Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật 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:27

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật địa chất "Đặc điểm các đá phun trào basalt Đệ tứ miền Đông Nam Bộ và định hướng sử dụng" được nghiên cứu với mục tiêu: Làm sáng tỏ đặc điểm địa chất, thạch học, thạch địa hóa, nguồn gốc, điều kiện thành tạo và đặc điểm chất lượng basalt Đệ tứ Đông Nam Bộ, từ đó định hướng sử dụng tài nguyên hợp lý, bền vững.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật 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 Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 9520501 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2023
Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Đỗ Văn Nhuận 2. PGS.TS. Trần Bỉnh Chƣ Phản biện 1: PGS.TS. Đỗ Đình Toát Tổng Hội Địa chất Việt Nam Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Quang Luật Tổng Hội Địa chất Việt Nam Phản biện 3: TS. Đinh Hữu Minh Công ty TNHH Mỏ Nikel Bản Phúc Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất vào hồi … giờ, ngày … tháng … năm …… Có thể tìm hiểu luận án tại: Thƣ viện Quốc gia hoặc Thƣ viện Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất
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, Đông 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 được các nhà địa chất trong và ngoài nước như 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, Dương 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 công trình 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 chưa có các công trình nghiên cứu chi tiết, mang tính hệ thống về đặc điểm địa chất (các cấu trúc núi lửa, phân chia các tướng phun trào), thành phần vật chất, nguồn gốc, tuổi thành tạo và đánh giá chất lượng 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, điều kiện thành tạo và đặc điểm chất lượng basalt Đệ tứ ĐNB, từ đó định hướng sử dụng tài nguyên hợp lý, bền vững. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: basalt Đệ tứ chủ yếu phân bố trong các thành tạo basalt Phước Tân, basalt Xuân Lộc và basalt SokLu. Phạm vi nghiên cứu của đề tài là khu vực Đông Nam Bộ, được giới hạn bởi địa phận các tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước, Tây Ninh và thành phố Hồ Chí Minh. Diện tích tự nhiên 23.564 km2, chiếm 7,3 % diện tích cả nước.
2 4. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu. Nghiên cứu các đặc điểm thạch học, thạch địa hóa, nguồn gốc, điều kiện thành tạo, thành phần vật chất, tính chất cơ lý basalt Đệ tứ trong vùng nghiên cứu. Nghiên cứu đề xuất định hướng sử dụng hợp lý, bền vững nguồn tài nguyên basalt Đệ tứ trong vùng nghiên cứu, trên cơ sở đó định hướng phân vùng sử dụng tài nguyên. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu 5.1. Phương pháp thu thập tài liệu: thu thập các tài liệu liên quan đến đối tượng 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. Phương 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 hướng cho công tác khảo sát thực địa và đánh giá mức độ bảo tồn của các DSĐC. 5.3. Phương pháp khảo sát thực địa: khảo sát và mô tả các đặc điểm cấu trúc địa chất, địa hình địa mạo cũng như 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. Phương pháp nghiên cứu trong phòng: Phương pháp nghiên cứu thạch học: các mẫu đá được mô tả bằng mắt thường, gia công lát mỏng và phân tích thạch học dưới kính hiển vi phân cực để 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. Phương pháp nghiên cứu thạch địa hóa: các nguyên tố chính được phân tích bằng phương pháp quang phổ huỳnh quang tia X (XRF), nguyên tố vết được phân tích bằng phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS). Các kết quả phân tích được sử dụng để tính toán thành phần khoáng vật quy chuẩn CIPW, tính toán các chỉ số và thiết lập các biểu đồ thạch địa hóa. Phương pháp nghiên cứu địa hóa đồng vị: thành phần đồng vị Sr, Nd và Pb được phân tích trên đá tổng bằng phương pháp quang phổ khối ion hóa nhiệt (TIMS), tuổi đồng vị Ar-Ar được phân tích trên đá tổng bằng phương pháp quang phổ khối tĩnh (SMS). Phương pháp xác định hoạt độ phóng xạ tự nhiên: phổ kế gamma đo bức xạ gamma tự nhiên theo các mức năng lượng 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.
3 Phương pháp nghiên cứu tính chất cơ lý: 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 điểm chất lượng và khả năng sử dụng của basalt. Phương pháp xử lý thống kê kết quả phân tích: sử dụng phương 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. Phương pháp phân tích SWOT: phân tích điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và rủi ro/thách thức (SWOT) về định hướng phân vùng sử dụng tài nguyên, qua đó có thể đưa 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. 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 như 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 hướng đầu tư thăm dò, khai thác và sử dụng hợp lý, bền vững nguồn tài nguyên đá basalt Đệ tứ Đông Nam Bộ. Các phương pháp nghiên cứu trong luận án có thể áp dụng cho các khu vực có điều kiện địa chất và khoáng sản tương tự. 7. Luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Basalt Đệ tứ ĐNB đặc trưng bởi thành phần chủ yếu gồm basalt kiềm (Xuân Lộc, SokLu) và basalt á kiềm (Phước Tân), thành tạo trong giai đoạn 2,58-0,33Ma, tương ứng với tuổi Pleistocen sớm - Pleistocen giữa (Q11-Q12), nguồn gốc manti, liên quan đến bối cảnh nội mảng (WPB) kiểu basalt đảo đại dương (OIB). Luận điểm 2: Basalt Đệ tứ ĐNB có chất lượng đáp ứng yêu cầu cho nhiều lĩnh vực sử dụng, đáng chú ý là ĐXD, phụ gia hoạt tính puzolan và nguyên
4 liệu sản xuất sợi basalt; kết quả nghiên cứu đã phân chia được 6 đơn vị phân vùng sử dụng hợp lý, tiết kiệm tài nguyên, bảo tồn di sản địa chất, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững nguồn tài nguyên địa chất 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 tướng phun trào, loạt/kiểu magma, đồng thời đã xác định được basalt Đệ tứ ĐNB có thành phần chủ yếu gồm basalt kiềm và basalt á kiềm, trong đó hình 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 được 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 dương (OIB). Kết quả nghiên cứu chi tiết, có hệ thống về thành phần vật chất, tính chất cơ lý - công nghệ đã xác định được basalt Đệ tứ ĐNB có chất lượng 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 hướng và phân vùng sử dụng hợp lý, tiết kiệm tài nguyên, bảo tồn di sản địa chất, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững nguồn tài nguyên địa chất basalt Đệ tứ ĐNB. 9. Cơ sở tài liệu và khối lƣợng thực hiện Luận án được xây dựng trên cơ sở tài liệu thu thập và các số liệu nghiên cứu như sau: 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 chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:200.000 nhóm tờ Bến Khế - Đồng Nai. Bản đồ địa chất - tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Đông TP.HCM Báo cáo kết quả đo vẽ lập bản đồ địa chất - tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Đông Thành phố Hồ Chí Minh, nhóm tờ Vĩnh An và nhóm tờ Hàm Tân - Côn 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. Các tài liệu nghiên cứu bổ sung của NCS từ 2015 đến nay. Số liệu nghiên cứu được sử dụng các kết quả phân tích thạch học lát mỏng, thành phần nguyên tố chính, nguyên tố vết, đồng vị Sr-Nd-Pb, tuổi đồng vị
5 Ar-Ar và tham số phóng xạ (194 mẫu NCS, 39 mẫu thu thập), kết quả phân tích tính chất cơ lý và đặc tính kỹ thuật của 182 mẫu NCS và 3731 mẫu thu thập từ báo cáo kết quả thăm dò các mỏ basalt ĐXD và puzolan liên quan đến basalt Đệ tứ ĐNB. 10. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận án gồm 4 chương: Chương 1. Tổng quan khu vực nghiên cứu Chương 2. Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu Chương 3. Đặc điểm basalt Đệ tứ ĐNB Chương 4. Đặc điểm chất lượng basalt Đệ tứ ĐNB và định hướng sử dụng CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.1. Vị trí địa lý Đông Nam Bộ với diện tích 23.564 km2, chiếm 7,3 % diện tích cả nước, gồm các tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước, Tây Ninh và thành phố Hồ Chí Minh, được giới hạn bởi tọa độ địa lý: Từ 10o15’00” đến 12o20’00” vĩ độ Bắc Từ 105o45’00” đến 107o35’00” kinh độ Đông. Phía Tây và Tây Nam giáp đồng bằng sông Cửu Long. Phía Đông và Đông Nam giáp biển Đông. Phía Tây Bắc giáp với Campuchia. 1.1.2. Điều kiện tự nhiên Đông Nam Bộ nằm trên vùng đồng bằng và bình nguyên rộng, chuyển tiếp từ cao nguyên Nam Trung Bộ, Tây Nguyên đến Đồng bằng sông Cửu Long. Độ cao địa hình thay đổi từ vài chục mét đến 200 mét, rải rác có một vài ngọn núi trẻ; có mạng lưới sông suối tương đối dày nhưng phân bố không đều, mật độ trung bình đạt 0,8-1km/km2. Mật độ trung bình 0,3-0,5km/km2 ở vùng bán bình nguyên, 2-4km/km2 ở vùng đồng bằng ven biển và cửa sông. Các sông chính chảy qua miền Đông Nam Bộ hầu như đều chảy qua hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai, một phần nhỏ thuộc hệ thống sông Dinh. Nhìn chung, Đông Nam Bộ nằm trong miền khí hậu phía nam, có đặc điểm của vùng khí hậu cận xích đạo với nền nhiệt độ cao và hầu như không thay đổi trong năm. Đặc biệt có sự phân hoá sâu sắc theo mùa, phù hợp với hoạt động của gió mùa. Lượng mưa dồi dào trung bình hàng năm khoảng 1.500- 2.000mm. Khí hậu của vùng tương đối điều hòa, ít có thiên tai. Tuy nhiên về mùa khô, lượng mưa thấp gây khó khăn cho sản xuất và sinh hoạt. 1.2. Lịch sử nghiên cứu các thành tạo basalt Các thành tạo basalt Việt Nam nói chung và Đông Nam Bộ nói riêng đã có
6 nhiều công trình nghiên cứu, có thể kể đến các công trình nghiên cứu tiêu biểu như: công trình “Nghiên cứu địa chất Nam Trung Bộ, Nam Việt Nam và Đông Campuchia” của E. Saurin (Trước năm 1975); công trình đo vẽ lập bản đồ địa chất - khoáng sản tỷ lệ 1:500.000, Lê Đức An và nnk. (Từ sau ngày miền nam được giải phóng, 1975); công trình đo vẽ lập bản đồ địa chất - khoáng sản nhóm tờ Bến Khế - Đồng Nai, tỷ lệ 1:200.000, Nguyễn Đức Thắng và nnk. (1993); công trình đo vẽ lập bản đồ địa chất - khoáng sản nhóm tờ Đông TP.HCM, tỷ lệ 1:50.000, Ma Công Cọ và nnk. (1993); công trình đo vẽ lập bản đồ địa chất - khoáng sản nhóm tờ Lộc Ninh, tỷ lệ 1:50.000, Ma Công Cọ và nnk. (2001). Ngoài các công trình nghiên cứu có tính đồng bộ nêu trên còn có các công trình nghiên cứu mang tính chuyên đề về đặc điểm thạch học, thạch địa hóa, thạch luận basalt. Trong những năm gần đây, kết quả của các nghiên cứu trong và ngoài nước cũng đã đưa ra một số lập luận và một số kết quả phân tích về địa hóa đồng vị, tuổi thành tạo basalt khu vực Nam Việt Nam rải rác ở các vùng Bà Rịa, Xuân Lộc, SokLu, Đơn Dương, Tuy An, Liên Khương, Hùng Vương, v.v.. Các kết quả này cho thấy mẫu phân tích chủ yếu là basalt Pleistocen giữa (βQ12), một số ít là basalt Pliocen muộn - Pleistocen sớm (βN22-Q11) và basalt Miocen muộn (βN13), chưa có mẫu tuổi basalt Pleistocen muộn (βQ13). Ở Việt Nam, việc tiếp cận các phương pháp nghiên cứu hiện đại như phân tích hóa silicat XRF, ICP-MS, phân tích đồng vị, tuổi đồng vị để giải quyết các vấn đề về nguồn gốc, tuổi thành tạo còn rất hạn chế. Một mặt do chúng ta thiếu thiết bị phân tích hiện đại và hạn chế về tài chính, mặt khác thiếu các nhà khoa học địa chất am hiểu và luận giải được các kết quả phân tích định lượng hiện đại đó. Từ những vấn đề nêu trên đòi hỏi phải tiếp tục nghiên cứu chi tiết theo hướng hiện đại và mang tính định lượng đối với các thành tạo basalt Kainozoi muộn ở Nam Việt Nam nói chung và đặc biệt là basalt Đệ tứ Đông Nam Bộ nói riêng. 1.3. Đặc điểm địa chất khu vực Tham gia vào cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu ĐNB bao gồm các thành tạo trầm tích, trầm tích - phun trào, phun trào và magma xâm nhập có tuổi từ Permi thượng đến Đệ tứ: 1.3.1. Địa tầng Giới Mesozoi: Hệ Permi, thống thượng - Hệ tầng Tà Thiết (P2tt) Hệ Trias, thống hạ - Hệ tầng Sông Sài Gòn (T1ssg) Hệ Trias, thống trung - Hệ tầng Bửu Long (T2bl) Hệ Trias, thống thượng - Hệ tầng Dầu Tiếng (T3dt)
7 Hệ Jura, thống hạ - Hệ tầng Dray Linh (J1dl) Hệ Jura, thống trung - Hệ tầng La Ngà (J2ln) Hệ Jura, thống thượng - Hệ tầng Long Bình (J3lb) Hệ Jura, thống thượng - Hệ Creta thống hạ - Hệ tầng Sơn Giang (J3-K1sg) Hệ Creta thống thượng - Hệ tầng Nha Trang (K2nt) Giới Kainozoi: Các trầm tích Neogen (N) - Hệ tầng Bà Miêu (N22bm). Các trầm tích Đệ tứ (Q): bao gồm các hệ tầng Đất Cuốc (Q13đc), Trảng Bom (Q13tb), Thủ Đức (Q12-3tđ), Củ Chi (Q13cc), Bình Chánh (Q21-2bc), Cần Giờ (Q22-3cg), trầm tích hiện đại (Q23) Các phun trào basalt: Đại Nga (N13đn), Lộc Ninh (N22ln), Túc Trưng (N2 -Q1 tt), Phước Tân, Xuân Lộc, SokLu 2 1 1.3.2. Magma Bao gồm các phức hệ Tây Ninh (K1tn), Định Quán (K1đq), Bà Rá (K1br), Đèo Cả (Kđc), Ankroet (K2ak), Cù Mông (Ecm). 1.3.3. Kiến tạo Đông Nam Bộ nằm trên khối nâng Sài Gòn thuộc miền vỏ lục địa Tiền Cambri, có các thành tạo lớp phủ kiểu rìa lục địa thụ động Permi muộn - Trias sớm (P2-T1), kiểu rìa lục địa tích cực Trias giữa - muộn (T2-T3), kiểu rìa lục địa thụ động Jura sớm - giữa (J1-J2), kiểu rìa lục địa tích cực kiểu Andes Jura muộn - Creta (J3-K), kiểu hoạt hóa magma kiến tạo Kainozoi (Kz). Tham gia vào cấu trúc của miền Đông Nam Bộ có các thành tạo địa chất tuổi từ Permi muộn (P2) đến Đệ tứ (Q). Chúng được chia thành năm tầng cấu trúc phản ánh năm chế độ kiến tạo khác nhau như sau: Tầng cấu trúc rìa lục địa thụ động Permi muộn - Trias sớm (P2-T1) Tầng cấu trúc rìa lục địa tích cực Trias giữa - muộn (T2-T3) Tầng cấu trúc rìa lục địa thụ động Jura sớm - giữa (J1-J2) Tầng cấu trúc rìa lục địa tích cực Jura muộn - Creta (J3-K) Tầng cấu trúc hoạt hóa magma kiến tạo Kainozoi (Kz) Các đứt gãy kiến tạo: trên toàn bộ diện tích Đông Nam Bộ có ba hệ thống đứt gãy chính: hệ thống đứt gãy theo phương tây bắc - đông nam, hệ thống đứt gãy theo phương đông bắc - tây nam, hệ thống đứt gãy theo á kinh tuyến. CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Cơ sở lý luận 2.1.1. Khái niệm Đá phun trào: là một bộ phận của đá magma, bao gồm các đá siêu mafic
8 (picrobasalt), mafic (basalt), trung tính (andesit) và acid (rhyolit), được thành tạo do sự đông nguội của dung thể silicat nóng chảy gọi là magma, khi phun trào lên gần hoặc ra ngoài mặt đất. Basalt: là đá magma phun trào mafic, sẫm màu, được thành tạo do sự đông nguội của dung thể magma nóng lỏng ở những độ sâu không lớn (0-2km, phổ biến 0-0,5km), có hàm lượng SiO2 dao động trong khoảng 40-52%wt. Thành phần khoáng vật gồm ban tinh (thường là olivin, pyroxen xiên hoặc thoi, plagioclas bazơ) và nền gồm vi tinh plagioclas bazơ (labrado), olivin, pyroxen xiên và thoi, quặng và ít thủy tinh. Basalt kiềm (AL): là sản phẩm nóng chảy nguyên sinh của manti, bao gồm các đá basalt chưa bão hòa silic. Basalt á kiềm (SA): là sản phẩm phân dị của basalt kiềm xảy ra khi giải phóng nước, bao gồm các đá basalt bão hòa hoặc gần bão hòa silic (basalt tholeit-TH) và basalt quá bão hòa silic (basalt kiềm vôi-CAB). Các khái niệm về tướng phun trào Tướng trầm tích - phun trào: là một tập hợp bao gồm các vật liệu núi lửa xen với các vật liệu trầm tích đơn thuần. Tướng phun trào thực sự: là toàn bộ vật liệu núi lửa đã được phun lên trên bề mặt đất, được hình thành do dung nham trào ra bề mặt tương đối yên tĩnh và đông nguội dưới dạng lớp phủ hoặc dạng dòng chảy, thường có thành phần mafic hoặc trung tính. Tướng phun nổ: khi phun kèm theo tiếng nổ, do áp suất lớn của khí và hơi làm tung lên những vật liệu cứng hoặc nửa lỏng, dung nham có thành phần acid và kiềm, bao gồm các vật liệu liên quan đến quá trình nổ của núi lửa như các mảnh vụn hoặc dung nham dạng bọt, dung nham dạng dòng chảy, tuf, dăm kết núi lửa, bom núi lửa, aglomerat. Tướng phun nghẹn: được thành tạo do một phần của dung nham có độ nhớt cao ở trạng thái dính nhớt hoặc đã lạnh cứng bị ép đẩy lên mặt đất, thường có dạng vòm, hoặc tháp hình kim, thành tạo ở giai đoạn kết thúc của hoạt động núi lửa. Tướng họng núi lửa: bao gồm toàn bộ các vật liệu núi lửa lấp đầy các đường dẫn dung nham lên mặt đất. Tướng á phun trào: được thành tạo khi di chuyển của dung nham tới bề mặt nhưng không lộ ra mà kết tinh ở độ sâu không lớn (từ 50-60m đến 1.500m). Các khái niệm về thạch địa hóa và địa hóa đồng vị Nguyên tố chính: là những nguyên tố chiếm chủ yếu trong các phân tích đá: Si, Ti, Al, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K, P, v.v. thường được thể hiện ở dạng
9 %wt, có giá trị tối thiểu là 0,1%wt. Nguyên tố vết: là những nguyên tố có mặt trong đá ở dưới mức 0,1%wt, hàm lượng của chúng được tính bằng ppm. Các nguyên tố vết được phân chia theo tính chất và hành vi địa hóa của chúng trong quá trình địa chất thành 3 nhóm chính: nhóm các nguyên tố trường lực thấp, nhóm các nguyên tố trường lực cao và nhóm các nguyên tố chuyển tiếp. Đồng vị phóng xạ: là những đồng vị bị phân rã do phóng xạ tự nhiên sinh ra, cũng như những đồng vị được thành tạo do quá trình phân rã. Các khái niệm về tài nguyên địa chất Tài nguyên địa chất: là các dạng vật chất hình thành do quá trình địa chất, tồn tại trong hoặc trên lớp vỏ trái đất mà con người có thể khai thác, sử dụng (Thông tư 50/2017/TT-BTNMT). Tài nguyên khoáng sản là những tính tụ tự nhiên của các khoáng sản rắn bên trong hoặc trên bề mặt vỏ trái đất, có hình thái, số lượng và chất lượng đáp ứng những tiêu chuẩn tối thiểu để có thể khai thác, sử dụng một hoặc một số loại khoáng chất từ các tích tụ này đem lại hiệu quả kinh tế tại thời điểm hiện tại hoặc tương lai (Quyết định số 06/2006/QĐ-BTNMT). Di sản địa chất: là một dạng tài nguyên địa chất gồm các cảnh quan địa mạo và các dạng đá, quặng, tích tụ hóa thạch độc đáo, ghi lại những bối cảnh và biến cố địa chất đặc biệt, có giá trị khoa học cũng như thẩm mỹ và có sức hấp dẫn với con người. Các khái niệm phân cấp trữ lượng và tài nguyên khoáng sản Tài nguyên khoáng sản rắn xác định là tài nguyên khoáng sản rắn đã được đánh giá, khảo sát, thăm dò xác định được vị trí, diện phân bố, hình thái, số lượng, chất lượng, các dấu hiệu địa chất đặc trưng với mức độ tin cậy nghiên cứu địa chất từ chắc chắn đến dự tính. Tài nguyên khoáng sản rắn dự báo là tài nguyên khoáng sản rắn được dự báo trong quá trình điều tra cơ bản địa chất về tài nguyên khoáng sản trên cơ sở các tiền đề và dấu hiệu địa chất thuận lợi cho thành tạo khoáng sản với độ tin cậy từ suy đoán đến phỏng đoán. Trữ lượng khoáng sản rắn là một phần của tài nguyên khoáng sản rắn xác định đã được thăm dò và việc khai thác, chế biến chúng mang lại hiệu quả kinh tế trong những điều kiện thực tiễn tại thời điểm tính trữ lượng. 2.1.2. Nguồn magma Magma được hình thành trong vỏ hoặc trong manti trên của vỏ trái đất. Magma basalt hình thành bằng nóng chảy từng phần magma peridotit khi áp suất giảm do tách giãn vỏ (basalt dãy núi giữa đại dương - MORB), khi áp suất hơi nước tăng (làm giảm nhiệt độ, ví dụ magma basalt tại các đới hút
10 chìm) hoặc được hình thành dưới ảnh hưởng của nguồn nhiệt cao xuất phát từ bên dưới manti sâu (basalt nội mảng - WPB liên quan đến chùm trồi manti hoặc hotspot). 2.1.3. Phân loại đá phun trào Phân loại đá phun trào nói chung khác với đá xâm nhập vì trong nền thường là vi tinh, thủy tinh rất khó xác định chính xác tên khoáng vật. Do đó, việc phân loại đá phun trào cần phối hợp nhiều phương pháp để đạt được kết quả chính xác. Có nhiều cách phân loại basalt nhưng chủ yếu dựa trên thành phần khoáng vật của đá (thạch học) và thành phần hóa học. 2.1.3.1. Phân loại theo thành phần thạch học - khoáng vật Các đá phun trào được phân loại theo biểu đồ QAPF (IUSG, 1997). Đối với đá basalt, theo thành phần khoáng vật của ban tinh - phân biệt basalt olivin, basalt pyroxen, basalt plagioclas (trường hợp trong ban tinh có nhiều khoáng vật thì gọi tên theo hàm lượng giảm dần của chúng), theo kiến trúc - phân biệt diabas, dolerit, hyalobasalt, v.v.. 2.1.3.2. Phân loại theo thành phần hóa học Các đá phun trào được chia thành hai nhóm lớn: nhóm bình thường và nhóm đá kiềm, tùy theo hàm lượng của SiO2 phân chia thành các nhóm đá: siêu mafic, mafic, trung tính, trung tính kiềm cao, acid, đá kiềm bão hòa silic, đá trung tính kiềm và đá kiềm chưa bão hòa silic. Sử dụng biểu đồ (Na2O+K2O) - SiO2 (TAS) theo Le Bas M.J., 1986, với thành phần kiềm và silic nhất định đều tương ứng với một loại đá trên biểu đồ phân loại. Việc gọi tên đá dựa trên hệ thống các tên đá gốc với một số bổ sung khi cần thiết (thí dụ tên đá gốc là basalt có thể bổ sung thêm các tên gọi basalt kiềm hoặc basalt á kiềm). Dựa trên cơ sở thành phần khoáng vật quy chuẩn (Ne, Di, Ol, Hy, Q) tính toán theo phương pháp CIPW, sử dụng biểu đồ Ne-Di-Ol-Hy-Q theo Thompson R.N., 1984 để phân loại các đá mafic và siêu mafic. Ba tam giác đều trên biểu đồ Ne-Ol-Di, Ol-Di-Hy và Di-Hy-Q đặc trưng cho các đá basalt chưa bão hòa, bão hòa và quá bão hoà silic. 2.1.4. Phân chia các loạt (series) magma Thông thường các đá phun trào được phân loại theo hàm lượng SiO2 thành các nhóm đá siêu mafic (picrobasalt), mafic (basalt), trung tính (andesit), acid (rhyolit). Tuy nhiên, phân loại theo hàm lượng SiO2 không thể phản ánh được đầy đủ đặc điểm thành phần vật chất của đá (các đá thuộc một loạt magma duy nhất có hàm lượng SiO2 rất khác nhau) mà còn căn cứ vào đặc điểm thạch địa hóa chia ra loạt kiềm và á kiềm theo Irvine&Baragar, 1971. Các đá phun trào thuộc loạt á kiềm được phân ra các kiểu tholeit và kiềm vôi theo Irvine & Baragar, 1971, kiểu thấp kali (loạt tholeit), trung bình kali (loạt kiềm vôi), cao
11 kali (loạt kiềm vôi cao kali) và loạt shoshonit theo Peccerillo&Taylor, 1976 và theo Le Maitre, 2002. Có rất nhiều biểu đồ phân chia các loạt (series) magma basalt nhưng thường được sử dụng là các biểu đồ (Na2O+K2O) - SiO2 (TAS), biểu đồ AFM theo Irvine & Baragar, 1971 và biểu đồ K2O - SiO2 theo Peccerillo&Taylor, 1976 và theo Le Maitre, 2002. 2.1.5. Phân chia các kiểu (types) mamga basalt theo bối cảnh kiến tạo Các đá magma nói chung và đá phun trào nói riêng được phân chia theo các loạt magma nhằm góp phần làm sáng tỏ nguồn gốc và điều kiện sinh thành của các dung thể magma và đá magma. Tuy nhiên, thực tế cho thấy có những loạt magma xuất hiện trong các bối cảnh kiến tạo khác nhau (ví dụ loạt kiềm vôi gặp ở cung đảo hoặc rìa lục địa tích cực kiểu Andes, không gặp trong các bối cảnh khác, còn loạt kiềm rất đặc trưng cho đảo đại dương và rift). Vì vậy, cần phải phân chia chi tiết hơn (các kiểu magma basalt, mỗi kiểu magma tương ứng với một bối cảnh kiến tạo nhất định) nhằm khẳng định mối liên quan về nguồn gốc giữa các loạt magma với từng bối cảnh kiến tạo cụ thể (bảng 2.1). Bảng 2.1. Phân chia các kiểu magma basalt theo bối cảnh kiến tạo Địa Bối cảnh Hoạt động magma Kiểu basalt động lực kiến tạo Rìa Phân kỳ Tách giãn Đáy đại dương OFB MORB, BAB mảng Hội tụ Nén ép Cung núi lửa VAB IAB, ACMB Nội Vỏ đại dương Thụ động Đảo đại dương OIB WPB mảng Vỏ lục địa Tách giãn Rift nội lục COB Trên cơ sở chế độ địa động lực có thể chia thành hai nhóm chính liên quan với hoạt động kiến tạo (tách giãn - rift và hút chìm), tùy theo ranh giới mảng phân chia thành các kiểu magma basalt chính: basalt đáy đại dương (rìa mảng phân kỳ), basalt cung núi lửa (rìa mảng hội tụ), basalt đảo đại dương (nội mảng vỏ đại dương), basalt lục địa (nội mảng lục địa). Việc phân chia các kiểu magma basalt theo bối cảnh kiến tạo thường được dựa trên các biểu đồ và được tổng hợp thể hiện ở bảng 2.2. Bảng 2.2. Tổng hợp các biểu đồ phân chia các kiểu magma basalt Biểu đồ Tác giả, Năm Kiểu basalt Pearce J.A., Cann J.R., VAB (IAT và CAB), OFB, Zr-Ti-Y 1973 WPB (OIB và COB) MORB, CAB, IAT, SH, F1-F2 Pearce J.A., 1976 WPB (OIB và CFB) MORB, OIB, COB, SCIB, MgO-FeO*-Al2O3 Pearce T.H., 1977 IAB và ACMB (ORB)
12 Biểu đồ Tác giả, Năm Kiểu basalt Th-Hf-Ta MORB, WPT, WPB, Th-Hf-Nb Wood D., 1980 VAB (CAB và IAT) Th-Zr-Nb MORB, OIT, OIA, MnO-TiO2-P2O5 Mullen E.D., 1983 IAT, CAB WPA, WPT, E-MORB, Zr-Nb-Y Meschede M., 1986 N-MORB, VAB La/Nb-La Li S.G., 1993 IAB, MORB, OIB 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu Luận án sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu: thu thập tài liệu, phân tích ảnh viễn thám, khảo sát thực địa và các phương pháp nghiên cứu trong phòng bao gồm phương pháp nghiên cứu thạch học, thạch địa hóa, địa hóa đồng vị, tính chất cơ lý, xác định hoạt độ phóng xạ tự nhiên, xử lý thống kê kết quả phân tích, phân tích SWOT, ứng dụng phần mềm chuyên dụng. CHƢƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM BASALT ĐỆ TỨ ĐÔNG NAM BỘ 3.1. Đặc điểm địa chất, thạch học Basalt Đệ tứ Đông Nam Bộ lộ ra ven rìa phía Đông Nam với tổng diện tích gần 3000km2, chiếm 1/8 diện tích vùng nghiên cứu, được thành tạo chủ yếu từ các phun trào khe nứt, phun trào trung tâm từ các họng núi lửa, phun trào chảy tràn, phun nổ và phun nghẹn, xếp chủ yếu vào các hệ tầng Phước Tân, Xuân Lộc, SokLu và một phần vào hệ tầng Túc Trưng (N-Q11). Trong không gian phân biệt được hai trường basalt tách rời nhau: Trường basalt Nam Cát Tiên - Định Quán: phân bố dọc theo trục có phương kinh tuyến từ vùng Nam Cát Tiên, qua Tân Phú, kéo dài tới vùng Định Quán, toàn bộ diện tích được phủ bởi basalt Phước Tân (452,61km2), nằm phủ trực tiếp lên các thành tạo trầm tích Jura giữa (J2ln) và thành tạo xâm nhập Mz (K1đq). Trường basalt Cây Gáo - Đất Đỏ: phân bố dọc theo trục có phương á kinh tuyến từ vùng Cây Gáo, qua Cẩm Mỹ, kéo dài xuống tới vùng Đất Đỏ, chủ yếu được phủ bởi basalt Xuân Lộc (2.010,68km2), ít hơn có basalt Phước Tân và SokLu. Basalt Xuân Lộc nằm phủ trực tiếp lên các thành tạo trầm tích Jura (J1dl và J2ln), phun trào Jura muộn (J3lb), xâm nhập Mz (K1đq, Kđc, K2ak) và trầm tích gắn kết yếu N-Q11 (N22bm và aQ11tb), basalt Phước Tân nằm phủ trực tiếp lên các thành tạo trầm tích Jura, phân tích các LK90m cho thấy vẫn chưa khoan qua basalt SokLu.
13 Nhiều cấu trúc họng núi lửa dạng hình nón, chóp cụt, dạng chữ “C” còn bảo tồn tốt, cũng như các hệ thống hang động núi lửa có giá trị về DSĐC, tập trung hầu hết trong hai trường basalt này. Thành phần thạch học chủ yếu là basalt diabas, basalt dolerit, basalt olivin, basalt olivin pyroxen, basalt olivin plagioclas, basalt pyroxen, trachyandesit (bảng 3.1). Các đá có màu xám sáng, xám xanh, xám đen hoặc đen, kiến trúc ẩn tinh hoặc vi tinh, cấu tạo bọt, lỗ hổng, đặc sít. Dưới kính hiển vi phân cực nhận thấy các đá phun trào có kiến trúc porphyr hoặc aphyr với nền kiến trúc diabas, dolerit, gian phiến và kiến trúc trachyt, cấu tạo dòng chảy (basalt SokLu). Bảng 3.1. Phân loại đá theo thành phần thạch học - khoáng vật Thành tạo Tƣớng đá Phân loại đá Basalt á kiềm Pleistocen sớm (Q11) Basalt diabas, basalt dolerit, basalt Phun trào Basalt Phước Tân olivin Phun nổ, họng Basalt dolerit và đá vụn núi lửa Basalt kiềm Pleistocen giữa (Q12) Basalt dolerit, basalt olivin, basalt Phun trào olivin pyroxen. Basalt Xuân Lộc Basalt olivin, basalt olivin plagioclas, Phun nổ, họng basalt pyroxen, basalt bọt, các đá vụn núi lửa và đá tù siêu mafic. Basalt SokLu Phun nghẹn Trachyandesit 3.2. Đặc điểm thạch địa hóa Trên cơ sở kế thừa các nghiên cứu trước và tiếp cận xu thế nghiên cứu của thế giới, với những kết quả nghiên cứu mới (NCS) về đặc điểm thạch địa hóa, địa hóa đồng vị, tuổi đồng vị 40Ar/39Ar của basalt cho giá trị 6,10±2,1Ma, 2,58±0,53Ma và 0,33±0,17Ma, tương ứng với tuổi N-Q12, basalt Đệ tứ ĐNB có thể phân ra hai tổ hợp magma: basalt á kiềm Pleistocen sớm (Q11) và basalt kiềm Pleistocen giữa (Q12). Trong các tổ hợp này phân biệt được ba thành tạo khác nhau về thành phần: basalt Phước Tân, basalt Xuân Lộc và basalt SokLu (bảng 3.2). Bảng 3.2. Phân loại đá theo thành phần thạch hóa Phân loại đá Thành tạo CIPW Biểu đồ TAS Basalt Phước Tân QT, OT Andesitobasalt và basalt Basalt Xuân Lộc AB, OT Basanit, basalt kiềm và basalt Basalt SokLu AB Trachyandesit
14 Kết quả phân tích thành phần nguyên tố chính và tính toán các chỉ số thạch hóa của basalt Đệ tứ ĐNB cho thấy có sự dao động mạnh mẽ hàm lượng các oxyt tạo đá và các chỉ số thạch hóa như sau: SiO2 (42,63-57,58wt%), TiO2 (0,93-2,72wt%), Al2O3 (11,51-18,03wt%), Fe2O3t (6,38-13,16wt%), MnO (0,10-0,18wt%), MgO (2,46-13,45wt%), CaO (3,00-10,18wt%), Na2O (2,50- 6,26wt%), K2O (0,34-4,93wt%) và P2O5 (0,16-0,98wt%). Tổng kiềm (Na2O + K2O) thay đổi từ 3,28-10,87wt%, tỷ lệ Na2O/K2O dao động trong khoảng 1,09-8,74. Độ chứa sắt F=FeO/MgO thay đổi từ 0,83-2,55 và tỷ lệ K2O/MgO thay đổi từ 0,05-2,00. Chỉ số Mg# dao động trong khoảng 41,16-68,11. Kết quả xử lý trên biểu đồ tương quan giữa tổng kiềm - SiO2 (TAS) theo Le Bas, 1986 (hình 3.1), tương tự theo Irvine&Baragar, 1971 (hình 3.2) cho thấy basalt Phước Tân chủ yếu là andesitotbasalt, basalt thuộc loạt á kiềm; basalt Xuân Lộc chủ yếu là basanit, basalt thuộc loạt kiềm; basalt SokLu chủ yếu là trachyandesit, thuộc loạt kiềm. Trong thành phần khoáng vật quy chuẩn CIPW cho thấy basalt Đệ tứ ĐNB chủ yếu thuộc nhóm basalt chưa bão hòa silic (basalt kiềm), hiếm hơn thuộc nhóm basalt quá bão hòa silic và basalt bão hòa silic. Dựa vào mối tương quan giữa thành phần khoáng vật quy chuẩn (Ne-Di-Ol-Hy-Q) theo Thompson R.N, 1984 cho thấy basalt Đệ tứ ĐNB chủ yếu rơi vào trường basalt kiềm (basalt Xuân Lộc, basalt SokLu) và basalt Phước Tân rơi trường tholeit thạch anh, tholeit olivin. Kết quả phân tích thành phần các nguyên tố vết và tính toán các chỉ số địa hóa của basalt Đệ tứ ĐNB cho thấy hàm lượng trung bình các nguyên tố vết và các chỉ số địa hóa có sự dao động mạnh mẽ như sau: thành phần các nguyên tố linh động có hàm lượng Rb (9,99-118,03ppm), Sr (200,87- 1298,33ppm), Cs (0,17-1,64ppm), Ba (78,46-841,06); các nguyên tố kém linh động có hàm lượng Zr (101,46-740,40ppm), Nb (8,91-151,75ppm), Hf (2,88- 14,55ppm), Ta (0,59-9,18ppm), Pb (1,29-10,41ppm), Th (1,05-16,63ppm), U (0,32-3,76ppm) và tổng hàm lượng các nguyên tố đất hiếm REE (55,782- 364,06ppm), trong đó các nguyên tố đất hiếm nhẹ chiếm chủ yếu ∑LREE (35,99-339,13ppm) và các nguyên tố đất hiếm nặng chiếm thứ yếu ∑HREE (15,65-26,46ppm); các chỉ số địa hóa Ba/La (4,49-18,89), Ba/Nb (2,74- 12,53), Ba/Th (24,85-152,50), La/Nb (0,52-0,77), Rb/Nb (0,58-2,13), Rb/Sr (0,04-0,17), Th/La (0,12-0,18), Th/Nb (0,08-0,12), Th/U (1,46-14,00), Zr/Nb (3,86-11,38). So sánh hàm lượng trung bình các nguyên tố vết của basalt Đệ tứ ĐNB với trị số Clark theo A.P. Vinogradov, 1962 cho thấy hành vi địa hóa các nguyên tố Hf, Ta, Ce, Dy có xu hướng tập trung cao, với hàm lượng cao hơn trị số Clark 2,43 lần (đặc biệt là hàm lượng Ce cao hơn trị số Clark 7,06 lần) và các nguyên tố Sc, Lu có xu hướng phân tán mạnh, với hàm
15 lượng nhỏ hơn trị số Clark 2,29 lần. Dựa vào sự phân bố các nguyên tố vết và đất hiếm (hình 3.3) cho thấy basalt Đệ tứ có độ nghiêng âm, các nguyên tố REE biến thiên theo xu thế gần giống nhau; hàm lượng HREE nghèo hơn so với hàm lượng LREE và đặc trưng bởi dị thường dương của Eu yếu (Eu/Eu* = 1,04-1,08). Điều này phản ánh basalt Đệ tứ ĐNB được thành tạo do quá trình phân dị kết tinh của magma basalt nguồn gốc manti. Đường biểu diễn thành phần nguyên tố REE của basalt Đệ tứ ĐNB có đồ hình dạng cong lồi phía trên, tương tự với kiểu basalt đảo đại dương. Hình 3.1. Biểu đồ (Na2O+K2O) - SiO2 (TAS) theo Le Bas, 1986 Hình 3.2. Biểu đồ Ne-Di-Ol-Hy-Q theo Thompson, 1984 Hình 3.3. 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) 3.3. Nguồn gốc, tuổi thành tạo 3.3.1. Tuổi thành tạo Các nghiên cứu xác định tuổi thành tạo basalt trước đây cho giá trị tuổi trong khoảng 11,58-11,38-2,60Ma, 2,40-0,85Ma và 0,76-0,70-0,65-0,62-0,59-
16 0,58-0,44Ma tương ứng với N-Q12. Trên cơ sở tổng hợp, phân tích các số liệu tuổi thành tạo basalt ĐNB từ các nguồn khác nhau, đồng thời kết hợp với đặc điểm địa chất khu vực cho thấy các mẫu phân tích tuổi chủ yếu tập trung vào Q12 (basalt Xuân Lộc), kế đến là N và cuối cùng là Q11, đặc biệt là các thành tạo andesitobasalt phân bố khá phổ biến ở vùng Cây Gáo - Tân Phú và trachyandesit phân bố ở vùng núi SokLu chưa được xác định tuổi thành tạo, do vậy, để bổ sung vào việc xác định thời gian thành tạo basalt ĐNB, 3 mẫu đá andesitobasalt (Phước Tân), trachyandesit (SokLu) và basalt N-Q11 (Túc Trưng) được NCS lựa chọn để phân tích tuổi bằng phương pháp Ar-Ar. Tuổi 40 Ar/39Ar của basalt ĐNB được xác định là 6,10±2,10Ma, 2,58±0,53Ma và 0,33±0,17Ma, tương ứng với tuổi N-Q12. Tuổi này được cho là tuổi thành tạo của basalt khu vực nghiên cứu. Điều này có thể phân chia hoạt động núi lửa basalt Đệ tứ ĐNB thành 2 pha phun trào gồm: pha phun trào Q11 và pha phun trào Q12. Tương ứng với pha phun trào Q11 là basalt á kiềm (Phước Tân) và pha phun trào Q12 là basalt kiềm (basalt Xuân Lộc và basalt SokLu). 3.3.2. Nguồn gốc thành tạo Trên cơ sở kết quả phân tích thành phần đồng vị Sr, Nd và Pb của 06 mẫu NCS và 01 mẫu thu thập đại diện cho các thành tạo N, Q11 và Q12 cho thấy các đặc trưng đồng vị Sr, Nd và Pb không có sự khác biệt đáng kể giữa các mẫu (N, Q11, Q12) và 87Sr/86Sr < 0,7100, qua đó cho thấy chúng được tạo ra cùng một nguồn manti. Điều này đã chứng minh nguồn gốc manti của basalt Đệ tứ ĐNB. So sánh với thành phần đồng vị Sr, Nd và Pb của các kiểu đá thường gặp cho thấy basalt Đệ tứ ĐNB khá tương đồng với OIB. Kết quả xử lý trên các biểu đồ MgO-FeO*-Al2O3, MnO-TiO2-P2O5, La- La/Nb cho thấy phần lớn basalt Đệ tứ ĐNB rơi vào trường OIB/OIA. Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả luận giải sự phân bố các nguyên tố vết và REE chuẩn theo chondrit và manti nguyên thủy. Basalt Đệ tứ ĐNB được thành tạo liên quan đến bối cảnh WPB được thể hiện rõ trên các biểu đồ: F1- F2, Zr-Ti-Y, Zr-Nb-Y, Th-Hf-Ta, Th-Zr-Nb. Như vậy có thể kết luận rằng basalt Đệ tứ ĐNB được thành tạo do quá trình phân dị kết tinh của magma basalt nguồn gốc manti, liên quan đến bối cảnh nội mảng (WPB), kiểu basalt đảo đại dương (OIB). CHƢƠNG 4. ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƢỢNG BASALT ĐỆ TỨ ĐÔNG NAM BỘ VÀ ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG 4.1. Hiện trạng quy hoạch, khai thác, sử dụng Theo số liệu thống kê từ Sở TNMT, trên phạm vi vùng nghiên cứu ĐNB cho thấy hiện đang có trên 33 mỏ basalt Đệ tứ (đang hoạt động, đã kết thúc khai thác, đã cấp phép nhưng chưa khai thác và được quy hoạch mới), trong
17 đó có 22 mỏ đang hoạt động, 4 mỏ chưa hoạt động, 2 mỏ đang tạm ngưng hoạt động, 5 mỏ đang ngừng hoạt động. Các mỏ khai thác được phân chia thành 17 mỏ/cụm mỏ. Dựa vào các kết quả quy hoạch và thăm dò khoáng sản đến tháng 12/2022, tài nguyên khoáng sản basalt Đệ tứ ĐNB được tổng hợp như sau: ĐXD: 40 mỏ/biểu hiện khoáng sản, tổng trữ lượng và tài nguyên ước tính 1299,04tr.m3, trong đó trữ lượng cấp 121+122 đạt 226,42tr.m3 và tài nguyên cấp 333 đạt 1072,62tr.m3. Pz: 30 mỏ/biểu hiện khoáng sản, tổng trữ lượng và tài nguyên ước tính 882,73tr.tấn, trong đó trữ lượng cấp 121+122 đạt 230,91tr.tấn và tài nguyên cấp 333 đạt 631,82tr.tấn. VLSL: 19 biểu hiện khoáng sản, tổng tài nguyên dự báo (334) ước tính 108,25tr.m3. 4.2. Đặc điểm chất lƣợng 4.2.1. Thành phần vật chất Basalt Đệ tứ ĐNB có thành phần chủ yếu gồm basalt kiềm (Xuân Lộc, SokLu) và basalt á kiềm (Phước Tân). Về thành phần hóa học, các đá có sự chênh lệch lớn về hàm lượng các nguyên tố chính SiO2, Al2O3, Fe2O3t, MgO, CaO, Na2O, K2O, tổng kiềm, môđun độ nhớt, môđun acid và thạch anh tự do. Thành phần nguyên tố vi lượng: basalt Đệ tứ ĐNB không có khoáng sản có giá trị công nghiệp nào khác ngoài ĐXD và Pz. Thành phần có hại đi kèm trong basalt Đệ tứ ĐNB quy ra SO3 được đánh giá có hàm lượng thấp (0,03-0,21wt%), không ảnh hưởng đến chất lượng đá. Hoạt độ phóng xạ tự nhiên trong basalt Đệ tứ ĐNB khá thấp, kết quả đo tham số phóng xạ cho thấy chỉ số hoạt độ phóng xạ an toàn nằm trong giới hạn cho phép theo TCXDVN 397:2007 sử dụng làm VLXD (I1, I2 và I3 < 1), không ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe của con người. 4.2.2. Tính chất cơ lý - công nghệ Kết quả nghiên tính chất cơ lý - công nghệ basalt Đệ tứ ĐNB được tổng hợp ở bảng 4.1 và 4.2 cho thấy basalt đặc sít đạt yêu cầu ĐXD và đá ốp, lát tự nhiên. Độ hoạt tính từ yếu đến trung bình. Tất cả các đá basalt lỗ hổng đều có SAI đạt tiêu chuẩn làm phụ gia hoạt tính Pz theo TCVN 6882:2001, với độ hoạt tính từ trung bình đến mạnh. 4.2.3. Đặc tính nguyên liệu sản xuất sợi basalt Kết quả nghiên cứu đặc tính nguyên liệu sản xuất sợi basalt được tổng hợp ở bảng 4.3 cho thấy duy chỉ basalt á kiềm Phước Tân đáp ứng hoàn toàn yêu cầu chất lượng làm nguyên liệu sản xuất sợi basalt.
18 Bảng 4.1. Yêu cầu chất lượng basalt ĐXD Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Q11pt Q12xl Q12sl Yêu cầu (1) Độ hút nước Wh % 0,84 0,68 1,19 v 3 (1) (2) Khối lượng thể tích g/cm 2,60 2,97 2,63 Cường độ kháng nén Rnk kG/cm2 908 1169 1170 (2) (3) (4) (3) Độ nén dập trong xi lanh Nd % 12,3 6,0 11,2 (3) (4) Độ mài mòn tang quay Hm % 12,5 11,9 20,4 (4) Độ bám dính nhựa Cấp 4 Cấp 5 Cấp 5 (3) (4) Hàm lượng hạt thoi dẹt Td % 8,3 9,9 11,2 (5) Độ hút vôi mgCaO/1g đá 63,34 41,09 64,88 Ghi chú: (1) TCVN 4732:2016 (Wh  0,4%, v  2,56g/cm3) (2) 14TCN 12:2002 (v  2,40g/cm3, Rnk  850kG/cm2) (3) TCVN 7570:2006 (Rnk  800kG/cm2 , Hm  50%, Td  15%, Nd tra bảng tương ứng Nd  14% đạt mác bê tông M200 - M350, Nd  10% đạt mác bê tông cao hơn M350 và mác đá dăm xác định theo giá trị Nd  9%, Nd 911% và 1113% tương ứng 1000 - 1200 - 1400kG/cm2). (4) TCVN 8859:2011 (Rnk  600kG/cm2 dùng lớp móng trên và Rn  400kG/cm2 dùng lớp móng dưới, Hm  35%, Td  18) Bảng 4.2. Yêu cầu chất lượng basalt puzolan Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Q11pt Q12xl Q12sl Yêu cầu (1) (2) SO3 wt% 0,21 0,03 0,03 (2) Mất khi nung MKN wt% 0,41 1,24 0,62 (2) SiO2+Al2O3+Fe2O3t wt% 76,96 70,58 80,86 (1) (2) Độ ẩm tự nhiên W % 2,57 5,23 0,88 Cường độ kháng nén Rnk kG/cm2 465 302 335 (1) Độ hút vôi mgCaO/1g đá 66,04 104,22 65,78 (1) (2) Cường độ hoạt tính SAI % 76,41 85,63 77,13 Ghi chú: (1) TCVN 6882:2016 (hàm lượng SO3  1wt%, W  10%, độ hút vôi tra bảng tương ứng độ hoạt tính yếu (30-60mgCaO/1g đá), trung bình (60- 100mgCaO/1g đá) và mạnh (> 100mgCaO/1g đá), SAI ≥ 75%) (2) TCVN 8825:2011 (hàm lượng SO3  4wt%, SiO2+Al2O3+Fe2O3t ≥ 70wt%, MKN ≤ 10wt%, W  3%, SAI ≥ 75%)