất giấy, sơn, phân bón, cao su, chất dẻo v.v. Trong những năm gần đây, các ngành công nghiệp sử dụng kaolin không ngừng phát triển và trở thành một trong những ngành có đóng góp không nhỏ cho nền kinh tế của đất nước. Theo Quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo Quyết định số 1469/QĐ-TTg ngày 22 tháng 8 năm 2014, nhu cầu các sản phẩm vật liệu ốp lát năm 2015 là 320 triệu m2; năm 2020 là 470 triệu m2; sứ vệ sinh 12,69 triệu sản phẩm vào năm 2015 và 20,68 triệu sản phẩm vào năm 2020 v.v. [13] Toàn bộ lãnh thổ Việt Nam nói chung và vùng Bắc Bộ Việt Nam nói riêng, đến nay đã được điều tra lập bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1/500.000 đến tỷ lệ 1/200.000 và phần lớn đã được điều tra lập bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1/50.000; một số diện tích triển vọng đã được tìm kiếm, thăm dò và khai thác khoáng sản các loại, trong đó có kaolin. Những công trình nghiên cứu liên quan đến kaolin về cơ bản đã giải quyết nhiều vấn đề lý luận về nguồn gốc thành tạo, thành phần vật chất, nhưng chưa có công trình nào nghiên cứu chuyên sâu về đánh giá tiềm năng tài nguyên kaolin và tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp ở trạng thái nguyên khai với nguồn gốc thành tạo khác nhau làm cơ sở đề xuất định hướng sử dụng hợp lý, tiết kiệm tài nguyên khoáng kết hợp với bảo vệ môi trường. Đề tài “Đánh giá tiềm năng khoáng sản kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam và định hướng sử dụng” được đặt ra nhằm giải quyết những yêu cầu cấp bách do thực tiễn đòi hỏi.
2 2. Mục tiêu của luận án - Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, thành phần vật chất và mối quan hệ giữa các hạng kaolin công nghiệp ở trạng thái nguyên khai với các kiểu nguồn gốc thành tạo kaolin ở Bắc Bộ Việt Nam. - Đánh giá tiềm năng tài nguyên và tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp ở trạng thái nguyên khai, từ đó đề xuất định hướng sử dụng hợp lý, hiệu quả nguồn tài nguyên kaolin trong vùng nghiên cứu. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án - Nghiên cứu làm rõ mối quan hệ của khoáng sản kaolin với các thành tạo địa chất và đặc điểm phân bố kaolin trong vùng Bắc Bộ Việt Nam. - Nghiên cứu làm sáng tỏ thành phần vật chất, tính chất kỹ thuật và công nghệ của kaolin làm cơ sở dự báo tài nguyên kaolin và tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp ở trạng thái nguyên khai. - Đánh giá tài nguyên kaolin và tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp ở trạng thái nguyên khai trên cơ sở sử dụng tổng hợp các nguồn dữ liệu địa chất - khoáng sản và kết quả tìm kiếm, thăm dò. - Định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên kaolin trong phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt trong chiến lược phát triển công nghiệp sản xuất gốm sứ xây dựng đến năm 2020, định hướng đến năm 2030. - Nghiên cứu phân vùng sử dụng kaolin bảo đảm nguyên tắc sử dụng hiệu quả, tiết kiệm, kết hợp với bảo vệ môi trường. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: các mỏ, điểm khoáng sản kaolin trong vùng Bắc Bộ Việt Nam. - Phạm vi nghiên cứu: vùng Bắc Bộ Việt Nam (phần đất liền) được giới hạn từ biên giới Việt - Trung, Việt - Lào đến hết địa phận tỉnh Ninh Bình. 5. Các phƣơng pháp nghiên cứu chính
3 - Phương pháp tiệm cận có hệ thống kết hợp với phương pháp nghiên cứu địa chất truyền thống. - Phương pháp nghiên cứu thành phần vật chất. - Phương pháp mô hình hóa. - Phương pháp đối sánh kết hợp với ý kiến chuyên gia. 6. Những điểm mới của luận án 6.1. Góp phần làm rõ hơn về đặc điểm phân bố và cấu trúc của các kiểu vỏ phong hóa (VPH) chứa kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam; xác định sự có mặt của khoáng vật haloysit trong trong pegmatit phong hóa mạnh và trung bình của phức hệ Tân Phương. 6.2. Kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam có 3 kiểu nguồn gốc và thể hiện rõ tính không đồng nhất với sự có mặt của 5 hạng kaolin công nghiệp. Trong đó, hạng I, II, III chủ yếu thuộc kiểu mỏ phong hóa từ pegmatit và kiểu mỏ nhiệt dịch biến chất trao đổi; hạng IV và không phân hạng (KPH) chủ yếu thuộc kiểu mỏ phong hóa từ granit, aplit, ryolit, felsit, gabro bị felspat hóa, đá trầm tích, đá biến chất và kiểu mỏ tái trầm tích. 6.3. Làm rõ mối quan hệ phụ thuộc giữa hàm lượng oxyt sắt (Fe 2O3) với các thông số địa chất thân khoáng cho phép dự báo tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp ở trạng thái nguyên khai theo chỉ tiêu hàm lượng oxyt sắt. 6.4. Đề xuất các nguyên tắc cơ bản về định hướng sử dụng hợp lý nguyên liệu kaolin theo các hạng quặng công nghiệp phục vụ chiến lược phát triển ngành công nghiệp sản xuất gốm sứ, VLCL và các ngành công nghiệp khác có sử dụng kaolin. 6.5. Dựa vào tiềm năng tài nguyên, điều kiện kinh tế - địa lý, cơ sở hạ tầng và nhu cầu và thị trường tiêu thụ, vùng nghiên cứu được phân thành 4 khu vực nguyên liệu kaolin; trong đó khu vực 1, khu vực 2 và khu vực 3 có vị trí và vai trò quan trọng phát triển công nghiệp gạch ốp lát, gốm sứ, VLCL.
4 7. Các luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam phân bố tập trung trong các cấu trúc: địa khu biến chất cao Hoàng Liên Sơn, đai tạo núi nội lục Paleozoi sớm Đông Bắc Bộ và rift nội lục Paleozoi muộn - Mesozoi An Châu và có tiềm năng lớn; trong đó kaolin phong hoá từ pegmatit thuộc phức hệ Tân Phương và phức hệ Tân Hương thuộc địa khu biến chất cao Hoàng Liên Sơn chiếm trên 50% tổng tiềm năng tài nguyên kaolin vùng nghiên cứu. Luận điểm 2: thành phần, chất lượng và khả năng sử dụng của kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam phụ thuộc vào nguồn gốc điều kiện thành tạo; trong đó: + Kaolin nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi với các khoáng vật đặc trưng dickit, nacrit, thạch anh, pyrophylit, alunit, chủ yếu thuộc hạng I, II, III, giàu Al2O3, nghèo Fe2O3 và độ chịu lửa cao cần ưu tiên sử dụng làm nguyên liệu sản xuất gạch granit, sứ vệ sinh và VLCL. + Kaolin phong hóa từ pegmatit với các khoáng vật đặc trưng kaolinit, ilit, haloysit, goethit, chủ yếu thuộc hạng I, II, III và có tính khả tuyển cao, Fe2O3 thấp, độ chịu lửa trung bình đến thấp cần ưu tiên sử dụng làm nguyên liệu sản xuất sứ vệ sinh, gạch granit, gạch ceramic, men gốm sứ và chất độn trong sản xuất giấy. + Kaolin tái trầm tích và kaolin phong hóa từ đá các đá granit, aplit, ryolit, felsit, gabro bị felspat hóa, đá trầm tích, đá biến chất chủ yếu thuộc hạng IV và KPH, Fe2O3 cao cần sử dụng làm nguyên liệu sản xuất xương gạch ceramic, gốm sứ dân dụng, chất độn trong sản xuất thuốc trừ sâu, xà phòng... 8. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của luận án 8.1. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần nhận thức đầy đủ và toàn diện hơn về diện phân bố, đặc điểm chất lượng, tiềm năng tài nguyên và các
5 lĩnh vực sử dụng kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam; đồng thời góp phần hoàn thiện phương pháp đánh giá tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp ở trạng thái nguyên khai trong vùng nghiên cứu nói riêng và khoáng sản kaolin trên cả nước nói chung. 8.2. Ý nghĩa thực tiễn - Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần cung cấp cho các nhà quản lý và các cơ quan những số liệu tổng hợp chung về chất lượng, tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp và khả năng khai thác, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên này phục vụ nhu cầu cho các lĩnh vực công nghiệp khác nhau. - Định hướng, phân chia khu vực sử dụng sử dụng hợp lý kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và quản lý Nhà nước về tài nguyên khoáng sản. 9. Cơ sở tài liệu của luận án Luận án được hoàn thành trên cơ sở tài liệu thực tế do NCS thu thập, khảo sát thực địa và phân tích mẫu từ năm 2009 đến nay. NCS đã thu thập và xử lý bằng phần mềm máy tính hàng nghìn mẫu hóa kaolin, phân tích bổ sung gần 100 mẫu kaolin, gồm phân tích thành phần hóa, độ hạt (34 mẫu); thạch học (10 mẫu); nhiệt và rơnghen (24 mẫu), hiển vi điện tử quét, hiển vi điện tử truyền qua (30 mẫu) thuộc các kiểu nguồn gốc khác nhau. Ngoài ra, NCS còn thu thập thông tin, số liệu từ các báo cáo đo vẽ bản đồ địa chất khoáng sản khu vực tỷ lệ 1/200.000 và 1/50.000, các báo cáo tìm kiếm, thăm dò, hiện trạng sản xuất, chế biến, tiêu thụ kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam, các tài liệu về kaolin đã công bố trong và ngoài nước trên các tạp chí chuyên ngành, sách xuất bản và trên mạng internet. 10. Kết cấu của luận án: Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 5 chương: Chương 1: Đặc điểm địa chất - khoáng sản kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam.
6 Chương 2: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu. Chương 3: Đặc điểm kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam. Chương 4: Tài nguyên kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam. Chương 5: Định hướng sử dụng và phân chia khu vực sử dụng kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam. 11. Nơi thực hiện luận án Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Văn Lâm và TS Trần Ngọc Thái. Trong quá trình hoàn thành luận án, NCS đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của Ban Giám hiệu trường Đại học Mỏ - Địa chất, Phòng Đào tạo sau Đại học, Khoa Địa chất, Bộ môn Tìm kiếm thăm dò, cũng như sự giúp đỡ của Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Cục Kiểm soát hoạt động khoáng sản miền Bắc, Cục Kiểm soát hoạt động khoáng sản miền Nam, Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh, Viện Thông tin lưu trữ địa chất, Viện khoa học Địa chất và Khoáng sản, Văn phòng Hội đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản quốc gia, Viện Khoa học công nghệ Vật liệu xây dựng, Liên đoàn địa chất Đông Bắc, Tây Bắc, và các bạn đồng nghiệp. NCS cũng nhận được sự động viên, giúp đỡ tận tình của GS.TS Đồng Văn Nhì, PGS.TS Đặng Xuân Phong, PGS.TS Đỗ Đình Toát, PGS.TS Nguyễn Quang Luật, PGS.TS Nguyễn Khắc Giảng, PGS.TS Nguyễn Phương, TS Đỗ Văn Nhuận, PGS.TS Lương Quang Khang, TS Nguyễn Tiến Dũng, PGS.TS Kiều Quý Nam, PGS.TS Bùi Hoàng Bắc, TS Khương Thế Hùng và nhiều nhà khoa học khác. NCS xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các cán bộ hướng dẫn, lãnh đạo các cơ quan và các nhà khoa học đã có các công trình nghiên cứu trước và cho phép NCS được tham khảo, kế thừa và sử dụng trong luận án này.
7 CHƢƠNG 1 Đ Ặ C Đ I Ể M Đ Ị A C H Ấ T - K H O Á N G S Ả N V Ù N G B Ắ C B Ộ V I Ệ T N A M 1.1. Khái quát điều kiện tự nhiên và lịch sử nghiên cứu địa chất 1.1.1. Điều kiện tự nhiên 1.1.1.1. Vị trí vùng nghiên cứu Vùng Bắc Bộ Việt Nam là một khái niệm để chỉ vùng địa lý ở phía bắc nước ta gồm 25 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương. Về mặt địa lý tự nhiên, vùng Bắc Bộ Việt Nam có thể được chia thành ba vùng nhỏ là Đông Bắc Bộ, Tây Bắc Bộ và Đồng bằng sông Hồng, có ranh giới nghiên cứu: phía nam từ Ninh Bình trở ra, phía bắc giáp Trung Quốc, phía tây giáp Lào và phía đông giáp biển Đông; với diện tích116.334 km2. Hình 1.1. Sơ đồ không gian vùng nghiên cứu (nguồn: DGMV, 2005)
8 1.1.1.2. Đặc điểm địa hình Vùng nghiên cứu có địa hình đa dạng và phức tạp, đó là sự đan xen của các kiểu địa hình núi cao, núi trung bình, đồi núi thấp và địa hình đồng bằng được hình thành trong những khu vực có điều kiện địa chất - kiến tạo với lịch sử phát triển riêng. Chính vì vậy, địa hình ở các vùng nhỏ cũng có những đặc điểm riêng. - Vùng Đông Bắc Bộ: địa hình rất đa dạng và thay đổi với đặc điểm chung là các dãy núi đá vôi và thung lũng hướng vòng cung như cánh cung Sông Gâm, cánh cung Ngân Sơn, cánh cung Bắc Sơn, thung lũng sông Nà Rì, thung lũng Sông Cầu v.v. Ngoài ra, còn có các bề mặt bán bình nguyên khá bằng phẳng với độ cao khoảng 2.000m như Tây Côn Lĩnh (2.419m), Kiều Liêu Ti (2.402m). Giáp với đồng bằng là khu vực trung du với đặc điểm hình thái gồm những đồi đỉnh bằng, sườn thoải, xen kẽ với những thung lũng rộng, đáy phẳng. - Vùng Tây Bắc Bộ: địa hình có đặc điểm là những dãy núi và thung lũng chạy song song theo phương tây bắc - đông nam với dãy núi cao Hoàng Liên Sơn có những đỉnh cao nhất Việt Nam như đỉnh Phan Si Pan (3.143m), Pu Ta Leng (3.096m), Pu Luông (2.985m), Sa Phìn (2.874m). Đặc điểm nổi bật là các dãy núi có sống núi rõ và hẹp, sườn núi dốc, mức độ phân cắt sâu và ngang đều lớn, quá trình bóc mòn và xâm thực xảy ra rất mạnh. Tuy nhiên, vẫn gặp những bề mặt khá bằng phẳng, những bán bình nguyên nằm ở độ cao khác nhau như cao nguyên Mộc Châu kéo dài từ Yên Châu đến suối Rút, độ cao trung bình 1.000m. Ngoài ra còn gặp địa hình đồi - đồng bằng - thung lũng có diện phân bố hạn chế. - Vùng Đồng bằng Sông Hồng: có địa hình không hoàn toàn đồng nhất, tương đối bằng phẳng, thấp dần từ tây bắc xuống đông nam, từ các thềm phù sa cổ cao từ 10 - 15m xuống đến các bãi bồi cao từ 2 - 4m ở trung tâm, với hệ
9 thống sông ngòi dày đặc, đôi khi xuất hiện những đồi núi thấp phân bố đơn lẻ hoặc tập trung với diện tích hạn chế. 1.1.1.3. Sông suối Trong vùng có mạng lưới sông suối dày đặc, trung bình trên 1km2 có gần 1km sông suối với 03 hệ thống sông chính gồm: - Hệ thống sông Bằng Giang - Kỳ Cùng: gồm hai sông chảy ngược hướng nhau, nhưng gặp nhau ở Quảng Tây - Trung Quốc. Sông Bằng Giang bắt nguồn từ Nà Vài ở độ cao khoảng 600m, chảy theo hướng đông nam qua Thị xã Cao Bằng đến Thủy Khẩu thì sang Trung Quốc. Sông có khoảng 26 phụ lưu, diện tích lưu vực khoảng 4.560km2. Sông Kỳ Cùng bắt nguồn từ Ba Xá ở độ cao 625m, chảy theo hướng tây bắc qua Thị xã Lạng Sơn, đến Thất Khê thì ngoặt sang Trung Quốc. Sông có khoảng 79 phụ lưu, diện tích lưu vực khoảng 6.660km2. - Hệ thống sông Thái Bình: do ba con sông hợp thành là sông Cầu, sông Thương, sông Lục Nam và đổ ra Biển Đông qua các cửa Nam Triệu, cửa Cấm, cửa Văn Úc và cửa Thái Bình. Hệ thống sông Thái Bình có diện tích lưu vực khoảng 12.680km2, chế độ thuỷ văn cũng có một mùa lũ, một mùa cạn và lượng phù sa ít hơn nhiều so với hệ thống sông Hồng. - Hệ thống sông Hồng: đây là hệ thống sông lớn thứ hai trên lãnh thổ Việt Nam với diện tích lưu vực rộng khoảng 61.400km2. Sông Hồng chảy qua nước ta có chiều dài khoảng 556km, chảy theo hướng đông nam qua Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hà Nội rồi đổ ra vịnh Bắc Bộ ở cửa chính Ba Lạt, ngoài ra còn 3 cửa phụ của 3 phân lưu là cửa Trà Lý, cửa Lạch Giang và cửa Đáy. Hệ thống sông Hồng có tới 614 phụ lưu, trong đó 2 phụ lưu quan trọng nhất là sông Đà và sông Lô. Chế độ thủy văn của hệ thống sông Hồng có mùa lũ kéo dài 5 tháng (tháng 6 - 10), chiếm khoảng 75% tổng lượng nước, trong đó đỉnh lũ là tháng 8 hàng năm.