ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG
CỦA BAZAN LÀM PHỤ GIA XIMĂNG Ở CÁC KHU VỰC HOÀI SƠN, VINH THẠNH TỈNH
B̀NH ĐỊNH.
CNĐT:
PGS TS Đỗ Đ́nh Toát
PGS PTS Phạm Văn
Trường
CQCTTH:
Trường ĐH Mỏ địc chất
CBBC:
ThS Phan Viết Nhân
CBPH:
(đồng tác giả)PGS TS Đặng Văn Bát, PGS TS Mai Thanh Tân, PTS Lê
Thanh Mẽ, PTS. Lê Tiến Dũng. Th S Phan Viết Nhân, ThS Nguyễn Kim
Long (Trường ĐH mỏ địa chất) NCS Vơ Ngọc Anh.(Sở KHCN&MT)
TGTH:
1997.
I/ MỞ ĐẦU:
Trước năm 1975 công tác
nghiên cứu địa chất vùng hết sức ít ỏi. Chỉ có tài liệu của các nhà
địa chất người Pháp hết sức sơ lược. Sau năm 1975 đến năm 1980 đă
hoàn thành công tác đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1: 500.000. Các
thành tạo địa chất chính trong vùng như magma xâm nhập Mezozôi và
phun trào Bazan trẻ đă mô tả (Vĩnh Sơn), phức hệ xâm nhập Bến
Giằng-Quế Sơn (gP2-T1bq)
và bazan tuổi Neogen (bN)
vùng Hoài Sơn. Song chưa có khoáng sản nào phát hiện trong thời gian
này.
Những năm 1985 –1993, công
tac sđo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200 000 đă làm sáng tỏ thêm nhiều
đặc điểm địa chất của vùng này. Các đá magma xâm nhập được mô tả và
phức hệ Đèo Cả, tuổi Kreta muộn. Các đá phun trào bazan trẻ được xếp
vảo phức hệ thứ 4 nằm phủ trên các đá magma xâm nhập phức hệ Đèo Cả
và các đá cổ khác (vùng Vĩnh Sơn). Vùng Hoài Sơn các thành tạo địa
chất lớn có thay đổi tên , đoa là phức hệ xâm nhập Quế Sơn (gP2-T1qs),
về khoáng sản đă đề cập đến biểu hiện bauxit có nguồn gốc phong hóa
từ các đá bazan ở La Vuông.
Ngoài ra có một số đề tài
nghiên cứu KHCN đă tiến hành trong vùng như: Địa chất thủy văn và
địa chất công tŕnh thủy điện Vĩnh Sơn, đánh giá tiềm năng khoáng
sản lưu vực sông Kôn.
Tóm lại các tài liệu địa
chất khoáng sản đă có trong khu vực chưa đề cập đến việc tiềm kiếm
đánh giá khoáng sản đá bazan. Trong khi đó công ty Ximăng B́nh Định
phải mua đá bazan ở Phú Yên, Quảng Ngăi để làm phụ gia cho sản xuất
ximăng địa phương. Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu làm sáng tỏ
tiềm năng của các loại đá bazan có đủ tiêu chuẩn làm phụ gia ximăng
ở các khu vực Hoài Sơn, Vĩnh Thạnh để làm cơ sở định hướng cho bước
phát triển tiếp theo trong việc mở mỏ khai thác.
II/ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU VÀ KHỐI LƯỢNG ĐĂ TIẾN HÀNH:
Bảng 1:
TT
|
Phương pháp và hạng mục công
việc |
ĐVT |
Khối lượng thực hiện |
|
Vĩnh Sơn |
Hoài Sơn |
Tổng |
|
I
II
III
IV |
Đo vẽ sơ đồ
địa chất
*Tỷ lệ 1: 25.000
*Tỷ lệ 1: 10.000
*Tỷ lệ 1: 5.000
*Điểm quan sát
*Lộ tŕnh địa chất
Thi công công tŕnh
Vét vết lộ+hố
Lấy mẫu
*Lát mỏng
*Silicat
*Hút vôi, ên nước, hoạt tính SiO2,
Al2O3
*Thể trọng
*Mẫu công nghệ
Phân tích
mẫu
*Lát mỏng
*Hóa Silicat
*Hút vôi
*Hoạt tính silic
*Hoạt tính nhôm
*Công nghệ |
Km2
Km2
Km2
điểm
km
m3
mẫu
mẫu
mẫu
mẫu
mẫu
mẫu
mẫu
mẫu
mẫu
mẫu
mẫu |
77
25
263
37,4
100
90
20
22
5
1
91
17
18
5
5
1 |
48
6,5
134
20
110
90
12
12
3
1
59
6
4
-
-
1 |
125
25
6,5
397
57,4
210
180
32
34
8
2
150
23
22
5
5
2 |
III/ ĐẶC ĐIỂM BAZAN:
3.1. Vùng Vĩnh Sơn (Vĩnh
Thạnh)
*Vị trí địa lư:
Khu vực Vĩnh Sơn thuộc xă
Vĩnh Sơn, huyện Vĩnh Thạnh tỉnh B́nh Định. Vùng nghiên cứu với diện
tích khoảng 110km2, được giớ hạn tọa độ địa lư là:
14o18’00’’
- 14o23’30’’ vĩ độ Bắc
108o38’10’’
- 108o44’15’’ king độ Đông
Diện tích nằm trong tờ bản
đồ địa h́nh 6737. IV hệ UTM; cách thành phố Quy Nhơn khoảng 110km
theo đường quốc lộ 19 và tỉnh lộ 637
*Phân bố:
Trên sơ đồ địa chất tỷ lệ 1:
10.000 đá bazan chiếm khoảng 50% diện tích vfa tạo thành ṿng cung
ôm lấy khối granit phức hệ Đèo Cả ở phía Tây. Diện tích hồ A của
thủy điện Vĩnh Sơn hoàn toàn nằm trong diện tích đá bazan
Đá bazan có thể nằm hơi dốc
từ ven ŕa vào trung tâm và từ Tây Bắc về phía Đông Nam. Chúng phân
bố chủ yếu ở độ cao 760m trở lên.
*Thành phần:
v
Tập 1: phânbố từ độ cao
760m đén gẩn 800m. Thành phần thạch học phức tạp, bao gồm chủ yếu là
bazan bọt, bazan lỗ hỏng, bazan đặc xít, thủy tinh bazan. Các đá tạo
thành lớp mỏng, nằm xen kẽ nhau rất phức tạp.
-Bazan bọt, bazab ít bọt có màu xám,
xám xanh, phong hóa có màu vàng, vàng nâu đỏ, tùy theo mức độ phong
hóa. Bazan chưa bị phong hóa rắn, ḍn, bazan phong hóa mềm bở. cấu
tạo bọt, lỗ hổng, kiến trúc nổi ban với nền gian phiến hoặc vô ban
(aphyr). Khoáng vật gồm: Ban tinh (30%) và Nền (70%)
-Bazan đặc xít: Màu xám đen, phong hóa
có màu vàng nhạt, vàng nâu, đá có kiến trúc nổi ban trên nền gian
phiến, cấu tạo khối đặc xít. Bazan đặc xít tạo thành các lớp có
chiều dày 20-30cm nằm xen kẹp với bazan lỗ hổng và bazan bọt. Khoáng
vật gồm: Ban tinh (10-20%) và Nền (80-90%)
-Thủy tinh bazan: Chiếm khối lượng
không lớn, có màu xám, xám đen, kiến trúc tàn dư thủy tinh hoặc
hyalôpylit, cấu tạo đặc xít, đôi khi lỗ hổng. Khoáng vật gồm:
plagioclaz 11-12%, thủy tinh 73-75% và quặng 10%.
-Tôleit: Đá có màu xám, xám xanh,
phong hopá có màu vàng, nâu đỏ, kiếm trúc nổi ban trên nền tôleit,
cấu tạo khối đặc xít, lỗ hổng. Khoáng vật gồm: Ban tinh (50%) và Nền
(50%)
v
Tập 2: phủ chinh hợp lên
trên tập 1 và đá bị phong hóa bào ṃn mạnh, nên chỉ c̣n lại ở phần
cao địa h́nh, đó là các đỉnh đồi núi có độ cao trên 800m. Thành phần
chủ yếu là bazan olivin, có màu xám đen, xám xanh: phong hóa có màu
vàng, vàng nâu, đỏ đậm, tạo nên lớp vỏ phong hóa dày 7-10m có khi
đến 15m và phân bố trên các đồi ở phía nam Hồ A của công tŕnh thủy
điện và đă đwocj khai thác đắp đập thủy điện Vĩnh Sơn. Khoáng vật
gồm: Ban tinh (27-28%) và Nền (70-72%)
*Thành phần hóa học:
Thành phần hóa học trung b́nh cảu đá
bazan như sau:
SiO2:
49,23% FeO: 8,3% H2O+:
0,64%
Al2O3:
14,77% CaO: 8,22% H2O-:
0,79%
TiO2:
0,71% K2O: 0,19% MgO: 5,5%
Fe2O3:
7,85% Na2O:
2,34% MKN: 1,41%
Thành phần hóa học tương ứng với các
loại bazan theo cách phân loại của Đêly 1933. Đối chiếu với tiêu
chuẩn tạm thời bazan làm phụ gia ximăng các hàm lượng Fe2O3và
K2O + Na2O đều nhỏ hơn giới hạn cho phép (Fe2O3
£ 14%, K2O + Na2O
£ 3). So sánh với bazan
vùng Núi Voi Quảng Ngăi có thành phần hóa học tương tự.
Như vậy, về thành phần hóa học qua so
sánh đối chiếu với các tiêu chuẩn đă chứng minh rằng: Bazan Vĩnh Sơn
có thể đưa vào làm phụ gia ximăng.
*Hoạt
tính của bazan:
Bảng 2: Kết quả phân tích độ hút
vôi của Bazan.
|
TT |
SHM |
Các loại Bazan |
Độ hút vôi mg CaO/1gP. gia |
|
1
2
3 |
VS8/1
VS8/2
VS6/7a |
Bazan bọt phong hóa
Bazan bọt phong hóa
Bazan bọt phong hóa |
186,01
172,13
177,04 |
|
Trung b́nh |
178,39 |
|
4 |
VS6/3 |
Bazan bọt bán phong hóa |
152,25 |
|
5
6
7
8
9 |
VS.204
VS.2
VS.3
VS.4
VS.208 |
Bazan ít lỗ hổng
Bazan đặc xít
Bazan đặc xít
Bazan đặc xít
Bazan đặc xít
|
43,89
15,15
29,33
34,65
34,93 |
|
Trung b́nh |
31,59 |
|
10
11
12
13
14
15
16
17 |
VS.1
VS.5
VS6/4
VS6/7
VS9/1
VS9/3a
VS9/4
VS6/8 |
Bazan ít lỗ hổng
Bazan bọt
Bazan bọt
Bazan bọt
Bazan bọt
Bazan bọt
Bazan bọt
Bazan bọt |
69,37
109,97
94,01
92,58
81,83
97,79
84,12
85,35 |
|
Trung b́nh |
98,38 |
Cơ quan phân tích:
Pḥng kiểm nghiệm Viện Vật liệu xậy dựng Bộ xậy dựng
Nhận xét:
*Các mẫu bazan phong hóa có
độ hút vôi rất mạnh, trung b́nh là 178,39 mgCaO/1g phụ gia
*Bazan bán phong hóa có độ
hút vôi mạnh, trung b́nh là 152,25 mgCaO/1g phụ gia
*Các loại bazan bọt, ít lỗ
hổng gốc có độ hút vôi trung b́nh -mạnh từ 69,37mgCaO/1g phụ gia đến
109,97mgCaO/1g phụ gia. Trung b́nh là 89,38 mgCaO/1g phụ gia.
*Các loại bazan gốc đặc xít
có độ hút vôi yếu, rất yếu từ 15,15 mgCaO/1g phụ gia đến 43,89
mgCaO/1g phụ gia. Trung b́nh là 31,59 mgCaO/1g phụ gia
*Kết quả phân tích độ hút
vôi của bazan lỗ hổng tai công ty ximăng B́nh Định là 80,64
mgCaO/1g phụ gia
Như vậy, Bazan bọt các loại
chứa phong hóa của bazan Vĩnh Sơn có độ hút vôi từ trung b́nh đến
mạnh. Các loại bazan bọt thường có màu sắc phù hợp với màu ximăng.
Loại bazan phong hóa, bán phong hóa có độ hút vôi từ mạnh đến rất
mạnh, nhưng màu sắc không phù hợp với màu của xi măng.
Bảng 3: Sosánh độ hút vôi của bazan
Vĩnh Sơn và bazan Núi Voi Quảng Ngăi.
|
TT |
Địa điểm |
Độ hút vôi mgCaO/1g phụ gia |
|
|
|
Bazan gốc |
Bazan bán phong hóa |
Bazan phong hóa |
|
1
2 |
Vĩnh Sơn
Núi Voi |
89.38
85.47 |
152.25
108.76 |
178.39
105.39 |
Nhận xét: Độ
hút vôi của Bazan Vĩnh Sơn cao hơn Bazan Núi Voi Quảng Ngăi, nhất là
loại phong hóa và bán phong hóa.
bảng 4: Kết quả phân tích Al2O3
và SiO2 hoạt tính.
|
TT |
Số hiệu mẫu |
Hàm lượng % |
|
Al2O3ht |
SiO2ht |
|
1
2
3
4
5 |
BV555/1
BV556/1
BV462
BV477
BV702 |
7,36
4,10
3,33
8,06
6,04 |
6,05
5,26
5,94
6,22
4,26 |
|
Trung b́nh |
5,78 |
5,55 |
Cơ quan phân tích:
Pḥng kiểm nghiệm Viện Vật liệu xậy dựng Bộ xậy dựng
Bảng 5: so sánh Al2O3ht
và SiO2ht trung b́nh bazan Vĩnh Sơn với Bazan Núi Voi
|
TT |
Vùng nghiên cứu |
Al2O3ht
(%) |
SiO2ht (%) |
|
1
2 |
Vĩnh Sơn
Núi Voi |
5,78
4,41 |
5,55
4,59 |
Nhận xét: Al2O3
và SiO2 hoạt tính của bazan Vĩnh Sơn cao hơn bazan Núi
Voi (Quảng Ngăi)
*Tính chất cơ lư:
Mẫu nghiên cứu tính chất
ximăng cơ lư pha phụ giá bazan Vĩnh Sơn được phân tích tại công ty
ximăng B́nh Định.
Bảng 6: Thời gian đông kết của ximăng
|
TT |
Tỷ lệ pha phụ gia (%) |
Thời gian đông kết (phút) |
|
|
|
Bắt đầu |
Kết thúc |
Kéo dài |
|
1
2
3
4
5 |
0
8
10
12
14 |
105
60
55
50
45 |
175
135
130
105
85 |
70
75
75
55
40 |
Nhận xét:
Tỷ lệ pha phụ gia bazan Vĩnh Sơn vào Clinker ximăng PC.40 càng
cao th́ thời điểm bắt đầu đông kết của ximăng PC.30 càng sớm và thời
gian đông kết càng ngắn
Bảng 7: Kết quả tính chất cơ lư của
ximăng pha phụ gia.
|
TT |
Số hiệu mẫu |
Tỷ lệ phụ gia ximăng |
Cường độ kháng nén (N/mm2) |
|
3 ngày |
28 ngày |
|
1
2
3
4
5 |
TX
T1
T2
T3
T4 |
0
8
10
12
14 |
16
17,42
16,68
16,28
14,37 |
32,28
30,10
30,70
30,70
26,40 |
Nhận xét:
Clinker PC.40 pha phụ gia bazan Vĩnh Sơn tỷ lệ 12-14% có độ kháng
nén thỏa măn ximăng mác PC.30.
3.2. Vùng An Đỗ (xă Hoài Sơn huyện
Hoài Nhơn)
Vùng An Đỗ với diện tích gần
50km2thuộc xă Hoài Sơn huyện Hoài NHơn tỉnh B́nh
Điụh,vùng được giới hạn bởi tọa độ địa lư.
14o36’00’’
14o36’25’’ vĩ độ Bắc
108o57’00’’
109o00’20’’ kinh độ Đông.
Cách thành phố Quy Nhơn
khoảng 110km về phía Bắc-Tây Bắc
Bazan phân bố ở phía Bắc An
Đỗ, trên dăy đồi núi có độ cao từ 200-320m phủ trực tiếp trên đá
granit phức hệ Quế Sơn (gP2
–T1qs). đỉnh dăy đồi núi này là ranh giới giữa tỉnh B́nh
Định với tỉnh Quảng Ngăi. Diện tích bazan nằm trên đất tỉnh B́nh
Định khoảng 0,5-0,6km2.
Những kết quả nghiên cứu về
cấu trúc địa chất, thành phần thạc học và khoáng vật, thành phần hóa
học độ hút vôi, thời gian đông kết ximăng khi sử dụng bazan An Đỗ
làm phụ gia, cường độ kháng nén sau 3 và 28 ngày; tập thể tác giả đă
rút ra được những kết luận sau:
+Ở An Đỗ-Hoài Sơn có tồn tại
bazan tuổi Neogen (bN), phủ
trên đá granit 3 pha của phức hệ Quế Sơn (gP2
–T1qs).
+Điều kiện giao thông từ
đường QL1A vào An Đỗ là không thuận lợi
+Một số đặc điểm cơ bản của
bazan ở An Đỗ,
·
Tổng lượng kiềm cao,
vượt quá tiêu chuẩn quy định
·
Độ hút vôi thuộc loại
yếu (từ 37-44 mgCaO/1g phụ gia)
·
Thời gian đông kết của
ximăng chậm và kéo dài.
·
Cường độ kháng nén thấp
hơn TCVN cho mác ximăng PC.30
Như vậy: Bazan An Đỗ-Hoài Sơn không
đạt tiêu chuẩn làm phụ gia pha vào Clinker PC.40 cho ximăng mác
PC.30. Do đó không đánh giá về tiềm năng tài nguyên trữ lượng.
IV. ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN -TRỮ LƯỢNG
DỰ BÁO CỦA BAZAN VÙNG VĨNH SƠN LÀM PHỤ GIA XIMĂNG:
4.1. Lựa chọn diện tích:
Các loại đá bazan đủ tiêu chuẩn làm
phụ gia đều nằm trong tập 1 của bazan tuổi địa tứ, từ độ cao
760-790m. Để tính tài nguyên trữ lượng dự báo của bazan làm phụ gia
ximăng, tập thể tác giả chọn diện tích ở phía Tây Nam của khu Vĩnh
Sơn. Sở dĩ chọn diện tích này v́ ácc lư do sau:
-Diện tích nằm ở ngoài phạm vi bảo vệ
an toàn Hồ A của thủy điện Vĩnh Sơn, một công tŕnh năng lượng quan
trọng của nhà nước.
-Đây là diện tích đá gốc lộ tốt. Các
mẫu nghiên cứu độ hút vôi, hoạt tính silic, nhôm và đặc biệt là mẫu
công nghệ đều lấy trên các lộ tŕnh đi qua diện tích này.
-Diện tích có lớp phủ vỏ phong hóa
mỏng. Do đă khai thác đất để đắp đập Hồ A thủy điện Vĩnh Sơn.
-Diện tích có đường vận chuyển gỗ của
lâm nghiệp đi qua. Đường rộng, tốt rất thuận lợi cho khai thác, vận
chuyển sản phẩm đá bazan sau khi khai thác.
-Bề dày của tập quan sát rơ ràng, ở
thác La Pin, khoảng 20-30m
4.2. Tính tài nguyên - trữ lượng:
Tài nguyên-trữ lượng dự báo bazan làm
phụ gia ximăng ở Vĩnh Sơn được tính ở cấp P1, cho diện
tich đă chọn, theo phương pháp khối địa chất bằng công thức sau:
Q=S.m.d
Trong đó:
+Q: Trữ lượng bazan (Tấn)
+S: là diện tích (m2);
được đo trên b́nh đồ bằng Planimet và phương pháp Paletka để so
sánh
+m: là bề dày (m), dựa vào
chiều dày quan sát được ở thác La Pin. Chiều dày chung của tập bazan
phân bố đă quan sát được trên bề mặt địa h́nh qua các lộ tŕnh địa
chất.
+d: thể trọng (T/m3)
: Tính trung b́nh cảu ácc mẫu đă nghiên cứu
Kết quả tài nguyên-trữ lượng dự báo
tính được là:
2.800.000 m2 x 20m
x 1,4T/m3 = 78,4 triệu tấn.
Trong đó:
-Bazan phong hóa
mạnh 5% = 3,92 triệu tấn
-Bazan phong hóa 25%
= 19,6 triệu tấn
-Bazan gốc = 54,88
triệu tấn
V. KẾT LUẬN:
*Ở B́nh Định tồn tại bazan tuổi Neogen
ở khu vực Hoài Sơn huyện Hoài Nhơn và bazan tuổi Đệ Tứ ở khu vực
Vĩnh Sơn, huyện Vĩnh Thạnh. Các đá bazan nằm phủ trực tiếp lên trên
các thành tạo địa chất cổ hơn.
*Bazan ở Vĩnh Sơn có thành phần khoáng
vật, hóa học, màu sắc, độ hút vôi, hàm lượng SiO2, Al2O3
cũng như hoạt tính của chúng thỏa măn các yêu cầu làm phụ gia pha
vào Clinker PC.40 với tỷ lệ 12-14% Clinker PC.40 cho ximăng PC.30
*Bazan An Đỗ không thơa măn các tiêu
chuẩn để sử dụng làm phụ gia ximăng theo tiêu chuẩn Việt Nam.
*Bazan Vĩnh Sơn có tiềm năng tài
nguyên-trữ lượng lớn thơa măn nhu cầu làm phụ gia ximăng chẳng những
do nhà máy Ximăng có công suất 70 ngàn tấn/năm hiện nay của tỉnh, mà
c̣n đảm bảo cho nhà máy ximăng có công suất 500 ngàn tấn/năm của
tỉnh. mặt khác đây là diện tích có nhiều điều kiện thuận lợi cho
khai thác và vận chuyển.
*Để đảm bảo quy mô khai thác công
nghiệp cần tiến hành đầu tư nghiên cứu chi tiết hơn về mọi phwong
diện là cơ sở an toàn cho thiết kế khai thác tránh những rủi ro và
đạt được hiệu quả kinh tế cao.
Biên tập: Ngọc Anh.