Tóm tắt 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:28

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án: 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.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt 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 Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 62.52.05.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA CHẤT Hà Nội - Năm 2016
Công trình này đƣợc hoàn thành tại: Bộ môn Tìm kiếm – Thăm dò Khoa Địa chất, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. PGS.TS Nguyễn Văn Lâm 2. TS. Trần Ngọc Thái Phản biện 1: PGS.TS Đỗ Đình Toát Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Phương Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Văn Phổ Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá Luận án Tiến sĩ cấp trường họp vào hồi …..giờ, ngày….. tháng……năm 2016 tại Trường Địa học Mỏ - Địa chất Có thể tìm hiểu Luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất
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. Có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến kaolin, 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. 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 Là các mỏ, điểm khoáng sản kaolin trong 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 - Phương pháp tiệm cận có hệ thống kết hợp với phương pháp nghiên cứu địa
2 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 (Fe2O3) 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. 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 Al 2O3, 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,
3 haloysit, goethit, chủ yếu thuộc hạng I, II, III và có tính khả tuyển cao, Fe 2O3 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 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 vùng Bắc Bộ Việt Nam. 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.
4 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. NỘI DUNG LUẬN ÁN CHƢƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT - KHOÁNG SẢN VÙNG BẮC BỘ VN 1.1. Khái quát điều kiện tự nhiên và lịch sử nghiên cứu địa chất 1.1.1. Điều kiện tự nhiên - Vị trí vùng nghiên cứu: có ranh giới 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. - Đặc điểm 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. - Sông suối: vùng nghiên cứu có mạng lưới sông suối dày đặc, trung bình trên 2 1km có gần 1km sông suối với 03 hệ thống sông chính gồm: Hệ thống sông Bằng Giang - Kỳ Cùng, Hệ thống sông Thái Bình Hệ thống sông Hồng. - Cơ sở hạ tầng: có mạng lưới giao thông tương đối phát triển, nhất là các tỉnh đồng bằng sông Hồng, bao gồm đường bộ, đường thuỷ, đường sắt, đường hàng
5 không; có mức độ phát triển kinh tế, mật độ dân cư không đồng đều. 1.1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất và kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam - Giai đoạn trước năm 1954: chủ yếu là các công trình của các nhà địa chất Pháp nghiên cứu về địa chất khu vực kết hợp với tìm kiếm khoáng sản nhưng ở mức độ sơ lược. - Giai đoạn sau năm 1954: công tác điều tra địa chất khu vực, tìm kiếm và thăm dò khoáng sản, trong đó có kaolin được tiến hành một cách có hệ thống, tiêu biểu là các công trình nghiên cứu sau: loạt tờ bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1/200.000 và 1/50.000 và các đề tài nghiên cứu liên quan đến kaolin như: "Quaczit thứ sinh vùng Tấn Mài và một số khoáng sản liên quan với chúng" Trần Xuân Toản (1983); "Thành phần khoáng vật của một số kiểu kaolin VPH ở Việt Nam và phương pháp tính định lượng khoáng vật các thành tạo kaolin phong hóa" Trần Ngọc Thái, Trương Quang Di và nnk, (1991); "Nghiên cứu các nguồn kaolin ở Hoàng Liên Sơn - Vĩnh Phú phục vụ sản xuất giấy và xuất khẩu" Lý Bá Tiến và nnk, (1993); "Báo cáo xác lập luận cứ khoa học, đánh giá định lượng, định hướng phát triển việc sử dụng hợp lý tài nguyên khoáng sản Việt Nam đến năm 2020" Nguyễn Linh Ngọc và nnk, (2001). Tóm lại: các công trình nghiên cứu nêu trên đã làm sáng tỏ về địa tầng, magma và khoáng sản liên quan nói chung, kaolin nói riêng, nhưng chưa có đề cập nghiên cứu chuyên sâu về đánh giá tiềm năng tài nguyên kaolin và tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp ở điều kiện tự nhiên 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. 1.2. Đặc điểm địa chất - khoáng sản 1.2.1. Vị trí vùng nghiên cứu trong bình đồ cấu trúc Việt Nam - Các địa khu lục địa tiền Cambri tái cải biến trong Phanerozoi được đặc trưng bởi địa khu biến chất cao Hoàng Liên Sơn và Phu Hoạt - Nậm Sư Lư - Hệ tạo núi đa kỳ Neoproterozoi - Mesozoi sớm gồm phân hệ tạo núi đa kỳ Neoproterozoi - Mesozoi sớm Việt - Trung và phân hệ tạo núi đa kỳ Paleozoi giữa - Mesozoi sớm Đông Dương. - Các trũng nội lục Paleozoi muộn - Kainozoi gồm hệ rift nội lục Permi muộn - Mesozoi, hệ rift nội lục sau va chạm Mesozoi và trũng nội lục Kainozoi. - Địa tầng: tham gia vào cấu trúc địa chất vùng Bắc Bộ Việt Nam gồm các thành tạo biến chất, trầm tích lục nguyên xen phun trào, các trầm tích lục nguyên, trầm tích lục nguyên - carbonat có tuổi từ Tiền Cambri đến Đệ Tứ, với hơn 123 hệ tầng và hệ Đệ tứ không phân chia, những địa tầng có liên quan đến kaolin. + Thành tạo Tiền Cambri (PR): Hệ tầng Núi Con Voi (PR1 nv), Hệ tầng Ngòi Chi (PR1-2 nc), Hệ tầng Suối Chiềng (PR1 sc), Hệ tầng Thạch Khoán (PR2 -ϵ1 tk) + Thành tạo Cambri () : Hệ tầng Thần Sa (ε2-3 ts) + Thành tạo Devon (D): Hệ tầng Bản Nguồn (D1 bn) + Các thành tạo Pecmi - Trias (P - T): Hệ tầng Viên Nam (P3c vn), Hệ tầng Nà
6 Khuất (T2l nk), Hệ tầng Khôn Làng (T2a kl), Hệ tầng Sông Bôi (T2l-T3c sb), Hệ tầng Văn Lãng (T3n-r vl), Hệ tầng Hòn Gai (T3n-r hg) + Thành tạo Jura - Creta (J - K): Hệ tầng Tú Lệ (J3 - K1 tl) + Thành tạo Neogen (N): Hệ tầng Đồng Ho (N13 đh) 1.2.3. Magma xâm nhập: các thành tạo magma xâm nhập phong hóa thành kaolin chủ yếu là magma thành phần axit, ít hơn là đá magma xâm nhập thành phần bazơ. + Magma xâm nhập thành phần axit: Phức hệ Tân Phương (1PZ1 tp), Phức hệ Sông Chảy (PZ1-2 sc), Phức hệ Ngân Sơn (aD3 ns), Phức hệ Tân Hương (γE3-n1 th), Phức hệ Yê Yên Sun (γE2 ys) + Magma xâm nhập thành phần bazơ: Phức hệ Núi Chúa (ν P3 - T1 nc) 1.2.4. Khái quát về đặc điểm cấu trúc kiến tạo vùng BB Việt Nam - Các đơn vị kiến tạo và THTKT + Hệ rift nội lục Permi - Mesozoi Sông Hiến - An Châu gồm các THTKT: * THTKT rift nội lục trầm tích và núi lửa - pluton Permi muộn - Trias * Tổ hợp trầm tích lục nguyên á lục địa, lục địa Trias giữa - muộn. + Hệ rift nội lục Permi muộn - Mesozoi Sông Đà - Tú Lệ gồm các THTKT: * Các THTKT rift nội lục Permi muộn - Trias muộn, Carni. * THTKT trầm tích lục nguyên á lục địa, lục địa Trias muộn, Nori - Creta. + Hệ rift nội lục sau va chạm Mesozoi Sầm Nưa - Hoành Sơn gồm các THTKT: tổ hợp thạch - kiến tạo rift nội lục Trias giữa, tổ hợp thạch - kiến tạo chứa than và lục địa màu đỏ Trias muộn, Nori - Jura giữa và tổ hợp thạch - kiến tạo trầm tích - núi lửa sau cung Jura muộn. - Các hệ thống đứt gãy chính: các hệ thống đứt gãy chính vùng Bắc Bộ Việt Nam, gồm: đới đứt gãy Cao Bằng - Tiên Yên; đới đứt gãy Yên Minh - Ngân Sơn; đới đứt gãy Sông Lô; đới đứt gãy Yên Tử - Tấn Mài; đứt gãy sông Chảy; đới đứt gãy sông Hồng. 1.2.5. Khoáng sản: vùng Bắc Bộ Việt Nam rất phong phú và đa dạng về khoáng sản, trong đó có những loại khoáng sản có tiềm năng lớn như than, sắt, đồng, chì - kẽm, đất hiếm, kaolin, felspat, talc, đá ốp lát v.v. phân bố trong các thành tạo địa chất khác. CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Cơ sở lý luận 2.1.1. Khái niệm về kaolin và nguồn gốc thành tạo 2.1.1.1. Khái niệm chung a) Kaolin: hay khoáng sản kaolin là thuật ngữ dùng để chỉ loại khoáng chất công nghiệp có thành phần khoáng vật chủ yếu là kaolinit cùng một số khoáng vật khác như ilit, montmorilonit, thạch anh v.v.
7 b) Kaolinit: nằm trong nhóm khoáng vật sét, hiện nay, trên thế giới còn nhiều quan điểm về việc phân loại khoáng vật sét nên cũng có nhiều kiểu phân loại, xếp nhóm kaolinit khác nhau. Theo phân loại của Hiệp hội nghiên cứu sét quốc tế AIPEA (theo Robert M và nnk, 2013), nhóm kaolinit gồm các khoáng vật: kaolinit, dickit, nacrit có chung công thức lý thuyết Al2(OH)4[Si2O5]; haloysit 7Ao có công thức lý thuyết Al2(OH)4[Si2O5], haloysit 10Ao có công thức lý thuyết Al2(OH)4[Si2O5].2H2O và hisingerit có công thức lý thuyết (Fe3+)2(OH)4[Si2O5].2H2O. 2.1.1.2. Nguồn gốc thành tạo: kết quả nghiên cứu đã xác nhận có ba loại nguồn gốc thành tạo kaolin là phong hóa, nhiệt dịch biến chất trao đổi và tái trầm tích. - Nguồn gốc phong hóa: được hình thành do phong hóa các đá magma thành phần từ axit đến bazơ, đá biến chất và đá trầm tích giàu khoáng vật felspat. - Nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi: được hình thành do phản ứng thay thế trao đổi giữa dung dịch nhiệt dịch có độ pH
8 thành kaolin; là kênh dẫn dung dịch nhiệt dịch đi lên, vừa là nơi cư trú, định vị thân khoáng. - Vai trò của các yếu tố khác: gồm khí hậu, địa hình, thời gian là những điều kiện cần thiết để thành tạo kaolin. 2.1.2. Một số khái niệm khác có liên quan - Mỏ khoáng (mỏ, mỏ quặng) - Điểm khoáng sản (điểm quặng) - Biểu hiện khoáng sản (khoáng hóa) - Kiểu quặng tự nhiên của khoáng sản - Hạng quặng công nghiệp của khoáng sản 2.2. Cấu trúc vỏ phong hóa và các liên quan đến thành tạo kaolin 2.2.1. Khái niệm vỏ phong hóa (VPH) + B.B Polưnov: VPH là phần trên cùng của thạch quyển bao gồm các sản phẩm bở rời do sự phân huỷ các đá trầm tích, đá magma và đá biến chất. + Phạm Văn An (1996): VPH là một phần của thạch quyển, gồm các sản phẩm bở rời hình thành từ quá trình phân huỷ tại chỗ các loại đá và quặng dưới tác dụng của các yếu tố phong hóa (T0; H2O; O2 v.v). + Trần Ngọc Thái (2004): VPH là một phần của thạch quyển, gồm các sản phẩm được hình thành trong đới biểu sinh do quá trình phân hủy tại chỗ các thể địa chất dưới tác dụng của các yếu tố phong hóa. 2.2.2. Kiểu VPH Là một tổ hợp tự nhiên các sản phẩm phong hóa giống nhau về thành phần vật chất và tương tự nhau về hoàn cảnh địa chất thành tạo. 2.2.3. Sản phẩm phong hóa và đới phong hóa Tổ hợp vật chất cấu thành VPH được gọi là sản phẩm phong hóa. Sự sắp xếp có quy luật của sản phẩm phong hóa trên mặt cắt VPH tạo thành các đới phong hóa. Kết quả nghiên cứu cho thấy vùng Bắc Bộ Việt Nam kaolin phân bố chủ yếu trong các VPH sau: + Kiểu VPH Siallit (SiAl): trên các đá magma axit như granit, pegmatit, aplit, felsit và ryolit, daxit nghèo khoáng vật mầu. + Kiểu VPH Siallit - Sialferrit (SiAl - SiAlFe): trên các đá magma xâm nhập thành phần bazơ. + Kiểu VPH Sialferrit (SiAlFe): trên các các đá trầm tích và đá biến chất giầu alumosilicat và trên các đá magma axit, magma trung tính. 2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu Ngoài các phương pháp nghiên cứu truyền thống như: phương pháp tiệm cận có hệ thống kết hợp với phương pháp nghiên cứu địa chất truyền thống; các phương pháp nghiên cứu thành phần vật chất (phương pháp phân tích hiển vi điện tử quét; phương pháp phân tích nhiệt; phương pháp nhiễu xạ Rơnghen; phương pháp phân
9 tích thành phần hóa; phương pháp mô hình hóa; mô hình biểu đồ; phương pháp chuyên gia; phương pháp đánh giá tài nguyên xác định và tài nguyên chưa xác định (tài nguyên dự báo), Luận án áp dụng mô hình toán địa chất làm cơ sở dự báo tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp theo mối quan hệ giữa hàm lượng và tài nguyên. Trong thực tế, tài nguyên kaolin thường được tính toán bằng cách đồng nhất hóa các hạng kaolin công nghiệp, nên việc đầu tư cho công tác tuyển lọc kaolin thương phẩm và định hướng sử dụng chưa hiệu quả. Để góp phần giải quyết nhiệm vụ này, NCS nghiên cứu, áp dụng mô hình phân bố chuẩn để dự báo tài nguyên kaolin theo các hạng kaolin công nghiệp với biến số là hàm lượng Fe 2O3. Trong trường hợp, hàm lượng Fe2O3 không tuân theo luật chuẩn sẽ được quy về phân bố chuẩn để dự báo tài nguyên. Nội dung bài toán tóm tắt nhƣ sau: trong điều kiện hàm lượng các thành phần đặc trưng cho chất lượng khoáng sản tuân theo luật phân bố chuẩn hoặc quy nạp về phân bố chuẩn, hàm phân bố F(x) có dạng: x  x  X  i 2 F x   1 e 2 2 dx  2  Trong đó: X và  là giá trị trung bình và quân phương sai của đại lượng ngẫu nhiên (hai thông số của phân bố chuẩn). Trong thực tế địa chất, để đơn giản hóa việc tính toán thường sử dụng hàm phân bố chuẩn định mức bằng cách đưa vào biến mới: xi  X u  Từ công thức trên có x = u + X và dx = du. Khi thay biến x bằng u, tích phân hàm F(x) được cải tạo về hàm mới (u) có dạng: u  u  X  X 2 u  u2 u   1 1 e 2  .du  e 2 2 du  2  2  Từ kết quả xác định hàm (u) tính được xác suất đối với lớp xi = xi+1 theo công thức: P (xi < x < xi+1) =  (ui+1) -  (ui) Khi khai thác những tính chất của mô hình phân bố chuẩn, các nhà nghiên cứu đã chứng minh giữa tài nguyên khoáng sản và hàm lượng quặng tồn tại mối quan hệ phụ thuộc được diễn đạt theo phương trình: u u2 Q  x  x i   Q0 1 2π ∫e 2 du ∞ Q xi  x  xi 1   Q0 Φui 1 ; Q0 Φui  Q 0 Φui 1 - Φui  Trong đó:
10 Q(x < xi ) - TN khoáng sản dự báo trong khoảng giá trị x < x i. Q(xi < x < xi+1 ) - TN khoáng sản dự báo trong khoảng giá trị xi đến xi+1. Q0 - tài nguyên khoáng sản tính bằng phương pháp truyền thống trong ranh giới thân khoáng được khoanh nối theo giá trị x 0. Ở nước ta, công tác đánh giá tài nguyên, trữ lượng kaolin theo kết quả tìm kiếm, thăm dò đã sử dụng kết quả phân tích hàm lượng Fe 2O3 dưới rây 0,21mm làm cơ sở để xác định các hạng kaolin ở trạng thái nguyên khai, cụ thể: - Kaolin hạng I có hàm lượng Fe2O3< 0,5%; - Kaolin hạng II có hàm lượng Fe2O3 từ 0,5 - 0,8%; - Kaolin hạng III có hàm lượng Fe2O3 từ 0,8 - 1,0%; - Kaolin hạng IV có hàm lượng Fe2O3 từ 1,0 - 1,5%; - Kaolin không phân hạng (KPH) có hàm lượng Fe2O3 từ 1,5 - 2% và > 2%. Oxit sắt là thành phần có hại, quyết định việc phân loại và sử dụng kaolin trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau, So với các phương pháp truyền thống, phương pháp dự báo tài nguyên khoáng sản theo các cấp hàm lượng trên cơ sở phân bố chuẩn có ưu điểm: - Cho phép dự báo các hạng kaolin công nghiệp theo sự thay đổi cấp hàm lượng Fe2O3 với độ tin cậy cần thiết. - Phương pháp dự báo được quy nạp dưới dạng phương trình toán học nên có thể dự báo tài nguyên theo bất kỳ hàm lượng xi. - Giảm khối lượng khoanh nối và tính toán tài nguyên theo các phương án hàm lượng so với phương pháp truyền thống. CHƢƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM KAOLIN VÙNG BẮC BỘ VIỆT NAM 3.1. Đặc điểm phân bố kaolin Kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam chủ yếu phân bố tập trung thành dải trùng với trường pegmatit dọc tả ngạn sông Hồng từ Lào Cai qua Yên Bái đến Việt Trì và khu vực Thạch Khoán (Phú Thọ). Ngoài ra còn phân bố rải rác tại các tỉnh Hà Giang, Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình, Ninh Bình và Hải Dương. Trên bình đồ cấu trúc - kiến tạo, các mỏ và điểm kaolin phân bố tập trung dọc á địa khu Phan Xi Păng, phía đông nam á địa khu Núi Con Voi, phía tây nam đới Tây Việt Bắc, phía tây nam của đới Đông Bắc Bộ, phía tây và phía đông rift An Châu và rift Tú Lệ. 3.1.1. Kaolin phong hoá - Kaolin phong hoá từ pegmatit phức hệ Tân Phương, Tân Hương phân bố chủ yếu trong các đá biến chất hệ tầng Núi Con Voi, Ngòi Chi, Thạch Khoán thuộc địa khu Hoàng Liên Sơn (á địa khu Phan Si Pan, phía đông nam á địa khu Núi Con Voi). - Kaolin phong hoá từ đá magma xâm nhập bị biến đổi phức hệ Núi Chúa phân bố trong cấu trúc tạo núi nội lục Bắc Bộ.
11 - Kaolin phong hoá từ đá magma xâm nhập thành phần axit phức hệ Ngân Sơn, Sông Chảy phân bố trong cấu trúc tạo núi nội lục Bắc Bộ và phức hệ Yê Yên Sun phân bố ở rìa đông của đới cấu trúc kiến tạo Phan Si Pan. - Kaolin phong hoá từ đá magma phun trào thành phần axit hệ tầng Viên Nam và Tú Lệ phân bố trong cấu trúc rift nội lục Sông Đà - Tú Lệ. - Kaolin phong hoá từ đá trầm tích, biến chất hệ tầng Thần Sa phân bố ở bể Đông Bắc Bộ; hệ tầng Bản Nguồn phân bố ở bể Tây Bắc Bộ trong cấu trúc rift nội lục Tú Lệ; hệ tầng Văn Lãng, Hòn Gai phân bố trong cấu trúc rift An Châu; hệ tầng Đồng Ho trong những trũng nhỏ ở Quảng Ninh. 3.1.2. Kaolin - pyrophylit nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi: phân bố trong các thành tạo phun trào axit hệ tầng Khôn Làng thuộc phía đông cấu trúc rift An Châu, tạo thành các dải khoáng hóa kéo dài phương đông bắc - tây nam, gồm: dải Tấn Mài - Chúc Bài Sơn ở phần đông bắc; dải Hoành Mô - Bình Liêu ở phần tây bắc và dải Tam Lang - Ba Chẽ ở phần tây nam. 3.1.3. Kaolin tái trầm tích: liên quan với trầm tích Đệ tứ phân bố trong các trũng giữa núi và bể sông Hồng. 3.2. Đặc điểm hình thái thân kaolin vùng Bắc Bộ 3.2.1. Hình thái thân kaolin nguồn gốc phong hóa - Phong hóa từ pegmatit: + Khu vực Lào Cai: gồm các mỏ Ngòi Xum - Ngòi Ân, Sơn Mãn, Thái Niên, Làng Bon,... Nhìn chung, các thân kaolin có Hình 3.1. Thân kaolin khu Ngòi Xum - Ngòi Ân, Lào Cai hình thái phổ biến là dạng thấu kính phình ra tóp lại, dạng 0 phân nhánh, góc dốc từ 35 - 60 . (hình 3.1) + Khu vực Yên Bái: gồm các mỏ Km số 2, Trực Bình, Phai Hạ, Tân Thịnh, Bảo Lương, Làng Hơn, Minh Bảo, Khánh Hòa, Mậu A, Bách Lãm, Phú Thịnh, Yên Thái - Báo Đáp, Đại Minh.… các thân kaolin có hình dạng rất phức tạp, chủ yếu dạng thấu kính và dạng thấu kính phân nhánh với Hình 3.2. Thân kaolin số 6 khu Yên Thái - Báo Đáp, Yên Bái chiều dày thay đổi từ vài mét đến vài chục mét, góc dốc không ổn định và có ranh giới rõ ràng với đá vây quanh. (hình 3.2)
12 + Khu vực Phú Thọ: gồm các mỏ như Phương Viên, Đồi Đao, Hữu Khánh, Ba Bò, Mỏ Ngọt, Láng Đồng, Đồi Chiềng, Hang Dơi, Đoan Hùng, Vân Mộng, Chân Mộng … tại tả ngạn sông Hình 3.3. Thân kaolin số 8 mỏ Phương Viên, Phú Thọ Hồng, các thân kaolin thường có dạng thấu kính, thấu kính phân nhánh kéo dài theo đường phương, có chiều sâu phong hóa từ vài mét đến vài 40 - 50m, dày từ vài mét đến vài chục mét. (hình 3.3, hình 3.4). Tại Thạch Khoán, thân kaolin có dạng mạch, thấu kính phình ra tóp vào, dạng phân nhánh phức tạp và có ranh giới Hình 3.4. Thân kaolin Dốc Kẻo, Phú Thọ rõ ràng với đá vây quanh. Chiều dài của chúng thay đổi từ vài chục mét đến hơn 1.000m, rộng vài chục m đến hơn 60m, dày từ 10 - 50m. - Phong hóa từ đá magma xâm nhập axit: các thân kaolin thường có dạng đẳng thước, chiều dài từ vài trăm mét đến ngàn mét, rộng 300 - 500 m, dày trung bình nhỏ hơn 10m, nằm dưới lớp đất trồng dày từ 0 - 3m và phủ trực tiếp trên lớp bán phong hóa của đá granit. - Phong hóa từ magma xâm nhập bazơ: các thân kaolin chủ yếu có Chú thích: Ia. Lớp phủ; Ib. phong hóa mạnh; II. bán phong hóa dạng ổ hoặc thấu kính mỏng nằm Hình 3.5. Thân kaolin tại mỏ Nà Thức, Thái Nguyên ngang, chiều dày thường không duy trì và nằm dưới đới phong hóa mạnh, đôi khi cách bề mặt địa hình đến vài chục mét, thường nằm phủ trực tiếp trên bề mặt của khối gabro. (hình 3.5) - Phong hóa từ magma phun trào axit: thân kaolin thường có dạng ổ, thấu kính nhỏ (hình 3.6). - Phong hóa từ các đá trầm tích Hình 3.6. Thân kaolin mỏ Bích Nhôi, Minh Tân, Hải Dương và biến chất: theo mặt cắt, phần trên thường là lớp cuội sỏi thạch anh và laterit hoặc đất trồng; tiếp đến là các lớp cuội sỏi phong hóa mạnh tạo nên những thấu kính kaolin, càng xuống sâu thì trong kaolin lẫn nhiều tàn dư của cuội sỏi
13 chưa phong hóa. Chiều dày vỏ phong hóa kaolin phổ biến hơn 10m. (hình 3.7). 3.2.2. Hình thái thân kaolin nguồn gốc nhiệt dịch biến chất Hình 3.7. Thân kaolin mỏ Khe Mo, Thái Nguyên trao đổi: các thân kaolin - pyrophylit xuyên cắt hoặc nằm trùng với hệ thống đứt gãy phương đông bắc - tây nam và có hình dạng khá phức tạp, phình ra tóp vào không có quy luật, góc dốc từ thoải đến 60 - 70o. Trong các thân quặng lớn đã xác định có sự phân đới theo chiều ngang và chiều thẳng đứng. (hình 3.8). Hình 3.8. Thân kaolin - pyrophylit mỏ Cưa Đá, Quảng Ninh 3.2.3. Hình thái thân kaolin tái trầm tích: các thân kaolin thường có dạng thấu kính, nằm ngang và nằm dưới bề mặt địa hình tương đối bằng phẳng Từ kết quả nghiên cứu, tổng hợp các tài liệu địa chất nêu trên cho thấy, trong vùng nghiên cứu, các thân kaolin thường có dạng thấu kính, mạch và dạng ổ; trong đó dạng thấu kính phong hoá từ pegmatit thường có quy mô lớn. Về thế nằm, các thân kaolin có nguồn gốc tái trầm tích, phong hóa từ đá biến chất, granit thường có góc dốc thoải (
14 (hình 3.10). Đặc điểm này đặc trưng cho cấu trúc dạng ống do khoảng cách phần trung tâm dày hơn phần rìa khi nhìn từ trên xuống. Như vậy, dựa trên các kết quả phân tích ban đầu SEM, TEM và XRD (hình 3.11) cho thấy sự tồn tại của khoáng vật Hình 3.9. Hình ảnh phân tích SEM của mẫu kaolin mỏ Láng Đồng, Phú Thọ haloysit tại khu vực mỏ Láng Đồng, Phú Thọ. - Kaolin phong hóa từ đá magma xâm nhập axit: thường có màu vàng nâu, nâu nhạt, trắng phớt vàng. Thành phần khoáng vật phổ biến là kaolinit, thạch anh hạt nhỏ, mica, ít hơn có ilit, goethit, montmorilonit… - Kaolin phong hoá từ magma xâm nhập bazơ: có màu xám, xám trắng, phớt vàng, đôi khi có những ổ rất trắng; mềm, mịn, ngấm nước khá dẻo. Thành phần khoáng vật phổ biến gồm kaolinit, montmorilonit, hematit, hydromica, hydrogoethit, clorit, Hình 3.10. Hình ảnh phân tích TEM khoáng vật haloysit gipsit, zeolit, dolomit, felspat, amphibol... mỏ Láng Đồng, Phú Thọ Hàm lượng trung bình SiO2 và Al2O3 thấp, Fe2O3 cao; độ thu hồi qua rây 0,21mm cao hơn so với kaolin nguồn gốc khác. - Kaolin phong hóa từ magma phun trào axit: thường có màu trắng, trắng xám phớt hồng, mịn. Thành phần khoáng vật phổ biến là kaolinit, hydromica, thạch anh vi tinh. Kaolin phong hoá từ đá phun trào axit biểu hiện rõ tính phân đới từ trên xuống dưới như sau: đới kaolin mầu hồng phân bố ở độ sâu từ 3 - 8m; đới kaolin màu trắng xám ở độ sâu từ 7 - 15m; đới kaolin mầu vàng lẫn hồng ở sâu 12 - 15m. - Kaolin phong hóa từ đá trầm tích và biến chất: thường có màu trắng, trắng xám, độ hạt thô. Thành phần khoáng vật: kaolinit, hydromica, thạch anh, limonit.
15 Thành phần hóa học đặc trưng cho kiểu mỏ này là hàm lượng Al2O3 thấp, SiO2 và Fe2O3 cao. Độ thu hồi qua rây 0,21mm thấp hơn so với các loại kaolin nguồn gốc khác. 3.3.2. Kaolin nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi: thường có màu sắc khá đa dạng, từ trắng đục đến xanh nhạt. Trong các thân quặng có: kaolin, pyrophylit, alunit, quarzit cao nhôm, trong đó kaolin sạch có màu (a- Nhiệt độ phòng, b- Tẩm EG, c- Tại 3500C và d- Tại trắng đục, loang lổ, quánh chặt, thành 5500C) phần hóa học (%): Al2O3: 34,4 - 39, Hình 3.11. Kết quả phân tích XRD mẫu kaolin mỏ Láng Đồng, Phú Thọ SiO2: 43,8 - 45,3, Fe2O3: 0 - 0,18, TiO2: 0,014, MKN: 1,5 - 2,5. Quặng có độ chịu lửa từ 1.770 - 1.7900C. 3.3.3. Nguồn gốc tái trầm tích: kaolin có chất lượng từ ổn định đến không ổn định về thành phần hóa, khoáng vật và độ thu hồi. Thành phần khoáng vật gồm kaolinit, hydromica, thạch anh, limonit. Đặc trưng chung của kaolin tái trầm tích là hàm lượng Al2O3 thấp, SiO2 và Fe2O3 cao. Độ thu hồi qua rây 0,21mm thấp. Kết quả xử lý thống kê cho thấy hàm lượng Al2O3, Fe2O3 mẫu kaolin các mỏ đặc trưng cho từng loại nguồn gốc được trình bày ở hình 3.12 và bảng 3.1 Bảng 3.12. Tổng hợp kết quả xử lý thống kê hàm lượng Al2O3, SiO2 và Fe2O3 Hàm lượng (%) Hệ số Thông Mức độ Trung biến thiên Phân bố số Min Max biến đổi bình (%) 1. Láng Đồng, Phú Thọ Al2O3 21,29 35,99 29,16 10,39 Đồng đều Chuẩn SiO2 46,74 59,65 53,66 5,61 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0,32 1,28 0,72 24,58 Đồng đều Chuẩn 2. Yên Thái - Báo Đáp, Yên Bái Al2O3 21,3 34,09 27,21 1,06 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0,15 1,65 0,73 54,00 Không đồng đều Chuẩn 3. Đồng Bến, Tuyên Quang Al2O3 16,01 22,57 18,15 7,8 Đồng đều Chuẩn SiO2 60,42 74,72 69,23 3,9 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0,57 1,78 1,08 25,1 Đồng đều Chuẩn 4. Phú Lạc, Thái Nguyên Al2O3 21.38 38.58 28.98 15.19 Đồng đều Chuẩn SiO2 41.64 55.19 49.06 7.17 Đồng đều Chuẩn
16 Fe2O3 0.95 2.95 2.01 30.69 Đồng đều Chuẩn 5. Minh Tân, Hải Dương Al2O3 13,51 20,00 17,02 7,32 Đồng đều Chuẩn SiO2 65,70 75,74 71,37 2,71 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0,50 1,96 1,27 22,83 Đồng đều Chuẩn 6. Khe Mo, Thái Nguyên Al2O3 9.65 26.28 18.19 16.39 Đồng đều Chuẩn SiO2 59.48 81.84 71.05 6.54 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0.44 1.97 1.19 25.74 Đồng đều Chuẩn 7. Pạc Sẹc Lẻng, Quảng Ninh Al2O3 10,5 38,62 22 24,5 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0,03 2,5 0,93 65,6 Không đồng đều Chuẩn 8. Minh Xương, Phú Thọ Al2O3 9.7 22.98 16.37 21.26 Đồng đều Chuẩn SiO2 59.08 81.3 71.62 7.1 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0.86 2.36 1.48 27.1 Đồng đều Chuẩn (1) (a) (b) 33 25 Tần suất (%) Tần suất (%) 17 20 13 12 13 14 12 9 7 7 5 6 2 3 1 1 0 1 21.29 23.02 24.75 26.48 28.21 29.94 31.67 33.40 35.13 36.86 0.37 0.48 0.59 0.69 0.80 0.91 1.01 1.12 1.23 1.33 Giá trị trung bình khoảng Giá trị trung bình khoảng (2) (a) (b) 24 25 34 20 Tần suất (%) Tần suất (%) 22 14 18 11 8 6 2 3 3 4 4 1 16.48 17.42 18.35 19.29 20.23 21.16 22.10 23.04 0.66 0.83 1.00 1.18 1.35 1.52 1.69 1.87 Giá trị trung bình khoảng Giá trị trung bình khoảng
17 (3) (a) (b) 42 38 Tần suất (%) Tần suất (%) 22 18 16 14 11 10 8 7 3 3 4 1 1 1 13.97 14.90 15.83 16.76 17.68 18.61 19.54 20.46 0.60 0.81 1.02 1.23 1.44 1.65 1.86 2.06 Giá trị trung bình khoảng Giá trị trung bình khoảng (4) (a) (b) 32 29 26 Tần suất (%) Tần suất (%) 16 17 18 12 13 8 8 6 6 5 1 2 1 1 1 10.57 12.74 15.22 17.71 20.19 22.68 25.16 27.65 0.53 0.70 0.87 1.04 1.21 1.38 1.55 1.72 1.89 2.06 Giá trị trung bình khoảng Giá trị trung bình khoảng (5) (a) (b) 23 23 22 19 18 Tần suất (%) Tần suất (%) 13 12 10 8 7 7 6 4 4 4 4 3 3 3 2 2 0 1 1 8.12 11.0313.9416.8519.7622.6725.5728.4831.3934.3037.2140.11 0.16 0.38 0.61 0.83 1.05 1.28 1.50 1.72 1.94 2.17 2.39 2.61 Giá trị trung bình khoảng Giá trị trung bình khoảng Hình 3.12. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b); (1) mỏ Láng Đồng, Phú Thọ; (2) mỏ Đồng Bến, Tuyên Quang; (3) mỏ Minh Tân, Hải Dương; (4) mỏ Khe Mo, Thái Nguyên; (5) mỏ Pạc Sẹc Lẻng, Quảng Ninh Từ các kết quả nghiên cứu nêu trên, có thể rút ra được những kết luận: 1. Trong vùng Bắc Bộ, kaolin thành tạo theo 3 kiểu nguồn gốc với đặc điểm:
18 - Kaolin - pyrophylit nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi phân bố chủ yếu trong các thành tạo phun trào axit hệ tầng Khôn Làng thuộc phía đông cấu trúc rift An Châu. Thành phần khoáng vật chính trong đới alunit gồm: alunit 75%, kaolinit từ 10 - 25%; trong đới kaolin - pyrophylit gồm: kaolin - pyrophylit từ 10 - 60%, kaolinit từ 3 - 5%. Kaolin sạch có thành phần hóa học (%): Al2O3 từ 34,4 - 39; SiO2 từ 43,8 - 45,3; Fe2O3 từ 0 - 0,18; độ chịu lửa đạt 1.770oC. - Kaolin nguồn gốc phong hóa được thành tạo do quá trình phong hóa các đá magma thành phần axit, bazơ, trầm tích và biến chất có tuổi từ Proterozoi đến Mesozoi phân bố trong á địa khu Phan Si Pan, phía đông nam á địa khu Núi Con Voi, cấu trúc tạo núi nội lục Bắc Bộ, rift nội lục Sông Đà - Tú Lệ, rift An Châu... Nhìn chung, các thân kaolin chủ yếu có dạng thấu kính, thấu kính phân nhánh, dạng mạch, ổ với góc dốc từ thoải đến rất dốc. Chất lượng của kaolin phụ thuộc chủ yếu vào thành phần đá gốc và điều kiện địa hình - địa mạo, cụ thể: + Kaolin phong hóa từ pegmatit có hàm lượng trung bình các thành phần chính (dưới rây 0,21mm) là Al2O3 cao, SiO2 thấp và Fe2O3 đều thấp hơn so với kaolin phong hoá từ đá granit, phun trào axit, trầm tích; độ thu hồi qua rây 0,21mm thuộc loại trung bình. Kaolin phong hoá từ pegmatit chứa thạch anh kích thước khá lớn, sắt trong quặng nguyên khai thấp và tồn tại trong các khoáng vật thứ sinh nên khi tuyển lọc dễ dàng nhận được kaolin thương phẩm có chất lượng cao. Kaolin đạt chất lượng tốt. + Kaolin phong hóa từ đá magma xâm nhập và phun trào axit có hàm lượng trung bình các thành phần chính (dưới rây 0,21mm) như SiO2 và Fe2O3 cao, Al2O3 thường nhỏ hơn 20%; độ trắng trung bình khoảng 70%; độ chịu lửa từ 1.200 - 1.3500C. Kaolin phong hoá từ các đá xâm nhập và phun trào axit chứa thạch anh dạng hạt nhỏ hoặc vi tinh, sắt trong quặng nguyên khai cao và tồn tại trong các khoáng vật khác nhau nên hàm lượng các thành phần SiO2 và Fe2O3 sau tuyển lọc không thay đổi nhiều so với kaolin dưới rây 0,21mm. Kaolin đạt chất lượng trung bình. + Kaolin phong hóa từ đá xâm nhập bazơ có hàm lượng trung bình các thành phần chính (dưới rây 0,21mm) như SiO2 thấp, Al2O3 cao tương ứng với kaolin phong hoá từ pegmatit, Fe2O3 cao hơn so với kaolin phong hoá từ các loại đá khác; độ trắng nhỏ hơn 70%; độ chịu lửa cao, từ 1.3400C - 1.5900C. Kaolin phong hoá triệt để có thành phần khá đồng nhất và giàu khoáng vật chứa sắt nên khi tuyển lọc chỉ nâng cao hàm lượng Al2O3 và độ thu hồi, còn hàm lượng Fe2O3 giảm không nhiều. Kaolin đạt chất lượng thấp. + Kaolin phong hóa từ đá trầm tích và trầm tích biến chất có hàm lượng trung bình các thành phần chính (dưới rây 0,21mm) như SiO2 và Fe2O3 cao, Al2O3 thấp; độ thu hồi qua rây 0,21mm trung bình 60%; nhiệt độ nung thấp từ 1.200 - 1.3500C. Kaolin có chất lượng thấp. - Kaolin nguồn gốc tái trầm tích phân bố trong trầm tích tuổi Đệ tứ tập trung chủ yếu trong các trũng giữa núi, thường có quy mô nhỏ, có hàm lượng trung bình