Điều tra đánh giá trữ lượng, chất lượng cát thạch anh Phong Điền làm nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất thuỷ tinh, gốm, sứ, menfrit

tầng sản phẩm - thuộc phần dưới của Phú Bài) - Hàm lượng TiO2: Trong lĩnh vực sử dụng sản xuất thủy tinh, làm khuôn đúc, đồ gốm, hàm lượng oxyt TiO2 ảnh hưởng xấu đến chất lượng thành phẩm. Trong toàn vùng tìm kiếm, hàm lượng của oxyt này rất nhỏ (0,05n) và tuyệt nhiên không có màu đột biến. Hàm lượng Cr2O3: Đây cũng là oxit có hại, trong thành phần cát Phong Điền, hàm lượng oxit này rất nhỏ và đồng đều < 0,02%, không làm ảnh hưởng đến chất lượng cát dùng cho tất cả các lĩnh vực. Hàm lượng CaO: Trong bất kỳ một loại cát nào cũng có hàm lượng oxit kiềm nhất định. Hàm lượng oxit này cao làm ảnh hưởng đến chất lượng của cát thạch anh, nhưng nói chung hàm lượng các oxit này cũng rất nhỏ tuyệt nhiên không ảnh hưởng đến chất lượng cát (xem bảng … ) Hàm lượng mất khi nung (MNK): Đây là hàm lượng vật chất hữu cơ trong cát, khi nung hàm lượng này mất đi. Qua bảng phân tích cho thấy hàm lượng chất này rất nhỏ thay đổi từ 0,04-0,2%, trung bình 0,11, không làm ảnh hưởng đến chất lượng cát. Chỉ có một mẫu KT5/4-TV lấy trong tầng chứa nhiều chất hữu cơ, nằm ngay bờ tràm (không phải tầng sản phẩm) hàm lượng rất cao đạt ≈ 1,6 %. III.3.3. Trữ lượng các thân cát 1/ Trữ lượng: Với mức độ khảo sát và số lượng công trình đã thực hiện cho phép đánh giá tài nguyên của khu vực tìm kiếm ở cấp P1 Tài nguyên cát của các thân gồm nhiều khối tính, khối tính tài nguyên được xác định theo công thức: Qi = Si * mi Trong đó: Si: Diện tích khối tính (m2), Mi: Chiều dày trung bình của lớp cát đạt chỉ tiêu công nghiệp trong khối tính trữ lượng thứ i Chiều dày trung bình lớp cát được tính theo phương pháp trung bình sô học: = Với mi: Là chiều dày lớp cát đạt chỉ tiêu công nghiệp ở công trình thứ j. N : Số công trình tham gia trong khối tính. Tổng tài nguyên cát được xác định theo công thức sau: Q = Kết quả tính trữ lượng theo các thân, trên diện tích tìm kiếm 1: 25.000 Dải Thân Khối tính Diện tích (m2) Chiều dày (m) Trữ lượng (m3) Phía Bắc Ia Pj 5.362.500 2,33 12.494.625 Ib Pj 556.250 1,2 667.500 Ic Pj 9.369.250 2,36 22.111.430 Id Pj 1.712.500 1,3 2.226.250 Cộng 37.499.805 Trung tâm IIa Pj 6.825.000 3,1 21.157.500 IIb Pj 5.199.950 2,91 15.131.855 Cộng 36.289.355 Phía Nam IIIa Pj 11.156.250 2,41 26.886.562 IIIb Pj 2.500.000 1,2 3.000.000 Cộng 29.806.526 Tổng cộng 103.595.686 CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ ĐO VẼ ĐỊA CHẤT VÀ TÌM KIẾM THĂM DÒ CÁT THẠCH ANH CẦU THIỀM TỶ LỆ 1:10.000 IV.I Đặc điểm địa chất khoáng sản khu Cầu Thiềm I. Khái quát: Diện tích tìm kiếm đánh giá (khu mỏ Cầu Thiềm) rộng 30km2 nằm ở phía Tây Bắc của diện tích tìm kiếm tỷ lệ 1:25.000 vùn Phong Điền, thuộc địa phận các xã Phong Bình, Phong Chương, Phong Hòa. Đây là khu mỏ có đặc điểm điều kiện địa hình, giao thông và đặc điểm địa lý kinh tế nhân văn thuận lợi cho phát triển kinh tế, khai thác khoáng sản. II. Đặc điểm địa chất khu mỏ. 1/ Địa tầng: Trong phạm vi khu vực Cầu Thiềm lộ ra các trầm tích đa nguồn gốc của hệ tầng Phú Bài (QIV1-2pb) và hệ tầng Phú Vang (QIV2-3pv). a/ Hệ tầng Phú Bài (QIV1-2pb) Các trầm tích hệ tầng Phú Bài chiếm khoảng 90% diện tích khu mỏ, dựa vào thành phần thạch học và vị trí phân bố chúng được chia thành hai phụ hệ tầng: * Phụ hệ tầng dưới (QIV1-2pb1) Trầm tích của phụ hệ tầng dưới bao gồm tướng song (a); song biển (am) và song biển đầm lầy (amb), chúng tạo nên tầng cát màu xám chứa vật chất hữu cơ quan sát được trong các lỗ khoan tới chiều sâu 20 m. - Trầm tích sông (aQIV1-2): Gặp ở phần sâu của các lỗ khoan từ lố khoan LK1 đến LK4 gồm 2 lớp (từ dưới lên): Lớp 1: Sạn, sỏi, cát hạt thô lẫn cát màu xám, xám đen nằm phủ trực tiếp trên lớp cát hạt nhỏ lẫn vẩy mica mịn của hệ tầng Phú Xuân. Lớp 2: Cát, xạn lẫn bột sét màu xám, màu đen. - Trầm tích sông biên (amQIV1-2pb1): thành phần chủ yếu gồm bột cát lẫn sét màu xám xanh, xám nâu gặp trong các lỗ khoan ở độ sâu từ 12 - 19m. - Trầm tích sông biển đất đầm lầy (ambQIV1-2pb1): Trong mặt cắt lỗ khoan các trầm tích này phân bố ở độ sâu từ 8 -12m. Thành phần trầm tích gồm cát, sạn bột xen kẽ nhau có chứa mùn thực vật màu đen, xám đen. * Phụ hệ tầng trên (QIV1-2pb2) Các thành tạo phụ hệ tần trên hệ tầng Phú Bài phân bố rộng rãi trong khu mỏ gồm 3 nguồn gốc: Biển sông (ma); biển (m); biển gió (mv). - Trầm tích biển sông (ambQIV1-2pb2): Diện lộ của trầm tích này gặp ở phía Nam khu mỏ. Trong các lỗ khoan đều bắt gặp chúng với mặt cắt gồm 2 lớp: + Lớp 1: Cát hạt nhỏ lẫn bột sét màu nâu, màu vàng thỉnh thoảng gặp các hạt sạn nhỏ, bề dày 2 - 2,5 m. + Lớp 2: Cát hạt nhỏ, bột sét lẫn cát hạt trung, ít sạn. Các lớp cát hạt nhỏ bị gắn kết bằng kẹo hữu cơ thành lớp rắn chắc dày 2 - 3 cm. Chiều dày lớp từ 2 - 4m. Trầm tích biển (mQIV1-2pb2): Là đối tượng nghiên cứu chính trong khi mỏ. Chúng tạo thành các dải và cồn cát phân bố trên địa hình nổi cao 6-9m không bằng phẳng. Thành phần đặc trưng là cát thạch anh màu trắng, xám trắng, độ mài mòn và chọn lựa tốt. Bề dày trầm tích từ 1 - 6m. Mặt cắt các công trình hồ, khoan trong khu mỏ đều thấy tầng cát gồm 3 lớp từ trên xuống như sau: + Lớp 1: Cát thạch anh màu trắng, trắng xám có lẫn tạp chất hữu cơ, nhiều nơi bề mặt này có các mảnh rỉ sắt, là sản phẩm phân hủy từ các mảnh đạn trong thời kỳ chiến tranh. Bề dày lớp 0,2 - 0,3m. + Lớp 2: Cát thạch anh màu trắn cỡ hạt đồng đều, dày 0,5 - 5,5m. + Lớp 3: Cát hạt nhỏ lẫn bùn sét màu đen. Trầm tích biển gió (mvQIV1-2pb2): Trầm tích biển gió tạo thành các gò cát phân bố không liên tục trên bề mặt trầm tích biển cùng tuổi. Thành phần thạch học chủ yếu gồm cát thạch anh hạt trung, thô. Phần dưới có lẫn ít sạn, độ mài tròn tốt. Bề dày trầm tích 1 - 2m. 2/ Hệ tầng Phú Vang (QIV2-3pv). Trong diện tích khu Cầu Thiềm chỉ gặp diện lộ trầm tích sông biển và sông biển đầm lầy phụ hệ tầng dưới hệ tần Phú Vang (QIV2-3pv1). Trầm tích sông biển (amQIV2-3pb1): Các trầm tích này phân bố ở góc Tây Bắc khu mỏ, chúng tạo nên địa hình bằng phẳng cao 2-3m. Mặt cắt từ dưới lên có hai lớp: + Lớp 1: Sét bột, bột sét pha cát, hạt min, sát đáy là lớp cát, cát bột mỏng màu xám xanh, xám nâu, chiều dày 2 - 2,5m. + Lớp 2: Sét bột, bột sét pha cát màu xám đen lẫn di tích thực vật đang phân hủy, vỏ sò, ốc … chiều dày 2 - 3m. Trầm tích sông biển đầm lầy (ambQIV2-3pb1): Các trầm tích này được tạo thành trong các bàu, trằm, nằm xem giữa các dải cồn cát. Mặt cắt của chúng gồm 2 lớp (từ dưới lên). + Lớp 1: Than bùn màu đen, nâu đen gồm thân, rễ, lá thực vật đã và đang bị phân hủy. Đây chính là tầng than bùn công nghiệp. Bề dày 2 - 4m. + Lớp 2: Cát lẫn than bùn và các rễ cây còn tươi màu xám xanh, xám đen. Bề dày từ 0,3 - 0,5m. 3/ Địa mạo. Khu Cầu Thiềm có đặc trưng địa mạo tương đối đơn giản, các dạng địa hình gặp ở đây đều thuộc kiểu địa hình tích tụ, bao gồm các phụ kiểu địa hình: Thềm biển bạc 1, địa hình tích tụ, biển sông đầm lầy và địa hình bãi bồi. a. Địa hình thềm biển bậc I. Tạo nên thềm biển bậc I là các trầm tích biển của phụ hệ tần trên hệ tầng Phú Bài, được hình thành trong giai đoạn biển tiến Flandrian. Thành phần thạch học chủ yếu là cát thạch anh hạt trung màu trắng, chiều dày từ 1 - 5,5m. Do hoạt động của các trằm, bề mặt địa hình thềm biển bị phân cắt thành các dải cát nổi cao 7 - 9m được ngăn cách bởi các trằm, khe. Bề mặt các dải cát này nói chung là bằng phẳng, nhưng cũng có nơi do bị san gạt hoặc xúc để đắp đập nên địa hình bị lõm xuống tới 3 - 4m. Độ cao dải cát giảm về phía các tràm. b. Địa hình tích tụ biển sông đầm lầy. Phân bố dọc theo các trằm thành các dải hẹp kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam, thấp dần về phía Tây Bắc với độ chênh cao trung bình 0,5km. Vật liệu tạo nên địa hình là cát thạch anh lẫn mùn màu xám đen, than bùn của hệ tầng Phú Vang. c. Địa hình bãi bồi Chiếm diện tích nhỏ hẹp ở góc Tây Bắc khu mỏ thuộc thôn Phò Trạch (2), đây là bãi bồi ven sông Ô Lâu, vật liệu tạo bãi bồi chủ yếu gồm cát, bột sét tuổi holocen giữa - muộn. Trên bề mặt địa hình được trồng lúa và hoa màu. 4/ Địa chất thủy văn. a. Nước trên mặt Nước trên mặt trong diện tích tìm kiếm đánh giá tập trung chủ yếu trong các trằm. Độ sâu nước trong các trằm này thường từ 0,5 - 3m và tăng theo hướng Đông Nam - Tây Bắc (hướng dòng chảy). Chất lượng nước phụ thuộc vào sự tích tụ than bùn trong các trằm. Ở gần các tích tụ than bùn nước có màu nân, đục, xa vị trí có than bùn nước trong, không màu, không vị, có thể sử dụng tốt trong nông nghiệp. b. Nước dưới đất. Nước dưới đất trong vùng khá phong phú, chúng được tích tụ và lưu thông trong các lỗ hổng của cát, sạn. Trong phạm vi mỏ có mặt hai tầng nước ngầm với chất lượng khác nhau. Nước ngầm nông (nước lưu thông theo chiều ngang) nằm trong các lỗ hổng của các thành tạo cát phụ hệ tầng trên - hệ tần Phú Bài. Gần các trằm nước có màu đen hôi, xa trằm than bùn nước trong hơn nhưng vẫn có mùi hôi, khó chịu. Nước này không dùng cho sinh hoạt được. Nước ngầm tĩnh: Nước tồn tại trong các lỗ hổng của trầm tích nằm dưới các thành tạo cát trắng. Lớp cách nước là lớp cát bột xen dải chai cứng dày từ 2 - 4m đã mô tả ở phần trên. Nước ở tần này trong, không màu, không mùi, không vị, khi máy bơm lên có mùi tanh nhưng sau khi phơi trong không khí từ 2 - 3 giờ nước sẽ hết mùi, có thể sử dụng được. 5/ Đặc điểm trường bức xạ. Kết quả khảo sát phóng xạ cho thấy trường bức xạ gamma của khu mỏ rất thấp, giá trị suất liệu biên thiên trong khoảng hẹp lγ ≈ 1,5 - 6μR/h, giá trị trung bình của lγ = 2μR/h. Trên toàn bộ diện tích khu Cầu Thiềm đều có giá trị suất liều tương đương bức xạ gamma H < 0,05msv/năm, thấp hơn 10 lần so với tiêu chuẩn an toàn phóng xạ cho phép đối với người dân. Từ đó cho phép kết luận trong cát thạch anh không chứa khoáng vật nặng chứa phóng xạ, khi khai thác sử dụng không gây ra sự tác động bức xạ, phóng xạ có hại cho môi trường và sức khỏe cộng đồng. 6/ Đặc điểm địa chất các thân khoáng. Dựa vào kết quả khảo sát địa chất và các công trình tìm kiếm chúng tôi đã khoang định được tâm thân khoáng trong khu Cầu Thiềm. Ranh giới các thân khoáng này chủ yếu là các trằm, khe. Các thân khoáng đánh số từ I đến VI theo hướng từ Đông Bắc xuống Tây Nam. a. Thân khoáng I. Nằm ở phía Đông Bắc diện tích khảo sát, thân khoáng I nằm kẹp giữa trằm Lương Mai I ở phía Đông Bắc và trằm Bàu Bàng ở phía Tây Nam. Chiều dài thân khoảng 5,5km. Chiều rộng thân khoáng không ổn định, đoạn rộng nhất ở tuyến V: 600m. Về phía Tây Bắc, chiều rộng thân khoáng có chỗ chỉ còn 350m. Thảm thực vật trên bền mặt thân khoáng rất thưa chỉ dùng cỏ và cây bụi. Chiều dày thân khoáng lớn nhất ở KT6 - T.V: 5,5m, chiều dày trung bình 3,2m và giảm dần về phía bờ các trằm. Trong phạm vi thân khoáng cát thạch anh phân bố đồng đều. b. Thân khoáng Ia. Thân khoáng này là dải cát nằm kẹp giữa hai nhanh của trằm Bàu Bàng, có chiều dài 2700, rộng trung bình 150m, bề dày 3m. c. Thân khoáng II Là dải cát nằm giữa nhánh phải của trằm Bàu Bàng và trằm Bàng. Thân khoáng dài khoảng 3,5km (phần diện tích từ tuyến IV trở về phía Tây Bắc là bãi nghĩa địa nên không tính vào thân khoáng) chiều rộng thân khoáng trung bình 600m. Chiều dày tầng sản phẩm (cát thạch anh màu trắng) từ 3,2m (KT3 - T.IV) đến 5m (KT3 - T.VI), trung bình 3,25m. Chiều dày này giảm dần về phía bờ trằm. Trong phạm vụ thân khoáng cát thạch anh phân bố đồng đều. d. Thân khoáng III Là dải cát nằm giữa trằm Bàng và trằm Thiềm. Thân khoáng III có chiều dài 5,5km (đoạn từ vĩ tuyến II về phía Tây Bắc là bãi nghĩa địa) chiều rộng thân khoáng từ 250m (đoạn từ tuyến VI trở về phía Tây Nam) đến 500m (từ tuyến II đến tuyến VI) trung bình 400m. Chiều dày tầng sản phẩm lớp nhất 4,7m (KT5 - TV) trung bình 3,1m. Bề mặt địa hình thân khoáng bị lồi lõm nhiều chỗ ở đoạn từ tuyến VI đến tuyến VII (do bị lấy cát đắp đập Cầu Thiềm) trên mặt địa hình chỉ có cây cỏ và vụi nhỏ. e. Thân khoáng IV Là dải cát nằm giữa trằm Thiềm và trằm thôn Niêm. Chiều dài thân khoáng 5,5m (đoạn từ tuyến II về phía Tây Bắc là bãi nghĩa địa). Chiều rộng thân khoáng trung bình 400m thân khoáng bị hẹp dần về phía Tây Bắc. Chiều dày tầng sản phẩm trung bình 4m. Đoạn thân khoáng từ tuyến VI về phía Đông Nam sát với trằm Thiềm bị ngập nước do đập Cầu Thiềm, cũng ở đoạn này địa hình lồi lõm nhiều. f. Thân khoáng IVa Là một dải cát hẹp nằm kẹp giữa hai nhánh của trằm thôn Niêm. Chiều dài thân khoảng ≈ 4km (từ giữa tuyến II với tuyến IV đến hết diện tích phía Tây Nam). Chiều rộng thân trung bình 100m. Chiều dày tầng sản phẩm từ 1-4m trung bình 2m. Địa hình bề mặt thân khoáng thấp dần từ Đông Nam về Tây Bắc, trên mặt địa hình có trong cây chắn gió (tràm). g. Thân khoáng V Thân khoáng V nằm giữa trằm thôn Niêm và trằm Ban. Chiều dài thân 5,5km (đoạn từ II về phía Tây Bắc là bãi nghĩa địa). Chiều rộng thân khoáng là 900m (đoạn giữa tuyến VI về phía Đông Nam) đến 1400m (đoạn từ tuyến II đến tuyến III) trung bình 1200m. Từ giữa tuyến V và tuyến VI đến tuyến VII thân khoáng bị thu hẹp cả hai bên do đây là khu dân cư xóm Đức Tích và Phú An. Chiều dày tầng sản phẩm tăng dần từ tuyến VII đến tuyến II. Đoạn từ tuyến VI đến tuyến VII địa hình thấp, có nhiều ruộng lạc. Bề dày cát tràng chỉ từ 0,5 – 0,7m, về phía tuyến IV, tuyến II bề dày cát có chỗ đến 5m. Bề dày trung bình của cát trắng là 2,7m. h. Thân khoáng IV Là phân dải cát giới hạn bởi trằm Ban ở phía Đông Bắc và trằm Niêm ở phía Tây Nam. Chiều dài thân 6km, chiều rộng từ 100 – 500m, trung bình 300m. Từ tuyến V đến tuyến VI ranh giới phía Đông Bắc của thân khoáng bị thu hẹp do dân cư xóm Đức Tích. Chiều dày tầng sản phẩm ở thân khoáng này thay đổi mạnh, gần các trằm chỉ từ 0,2 – 0,5m. Ở giữa thân có chỗ tới 4m, chiều dày trung bình 2,3m. 7/ Đặc điểm phân bố của cát thạch anh trong khu mỏ Sự phân bố của cát thạch anh ở khu Cầu Thiềm cũng mang những đặc điểm chung giống như toàn vùng Phong Điền. Các đặc điểm đó là: + Các thân khoáng sắp xếp song song với nhau theo hướng Tây Bắc – Đông Nam. + Chiều dày tầng sản phẩm tăng dần theo hướng dòng chảy của các trằm, khe (theo hướng từ Đông Nam lên Tây Bắc) và từ ven rìa các trằm và trung tâm thân khoáng. + Ở những chỗ địa hình cao thì chiều dày tầng sản phẩm dày, còn ở những nơi địa hình trũng thì địa tầng sản phẩm mỏng. IV.2. Chất lượng cát thạch anh mỏ Cầu Thiềm IV.2.1. Thành phần khoáng vật Trên cơ sở phân tích Rơnghen 5 mẫu cát Cầu Thiềm cho thấy khoáng vật sét rất ít, chỉ tập trung ở phần ranh giới chuyển tiếp tướng, giữa phần đáy của tầng sản phẩm và phần trên của phân hệ tầng dưới, hoặc ranh giới tiếp xúc giữa bàu, tràm và thân cát, khoáng vật chủ yếu là monmorilonit chiếm đến 90% ngoài ra còn có khoáng vật sét khác như kaolinit, hydromyca… nhưng hàm lượng rất ít. Kết quả công tác khảo sát phóng xạ khu mỏ cho thấy trường bức xạ gamma trong diện tích khu mỏ rất thấp, giá trị suất lưu gamma biến thiên trong khoảng không lớn lam Ig » 1,5 ¸6mR/h; giá trị trung bình Tg » 2mR/h. Đây là giá trị suất liều gamma của các loại cát sạch ven biển không chứa các khoáng vật nặng cộng sinh đồng hành với các chất phóng xạ. Đại bộ phận diện tích khu mỏ có Ig » 2mR/h. Một số dải nhỏ diện tích tổng cộng chiếm » 0,5% có Il thấp từ 1,5-2mR/h. Các dải này trùng với diện tích phân bố của tầng trên hệ tầng Phú Bài (maQIV1-2pb2). Chỉ có một vài dải nhỏ diện tích tổng cộng chiếm 1-2% có Ig > 3mR/h. Đó là sự tích tụ sét với hạm lượng rất nhỏ tại các địa hình trũng của tràm và thành phần sét của đất đắp đường có hoạt độ phóng tại các địa hình trũng của tràm và thành phần sét của đất đắp đường có hoạt độ phóng xạ cao hơn so với cát tinh khiết. Phân tích tổng hợp các yếu tố của trường gamma và cấu trúc địa chất có thể khẳng định lớp bờ mặt cát biển trong khu mỏ có thành phần tương đối sạch không có chứa các khoáng vật nặng như zirecon, rutin, ilmenit cộng sinh đồng hành với các chất phóng xạ. Khi khai thác sử dụng không gây ra sự tác động về bức xạ phóng xạ có hại cho môi trường và sức khoẻ cộng đồng. Để xác định các khoáng vật trong sa có lẫn trong cát thạch anh khu Cầu Thiềm, dà phân tích dưới kính trọng sa 15 mẫu, các mẫu này chủ yếu lấy ở phần đáy của tầng sản phẩm, một ít lấy ở giữa tầng. Kết quả cho thấy khoáng vật trọng sa lẫn trong cát thạch anh chủ yếu là turmalin, ilmenit, limonit ngoài ra còn có các khoáng vật khác như granit, zirecon, rutin,… nhưng hàm lượng rất ít. IV.2.2. Thành phần độ hạt Để xác định chất lượng cát theo thành phần độ hạt, đã tiến haàn phân tích các cờ hạt theo tiêu chuẩn đánh giá chất lượng theo các lĩnh vực khác nhau. Kết quả xem ở bảng Cỡ hạt: < 0,1mm chiếm 4,88% 0,1 – 0,315mm chiếm 48,07% 0,315 – 0,8 chiếm 35,11% > 0,8% chiếm 11,84% Cỡ hạt: 0,1 – 0,8mm trung bình độ thu hồi là 83,18%, đây là cỡ hạt quy định để sử dụng cát nấu chảy tốt nhất, và hàm lượng này đạt vượt chỉ tiêu độ hạt. Bảng IV.2. Kết quả phân tích độ hạt cát thạch anh Cầu Thiềm Trầm tích Số hiệu mẫu % Cỡ hạt < 0,1 (mm) 0,1-0,315 (mm) 0,315-0,8 (mm) 0,8-2 (mm) 1 PĐ1 3,8 48,2 35,1 12,9 2 PĐ2 3,8 46,2 38,1 11,9 3 PĐ3 5,0 43,0 34,7 17,3 4 PĐ4 5,8 48,2 32,1 13,9 5 PĐ5 5,7 50,3 31,2 12,8 6 PĐ6 2,3 47,7 35,1 14,9 7 PĐ7 3,3 46,8 40,1 9,8 8 PĐ8 2,2 48,0 38,2 11,6 9 PĐ9 5,9 50,1 32,2 11,8 10 PĐ10 3,1 43,0 39,1 14,8 11 PĐ11 4,4 44,7 37,2 13,7 12 PĐ12 4,7 60,4 34,9 0,0 13 PĐ13 1,9 38,1 41,4 18,6 14 PĐ14 3,2 45,0 37,1 14,7 15 PĐ15 5,3 69,9 22,9 1,9 16 PĐ16 5,1 47,0 41,3 6,6 17 PĐ17 5,8 44,3 35,2 14,7 18 PĐ18 4,2 44,0 36,0 15,8 19 PĐ19 10,6 73,5 14,1 1,8 20 PĐ20 2,9 35,2 41,3 20,6 21 PĐ21 4,0 52,1 37,1 6,8 22 PĐ22 3,9 45,5 40,7 9,9 23 PĐ23 7,3 51,9 36,0 4,8 24 PĐ24 5,2 38,9 46,2 9,7 25 PĐ25 7,8 54,4 26,9 10,9 26 PĐ26 3,8 38,3 44,4 13,5 27 PĐ27 8,8 57,4 21,1 9,7 28 PĐ28 9,6 54,6 25,2 10,6 29 PĐ29 3,7 34,4 45,2 16,7 30 PĐ30 3,3 40,9 33,2 22,6 Tổng 146,4 1442 1053,3 355,3 Trung bình 4,88 48,07 35,11 11,84 IV.2.3. Thành phần hoá học - Để đánh giá chất lượng cát thạch anh Cầu Thiềm – Phong Điền, đã lấy 140 mẫu phân tích hoá cơ bản và toàn phần. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các chỉ tiêu quan trọng và có sự thay đổi, còn hàm lượng các chỉ tiêu khác hầu như rất nhỏ và không có sự thay đổi. Bảng VI.3 TT Thành phần hoá học Số lượng mẫu Thông số thống kê Mức độ phân bố HLTB Độ lệch chuẩn Hệ số biến thiên 1 SiO2 130 99,32 0,4135 0,42 Rất đồng đều 2 Fe2O3 130 0,038 0,0594 156 Rất không đồng đều 3 MKN 130 0,171 0,221 129 Rất không đồng đều 4 Al2O3 130 0,106 0,0218 205 Rất không đồng đều Hàm lượng SiO2: Thay đổi từ 97,23% đến 99,82%, trung bình 99,32%. Mức độ biến rất đồng đều trong các mẫu và thân khoáng. Bảng IV.4 Tần suất Hàm lượng SiO2 (%) H.1. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Các thông số thống kê của biến: SiO2: Tổng số mẫu: 130 Loại bỏ dị thường: 0 Giá trị nhỏ nhất: 97.23 Giá trị lớn nhất: 99.82 Số khoảng chia: 8 Giá trị trung bình: 99.32 Độ lệch chuẩn: 0.4135 Hệ số biến thiên (%): 0.42 Mức ý nghĩa (95.0%): 0.07204 - Hàm lượng Fe2O4: là chất có hại của cát thạch anh khi tham gia phối liệu sản xuất thuỷ tinh, khuôn đúc, gốm sứ… hàm lượng oxyt sắt trong cát thạch anh vùng Cầu Thiềm biến đổi khá rộng - mịn: 0,005% đến 0,43%. Khoáng hàm lượng: 0,0315% chiếm 84% trong tập trung mẫu, các mẫu này đều nằm trong tầng sản phẩm, còn những mẫu có hàm lượng đột biến chỉ có một mẫu, nằm ngoài tầng sản phẩm (chiếm 0,07%). Vì vậy hàm lượng oxyt sắt rất nhỏ phân bố đồng đều trong thân cát. Hàm lượng SiO2 (%) Tần suất Tổng số mẫu: 130 Loại bỏ dị thường: 0 Giá trị nhỏ nhất: 0.005 Giá trị lớn nhất: 0.43 Số khoảng chia: 8 Giá trị trunh bình: 0.038 Độ lệch chuẩn: 0.0594 Hệ số biến thiên(%): 156.32 Mức ý nghĩa (95.0%) 0.0103 Hàm lượng mất khi nung (MNK): Đây là hàm lượng vật chất hữu cơ trong cát, khi nung hàm lượng chất này mất đi. Qua bảng phân tích cho thấy hàm lượng chất này rất nhỏ thay đổi từ 0,001 đến 1,6%, trung bình 0,171%. Tần suất xuất hiệu: Khoảng hàm lượng 0,11% chiếm 78%, khoảng hàm lượng 0,31% chiếm 15% trong tập mẫu. Chỉ có một mẫu lấy ở tầng cát chứa nhiều hữu cơ ngay sát bờ trằm hàm lượng 1,6%. Hàm lượng SiO2 (%) Tần suất H.2. Biểu đồ tần suất xuất hiện mầu Các thông số thống kê của biến MKN 130 Tổng số mẫu: 0 Loại bỏ dị thường Giá trị nhỏ nhất: 0.01 Giá trị lớn nhất: 1.60 Số khoảng chia: 8 Giá trị trung bình: 0.171 Độ lệch chuẩn: 0.221 Hệ số biến thiên (%) 129.14 Mức ý nghĩa (95.0%) 0.03854 Hàm lượng Al2O3: Thay đổi từ 0,001 đến 0,2%, trung bình là 0,0106% khoảng hàm lượng 0,0135% chiếm 89%, khoảng hàm lượng 0,0385% chiếm 8%, còn lại mẫu đột biến chiếm tỷ lệ rất nhỏ 0,003%. Hàm lượng Al2O3(%) Hình 7 - Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Các thông số thống kê của biến: Al2O3 Tổng số mẫu: 130 Loại bỏ dị thường: 0 Giá trị nhỏ nhất: 0.001 Giá trị lớn nhất: 0.20 Số khoảng chia: 8 Giá trị trung bình 0.0106 Độ lệch chuẩn 0.0218 Hệ số biến thiên(%) 205.66 Mức ý nghĩa (95,0%) 0.0038 - Hàm lượng TiO2: Trong lĩnh vực sử dụng sản xuất thuỷ tinh, làm khuôn đúc đồ gốm, hàm lượng oxyt TiO2 ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm. Trong toàn vùng tìm kiếm – đánh giá, hàm lượng của oxyt này rất nhỏ (0,05n) và tuyệt nhiên không có mẫu nào đột biến. - Hàm lượng Cr2O3: Đây cũng là oxyt có hại, trong thành phần cát Khu Cầu Thiềm, hàm lượng oxyt này rất nhỏ và đồng đều < 0,02%, không làm ảnh hưởng đến chất lượng cát dùng cho tất cả các lĩnh vực. Hàm luợng CaO: Trong bất kỳ một loại cát nào cũng có hàm lượng oxyt kiềm nhất định. Hàm lượng oxyt này cao làm ảnh hưởng đến chất lượng của cát thạch anh, nhưng nói chung hàm lượng các oxyt này cũng rất nhỏ tuyệt nhiên không ảnh hưởng đến chất lượng cát. IV.2.4. Tổng quan đánh giá cát các cho lĩnh vực sử dụng Người ta sử dụng cát trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhưng mỗi một lĩnh vực sử dụng lại có những yêu cầu khác nhau về chất lượng. IV.2.4.1. Sản xuất thuỷ tinh Cát thạch anh là một trong những nguyên liệu cơ bản của phối liệu thuỷ tinh. Thành phần hoá học, khoáng vật và độ hạt quyết định mức độ có ích của nó. Cát dùng để nấu thuỷ tinh phải thật giầu chất oxyt silic và thật nghèo oxyt sắt. Bảng IV.8: Yêu cầu kỹ thuật đối với cát làm thuỷ tinh Loại sản phẩm Thành phần hoá học SiO2 Fe2O3 Kính cử sổ > 93 <0,1 Kính trơn > 95 <0,05 Kính kỹ thuật có độ thoát sáng cao > 97 0,02 – 0,03 Kính quang học và kính cho thoát tia sâu tím > 98 <0,01 Thủy tinh khối và kính lọc > 97 0,03 – 0,04 Thuỷ tinh pha lê >98 0,012 – 0,015 Oxyt sắt đi vào phối liệu khi nấu thuỷ tinh sẽ làm thuỷ tinh bị nhuốm màu. Sắt oxyt đói làm cho thuỷ tinh có màu xanh lá nhạt, còn sắt oxyt no thì làm cho thuỷ tinh có màu vàng (thực tế vẫn có màu xanh lá nhạt, vì trong lò nấu thuỷ thường thiếu oxy). Nếu hàm lượng sắt thấp, thuỷ tinh có thể được khử màu bằng oxyt mangan, oxyt selen. Nếu hàm lượng sắt cao thì việc khử màu không đạt hiệu quả mong muốn, vì thuỷ tinh sẽ bị đục lên, đến nỗi nhiều khi hoàn toàn không thể dùng được nữa. Gần đây, để khử màu thuỷ tinh người ta đã dùng đất hiếm chủ yếu là loại oxyt seri (Ce2O3). Phối liệu chứa 0,1% chất này sẽ cho loại thuỷ tinh có độ thoát sáng đến 90%, không kể thời gian dùng bao lâu. Thuỷ tinh mà chứa đến 0,6 – 0,7% oxyt seri sẽ không bị sạn lại ngay cả khi bị chiếu tia gamma, trong khi đó tất cả các loại thuỷ tinh khác sẽ bị vấn đục lên. - Trong cát thuỷ tinh thường lẫn các oxyt của titan, crom, nhôm, canxi, kiềm và chất hữu cơ. Oxyt titan (TiO2) và oxyt crom (Cr2O3) là có hại vì cũng như oxyt sắt chúng nhuốm màu cho thuỷ tinh. Oxyt nhôm có trong thành phần của sét lẫn trong cát. Một ít oxyt nhôm trong phối liệu chẳng những được phép mà nên có vì nó tăng sức bền hoá và cơ, cũng như ngăn chặn xu thế kết tinh của vật chất thuỷ tinh. + Oxyt canxi thường lẫn ít trong cát, chừng đến mấy phần nghìn với hàm lượng ấy, chất này không có hại. + Lượng oxyt magie trong cát nhỏ đến nổi có thể bỏ qua được. + Lượng kiềm trong cát rất linh động (từ vết cho đến 2-3% thậm chí 5%), song không có hại vì trên thực tế chất kiềm đi vào phần phối liệu bất kỳ loại thuỷ tinh nào. + Chất hữu cơ trong cát không nhiều lắm và thường bị thiêu hết trong khi nấu, tuy nhiên đối với một vài giọt thuỷ tinh đặc biệt không nên có chất hữu cơ. - Độ hạt có ý nghĩa lớn đối với phẩm chất của cát thủy tinh. Cát có cỡ hạt không đều sẽ gây rắc rối trong quá trình nấu. Để nấu thuỷ tinh cát có cỡ hạt sau đây là tốt nhất: + Cỡ hạt 0,1 - 0,5mm không dưới 80% + Cỡ hạt trên 0,8mm phải ít nhất + Cỡ hạt dưới 0,1mm không quá 10-12% IV.2.4.2. Cát làm khuôn đúc Trong nghề đúc, cát là một thành phần của hỗn hợp làm khuôn và cốt lõi, cho nên phải là cát thạch anh. Trong cát có thể lẫn sét nhưng không quá 2%. Cát hạt cát phải tập trung vào mấy cỡ hạt liên tiếp nhau. Bộ rây phải có đủ cỡ sau đây: 2,5mm; 1,6mm; 1mm; 0,63mm; 0,4mm; 0,315mm; 0,2mm; 0,16mm; 0,1mm; 0,063mm; 0,05mm; Cát làm khuôn đúc không được lẫn chất hữu cơ, than, mùn, đá vôi… và phải có độ thoát khí và sức bền cơ học cao. Chất khí tiết ra từ kim loại chảy lỏng và từ khuôn đúc nếu không thoát ra được sẽ làm hỏng mặt hàng đúc do khí tụ lại thành ổ hoặc phụt về phía miệng khuôn, gây ra lỗ xoáy trên mặt hàng. Khả năng thoát chủ yếu phụ thuộc vào cỡ hạt, hình thù hạt và mức độ đồng nhất của cát. Cỡ hạt càng lớn và đều, hạt càng tròn thì càng dễ thoát khí. Bảng IV 9: Yêu cầu kỹ thuật đối với cát làm khuôn đúc Tên cát Hàm lượng sét (%) Oxyt silic Tạp chất có hại không quá S Oxyt kiềm và đất kiềmOxyt kiÒm vµ ®Êt kiÒm Oxyt sắt Thạch anh I Dưới 2 Trên 97 0 Dưới 1,5 0,75 Thạch anh II Dưới 2 Trên 96 0,025 1,5 1 Thạch anh III Dưới 2 Trên 94 0,025 2 1,5 Thạch anh IV Dưới 2 Trên 90 - - - Hàm lượng oxyt silic của cát càng cao thì cát càng chịu lửa. Để làm khuôn đúc thép chảy lỏng ở 15000C hàm lượng này không dưới 96- 97%. Để làm khuôn đúc gang chảy lỏng ở 14000C hàm lượng oxyt silic có thể thấp hơn chút ít 90-94%, còn tạp chất lưu huỳnh, oxyt kiềm, chất kiềm và sắt có thể cao hơn chút ít. IV. 2.4.3. Sản xuất đồ gốm Người ta thêm cát thạch anh vào phối liệu gốm để giảm độ co ngót vì thạch anh có tác dụng làm cho nguyên liệu gốm gầy đi. Nghề này đòi hỏi loại cát thạch anh tinh khiết. Tạp chất có hại là oxyt silic và oxyt titan. Nếu chúng là những hạt nhỏ nằm tản mạn trong cát thì mặt hàng sẽ có những màu mà ta không muốn, nếu chúng là những hạt lớn hoặc tạo thành đám thì mặt hàng sẽ có nốt ruồi. Để đưa vào phối liệu bao giờ cát cũng được xay nhỏ, cho nên tốt nhất dùng cát hạt nhỏ để đỡ tốn công nghiền. Bảng IV.10: Yêu cầu kỹ thuật đối với cát thạch anh Dùng để làm gốm mỏng Chỉ tiêu Hàm lượng Loại I Loại II SiO2 > 95% > 93% Fe2O3, TiO2 < 0,2% <0,3% Cao 1% 2% Hao phí khi nung < 1% < 2% Độ ẩm < 5% < 5% Tạp chất Không Không Sản xuất gạch chịu lửa (dinat) Cát thạch anh được trộn vào phối liệu để tăng độ chịu lửa của dinat, nhất là khi nguyên liệu (quaczit) chưa đủ giàu oxyt silic. Ngoài ra, cát còn giảm nhẹ hẳn việc làm khuôn sống vì có khả năng bồi khuôn tốt. Thực tế cho thấy rằng có thể đưa vào phối liệu dinat đến 25% cát thạch anh hạt nhỏ hoặc đến 40% cát hạt lớn. Hạt cát vàng lớn và càng góc cạnh càng tốt. Mica và felspat là những chất có hại vì chúng làm cho dinat dễ chảy lỏng. Yêu cầu đối với cát thạch anh dùng sản xuất dinat cho ngành luyện kim là hàm lượng oxyt silic (SiO2) không dưới 85-97%, oxyt sắt (Fe2O3) không quá 0,2-0,15%, Al2O3 không quá 4,5% hoặc không quy định. Làm bột màu Cát thạch anh được dùng để mài kính, kim loại, đá và để cưa đá. Nghề này đòi hỏi loại cát thạch anh sạch, hạt sắc cạnh và chứa thật ít khoáng vật mềm hơn thạch anh. Để mài kính cát phải có đặc tính kỹ thuật sau: - SiO2 - Chất sét2% - Không được lẫn mảnh đá và khoáng vật cứng hơn thạch anh - Cỡ hạt trên 0,4mm không quá 10% - Cỡ hạt 0,4-0,3mm không quá 10% - Cỡ hạt 0,3 - 0,15mm không dưới 55% - Cỡ hạt dưới 0,15mm không quá 20% IV.2.4.4. Sản xuất cacbua silic Để sản xuất cacbua silic, cát phải có hàm lượng oxyt silic cao nhất, tạp chất hữu cơ thấp nhất và không lẫn cỡ hạt trên 13mm. Yêu cầu kỹ thuật. - SiO2 không dưới 98% - Hao phí khi nung không quá 0,4% - Kaolinit không quá 2% IV. 2.4.5. Sản xuất men prit SiO2 đưa vào men ở dạng cát thạch anh chủ yếu, đòi hỏi phải tinh khiết, có ít titan và rất ít sắt, hàm lượng silic càng cao men càng khó chảy, nó là thành phần chủ yếu, có tác dụng kết hợp với các thành phần khác để tạo silicat không tan. IV.2.5. Đánh giá khả năng sử dụng cát thạch anh - Cầu Thiềm IV.2.5.1. Sử dụng cát thạch anh Cầu Thiềm làm nguyên liệu sản xuất thuỷ tinh Thuỷ tinh là một loại silicat nhân tạo thường có thành phần như sau: Na2O.CaO.6SiO2. Thủy tinh này được điều chế bằng cách nấu chảy hỗn hợp cát thạch anh, đá vôi và soda ở 14000C. 6SiO2 + CACO3 + Na2CO3 = Na2O. CaO.6SiO2 +2CO2 Người ta thường thay soda bằng natri sufat Na2SO4 và tham gia phản ứng như sau: CaCO3+ Na2SO4 + C + 6SiO2 = Na2O.CaO.6SiO2 + SO2 + CO2+CO Khi nấu chảy SiO2 và K2CO3 và PbO thì ta nhận được thuỷ tinh nặng gọi là pha le, nó chứa kali và chì silicat. Thuỷ tinh này có khả năng khúc xạ ánh sáng mạnh và khi mài nó rất óng ánh. Nguyên liệu chính để nấu thuỷ tinh là cát thạch anh. Trong tự nhiên cát thạch anh thường lẫn nhiều oxyt sắt, oxyt titan, oxyt crom… các chất này là có hại chúng nhuộm màu thuỷ tinh vì vậy trong nghề nấu thuỷ tinh quy định về thành phần SiO2, Fe2O3, TiO2, Cr2O3… rất quan trọng, chất lượng thủy tinh tuỳ thuộc vào hàm lượng các chất trên tham gia phối liệu. Dựa trên cơ sở phân tích khoáng vật, phân tích hóa và độ hạt so sánh với bảng chi tiêu chất lượng cát làm thủy tinh thì thất cát Cầu Thiềm đều đạt tiêu chuẩn làm thuỷ tinh. Chỉ tiêu Tên cát Thành phần hóa học Thành phần độ hạt (mm) SiO2 Fe2O3 TiO2 Cr2O3 > 0,5 0,5-0,1 <0,1 Cát để sản xuất thuỷ tinh 93 0,1 ít ít ít > 80% 5-8% Cát thạch anh cầu Thiềm 99,32 0,038 < 0,05 0,02 4,14% 83,18 4,88 IV.2.5.2. Sử dụng cát thạch anh Cầu Thiềm làm khuôn đúc So sánh hàm lượng thạch anh, oxyt kiềm, oxyt sắt… trong cát Cầu Thiềm và cát trong sử dụng làm khuôn đúc (bảng V.2 và bảng IV.2) cho thấy cát thạch anh Cầu Thiềm hoàn toàn đáp ứng được cát chỉ tiêu kỹ thuật để làm khuôn đúc. Ứng dụng Hàm lượng SiO2 (%) Nhiệt độ chảy lỏng (0C) Khuôn đúc thép > 96-97 1500 Khuôn đúc gang 90 -94 1400 Cát thạch anh Cầu Thiềm 99,34 - Thành phần độ hạt của các Cầu Thiềm, độ hạt từ 0,1-0,8mm chiếm 83,18% so sánh tiêu chuẩn thì độ hạt này rất thuận lợi để làm khuôn đúc, vì nó dễ thoát khí trong quá trình đúc sản phẩm. IV.2.5.3. Sử dụng cát thạch anh Cầu Thiềm sản xuất đồ gốm Hàm lượng thạch anh, oxyt sắt, oxyt titan, oxyt canxi… và thành phần độ hạt của cát thạch anh Cầu Thiềm đáp ứng được những yêu cầu về chất lượng của cát thạch anh khi đi vào phối liệu sản xuất gốm mỏng. Yêu cầu chất lượng đối với cát thạch anh để làm đồ gốm mỏng Cát thạch anh Cầu Thiềm Chỉ tiêu Hàm lượng Chỉ tiêu Hàm lượng Loại I Loại II SiO2 > 95% > 93% SiO2 99,34% Fe2O3 < 0,2% < 0,3% Fe2O3 0,03% CaO 1% 2% CaO <0,1% Hao phí khi nung <1% <2% Hao phí khi nung 0,11% Độ ẩm <5% <5% Độ ẩm - Tạp chất Không Không Tạp chất Không IV.2.5.4. Sử dụng cát thạch anh Cầu Thiềm trong lĩnh vực khác: sản xuất dinat, bột mài… Trong các lĩnh vực sản xuất đinat, bột mài, bê tông thuỷ kỹ thuật, yêu cầu loại cát thạch anh có hàm lượng thạch anh cao, các hàm lượng oxyt có hại (Fe2O3, TiO2, Cr2O3…) rất nhỏ. Cát thạch anh Cầu Thiềm đáp ứng được tất cả những chỉ tiêu trên. IV.4. Trữ lượng IV.4.1. Chỉ tiêu tính trữ lượng Theo kết quả phân tích, đánh giá chất lượng cát cho thấy cát Cầu Thiềm - Phong Điền có chất lượng rất tốt, thành phần cát chủ yếu là thạch anh, rất ít khoáng vật nặng và tạp chất sét. Hàm lượng SiO2 dao động từ 99,03 đến 99,50%, trong đó chủ yếu là cát có hàm lượng SiO2 lớn hơn 90%. Hàm lượng Fe2O3 rất thấp dao động từ 0,011 đến 0,078%. Hàm lượng Al2O3 dao động từ 0,001 đến 0,04%. Hàm lượng MgO, CaO rất thấp. Cát Phong Điền thuộc loại cát hạt nhỏ, cỡ hạt chủ yếu tập trung trong khoảng cỡ rây từ 0,1 đến 0,8mm. Các hạt cát ít bị mài tròn, thường góc cạnh. Qua các kết quả phân tích thí nghiệm về thành phần vật chất, kích thước độ hạt và các đặc tính kỹ thuật cho thấy cát Phong Điền có thể đảm bảo các tiêu chuẩn cho sản xuất thuỷ tinh cao cấp, khuôn đúc đồng, nhôm, thép. Ngoài ra có thể sử dụng sản xuất bột mài, cacbua silic, phụ gia gạch chịu lửa dinat… Căn cứ vào chất lượng cát theo kết quả phân tích ở Phong Điền và yêu cầu về chất lượng cát trắng cho các ngành công nghiệp, đặc biệt là yêu cầu về chất lượng cát cho sản xuất thuỷ tinh, để đánh giá tiềm năng - trữ lượng cát trắng Phong Điền chúng tôi sử dụng các chỉ tiêu công nghiệp sau: + Về cỡ hạt: sử dụng toàn bộ các cỡ hạt, không yêu cầu phải loại bỏ các bè hạt lớn cũng như các bè hạt nhỏ. + Hàm lượng SiO2 - Hàm lượng Fe2O3 - Hàm lượng Cr2O3 - Hàm lượng TiO2 <0,05% + Chiều dày công nghiệp: Để đánh giá tiềm năng tài nguyên - trữ lượng cát Phong Điền chúng tôi sử dụng chỉ tiêu về chiều dày như sau: - Đối với phần cát tính trữ lượng cấp C2, chiều dày lớp cát tối thiểu là 1m. - Đối với phần cát dự báo tài nguyên cấp P1, chiều dày lớp cát tối thiểu là 0,5m. IV.4.2. Phương pháp tính trữ lượng a. Lựa chọn phương pháp tính trữ lượng Trên cơ sở đặc điểm cấu trúc địa chất khu mỏ, đặc biệt là diện lộ phân bố cát rộng lớn, chiều dày tầng cát đạt tiêu chuẩn chất lượng không lớn, cát chủ yếu phân bố tạo thành doi cát nổi cao xen giữa các lạch nước chạy song song với nhau khá đều đặn. Trong quá trình triển khai công tác đánh giá tiềm năng tài nguyên và chất lượng cát, các lỗ khoan và hố được bố trí trên các tuyến song song với nhau. Để đánh giá tài nguyên - trữ lượng cát ở Phong Điền, chúng tôi sử dụng phương pháp khối địa chất và phương mặt cắt địa chất song song thẳng đứng để tính. Trong đó phương pháp khối địa chất được sử dụng để dự báo tài nguyên chung cho toàn bộ diện tích đánh giá cát, riêng phần cát trong phạm vi diện tích đánh giá tỷ lệ 1: 10.000 chúng tôi sử dụng thêm phương pháp mặt cắt song song thẳng đứng để tính nhằm so sánh kết quả tính toán theo hai phương pháp, đồng thời có cơ sở đánh giá mức độ tin cậy của các phương pháp đã lựa chọn. b. Xác định các thông số tính trữ lượng Phương pháp khối địa chất Để tính tài nguyên - trữ lượng cát theo phương pháp khối địa chất, chúng tôi tiến hành tính toán các thông số tính sau: * Tài nguyên - trữ lượng cát trong từng khối tính trữ lượng được xác định theo công thức Qi = Si - mi Trong đó: Si: Diện tích khối tính trữ lượng (m2). Xác định theo phương pháp đo bằng máy plainmet, với 3 lần đo giá trị trung bình, sai số giữa các lần đo không quá 0,5%. mi: Chiều dày trung bình của lớp cát đạt các chỉ tiêu công nghiệp trong khối tính trữ lượng thứ i. Chiều dày trung bình lớp cát được tính theo phương pháp trung bình số học, cụ thể: Với: mj: là chiều dày lớp cát đạt chỉ tiêu công nghiệp ở công trình thứ j. N: Số công trình tham gia trong khối lượng tính trữ lượng. Tổng tài nguyên - trữ lượng cát được xác định theo công thức sau: Phương pháp mặt cắt song song thẳng đứng Phương pháp này được áp dụng để tính phần trữ lượng cát trong diện tích đánh giá 1:10.000. Để dự tính trữ lượng cát theo phương pháp mặt cắt song song thẳng đứng cần xác định các thông số sau: - Thể tích khối cát (V) hay trữ lượng cát cho từng khối được tính theo một trong số các công thức sau đây, tuỳ theo tình hình thực tế: Nếu diện tích 2 mặt cắt S1 và S2 chênh lệch không quá 40%, áp dụng công thức V = Nếu diện tích 2 mặt cắt S1 và S2 chênh lệch nhau quá 40%, áp dụng công thức: V= Đối với khối ở đầu mút chỉ có một mặt được khống chế, áp dụng công thức: V= hoặc V= Trong các công thức trên: S1 và S2: là diện tích 2 phần mặt cắt song song 2 đầu khối, đo bằng planimet (m2). L: Khoảng cách giữa 2 mặt cắt (m). S: Diện tích mặt cắt ngoài cùng, khống chế mặt trong của khối ven rìa (m2). L': Khoảng cách từ điểm đầu mút đến mặt cắt ngoài cùng (m). V: Thể tích khối cát (m3). IV.4.3. Khoanh nối ranh giới thân quặng và khối tính tài nguyên - trữ lượng cát a. Khoanh nối ranh giới thân quặng Trong diện tích khảo sát tìm kiếm đánh giá Cầu thiềm chúng tôi dựa vào đặc điểm phân bố của tầng cát trắng, mức độ chi tiết và độ đáng tin cậy của công tác tìm kiếm - đánh giá, tài liệu thực tế thu thập tại các lố khoan, hố và các điểm khảo sát, khu vực phân bố dân cư, mồ mả và các công trình công cộng, các chỉ tiêu công nghiệp đã trình bày ở trên, để khoanh nối ranh giới phần diện tích dự báo tài nguyên - trữ lượng cát và các khối tính tài nguyên - trữ lượng. Kết quả khoanh nối được thể hiện trên bản vẽ số… Để đảm bảo tính khả thi của tài nguyên và trữ lượng cát dự báo trong điều kiện tổ chức khai thác với quy mô công nghiệp, chúng tôi đã chú ý đến các điều kiện về khai thác, chất lượng cát và khả năng nên hay không nên di dời các khu vực có mồ mả, các công trình công cộng trong phạm vi diện tích khảo sát đồng thời để đảm bảo đánh giá được tổng thể tài nguyên cát ở Phong Điền chúng tôi khoanh nối theo chiều dày lớp cát tối thiểu là 0,5m. b. Nguyên tắc phân khối và xếp cấp trữ lượng Khu vực Cầu Thiềm cát có chất lượng tốt, thành phần chủ yếu là thạch anh khá đồng nhất, hàm lượng các tạp chất có hại rất thấp và khá ổn định, ít biến đổi theo diện và theo chiều thẳng đứng. Do vậy đối với đối tượng này, chúng tôi đã lựa chọn mạng tìm kiếm - đánh giá dạng tuyến để đánh giá chất lượng và dự tính tài nguyên trữ lượng cát trắng. Đối với khu vực tính trữ lượng cấp C2 được tiến hành tìm kiếm ở tỷ lệ 1: 10.000 có mạng lưới công trình khống chế, tuyến cách nahu 1000m, công trình trên tuyến cách nhau…m. Giữa các tuyến bố trí công trình có bố trí tuyến khảo sát phụ nhằm lấy mẫu nghiên cứu theo dõi sự biến đổi về thành phần chất lượng của cát ở trên mặt, khoảng cách giữa các điểm khảo sát cách nhau từ 250-500m. Dựa vào mạng lưới tuyến tìm kiếm - đánh giá, mật độ điểm quan sát, vị trí hai công hố, khoan, cũng như đặc điểm địa chất, kết quả nghiên cứu thí nghiệm về chất lượng cát, chúng tôi khoanh nối và phân chia diện tích tìm kiếm - đánh giá cát Cầu Thiềm thành các khối tính tài nguyên - trữ lượng ứng với các cấp C2 và P1 như sau: Trữ lượng cấp C2: có 12 khối ký hiệu 1 -C2 đến 12-C2. Tài nguyên cấp P1: có 4 khối, ký hiệu từ 13-P1 đến 16-P1. Ranh giới khối tính tài nguyên - trữ lượng cát được khoanh định theo nguyên tắc nội, ngoại suy theo các công trình, điểm khảo sát và ranh giới tự nhiên của các khối cát. Điều kiện phân khối và xếp cấp tài nguyên - trữ lượng các khối như sau: c. Điều kiện xếp khối tính trữ lượng vào cấp C2 Các khối tính trữ lượng cấp C2 được khoanh nối và tính toán trong phạm vi diện tích được tiến hành đánh giá ở tỷ lệ 1: 10.000. Các khối tính trữ lượng và xếp vào cấp C, thỏa mãn yêu cầu chính sau: Những khối được xếp vào trữ lượng cấp C2 bao gồm các khối phân bố trong diện tích đánh giá tỷ lệ 1:10.000 được tiến hành thi công các công trình khoan, hố và khảo sát lấy mẫu nghiên cứu đánh giá tương đối đầy đủ về chất lượng cát, các kết quả nghiên cứu về cơ bản có đủ cơ sở để khẳng định về chất lượng cát, đặc điểm biến đổi theo diện và theo chiều sâu. Mạng lưới các công trình thi công đảm bảo mật độ tuyến cách tuyến 1000m, các công trình trên tuyến cách nhau 250-500m. Ranh giới các khối trữ lượng cấp C2 được khoanh nối trùng với tuyến thăm dò và ranh giới tự nhiên của các khối cát theo các chỉ tiêu công nghiệp, trong đó chiều dày lớp cát tối thiểu là 1m. d. Điều kiện xếp khối dự báo tài nguyên cấp P1 Khối tính tài nguyên cáp P1 được khoanh định cho phần diện tích tìm kiếm - thăm dò: 1:10.000 nằm bên ngoài khối tính trữ lượng cấp C2 và toàn bộ phần diện tích cát tìm kiếm ở tỷ lệ 1: 25.000. Các khối được xếp vào cấp tài nguyên P1 có mạng lưới tìm kiếm tuyến cách tuyến 1.000m, các công trình trên tuyến cách nhau 500m. Các công trình khoan và hố thưa. Mức độ nghiên cứu còn sơ lược, chủ yếu mô tả, quan sát ở thực địa. Kết quả phân tích mẫu theo các lỗ khoan và hố cho chất lượng cát rất tốt, tuy nhiên số lượng mẫu nghiên cứu còn ít. Chiều dày lớp cát mỏng và không ổn định. Ranh giới các khối dự tính tài nguyên cấp P1 chủ yếu được khoanh nối theo phương pháp ngoại suy. Chiều dày các khối cát dự tính tài nguyên P1 được khoanh nối từ 0,5m trở lên. IV.4.4. Kết quả tính trữ lượng 1. Trữ lượng cát Cầu Thiềm trong phạm vi diện tích đánh giá tỷ lệ: 1:10.000 tính theo phương pháp mặt cắt song song thẳng đứng được tổng hợp ở bảng. Bảng tổng hợp kết quả tính trữ lượng cát Cầu Thiềm - Phong Điền (theo phương pháp mặt cắt song song thẳng đứng) Bảng IV.11 Số TT Tên khối và cấp trữ lượng Diện tích trung bình giữa 2 mặt cắt (m2) Khoảng cách giữa hai mặt cắt tính trữ lượng (m) Thể tích (trữ lượng cắt m3) Ghi chú 1 1-C2 1.625 2.000 3.250.000 2 2-C2 2.490 2.000 4.980.000 3 3-C2 2.650 1.000 2.650.000 4 4-C2 1.450 2.000 2.900.000 5 5-C2 1.550 2.000 3.100.000 6 6-C2 1.070 2.000 2.140.000 7 7-C2 1.870 2.000 3.740.000 8 8-C2 3.025 1.000 3.025.000 9 9-C2 4.475.000 1.000 4.475.000 10 10-C2 4.120.000 1.000 4.120.000 11 11-C2 3.055 1.000 3.055.000 12 12-C2 2.285 1.500 3.427.500 Tổng C2 40.862.500 13 13-P1 608 3.200 1.945.600 14 14-P1 198 3.560 704.800 15 15-P1 2.103 1.000 2.103.000 16 16-P1 1.780 2.000 3.560.000 Tổng P1 8.313.100 Tổng cộng C2+P1 49.175.600 Kết quả tính trữ lượng theo phương pháp khối địa chất cho toàn khu vực Cầu Thiềm được tổng hợp ở bảng… Bảng tổng hợp kết quả tính trữ lượng cát Cầu Thiềm - Phong Điền (Theo phương pháp khối địa chất) Bảng IV.12 Số TT Tên khối và cấp trữ lượng Diện tích khối (m2) Chiều dày trung bình khối (m) Thể tích (trữ lượng cắt m3) Ghi chú 1 1-C2 1.093.750 3,10 3.390.600 2 2-C2 1.475.000 3,25 4.793.700 3 3-C2 912.500 3,10 2.828.700 4 4-C2 943.750 3,05 2.878.400 5 5-C2 862.500 3,50 3.081.700 6 6-C2 700.000 3,20 2.240.000 7 7-C2 906.250 4,33 3.924.000 8 8-C2 662.500 4,97 3.292.600 9 9-C2 1.362.500 3,33 4.537.100 10 10-C2 1.281.200 3,30 4.228.100 11 11-C2 1.150.000 2,73 3.139.500 12 12-C2 1.406.250 2,28 3.206.200 Tổng C2 41.540.600 13 13-P1 1.256.250 1,50 1.884.400 14 14-P1 556.250 1,20 667.500 15 15-P1 1.415.600 1,50 2.123.400 16 16-P1 1.125.00 3,20 3.600.000 Tổng P1 8.275.300 Tổng cộng C2+P1 49.137.800 Bảng tổng hợp kết quả tính trữ lượng cát Cầu Thiềm - Phong Điền (Theo phương pháp khối địa chất) Bảng IV.13 Số TT Tên khối và cấp trữ lượng Diện tích khối (m2) Chiều dày trung bình khối (m) Thể tích (trữ lượng cắt m3) Ghi chú 1 1-C2 3.390.600 2 2-C2 4.793.700 3 3-C2 2.828.700 4 4-C2 2.878.400 5 5-C2 3.081.700 6 6-C2 2.240.000 7 7-C2 3.924.000 8 8-C2 3.292.600 9 9-C2 4.537.100 10 10-C2 4.228.100 11 11-C2 3.139.500 12 12-C2 3.206.200 Tổng C2 41.540.600 13 13-P1 1.256.250 1,50 1.884.400 14 14-P1 556.250 1,20 667.500 15 15-P1 1.887.500 1,50 2.831.200 16 16-P1 1.125.000 3,20 3.600.000 17 17-P1 1.800.000 1,35 2.430.000 18 18-P1 1.825.000 1,00 1.825.000 19 19-P1 1.550.000 1,30 2.015.000 20 20-P1 1.712.500 1,30 2.226.200 21 21-P1 2.350.000 1,98 4.653.000 22 22-P1 2.206.250 1,02 2.250.400 23 23-P1 1.268.750 1,20 1.522.500 24 24-P1 2.050.000 2,30 4.715.000 25 25-P1 2.600.000 1,20 3.120.000 26 26-P1 3.600.000 2,33 8.388.000 27 27-P1 1.637.500 5,00 8.187.500 28 16-P1 2.500.000 1,20 3.000.000 Tổng P1 53.315.700 Tổng cộng C2+P1 94.856.300 VI.4.5. Đánh giá sự sai khác trữ lượng cát theo hai phương pháp tính toán (chỉ tính cho trữ lượng cấp C2) Để đánh giá độ tin cậy trữ lượng cát khu mỏ Cầu Thiềm theo phương pháp khối địa chất và phương pháp mặt cắt song song thẳng đứng, chúng tôi tiến hành đánh giá sự sai khác theo hai phương pháp, đồng thời qua đó để khẳng định độ tin cậy tài nguyên cát được dự báo theo phương pháp khối địa chất. Sai số tương đối tgd của trữ lượng theo hai phương pháp được tính toán theo công thức: Trong đó: - Q1: Trữ lượng cát theo phương pháp mặt cắt song song - Q2: Trữ lượng cát tính theo phương pháp khối địa chất Kết quả tính toán được tổng hợp ở bảng… Bảng so sánh trữ lượng theo phương pháp mặt cắt song song và phương pháp khối địa chất (phần trữ lượng C2) tại mỏ cát Cầu Thiềm - Phong Điền Số TT Tên khối và cấp trữ lượng Trữ lượng (m3) Chênh lệch trữ lượng theo hai P.P Sai số (%) Theo P.P mặt cắt song song Theo P.P khối địa chất 1 1-C2 3.250.000 3.390.600 -140.600 4,33 2 2-C2 4.980.000 4.793.700 186.300 3,74 3 3-C2 2.650.000 2.828.700 -178.700 6,74 4 4-C2 2.900.000 2.878.400 21.600 0,74 5 5-C2 3.100.000 3.081.700 18.300 0,59 6 1-C2 2.140.000 2.240.000 -100.000 4,67 7 1-C2 3.740.000 3.924.000 -181.000 4,92 8 1-C2 3.025.000 3.292.600 -267.600 8,85 9 1-C2 4.475.000 4.537.100 -62.100 1,39 10 1-C2 4.120.000 4.228.100 -108.100 2,62 11 1-C2 3.055.000 3.139.500 -84.500 2,77 12 1-C2 3.427.500 3.206.200 221.300 6,46 Tổng cộng 40.865.500 41.540.600 Từ kết quả tính toán rút ra một số nhận xét sau: - Trữ lượng cát tính theo hai phương pháp ở từng khối tính trữ lượng có sự chênh lệch từ 0,59 đến 8,85%, trung bình 3,98%. - Sự sai khác trữ lượng tính theo 2 phương pháp là không lớn. Như vậy, có thể khẳng định rằng trữ lượng cát đã tính trong diện tích đánh giá tỷ lệ 1:10.000 có độ tin cậy cao, thỏa mãn yêu cầu đối với trữ lượng dự báo cấp ở C2. Qua kết quả đánh giá sự sai khác của trữ lượng theo hai phươn gpháp tính có thể thấy rằng tiềm năng tài nguyên cát được dự báo ở cấp P1 được tính toán theo phương pháp khối địa chất là hoàn toàn có thể chấp nhận được. IV.4. Tác động môi trường khi khai thác cát Khi khai thác khoáng sản môi trường trong vùng sẽ biến động. Vì vậy đánh giá tác động môi trường và sau khi khai thác rất quan trọng. Khi khai thác cát thạch anh Cầu Thiềm sẽ xảy ra những vấn đề môi trường cần lưu ý sau: - Kết thúc quá trình khai thác sẽ tạo nên những hồ chứa nước có diện tích lớn, chiều sâu khoảng 8 - 10mm. Đây sẽ là yếu tố thuận lợi cho nhân dân trong vùng lợi dụng những hồ này để nuôi trồng thủy hải sản phát triển kinh tế. Hoặc dùng nước tưới cho phát triển nông nghiệp. Cần phải có kế hoạch để khai thác nguồn lợi này một cách hợp lý. Phải tính đến một số thân cát do cấu trúc địa chất mà khả năng giữ nước kém, khai thác cát xong sẽ có những hồ nước rất ít hoặc cạn. - Quá trình khai thác và chế biến khoáng sản sẽ đem lại nguồn lợi kinh tế lớn cho địa phương, tạo ra công ăn việc làm cho dân cư xung quanh vùng. - Mặt khác quá trình khai thác và chế biến của khu vực cũng sẽ gây ra một loạt những bất lợi sau: dân cư sẽ bị xáo trộn, một số đất canh tác truyền thống sẽ bị thu hẹp hoặc mặt bằng trồng trọt bị cát khai thác phủ lên trên gây cản trở cho trồng cây. KẾT LUẬN Từ nội dung đã trình bày trong báo cáo về kết quả thực hiện của dự án: "Điều tra, đánh giá chất lượng, trữ lượng cát thạch anh Phong Điền làm nguyên liệu phục vụ cho công nghiệp sản xuất thuỷ tinh, gốm sứ, men frit" và đối chiếu với nhiệm vụ đã đề ra, chúng tôi có một số nhận định sau đây: 1. Về công tác đo vẽ địa chất và tìm kiếm cát thuỷ tinh khu vực Phong Điền, tỷ lệ 1:25.000. - Đã làm sáng tỏ lịch sử phát triển, cấu trúc địa chất vùng Phong Điền - Thừa Thiên Huế. Thực thể của các trầm tích đệ tứ chiếm vai trò quan trọng trong vùng nghiên cứu. Đã phân ra được 6 hệ tầng trầm tích kainozoi: Vĩnh Điện (Nvd), Tân Mỹ (Q1tm), Quảng Điền (QIIqđ), Phú Xuân (Qm2px), Phú Bài (QN1-2pb) và Phú Vang (QN2-3 pv). - Sự phân bố các trầm tích đệ tứ đa nguồn gốc trong vùng liên quan chặt chẽ với đặc điểm địa mạo, các tướng trầm tích khác nhau phân bố ở trên các độ cao khác nhau. Trầm tích có nguồn gốc biển của hệ tầng Phú Bài (QN1-2pb) cát thạch anh là đối tượng khoáng sản cần tìm kiếm đánh giá. Trên cơ sở đo vẽ địa chất tìm kiếm cát thạch anh, với diện tích 135km2 vùng Phong Điền, đã phân được ba dải cát: Phía Bắc, Trung Tâm, Phía Nam. Trên cơ sở chất lượng, tính đồng nhất về thành phần khoáng vật, hóa học, cũng như độ hạt, chiều dày, môi trường… chia làm 8 thân cát (Ia, Ib, Ic, Id, IIa, IIb, IIIa, IIIb), với tổng diện tích là 42km2 với cấp tính trữ lượng tiềm năng (P1) là 103.595.686m3. Cát trong các thân có chất lượng tốt, không chứa các khoáng vật nặng có hoạt tính phóng xạ. - Lựa chọn diện tích có triển vọng nhất về cát thuỷ tinh ở vùng Phong Điền, đó là mỏ Cầu Thiềm để đưa vào tìm kiếm đánh giá ở giai đoạn tiếp theo. 2. Về công tác đo vẽ địa chất và tìm kiếm thăm dò khu vực Cầu Thiềm tỷ lệ 1: 10.00 - Đã khoanh nối, phân chia các thân cát trên diện tích triển vọng nhất về cát thạch anh khu Cầu Thiềm - Cát thạch anh Cầu Thiềm có chất lượng rất tốt, phân bố rất đồng đều trong thân khoáng, hàm lượng SiO2 rất cao trung bình 99,34%, hàm lượng Fe2O3 thấp trung bình 0,03%, hàm lượng các oxyt kiềm cũng rất nhỏ… Thành phần độ hạt đồng đều, cỡ hạt 0,1-0,5mm lớn hơn 80% - Đánh giá được chất lượng cát thạch anh tốt nhất để đưa vào sử dụng theo các mục tiêu công nghiệp khác nhau, đồng thời khẳng định cát thạch anh ở mỏ Cầu Thiềm có chất lượng cao, có thể dùng để sản xuất thuỷ tinh cao cấp và pha lê, gốm và men frit. - Đánh giá được trữ lượng cát thạch anh cấp C2 với tổng số 41.540.000m3. Đây là mỏ cát thạch anh có quy mô lớn ở khu vực miền Trung và Việt Nam. - Việc khai thác cát trong tương lai cần phải tính đến những ảnh hưởng tốt và bất lợi đến môi trường thiên nhiên và kinh tế xã hội. Tóm lại, dự án đã đạt được những mục tiêu đề ra một cách xuất sắc, tạo cơ sở vững chắc cho phát triển công nghiệp thuỷ tinh và sứ gốm của tỉnh Thừa Thiên - Huế, đồng thời góp phần định hướng quy hoạch phát triển của huyện Phong Điền. Để đạt được những kết quả của dự án, tập thể tác giả đã nhận được sự giúp đỡ của các đồng chí lãnh đạo của tỉnh thừa Thiên Huế, các Sở Công nghiệp và Tiểu thủ công nghiệp, Sở Kế hoạch và Đầu tư, Tài chính vật giá, Khoa học Công nghệ và Môi trường chúng tôi bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với sự giúp đỡ. MỤC LỤC Trang