Tài liệu Luận án tiến sĩ địa chất đánh giá tài nguyên đá hoa miền bắc việt nam và định hướng sử dụng

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Nguyễn Xuân Ân ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN ĐÁ HOA MIỀN BẮC VIỆT NAM VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2015 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Nguyễn Xuân Ân ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN ĐÁ HOA MIỀN BẮC VIỆT NAM VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 62.52.05.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS Nguyễn Phương 2. TS Doãn Huy Cẩm Hà Nội - 2015 i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Tác giả Nguyễn Xuân Ân ii Mục Lục Mục Lục .............................................................................................................................. ii DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................... v DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................................ vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN ................... viii MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ......................................................................................................................... 8 1.1. Tổng quan vị trí địa lý và lịch sử nghiên cứu địa chất ................................. 8 1.1.1. Khái quát vị trí địa lý, đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế - nhân văn.............. 8 1.1.2. Khái lược lịch sử nghiên cứu ......................................................................... 12 1.2. Đặc điểm địa chất và khoáng sản .............................................................. 14 1.2.1. Đặc điểm cấu trúc địa chất ............................................................................. 14 1.2.2. Khoáng sản .................................................................................................... 19 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ HOA VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1. Tổng quan về đá hoa ................................................................................ 28 2.1.1. Định nghĩa ..................................................................................................... 28 2.1.2. Các kiểu nguồn gốc thành tạo đá hoa............................................................. 29 2.1.3. Khái niệm phân cấp tài nguyên/ trữ lượng.................................................... 32 2.1.4. Hiện trạng khai thác, sử dụng đá hoa trên thế giới và trong nước ................ 33 2.1.5. Các lĩnh vực sử dụng chính và yêu cầu công nghiệp đối với đá hoa .............. 41 2.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 46 2.2.1. Phương pháp tiếp cận hệ thống kết hợp phương pháp địa chất truyền thống . 46 2.2.2. Tổng hợp, phân tích và đối sánh tài liệu......................................................... 47 2.2.3. Phương pháp mô hình hóa ............................................................................. 47 2.2.4. Phương pháp đánh giá trữ lượng và dự báo tài nguyên .................................. 52 2.2.5. Phương pháp đánh giá độ thu hồi đá khối làm ốp lát ..................................... 52 2.2.6. Phương pháp đánh giá giá trị kinh tế tài nguyên đá hoa ................................. 55 2.2.7. Nghiên cứu ứng dụng phần mềm chuyên dụng.............................................. 55 iii CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ VÀ CHẤT LƯỢNG ĐÁ HOA MIỀN BẮC VIỆT NAM .............................................................................................................................. 59 3.1. Đặc điểm phân bố đá hoa Miền Bắc Việt Nam ......................................... 59 3.1.1. Vị trí địa chất phân bố đá hoa Miền Bắc Việt Nam........................................ 59 3.1.2. Đặc điểm phân bố đá hoa ............................................................................... 62 3.2. Đặc điểm chất lượng ................................................................................ 71 3.2.1. Vùng Việt Bắc ............................................................................................... 71 3.2.2. Vùng Nghệ An ............................................................................................... 78 3.2.3. Các vùng khác................................................................................................ 83 3.3. Nguồn gốc đá hoa Miền Bắc Việt Nam................................................................... 84 3.3.1. Kiểu nguồn gốc biến chất khu vực ................................................................. 84 3.3.2. Kiểu nguồn gốc biến chất nhiệt tiếp xúc (biến chất nhiệt) .................................. 85 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN VÀ GIÁ TRỊ KINH TẾ ĐÁ HOA MIỀN BẮC VIỆT NAM ................................................................................................. 88 4.1. Lựa chọn phương pháp đánh giá tài nguyên và giá trị kinh tế đá hoa Miền Bắc Việt Nam ........................................................................................................ 88 4.1.1. Lựa chọn phương pháp đnah giá tài nguyên đá hoa ....................................... 87 4.1.2. Lựa chọn phương pháp đánh giá kinh tế tài nguyên đá hoa MBVN .......... 9101 4.2. Tiềm năng đá hoa Miền Bắc Việt Nam............................................................. 97 4.2.1. Tiềm năng tại chỗ đá hoa Miền Bắc Việt Nam .............................................. 97 4.2.2. Kết quả đánh giá tài nguyên đá hoa cho sản xuất đá ốp lát và bột nặng carbonat calci Miền Bắc Việt Nam ...................................................................... 105 4.2.3. Tiềm năng tại chỗ đá hoa cho vật liệu xây dựng và sản xuất xi măng Miền Bắc Việt Nam ...................................................................................................... 105 4.3. Giá trị kinh tế đá hoa Miền Bắc Việt Nam ...................................................... 102 4.3.1. Giá trị tiềm năng thu hồi đá hoa Miền Bắc Việt Nam .................................. 102 4.3.2. Phân tích hiệu quả kinh tế một số dự án khai thác đá hoa ............................ 104 CHƯƠNG 5: ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG ĐÁ HOA MIỀN BẮC VIỆT NAM . 112 5.1. Nguyên tắc phân vùng và định hướng sử dụng ....................................... 112 iv 5.1.1. Nguyên tắc phân vùng ................................................................................. 112 5.1.2. Định hướng sử dụng .................................................................................... 112 5.1.3. Kết quả phân vùng đá hoa theo lĩnh vực sử dụng ................................. 122 5.2. Định hướng phương pháp thăm dò khai thác đá đá hoa làm ốp lát và mỹ nghệ ở Miền Bắc Việt Nam...................................................................................................... 125 5.2.1. Xác lập nhóm mỏ thăm dò đối với các mỏ đá hoa ốp lát và nguyên liệu sản xuất bột carbonat calci .................................................................................................. 125 5.2.2. Xác lập hệ thống thăm dò ............................................................................ 127 5.3. Những vấn đề về môi trường liên quan đến khai thác, chế biến đá carbonat calci và giải pháp phòng ngừa......................................................................................... 134 5.3.1. Ô nhiễm môi trường trong khai thác, chế biến đá hoa.................................. 134 5.3.2. Các biện pháp phòng ngừa và giảm thiểu .................................................... 136 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 140 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .......................................................................... 143 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 144 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Các quốc gia có sản xuất bột calcit carbonat hàng đầu thế giới Bảng 2.2 Tổng hợp hiện trạng khai thác đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam Bảng 2.3 Phân loại nhóm đá theo thể tích (TCVN 5642 - 1992) Bảng 2.4 Yêu cầu về sức tô điểm của đá theo TCVN 5642 - 1992 Bảng 2.5 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của đá hoa làm đá ốp lát và đồ mỹ nghệ Bảng 2.6 Tổng hợp chỉ tiêu theo lĩnh vực sử dụng Bảng 4.1 Tổng hợp kết quả tính tài nguyên tiềm năng tại chỗ đá hoa Miền Bắc Việt Nam Bảng 4.2 Bảng 4.3a Bảng 4.3b Tổng hợp trữ lượng/tài nguyên đá hoa tại chỗ đã xác định ở các khu vực chủ yếu thuộc Miền Bắc Việt Nam Bảng hệ số chứa đá hoa một số khu vực nghiên cứu Bảng 4.5 Bảng dự báo tài nguyên đá hoa một số khu vực chủ yếu ở Miền Bắc theo phương pháp phác thảo đường biên Tổng hợp giá trị tiềm năng thu hồi và lợi nhuận tổng đá hoa theo lĩnh vực sử dụng Hiệu quả kinh tế dự án Cốc Há II, Lục Yên, Yên Bái Bảng 4.6 Hiệu quả kinh tế mỏ Mông Sơn VIB Bảng 4.7 Hiệu quả kinh tế mỏ Thung Nậm - Thung Hẹo Bảng 4.8 Bảng 4.9 Tổng hợp tài nguyên trữ lượng đá hoa theo lĩnh vực sử dụng khu vực Hàm Yên - Tuyên Quang Hiệu quả kinh tế mỏ Yên Phú Bảng 5.1. Kim ngạch xuất khẩu đá ốp lát toàn cầu Bảng 5.2 Tổng hợp nhu cầu sử bột carbonat calci trên thế giới Bảng 5.3 Nhu cầu về sản phẩm bột CaCO3 của Việt Nam đến năm 2025 Bảng 5.4 Tổng hợp nhu cầu sử bột carbonat calci ở Việt Nam Bảng 5.5 Kết quả xác định mạng lưới thăm dò theo phương pháp thống kê Bảng 5.6 Kết quả xác định mạng lưới thăm dò theo mô hình hàm cấu trúc (hàm variogram) Bảng định hướng mật độ công trình thăm dò đối với các mỏ đá hoa làm Bảng 4.4 Bảng 5.7 ốp lát vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Bản đồ Miền Bắc Việt Nam Hình 1.2 Bản đồ địa chất Miền Bắc Việt Nam (thu từ bản đồ tỷ lệ 1: 500.000) Hình 1.3 Bản đồ các đơn vị kiến tạo chính ở Miền Bắc Việt Nam Hình 1.4 Bản đồ các đới đứt gãy chính ở Miền Bắc Việt Nam Hình 2.1 Sơ đồ máy khoan cho việc tạo lỗ cắt ngầm Hình 2.2 Mô phỏng bề mặt mỏ được cắt bởi kỹ thuật dây cắt kim cương Hình 2.3 Sử dụng túi Hydro để tách các tảng đá Hình 2.4 Sử dụng kích thủy lực để tách khối đá Hình 2.5 a - Phương pháp khai thác chủ yếu cắt bằng cưa kim cương b - Phương pháp cắt bằng lưỡi cưa và khoan nhồi bột nở hoặc nêm tách Phương pháp cắt bằng lưỡi cưa Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Khai thác đá hoa làm đá khối xuất khẩu (mỏ Cốc Há II, Lục Yên, Yên Bái; ảnh: Nguyễn Xuân Ân) Nhà máy sản xuấ đá ốp lát Phủ Quỳ, Nghệ An Hình 2.9 Đường cong mật độ xác suất theo quy luật phân bố chuẩn Hình 2.10 Hình 3.2 Nhà máy sản xuất bột carbonat calci NANO Tech (Việt Trì, Phú Thọ) đá hoa mỏ Mông Sơn, Yên Bình, Yên Bái (ảnh: Nguyễn Phương, 2014) Sơ đồ phân bố đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam (Thu từ bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000) Mặt cắt địa chất vùng Lục Yên (Yên Bái) thu từ tỷ lệ 1: 50 000 Hình 3.3 Đá hoa trong hệ tầng An Phú (mỏ Liễu Đô 2, Lục Yên, Yên Bái) Hình 3.4 Đá hoa trắng trong hệ tầng Hà Giang (Hàm Yên, Tuyên Quang) Hình 3.5 Mặt cắt địa chất vùng Quỳ Hợp (Nghệ An), thu từ tỷ lệ 1:50 000 Hình 3.6 Bản đồ địa chất vùng Lục Yên - Yên Bình, Yên Bái (thu từ bản đồ tỷ lệ 1:50.000) Mặt cắt địa chất tuyến 3 (mỏ Minh Tiến 1) Hình 3.1 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Mặt cắt địa chất Tuyến 5 (mỏ Đầm Tân Minh 2) và Tuyến 8 (mỏ Mông Sơn V, Nguyễn Phương, 2008 - 2009) Đá hoa trắng mỏ Na Hai, Bắc Kạn Bản đồ địa chất vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp, Tân Kỳ và Con Cuông, tỉnh Nghệ An (thu từ bản đồ tỷ lệ 1:50.000) vii Hình 3.11 Mặt cắt địa chất tuyến thăm dò Thung Phá Nghiến, Quỳ Hợp, Nghệ An Hình 3.12 Đá hoa trắng khu vực Tân Kỳ (ảnh Nguyễn Xuân Ân, 2013) Hình 3.13 Mặt cắt khối Con Trâu, Tân Kỳ, Nghệ An (Lê Tiến Dũng, 2011) Hình 3.14 Ảnh đá hoa khu Lục Yên, Yên Bái (ảnh: Đỗ Văn Nhuận, 2014) Hình 3.15 Đá khối mỏ Liễu Đô, Lục Yên, Yên Bái (ảnh: Nguyễn Xuân Ân, 2014) Hình 3.16 Khái thác đá khối mỏ Cốc Há II, Lục Yên, Yên Bái (ảnh: Nguyễn Xuân Ân, 2014) Ảnh đá hoa khu vực đông nam Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An dưới kính hiển vi phân cực. Ảnh đá hoa khu Bắc Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An (ảnh: Đỗ Văn Nhuận, 2013) Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Đá hoa trắng mỏ Châu Hồng, Quỳ Hợp, Nghệ An (ảnh: Nguyễn Xuân Ân, 2013) Ảnh đá hoa khu vực Tân Kỳ (ảnh: Đỗ Văn Nhuận, 2013) Hình 3.21 Mặt cắt địa chất tuyến 6 mỏ Cốc Há 1 (Lục Yên, Yên Bái) Hình 3.22 Mặt cắt địa chất phân đới biến chất Lèn Ròi- Xuân Hòa Hình 3.23 Mặt cắt khối đá hoa Lèn Bút, Tân Kỳ, Nghệ An Hình 4.1 Hệ số hoàn vốn nội bộ (IRR) của dự án Cốc Há II Hình 4.2 Hệ số hoàn vốn nội bộ (IRR) của dự án Mông Sơn VIB, Yên Bái Hình 4.3 Hệ số hoàn vốn nội bộ (IRR) của dự án Thung Nậm - Thung Hẹo Hình 4.4 Hệ số hoàn vốn nội bộ (IRR) của dự án Hàm Yên - Tuyên Quang Hình 5.1 Phân loại đá carbonat calci theo lĩnh vực sử dụng chính Hình 5.4 Biểu đồ hàm tự tương quan tuyến 1, phương vị 1500- mỏ Thung Phá Nghiến Biểu đồ hàm tự tương quan tuyến 2, phương vị 1500 - mỏ Thung Phá Nghiến Hàm Variogram theo tuyến 1, phương vị 1500 - mỏ Thung Phá Nghiến Hình 5.5 Hàm variogram theo tuyến 2, phương vị 1500 - mỏ Thung Phá Nghiến Hình 5.2 Hình 5.3 viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN NCS Nghiên cứu sinh MBVN Miền Bắc Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TNKS Tài nguyên khoáng sản HTKT Hệ thống khai thác XDCB Xây dựng cơ bản CSDL Cơ sở dữ liệu Dol Dolomit Cal Calcit Qtz Thạch anh Tlc Talc Tr Tremolit Atg Antigorit Pl Plagioclas Fo Forsterit Di Diopsit Gra Graphit Wo Wolastomit 1 MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài Đá hoa là một trong số khoáng chất công nghiệp được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp của nền kinh tế quốc dân. Trong những năm gần đây nhu cầu sử dụng các loại đá hoa, nhất là đá hoa màu trắng, đá hoa màu vàng, vân hoa đẹp ngày càng cao đối với thị trường trong nước và xuất khẩu. Thực tế thời gian qua cho thấy, các mỏ đá hoa đang khai thác và các sản phẩm bán ra thị trường trong nước và xuất khẩu là loại khoáng sản có giá trị sử dụng cao và đã mang lại hiệu quả kinh tế không nhỏ cho các doanh nghiệp và các địa phương có tiềm năng về loại khoáng sản này. Theo các nhà địa chất, đá hoa là một loại đá biến chất đơn khoáng, có thể chứa tới 99% calcit, một số nhỏ là loại dolomit chiếm ưu thế. Đá hoa là loại đá bền lâu trong điều kiện khí hậu khô, nhưng dễ bị rỗ và gặm mòn trong điều kiện khí hậu ẩm ướt. Sự biến đổi đá vôi thành đá hoa kéo theo sự tái kết tinh và sinh ra kết cấu cho phép mài láng các bề mặt, hoặc cắt xẻ theo các kích thước khác nhau. Với đặc tính đó, đá hoa ngày càng được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Theo các kết quả đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000, bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 và nhiều công trình nghiên cứu chuyên đề khác nhau của các nhà địa chất đã xác định được các khu vực phân bố đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam tập trung chủ yếu ở một số tỉnh như Lào Cai, Yên Bái, Tuyên Quang, Bắc Kạn, Cao Bằng, Thanh Hóa, Nghệ An,.... và tập trung thành 2 vùng công nghiệp chính (vùng Việt Bắc và vùng Nghệ An). Đá hoa ở các khu vực trên có thể sử dụng trong các lĩnh vực như chế biến đá ốp lát, làm đồ mỹ nghệ, bột carbonat calci, sản xuất xi măng và làm vật liệu xây dựng thông thường. Tuy nhiên, công tác đo vẽ bản đồ địa chất tiến hành trong thời gian qua chưa thực sự xem đá hoa là loại khoáng sản có giá trị sử dụng và giá trị kinh tế cao. Mặt khác, trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế, nhu cầu về đá hoa, nhất là đá hoa trắng ngày càng gia tăng. Do đó, việc nghiên cứu, làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, thành phần vật chất và các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá chất lượng, dự báo tài nguyên/trữ 2 lượng, đánh giá giá trị kinh tế tài nguyên, cũng như nhu cầu sử dụng làm cơ sở định hướng cho công tác thăm dò, khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên đá hoa gắn liền với bảo vệ môi trường trong phát triển kinh tế - xã hội bền vững là hết sức cần thiết và có tính thời sự. Trong bối cảnh đó, NCS lựa chọn đề tài “Đánh giá tài nguyên đá hoa Miền Bắc Việt Nam và định hướng sử dụng” là nhằm đáp ứng yêu cầu do thực tế đòi hỏi. 2. Mục đích của luận án Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố đá hoa Miền Bắc Việt Nam, đánh giá tài nguyên và giá trị kinh tế đá hoa theo các lĩnh vực sử dụng chủ yếu (đá khối làm ốp lát, bột carbonat calci, sản xuất vật liệu xây dựng); từ đó đề xuất định hướng quy hoạch sử dụng hợp lý, tiết kiệm, hiệu quả nguồn tài nguyên đá hoa ở Miền Bắc. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án Để đạt được mục tiêu trên, luận án tập trung giải quyết các nội dung sau: - Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố và chất lượng đá hoa theo các lĩnh vực sử dụng chủ yếu (ốp lát, bột carbonat calci, sản xuất vật liệu xây dựng) trên lãnh thổ Miền Bắc Việt Nam; - Đánh giá hiện trạng thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam; - Đánh giá tài nguyên, trữ lượng và giá trị kinh tế tài nguyên đá hoa theo các lĩnh vực sử dụng chủ yếu; phân tích chi tiết hiệu quả kinh tế của một số dự án khai thác đá hoa trong phạm vi nghiên cứu. - Xác lập nhóm mỏ và phương pháp thăm dò dựa trên cơ sở nghiên cứu chi tiết ở một số mỏ đá hoa đặc trưng cho các khu vực có tiềm năng lớn về đá khối làm ốp lát và sản xuất bột carbonat calci. - Đề xuất định hướng sử dụng đá hoa theo một số lĩnh vực chính, bảo đảm nguyên tắc sử dụng hợp lý, tiết kiệm, hiệu quả, kết hợp bảo vệ tài nguyên khoáng với bảo vệ môi trường phục vụ phát triển kinh tế - xã hội bền vững. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 - Đối tượng nghiên cứu: các thành tạo địa chất chứa đá hoa; trọng tâm là các thành tạo chứa đá hoa trắng. - Phạm vi nghiên cứu: các thành tạo địa chất chứa đá hoa phân bố trên địa bàn các tỉnh thuộc Miền Bắc Việt Nam, chủ yếu ở các tỉnh Nghệ An, Yên Bái, Bắc Kạn và Tuyên Quang. 5. Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện các nhiệm vụ trên, NCS sử dụng các phương pháp sau: - Thu thập, tổng hợp các loại tài liệu địa chất - khoáng sản trên lãnh thổ Miền Bắc Việt Nam; - Phương pháp tiếp cận hệ thống, kết hợp phương pháp địa chất truyền thống; lấy và phân tích bổ sung mẫu trên một số mặt cắt chi tiết (khu vực Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An và khu vực Lục Yên, tỉnh Yên Bái); - Mô hình hoá các đối tượng nghiên cứu bằng các mô hình cụ thể (bản đồ địa chất khoáng sản, mặt cắt địa chất, sơ đồ đồng độ thu hồi đá khối...) kết hợp một số mô hình toán địa chất; - Sử dụng phối hợp các phương pháp đánh giá tài nguyên, trữ lượng và dự báo định lượng tài nguyên đá hoa theo các lĩnh vực sử dụng chính; - Áp dụng một số phương pháp đánh giá kinh tế địa chất để đánh giá trị kinh tế tài nguyên đá hoa và phân tích hiệu quả kinh tế xí nghiệp mỏ cho một số dự án khai thác đá hoa trên khu vực nghiên cứu; - Áp dụng phương pháp toán - địa chất với sự trợ giúp của phần mềm surpac để xác lập nhóm mỏ và mạng lưới bố trí công trình thăm dò đá hoa làm ốp lát; - Phương pháp đối sánh, kết hợp ý kiến chuyên gia nhằm định hướng quy hoạch các vùng sử dụng đá hoa Miền Bắc Việt Nam theo các lĩnh vực sử dụng chính. 6. Những điểm mới của luận án 1. Ở Miền Bắc Việt Nam, đá hoa có 2 kiểu nguồn gốc là biến chất khu vực và biến chất nhiệt phân bố chủ yếu trong các hệ tầng An Phú, hệ tầng Hà Giang, hệ tầng Chang Pung, hệ tầng Hàm Rồng, hệ tầng Mia Lé, hệ tầng Bản Páp và hệ tầng Bắc Sơn. 4 2. Giá trị tiềm năng thu hồi đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam là rất lớn. Kết quả nghiên cứu chỉ rõ các khu vực phân bố đá hoa thuộc vùng Nghệ An đạt tiêu chuẩn làm ốp lát (đá khối), kết hợp sản xuất bột carbonat calci có giá trị cao hơn các khu vực thuộc vùng Yên Bái. Hiệu quả kinh tế xí nghiệp khai thác đá hoa phụ thuộc vào tỷ lệ thu hồi đá khối và tỷ lệ đá sản xuất bột carbonat calci. 3. Đá hoa Miền Bắc Việt Nam có chất lượng và đặc tính kỹ thuật cho phép sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp. Trước tiên cần ưu tiên sử dụng vào ba lĩnh vực chính theo trình tự sau: - Sản xuất đá ốp lát, mỹ nghệ, trang trí: tập trung ở khu vực Lục Yên (Yên Bái), Quỳ Hợp (Nghệ An); - Sản xuất các loại chất độn từ thô đến mịn (bột nặng carbonat calci mịn, siêu mịn và bột nhẹ): tập trung chủ yếu ở khu vực Yên Bình (Yên Bái), Quỳ Hợp, Tân Kỳ (Nghệ An); - Kết hợp và tận thu đá hoa trong quá trình khai thác đá ốp lát và sản xuất bột carbonat calci để sản xuất xi măng và đá xây dựng thông thường. 7. Luận điểm bảo vệ 1. Tài nguyên đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam là rất lớn, tài nguyên xác định đạt 1.210.171 ngàn m3, tài nguyên dự báo là 54.165.858 ngàn m3 và phân bố chủ yếu trong các hệ tầng trầm tích, trầm tích biến chất có tuổi khác nhau, tập trung chủ yếu trong các hệ tầng An Phú và hệ tầng Bắc Sơn, ít hơn trong các hệ tầng Hà Giang, hệ tầng Chang Pung, hệ tầng Hàm Rồng, hệ tầng Mia Lé và hệ tầng Bản Páp. Đá hoa đạt tiêu chuẩn làm ốp lát và sản xuất bột nặng carbonat calci đã được điều tra, thăm dò và khai thác tập trung ở hai vùng: - Vùng Nghệ An (gồm khu vực Quỳ Hợp, Tân Kỳ). Đá hoa phân bố trong hệ tầng Bắc Sơn, tuổi Carbon - Permi, thuộc á địa khu Phu Hoạt, địa khu biến chất cao Phu Hoạt - Nậm Sư Lư của đai tạo núi Paleozoi muộn - Mesozoi sớm Trường Sơn; - Vùng Yên Bái (gồm khu vực Lục Yên, Yên Bình). Đá hoa phân bố trong hệ tầng An Phú, thuộc đới Tây Việt Bắc của đai tạo núi nội lục Paleozoi sớm Đông Bắc Bộ. 5 2. Đá hoa trắng Miền Bắc Việt Nam có nhiều thuộc tính phù hợp cho sản xuất đá ốp lát, các loại chất độn có giá trị khác nhau; đặc biệt loại chất độn có giá trị kinh tế cao (bột nặng mịn và siêu mịn). Để nâng cao giá trị kinh tế mỏ, trước mắt cần tập trung vào ba lĩnh vực chính làm định hướng sử dụng đá hoa Miền Bắc Việt Nam: - Sản xuất đá ốp lát, mỹ nghệ, trang trí; - Sản xuất các loại chất độn từ thô đến siêu mịn (bột nặng carbonat calci mịn, siêu mịn); - Kết hợp sản xuất xi măng và đá xây dựng. 8. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn 8.1. Ý nghĩa khoa học - Góp phần làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, chất lượng, tiềm năng tài nguyên và giá trị kinh tế đá hoa theo lĩnh vực sử dụng chính (đá ốp lát và sản xuất bột carbonat calci, sản xuất xi măng và đá xây dựng) ở các khu vực nghiên cứu thuộc Miền Bắc Việt Nam. - Kết quả nghiên cứu góp phần hoàn thiện phương pháp luận thăm dò và đánh giá giá trị kinh tế tài nguyên đá hoa nói riêng, khoáng sản rắn nói chung. 8.2. Ý nghĩa thực tiễn - Cung cấp cho các nhà quản lý các dữ liệu về tiềm năng tài nguyên và giá trị kinh tế của đá hoa theo lĩnh vực sử dụng chính trên từng khu vực, là tài liệu tham khảo định hướng đầu tư thăm dò, khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên đá hoa Miền Bắc Việt Nam. - Các phương pháp nghiên cứu trong luận án có thể áp dụng cho các khu vực có điều kiện địa chất khoáng sản và kinh tế xã hội tương tự. 9. Cơ sở tài liệu - Bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:200.000, 1:50.000; các báo cáo tìm kiếm, thăm dò đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam. - Các nghiên cứu chuyên đề và các công trình khoa học liên quan đến đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà địa chất từ trước đến nay. 6 - Quy định về thăm dò, phân cấp trữ lượng, tài nguyên đá carbonat năm 2006 do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành; - Các tài liệu thăm dò, khai thác chế biến, sử dụng đá hoa trắng và tài liệu nghiên cứu bổ sung của NCS từ 2010 đến nay. 10. Khối lượng và cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 5 chương: Chương 1. Đặc điểm địa chất và khoáng sản khu vực nghiên cứu; Chương 2. Tổng quan về đá hoa và phương pháp nghiên cứu; Chương 3. Đặc điểm phân bố và chất lượng đá hoa Miền Bắc Việt Nam; Chương 4. Đánh giá tài nguyên và giá trị kinh tế đá hoa Miền Bắc Việt Nam; Chương 5. Định hướng sử dụng đá hoa Miền Bắc Việt Nam. Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Phương. NCS bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy hướng dẫn khoa học đã hướng dẫn tận tình, hiệu quả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. NCS bày tỏ lòng biết ơn Tiến sĩ Doãn Huy Cẩm đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ NCS trong thời gian học tập và viết luận án. NCS cũng luôn nhận được sự góp ý và động viên của GS.TS. Đồng Văn Nhì, PGS.TS. Đặng Xuân Phong, PGS.TS. Nguyễn Văn Lâm, PGS.TS. Nguyễn Quang Luật, TS. Nguyễn Tiến Dũng, TS. Lương Quang Khang, PGS. TS. Lê Tiến Dũng, TS. Đỗ Văn Nhuận, TS. Nguyễn Đắc Đồng, TS. Đặng Văn Lãm, TS. Hoàng Văn Khoa, TS. Bùi Hoàng Bắc, TS. Khương Thế Hùng, TS. Nguyễn Quốc Phi và các nhà khoa học trong và ngoài trường Đại học Mỏ - Địa chất. Trong quá trình thực hiện luận án, NCS luôn nhận được sự quan tâm giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi của Bộ Môn Tìm kiếm - Thăm dò, khoa Địa chất, khoa Môi trường, phòng Sau đại học, Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất, lãnh đạo Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Trung tâm Thông tin Lưu trữ Địa chất, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Bộ Tài nguyên và Môi trường, lãnh 7 Đạo Ban Kinh tế Trung ương và các Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh Nghệ An, Thanh Hóa, Hà Nam, Yên Bái, Bắc Kạn, Tuyên Quang và Lai Châu. NCS xin bày tỏ lòng biết ơn về những hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Phương, sự giúp đỡ, tạo điều kiện của các đơn vị, các nhà khoa học và các đồng nhiệp; xin cảm ơn các nhà khoa học, các nhà địa chất đã có những công trình nghiên cứu trước và cho phép NCS tham khảo và kế thừa trong luận án này. 8 CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. TỔNG QUAN VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT 1.1.1. Khái quát vị trí địa lý, đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế - nhân văn Theo Trần Văn Trị, Vũ Khúc và nnk (2008) trong phân vùng địa lý tự nhiên Việt Nam, Miền Bắc Việt Nam nằm trong đới rừng nhiệt đới gió mùa được tính từ dãy núi Bạch Mã [34] trở ra, được giới hạn bởi tọa độ địa lý: Từ 160 đến 23,50 độ vĩ độ Bắc; Từ 1020 đến 1080 kinh độ Đông. Theo số liệu thống kê năm 2012, Tổng cục Thống kê Việt Nam, Miền Bắc Việt Nam bao gồm 31 tỉnh, thành có diện tích 167.782 km2 (phần đất liền), gồm 3 khu: - Khu Bắc và Đông Bắc Bộ; - Khu Tây Bắc và cực Bắc Trung Bộ; - Khu Bắc Trung Bộ. a. Đặc điểm địa hình Dựa vào đặc điểm địa hình, đặc điểm khí tượng thủy văn, Miền Bắc Việt Nam được chia thành các khu vực (hình 1.1) sau: - Khu vực Tây Bắc: bao gồm các tỉnh Hòa Bình, Sơn La, Điện Biên, Lai Châu, Lào Cai, Yên Bái có địa hình đa dạng, thấp dần từ tây bắc xuống đông nam. Địa hình Tây Bắc hiểm trở, có nhiều khối núi và dãy núi cao chạy theo hướng tây bắc - đông nam. Dãy Hoàng Liên Sơn dài tới 180 km, rộng 30 km, với một số đỉnh núi cao trên 2800 m đến hơn 3000 m. Dãy núi Sông Mã dài 500 km, có những đỉnh cao trên 1800 m. Giữa hai dãy núi này là vùng đồi núi thấp lưu vực sông Đà. Ngoài sông Đà là sông lớn, vùng Tây Bắc chỉ có sông nhỏ và suối gồm cả thượng lưu sông Mã. Trong đới cấu trúc sông Đà còn có một dãy cao nguyên đá vôi chạy suốt từ Phong Thổ đến Thanh Hóa, và có thể chia nhỏ thành các cao nguyên Tà Phình, Mộc Châu, Nà Sản. Cũng có các lòng chảo như Điện Biên, Nghĩa Lộ, Mường Thanh. - Khu vực Đông Bắc bao gồm các tỉnh Phú Thọ, Hà Giang, Tuyên Quang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Bắc Giang và Quảng Ninh. Đôi khi 9 Lào Cai, Yên Bái vốn thuộc khu vực Tây Bắc cũng được xếp vào vùng này. Khu vực này có địa hình đa dạng, thấp dần từ tây sang đông, địa hình có dạng cánh cung, độ dốc trên 250, sau đó chuyển tiếp sang vùng trung du có độ cao trung bình 1000 1200m với độ dốc địa hình từ 10 ÷ 200, với độ cao trung bình 150 m, vùng này được bồi tụ bởi hệ thống sông Hồng. Trong khu vực này có nhiều khu danh lam thắng cảnh như vịnh Hạ Long đã được hai lần UNESCO công nhận là di sản thiên nhiên thế giới (1994, 2000). Đây là một trong số khu vực phát triển sớm nhất và lớn nhất về ngành công nghiệp khai khoáng của nước ta; đồng thời đây cũng là khu vực khá phát triển về nông, lâm, ngư nghiệp, các khu công nghiệp, du lịch và dịch vụ. - Khu vực đồng bằng sông Hồng (là cái nôi của nền văn minh lúa nước của nước ta, có nhiều khu di tích lịch sử, danh lam thắng cảnh, khu du lịch tâm linh và du lịch sinh thái). Đây là một vùng đất rộng lớn nằm quanh khu vực hạ lưu sông Hồng thuộc Miền Bắc Việt Nam, vùng đất bao gồm 10 tỉnh và thành phố như: Vĩnh Phúc, Hà Nội, Bắc Ninh, Hà Nam, Hưng Yên, Hải Dương, Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình. Gần như đồng nghĩa với đồng bằng sông Hồng là vùng trung châu, khác với vùng chân núi trung du và núi cao thượng du. Không giống như vùng đồng bằng sông Cửu Long, các tỉnh trong vùng đồng bằng sông Hồng chỉ có 2 tỉnh Thái Bình và Hưng Yên là không có núi, do đó khu vực này thường được gọi là châu thổ sông Hồng. - Khu vực Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa đến dãy Bạch Mã thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế), bao gồm các tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế. Khu vực Bắc Trung Bộ nằm ở phía đông của dãy Trường Sơn, có địa hình khá phức tạp với các đỉnh núi cao bị phân cắt mạnh mẽ, xen thung lũng, có địa hình đa dạng, phức tạp và bị chia cắt bởi các hệ thống đồi núi, sông suối hướng nghiêng từ tây - bắc xuống đông - nam. Đỉnh núi cao nhất là đỉnh Pulaileng (2.711 m) ở huyện Kỳ Sơn, thấp nhất là vùng đồng bằng ven biển Thanh Nghệ - Tĩnh. Ở mỗi tỉnh đều có liên hệ bền chặt về kinh tế - xã hội và môi trường sinh thái từ thượng nguồn tới ven biển. Với kiểu địa hình này, đã tạo ra những cảnh quan có 10 giá trị đối với du lịch như: khu du lịch Phong Nha - Kẻ Bàng (Quảng Bình), rừng nguyên sinh Vũ Quang, Thác Vũ Môn (Hà Tĩnh), bãi tắm Sầm Sơn (Thanh Hóa), Cửa Lò (Nghệ An), Xuân Thành, Thạch Hải, Thiên Cầm (Hà Tĩnh),… Hình 1.1: Bản đồ Miền Bắc Việt Nam (nguồn http://khamphablog.blogspot.com/2013/06/zip-code-viet-nam.html) b. Đặc điểm khí hậu Miền Bắc Việt Nam nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa với 2 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô và chịu ảnh hưởng của mùa đông lạnh từ phía bắc (mùa khô) và khô nóng từ phía tây (mùa mưa). - Mùa mưa: từ tháng 5 đến tháng 10 hàng năm, chủ yếu mưa tập trung ở tháng 8, 9 và tháng 10. Lượng mưa trung bình trong năm từ 1.600 ÷ 2.700mm, cá biệt có nơi trên 3.000 mm. Vào mùa này, nhiều khu vực chịu ảnh hưởng của gió Tây Nam khô và nóng rất khó chịu. - Mùa khô: từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 22 - 25oC, thông thường tháng 7 cao nhất, còn tháng 1 thấp nhất. Nhiệt độ tối cao trong năm vào các tháng nóng, ở