bao cao hnkh truong mo

7/22/2019 Bao Cao HNKH Truong Mo

http://slidepdf.com/reader/full/bao-cao-hnkh-truong-mo 1/370



HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THỨ 20TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

BAN TỔ CHỨCTrưởng ban: PGS.TS. Trần Đình Kiên Phó trưởng ban: PGS.TS. Lê Hải AnỦy viên thư k ý: PGS.TS. Nguyễn Quang Luật Ủy viên: TS. Nguyễn Phụ Vụ

PGS.TS. Nguyễn Trường Xuân TS. Trần Thùy Dương TS. Phạm Quang Hiệu GS.TS. Võ Trọng HùngTS. Nguyễn Duy LạcPGS.TS. Nguyễn Văn LâmPGS.TS. Bùi Xuân Nam

PGS.TS. Nguyễn Phương TS. Trần Đình SơnTS. Nguyễn Chí TìnhPGS.TS. Nguyễn Bình YênTS. Trần Xuân Trường TS. Phạm Đức Thiên ThS. Đinh Thị Xuân

BAN BIÊN TẬP

Trưởng ban: TS. Đinh Văn Thắng Ủy viên: ThS. Nguyễn Thị Ngọc Dung

ThS. Hoàng Thu Hằng TS. Nguyễn Anh Dũng TS. Trần Vân Anh TS. Đỗ Văn Bình PGS.TS. Đặng Vũ Chí PGS.TS. Trần Thanh Hải TS. Lê Thanh Huệ TS. Nguyễn Đức Khoát PGS.TS. Nguyễn Văn Sơn TS. Vũ Bá Dũng TS. Phan Thị Thái ThS. Nguyễn Tài Tiến



LỜI NÓI ĐẦU

H ội nghị Khoa học lần thứ 20 Trường Đại học Mỏ - Địa chất được tổ chức vào ngày15 tháng 11 năm 2012 nhân d ịp kỷ niệm 46 năm ngày thành lập Trường (15/11/1966 -15/11/2012). H ội nghị là diễn đàn để các nhà khoa học, các chuyên gia trong nước và quốc tếgặp gỡ trao đổi, công bố các kết quả nghiên cứu, thảo luận và cùng hợp tác giải quyết nhữngvấn đề về khoa học và công nghệ đang đặt ra đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của nước tatrong thời kỳ Hiện đại hóa, Công nghiệp hóa và Hội nhập quốc tế. Hội nghị khoa học lần thứ20 cũng là mốc đánh dấu sự trưởng thành vượt bậc của Nhà trường trong các hoạt độngnghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, góp phầnthực hiện thắng lợi Nghị quyết Đại hội Đảng lần thứ XI về Giáo dục - Đào tạo và Khoa học -

Công nghệ.

Ban T ổ chức Hội nghị đã nhận được sự hưởng ứng tích cực của các thầy, cô giáo, cácnghiên cứu sinh và học viên cao học của Trường và đặc biệt có sự tham gia nhiệt tình củanhiều nhà khoa học đang công tác tại các cơ quan nghiên cứu, các cơ sở sản xuất trong cảnước. Ban Biên tập cùng các tiểu ban chuyên môn đã tuyển chọn 235 báo cáo khoa học có nộidung đa dạng, phong phú, phản ánh những kết quả nghiên cứu khoa học thuộc nhiều lĩnh vựckhác nhau để công bố trong Tuyển tập các Báo cáo khoa học tại Hội nghị t heo các lĩnh vực:

1 - Cơ điện 2 - Công nghệ thông tin 3 - Dầu khí

4 - Địa chất5 - Khoa học cơ bản 6 - Kinh tế và QTKD

7 - Khai thác mỏ - Tuyển khoáng 8 - Lý luận chính trị 9 - Môi trường

10 - Trắc địa11 - Xây dựng

Để đảm bảo tính thời sự của thông tin khoa học và kịp thời phục vụ Hội nghị, cácthành viên Ban Biên t ập và các Tiểu ban chuyên môn đã hết sức cố gắng trong việc tuyểnchọn và biên tập các báo cáo khoa học. Trong quá trình biên tập do nhiều yếu tố khách quan,nhất là thời gian rất gấp nên không thể tránh khỏi những lỗi kỹ thuật, rất mong nhận được sựthông cảm của tác giả báo cáo và bạn đọc.

Trường Đại học Mỏ - Địa chất xin chân thành cám ơn các nhà khoa học trong vàngoài trường đã gửi báo cáo khoa học tới Hội nghị, sự hợp tác nhiệt tình, có hiệu quả của cáccơ quan đ ã góp phần vào sự thành công của Hội nghị. Mong rằng trong các kỳ hội nghị tiếptheo, Trường Đại học Mỏ - Địa chất tiếp tục nhận được sự hợp tác nhiều hơn nữa để nội dung

H ội nghị khoa học được phong phú hơ n.

BAN BIÊN TẬP



1

Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012

MỤC LỤC KHOA ĐỊA CHẤT

Trang

TIỂU BAN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH – ĐỊA CHẤT THỦY VĂN

1. Phùng Hữu Hải, Bùi Văn Bình, Dương Văn Bình, Nguyễn Ngọc Dũng. Một số kếtquả nghiên cứu đặc trưng độ bền và biến dạng của đất hệ tầng Thái Bình ở khu vực huyệnK ỳ Anh – Hà T ĩnh bằng thí nghiệm nén ngang

4

2. Phạm Thị Việt Nga, Nguyễn Văn Phóng. Nghiên cứu sơ bộ về tính xúc biến của đấtyếu hệ tầng Hải Hưng vùng Hà Nội

11

3. Nguyễn Thị Thanh Nhàn, Nguyễn Thanh, Tạ Đứ c Thịnh. Đánh giá, dự báo và phân

vùng cường độ hoạt động trượt lở đất đá trên sườn và mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị -Thừa Thiên Huế bằng phương pháp mô hình toán – bản đồ với sự trợ giúp của công nghệGIS

16

4. Nguyễn Thị Nụ, Đỗ Minh Toàn, Nguyễn Viết Tình. Bài toán cố kết thấm phẳngtương đương trong thiết kế xử lý nền đất yếu bằng giải pháp thoát nước thẳng đứ ng, ứngdụng tính toán cho mặt cắt Km3+130 đường nối Vị Thanh – Cần Thơ

29

5. Nguyễn Văn Phóng. Xác định một số chỉ tiêu cơ lý của đất loại sét phân bố phổ biến ởđồng bằng Bắc Bộ bằng thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ r ỗng (CPTu)

40

6. Đỗ Minh Toàn, Nguyễn Thị Nụ. Đặc điểm sức kháng cắt của đất loại sét yếu bão hòa phân bố ở các tỉnh ven biển đồng bằng sông cửu long

50

7. Lê Trọng Thắng, Nguyễn Văn Phóng. Bước đầu nghiên cứu thông số động học củađất bằng thí nghiệm ba trục động

59

8. Đoàn Văn Cánh, Nguyễn Thị Thanh Thủy, Phạm Quý Nhân, Nguyễn Thị Hạ,Tống Ngọc Thanh, Bùi Trần Vượng. Sự biến động tài nguyên nước dưới đất lãnh thổViệt Nam: những thách thức và giải pháp

69

9. Phan Thị Thùy Dương, Dương Thị Thanh Thủy, Kiều Thị Vân Anh. Đánh giá khả năng tự bảo vệ tầng chứa nướ c nứt nẻ - karst trong thành tạo cacbonat tuổi Cacbon –Pecmi vùng Bắc Sơn – Lạng Sơn

84

10. Hoàng Văn Hoan, Phạm Quý Nhân, Flemming Larsen, Trần Vũ Long, NguyễnThế Chuyên, Trần Thị Lựu. Ảnh hưởng của quá trình khuếch toán tới sự phân bố độmặn của nước lỗ rỗng trong lớp trầm tích biển tuổi Đệ Tứ khu vực Nam Định

94

11. Nguyễn Minh Khuyến. Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình mặt đá gốc đến khả năngtr ữ nước dưới đất trong tầng chứa nước bở rời nằm trên vùng lưu vực sông Cái, vùng PhanRang, tỉnh Ninh Thuận

107

12. Nguyễn Chí Nghĩa, Đặng Hữu Ơn, Nguyễn Văn Lâm, Trần Thị Thanh Thuỷ,Nguyễn Thị Hoà. Phương pháp nghiên cứu sự ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tới nướcngầm và khả năng áp dụng của chúng tại Hà Nội

116

13. Trần Thị Thanh Thủy, Nguyễn Chí Nghĩa. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của khí tượngđến dao động mực nước dưới đất tỉnh Thái Bình

124



2

14. Trần Quang Tuấn, Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Kim Ngọc. Xác định tiêu chí khoanhđịnh vùng cấm khai thác, vùng khai thác hạn chế và vùng được phép khai thác nước dướiđất, áp dụng thử nghiệm trên địa bàn thành phố Hà Nội

131

15. Trần Quang Tuấn, Vũ Thu Hiền. Áp dụng thử nghiệm thiết bị Riversurveyor CoreSystem M9 và phần mềm Riversurv eyor Live trong việc đo vận tốc, lưu lượng và mặt cắtcủa các dòng sông cho trạm thủy văn Thượng Cát

141

TIỂU BAN ĐỊA CHẤT – KHO NG SẢN

16. Khoanta Vorlabood, Trần Thanh Hải, Trần Bỉnh Chư. Một số dấu hiệu chỉ sự dịchchuyển trong đới trượt vùng Pha Kiêng – Nam Bo, Muang Long, Luang Nam Tha, CHDCND Lào

150

17. Vũ Xuân Lực, Trần Thanh Hải, Lương Quang Khang ,Yoonsup Kim. Tiến hóa kiếntạo của các thành tạo trầm tích biến chất vùng trung tâm nếp lồi Tạ Khoa và ý nghĩa của nótrong l ịch sử địa chất Tây Bắc Bộ

155

18. Hoàng Bá Quyết. Tính liên tục địa tầng trầm tích Devon khu vực xã Vân An, huyệnHà Quảng, tỉnh Cao Bằng

170

19. Bùi Văn Chính, Ngô Xuân Đắc. Đặc điểm thành phần khoáng vật, cấu tạo và kiếntrúc quặng đất hiếm mỏ Nam Nậm Xe, Lai Châu

183

20. Trần Bỉnh Chư, Ngô Xuân Đắc, Hoàng Thị Thoa. Đặc điểm cấu tạo – kiến trúcquặng sắt ở miền Bắc Việt Nam và định hướ ng sử dụng

192

21. Hoàng Thị Thoa , Phạm Minh Nam, Ngô Xuân Đắc . Đặc điểm thành phần khoángvật, cấu tạo và kiến trúc quặng thiếc – vonfram mỏ Núi Pháo, Đại Từ - Thái Nguyên

200

22. Nguyễn Văn Phổ, Seulgi Moon, Youngsook Huh, Jinhua Qin. Tốc độ phong hóa

hóa học các đá silicat tại lưu vực Sông Hồng và mức độ tiêu thụ CO2

205

23. La Mai Sơn, Lê Tiến Dũng, Phạm Trung Hiếu. Tuổi U – Pb zircon trong đá gneis phức hệ Sin Quyền đới Phan Si Pan và ý nghĩa địa chất

217

24. Nguyễn Trung Thành, Nguyễn Khắc Giảng, Phạm Thị Vân Anh, Lê Thị NgọcTú. Đặc điểm chất lượng các thành tạo cacbonat khu vực Đồng Hỷ, Thái Nguyên và khảnăng sử dụng

224

25. Đỗ Đ ình Toát, Đỗ Văn Nhuận, Nguyễn Kim Long, Nguyễn Văn Hách, Lê VănChinh. Triển vọng puzzolan tỉnh Kon Tum và định hướng sử dụng

231

26. Nguyễn Hữu Trọng, Hà Thành Như, Ngô Xuân Đắc. Đặc điểm địa chất và thạchhọc các đá magma Mesozoi muộn khu vực Tây Kon Tum và Đăk Rông – A lưới

245

27. Đặng Thị Vinh, Nguyễn Khắc Giảng, Ngô Xuân Đắc. Đặc điểm hóa lý môi trườngnước mặt khu vực tây nam hạ lưu Sông Đáy

259

28. Đỗ Mạnh An, Nguyễn Tiến Dũng, Bùi Hoàng Bắc, Khương Thế Hùng, NguyễnDuy Hưng, Trương Hữu Mạnh. Ứng dụng công nghệ GIS trong tìm kiếm khoáng sảnwonfram khu vực Pleimeo, tỉnh Kon Tum

271

29. Nguyễn Tiến Dũng, Nguyễn Tiến Phươ ng. Đặc điểm chất lượng cát trắng PhongHòa – Phong Chương, Thừa Thiên Huế và khả năng sử dụng trong các lĩnh vực côngnghiệp

282

30. Khương Thế Hùng, Phạm Trung Hiếu. Bàn luận về một số phương pháp định tuổi

thành tạo khoáng hóa

295



3

31. Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Khắc Du, Phạm Như Sang, Hoàng Như Lô, TrầnXuân Toản, Nguyễn Biên Thùy. Một số kết quả nghiên cứu bước đầu về mối quan hệgiữa hiện tượng trượt lở và khai thác cát sỏi Sông Lô trên địa bàn tỉnh Phú Thọ

304

32. Nguyễn Quốc Phi, Bùi Viết Sáng, Nguyễn Phương, Phạm Hùng, Nguyễn VănNguyên. Áp dụng một số bài toán địa chất xử lý tài liệu để nâng cao hiệu quả công tác tìmkiếm quặng đa kim khu vực Suối Thầu – Sàng Thần, Hà Giang

311

33. Nguyễn Phương, Đỗ Văn Thanh, Trần Văn Thành. Một số kết quả nghiên cứu vềđặc điểm quặng hóa mica vùng Khuôn Lầu, tỉnh Hà Giang

320

34. Nguyễn Phương, Đỗ Văn Thanh, Nguyễn Văn Dương. Đặc điểm phân bố và chấtlượng quặng mangan khu vực Trà Lĩnh – Trùng Khánh, Cao Bằng

327

35. Phan Viết Sơn, Nguyễn Tiến Dũng, Nguyễn Duy Hưng, Trương Hữu Mạnh, Nguyễn Xuân Ân. Áp dụng phương pháp toán logic và phươ ng pháp phân tích dengrammtrong xử lý tài liệu địa hóa nguyên sinh khu mỏ đồng Tả Phời, Lào Cai

339

36. Nguyễn Anh Tuấn, Lương Quang Khang. Đặc điểm quặng hóa và tiềm năng quặngchì – k ẽm khu vực Bản Vai – Bản Ran, Cao Bằng

344

37. Nguyễn Trọng Toan, Phan Viết Sơn, Trương Hữu Mạnh. Đặc điểm chất lượng và khảnăng sử dụng đá sét làm nguyên liệu sản xuất xi măng khu vực Ngọc Lặc – Thanh Hóa

350

38. Phạm Thị Thanh Hiền, Nguyễn Khắc Du, Phạm Như Sang. Một số đặc điểm ngọchọc của turmalin khu vực Khai Trung, Lục Yên, Yên Bái

357

39. Tạ Thị Toán, Nguyễn Khắc Du. Thành phần pha trong sản phẩm sứ dân dụng của sứBát Tràng

364



4


MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG ĐỘ BỀN

VÀ BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT HỆ TẦNG THÁI BÌNH Ở KHU VỰC HUYỆN

KỲ ANH HÀ TĨNH BẰNG THÍ NGHIỆM NÉN NGANG Phùng Hữu Hải, Bùi Văn B ình, Dương Văn B ình

Nguyễn Ngọc Dũng, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Tóm tắt: Thí nghiệm nén ngang (PMT) là thí nghiệm hiện trường tiên tiến, quy trình đơn giảnhiện đang được sử dụng tại Việt Nam. Kết quả từ thí nghiệm PMT cung cấp các chi tiêu cơ họccủa đất phù hợp hơn với điều kiện làm việc thực tế của đất nền, đặc biệt là của đất rời mà thínghiệm trong phòng còn hạn chế. Kết quả nghiên cứu của đề tài đối vớt đất thuộc hệ tầng Thái

Bình ở khu vực huyện Kỳ Anh, Hà Tĩ nh bằng PMT đã xác định được giá tr ị của một số chỉ tiêuđịa chất công trình của các lớp 2 - sét pha d ẻo chảy – chảy, 3 - sét pha d ẻo mềm – d ẻo cứng và

l ớp 4 – cát hạt mịn chặt vừa. Các giá trị này được sử dụng trong tính toán thết kế nền móngcông trình như tính độ lún và sức chịu tải của nền. Các chỉ tiêu xác định từ kết quả PMT cóquan hệ tương quan chặt với các chỉ tiêu thí nghiệm trong phòng và ngoài trời khác. Sử dụng

phương tr ình t ương quan này có thể đánh giá được trạng thái, sức chống cắt của đất và ngượcl ại có thể nội suy khả năng biến dạng theo phương ngang của đất nền khi xây dựng các côngtrình có biến dạng ngang. Kết quả nghiên cứu cho đất hệ tầng Thái Bình ở khu vực Kỳ Anh đã

xác định được hệ số tương quan R>0.75 và hệ số β ( β =P l ’/S u ) 17 và 20 cho l ớp 2 và lớp 3;quan hệ giữa mô đun nén ngang và mô đun thẳng đứng E P = 0,57 x E 0 đối với lớp 2, E P = - E 0

+30,4 đối với lớp 3, và E P =1.1xE spt – 23,7 đối với lớp 4. 1. Mở đầu

Chỉ tiêu độ bền, biến dạng là những chỉ tiêu cần thiết và quan trọng trong thiết kế, xử lýnền công trình. Thí nghiệm nén ngang (PMT) là một trong những thiết bị thí nghiệm hiện đại,quy trình đơn giản, thực hiện trong điều kiện trạng thái tự nhiên của đất nền nên các chỉ tiêu củađất nền xác định từ kết quả thí nghiệm là đáng tin cậy và phù hợp. Mặt khác, đố i với những lớpđất rời phương pháp thí nghiệm trong phòng hiện chưa cung cấp được các chỉ tiêu phục vụ thiếtk ế thì phương pháp thí nghiệm nén ngang đã giải quyết được phần nào hạn chế này của thínghiệm trong phòng. Vì vậy, những kết quả tính toán trực t iếp hoặc gián tiếp từ kết quả thínghiệm PMT là đáng tin cậy và phù hợp, đ ặc b iệt là đ ối với n hững công trình có tải trọngngang.

Các nghiên cứu đã chỉ ra đối với mỗi một loại đất tùy theo tuổi, nguồn gốc, thành phần,tr ạng thái và khu vực phân bố sẽ có một giá trị đặc trưng cho độ bền, biến dạng. Khu vực huyệnK ỳ Anh - Hà T ĩnh là nơi hoạt động xây dựng đang diễn ra mạnh mẽ, trong đó trọng tâm là khucông nghiệp vũng Áng. Mặt khác, đất trầm tích hệ tầng Thái Bình có bề dầy lớn, chiếm phầnlớn diện tích khu vực nghiên cứu, là đối tượng chịu tác dụng của tải trọng công trình đặc biệt làcác công trình vừa và nhỏ như đường giao thông, đường ống, bể chứa v.v... Vì vậy, việc xácđịnh giá trị đặc trưng cho độ bền, biến dạng của đất trầm tích hệ tầng Thái Bình từ k ết quả thínghiệm PMT và thí nghiệm trong phòng và ngoài trời khác là cần thiết. Theo tài liệu khảo sátđịa chất công trình và bản đồ địa chất tỷ lệ 1: 200.000 khu vực huyện Kỳ Anh các trầm tích cótuổi Holocen phân bố chủ yếu từ độ sâu 0,0 m đến 5 ,0m, được phân chia thành 3 lớp đất, cáclớp đất này được sắp xếp theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau [2]:

- Lớp 1(lớp đất thổ nhưỡng): sét pha, màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm, lẫn thực vật;

- Lớp 2: Sét pha, màu xám đen, trạng thái dẻo chảy đến chảy; - Lớp 3: Sét, màu xám vàng, xám nâu, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng;



5

- Lớp 4: Cát hạt mịn – hạt nhỏ, màu xám vàng, trạng thái xốp; - Lớp 5: Lớp đất tàn tích xám vàng, nâu vàng, trạng thái nửa cứng. K ết quảthí nghiệm PMT không chỉ cung cấp các chỉ tiêu tr ực tiếp như mô đun nén

ngang, áp lực giới hạn mà thông qua việc sử dụng phương trình tương quan còn cung cấp cácchỉ tiêu gián tiếp như sức kháng cắt không thoát nước, chỉ số quá cố kết cho thiết kế. Trong xây

dựng, quy hoạch,…ở những giai đoạn đầu đối với các công trình có tải trọng ngang có thể sửcác phương tr ình tương quan đã xây dựng để tính toán các chỉ tiêu theo phương ngang từ cácchỉ tiêu theo phương thẳng đứng của đất nền. Điều này là phù hợp với điều kiện làm việc củacông trình và tiết kiệm chi phí.

Vì vậy, xác định độ bền, biến dạng của đất nền từ kết quả thí nghiệm PMT, chỉ ra cácmối quan hệ tương quan và lập phương trình tương quan tương ứng, đánh giá mức độ tin cậycủa nó cho đất nền nói chung, đất hệ tầng Thái Bình phân bố ở khu vực huyện Kỳ Anh Hà Tĩnhnói riêng là cần thiết. Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo quan trọng cho công tác khảo sátđịa chất công trình, công tác quy hoạch xây dựng; đ ồng thời là tư liệu tố t p hụ c vụ công tácgiảng dạy và nghiên cứu khoa học. 2. Đặc trưng độ bền, biến dạng xác định từ kết quả thí nghiệm nén ngang

Đặc trưng độ bền, biến dạng xác định từ kết quả thí nghiệm PMT được thực hiện bằng phương pháp đồ thị, phương pháp này tiến hành như sau [3],:

- Biểu đồ thí nghiệm PMT gồm 3 đường, với những thí nghiệm đạt yêu cầu kĩ thuật thìcác đường (1), (2) và (3) có dạng như trên hình 1, (1): Đường chuẩn gen, (2): Đường thí nghiệm(P-V60), (3): Đường hiệu (V60-V30).

- Đường (2) được chia ra làm 3 đoạn: 0A, AB và BC. Ba đoạn này tương đương với bagiai đoạn làm việc của đất đá xung quanh ống nén: đoạn 0A (giai đoạn 1) tương đương với giai

đoạn làm tròn, phẳng thành hố khoan, đoạn AB (giai đoạn 2 - tuyến tính) tương đương với trạngthái làm việc tuyến tính của đất nền, đoạn BC (giai đoạn 3) thể hiện biến dạng dẻo c ủa đất.

1. Đườngchuẩn gen 2. Đườngthí nghiệm(P-V60)3. Đường

hiệu V

60-V30

Hình 1. Biểu đồ thínghiệm nénngang

P, Bar

V,cm3

1

3

2

A

B

C

P0 Pf

A”

A’

B’

Pf ”

2V0+Vc

Pl

P0”

D

B”



6

- Để xác định được ba đoạn 0A, AB, BC cần vẽ đường hiệu (V60-V30), đường 3. Đường(3) có dạng như hình 1, trên đường (3) cần xác định được các điểm A”, B”. Từ hai điểm A”, B”k ẻ hai đường thẳng song song với trục tung cắt đường (2) tại hai điểm A và B. Hai điểm A, Bchia đường (2) thành 3 đoạn 0A, AB và BC như hình 1.

a) Xác định áp lực giới hạn thí nghiệm

P0, Pf , Pl là các áp lực giới hạn cần xác định từ kết quả của thí nghiệm PMT. Từ điểm A, B kẻ đường thẳng song song với trục tung cắt trục hoành tại P0, Pf (P0 là áp lực bắt đầu của pha đàn hồi, Pf là áp lực cuối cùng cùng của pha đàn hồi)

Trên tr ục tung tại điểm có tọa độ (0, 2V0+Vc) k ẻ đường thẳng song song với trục hoành cắtđường (2) tại D. Từ D kẻ đường thẳng song song với trục tung cắt trục hoành tại Pl (Pl là áp lựcgiới hạn chảy, Vc là thể tích của buồng đo, V0 thể tích ban đầu của buồng đo, tương đương vớiáp lực P0).

b) Xác định áp lực giới hạn thực tế Từ A, B, D kẻ các đường thẳng song song với trục hoành, cắt đường (1) tại các điểm A’,

B’ và D’. Hoành độ của các điểm này lần lượt là P 0”, Pf ” và Pl” gọi là độ cứng tương ứng củamàng. Áp lực giới hạn thực tế được xác định theo công thức:

Pi’ = Pi - Pi” + Pt (1)trong đó: Pi’ là áp lực giới hạn thực tế cần xác định, P i là áp lực giới hạn thí nghiệm, P i” là độứng tương ứng của màng, Pt là áp lực thủy tĩnh được,được xác định bằng: P t = γnx h, h được xácđịnh theo công thức: h = a + b, a: là chiều cao máy, b: là chiều sâu mực nước dưới đất khi thínghiệm.

Vậy, áp lực giới hạn thực tế lần lượt là P0’, Pf ’ và Pl’. Áp lực giới hạn thực tế được sử dụngtrong tính toán và thiết kế.

c) Xác định mô đun nén ngang E p Mô đun nén ngang (E p) xác định từ kết quả thí nghiệm PMT được tính theo công thức:

E p = 2,66 (Vc + Vm) (2)

trong đó:Vc là thể tích của buồng đo, Vm =2

VV 0f − , Vf , V0 tương ứng với Pf , P0, d p = Pf ’ – P0

’

Bảng 1. T ổng hợp giá trị các chỉ tiêu của lớp 2 xác định từ kết quả TN PMT

,

dv = Vf – V0.Áp dụng phương pháp xử lý thống kê, đồ thị (đã trình bày ở trên) xác định các đặc trưng

độ bền, bến dạng (P0, Pf , Pl, E p) và tính toán các thông số thống kê (độ lệch bình phương trung bình, hệ số biến đổi, giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán) tương ứng cho đất hệ tầng Thái Bình phân bố ở khu vực huyện Kỳ Anh – Hà T ĩnh từ 60 biểu đồ kết quả thí nghiệm PMT của 3 lớp(lớp 2: Sét pha màu xám đen, trạng thái dẻo chảy, lớp 3: Sét pha màu xám vàng, tr ạng thái dẻod ẻo cứng và lớp 4: Cát hạt nhỏ màu xám vàng, trạng thái chặt vừa) phân bố ở các độ sâu khácnhau. K ết quả được trình bày trong bảng 1, 2, 3.

Chỉ tiêu Giá trị

p lực b t đ ucủa pha đàn hồi

p lực cu i cùngcủa pha đàn hồi

p lực giới hạnchảy

Mô đun nénngang

Ký hiệu P0 Pf Pl E p

Đơn vị x105 x10Pa 5 x10Pa 5 x10Pa 5Pa

Số lượng điểm TN 11

Giá tr ị trung bình 0,77 1,17 1,72 6,12

Giá tr ị tiêu chuẩn 0,77 1,17 1,72 6,12

Hệ số biến đổi 0,43 0,33 0,24 0,40

GT TT theo giới hạn I 0,60 0,97 1,51 4,90GT TT theo giới hạn II 0,67 1,05 1,59 5,40



7

Bảng 2. T ổng hợp giá trị các chỉ tiêu của lớp 3 xác định từ kết quả TN P MT

Chỉ tiêu

Giá trị


p lực cu icùng của pha

đàn hồi

p lực giớihạn chảy

Mô đun nénngang

Ký hiệu P0 Pf Pl E p Đơn vị x105 x10Pa 5 x10Pa 5 x10Pa 5PaS lượng đi m TN 25Giá tr ị trung bình 0,80 1,97 3,44 17,1Giá tr ị tiêu chu n 0,80 1,77 3,09 14,7Hệ s bi n đ i 0,41 0,54 0,40 0,45GT TT theo giới hạn I 0,69 1,45 2,34 10,2GT TT theo giới hạn II 0,74 1,57 2,63 11,9

Bảng 3. T ổng hợp giá trị các chỉ tiêu của lớp 4 xác định từ kết quả TN PMT Chỉ tiêu

Giá trị


p lực cu icùng của phađàn hồi

p lực giớihạn chảy

Mô đun nénngang

Ký hiệu P0 Pf Pl E p Đơn vị x105 x10Pa 5 x10Pa 5 x10Pa 5PaS lượng đi m TN 14Giá tr ị trung bình 1,31 2,73 4,78 32,2Giá tr ị tiêu chu n 1,31 2,73 4,78 27,0

Hệ s bi n đ i 0,28 0,34 0,31 0,44GT TT theo giới hạn I 1,14 2,32 4,10 21,6GT TT theo giới hạn II 1,21 2,48 4,40 23,7

3. Lập phương trình tương quan giữa các chỉ tiêu tính từ kết quả thí nghiệm PMT với cácchỉ tiêu thí nghiệm trong phòng và ngoài trời khác 3.1. Mô đun nén ngang với các chỉ tiêu thí nghiệm trong phòng và ngoài trời

Chỉ tiêu mô đun nén ngang E p xác định từ kết quả thí nghiệm PMT là một trong nhữngchỉ tiêu quan trọng nhất của thí nghiệm. Hiện nay, với xu hướng ngày càng sử dụng nhiều cáccông trình có phát sinh áp lực ngang như công trình có thiết kế tầng hầm, đường hầm, cống

ngầm,… điều đó đặt ra nhiệm vụ cho công tác khảo sát địa chất công trình là phải cung cấpthêm các chỉ tiêu theo phương ngang của đất nền khi xây dựng các công trình đó. Với nhữnggiai đoạn mà ta chỉ có các chỉ tiêu theo phương thẳng đứng của đất nền, để đánh giá được khảnăng biến dạng theo phương ngang của đất nền cần sử dụng phương trình tương quan đã xâydựng giữa các ch ỉ tiêu theo p hương thẳng đ ứng v ới mô đ un b iến d ạng ngang. Vì vậy, lập

phương tr ình tương quan giữa E p tính từ kết quả thí nghiệm PMT với chỉ tiêu thí nghiệm trong phòng và ngoài tr ời khác, sử dụng phương trình tương quan này đánh giá khả năng biến dạngtheo phương ngang của đất nền khi xây dựng các công trình có tải trọng ngang trong những giaiđoạn đầu của dự án hay những nghiên cứu khu vực phục vụ cho quy hoạch là cần thiết [1]. Ápdụng xây dựng phương trình tương quan giữa E p với các chỉ tiêu thí nghiệm trong phòng vàngoài tr ời của đất hệ tầng Thái Bì nh phân bố ở khu vực Kỳ Anh – Hà T ĩnh, một số phương

trình tương quan đã xây dựng được trình bày trong hình 2.



8

Hình 2. M ột số quan hệ tương quan giữa E p với các chỉ tiêu khác của lớp 2, 3 và 4.

Nhận xét: Quan hệ tương quan giữa E p và E0 hay E p với N30 có dạng đường thẳng, cácquan hệ tương quan này là rất chặt (hệ số quan hệ tương quan R biến đổi từ 0,85 đến 0,96).3.2. Lập phương trình tương quan giữa áp lực giới hạn chảy với các chỉ tiêu thí nghiệm

tr ong phòng vàngoài tr ời khác Áp lực giới hạn là một thông số quan trọng liên quan đến cường độ của đất nền. Từ giátr ị áp lực giới hạn có thể tính toán một số thông số khác của đất nền theo các công thức thựcnghiệm của một số tác giả. Quan trọng hơn, giá trị áp lực giới hạ n chảy (P l’) còn được sử dụngtr ực tiếp để tính toán sức chịu tải của nền móng theo công thức thực nghiệm của Ménard[4].Mặt khác, để đánh giá trạng thái hay sức kháng cắt không thoát nước (Su), tr ạng thái của đấtthông qua k ết quả thí nghiệm PMT và ngược lại cần thiết lập các phương trình tương quan giữaPl’ với các chỉ tiêu trạng thái của đất ở trong phòng và ngoài trời [1].

Ứng dụng, xây dựng quan hệ tương quan giữa Pl’ với IS, Pl’ với N30, Pl’ với Su cho các l ớp đất2, 3 và 4 phân b ố ở khu vực huyện Kỳ Anh – Hà T ĩnh. Một số kết quả được trình bày trong hình 3.

EP=0.57 x E0, R=0.91PT TQ EP và E0 của lớp 2

EP

E0

E P = - E 0 +30, R=0.96 PT TQ E P và E 0 của lớp 3

EP

E0

E P =2.68 xN 30-15, R=0.90 PT TQ E P và N 30 của lớp 3

E p

E30 E P =3.66 x N 30 , R=0.85 PT TQ E P và N 30 của lớp 4

E p

N30



9

Hình 3. M ột số phương trình tương quan giữa P l ’ với I s , N 30 của các lớp 2, 3 và 4.

Nhận xét: Chỉ tiêu Pl’ có quan hệ tương quan chặt với chỉ tiêu trạng thái Is và sức khángcắt không thoát nước Su của đất loại sét (hệ số quan hệ tương quan R biến đổi từ 0,8 đến 0, 93).Các phương tr ình quan hệ tương quan có dạng đường thẳng.

4. Kết luận và kiến nghị K ết luận

1. Nghiên cứu đặc trưng độ, bền biến dạng của các lớp 2, 3 và 4 phâ n bố ở khu vựchuyện Kỳ Anh Hà Tĩnh bằng kết quả của thí nghiệm PMT là phù hợp và cần thiết vì các lớp này

có diện phân bố tương đối rộng, chiếm diện tích chủ yếu khu vực ven biển, phù hợp là nền củacác công trình vừa và nhỏ như đường nội thị, bể chứa, đường ống.2. Nghiên cứu độ, bền biến dạng của đất bằng kết quả thí nghiệm PMT giúp cung cấp

các chỉ tiêu của đất phù hợp hơn với điều kiện làm việc của đất nền ở trạng thái tự nhiên và chỉtiêu cơ lý của một số loại đất như đất cát, dăm sạn, dăm sạn lẫn sét,… mà thí nghiệm trong

phòng còn hạn chế. 3. K ết quả nghiên cứu đã chỉ ra: - P0’, Pf

’, P l’

- Các chỉ iêu xác định từ kết quả thí nghiệm PMT như P l’, E p có quan hệ tương quanchặt với các chỉ tiêu cơ lý trong phòng và ngoài trời khác đặc biệt là các chỉ tiêu đặc trưng cho

tr ạng thái và độ bền của đất như độ sệt (I S), N30, sức kháng cắt không thoát nước Su. Có thể sửdụng các quan hệ tương quan này để đánh giá trạng thái, xác định S u của đất qua kết quả thí

và E p là các chỉ tiêu quan trọng tính trực tiếp từ thí nghiệm nén ngang, giátr ị tiêu chuẩn, giá trị tính toán của các lớp 2, 3 và 4 được trình bày trong bảng 1, 2 và 3.

P l ’= -1.7 I s +3.5, R = 0.78 PT tương quan P l ’ và I s của lớp 2

Pl’

Is

P l ’=3 x I s , R = 0.92 PT tương quan P l ’ và I s của lớp 3

Pl’

Is

Pl’

Su

P l ’=17 x S u ,R = 0.9 PT tương quan P l ’ và S u của lớp 2

P l ’=20 x S u ,R = 0.93 PT tương quan P l ’ và S u của lớp 3

Su

Pl’



10

nghiệm PMT hay ngược lại, đối với công tác khảo sát địa chất công trình phục vụ quy hoạchxây dựng, th iết k ế công trình có tải trọng ngang ở giai đ oạn đ ầu có thể sử dụng tài liệu thínghiệm trong phòng và ngoài trời khác để đánh giá chỉ tiêu biến dạng ngang của đất (E p).Ki ến nghị:

Để nâng cao độ tin cậy của kết quả nghiên cứu cần bổ sung thêm tài liệu khảo sát địa

chất công trình trong phòng và ngoài tr ời, tác giả kiến nghị: - Giá tr ị tiêu chuẩn và tính toán của một số chỉ tiêu xác định từ kết quả thí nghiệm PMTkhi đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực huyện Kỳ Anh ở giai đoạn sơ bộ đối vớicông trình có tải trọng ngang như đã trình bày trong bảng 1, 2 và 3.

- Hệ số β (β =Pl’/Su) của lớp 2 và lớp 3 lần lượt là 17 và 20. - Quan hệ giữa mô đun nén ngang và mô đun thẳng đứng, sử dụng phương trình E P =

0,57 x E0 đối với lớp 2, phương trình EP= - E0 +30,4 đối với lớp 3,phương trình EP=1.1xEspt –23,7 đối với lớp 4.

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Phạm Văn Minh, 2005. Nghiên cứu và đánh giá khả năng ứng dụng của phương pháp thí

nghiệm nén ngang trong khảo sát địa chất công trình. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Mỏ - Địa chất. [2]. Phùng Hữu Hải, 2012. Xác định đặc trưng độ bền và biến dạng của trầm tích hệ tầng TháiBình (aQ2

3tb) khu vực Kỳ Anh, Hà Tĩnh bằng thiết bị nén ngang (pressurmeter – PMT). Đề tài NCKH cấp cơ sở. Trường Đại học Mỏ - Địa chất. [3].Tr ần Văn Việt, 1998. Cẩm nang dùng cho k ỹ sư địa kỹ thuật. NXB Xây dựng. [4].Vũ Công Ngữ, Nguyễn Thái, 2006. Thí nghiệm đất hiện trường và ứng dụng trong phân tíchnền móng. NXB Khoa học và Kỹ thuật.

SUMMARY

Some results of the research on durability and deformation of soils of Thai BinhFormation in Ky Anh district, Ha Tinh province by PMT method

Phung Huu Hai, Bui Van Binh, Duong Van Binh, Nguyen Ngoc DungUniversity of Mining and Geology

β

Pressure meter test (PMT) is an advanced and simple in-situ test that is currently usedin Vietnam. The PMT results provide the mechanic parameters of soils in accordance with thereal working condition of soil, especially for loose soils that laboratory tests are can not be

precisely defined. Results of PMT applied to Thai Binh formation in Ky Anh district had definedthe some geo-engineering parameters in layer 2- very soft to soft sandy clay; layer 3- moderaterigid to rigid sandy clay, and layer 4- moderate rigid fine-grained sand. The paramaters

determined by PMT are well correlated and other parameters determined by laboratory andother field testing.. These correlative equations can be used to evaluate the state, the shear strength of soil and on the other handsthey can also be used to evaluate the horizontaldeformation capacity of the ground when the constructions have horizontaldeformation. Resultsof PMT testing on various types of soil of Thai Binh Formaiton in Ky Anh area have shown thatthe correlative coefficient R >0.75; coefficient

Người biên tập: TS. Nguy ễn Viết Tình

( β =P l ’/S u ) of layer 2 and 3 is 17 and 20,respectively. The relationship between vertical module and horizontal module is E P = 0.57 x E 0

for layer 2; E P = - E 0 +30.4 for layer 3 and E P =1.1xE spt - 23.7 for layer 4.



11

Tuyể n t ậ p báo cáo H ội nghị Khoa học l ần thứ 20, Đại học M ỏ - Địa chấ t, Hà N ội, 15/11/2012

NGHIÊN CỨU SƠ BỘ VỀ TÍNH CHẤT XÚC BIẾNCỦA ĐẤT YẾU HỆ TẦNG HẢI HƯNG VÙNG HÀ NỘI

Phạm Thị Việt Nga, Nguyễn Văn Phóng, Trường Đại học M ỏ - Địa chấ t

Tóm tắt: Bài báo này trình bày một số k ế t quả thí nghiệm ban đầu xác định tính chấ t xúc biế ncủa đấ t yế u hệ t ầng H ải Hưng khu vự c Hà N ội. Tính chấ t xúc biế n là tính chấ t thể hiện khả năngbiến đổi độ bề n thuận nghịch theo thờ i gian của đấ t loại sét sau khi bị xáo động. Theo đó, saukhi mẫ u chịu tác động của t ải tr ọng có tính chu k ỳ vớ i t ần số 5Hz và biên độ ứ ng suấ t d ọc tr ục

20kPa, cường độ kháng cắ t của mẫ u bị suy giảm. Tuy nhiên mức độ suy giảm giữ a các mẫ u có

tr ạng thái khác nhau là khác nhau. Lượ ng giảm τ max của mẫ u sét d ẻo chảy đạt đế n 28%, mẫ ubùn sét pha là 10% và sét pha d ẻo chảy là 9%.Cường độ kháng cắ t của mẫ u phục hồi d ần theo

thờ i gian vớ imức độ hồi phục diễ n ra nhanh trong vòng 24h sauđó ch ậm d ần. S ự hồi phục

không chỉ thể hiện trên giá tr ị τ max mà cả góc d ố c của đườ ng ứ ng suấ t cắ t.

1. Mở đầu

Thuật ngữ “xúc biến” hay “hiện tượ ng xúc biến” đượ c sử dụng ban đầu để chỉ hiệntượ ng chuyển đổi thuận nghịch “sol-gel” của các hệ phân tán keo khi chịu tác dụng cơ học. Tuynhiên, khái niệm này đã đư ợ c tổng quát hóa. Trong địa chất công trình, khi nghiên cứu các tínhchất của đất ngườ i ta thấy nhiều loại đất sét bị hóa lỏng hoặc hóa mềm khi bị xáo động hay chịutác dụng của các tác động cơ học khác, nhưng sau khi ngừng các tác động đó, lạ i tự khôi phụcđượ c tr ạng thái và độ bền ban đầu vớ i một tốc độ nào đó. V.D.Lomtadze đã gọi hiện tượ ng biếnđổi độ bền có tính thuận nghịch khi chịu các tác động cơ học đó là hiện tượ ng xúc biến. TheoV.D.Lomtadze, tính chất xúc biến có ở nhiều đất loại sét khác nhau: cát pha, cát hạt mịn và hạt

nhỏ lẫn bụi, sét pha và sét có độ ẩm cao, độ sệt không ổn định, đặc biệt là các đất loại sét có độ sệt chảy, chảy nhớ t, dẻo dính và đôi khi đượ c thể hiện cả ở đất nửa cứng trong điều kiện chấnđộng mạnh [1].

Hiện tượ ng xúc biến xảy ra làm thay đổi tr ạng thái của đất từ “cứng” sang “mềm” r ồi lại“cứng”, có thể làm thay đổi quá mức độ bền và độ ổn định của đất loại sét khi chịu tác dụng tảitr ọng t ĩnh và động. Do đó, nó có thể phá hoại độ ổn định của công trình, gây lún nhiều, gâytrượ t, làm tr ạng thái của đất xấu đi, đặc biệt ở những phần đất phải chịu tác dụng của tải tr ọngcó tính chu k ỳ.

Hiện nay, Hà Nội đang có tốc độ xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng r ất mạnh mẽ.Trong đó, nhiều công trình, đ ặc biệt là các công trình dân dụng và giao thông đã và đang đượ cxây dựng trên khu vực có sự phân bố của các loại đất yếu, có khả năng phát sinh hiện tượ ng xúc

biến. Vì vậy, việc nghiên cứu tính chất xúc biến của loại đất này cần đượ c chú ý, nhằm bổ sungthông tin đầy đủ cho thiết k ế nền và móng công trình. Việc nghiên cứu tính chất xúc biến ở Việt

Nam đến nay mớ i chỉ dừng ở việc nghiên cứu lý thuyết mà chưa có các phương pháp thựcnghiệm. Bài báo này trình bày nghiên cứu bước đầu về tính chất xúc biến, phương pháp xácđịnh và k ết quả thí nghiệm trên một số mẫu đất yếu trong khu vực Hà Nội.2. Phương pháp luận

Đối tượ ng nghiên cứu đượ c chọn là đất yếu thuộc hệ tầng Hải Hưng. Đây là các thànhtạo tr ầm tích phân bố khá r ộng rãi trong khu vực Hà Nội, có thành phần không đồng nhất, tính

bất đẳng hướ ng r ất rõ r ệt, tính biến dạng lớn, độ bền nhỏ và biến đổi trong khoảng r ộng [2]. Thínghiệm đượ c tiến hành trên các mẫu bùn sét pha, sét và sét pha dẻo chảy thuộc hệ tầng HảiHưng tại Hà Nội. Các chỉ tiêu vật lý của mẫu đất đượ c trình bày trong bảng 1.

Để xác định tính chất xúc biến của các vật liệu có tr ạng thái chảy nhớ t, cách tiến hànhthường là xác định độ nhớ t thuận nghịch của vật liệu trướ c và sau khi rung, cònđ ối vớ i các vật



12

liệu cứng hoặc đất hiện chưa có một phương pháp tiêu chuẩn nào. Tính chất xúc biến thườ ngđượ c nghiên cứu bằng cách k ết hợp các phương pháp nghiên cứu khác nhau như xuyên, cắt…để xác định độ bền của mẫu đất trước và sau kh i đã b ị xáo động bằng cách rung hoặc lắc[3;4;5;6;7].

Trong trườ ng hợp này, để xác định tính chất xúc biến của đất, độ bền của mẫu đượ c xác

định thông qua cường độ kháng cắt τmax xác định bằng thí nghiệm cắt phẳng vớ i hai tr ạng thái:nguyên dạng và xáo động vớ i cùng một cấ p áp lực σ = 0,5kG/cm2

Sốhiệumẫu

. Mẫu xáo động đượ c tiến hành bằng cách rung mẫu trên máy 3 tr ục động vớ i tần số 5Hz và biên độ ứng suất dọc tr ục σa=20kPa.Cường độ kháng cắt của các mẫu được xác định ngay sau khi rung và sau các khoảng thờ i giannghỉ khác nhau, tối đa là 7 ngày. 3. Kết quả thí nghiệm

Trên cơ sở tổng hợ p, phân tích các k ết quả thí nghiệm về chỉ tiêu vật lý, cường độ khángcắt trướ c và sau khi rung, các biểu đồ thể hiện sự suy giảm và phục hồi cường độ kháng cắtđượ c thành lậ p và trình bày trong các bảng và hình vẽ dưới đây (bảng 1, hình 1÷4).

Bảng 1. Các chỉ tiêu vật lý của các mẫu đấ t thí nghiệm (TCXD 45-78)Tên chỉ tiêu

Độẩm

Kh ilượng thể

tích tựnhiên

Kh ilượng

thể tíchkhô

Khốilượngriêng

Hệ sr ỗngtự

nhiên

Độ lỗr ỗng

Độ bãohòa

Giớihạnchảy

Giớihạndẻo

Chỉ sốdẻo

Độsệt

W γw γc γs e0 n G WL WP IP IS % g/cm g/cm3 g/cm3 3 % % % % %

Y4 68,5 1,50 0,89 2,66 1,989 66,5 91,6 74,0 47,7 26,3 0,79Y5 46,7 1,68 1,14 2,67 1,333 57,1 93,5 42,1 31,8 10,3 1,44Y6 23,6 2,01 1,62 2,68 0,652 39,5 97,0 23,9 14,0 9,9 0,97

Cường độ kháng cắt của cả ba mẫu đều giảm sau khi rung, tuy vớ i mức độ giảm khác nhau.

Hình 1. Biểu đồ đườ ng ứ ng suấ t cắt trướ c và sau khi rungmẫ u Y4 ; b) mẫ u Y5 ; c) mẫ u Y6

Vớ i khoảng thờ i gian nghỉ tối đa 7 ngày, sự hồi phục cường độ kháng cắt của các mẫuđượ c thể hiện rõ r ệt, tuy mức độ hồi phục của từng mẫu khác nhau.



13

Hình 2. Biểu đồ biể u diễ n ứ ng suấ t cắ t hồi phục theo thờ i gian- mẫ u Y4

Hình 3. Biểu đồ biể u diễ n ứ ng suấ t cắ t hồi phục theo thờ i gian- mẫ u Y5



14

Hình 4. Biểu đồ biể u diễ n ứ ng suấ t cắ t hồi phục theo thờ i gian- mẫ u Y6Không chỉ cường độ kháng cắt mà hệ số góc dốc của các đườ ng ứng suất cắt cũng tăng

theo thờ i gian.

Hình 5. Biểu đồ tăng hệ số góc d ố c theo thờ i giana) mẫ u Y4 ; b) mẫ u Y5

4. Nhận xét và kết luậnTừ các k ết quả nghiên cứu có thể rút ra một số nhận xét và k ết luận sau:- Các mẫu đất yếu thuộc hệ tầng Hải Hưng có thể hiện tính chất xúc biến.

- Việc xác định tính chất xúc biến của đất bằng phương pháp cắt phẳng vớ i hai tr ạng tháinguyên dạng và xáo động là khả thi.



15

- Dướ i tác dụng của tải tr ọng có tính chu k ỳ vớ i tần số 5Hz và biên độ ứng suất dọc tr ục20kPa, cường độ kháng cắt của cả ba mẫu đều giảm sau khi rung, tuy vớ i mức độ giảm khácnhau. Độ giảm τmax của mẫu sét dẻo chảy đạt đến 28%, mẫu bùn sét pha là 10% và sét pha dẻochảy là 9%.

- Theo thờ i gian nghỉ khác nhau, tối đa 7 ngày, cường độ kháng cắt của các mẫu dần hồi

phục. Tốc độ hồi phục độ bền thì giảm dần theo thời gian. Độ bền tăng nhanh trong khoảng thờ igian 24h ngay sau rung và giảm dần theo thờ i gian. Vớ i khoảng thờ i gian 7 ngày, cường độ kháng cắt phục hồi xấ p xỉ cường độ kháng cắt tr ạng thái nguyên dạng.

- Dựa trên các đườ ng biểu diễn cường độ kháng cắt có thể thấy, không chỉ giá tr ị τmax

tăng theo thờ i gian mà cả góc dốc của đườ ng ứng suất cắt cũng tăng dần theo thờ i gian.

TÀI LIỆU THAM KHẢO[1]. V.D.Lomtadze, 1978. Địa chất công trình – Thạch luận công trình. NXB ĐH và THCN, Hà

Nội.[2]. Nguyễn Viết Tình, 2001.Đ ặc tín h địa chất công trình các thành tạo Holoxen dướ i-giữa

nguồn gốc hồ - đầm lầy phụ tầng Hải Hưng dướ i (lbQIV

1-2

hh1), đánh giá khả năng sử dụng vàdự báo biến đổi của chúng dướ i tác dụng các hoạt động công trình và phát triển đô thị, lấy ví dụ cho khu vực Hà Nội. Luận án Tiến sỹ Địa chất, Hà Nội.[3]. Ernst Ackermann, 1950. Thixotropy and flow properties of fine grained soils. Nationalresearch council of Canada, Ottawa.[4]. Garth Chapman, 1949. The thixotropy and dilatancy of a marine soil. Queen Mary College,London.[5]. J.Abraham Díaz-Rodríguez and J.Carlos Santamarina, 2001. Thixotropy: The case ofMexico city soils.[6]. K.Wichmann et al, 2003. Physical properties-Solidity, Thixotropic behaviour and Piling

behaviour. Report No.22 of Horizontal project, Germany.

[7]. Vitalijs Lakeview et al, 2011. Thixotropic properties of Latvian clays. Proceedings of the8th

Ngườ i biên tậ p: TS. Nguy ễ n Vi ế t Tình

International Scientific and Practical Conference. Volume 1, Latvia.SUMMARY

Initial study on thixotropic properties of the soft soilsof Hai Hung Formation in Ha Noi area

Pham Thi Viet Nga, Nguyen Van Phong, University of Mining and Geology This paper presents preliminary experimental results to determine the thixotropy of soft

soils of Hai Hung Formation in Hanoi. Thixotropy implies the reversible to decline andrecovery initial conditions of clayey soil after remolding. With this principle, when affected bycyclic load with frequency 5Hz and axial stress 20kPa,shear strength of the samples decreasedbut the rate of decline between the samples with different states are different. The reduction in

τ max of reaches 28% for soft clay samples, 10% for sandy clay mud and 9% for soft sandy clay.The shearing resistance increases with time in which the degree of recovery occurs rapidlywithin 24 hours and then gradually slows down. The recovery is not only reflected by the value

of τ max but also by the slope angle of the stress-strains curve.



16


ĐÁNH GIÁ, DỰ BÁO VÀ PHÂN VÙNG CƯỜ NG ĐỘ HOẠT ĐỘNG

TRƯỢ T LỞ VÙNG ĐỒI NÚI QUẢNG TRỊ - THỪ A THIÊN HUẾ BẰNGPHƯƠ NG PHÁP MÔ HÌNH TOÁN - BẢN ĐỒ VỚ I SỰ TRỢ GIÚP CỦA CÔNG NGHỆ GIS

Nguyễn Thị Thanh Nhàn, Nguyễn Thanh, Trường Đại học K hoa học Huế Tạ Đứ c Thịnh, V ụ Khoa học Công nghệ , Bộ Giáo d ục - Đào t ạo

Tóm tắt: Phươ ng pháp mô hình toán - bản đồ vớ i sự tr ợ giúp của công nghệ GIS được ápd ụng để d ự báo nguy cơ tr ượ t l ở đấ t đá trên cơ sở thành l ậ p bản đồ phân vùng nguy cơ tr ượ t l ở

đấ t đ á ở vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế. K ế t quả nghiên cứu cho thấ y vùng đồinúi Quảng Tr ị - Thừa Thiên Huế ngu y cơ tr ượ t l ở ở cấ p độ mạnh chiế m ưu thế (chiế m32,07%); vùng có nguy cơ tr ượ t l ở trung bình chiế m 10,86%; vùng có nguy cơ tr ượ t l ở yế uvà r ấ t yế u chiế m 53,88%. Tr ượ t l ở t ậ p trung l ớ n nhấ t ở các xã H ướ ng Lậ p, H ướ ng Việt,

H ướ ng Phùng, H ướ ng Linh, Dakrong, Tà Long, Húc Nghì, H ồng Thủ y, A Roàng vớ i mật độ t ừ 15 - 25 khố i tr ượ t/100km2

Ở Việt Nam, công tác đánh giá, dự báo mức độ nhạy cảm (tổn thươ ng) hay đánh giácườ ng độ hoạt động địa động lực tr ượ t lở đất đá trong vài thậ p k ỷ tr ở lại đây đã đượ c “nhậ pnội” và áp dụng ngày càng sâu r ộng hơ n như: phươ ng pháp tư liệu viễn thám, phươ ng phápGIS, đặc biệt là phươ ng pháp phân tích đa chỉ tiêu (Tr ần Thanh Hà 2007, Tr ần Mạnh Liễu2008, Nguyễn Thanh Sơ n 1996). Trên nền tảng của phươ ng pháp tiế p cận đa chỉ tiêu, một số tácgiả đã sử dụng các phươ ng pháp ma tr ận định lượ ng (Nguyễn Đức Lý 2010, Nguyễn Thị Thanh

Nhàn 2008), phươ ng pháp phân tích quy trình thứ bậc Saaty T.L. (Tr ần Anh Tuấn 2005,

Nguyễn Quốc Thành 2006, Tr ần Thanh Hà 2007, Nguyễn Thị Thanh Nhàn 2008); phươ ng pháp Sinmap (Hoàng Anh Tuấn 2008, Lê Công Tuấn & nnk 2008,…); phươ ng pháp xác suất

gây ảnh hưở ng l ớ n đế n giao thông và cuộc sống của cộng đồng địa phương .

1. Khái quát và đề xuất phương pháp dự báo trượ t lở đất đá đối với vùng đồi núi QuảngTrị - Thừa Thiên Huế

Tr ướ c đây, để nghiên cứu các quá trình dịch chuyển tr ọng lực trên sườ n dốc, ngườ i ta

thườ ng sử dụng hệ phươ ng pháp nghiên cứu truyền thống như: phươ ng pháp phân tích lịch sửtự nhiên, phươ ng pháp đồng dạng địa chất công trình, phươ ng pháp mô hình hóa,… Từ giữa thế k ỷ 20 cho đến ngày nay, việc đánh giá mức độ nhạy cảm (tổn thươ ng) và dự báo khả năng phátsinh tai biến tr ượ t lở đất đá trên sườ n dốc có sự phát triển mạnh mẽ và đa dạng. Tuy

phươ ng pháp tiế p cận trong đánh giá, dự báo tr ượ t lở đất đá ít nhiều có sự khác nhau, nhưngvẫn có thể ghép gộ p thành 5 nhóm phươ ng pháp đánh giá, phân vùng mức độ nhạy cảm sauđây [2,3,5]:

- Phương pháp phân tích b ản đồ địa mạo (Verstappen H.T. 1983, Cardinali M. 2002,…)- Phươ ng pháp viễn thám - GIS (Guzzetti F. 1999 - 2006, Moreiras S.M. 2005,

Wieczorek G.F. 1984,...).- Phươ ng pháp phát hiện hay heuristic (Anbalagan R. 1992, Nagarazia R., 2000,

Pachauri A.K. 1998, Saaty T.L. 1972 - 2000, Saha A.K. 2002,...).- Phươ ng pháp thống kê xác suất (Carrara A. 1983, Lee S. 2006, Van Westen C.J. 1997,...).- Phươ ng pháp quyết định hay Deterministic (Dietric W.E. 1995, Montgomery

D.R.1994, Pack R.T. 2005,...).



17

thống kê vớ i sự tr ợ giúp GIS (Nguyễn Quốc Thành 2006, Tạ Đức Thịnh 2010, Phạm Văn Hùng2011) để đánh giá và dự báo quá trình địa chất động lực này [1,2,3,5].

Có thể nói việc đề xuất các phươ ng pháp dự báo mớ i đưa vào thử nghiệm ở nướ c tatrong thờ i gian qua khá phong phú và hiện đại. Xét về bản chất, những phươ ng pháp đó đềuxuất phát từ phươ ng pháp phân tích đa chỉ tiêu các nguyên nhân, điều kiện phát sinh - phát triển

vớ i cách tiế p cận, giải quyết bài toán khác nhau. Tuy nhiên, khả năng áp dụng, mức độ tin cậycác k ết quả dự báo của từng phươ ng pháp hoàn toàn không giống nhau do có sự khác biệt về bản chất, cơ chế các tai biến trên sườ n dốc, cũng như việc lựa chọn yếu tố và thang bậc đánhgiá, dự báo mức độ nhạy cảm của chúng.

Trên cơ sở t ính đặc thù về điều kiện tự nhiên và nhân tạo, cũng như những yếu tố ảnhhưở ng tr ực tiế p đến các tai biến sườ n dốc vùng nghiên cứu, chúng tôi đề xuất vận dụng

phươ ng pháp mô hình toán - bản đồ vớ i sự tr ợ giúp của công nghệ GIS để lậ p bản đồ phânvùng dự báo nguy cơ tr ượ t lở đất đá cho vùng đồi núi Quảng Tr ị - Thừa Thiên Huế. Nội dungchi tiết của phươ ng pháp và k ết quả nghiên cứu sẽ đượ c trình bày như dướ i đây.2. Xây dựng bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ trượt lở đất đá trên sườn dốc, mái dốcvùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế

Bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ tr ượ t lở đất đá đượ c xây dựng trên cơ sở lựa chọncác yếu tố là các nguyên nhân hoặc điều kiện ảnh hưở ng tr ực t iế p đến quá trình tr ượ t lở đất đá,đồng thờ i xác định tầm quan tr ọng, mức độ ảnh hưở ng (vai trò) của từng yếu tố trong tổng hợ pcác yếu tố tác động đối vớ i quá trình tr ượ t lở đất đá trên cơ sở cho điểm và tính tr ọng số, hiển thị k ết quả theo quy mô và cườ ng độ tác động (hình 1).

Hình 1. S ơ đồ tích hợ p mô hình tr ọng số vào GIS để xây d ự ng bản đồ phân vùng

d ự báo nguy cơ tr ượ t l ở đấ t đ á.

2.1. Xây d ự ng h ệ th ố ng các ch ỉ tiêu đ ánh giá ch ủ y ế u quy ế t định đế n quá trình tr ượ t l ở đấ t đ á vùng đồi núi 2.1.1 Lự a chọn yế u t ố môi tr ườ ng t ự nhiên - k ỹ thuật đư a vào ma tr ận đánh giá t ươ ng tác

Việc xác định các yếu tố tác động phải khoa học, có căn cứ, các yếu tố đượ c đưa vàotuyển chọn phải mang tính đại diện cao và quan tr ọng đối vớ i quá trình tr ượ t lở đất đá. Thựctiễn nghiên cứu tr ượ t lở đất đá của nhiều nhà nghiên cứu cho thấy số lượ ng các yếu tố hình thànhtr ượ t lở đất đá đượ c chọn vào khoảng 10 - 20, phổ biến nhất là 13 - 16. Trên cở sở xem xét mố itươ ng tác giữa thạch quyển, khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển và quyển k ỹ thuật để lựa chọn ranhững yếu tố thuộc các quyển này bao gồm các yếu tố tác động về khí tượ ng - thủy văn, địachất, địa hình - địa mạo, địa chất thuỷ văn, tính chất cơ lý đất đá, hoạt động kinh tế - côngtrình v.v.. thuộc vùng đồi núi. Bên cạnh đó, k ết hợ p phươ ng pháp chuyên gia, k ết quả thí

nghiệm, quan tr ắc thực tế cùng vớ i việc tham vấn ý kiến của nhiều nhà khoa học, để đánh giácườ ng độ hoạt động địa động lực tai biến tr ượ t lở đất đá taluy đườ ng Hồ Chí Minh đi qua lãnh



18

thổ đồi núi Quảng Tr ị - Thừa Thiên Huế, tác giả đã lựa chọn 11 yếu tố hình thành tai biếntr ượ t lở và đượ c trình bày ở bảng 1 [1,2,3,4].

Bảng 1. Chọn lựa các yếu tố tác động chính trong môi trường tự nhiên kỹ thuật vùngđồi núi Quảng T r ị - Thừa Thiên Huế

1 - Lượ ng mưa trung bình năm (A)

2 - Hoạt động kinh tế - công trình (B)

3 - Đặc điểm thạch học và cấu trúc của đất đá (C)

4 - Mật độ phá hủy kiến tạo, chấn đoạn (D)

5 - Bề dày, độ bền kháng cắt đất đá phong

hóa mạnh và hoàn toàn (E)

6 - Độ phong phú nướ c (G)

7 - Độ dốc mái dốc, sườ n núi đồi (H)

8 - Phân cắt sâu của địa hình (I)

9 - Lớ p phủ thực vật (K)

10 - Vận động tân kiến tạo (L)

11 - Phân cắt ngang của địa hình (M)

2.1.2. Đánh giá cườ ng độ tác động của các yế u t ố hình thành tr ượ t l ở đấ t đ á theo mứ c độ nhạ ycảm (r ấ t yế u, yế u, trung bình, mạnh, r ấ t mạnh) và thành l ậ p bản đồ phân vùng d ự báo nguy cơ tr ượ tl ở đấ t đ á theo t ừ ng yế u t ố (Bản đồ thành phần) t ỷ l ệ 1:50.000 a. Lượ ng mư a năm

Yếu tố lượ ng mưa năm là quan tr ọng nhất trong các yếu tố, nó ảnh hưở ng tr ực tiế p đếnhoạt động tr ượ t lở đất đá sườ n dốc, mái dốc vùng đồi núi. Yếu tố lượ ng mưa này thườ ng liênquan vớ i bão, áp thấ p nhiệt đớ i và gió mùa Đông Bắc nên đượ c chọn hệ số tầm quan tr ọng caonhất (IA = 9). Trên cơ sở số liệu, đã xây dựng bản đồ phân vùng dự báo cườ ng độ tr ượ t lở đấtđá theo lượ ng mưa trung bình năm và phân thành 5 cấ p giá tr ị tươ ng ứng vớ i mức độ tác độngcủa nó đến tai biến tr ượ t lở đất đá lãnh thổ nghiên cứu. K ết quả phân cấ p và đánh giá yếu tốlượ ng mưa trung bình năm đượ c thể hiện chi tiết ở bảng 2.

Bảng 2. Phân cấ p và đ ánh giá yế u t ố l ượ ng mưa trung bình năm

Yếu tố

ảnhhưở ng

Ký

hiệu

Cấp nguy cơ tác động(mức độ ảnh hưở ng)

Mij

Cấ pđộ ảnhhưở ngđến tai biếntrượ t

lở

Số

điểm

trượ tlở

Diện tích

(km2

Diện

tích

(%))

Mật độ Điểm

số

Tr ọngsố

Điểmtính

WiXij

Lượ ngmưa

trung bìnhnăm

R,mm/năm

A

R < 2200 mm/năm R ấtyếu 43

1079,59 13,81 0,0398 1

0,2141

0,2141

R = 2200 - 2600 mm/năm Yếu 125 2204,57 28,21 0,0567 3 0,6423

R = 2600 - 3000 mm/năm Trung bình 45

1962,20 25,11 0,0229 5 1,0705

R = 3000 - 3400 mm/năm Mạnh 27 1274,33 16,30 0,0212 7 1,4987

R > 3400 mm/năm R ất

mạnh 1801294,99 16,57 0,1390 9 1,9269

b. Hoạt động kinh t ế công trình Các hoạt động kinh tế - công trình trên sườ n dốc, mái dốc có tác động mạnh, ảnh hưở ng

tr ực tiế p và làm phức tạ p hóa thêm quá trình tr ượ t lở đất đá trên sườ n dốc. Hoạt động này diễnra khá đa dạng, phổ biến và bao trùm trên khắ p các sườ n dốc, mái dốc nên chọn hệ số tầm quan



19

tr ọng cao (IB = 9). Để sắ p xế p các hoạt động kinh tế - công trình một cách có hệ thống, tránhtrùng lặ p và thuận lợ i cho việc định cấ p cườ ng độ tác động và xây dựng bản đồ phân vùng dự

báo cườ ng độ tr ượ t lở đất đá theo mức độ tác động của hoạt động kinh tế - công trình, chúng tôiđã gộp lại một số yếu tố k ỹ thuật có tác động tươ ng tự, đồng thờ i chỉ chọn lọc những hoạt độngmang nét đặc tr ưng, nổi bật và có ảnh hưở ng mạnh đến quá trình tr ượ t đất đá trên sườ n dốc, mái

dốc. K ết quả phân cấ p và đánh giá chi tiết yếu tố hoạt động kinh tế - công trình đượ c đượ c phân tích và thể hiện chi tiết ở bảng 3.

Bảng 3. Phân cấ p và đ ánh giá yế u t ố hoạt động kinh t ế - công trình

Yếu tố

ảnhhưở ng

Ký

hiệu

Cấp nguy cơ tácđộng

(mức độ ảnhhưở ng) Mij

Cấp độ ảnh

hưở ngđến tai biến

trượ t lở

Số

điểm

trượ tlở

Diện tích

(km2

Diện

tích

(%))

Mật độ Điểm

số

Tr ọngsố

Điểmtính

WiXij

Hoạtđộng

kinhtế -

côngtrình

B

Lãnh thổ (r

ừng)nguyên sinh R ất yếu 0 83,97 1,07 0,0000 1

0,2141

0,2141

Khu vực ít bị tácđộng kinh tế, hoặccanh tác khoa học

Yếu 35 3805,78 48,69 0,0339 3 0,6423

Khu vực canh tác bừa bãi, chặt pháđốt r ừng phổ biến

Trung bình

67 2843,16 36,38 0,0236 5 1,0705

Lãnh thổ khai thác

khoáng sản, xâydựng công trìnhdân dụng, đườ ngdây cao thế

Mạnh 313 1032,69 13,21 0,0822 7 1,4987

Lãnh thổ xây dựngcác tuyến đườ nggiao thông, các hệ thống thủy điện -thủy lợ i

R ấtmạnh

5 50,08 0,64 0,0998 9 1,9269

c. Đặc điểm thạch học và cấu trúc của đất đá

Đặc điểm thạch học và cấu trúc của đất đá đượ c quyết định bở i nguồn gốc, điều kiệnthành tạo, mức độ thành đá, quá trình biến đổi biểu sinh,… Đây là những yếu tố có vai trò quantr ọng, quyết định độ ổn định của môi tr ườ ng địa chất dướ i tác động của mưa và các yếu tố khác,nên tác giả chọn hệ số tầm quan tr ọng IC = 7. Trên cơ sở bản đồ địa chất khu vực, quan tr ắcthực tế, k ết quả nghiên cứu bản thân và tham khảo từ các chuyên gia, dựa vào nguồn gốc thành tạo,đặc điểm phong hóa, mức độ nguyên tươ i và vụn nát của đất đá, đã định bậc cườ ng độ tác động,mức độ ảnh hưở ng và xây dựng bản đồ phân vùng dự báo cườ ng độ tr ượ t lở đất đá theo theo đặcđiểm thạch học và cấu trúc của đất đá. K ết quả phân cấ p và đánh giá chi tiết yếu tố đặc điểmthạch học và cấu trúc của đất đá đượ c đượ c phân tích và thể hiện chi tiết ở bảng 4.



20

Bảng 4. Phân cấ p và đ ánh giá yế u t ố đặc đ iể m thạch học và cấ u trúc của đấ t đá

Yếu tố ảnh

hưở ng

Kýhiệu


(mức độ ảnh

hưở ng) Mij

Cấp độ ảnh

hưở ngđến tai

biếntrượ t lở

Số điểmtrượ t

lở

Diện tích(km2

Diện

tích

(%)

)Mật độ

Điểm

đánh

giá

Tr ọng số Điểmtính

WiXij

Đặcđiểmthạchhọc và

cấutrúc

của đấtđá

C

Đá cấu tạo khối, phân lớ p r ất dày >1,0m

R ất yếu33

918,35 11,75 0,0359 1

0,0892

0,0892

Đá phân lớ p vớ i bề dày lớ p 1,0 -0,2m

Yếu85

673,35 8,62 0,1262 3 0,2676

Đá phân lớ pmỏng, phân phiến(0,2 - 0,01m)

Trung bình 178

1908,85 24,42 0,0932 5 0,4460

Đá phân phiến(phiến mỏng <0,01m)

Mạnh117

3374,36 43,17 0,0347 7 0,6244

Đất mềm r ờ i R ất mạnh 7 940,77 12,04 0,0074 9 0,8028

d. M ật độ các đớ i phá hủy kiến t ạo và chấn đoạn

Mật độ các đớ i phá hủy kiến tạo và chấn đoạn là dạng phá hủy kèm theo sự dịchchuyển của các phần bị đứt tách ra của thể địa chất. Do lãnh thổ nghiên cứu có địa hình phâncắt sâu mạnh vớ i hệ thống các đứt gãy lớ n đang hoạt động nên yếu tố này ảnh hưở ng khá rõr ệt đến quá trình tr ượ t đất đá, do đó chọn hệ số tầm quan tr ọng ID = 7. Trên cơ sở bản đồ địachất, bản đồ kiến tạo của khu vực, tài liệu thực tế các điểm tr ượ t lở phân bố trong lãnh thổnghiên cứu và ý kiến tham khảo của các chuyên gia đầu ngành, chúng tôi đã tiến hành phâncấ p, đánh giá và xây dựng bản đồ phân vùng cườ ng độ tác động, và mức độ ảnh hưở ng của yếu tố

này đến tai biến tr ượ t lở đất đá. Chi tiết đượ c trình bày ở bảng 5. Bảng 5. Phân cấ p và đ ánh giá yế u t ố mật độ phá hủ y kiế n t ạo, chấ n đ oạn

Yếu tố ảnh

hưở ng

Kýhiệu

Cấp nguy cơtác động (mứcđộ ảnh hưở ng)

Mij

Cấp độ ảnh


trượ t lở

Số điểmtrượ t

lở

Diện tích(km

2

Diệntích

(%))

Mật độ Điểm

số Tr ọng

số

Điểmtính

WiXij

Mật độ

phá hủykiếntạo,chấn

đoạn Df ,km/km

D

2

Df < 0,15km/km

R ất yếu2 253 6116,18 78,26 0,0414 1

0,0892

0,0892

Df = 0,15 -

0,30 km/kmYếu2

15 147,12 1,88 0,1020 3

0,2676

Df = 0,31 -0,45 km/km

Trung bình2

8 176,08 2,25 0,0454 50,4460

Df = 0,46 -0,60 km/km

Mạnh2 4 164,14 2,10 0,0244 7

0,6244

Df > 0,60km/km

R ấtmạnh2

140 1212,16 15,51 0,1155 90,8028

e. Bề dày, độ bề n kháng cắ t của đấ t đ á phong hóa mạnh và hoàn toàn Bề dày, độ bền kháng cắt của đất đá phong hóa mạnh và hoàn toàn là những yếu tố môi

tr ườ ng có vai trò quan tr ọng, quyết định độ ổn định của MTĐC nên chúng tôi chọn hệ số tầm



21

quan tr ọng IE = 7. Thực tế cho thấy tr ượ t đất đá thườ ng xảy ra ở những khu vực có bề dày vỏ phong hoá tươ ng đối dày (>25m) thuộc các thành tạo Bến Giằng - Quế Sơ n, Long Đại, A Lin,Tân Lâm, A Vươ ng, các đớ i phá hủy kiến tạo dọc theo các đứt gãy, các thành tạo Q. Vùng đồinúi Tr ị Thiên tr ượ t lở thườ ng xuất hiện ở đá phong hóa mạnh đến hoàn toàn dày 25,1 - 35m. ϕ = 30 - 240, C = 0,50 – 0,19 kG/cm2. Trên cơ sở bản đồ địa chất vùng đồi núi Quảng Tr ị - Thừa

Thiên Huế tỉ lệ 1:50.000 đượ c thành lậ p, chúng tôi đã dựa vào thành phần thạch học, tuổi,nguồn gốc của các hệ tầng, phức hệ để thành lậ p bản đồ phân vùng dự báo cườ ng độ tr ượ t lở đấtđá theo bề dày, độ bền kháng cắt đất đá phong hóa mạnh và hoàn toàn. Việc định cấ p và đánhgiá chi tiết yếu tố này đượ c trình bày ở bảng 6.

g. Độ phong phú nướ c Độ phong phú nướ c là khả năng chứa nướ c của đất đá, vớ i nguồn cấ p chủ yếu là nướ c mưa,

nướ c mặt, nướ c dướ i đất. Tác động của nướ c dướ i đất đượ c xem như là nguyên nhân tr ực tiế p gâyra tai biến tr ượ t lở đất đá, nhất là đất đá phong hóa các đớ i tàn - sườ n tích edQ, đớ i phong hóahoàn toàn IA1 và đớ i phong hóa mạnh IA2, nên chúng tôi chọn hệ số tầm quan tr ọng IG = 7. Trêncơ sở xác định lưu lượ ng các lỗ khoan bơ m hút nướ c trong đất đá, điều tr a ĐCTV vùng đồi núi,

chủ yếu triển khai theo các lộ trình, quan tr ắc vết lộ nướ c dướ i đất, công tác khoan đào thăm dò, bơ m hút nướ c thí nghiệm của các đơ n vị địa tầng ĐCTV đã xác định đượ c lưu lượ ng (Q) của cácthành tạo (hệ tầng, phức hệ) đất đá và sự xuất hiện các điểm tr ượ t lở trong các hệ tầng tác giả đãthành lậ p bản đồ phân vùng dự báo cườ ng độ tr ượ t lở đất đá theo độ phong phú nướ c và đượ c

phân chia theo 5 cấ p độ từ r ất yếu đến r ất mạnh. Cụ thể đượ c thể hiện chi tiết trong bảng 7.

Bảng 6. Phân cấ p và đ ánh giá yế u t ố bề dày, độ bề n kháng cắ t đấ tđá phong hóa mạnh và hoàn toàn.

Yếu tố ảnh hưở ng Kýhiệu Cấp nguy cơ tác động(mức độ ảnh hưở ng) Mij

C p độ ảnh

hưở ngđến tai biến trượ t

lở

Số

điểmtrượ t lở

Diện tích(km2

Diện

tích(%)

)Mật độ Điểm

số Tr ọngsố

Điểmtính

WiXij

Bề dày,độ bềnkhángcắt đất

đá phong

hóamạnh

và hoàntoàn

E

Đá phong hóa mạnh vàhoàn toàn dày <5m cógiá tr ị phổ biến của ϕ = 35 - 270, C = 1,5 -0,25 kG/cm

R ất yếu

2

6 117,09 1,50 0,0512 1

0,0892

0,0892

Đá phong hóa mạnhvà hoàn toàn dày 5m -15m, giá tr ị phổ biếncủa ϕ = 34 - 260, C =

1,0 - 0,23 kG/cm

Yếu

2

124 1442,40 18,46 0,0860 3 0,2676

Đá phong hóa mạnhdày 15,1 - 25m, ϕ =32 - 230, C = 0,75 -0,21 kG/cm

Trung bình

2

107 4149,14 53,09 0,0258 5 0,4460

Đá phong hóa mạnhđến hoàn toàn dày 25,1- 35m, ϕ = 30 - 240, C= 0,50 - 0,19 kG/cm

Mạnh2

176 1165,27 14,91 0,1510 7 0,6244

Đá phong hóa mạnhvà hoàn toàn dày >35m, ϕ = 27 - 180, C

= 0,25 - 0,17 kG/cm

R ấtmạnh

2

7 941,78 12,05 0,0074 9 0,8028

Bảng 7. Phân cấ p và đ ánh giá yế u t ố độ phong phú nướ c



22

Yếu tố ảnh

hưở ng

Kýhiệu

Cấp nguy cơ tác động(mức độ ảnh hưở ng) Mij

C p độ ảnhhưởng đến

tai biếntrượ t lở

Số điểm

trượ t lở

Diện tích(km

2Diện tích

(%))Mật độ

Điểmsố

Tr ọngsố

Điểmtính

WiXij

Độ phong phúnướ c G

Thành tạo đá sét, đá cứngchặt sít, đất mềm r ờ i mùakhô vớ i Q < 0,01 - 0,1l/s

R ất yếu 0 645,13 8,25 0,0000 1

0,0892

0,0892

Tr ầm tích lục nguyên, lụcnguyên phun trào có Q =0,11 -0,25l/s

Yếu 183 1990,12 25,46 0,2837 3 0,2676

Thành tạo biến chất, tr ầmtích lục nguyên, xâmnhậ p vớ i Q = 0,26 -0,40l/s

Trung bình 95 4147,57 53,07 0,0477 5 0,4460

Lục nguyên thô, phuntrào bazan, lục nguyên -cacbonat vớ i Q = 0,41 -0,60l/s

Mạnh 131 1032,86 13,22 0,0316 7 0,6244

Đ t đá nứt nẻ mạnh, đá

vôi Karst hóa vớ i Q >0,60l/s R ất mạnh 11 645,13 8,25 0,0107 9 0,8028

h. Độ d ốc Độ dốc địa hình là một trong những tác nhân chủ yếu phá vỡ sự cân bằng của khối đất

đá cấu tạo nên sườ n dốc. Ở những nơ i độ cao của sườ n dốc càng lớ n thì càng dễ phát sinhdịch chuyển đất đá trên sườ n dốc. Hầu hết các điểm dịch chuyển đất đá xảy ra nhiều ở nhữngkhu vực có độ cao 500m - 800m, > 800m vớ i góc dốc từ 260 đến 450, và > 450 . Đây là yếu tốcó vai trò quan tr ọng, ảnh hưở ng đến độ ổn định của sườ n dốc, mái dốc dướ i tác động của mưa nêntác giả chọn hệ số tầm quan tr ọng IH = 7.

Dựa vào bản đồ mô hình số địa hình tỷ lệ 1:200.000 chúng tôi đã phân tích bằng modul

Slope của phần mềm ARC/INFO để thành lậ p bản đồ độ dốc. Trên cơ sở bản đồ mô hình số địahình, thực tế khảo sát, k ết hợ p vớ i số lượ ng các điểm tr ượ t xuất hiện trong lãnh thổ vùng đồi núiQuảng Tr ị - Thừa Thiên Huế, đã xây dựng bản đồ phân vùng dự báo cườ ng độ t r ượ t lở đất đátheo độ dốc vớ i 5 cấ p độ ảnh hưở ng từ r ất yếu đến r ất mạnh chi tiết đượ c trình bày ở bảng 8.

Bảng 8. Phân cấ p và đ ánh giá của yế u t ố độ d ố c

Yếu tố ảnh hưở ng

Kýhiệu

Cấp nguy cơtác động


Cấp độ ảnh

hưở ngđến tai biếntrượ t

lở

Số điểm

trượ t lở

Diện tích

(km2

Diện

tích (%))Mật độ

Điểm

số Tr ọng

số

Điểmtính

WiXij

Độ dốcmái dốc,sườ n núi

đồi

β , độ

H

β < 15 R ấtyếu0 124 4220,19 54,00 0,0294 1

0,0892

0,0892

β = 15 - 25 Yếu0 98 1640,35 20,99 0,0597 3 0,2676

β = 26 - 35Trung bình

0 126 1335,97 17,09 0,0943 5 0,4460

β = 36 - 45 Mạnh0 64 572,99 7,33 0,1117 7 0,6244

β > 45R ất

mạnh0 8 46,18 0,59 0,1732 9 0,8028

i. M ật độ phân cắt sâu



23

Mật độ phân cắt sâu địa hình (phản ảnh năng lượ ng địa hình). Yếu tố này có vai trò nhấtđịnh trong quá trình phát sinh tr ượ t lở đất đá nên chọn hệ số tầm quan tr ọng II = 5. Vùng đồinúi Quảng Tr ị - Thừa Thiên Huế phân cắt sâu mạnh, thườ ng phổ biến trong khoảng từ 301 -500 m/km2 cho đến 501 - 700 m/km2. Khi tính toán trên GIS chỉ tiêu này đượ c xác định bằngviệc tính độ chênh cao tại mỗi ô lướ i dựa vào mô hình số địa hình. Trên cơ sở bản đồ địa hình,

kinh nghiệm của các chuyên gia k ết hợ p vớ i số lượ ng các điểm tr ượ t xuất hiện trong khu vựcnghiên cứu, đã xây dựng bản đồ phân vùng dự báo cườ ng độ tr ượ t lở đất đá theo phân cắt sâutheo 5 cấ p độ ảnh hưở ng từ r ất yếu đến r ất mạnh chi tiết đượ c trình bày ở bảng 9.

Bảng 9. Bảng phân cấp và đánh giá của yế u t ố mật độ phân cắ t sâu

Yếu tố ảnh

hưở ng

Kýhiệu

Cấp nguy cơ tác động(mức độ ảnh hưở ng)

Mij

Cấp độ ảnh


trượ t lở

Số

điểmtrượ t

lở

Diện tích(km

2

Diệntích

(%))

Mật độ Điểm

số Tr ọng

số

Điểmtính

WiXij

Phân

cắt sâucủa địahình

Ed,m/km

I

2

Ed < 100 m/km R ất yếu 21 2216,12 28,35 0,0095 1

0,0359

0,0359

Ed = 100 - 300 m/km Yếu2 195 3645,19 46,64 0,0535 3 0,1077

Ed= 301 - 500 m/kmTrung bình

2 172

1730,21 22,14 0,0994 5 0,1795

Ed = 501 - 700 m/km Mạnh2 32 224,16 2,87 0,1428 7 0,2513

Ed > 700 m/kmR ất

mạnh2

00,00 0,00 0,0000 9 0,3231

k. Lớ p phủ thự c vật Đối vớ i lãnh thổ nghiên cứu lớ p phủ thực vật có vai trò nhất định trong quá trình phát

sinh tr ượ t lở đất đá nên tác giả chọn hệ số tầm quan tr ọng IK = 5. Ở đây, tr ượ t lở đất đá tậ p trungchủ yếu ở các xã Hướ ng Phùng, Húc Nghi, Tà R ụt, A Roàng,… ở những khu vực này r ừng chủ yếu là cây thân bụi, cỏ tranh,..tán che 30 - 10% và những khu đất tr ồng cây công nghiệ p, câynông nghiệ p. Trên cơ sở tham khảo bản đồ thảm thực vật hai tỉnh Quảng Tr ị - Thừa Thiên Huế,k ết hợ p vớ i số lượ ng các điểm tr ượ t lở xuất hiện, đã tiến hành xây dựng bản đồ phân vùng dự

báo cườ ng độ tr ượ t lở đất đá theo lớ p phủ thực vật. Chi tiết đượ c trình bày ở bảng 10. Bảng 10. phân cấ p và đ ánh giá yế u t ố l ớ p phủ thực vật

Yếu tố ảnh

hưở ng

Ký

hiệu


(mức độ ảnh hưở ng)Mij

Cấp độ ảnh

hưở ngđến tai

biếntrượ t

lở

Số điểmtrượ

tlở

Diện tích

(km

2

Diệntích

(%))

Mật độ Điểm

số

Tr ọng

số

Điểmtính

WiXij

Lớ p phủ thực

vật %tánche

K

Thực vật r ừng dày,tán che > 50

R ấtyếu% 294 3592,90 45,97 0,0818 1

0,0359

0,0359

Thực vật hỗn giao, tánche 50 - 30%

Yếu 116 3540,60 45,30 0,0328 3 0,1077

Cây thân bụi, cỏ tranh,,,tán che 30 - 10%

Trung bình

7 463,08 5,93 0,0151 5 0,1795

Đất tr ồng cây côngnghiệ p, cây nôngnghiệ p

Mạnh 1 119,23 1,53 0,0084 7 0,2513

Đất tr ống, đồi tr ọc,R ất

mạnh 2 99,87 1,28 0,0200 9 0,3231



24

l. V ận động tân kiến t ạo Vận động nâng hạ kiến tạo là điều kiện thuận lợ i cho quá trình tr ượ t lở đất đá vì quá trình

nâng hạ làm thay đổi đặc tr ưng hình học (độ cao, độ dốc), phá hủy tr ạng thái cân bằng ứng suấttr ọng lực, gây mất ổn định sườ n dốc. Đây là yếu tố này có vai trò nhất định trong quá trình phátsinh tr ượ t lở đất đá nên tác giả chọn hệ số tầm quan tr ọng IL = 5.

Dựa vào đặc điểm sự phân bậc địa hình và căn cứ vào nguồn tài liệu có t ính khu vực, tácgiả đã phân cấ p và xây dựng bản đồ phân vùng dự báo cườ ng độ tr ượ t lở đất đá theo đặc điểmvận động tân kiến tạo theo 5 cấ p độ ảnh hưở ng từ r ất yếu đến r ất mạnh (bảng 11).

Bảng 11. Phân cấ p và đ ánh giá yế u t ố vận động tân kiế n t ạo

Yếu tố ảnh hưở ng

Kýhiệu

Cấp nguy cơtác động


Cấp độ ảnh

hưở ngđến tai

biến trượ tlở

Số

điểmtrượ t

lở

Diện tích(km

2

Diệntích

(%))

Mật độ Điểm

số Tr ọng

số

Điểmtính

WiXij

Vậnđộng tânkiến tạoTốc độ

Vrt,mm/năm

L

Vrt < 0,10mm/năm

R ất yếu 5 1762,20 22,55 0,0028 1

0,0359

0,0359

Vrt = 0,11 -0,20 mm/năm

Yếu 103 3311,28 42,37 0,0311 30,1077

Vrt = 0,21 -0,30 mm/năm

Trung bình 299 2520,50 32,25 0,1186 5

0,1795

Vrt = 0,31 -0,40 mm/năm

Mạnh 13 221,70 2,84 0,0586 70,2513

Vrt > 0,40mm/năm

R ất mạnh 0 0,00 0,00 0,0028 90,3231

m. M ật độ phân cắt ngang Mật độ phân cắt ngang địa hình (phản ảnh tính không liên tục của đất đá). Vùng đồi núi

Quảng Tr ị - Thừa Thiên Huế, yếu tố này ảnh hưở ng không đáng k ể đến quá trình dịch tr ượ t lở

đất đá nên tác giả chọn hệ số tầm quan tr ọng IM = 3. Trên cơ sở bản đồ mạng lướ i sông suối, k ếthợ p vớ i số lượ ng các điểm tr ượ t xuất hiện trong lãnh thổ vùng đồi núi Quảng Tr ị - ThừaThiên Huế, tác giả t iến hành xây dựng bản đồ phân vùng dự báo cườ ng độ tr ượ t lở đất đá theomật độ phân cắt ngang vớ i 5 cấ p độ ảnh hưở ng từ r ất yếu đến r ất mạnh (bảng 12).

Bảng 12. Phân cấ p và đ ánh giá yế u t ố phân cắ t ngang địa hình

Yếu tố ảnh

hưở ng

Kýhiệu

Cấp nguy cơtác động (mứcđộ ảnh hưở ng)

Mij

Cấp độ ảnh hưở ngđến tai biến trượ tlở

Số điểmtrượ t lở

Diện tích(km

2Diện

tích (%))Mật độ

Điểmsố

Tr ọngsố

Điểmtính

WiXij

Phân cắtngangcủa địa

hìnhEl,

km/km

M

2

El < 0,5km/km

R ất yếu2 197 4820,12 61,67 0,0409 1

0,0184

0,0184

El = 0,5 - 1,0km/km

Yếu2 63 1050,11 13,44 0,0600 3

0,0552E l = 1,1 - 1,5km/km

Trung bình2 138 1460,04 18,68 0,0945 5

0,0920El = 1,6 - 2,0km/km Mạnh2 17 330,26 4,23 0,0515 7

0,1288El > 2,0km/km R ất mạnh2 5 155,15 1,99 0,0322 9

0,1656

2.2. Xây d ự ng b ản đồ phân vùng d ự báo nguy c ơ tr ượ t l ở đất đá vùng đồi núi Qu ảngTr ị - Th ừa Thiên H u ế , t ỷ l ệ 1:50.000

Bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ t r ượ t lở đất đá vùng đồi núi Quảng Tr ị - Thừa Thiên

Huế đượ c xây dựng dựa trên sự hiểu biết về các chuyển động phức tạ p trên sườ n và mái dốc.Trong đó, các yếu tố gây ra quá trình tr ượ t lở đã đượ c lựa chọn và phân tích, từ đó thành lậ p



25

bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ tr ượ t lở đất đá thành phần hay yếu tố. Việc khoanh vẽ các khu vực hiện thờ i chưa bị tác động của quá trình tr ượ t lở đất đá dựa

trên giả thiết r ằng quá trình tr ượ t lở trong tươ ng lai sẽ diễn ra trong cùng một điều kiện vớ icác điểm tr ượ t lở đất đá quan sát đượ c đã xảy ra tr ướ c đó. Để vạch ra ranh giớ i các vùng nguycơ tr ượ t lở xuất phát từ xác suất xảy ra hiện tượ ng, từ sự tươ ng đồng của các yếu tố tác động

[1,3]. Do đó, việc định lượ ng cấ p độ nguy cơ tr ượ t lở đất đá là k ết quả của sự tích hợ p các yếutố tác động phát sinh tr ượ t lở đất theo công thức:

)m,....2,1 j;n,....2,1i)(X*W(LSI ij

m,n

1 j,i

t === ∑=

(1)

trong đó: LSI (Landslide Susceptibility Index): chỉ số nhạy cảm tr ượ t lở Xij: là giá tr ị cườ ng độ tác động của lớ p thứ j trong yếu tố gây tr ượ t iWi: tr ọng số gắn cho lớ p thành phần in: số các lớ p thành phần lựa chọn cho quá trình phân tích (n = 1,2,3,…..11)m: mức độ phân cấ p trong mỗi lớ p thành phần (m = 1,2,3,4,5 )

Bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ tr ượ t lở đất đá nghiên cứu đượ c xây dựng theonguyên tắc chồng xế p tích hợ p các bản đồ thành phần có tr ọng số, vớ i sự tr ợ giúp của côngnghệ GIS mà phần mềm sử dụng chủ yếu là ArcGis 10.0. Trên cơ sở tích hợ p 11 bản đồ thành

phần (11 yếu tố đã đượ c lựa chọn) theo biểu thức (2):

LSI = 0.2141* a + 0.2141* b + 0.0892 * c + 0.0892 * d + 0.0892 * e + 0.0892 * g + 0.0892 *h + 0.0359 * i + 0.0359 * k + 0.0359 * l + 0.0184 * m (2)

Vớ i a, b, c, d,…, m là các bản đồ thành phần (yếu tố tác động)Quá trình đánh giá các yếu tố thành phần và tính điểm số, tr ọng số các lớ p thông tin đã

đượ c mã hóa thành dạng số và chồng ghép theo công thức 1. K ết quả xử lý tích hợ p sẽ hiểnthị bản đồ giá tr ị số vớ i mỗi pixel ứng vớ i một giá tr ị LSI. Các giá tr ị LSI đượ c tính cho mỗi

lớ p thành phần (yếu tố tác động) trong vùng nghiên cứu. Sau khi tính đượ c giá tr ị LSI của mỗicấ p cho tất cả các lớ p, tiế p tục chồng xế p từng cặ p lại vớ i nhau theo quy tắc tích hợ p đượ cminh họa trên hình 2. Từ đó, t iến hành xây dựng bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ tr ượ t lởđất đá vùng đồi núi Tr ị Thiên theo các cấ p giá tr ị LSI đượ c phân chia trên bản đồ giá tr ị số.

Hình 2. Quy trình thành l ậ p bản đồ phân vùng d ự báo nguy cơ tr ượ t l ở đấ t đá vùng đồi núi Quảng Tr ị - Thừa Thiên Huế .



26

Phân nhóm Cấ p mức độ nhạy cảmtr ượ t LSI

Diện tích (ha)

Diện tích (%)

Điểmsố

C p độ nguy cơ tai biến

Màu thểhiện trên bản đồ

Chỉ sốnhạy cảm

tr ượ tLSI

< 1849.62 23.67 1 R t y u Xanh th m2.37 - 3.29 2361.24 30.21 3 Y u Xanh ngọc 3.30 - 4.22 848.52 10.86 5 Trung bình Vàng4.23 - 5.15 2506.87 32.07 7 Mạnh Da cam

> 249.43 3.19 9 R t mạnh Đỏ

K ết quả tính toán từ mô hình trên cho một file dữ liệu k ết quả vớ i giá tr ị LSI trong toàn bộ vùng nghiên cứu biến thiên từ 1.41 đến 6.04. Từ các chỉ số LSI theo phươ ng pháp ngắt tựđộng, cho phép tác giả lựa chọn và phân thành 5 nhóm theo các cấ p nguy cơ (r ất yếu, yếu,trung bình, mạnh và r ất mạnh) để thành lậ p bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ tr ượ t lở đất đávùng đồi núi Tr ị - Thiên và đượ c trình bày ở bảng 13, hình 3

Bảng 13. Phân cấ p nguy cơ tr ượ t l ở đấ t đá vùng đồi núi Tr ị - Thiên theo chỉ số

mức độ nhạ y cảm tr ượ t LSI .

Hình 3. Bản đồ phân vùng d ự báo nguy cơ tr ượ t l ở đấ t đá vùng đồi núiQuảng Tr ị - Thừa Thiên Huế



27

3. Kết luận 1. Để đánh giá, dự báo mức độ nhạy cảm (tổn thươ ng) hoặc cườ ng độ hoạt động địa

động lực của tr ượ t lở đất đá vùng đồi núi Quảng Tr ị - Thừa Thiên Huế, có thể sử dụng phươ ng pháp mô hình toán - bản đồ vớ i sự tr ợ giúp của công nghệ GIS để lậ p bảnđồ phân vùng dự báo nguy cơ tr ượ t lở đất đá cho vùng đồi núi Quảng Tr ị - Thừa Thiên Huế.

2. Bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ tr ượ t lở đất đá vùng đồi núi Quảng Tr ị -Thừa Thiên Huế đượ c thành lậ p theo nguyên tắc chồng xế p t ích hợ p 11 bản đồ thành phầncó tr ọng số vớ i sự tr ợ giúp của công nghệ GIS. Từ đó, đã chỉ ra đượ c các vùng đã và cóthể xảy ra tr ượ t lở đất đá theo các cấ p (r ất yếu, yếu, trung bình, mạnh và r ất mạnh). Cụ thể: vùng có nguy cơ tr ượ t lở mạnh và r ất mạnh phân bố chủ yếu vùng đồi núi phía Tâytrên tuyến đườ ng Hồ Chí Minh qua các huyện Hướ ng Hóa, Dakrong, A Lướ i và các vùngđồi núi khác thuộc các huyện Phong Điền, Nam Đông, Phú Lộc; vùng có nguy cơ tr ượ t lởtrung bình phân bố chủ yếu ở một số xã thuộc các huyện Hướ ng Hóa, Dakrong, PhongĐiền, Hươ ng Thủy, A Lướ i và huyện Phú Lộc; vùng có nguy cơ tr ượ t lở yếu và r ất yếu

phân bố ở các xã ven rìa vùng đồi núi và đồng bằng ven biển.3. K ết quả thành lậ p bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ tr ượ t lở đất đá vùng đồi núi

Tr ị - Thiên có thể nhận thấy trên lãnh thổ nghiên cứu vùng có nguy cơ tr ượ t lở đất đá ở cấ pđộ mạnh chiếm ưu thế. Vùng có nguy cơ tr ượ t lở mạnh chiếm 32.07%; vùng có nguy cơ tr ượ t lở trung bình chiếm 10.86%; vùng có nguy cơ tr ượ t lở yếu và r ất yếu chiếm 53.88%diện tích lãnh thổ nghiên cứu.

4. Vùng đồi núi Quảng Tr ị - Thừa Thiên Huế là một trong những t ỉnh có tuyến đườ ngHồ Chí Minh đi qua, và đây là địa bàn có mật độ tr ượ t lở xảy ra khá mạnh và dày đặc. Hầuhết quá trình tr ượ t lở đều xảy ra chủ yếu ở khu vực phía Tây vùng đồi núi nơ i có tuyến đườ ngHồ Chí Minh đi qua vớ i mật độ trung bình 10 - 15 khối tr ượ t/100km2. Mật độ tr ượ t lở tậ p trunglớ n nhất ở các xã Hướ ng Lậ p, Hướ ng Việt, Hướ ng Phùng, Hướ ng Linh, Dakrong, Tà Long,Húc Nghì, Hồng Thủy, A Roàng vớ i mật độ tr ượ t lở từ 15 - 25 khối tr ượ t/100km2. Ở các xã A

Ngo, Tà R ụt, Hồng Vân, Hồng Trung, Bắc Sơ n, Sơ n Thủy, Hồng Hạ, Hươ ng Phong, Thượ ngQuảng, Thượ ng Nhật, Thượ ng Lộ, Hươ ng Phú, nhánh Đông đườ ng Hồ Chí Minh, Quốc Lộ 9,49, 1A ... thì mật độ các điểm tr ượ t lở thấ p hơ n nhiều, trong khoảng từ 5 - 10 khốitr ượ t/100km2.

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Phạm Văn Hùng, 2011. Đánh giá hiện tr ạng và phân vùng cảnh báo nguy cơ tr ượ t lở đất tỉnh Quảng Nam, Tạ p chí các khoa học về trái đất, Số 33 (3ĐB) trang 518 - 525 Hà

Nội, 11/2011.[2]. Nguyễn Thị Thanh Nhàn, Nguyễn Thanh, Tạ Đức Thịnh, 2011. Thiết lậ p và đánh giácườ ng độ hoạt động tr ượ t đất đá vùng đồi núi Tây Thừa Thiên Huế bằng phươ ng pháp tiế pcận đa chỉ tiêu. Tạ p chí Khoa học k ỹ thuật Mỏ - Địa chất số 35 tháng 7/2011, tr24 - 31. Hà

Nội, 2011.[3]. Nguyễn Quốc Thành, 2006. Nghiên cứu xây dựng các bản đồ tai biến môi tr ườ ng tr ượ t đấtlãnh thổ Việt Nam, Báo cáo tổng k ết đề tài. Mã số KC - 08 - 01, Hà Nội.[4]. V.D Lomtadze , 1982, “ Địa chất công trình - Địa chất động lực công trình”, NXB ĐH & THCN, Hà Nội.[5]. Saaty T.L., 2000. Fundamentals of the Analytic Hierarchy Process, RWSPublications, 4922 Ellsworth Avenue, Pittsburgh, PA 15413.

http://www.esc.auckland.ac.nz/people/staff/mehr002/References/Author/SAATY-TL.html

http://www.esc.auckland.ac.nz/people/staff/mehr002/References/Author/SAATY-TL.html



28

SUMMARY

Asscessment, prediction and zoning of intensity of landslide at mountainous area inQuang Tri - Thua Thien Hue by map - mathematical model with the support of GIS

technology

Nguyen Thi Thanh Nhan, Nguyen Thanh, Hue College of ScienceTa Duc Thinh, Science - Technology Department, Ministry of Education and Training

Map - mathematical modeling methods with the support GIS technology were applied to

estimate and predict landslide potentials based on landslide zoning mapping for the mountainousareas in Quang Tri-Thua Thien Hue.. The result shows that the mountainous areas in Quang Tri -

Thua Thien Hue are of high landslide potential (account for 32.07%), moderate landslide potential area accounts for 10.86% a n d t h e ar e a s o f l o w t o very low l a nd s l i d e

p o t en t i a l a c c 55.88%, respectively. The strongest l a n d slides with intensity of 15 - 25m3/100km2

Ngườ i biên tậ p: TS. Nguy ễ n Vi ế t Tình

occur in H ướ ng Lậ p, H ướ ng Việt, H ướ ng Phùng, H ướ ng Linh, Dakrong, Tà Long, Húc Nghì,

H ồng Thủ y, and A Roàng communes, which negatively affect the transportation systems as well as thewell-being of the local communities.



29


BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM PHẲNG TƯƠNG ĐƯƠNG TRONG THIẾT

KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG GIẢI PHÁP THOÁT NƯỚ C THẲNGĐỨ NG, Ứ NG DỤNG TÍNH TOÁN CHO MẶT CẮT KM3+130ĐƯỜ NG NỐI VỊ THANH - CẦN THƠ

Nguyễn Thị Nụ, Đỗ Minh Toàn, Nguyễn Viết Tình Trường Đại học M ỏ - Địa chấ t

Tóm tắt: Bài báo này giớ i thiệu phương pháp chuyển đổ i t ừ bài toán cố k ế t thấm đố i xứ ng tr ục sang cố k ế t thấ m phẳng để thiế t k ế xử lý nền đấ t yế u bằ ng các biện pháp thoátnướ c thẳng đứ ng k ế t hợ p gia t ải trướ c hoặc công nghệ hút chân không… Báo cáo cũngtrình bày k ế t quả xử lý nền đấ t yế u bằ ng giế ng cát k ế t hợ p với đắ p đường theo giai đoạn

t ại mặt cắt Km3+130 đườ ng nố i V ị Thanh - C ần Thơ bằng phương pháp tính toán thôngthường, sau đó chuyể n sang bài toán cố k ế t phẳ ng sử d ụng phần mề m Plaxis. So sánh cáck ế t quả cho thấ y, thiế t k ế xử lý nền đấ t yế u d ự a trên bài toán cố k ế t thấ m phẳng tươngđương cho giá trị tương đồng với phương pháp giải theo bài toán cố k ết đố i xứ ng tr ục vàk ế t quả quan tr ắ c ngoài thự c t ế .

1. Đặt vấn đề Công nghệ xử lý nền đất yếu bằng các biện pháp thoát nướ c thẳng đứng k ết hợ p gia tải

trướ c hoặc công nghệ hút chân không đang đượ c ứng dụng trên thế giớ i và ở Việt Nam. Đốivớ i bài toán thiết k ế xử lý nền bằng các thiết bị tiêu thoát nướ c thẳng đứng, hầu hết các

phương pháp tính đều dựa vào lờ i giải bài toán cố k ết thấm của giếng đơn (Barron, 1948;

Hansbo, 1981). Tuy nhiên còn một số hạn chế như chưa xét ảnh hưở ng của chiều sâu giếng, bỏ qua sự khác nhau về tính nén của môi trường đất và vật liệu trong giếng. Mặt khác, đối vớ igiếng cát, độ lún cuối cùng của nền đất sau xử lý cũng chỉ được xác định theo công thức gầnđúng của Evgenev, Hoàng Văn Tân [1]. Trong tiêu chuẩn 22TCN262-2000 [2], chỉ đề cập đếnkhả năng thoát nướ c của giếng mà không đề cập đến sự giảm độ lún khi xử lý nền bằng giếngcát, bỏ qua độ cứng của giếng cát.

Hiện nay, để giải các bài toán thực tế khi xử lý nền bằng các thiết bị tiêu thoát nướ cthẳng đứng, phương pháp phần tử hữu hạn trên các phần mềm máy tính điện tử đang đượ cnhiều tác giả trên thế giớ i sử dụng. Ở Việt Nam, việc tính toán còn nhiều hạn chế. Phương

pháp này có những ưu điểm như mô phỏng nền đất thành các lướ i phần tử, dựa vào phương pháp cân bằng lực thông qua mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng, từ đó xác định đượ c

chuyển vị của các nút phần tử, xác định tr ạng thái ứng suất và biến dạng của đất nền. Phương pháp phần tử hữu hạn có thể sử dụng trong trườ ng hợ p bài toán cố k ết thấm không gian hoặc bài toán cố k ết thấm phẳng. Đối vớ i bài toán cố k ết thấm không gian, thờ i gian tính toán dài,cần dung lượ ng máy tính lớn, nên ít đượ c ứng dụng. Vì vậy, vấn đề đặt ra là cần phải chuyển

bài toán cố k ết thấm không gian thành bài toán cố k ết thấm phẳng nhưng phải mô phỏng đúngthực tế làm việc của nền. Chuyển đổi giữa hai bài toán này đã đư ợc Hird và nnk (1992) đề cậ pđầu tiên với điều kiện bỏ qua các ảnh hưở ng của vùng xáo động và sức cản của giếng. Năm1997, Indraratna và nnk, đã xây dựng lý thuyết cho trườ ng hợ p bài toán phẳng cố k ết bằnggiếng thoát nướ c thẳng đứng có xét đến các yếu tố ảnh hưở ng khả năng thoát nướ c của giếng.

Năm 2005, Indraratna và nnk tiế p tục đưa ra lý th uyết cố k ết thấm bằng phương pháp hútchân không và giải bài toán cố k ết thấm phẳng trong trườ ng hợ p hút chân không k ết hợ p vớ i

giếng thoát nướ c thẳng đứng.



30

2. Lý thuyết bài toán cố kết thấm phẳng tương đương thiết kế xử lý nền đất yếu bằngcác biện pháp thoát nướ c thẳng đứ ng2.1. Sơ lượ c v ề nghiên c ứ u bài toán c ố k ế t th ấ m ba chi ều

Lý thuyết cố kết thấm hướng tâm khi sử dụng thiết bị tiêu thoát nước thẳng đứng đượcdựa trên lý thuyết cố kết một trục của Terzaghi. Nghiên cứu đầu tiên là lời giải của Kjellman

(1948) dựa trên lý thuyết biến dạng thẳng đứng đều và giả thiết trong quá trình cố kết tồn tạisự di chuyển của nước theo phương ngang. Sau đó, Barron (1948) đã giải bài toán cố kếthướng tâm cho giếng thoát nước trong hai trường hợp biến dạng tự do và b iến dạng đều và cóđề cập đến ảnh hưởng của sức cản của giếng và vùng xáo động đến tốc độ cố kết. Takagi(1957) phát triển lý thuyết của Barron trong trường hợp tốc độ chất tải khác nhau. Richat(1959) đưa ra biểu đồ ảnh hưởng của vùng xáo động, ảnh hưởng của hệ số rỗng khác nhautrong quá trình cố kết. Hansbo (1960) chỉ ra rằng định luật Darcy sẽ không có hiệu lực trongtrường hợp gradient thủy lực có độ lớn khác nhau trong quá trình cố kết, tuy nhiên, trongtrường hợp biến dạng đều, ảnh hưởng của xáo động và sức cản của giếng không được đề cập.Bài toán được giải cho tất cả các trường hợp của Barron bởi Hansbo (1979,1981) và các tácgiả Yoshikuni, Nakamodo (1974), Onoue (1988) đưa ra giải quyết triệt để trường hợp lý

thuyết biến dạng tự do.Tiếp tục phát tr iển lý thuyết này, Indraratna và nnk (2005) đã xác l ậ p bài toán cố k ết thấm đối xứng tr ục cho trườ ng hợ p hút chân không - gia tải k ết hợ p vớ i giếngthoát nướ c thẳng đứng.2.2. Bài toán c ố k ế t th ấ m ph ẳng trong trườ ng h ợ p ch ỉ s ử d ụng gi ếng thoát nướ c th ẳngđứ ng

Để phục vụ cho giải bài toán xử lý nền đất yếu bằng các biện pháp thoát nướ c thẳngđứng theo phương pháp phần tử hữu hạn, Indraratna và Redana (1997) đã chuyển đổi bài toáncố k ết thấm đối xứng tr ục của Barron và Hansbo thành bài toán cố k ết thấm phẳng tươngđương.

Theo Indraratna và Redana (1997), độ cố k ết trung bình theo phương ngang tại độ sâu(z) bất k ỳ trong điều kiện bài toán phẳng ( hpU ):

µ

−−=−=

p

hp

0

ph

T8exp1

u

u1U (1)

trong đó: 0u -áp lực nướ c lỗ r ỗng ban đầu; u -áp lực nướ c lỗ r ỗng tại thời điểm t.T hp-nhân tố thời gian theo phương ngang trong bài toán phẳng và

−θ+β+α=µ 2zz.l2

hp'k

hpk

p ;

+−−=α

2

2sss

B3

b

B

b1

B

b2

3

2

( ) ( )2s2w2

s2

ws2 b b3B3

b b b

B

1−+−=β ;

−=θ

B

b1

Bq 'k

k 2w

zhp

2hp

q z- khả năng thoát nước trong điều kiện bài toán phẳng.k hp và k’hp lần lượ t là là hệ số thấm của đất và của vùng xáo động trong điều kiện bài

toán phẳng.l- chiều sâu giếng thoát nướ c thẳng đứng;B, bs, bw -lần lượ t là nửa bề r ộng của đơn vị đất tương đương, vùng xáo động và giếng

thoát nướ c; p thể hiện điều kiện phẳng;Theo sơ đồ chuyển đổi sang bài toán cố k ết thấm phẳng tương đương (hình 1), có th ể

giả thiết độ cố k ết tại cùng một thời điểm bất k ỳ vớ i cùng tải tr ọng tác dụng cho cả hai trườ nghợ p cố k ết thấm đối xứng tr ục ( hU ) và cố k ết thấm phẳng tương đương ( hpU ) là bằng nhau:

( hU ) = ( hpU ) (2)



31

Khi đó hệ số thấm vùng xáo động và vùng đất nguyên tr ạng cho bài toán cố k ết thấm phẳng đượ c chuyển đổi từ bài toán cố k ết thấm đối xứng tr ục theo các công thức sau:

( )

−π+−+

−θ+β+α

=

wq h

k 2zz.l2

43sln

h'k h

k

snln

2zz.l2hp'k

hpk

h

k

hpk

(3)

( ) α−−+

β=

4

3sln

h'k

hk

s

nln

hk

hpk hp

k

hp'k

(4)

Hình 1. Chuyển đổ i t ừ bài toán đố i xứ ng tr ục sang bài toán phẳ ng (dw = 2bw, ds = 2bs, de = 2B vớ i de, ds , dw lần lượt là đườ ng kính tr ụ đất tương đương, vùng

xáo động và giếng thoát nướ c;(Indraratna và Redana ,1997)

trong đó: n =w b

B; s-độ xáo động; ; q w- lưu lượ ng riêng của giếng; k h - hệ số thấm ngang của

đất nền; k ’

( )[ ]75,0nln67,0

k hp

k

h −=

h - hệ số thấm ngang tại vùng đất xáo động ;Khi bỏ qua sức cản của giếng và vùng xáo động xung quanh bấc thấm, tỷ số giữa hệ

số thấm cho bài toán phẳng và bài toán đối xứng tr ục tại vùng nguyên tr ạng (Hird vànnk,1992) như sau :

(5)

Khả năng thoát nướ c của giếng trong điều kiện bài toán phẳng (q z) đượ c chuyển đổitheo công thức:

wz q B

2q

π= (6)

2.3. Bài toán c ố k ế t th ấ m ph ẳng tương đương trong trườ ng h ợ p gi ếng thoát nướ c th ẳngđứ ng k ế t h ợp phương pháp hút chân không - gia t ải trướ c

Indraratna và nnk (2005) đã xác l ậ p bài toán cố k ết thấm cho trườ ng hợ p xử lý nền bằng phương pháp giếng thoát nướ c thẳng đứng k ết hợ p vớ i hút chân không và gia tải trướ cdựa trên các giả thuyết sau:



32

- Đất hoàn toàn bão hòa nước và đồng nhất, nướ c chảy tầng tuân theo định luật Darcy.Tại biên ngoài của tr ụ, dòng thấm không xuất hiện, dọc thiết bị tiêu thoát nướ c thẳng đứng,chỉ có dòng chảy hướ ng tâm (chảy ngang).

- Tuân theo lý thuyết biến dạng đều (Barron, 1948). Tỷ lệ giữa hệ số thấm của vùngxáo động và vùng đất nguyên tr ạng không đổi trong quá trình cố k ết.

- Trong quá trình cố k ết, tại độ sâu bất k ỳ ở giai đoạn cố k ết thông thườ ng quan hệ giữa hệ số r ỗng trung bình evà logarit của ứng suất hữu hiệu trung bình trong giai đo ạn cố k ết

thông thường xác định theo công thức )'

log(Ceei

c0 σσ

−= (hình 2.a); Khi ứng suất hữu hiệu tự

nhiên nhỏ hơn áp lực tiền cố k ết p’c, chỉ số nén lại Cr thay cho chỉ số nén Cc.- Trong khi thoát nướ c ngang, hệ số thấm theo phương ngang giảm cùng vớ i hệ số

thấm trung bình (hình 2.b); )k

k log(Cee

hi

hk 0 += , (Tavenas, 1983).

Hình 2. a. Đồ thị đườ ng cong nén lún e-log σ ’; b, quan hệ giữ a e-logk h (B. Indraratna,2005)

- Áp lực hút chân không (p0) giảm xuống dọc chiều dài bấc thấm theo quy luật đườ ngthẳng từ -p0 đến -k 1 p0 (hình 3); k 1- tỷ số giữa áp lực chân không tại đỉnh và đáy bấc thấm.

Hình 3.S ơ đồ cố k ế t chân không k ế t hợ p vớ i thiế t bị tiêu thoát nướ c thẳng đứ ng(B. Indraratna,2005)

Đối với bài toán đối xứng tr ục, tỷ số tốc độ tiêu tán áp lực nướ c lỗ r ỗng dư trung bìnhR u = p/u t ∆ tại nhân tố thờ i gian bất k ỳ Th cho trườ ng hợ p giếng thoát nướ c thẳng đứng k ết

hợ p vớ i gia tải và hút chân không tính theo phương tr ình:



33

( ) ( )2

k 1

p

pT8exp

2

k 1

p

p1R 10h10

u

+∆

−

µ

∗−

+∆

+= (7)

trong đó: Th*

2e

hih

d

tcT =

= Pav*Th - nhân tố thờ i gian cố k ết theo phương ngang trong trườ ng hợ p hútchân không -gia tải k ết hợ p giếng thoát nướ c thẳng đứng;

∆ p - Áp lực do gia tải trướ c;

-nhân tố thờ i gian cố k ết theo phương ngang

( )

σ++σ∆++=

− k c C/C1'i10

'iav 2/)k 1( p/ p115,0P

µ -Hệ số ảnh hưở ng bở i sức cản của giếng và vùng xáo động;

+−−−

+−−

+−+−

=µ 12s2n4

14s

12n

1'k h

k

2n4

2s1

12n

2s43

)sln('k h

k

sn

ln12n

2n

hh

w

e

d

d n = ;

w

s

d

d s = ;

vi

whihi

m

k c γ=

chi - Hệ số cố k ết theo phương ngang của đất;mvi- hệ số nén thể tích;γw - khối lượ ng riêng của nướ c;

Bỏ qua sức cản của giếng ,43

)sln('k h

k

sn

lnh

−+=µ

Bỏ qua sức cản của giếng và ảnh hưở ng của xáo động: 75,0sn

ln −=µ

Khi Cc/Ck = 1 và p0 = 0, phương tr ình (7) giống với phương tr ình của Hansbo (1981):

µ

∗−= h

u

T8expR (8)

Độ cố k ết trung bình theo phương ngang U h tại nhân tố thờ i gian bất k ỳ xác định theocông thức :

100R 1

R 1U

t,u

uh

∞=−−

=

Khi chỉ có hút chân không k ết hợ p vớ i bấc thấm (không có chất tải), tỷ số áp lực nướ clỗ r ỗng dư trung bình u tại thời điểm t :

( ) ( )2

pk 1T8

exp2

pk 1

1u 01h01 +

−

µ−

+

+= (9)Để xác lậ p bài toán cố k ết thấm phẳng tương đương, B. Indraratna và nnk (2005) đã

đưa ra hệ số áp lực nướ c lỗ r ỗng dư trung bình p

u p

∆ cho hút chân không ảnh hưở ng của tải

tr ọng gia tải tại thời điểm t dưới điều kiện bài toán phẳng:

( ) ( )2

k 1

p

pT8exp

p2

k 1 p1

p

u10

p

ph1o

p +

∆−

µ−

∆

++=

∆ (10)



34

vớ i

θ+β+α=µ )ln(

hp'k

hpk

p

;( )

( )1nn

sn

3

22

3

−−

=α ;( )( )

( ) ( )

+++−−

−−

=β 1ss3

11snn

1nn

1s2 2

2 ;

2

z

hpl

n

11

Bq 3

k 4

−=θ ;

w b

Bn = ;

w

s

b

bs =

Khi chỉ sử dụng phương pháp hút chân không kết hợ p vớ i bấc thấm (không có chấttải), tỷ số áp lực nướ c lỗ r ỗng dư trung bình u tại thời điểm t trong điều kiện bài toán phẳng:

( ) ( )2

pk 1T8exp

2

pk 11u 01

p

hp01 +−

µ−

++= (11)

Theo sơ đồ chuyển đổi sang bài toán cố k ết thấm phẳng tương đương (hình 1), có th ể giả thiết độ cố k ết tại cùng một thời điểm bất k ỳ vớ i cùng tải tr ọng tác dụng cho cả hai trườ nghợ p cố k ết thấm đối xứng tr ục ( hU ) và cố k ết thấm phẳng tương đương ( hpU ) là bằng nhau:

( hU ) = ( hpU ) (12)Hệ số thấm vùng xáo động và vùng đất nguyên tr ạng cho bài toán cố k ết thấm phẳng

tương đương đượ c chuyển đổi từ bài toán cố k ết thấm đối xứng tr ục theo các công thức sau

( )

( )

π+−+

θ+β+α

=2l

wq 3h

k 2

4

3sln

h'k h

k

s

nln

ln

hp'k

hpk

hk

hpk (13)

( ) α−−+

β=

4

3sln

h'k

hk

s

nln

hk

hpk hpk

hp'k (14)

Khi bỏ qua sức cản của giếng và vùng xáo động xung quanh bấc thấm, tỷ số giữa hệ số thấm cho bài toán cố k ết thấm phẳng tương đương và bài toán cố k ết thấm đối xứng tr ục tạivùng đất nguyên tr ạng:

( )

( )[ ] ( )[ ]75,0nln

67,0

75,0nln

2n

21n

3

2

hk

hpk

−≈

−

−

= (15)

3. Ứ ng dụng bài toán cố kết thấm phẳng tương đương thiết kế xử lý nền đất yếu bằnggiếng cát kết hợp đắp đường theo giai đoạn trên phần mềm Plaxis 8.23.1. Th i ế t k ế x ử lý n ền b ằng gi ế ng cát k ế t h ợp đắp đường theo giai đoạn b ằng ph ần m ềmPlaxis

Dự án xây dựng đoạn đường đắ p trên nền đất yếu tại km3+130 đườ ng nối thị xã Vị Thanh vớ i thành phố Cần Thơ vớ i thông số thiết k ế nền đườ ng bề r ộng 11,8m, hệ số mái dốc1:2, chiều cao nền đắp là 4,8m. Đường được thi công theo hai giai đoạn, giai đoạn 1 đắ p trong40 ngày vớ i tốc độ đắ p 10cm/ngày, thờ i gian chờ cố k ết là 60 ngày; giai đoạn 2 đắ p trong 30ngày vớ i tốc độ đắ p 6cm/ngày, thờ i gian chờ cố k ết là 120 ngày. Tổng thờ i gian thi công là250 ngày (dự án đã hoàn thành năm 2010), n ền đượ c xử lý bằng giếng cát đến hết chiều dàylớp đất yếu vớ i các thông số cho trong bảng 1.



35

Bảng 1. Các thông số thiế t k ế giế ng cát

TT Các thông số thiết k ế giếng cát1 Khoảng cách giếng L =1,8m2 Đườ ng kính giếng D = 0,4m

3 Chiều sâu giếng H = 14m4 Giếng cát đượ c bố trí theo kiểu tam giác đều5 Hệ số tỷ lệ khoảng cách n = L/D = 4,56 Nhân tố ảnh hưở ng bở i khoảng cách bố trí F(n) = n2/(n2-1) ln(n) – (3n2-1) /4n2 = 0,845

Nền đất trong phạm vi 30m gồm 3 lớp, đất bùn sét dày 14m, sét dẻo cứng dày 6m và sét,nửa cứng dày 10m. Mực nướ c ngầm ở độ sâu - 4m. Nhằm lựa chọn các thông số để tính toán,ngoài các chỉ tiêu cơ lý do đơn v ị khảo sát cùng cấ p, còn các thông số của đất nền dùng tronggiải bài toán đượ c tiến hành thí nghiệm tại phòng thí nghiệm Địa k ỹ thuật Công trình thuộc bộ môn Địa chất công trình - Trường Đại học Mỏ- Địa chất năm 2009, hệ số thấm ngang của đấtđược xác định bằng thiết bị nén cố k ết trong phòng theo kiểu hướ ng tâm. Các giá tr ị lực dính k ếthữu hiệu và góc ma sát trong hữu hiệu được xác định bằng thí nghiệm nén ba tr ục theo sơ đồ CU. Hệ số thấm ngang của nền sau xử lý bằng giếng cát đượ c tính toán dựa trên bài toán cố k ếtthấm phẳng tương đương. Kết quả đượ c trình bày ở bảng 2.

Bảng 2.Chỉ tiêu cơ l ý của các l ớp đấ t

Các chỉ tiêu cơ lý Đất đắp Bùn sétSét, dẻo

cứng Sét, nửa

cứng Giếng

cát

Mô hình vật liêu Mohr

CoulombSoft soilmodel

Soft soilmodel

Soft soilmodel

MohrCoulomb

Khối lượng thể tích tự nhiên, γusat,kN/m 17,63 15,9 19,7 20,1 17,6

Khối lượng thể tích bão hòa, γsat,kN/m 20,03 16,0 19,8 20,3 20,0Hệ số thấm theo phương thẳng đứng,

ky,m/ngay

0,5 4,16.10 1,02.10-4 2,12.10-5 10-5

Hệ số thấm theo phương thẳng ngang,kx,m/ngay 0,5 1,25.10 1,53.10-3 3,19.10-5 10-5

Hệ số thấm theo phương thẳng đứng,ky,m/ngđ (nền xử lý bằng giếng cát, n =4,5)

0,5 4,16.10 1,02.10-4 2,12.10-5 10-5

Hệ s th m theo phương th ng ngang,kx,m/ngđ(nền xử lý bằng giếng cát n =4,5)

0,5 1,11.10 1,53.10-3 3,19.10-5 10-5

Mô đun đàn hồi,E,(kN/m2 30000) 553,4Hệ số poatxong,ν 0,30 0,30Góc ma sát trong hữu hiệu,ϕ,độ 20 19 23 25 30

Lực dính kết hữu hiệu,C' (kN/m2 1) 10 12 14 1Góc giãn nở Ψ(độ) 0 0 0 0 0Chỉ số nén 0,90 0,15 0,11Chỉ số nở 0,20 0,03 0,02Hệ số rỗng ban đầu,e 1,817 0,758 0,827Áp lực tiền cố kết,Pc (T/m2 ) 4,5 11,0 13,0

So sánh k ết quả tính toán độ lún ổn định, áp lực nướ c lỗ r ỗng lớ n nhất và thờ igian cố k ết giữa trườ ng hợ p không xử lý nền và xử lý nền bằng giếng cát đượ c thể hiệntrong bảng 3.



36

Bảng 3. K ế t quả tính toán lún chưa xử lý và đ ã xử lý nề n(đường đắp hai giai đoạn đế n chiề u cao 4,8m )

Tham số

Chưa xử lý nền Xử lý nền bằnggiếng cát, m (tính bằng phần mềm

Plaxis)

K ết quả quan tr ắc ngoàihiện trườ ng tại km 3+130Tính theo

22TCN262-2000Tính theo

phần mềmPlaxis

Độ lún ổn định, Uy(m) 2,083 2,024 1,801 -Áp lực nướ c lỗ r ỗng

U(kN/m2 -) 60,71 48,16 -

Thời gian đạt độ cố k ết90%, t90 (ngày)

16008 3450 126 -

Độ lún ứng vớ i thờ i gian250 ngày

1,684 1,620

Từ k ết quả ở bảng 3 cho thấy, sử dụng mô hình bài toán cố k ết thấm phẳng tương

đương cho kết quả khá sát vớ i việc tính toán theo bài toán cố k ết thấm đối xứng tr ục thôngthường và tương đối phù hợ p vớ i k ết quả quan tr ắc ngoài hiện trườ ng.Theo bảng 3 cho thấy, so với trườ ng hợp chưa xử lý nền, xử lý nền bằng giếng cát, độ

lún ổn định còn lại là Uy = 1,801m và thời gian để đạt độ cố k ết 90% = 160 ngày. Vớ i thờ igian thi công 250 ngày, độ lún đạt được 1,684m và độ cố k ết của nền 93,5%. Sau thờ i gianthi công 250 ngày, áp lực nướ c lỗ r ỗng của nền sau khi xử lý đã giảm từ 68,59kN/m2 xuống51,38kN/m2 và nằm cách xa đáy công tr ình nên s ẽ ảnh hưở ng không nhiều đến sự ổnđịnh của công trình (hình 4,5). Như v ậy, giếng cát không những rút ngắn thờ i gian thicông mà còn làm giảm r ất nhiều độ lún của công trình.

Hình 4. Áp l ực nướ c l ỗ r ỗ ng của nề n t ự nhiên sau khi đắp đườ ng



37

Hình 5. Áp l ực nướ c l ỗ r ỗ ng của nề n sau khi xử lý bằ ng giế ng cát 250 ngày3.2. Ảnh hưở ng c ủa các thông s ố gi ế ng cát3.2.1.Chiều sâu đặt giế ng cát

Khi thay đổi chiều sâu đặt giếng cát, trong khi không thay đổi các thông số khác nhưđườ ng kính giếng D = 40 cm, khoảng cách các giếng cát là 1,8m. Chiều sâu của giếng cáttương ứng là 10m, 14m, 20m thì đ ộ lún thay đổi như hình 8.

K ết quả phân tích cho thấy khi tăng chiều sâu giếng cát thì làm giảm độ lún và giảmthờ i gian cố k ết, giảm sự gia tăng áp lực nướ c lỗ r ỗng.

Từ biểu đồ trên nhận thấy vớ i chiều sâu giếng cát bằng 14m và 20m thìđ ộ lún tronghai trườ ng hợp này thay đổi không nhiều. Khi cắm vào lớ p sét, dẻo cứng độ lún của nền cũngkhông giảm nhiều, do đó chỉ cần cắm hết chiều sâu đất yếu, không cần thi công đến hết vùnghoạt động nén ép vào trong lớp đất dẻo cứng- nửa cứng.

Hình 6. Độ lún ổn định khi chiề u sâu giế ng cát khác nhau3.2.2. Khoảng cách giế ng cát

Giữ nguyên đườ ng kính giếng cát D = 40 cm, chiều dài giếng L = 14m và thay đổikhoảng cách giữa các giếng cát c =1,6m; c = 1,8m và c = 2,2m. K ết quả ở hình 9 cho thấy khi



38

khoảng cách giếng cát tăng lên thì s ẽ làm tăng độ lún của công trình. Chênh lệch độ lún giữatrườ ng hợ p c = 1,6m và c =1,8m là không nhiều. Tuy nhiên chênh lệch độ lún giữa trườ nghợ p c = 1,8m và c = 2,2m là lớn hơn.

Hình 7. Độ lún ổn định khi khoảng cách giế ng cát khác nhau3.2.3. Khoảng cách giế ng cátGiữ nguyên khoảng cách giếng D = 1,8 cm, chiều dài giếng L = 14m và thay đổi

đườ ng kính giếng cát D =30cm; D = 40cm và D = 50cm. K ết quả thể hiện ờ hình 10. Ta thấy,độ lún cũng như thờ i gian lún ổn định hầu như không thay đổi.

Hình 8. Độ lún ổn định khi đườ ng kính giế ng cát khác nhau4. Kết luận

Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và áp dụng thực tế, rút ra một số k ết luận sau:1. Hiện nay, phương pháp phần tử hữu hạn đang đượ c áp dụng trên thế giớ i theo mô

hình bài toán phẳng 2D hoặc 3D, chính vì vậy các nhà khoa học đã đưa ra cách chuyển đổisao cho tương đương nhau từ bài toán cố k ết thấm đối xứng tr ục sang bài toán cố k ết thấm

phẳng sau đó áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải toán trong thực tế. Qua nghiêncứu của Hird, Indraratna và nnk, để chuyển đổi bài toán cố k ết thấm chỉ cần chuyển đổi hệ số thấm theo phương ngang giữa hai bài toán với nhau sao cho độ cố k ết của nền giống nhau.Từ đó, có thể sử dụng để tính toán thiết k ế xử lý nền đất yếu.

2. Trên cơ sở xây dựng mô hình bài toán cố k ết thấm phẳng cho nền đất trướ c và saukhi xử lý bằng giếng cát k ết hợ p với đắp đường theo giai đoạn cho đoạn đường đắ p tại mặt cắtkm3+130 dự án đườ ng nối thị xã Vị Thanh vớ i thành phố Cần Thơ và thiết k ế xử lý bằng

phần mềm Plaxis 8.2 cho thấy: có thể áp dụng mô hình bài toán cố k ết thấm phẳng tươngđương đượ c chuyển đổi từ bài toán cố k ết thấm đối xứng tr ục đối vớ i việc xử lý nền bằng

giếng cát.3. Khi mô phỏng đất nền xử lý bằng giếng cát theo sơ đồ bài toán cố k ết phẳng tương



39

đương sau đó giải bài toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn, cho phép ta suy đoán đượ c áplực nướ c lỗ r ỗng phát triển trong quá trình thi công và sau khi công trìnhđi vào s ử dụng cũngnhư nhận thấy sự ảnh hưở ng của các yếu tố chiều sâu, khoảng cách của giếng thoát nướ ckhông những ảnh hưở ng tớ i thờ i gian cố k ết mà còn ảnh hưở ng tới độ lún của nền cải tạo.

TÀI LIỆU THAM KHẢO[1]. Hoàng Văn Tân và nnk, 2006. Những phương pháp xây dựng công trình trên nền đất yếu,Hà Nội.[2]. 22TCN262-2000, Quy trình khảo sát thiết k ế nền đường ô tô đắp trên đất yếu.[3]. Barron, R. A. (1948),Consolidation of fine-grained soils by drain wells, Proc. ASCE,Paper No. 2346, pp. 718-742.[4]. Brinkgreve, R. B. J., 2002. Plaxis 2D-Version 8 Manual, Balkema.[5]. Hansbo, S., 1981. Consolidation of fine-grained soils by prefabricated drains. Proc. 10thInt. Conf. Soil Mech., Stockholm, Vol. 3, Paper 12/22. pp. 677-682.[6]. Hird, C. C., Pyrah, I. C., Russell, D., 1992. Finite element modeling of vertical drains beneath embankments on soft ground, Geotechnique, 42 (3), pp. 499–511.

[7]. Indraratna, B., and Redana, I. W., 1997. Plane strain modeling of smear effects associatedwith vertical drains, J. Geotech. Eng., ASCE, 123(5), pp.474 - 478.[8]. Indraratna, B., Rujikiatkamjorn C., and Sathananthan, I., 2005a. Analytical and numerical

solutions for a single vertical drain including the effects of vacuum preloading , CanadianGeotechinical Journal, 42: 994-1014.[9]. Indraratna, B., Sathananthan, I., Rujikiatkamjorn C. and Balasubramaniam, A. S. 2005b,

Analytical and numerical modelling of soft soil stabilized by PVD incorporating vacuum preloading , International Journal of Geomechanics, Vol. 5 No.2, 114-124

SUMMARYEquivalent plane strain solution to design soft soil improvement

by vertical drain, applying for km13+130 of Vi Thanh - Can Tho highwayNguyen Thi Nu, Do Minh Toan, Nguyen Viet Tinh

University of Mining and Geology This paper presents the method of transition from the Axisymmetric Condition

solution to Equivalent Plane Strain Solution to design the soft clay stabilization byvertical drains, or incorporating vacuum preloading approach. . This paper also

presented the result of soft soil improvement by sand well combined with stagedembankment construction in Km3+130 of Vi Thanh - Can Tho highway usingconventional calculating method, then converted to the Equivalent Plane Strain

Solutionusing PLAXIS software. Comparison of the results showed that soft groundtreatment design based on Equivalent Plane Strain Solution provided similar datacompared to the data acquired by Axisymmetric Condition and field-based monitoringmethods.

Ngườ i biên tậ p: TS. Tô Xuân Vu



40


XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT LOẠI SÉT PHỔ

BIẾN Ở ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ BẰNG THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH CÓ ĐO ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG (CPTu)

Nguyễn Văn Phóng, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Bài báo giới thiệu các phương pháp xác định khối lượng thể tích tự nhiên ( γ ), áp

l ực tiền cố kết ( σ c ), sức kháng cắt không thoát nước (Su), môđun nén không nở hông (M) vàmột số chỉ tiêu động học của đất bằng thí nghiệm thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗr ỗng ( CPTu)áp d ụng cho đất loại sét phân bố ở khu vực Thanh Trì ( Hà Nội), Thuỷ Nguyên,

Đình V ũ (Hải Phòng) và dự án Nhiệt điện Thái Bình I. M ột số hệ số thực nghiệm bước đầu

được xác định gồm hệ số thực nghiệm khi xác định σ c và t ỷ số quá cố kết (OCR) với đất yếu

k= 0.2–0.25; hệ số thực nghiệm khi xác Su N kt bằng 10-13 cho đất sét yếu và bằng 15-17 chođất sét pha yếu, đất tốt thì N kt >20; khi xác định M, hệ số thực nghiệm m bằng từ 4 - 6 cho đất

yếu. 1. Mở đầu

Thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng (CPTu) được biết đến như một phương pháp thí nghiệm hiện trường xác định được nhiều thông tin địa chất công trình (ĐCCT) mộtcách liên tục, cho kết quả nhanh và chính xác. Sử dụng kết quả thí nghiệm CPTu cho phép

phân loại đất và xác định được các chỉ tiêu tính chất cơ lý của đất một cách liên tục theo chiềusâu. Mặt khác, thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện làm việc thực tế của đất nền, thờigian thí nghiệm nhanh, cho kết quả ngay nên có thể đáp ứng được các yêu cầu khắt khe về

kinh tế, kỹ thuật và thời gian trong thời đại công nghiệp hoá như ngày nay. Tuy nhiên, việcxác định các chỉ tiêu cơ lý của đất từ thí nghiệm này là gián tiếp và thường liên quan đến cáchệ số thực nghiệm. Để ứng dụng có hiệu quả phương pháp thí nghiệm CPTu, cần xác địnhđược các hệ số thực nghiệm và phương pháp phù hợp cho từng loại đất ở khu vực khác nhau.

Ở nước ta, việc ứng dụng thí nghiệm CPTu và sử dụng kết quả của nó còn hạn chế. Hầuhết công trình đã sử dụng phương pháp thí nghiệm này đều là các công trình có vốn đầu tưnước ngoài hoặc thuê tư vấn thiết kế nước ngoài. Trong vài năm gần đây, đã có một số đề tàiluận văn cao học và bài báo [1; 2; 3; 4] giới thiệu phương pháp cũng như bước đầu đưa rađánh giá so sánh về phân loại đất và xác định một số chỉ tiêu cơ học của đất bằng thí nghiệmCPTu ở Việt Nam. Tuy nhiên, độ tin cậy chưa cao do số liệu thực nghiệm còn ít. Nội dung bài

báo này tiếp tục giớ i thiệu những kết quả nghiên cứu thực nghiệm mới ở trong nước.

2. Các phương pháp xác định chỉ tiêu cơ lý của đất từ kết quả thí nghiệm CPTu 2.1. Xác định một số chỉ tiêu vật lý của đất 2.1.1. Các phương pháp xác định khối lượng thể tích tự nhiên ( γ )

Năm 1991, Larsson và Mulabdic đã đưa ra biểu đồ xác định γ cho đất sét ở Thuỵ Điểndựa vào sức kháng mũi thực (qn = q t - σvo; với qt là sức kháng mũi hiệu chỉnh, σvo là áp lực địatầng) và tỷ số áp lực nước lỗ rỗng Bq (hình 1). Sau đó (1997), Lunne và nnk đề nghị phương

pháp dự tính γ dựa vào loại đất theo bảng phân loại của Ropertson [4; 7] như hình 2 và bảng 1. Mayne (2007) chỉ ra rằng k hối lượng thể tích củ a đ ất p hụ thu ộc cả vào sức k hán g

xuyên mũi hiệu chỉnh q t và ma sát thành f s và đưa ra quan hệ xác định khối lượng thể tích khôcủa đất rời theo qn. Tuy nhiên, ông cũng cho rằng biểu thức này chỉ tương đối vì còn phụ

thuộc nhiều vào thành phần khoáng vật. Từ đó, ông đề nghị một liên hệ tin cậy hơn để xácđịnh γ dựa vào vận tốc sóng cắt (Vs):



41

γ = 4,7 ln(Vs1) – 4,03 (1)trong đó, Vs1 = Vs (pa/σ'vo)

Hình 1. Biểu đồ xác định γ của Larsson và Mulabdic (1991)

0.25 pa là áp suất khí quyển, /σ'vo- áp lực địa tầng hiệu quả.

Khi sử dụng biểu thức 1, cần phải biết Vs và Ropertson (2009) đã đưa ra các liên hệxác định Vs theo kết quả xuyên cho mọi loại đất. Mặc dù vậy, phương pháp này cũng không

tiện sử dụng.

Vùng Loại đất Vùng Loại đất Vùng Loại đất 1 Đất loại sét nhạy 5 Bụi pha sét đến sét pha bụi 9 Cát2 Đất hữu cơ 6 Bụi pha cát đến bụi pha sét 10 Cát lẫn cuội sỏi đến cát

3 Sét 7 Cát pha bụi đến bụi pha cát 11 Sét tr ạng thái rất cứng 4 Sét pha bụi đến sét 8 Cát đến cát pha bụi 12 Cát đến cát pha sét

Hình 2. Phân loại đất theo Robertson (1991)

Bảng 1. Dự tính khối lượng t hể tích của đất ( γ ) theo loại đất theo Lunne (1997)Loại đất 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

γ (kN/m3 17.5) 12.5 17.5 18 18 18 18.5 19 19.5 20 20.5 19

Gần đây (2010), Ropertson và Cabal [8] dựa vào những kết quả nghiên cứu mới củamình đã đưa ra biểu thức xác định γ theo q t và tỷ sức kháng xuyên Fr :

γ/γnc = 0.27 [log Fr ] + 0.36 [log(q t/pa)] +1.236 (2)trong đó, γnc là khối lượng riêng của nước.

§Êt qu¸cè kÕt

§Êt qu¸ cè kÕthoÆc sÐt pha nhÑ

Êt cè kÕt th«ngth-êng hoÆc sÐt

pha nhÑ

§Êt dÎo thÊphoÆc sÐt nh¹y



42

2.1.2. Xác định áp lực tiền cố kết ( σ c ) và t ỷ số quá cố kết (OCR)

Tỷ số quá cố kết (OCR) của đất là tỷ số giữa áp lực tiền cố kết (σc) và áp lực địa tầnghiệu quả σ'v0. OCR và σc là những chỉ tiêu quan trọng cho lựa chọn sơ đồ thí nghiệm, sơ đồtính toán và thiết kế. Wroth (1984) và Mayne(1991) đã đề nghị xác định σc và OCR theo các

biểu thức sau: σc = k(q t – σv0) (3)OCR = k[(q t – σv0)/σ'v0] (4)

trong đó, σv0, σ'v0 là áp lực địa tầng và áp lực địa tầng hiệu quả; k là hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào loại đất, k = 0.2 – 0.5. Nghiên cứu

gần đây (2005) của Mayne đối với đất loại sét thì k = 0.33. 2.1.3. Xác định hệ số áp lực đất tĩnh (Ko)

Hệ số áp lực đất tĩnh hay hệ số áp lực hông của đất ở điều kiện ổn định (K o) được địnhngh ĩa bằng tỷ số giữa ứng suất hiệu quả theo phương ngang và phương thẳng đứng Ko =σ'h0/σ'v0. Theo Brooker và Ireland (1965) thì có thể xác định Ko theo biểu đồ hình 3.

I p

Hình 3. Xác định Ko theo chỉ số dẻo Ip và OCR (Brooker và Ireland, 1965) 2.2. Xác định một số chỉ tiêu cơ học của đất theo kết quả thí nghiệm CPTu 2.2.1. Xác định sức kháng cắt không thoát nước (Su)

Khi xác định Su từ kết quả CPTu người ta thường sử dụng liên hệ: ( )

kt

vot

N

q Su

σ−= (5)

trong đó, Nkt là hệ số mũi côn, thay đổi từ 10 – 20 tuỳ theo loại đất.

Theo Powell [5 ], đối với đất loại sét cố kết thông thường thì nên chọn N kt gần cậndưới (lấy gần 10), với đất quá cố kết Nkt được chọn gần cận trên, thậm chí có thể chọn giá trị

bằng 30 đối với đất sét cứng.Để xác định hệ số thực nghiệm Nkt cho một loại đất, có thể biến đổi biểu thức (5)thành:

( )Su

q N vot

kt

σ−= (6)

trong đó, σvo là áp lực địa tầng được xác định theo tài liệu khoan và khối lượng thể tích theothí nghiệm trong phòng; Su được xác định theo thí nghiệm 3 trục UU hoặc thí nghiệm cắtcánh.2.2.2. Xác định môđun nén không nở hông (M)

Theo phương pháp của Senneset [9], môđun nén không nở hông M được tính theo liênhệ sau:

M = m(q t - σvo) (7)



43

Trong đó, m là hệ số lấy bằng 7 – 13 đối với đất quá cố kết và lấy từ 4 – 8 đối với đấtcố kết thông thường. Tương tự như xác định Nkt, hệ số thực nghiệm m cho một loại đất đượcxác định theo biểu thức:

( )votq

Mm

σ−= (8)

Với M được xác định từ thí nghiệm nén một tr ục không nở hông ở trong phòng. 2.2.3. Xác định môđun trượt biến dạng nhỏ (Gmax)

Môđun trượt biến dạng nhỏ Gmax là độ dốc của đường thẳng quan hệ ứng suất cắt (τ)và biến dạng cắt tương đối (θ) ở giới hạn biến dạng khoảng 10-6. Mayne và Rix [10] (1993) đềnghị xác định Gmax như sau:

Gmax = 406.q t0.695.e-1.13

2.Vs g

γ

(9)2.2.4. Xác định một số chỉ tiêu động học a. Xác định vận tốc sóng cắt (Vs)

Vận tốc sóng cắt Vs là một chỉ tiêu động học quan trọng cho thiết kết công trình có tảiđộng hoặc thiết kế nhà cao tầng kháng chấn. Nếu biết được Vs, có thể tính được môđun trượt

động theo biểu thức: G = (10)

trong đó, g là gia tốc trọng trường. Dựa vào kết quả thí nghiệm CPTu, có thể xác định Vs theo các liên hệ sau: - Theo Hegazy & Mayne (1995), với mọi loại đất:

Vs = [10.1 lg (q t) - 11.4]1.67 [100 fs/qt]0.3

Vs = 118.8 lg (fs) + 18.5 (12)

(11)- Theo Mayne (2006), với mọi loại đất:

- Theo Baldi và nnk., (1989) đối với đất cát: Vs = 277 (qt)0.13(σ’vo)0.27

- Theo Mayne & Rix (1995) đối với đất sét: (13)

Vs = 1.75 (q t)0.627

Trong đó, qt, fs tính theo đơn vị Mpaở biểu thức (12), (13) và kPa ở các biểu thức(11), (14).

(14)

b. Xác định tỷ số ứng suất động (CyclicStress Ratio, CSR)

Tỷ số ứng suất động (CSR hoặc SR)là một chỉ tiêu quan trọng khi nghiên cứutính hoá lỏng hay độ bền động. CSR đượcđịnh nghĩa bằng tỷ số giữa ứng suất cắt gâyra bởi tải động (τCyclic) với áp lực tiền cố kết(σc):

CSR = τCyclic/σc = σa/2σc (15)trong đó: σa là biên độ ứng suất kéo nén trung bình gây ra hoá lỏng đất.

Theo Seed và Alba [11], có thể xác định CSR dựa vào thí nghiệm xuyên và thành phần hạt (% hạt mịn hoặc đường kính hạt chiếm 50% - D50) (hình 4).

CSR

qn/pa

Hình 4. Liên hệ giữa giới hạn hoá lỏng (độbền) với (qn /pa ) và thành phần hạt.



44

3. Một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ

Cơ sở tài liệu được thu thập từ kết quả thí nghiệm CPTu và các k ết quả thí nghiệm khácở 5 địa điểm mà tác giả trực tiếp triển khai:

- Dự án công viên Yên Sở - Thanh Trì - Hà Nội: 5 hố xuyên sâu 30m;

- Xã Đại Áng - Thanh Trì - Hà Nội (theo đề tài cấp bộ mã số B2007-02-42-TĐ): 2 hốxuyên sâu 30m;

- Dự án Hải Phòng Shipyard - Thuỷ Nguyên - Hải Phòng: 4 hố sâu 32m;

- Dự án Đình Vũ Polyeste, KCN Đình Vũ - Hải Phòng: 6 hố xuyên sâu 35m;

- Dự án Nhiệt điện Thái Bình 1, tỉnh Thái Bình: 9 hố sâu 35m.

Thiết bị xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng được sử dụng là loại Penetrometer 100kN-TW (hãng GeoMil- Hà Lan) của phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật công trình - Trường Đại họcMỏ - Địa chất. Kích thuỷ lực có công suất tối đa 10 tấn (100kN). Mũi xuyên là loại 10cm2.

Tín hiệu truyền từ mũi xuyên lên bộ dữ liệu bằng dây. Vị trí đo áp lực nước lỗ rỗng là u2.

Đây là loại máy xuyên hiện đại, có có mũi côn cố định, độ chính xác cao, có thể xác định nhiều thông số như sức kháng xuyên đầu mũi (qc), ma sát thành đơn vị (fs), tỷ sức khángxuyên (Fr), áp lực nước lỗ rỗng (u) và một s ố đặc trưng thấm của đất trong quá trình xuyêncùng với thông số khác như độ nghiêng, cao độ, toạ độ của mũi xuyên tại điểm xuyên. Chi tiếtvề phương pháp và thiết bị đã được trình bày trong các bài báo đã đăng [1], [2].

Quá trình thí nghiệm xuyên tĩnh đượ c thực hiện theo quy định trong 22 TCN 317- 2004và ASTM D5778- 98. Khi thí nghiệm, các tín hiệu từ đầu đo được truyền liên tục lên bộ xử lývà chuyển thành tín hiệu số rồi được ghi lại bằng phần mềm trên máy vi tính dưới dạng biểuđồ và số liệu.

3.1. Xác định một số chỉ tiêu vật lý

Để lựa chọn phương pháp phù hợp cho loại đất khu vực nghiên cứu, tác giả tiến hành phân tích số liệu xuyên và thí nghiệm trong phòng ở cùng vị trí theo tài liệu của các hố xuyêncạnh hố khoan (Hố xuyên PZ1 ở Yên Sở và hố xuyên CPTu2 ở Thuỷ Nguyên).

Bảng 2 là kết quả thí nghiệm CPTu ở các độ sâu có lấy mẫu thí nghiệm và các bảng 3,4 là k ết quả xác định một số chỉ tiêu theo thí nghiệm trong phòng và theo kết quả CPTu.Trong đó, hệ số k được chọn là 0.25 với đất yếu, 0.2 với đất dẻo mềm và 0.1 với đất tốt khixác định các chỉ tiêu OCR và áp lực tiền cố kết σc.

Từ các số liệu biểu diễn ở hai bảng 3 và 4, có thể đưa ra một số nhận xét như sau:

- Khi xác định khối lượng thể tích tự nhiên của đất yếu, phương pháp của Lunne (bảng1) thường cho kết quả lớn hơn so với thí nghiệm trong phòng, còn phương pháp của Larsson(hình 1) và Roperson (công thức 2) cho kết quả nhỏ hơn; với đất ở trạng thái dẻo mềm, dẻocứng phương pháp của Lunne và Larsson cho kết quả tương đối phù hợp.

- Xác định σc và OCR với hệ số k = 0,25 cho đất yếu và k = 0,1 cho sét dẻo cứng làkhá phù hợp. Với đất ở trạng thái dẻo mềm chưa có số liệu để so sánh.



45

Bảng 2. Kết quả thí nghiệm CPTu ở các độ sâu có lấy mẫu thí nghiệm

Địađiểm

Độ sâuthí

nghiệm (m)

Các thông số thí nghiệm CPTu

Sức khángxuyên đầu

mũi qc(MPa)

Sức khángxuyên đầumũi hiệu

chỉnh qt(MPa)

Ma sát thànhđơn vị fs

(MPa)

Tỷ sứckháng

xuyên Fr

Tỷ số áplực nước lỗ

r ỗng Bq

H ố x u y ê n P Z 1

- Y ê n S

- T h a n h T r ì , H à N

3,0 0,34 0,34 0,001 0,16 -0,065,0 0,52 0,52 0,018 3,44 -0,087,0 0,47 0,50 0,007 1,51 0,269,0 0,47 0,51 0,012 2,58 0,29

11,5 0,56 0,61 0,002 0,41 0,3814,5 1,07 1,11 0,004 0,34 0,0617,5 1,79 1,81 0,021 1,17 -0,0420,5 2,73 2,74 0,027 0,99 -0,05

29,5 1,08 1,21 0,015 1,39 0,56

H ố

x u y ê n C P T u 2

- d ự á n H ả i

P h ò n g S h i p y a r d

2,0 0,33 0,34 0,004 1,25 0,094,0 0,37 0,38 0,002 0,63 0,076,0 0,65 0,66 0,012 1,91 0,028,0 0,56 0,57 0,005 0,87 0,01

10,2 2,09 2,10 0,014 0,69 -0,0115,0 4,29 4,32 0,012 0,27 0,0118,0 1,08 1,11 0,012 1,12 0,0121,0 1,20 1,38 0,016 1,35 0,7723,0 1,11 1,25 0,014 1,21 0,5925,0 1,84 1,93 0,041 2,23 0,2033,5 10,41 10,43 0,123 1,18 -0,02

Bảng 3. Kết quả xác định một số chỉ tiêu vật lý của đất theo thí nghiệm trong phòng và CPTuở khu vực Yên Sở, Hà Nội

(theo tài liệu hố khoan BH P1 và hố xuyên PZ1)

Độsâu(m)

Tên đất

Theo thí nghiệm trong phòng Theo k ết quả thí nghiệm CPTu

Chỉsố

dẻoIp

K.lngthểtích

tnγ (g/c

m3

áp lựctiền

cố kết

σc (Mpa))

K.lng thể tích tựnhiên tính theo

Tỷsố

OCR

Áplực tiền

cố kếtσc

(Mpa)

Hệsố

Ko L u n n e

R o p e r t s o n

& C a b a l

L a r s s o n

3Sét màu xámđen, dẻo chảy

39.4 1,52 0,048 1,75 1,21 1,47 1,8 0,06 0,755 22,1 1,65 1,75 1,64 1,47 1,8 0,09 0,67 20,7 1,65 0,093 1,75 1,54 1.53 1.2 0.08 0.559 29,1 1,6 1,75 1,60 1,54 0,9 0,07 0,511.5 Bùn sét pha,

xám đen 16,6 1,68 1,75 1,41 1,57 0,8 0,08 0,5

14.5 12,9 1,7 1,8 1,49 1,70 1,4 0,11 0,517.5 Sét màu xám

nâu, dẻo cứng 17,2 1,85 1,85 1,75 1,80 2,1 0,10 0,7

20,5 17,8 1,87 0,125 18,5 1,78 1,86 2,9 0,13 0,7529,5 Sét pha dẻo mềm 11 1,83 1,8 1,66 1,70 0,6 0,10 0,4



46

Bảng 4. Kết quả xác định một số chỉ tiêu vật lý của đất theo thí nghiệm trong phòng và CPTuở khu vực Thuỷ Nguyên, Hải Phòng

(theo tài liệu hố khoan HKS2 và hố xuyên CPTu2)

Độsâu

Tên đất

Theo thí nghiệm trong

phòngTheo k ết quả thí nghiệm CPTu

Chỉ sốdẻo Ip

K.lgthể tích

tn(g/cm3

áp lựctiền

cố kếtσc

(Mpa))

K.lg thể tích tự nhiêntính theo

Tỷsố

OCR

áp lựctiền cốk ết σc (Mpa)

Hệ sốKo

L u n n e

R o p e r t s o n

& C

a b a l

L a r s s o n

2 Sét, xám đen,

dẻo chảy22 1,72 0,065 1,75 1,45 1,47 2,4 0,06 0,75

4 21 1,77 1,75 1,39 1,47 1,6 0,06 0,66 Sét pha xen

kẹp cát, xám

nâu, dẻo chảy

17 1,75 0,073 1,8 1,61 1,51 2 0,11 0,7

8 15 1,85 0,08 1,8 1,49 1,49 1,2 0,09 0,510,2 Cát bụi, xám

ghi1,8 1,67 1,86 4,4 0,38 0,85

15 1,85 1,67 1,86 6,6 0,8118

Sét lẫn hữucơ , xám đen,

dẻo mềm

1,8 1,63 1,7 1,1 0,1621 26,5 1,77 1,75 1,68 1,72 1,2 0,2 0,623 18 1,8 1,75 1,65 1,72 0,9 0,17 0,625 17,6 1,83 1,8 1,79 1,86 1,5 0,3

33,5Sét pha, xámnâu, dẻo cứng 1,93 1,95 1,98 - 7,5 1,97

3.2. Xác định một số chỉ tiêu cơ học3.2.1. Xác định Su và M

Để xác định Su và M cho một loại đất, trước hết phải xác định các hệ số thực nghiệm Nkt và m theo các biểu thức (6) và (8). Dựa vào các số liệu thí nghiệm đã có ở 5 địa địa điểm, chúngtôi xác định được Nkt, m cho một số đất loại sét theo giá trị thống kê trung bình của lớp như bảng5. Trong đó, sức kháng cắt không thoát nước Su được xác định theo kết quả thí nghiệm cắt cánhtrong hố khoan hoặc thí nghiệm 3 trục UU (ở Nhiệt điện Thái Bình), còn môđun nén không nởhông M được xác định theo kết quả nén một trục không nở hông ở trong phòng.

Dựa vào bảng 5, có thể nhận thấy các hệ số thực nghiệm Nkt, m thay đổi phụ thuộc vàoloại đất và trạng thái của đất:

- Sự phụ thuộc của Nkt vào loại đất và trạng thái của đất khá rõ: đất sét có Nkt thấp

hơn sét pha; đất càng yếu Nkt càng thấp. Đất bùn sét và sét dẻo chảy thì Nkt = 10 – 13. Đất bùnsét pha và sét pha dẻo chảy thì Nkt = 15 – 17. Khi xác định Nkt theo thí nghiệm 3 trục (ở Nhiệtđiện Thái Bình) thì giá trị Nkt khá lớn.

- Sự phụ thuộc của m vào loại đất chưa được thể hiện rõ: với đất yếu thì m phổ biếntừ 4 đến 6; Lớp đất sét pha dẻo cứng (ở KCN Đình Vũ) có giá trị m rất thấp và nằm ngoàikhoảng khuyến nghị của biểu thức (7), bằng 3,3;

3.2.2. Xác định Gmax và một số chỉ tiêu động học

Sử dụng các biểu thức (9), (14) và biểu đồ hình 3 xác định được các chỉ tiêu Gmax, Vs vàCSR. K ết quả tính toán được đưa ra ở bảng 6. Do chưa có các số liệu tương ứng

để đánh giá so sánh nên kết quả này đưa ra chỉ mang tính chất tham khảo.



47

Bảng 5. Các hệ số thực nghiệm N kt và m cho một số loại đất ở Hà Nội và Hải Phòng

Địa điểm Loại đất

Giá tr ị thốngkê

Độ sâulớp

đất(m)

Sứckhángxuyênhiệu

chỉ nhqt (Mpa)

Áplựcđịa

tầngσvo

(Mpa)

Thínghiệm

cắt

cánhτmax

(Mpa)Hệ số Nkt

Môđun

nénkhông

nở

hôngM(Mpa)

Hệ số m

KCN Đình Vũ

Sét lẫn hữu cơ ,xám đen, dẻochảy

TB 15 0,63 0,26 0,036 10 1,64 4,5Max 0,99Min 0,12

Sét màu xámnâu, dẻo mềm

TB 18 1,38 0,32 0,042 25 5,58 5,2Max 2,74Min 0,77

Sét pha màuxám vàng, dẻo

cứng

TB 26 5,14 15,6 3,3Max 11,21Min 1,75

HảiPhòng

Shipyard

Sét, xám đen,dẻo chảy

TB 3 0,36 0,05 0,023 13 1,95 6,3Max 0,58Min 0,24

Sét pha xenk ẹp cát, xámnâu, dẻo chảy

TB 8 0,62 0,14 0,028 17 2,27 4,8Max 0,66Min 0,34

Đại áng,Thanh

Trì

Bùn sét lẫnhữu cơ, xám

đen

TB 7 0,38 0,12 0,023 11 1,08 4,2Max 1,25Min 0,31

Bùn sét pha,lẫn hữu cơ,

xám đen

TB 20 0,87 0,35 0,035 15 2,1 4,1Max 1,33

Min 0,59

CôngviênYên Sở

Sét màu xámđen, dẻo chảy

TB 6 0,54 0,11 0,028 15 1,76 4,1Max 1,33Min 0,39

Bùn sét pha,xám đen

TB 13 0,67 0,23 0,026 17 2,06 4,7Max 0,79Min 0,58

NhiệtđiệnThái

Bình 1

Sét pha dẻochảy

TB 9 0,65 0,16 0,023* 21Max 1,80Min 0,41

Sét dẻo chảy

TB 18 0,93 0,32 0,034* 18

Max 3,21Min 0,74

Ghi chú: * ở địa điểm Nhiệt điện Thái Bình: Su tính theo thí nghiệm 3 trục UU (không có thínghiệm cắt cánh)



48

Bảng 6. Kết quả xác định Gmax, Vs và CSR theo thí nghiệm CPTu

Địa điểm Loại đất

Giá tr ị thốngkê

Độsâulớpđất

(m)

Sức khángxuyênhiệu

chỉnh, qt

(Mpa)

Áplựcđịatầng

Sức khángxuyênthực

Môđuntrượt

Vậntốc

sóngcắt

Tỷ sốứng suất

động

CSR

vo q n Gmax Vs

(Mpa) (Mpa) (Mpa) (m/s)

KCN Đình Vũ

Sét lẫn hữu cơ ,xám đen, dẻochảy

TB 15 0,63 0,26 0,37 95,1 99,6 0,1Max 0,99Min 0,12

Sét màu xámnâu, dẻo mềm

TB 18 1,38 0,32 1,06 164,1 162,8 0,1Max 2,74Min 0,77

Sét pha màuxám vàng, dẻo

cứng

TB 26 5,14 0,46 4,69 409,2 371,4 0,2Max 11,21Min 1,75

HảiPhòng

Shipyard

Sét, xám đen,

dẻo chảy

TB 3 0,36 0,05 0,31 64,5 70,1 0,1Max 0,58

Min 0,24Sét pha xen kẹpcát, xám nâu,

dẻo chảy

TB 8 0,62 0,14 0,48 94,1 98,6 <0,1Max 0,66Min 0,34

Đại áng,Thanh Trì

Bùn sét lẫnhữu cơ, xám

đen

TB 7 0,38 0,12 0,26 66,9 72,5 0,1Max 1,25Min 0,31

Bùn sét pha, lẫnhữu cơ, xám

đen

TB 20 0,87 0,35 0,52 119,1 121,9 <0,1Max 1,33Min 0,59

Côngviên YênSở

Sét màu xámđen, dẻo chảy

TB 6 0,54 0,11 0,43 85,5 90,4 0,1Max 1,33Min 0,39

Bùn sét pha,xám đen

TB 13 0,67 0,23 0,44 99,3 103,5 <0,1Max 0,79Min 0,58

Nhiệtđiện TháiBình 1

Sét pha dẻochảy

TB 9 0,65 0,16 0,49 97,2 101,6 0,1Max 1,8Min 0,41

Sét dẻo chảy

TB 18 0,93 0,32 0,61 124,7 127,1 0,1Max 3,21Min 0,74

4. Nhận xét kiến nghị

Thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng là thí nghiệm có n hiều ưu điểm nổitr ội so với các loại thí nghiệm hiện trường khác, như xác định được nhiều đặc trưng cơ lý củađất, quá trình thí nghiệm nhanh và liên tục. Trong trường hợp thiết kế sơ bộ, có thể xác địnhcác chỉ tiêu cơ lý của đất theo các phương pháp đượ c kiến nghị như sau:

- Xác định khối lượng thể tích tự nhiên theo phương pháp của Larsson (biểu đồ hình1) cho đất yếu, với loại đất khác có thể sử dụng phương pháp Lunne (bảng 1);

- Xác định áp lực tiền cố kết σc với đất yếu nên chọn k = 0,2 – 0,25;- Khi xác định Su cho đất yếu, nên chọn Nkt = 10 – 13 cho sét và Nkt = 15 -17 cho sét

pha, với đất tốt cần chọn Nkt >20;- Đối với hệ số thực nghiệm m để xác định môđun nén không nở hông, nên chọn bằng

từ 4 – 6 cho đất yếu;

- Với các loại đất và chỉ tiêu cơ lý khác, chưa có cơ sở thực nghiệm để đánh giá nênđược xem như số liệu tham khảo và cần nghiên cứu tiếp.



49

Ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật, cần thiết phải tiến hành một số hố xuyên, khoan cạnhnhau và k ết hợp với các phương pháp thí nghiệm khác để xác định chính xác hệ số thựcnghiệm cho vị trí xây dựng cụ thể.

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Văn Phóng, Tạ Đức Thịnh, 2008. Xác định các đặc trưng cơ học của đất yếu

bằng thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng CPTu. Tuyển tập báo cáo HNKH lầnthứ 18, trường ĐH Mỏ - Địa chất.[2]. Nguyễn Văn Phóng, Tạ Đức Thịnh, 2010. Bước đầu xác định hệ số cố kết ngang của mộtsố loại đất yếu phân bố phổ biến ở đồng bằng Bắc Bộ bằng thiết bị CPTu. Tạp chí Khoa họck ỹ thuật Mỏ - Địa chất, số 31. [3]. Lê Tr ọng Thắng, Nguyễn Văn Phóng, 2010. Xác định sức kháng cắt không thoát nướccủa đất yếu bằng các thí nghiệm hiện trường. Tuyển tập báo cáo HNKH lần thứ 19, trườngĐH Mỏ - Địa chất. [4]. Lê Tr ọng Thắng, Nguyễn Văn Phóng, 2011. Phân loại đất bằng thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng CPTu”, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất, số 32.[5]. POWELL J.J.M., LUNNE T., 1988. Interpretation and use of piezocones in UK clays,

Proc. Conf. on Penetration testing in the UK, Birmingham, pp. 151–156.[6]. POWELL J.J.M., LUNNE T., 2005. Use of CPTu data in Clays/fine grained soils, StudiaGeotechnica et Mechanica, Vol. XXVII, No. 3–4, pp. 53-57.[7]. Robertson, P. K., 1990. Soil classification using the cone penetration test. CanadianGeotechnical Journal, 27(1), pp 151–158.[8]. Robertson, P. K., Cabal K.L, 2010. Estimating soil unit weight from CPT. Journal ofGeotechnical Engineering, ASCE.[9]. SENNESET K., JANBU N., SVANØ G., 1982. Strength and deformation parametersfrom cone penetration tests, Proc. 2nd European Symposium on Penetration Testing, ESOPT-II, Amsterdam, Vol. 2, pp. 863–870[10]. Mayne PW, Rix GJ., 1993. Gmax-qc Relationships for Clays. Geotechnical TestingJournal, Vol. 16[11]. Seed, H.B and Alba, P, 1986. Use of SPT and CPT Tests for Evaluating the liquefactionResistance of Sands. ASCE, NewYork.

SUMMARYDetermination of some properties of common clayey soils in Bac Bo delta

by piezocone penetration test (CPTu)Nguyen Van Phong, University of Mining and Geology

This paper presents the method for determination of unit weight ( γ ), stress history ( σ c ),undrained shear strength (Su), confined compression module (M) and soil dynamic propertiesusing the piezocone penetration test (CPTu) that were simultaneously applied to clayey soils

are distributed in Thanh Tri (Hanoi), Thuy Nguyen, Dinh Vu, (Hai Phong) and Thai Binh I Power Project. Some empirical coefficients were determined including k = 0.2 - 0.25 for soft soil for the σ c and OCR in determiniation. For theSu values of soft soil, the N kt range from 10 – 13 for clay, 15 -17 for silty clay and greater than 20 for stiff soil. For the M estimation, thecoefficient m ranges from 4 to 6 for soft soil.

Người biên tập: PGS.TS. LêTr ọng Thắng



50


ĐẶC ĐIỂM SỨ C KHÁNG CẮT CỦA ĐẤT LOẠI SÉT YẾU BÃO HÒAPHÂN BỐ Ở CÁC TỈNH VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỨ U LONG

Đỗ Minh Toàn, Nguyễn Thị Nụ Trường Đại học M ỏ - Địa chấ tTóm tắt: Bài cáo trình bày k ế t quả nghiên cứu đặc điể m sứ c kháng cắ t của đấ t loại sét yế ubão hòa nguồn g ố c song-biển Đệ T ứ (Q2

2-3 ) phân bố ở các t ỉ nh ven biển đồng bằ ng sông C ử u Long bằ ng các thiế t bị thí nghiệm khác nhau. Khi thí nghiệm trong điề u kiện không thoát nướ c, các thí nghiệm nén ba tr ục (UU), nén đơntr ục, cắ t cánh hiện trường đố i với đấ t bùn sét, sứ c kháng cắ t l ần lượt là 10,3 đế n 15,1kPa; 9,6đế n 19,3kPa và t ừ 12,7 đến 21kPa; đố i vớ i bùn sét pha, sứ c kháng cắ t l ần lượt là10,2 đế n20kPa; 15,6 đến 20,5kPa và 23,4 đế n 25,3kPa. S ứ c kháng cắt không thoát nướ c biế n đổ i theoquy luật giảm khi giớ i hạn chảy tăng và độ chặt giảm. Khi cắ t trên máy nén 3 tr ục và CU đố i với đấ t bùn sét,giá tr ị góc ma sát trong hữ u hiệu ( ϕ ’)thay đổ i t ừ 19026’ đế n 24000’, l ự c dính hữ u hiệu C’ thay đổ i t ừ 9,1 đến 15,6kPa; đố i với đấ t

bùn sét pha , ϕ ’ thay đổ i t ừ 24027’ đế n 31048’, C’ thay đổ i t ừ 5,6 đến 14,5kPa. Khi hàm lượ nghạt sét và chỉ số d ẻo tăng thì l ự c dính k ế t hữ u hiệu tăng, góc ma sát trong hữ u hiệu giảm.

1. Đặt vấn đề Ở đồng bằng sông Cửu Long, đất yếu có diện phân bố r ộng, nằm ngay gần mặt đất nên

khi xây dựng, đặc biệt là đườ ng giao thông phải tiến hành xử lý. Các thông số sức kháng cắtcủa đất đóng vai tr ò quan tr ọng trong việc thiết k ế xử lý, tính toán ổn định của nền đất yếu.Sức kháng cắt của đất hiện tại đượ c thực hiện ở nhiều phòng thí nghiệm của nhiều cơ quankhác nhau, bằng nhiều thiết bị và sơ đồ thí nghiệm khác nhau, do đó các kết quả thu đượ c cònsai khác nhau. Qua nhiều k ết quả thí nghiệm của tậ p thể tác giả, cùng vớ i tham khảo các k ếtquả thí nghiệm thu thập đượ c ngoài thực tế, tậ p thể tác giả muốn chỉ ra các giá tr ị đặc trưng về sức chống cắt của đất bùn và bùn sét pha amQ2

2-3 phân bố ở ven biển đồng bằng sông CửuLong và quy luật chung về sự biến đổi của chúng. Những số liệu đưa ra có tính tổng hợ p vàhệ thống nên đủ độ tin cậy, có thể tham khảo trong thiết k ế và định hướ ng cho công tácnghiên cứu, khảo sát địa chất công trình cho các công trình xây dựng ở ven biển đồng bằngsông Cửu Long.2. Sơ lược các phương pháp thí nghiệm và tiêu chuẩn áp dụng để xác định sứ c kháng cắtcủa đất loại sét yếu

Các thông số sức kháng cắt không thoát nước xác định bằng nhiều thí nghiệm trên cácthiết bị và tiêu chuẩn khác nhau: nén ba trục theo sơ đồ UU (ASTM D2850, AASHTO T296,BS 1377: Part 7: 1990: clause 8), nén một t r ục nở hông (ASTM D2166, BS 1377: Part 7:1990: clause 7, AASHTO T208 -90), cắt cánh ngoài hiện trường (BS 1377: Part 9:1990:clause

4.4, ASTM D2573, AASHTO T223 và 22TCN 355-2006). Ngoài ra, có thể xác định giántiế p từ các thí nghiệm xuyên t ĩnh ho ặc nén ngang. Các thông số này sử dụng để tính toán ổnđịnh để đề xuất giải pháp thiết kế, áp dụng để tính toán giải pháp đắp trực tiếp, trường hợpđắp nền đầu tiên khi sử dụng đắp nền đường theo giai đoạn.

Thí nghiệm nén ba tr ục không cố k ết - không thoát nướ c (UU) là một phương pháp ưuviệt khi xác định sức kháng cắt của đất tương ứng vớ i tr ạng thái thế nằm tự nhiên (cu và ϕu).Thí nghiệm cho phép mô phỏng được điều kiện không thoát nướ c của đất nền, trong quá trìnhthí nghiệm kiểm soát chặt chẽ được phương của các thành phần ứng suất chính (σ

3, σ

1).

Thí nghiệm nén nở hông cho phép xác định được cường độ kháng nén nở hông của đất

(q u = 2c.tg(450

2

ϕ + ) ). Đối với đất yếu, sức kháng cắt không thoát nướ c cu =

2

uq.

Thí nghiệm cắt cánh ngoài hiện trường xác định sức kháng cắt không thoát nướ c củađất, sử dụng cho các loại đất dính mềm yếu, bão hoà nư ớ c. Thí nghiệm thực hiện trong điều



51

kiện tự nhiên, ít gây ra sự phá hoại tính nguyên tr ạng của đất. Đất sét nhạy, khi thí nghiệmcho độ bền chống cắt cao hơn so vớ i k ết quả thí nghiệm trong phòng. Nếu thí nghiệm đượ cthực hiện trong đất có xen k ẹ p các lớ p mỏng cát và bụi chặt hoặc các tàn tích thực vật chưahoặc phân hủy kém cũng như các h ạt thô sẽ ảnh hưở ng lớn đến k ết quả thí nghiệm (BS5930 :1999).

Việc thí nghiệm trong phòng vớ i mẫu đất đượ c lấy từ độ sâu nhất định, quá trình lấymẫu sẽ làm thay đổi tr ạng thái ứng suất tự nhiên tương tự như việc dỡ tải trong thí nghiệm cố k ết. Thí nghiệm nén nở hông đượ c thực hiện trong điều kiện áp lực khí quyển (σ

3đượ c xem

bằng 0), trong khi thí nghiệm nén ba tr ục UU thì mẫu đất đượ c nén lại một phần nhưng dođiều kiện thoát nướ c bị khống chế, mẫu đất chưa đạt được độ chặt cần thiết như khi ở trongnền trong tự nhiên. Do vậy, không phản ánh thực chất sức chống cắt trong điều kiện áp lực tự nhiên. Để mô phỏng lại tr ạng thái ứng suất ban đầu và độ chặt tương ứng trong điều kiện

phòng thí nghiệm, mẫu đất phải đượ c nén lại tương ứng với điều kiện thế nằm tự nhiên. Trongtrườ ng hợp đó, xác định sức kháng cắt theo sơ đồ cố k ết - không thoát nướ c có đo áp lực nướ clỗ r ỗng (CU) mang tính ưu việt. K ết quả thí nghiệm cũng cho phép dự báo sức chống cắtkhông thoát nước theo độ sâu hay khi đất nền đạt đến độ cố k ết nào đó.

Điều kiện cố kết thoát nước xác định sức kháng cắt hữu hiệu (C’, ϕ’) nhằm đánh giáổn định của nền sau gia cố trong điều kiện đất nền đã được cố kết có thể được thực hiện bằngthí nghiệm theo sơ đồ cắt chậm - cố kết hoặc cắt nhanh – cố kết. Các thông số này thườngđược sử dụng trong trường hợp đất nền đã đạt được độ cố kết lớn hơn 90% và xác định trêndụng cụ cắt phẳng hoặc thiết bị nén ba trục. Thí nghiệm trên máy nén ba trục thực hiện theotiêu chuẩn BS 1377: Part 8: 1990: clause7, thí nghiệm cắt phẳng thực hiện theo tiêu chuẩnASTM D3080-98, AASHTO T236, BS 1377: Part 8: 1990: clause 4/5.

Nén ba tr ục theo sơ đồ cố k ết - không thoát nước, đo áp lực nướ c lỗ r ỗng (CU) là phương pháp đang đượ c áp dụng r ộng rãi và tiết kiệm đượ c thờ i gian thí nghiệm so với sơ đồ CD. Mẫu đất đượ c cố k ết thấm ở giá tr ị ứng suất nén hiệu quả yêu cầu trướ c khi tác dụng ứng

suất dọc tr ục cho đến khi mẫu bị phá hoại. Việc nén dọc tr ục không cho nướ c thoát ra khỏimẫu đồng thời đo sự phát triển áp lực nướ c lỗ r ỗng. Từ đó, xác định các giá tr ị sức kháng cắttổng (cu, ϕu)và sức kháng cắt hữu hiệu (c’, ϕ’) của đất.3. Kết quả xác định các thông số sứ c kháng cắt của đất loại sét yếu amQ2

2-3

Các loại đất này được xác định sức kháng cắt không thoát nướ c bằng các thí nghiệmcắt cánh tại hiện trườ ng (ASTM D2573), nén ba tr ục theo sơ đồ UU (ASTM D2850), nén nở hông (ASTM D2166). Sức kháng cắt hữu hiệu được xác định theo sơ đồ CU có đo áp lựcnướ c lỗ r ỗng (BS 1377 : Part 7: 1990: clause 7). Các thí nghiệm trong phòng đư ợ c thực hiện

tại phòng thí nghiệm “Địa k ỹ thuật công trình” thuộc Bộ môn Địa chất công trình, “K ỹ thuậtđất đá và vật liệu xây dựng” thuộc Trung tâm nghiên cứu Địa k ỹ thuật, công ty FECON. Các

phân bố ở các tỉnh ven biển đồng bằng sông Cử u Long

Các mẫu đất bùn sét, bùn sét pha do các tác giả nghiên cứu và tài liệu thu thậ p tổnghợp đượ c thực hiện ở nhiều vị trí khác nhau: thành phố Mỹ Tho, thị xã Gò Công, huyện ChâuThành tỉnh Tiền Giang; Thị xã Bến Tre, huyện Mỏ Cày, tỉnh Bến Tre; thị xã Trà Vinh, huyệnChâu Thành và huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh; Thị xã Sóc Tr ăng và huyện Long Phú, tỉnhSóc Trăng, Huyện Hồng Dân và Thị xã Bạc Liêu, tỉnh Bạc Liêu; thành phố Cà Mau, huyệnTr ần Văn Thờ i và huyện Năm Căn, tỉnh Cà Mau và huyện An Biên, huyện An Minh và huyện

Gò Quao, tỉnh Kiên Giang. Trong đó, loại đất bùn sét pha đượ c thí nghiệm tại Thị xã GòCông, tỉnh Tiền Giang; huyện Mỏ Cày, tỉnh Bến Tre và huyện Châu Thành, và huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh. Độ sâu các điểm thí nghiệm hiện trườ ng và lấy mẫu thí nghiệm từ khoảng 1-2m đến 20m tùy thuộc vị trí nghiên cứu. Các mẫu đất đượ c chọn nghiên cứu lấytrên nguyên tắc theo diện và độ sâu của tr ầm tích. Trên cơ sở k ết hợ p nhiều tài liệu nghiêncứu khác nhau, đất yếu thuộc tr ầm tích chủ yếu là bùn sét và bùn sét pha nên các k ết quả nghiên cứu sức kháng cắt được đề cậ p cho hai loại đất này.



52

thí nghiệm cắt cánh hiện trường đượ c thực hiện ở nhiều công trình khác nhau cùng vớ i Liênđoàn Địa chất thủy văn -Địa chất công trình miền Nam, công ty FECON và TEDDI SOUTH.

Các k ết quả nghiên cứu sức kháng cắt không thoát nước đượ c trình bày ở các bảng1a,1b. Giá tr ị sức kháng cắt hữu hiệu của đất đượ c trình bày ở bảng 2.

Bảng 1a. K ế t quả xác định các thông số sứ c kháng cắt không thoát nướ c của đấ t bùn sét

Địa điểm

Nén 3 tr ục theo sơ đồ UU Nén 1 tr ục nở hông Cắt cánh hiện trường

S lượngmẫu

Cu,kPa ϕu,độ S

lượngmẫu

Qu, Cu,S lượngđiểm thínghiệm

Su,kPa

Tiền Giang 104 10,8 1°16′ 12 23,5 11,8 87 20,3

Bến Tre 25 13,0 1°02′ 12 22,5 11,2 135 16,4

Trà Vinh 80 15,1 °1′ 70 19,2 9,6 89 21,0

Sóc Trăng 25 12,3 °56′ 13 27,0 13,5 52 17,8

Bạc Liêu 38 12,1 1°17′ 18 24,3 12,2 80 12,7

Cà Mau 95 10,3 °52′ 16 18,4 9,2 429 18,4Kiên Giang 31 11,5 °1′ 17 22,0 11,0 50 16,7

Bảng 1b. K ế t quả xác định các thông số sứ c kháng cắt không thoát nướ c của đấ t bùn sét pha

Địa điểm

Nén 3 tr ục theo sơ đồ UU Nén 1 tr ục nở hông Cắt cánh hiện trường

Sốlượngmẫu

Cu,kPa ϕu,độ Số

lượngmẫu

Qu, Cu,Số lượngđiểm thínghiệm

Su, kPa

Tiền Giang 25 17,9 1°32′ 12 31,2 15,6 25 23,4

Bến Tre 26 19,2 1°19′ 12 34,6 17,3 26 25,3

Trà Vinh 27 11,1 1°14′ 13 41,0 20,5 27 24,3 Bảng 2. K ế t quả xác định các thông số kháng cắ t hữ u hiệu của đấ t

Địađiểm

Bùn sét Bùn sét pha Nén 3 tr ục theo sơ đồ CU có đo áp lực nước lỗ

r ỗng Nén 3 tr ục theo sơ đồ CU có đo áp lực nước lỗ

r ỗng

Sốlượngmẫu

C ϕ SU

kPa

C' ϕ' Sốlượn

gmẫu

C ϕ SU ,

kPa

C' ϕ'

kPa độ kPa độ kPa độ kPa độ

TiềnGiang

9317

1

11°12′

25 0 15 6 21°29′ 25 16 7 13°27′ 26 714

5

24°27′

Bến Tre 2515

6

11°04′ 29 5 11 6 23°18′ 25 11 5 23°51′ 38 3 5 6

31°48′

TràVinh

8111

8

13°37′

27 5 9 1 24°00′ 25 15 4 14°51′ 43 112

2

28°22′

SócTrăng

8513

1

13°26′

33 1 11 3 22°55′

BạcLiêu

2513

5

13°21′

19 8 12 4 19°26′

Cà Mau41

11

6

13°38′

23 4 10 7 23°33′

KiênGiang

3511

9

13°16′

20 4 9 2 22°43′



53

Từ các số liệu thu đượ c, chúng tôi rút ra nhận xét:

Giá tr ị lực dính k ết không thoát nướ c của đất bùn sét theo cả ba phươ ng pháp thínghiệm đều nhỏ hơn 40kPa. Đất thuộc loại yếu và r ất yếu (theo phân loại của Terzaghi vàPeck). Khi đất đượ c cố k ết lớn hơn 90% (nén ba trục theo sơ đồ CU), giá tr ị sức kháng cắttăng lên so vớ i thí nghiệm nén ba tr ục UU từ 36 đến 62%. Với đất bùn sét pha cũng tương tự,sức kháng cắt không thoát nướ c nhỏ hơn 40kPa và cũng thuộc loại đất r ất yếu và yếu. Khi đấtcố k ết đến 90% (nén ba tr ục theo sơ đồ CU), giá tr ị Su tăng lên khoảng 30 đến 67%.

K ết quả nghiên cứu sức kháng cắt hữu hiệu bằng phương pháp nén ba tr ục theo sơ đồ CU cho thấy, đối với đất bùn sét và bùn sét pha, góc ma sát trong hữu hiệu đạt giá trị caokhoảng từ 20 đến 300

10.6 10.6 10.1 9.1 8.8 8.9

54.2 53.7

67.1 68.1

84.881.5

53.1

12.712.1 10.415.2 12.313.0 11.5

10.3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tiền Giang Bến Tre Trà Vinh Sóc Trăng Bạc Liêu Cà Mau Kiên Giang

Giới hạn chảy,%

Lực dính không thoátnước, Cu (Kpa)Khối lượng thể tíchkhô,gc,(kN/m3)

, với đất cố kết thông thường, giá trị lực dính hữu hiệu C’ vẫn đạtkhoảng 9 đến 15kPa.

Giá tr ị sức kháng cắt không thoát nướ c của đất thay đổi khác nhau tại khu vực TiềnGiang (bắc sông Tiền), khu vực giữa hai sông Tiền và sông Hậu (các tỉnh Trà Vinh và BếnTre cho giá tr ị lớ n nhất), khu vực bán đảo Cà Mau cho giá tr ị nhỏ nhất.

Các k ết quả thí nghiệm cũng cho thấy, giá tr ị sức kháng cắt theo thí nghiệm cắt cánhngoài hiện trường lớn hơn nhiều so với kết quả trong phòng. Thí nghiệm nén một trục và nén ba tr ục sơ đồ UU cho kết quả gần tương tự nhau. Tuy nhiên, thí nghiệm nén một trục nở hôngcho k ết quả nhỏ hơn thí nghiệm nén ba tr ục sơ đồ UU. Điều này có thể là do, khi nén ba trụctheo sơ đồ UU, mẫu đất chịu áp lực buồng trước khi nén dọc trục. Khi đó làm các bọt khí nởra bởi quá trình giải phóng ứng suất do lấy mẫu sẽ được nén lại một phần, độ chặt sẽ lớn hơnso với mẫu đất nén nở hông. Mặt khác đối với đất yếu, mẫu đất dễ bị nở hông và mất tínhnguyên tr ạng trong quá trình nén và giá trị Cu chỉ xác định gần đúng.

Nhằm làm sáng tỏ các đặc trưng sức kháng cắt và các chỉ tiêu vật lý của đất, thiết lậpcác quan hệ giữa sức k háng cắt và giới hạn chảy, khối lượng thể tích khô của đất (hình 1).

Hình 1a. S ự biến đổ i giớ i hạn chả y, khối lượ ng thể tích khô và l ực dính không thoát nướ c(nén ba tr ục theo sơ đồ UU) của bùn sét t ại các t ỉ nh ven biển đồng bằ ng sông C ử u Long



54

11.8 12.2 11.7

43.0

38.038.5

19.2

13.3

17.9

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Tiền Giang Bến Tre Trà Vinh

Giới hạn chảy,%

Lực dính không thoátnước, Cu (Kpa)Khối lượng thể tích khô,gc(kN/m3)

Hình 1b. S ự biến đổ i giớ i hạn chả y, khối lượ ng thể tích khô và l ực dính không thoát nướ c(nén ba tr ục theo sơ đồ UU) của bùn sét pha t ại các t ỉ nh ven biển đồng bằ ng sông C ử u Long

Từ các hình 1a và 1b rút ra nhận xét:

Đối vớ i bùn sét: Khi giớ i hạn chảy tăng từ 53,1 đến 84,8%, khối lượ ng thể tích khôgiảm từ 10,6 đến 8,8kPa, lực dính không thoát nướ c (nén ba tr ục theo sơ đồ UU) có xu thế tăng, nhưng không nhiều, tăng từ 10,4 đến 15,2kPa.

Đối với bùn sét pha: Tương tự như bùn sét, nhưng mối quan hệ này rõ hơn, kh i giớ ihạn chảy tăng, khối lượ ng thể tích khô giảm, nhận thấy sự giảm khá rõ r ệt ở lực dính k ết

không thoát nướ c. Cụ thể: giớ i hạn chảy tăng từ 38,0 đến 43,0%, khối lượ ng thể tích khô giảmtừ 11,7 đến 12,2kPa, lực dính không thoát nướ c giảm từ 19,2 đến 13,3kPa. Sở d ĩ như vậy làvì trong cùng một loại đất, khi giớ i hạn chảy tăng liên quan đến bề dày màng nướ c quanh hạtsét tăng, vì vậy sức chống cắt sẽ giảm và khi độ chặt tăng (khối lượ ng thể tích khô tăng), mốiliên k ết giữa các hạt chặt chẽ hơn do đó sức kháng cắt tăng.

Tại các địa điểm nghiên cứu, tác giả tiến hành xác lập kết quả thí nghiệm cắt cánh(Su), và quan hệ giữa sức kháng cắt không thoát nước và ứng suất hiệu quả (Su/ σ’vo) theo độsâu (hình 2). Theo k ết quả cho thấy, theo độ sâu sức kháng cắt tă ng và tỷ số Su/σ’vo giảm. Tạithị xã Cà Mau giá trị sức kháng cắt không thoát nước Su thay đổi từ 12,34kPa đến 34,88kPa.Tại Tiền Giang giá trị sức kháng cắt Su thay đổi từ 16,1 đến 25,30kPa. Tại huyện Hồng Dân,tỉnh Bạc Liêu cho kết quả giá trị sức kháng cắt thay đổi 3,6 đến 12kPa.



55

Cà Mau

z = 0.9524Su - 8.3222

R2 = 0.9586

hay

Su=1.050z+8.7381

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40

Sức kháng cắt không thoát nước, Su,Kpa

Đ s â

u m

Giá tr ị trung bìnhSuLinear (Đườngtrung bình Su)

Cà Mau

Su/σ'v o = 1.9556z-0.7165

R2 = 0.9302

0

4

8

12

16

20

24

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8

Su / 'v o

Đ s

â u

, z , m

TiềnGiang

z = 1.3617Su - 12.204

R2 = 0.8391

Hay

Su = 0.7344z +8.962

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

0 10 20 30 40 50 60

Su (KPa)

Đ s

â u

Z

( m )

Giá trị trung bình Su

Linear( Đường trung bìSu)

Tiền Giang

Su/σ'v o = 1.79048z-0.7828

R2 = 0.9313

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8

Su / 'vo

Đ s

â u

, z , m

HồngDân, Bạc

Liêu

y = 1.7904x - 5.8595

R2 = 0.7708

hay

Su = 0.5585z +3.2727

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0.0 5.0 10.0 15.0

Sức kháng cắt không thoát nước,Su,kPa

Đ s

â u Z m

Giá trị trung bìnhSu

Linear( Đườ ng giátrị trung bình Su)

Hồng Dân, Bạc Liêu

Su /σ'v o = 0.8286z-0.7577

R2 = 0.9004

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0.0 0.5 1.0Su / 'v o

Đ s

â u

, z ,

m

Hình 2. Quan hệ Su, Su/ σ ’ v0 theo độ sâu



56

Nhằm làm sáng tỏ mối quan hệ giữa sức kháng cắt không thoát nướ c giữa các phương pháp thí nghiệm, các tác giả thiết lậ p mối quan hệ tương quan giữa k ết quả thí nghiệm cắtcánh ngoài hiện trườ ng và nén ba tr ục sơ đồ UU từ các k ết quả ở cùng độ sâu thu đượ c vớ icác thí nghiệm này, k ết quả đượ c trình bày ở hình 3.

n = 160

Bùn sét

Su = 0.8918τv st + 6.6997

R2 = 0.63

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

0 5 10 15 20 25 30

vst ,kPa

S

u , k

P a

n=28

Bùn sét pha

Su = 0.8034τv st + 8.954

R2 = 0.7304

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0

vs t ,kPa

S

u , k

P a

Hình 3.Quan hệ sứ c kháng cắt không thoát nướ c theo thí nghiệm nén ba tr ục theo sơ đồ UU

(Su) và cắ t cánh ngoài hiện trườ ng ( τ vst )Sự phụ thuộc của góc ma sát trong hữu hiệu, lực dính k ết hữu hiệu vào hàm lượ ng hạt

sét, chỉ số dẻo thể hiện ở hình 4; 5. Khi hàm lư ợ ng hạt sét, chỉ số dẻo tăng, góc ma sát tronghữu hiệu giảm và lực dính k ết hữu hiệu tăng.

Sóc Trăng

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

10 20 30 40 50

Hàm lượng hạt sét<0,002mm,%

G ó c m a s á t t r o n g h

ϕ '

Góc ma sát trong

hữu hiệu

Linear (Góc ma sát

trong hữu hiệu)

Hình 4.Quan hệ góc ma sát trong hữ u hiệu và hàm lượ ng hạt sét, chỉ số d ẻo của đấ t

Sóc Trăng

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

10 20 30 40 50

Hàm lượng hạt sét<0,002mm,%

L ự c

d í n h k

ế t h ữ u

h i ệ

u ,

c '

Lực dính kết hữuhiệuLinear (Lực dínhkết hữu hiệu)

Sóc Trăng

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

10 20 30 40

Chỉ số dẻo, Ip,%

L ự c d í n h k ế t h ữ u h i ệ

u , c '

Lực dính kết hữuhiệuLinear (Lực dínhkết hữu hiệu)

Hình 5. Quan hệ l ự c dính k ế t hữ u hiệu và hàm lượ ng hạt sét, chỉ số d ẻo của đấ t



57

4. Kết luậnQua các k ết quả nghiên cứu xác định sức kháng cắt của đất, rút ra một số k ết luận:1. Dựa vào sức kháng cắt không thoát nướ c cho thấy, bùn sét và bùn sét pha phân bố ở

các tỉnh ven biển đồng bằng sông Cửu Long, đều thuộc loại đất r ất yếu (Su<20kPa).2. Giá tr ị sức kháng cắt của đất thay đổi tùy thuộc vào khu vực, loại đất cũng như tính

dẻo của đất. Khi khối lượ ng thể tích khô tăng, chỉ số dẻo giảm thì sức kháng cắt tăng. Các giá tr ị lực dính k ết không thoát nướ c của đất bùn sét trong thí nghiệm nén ba tr ục

theo sơ đồ UU thay đổi từ 10,3kPa đến 15,1kPa, nén nở hông thay đổi từ 9,6 đến 19,3kPa;cắt cánh cho k ết quả từ 12,7 đến 21kPa. Giá tr ị sức kháng cắt không thoát nước Su khi đất đạtđộ cố k ết 90% (nén ba tr ục theo sơ đồ CU) thay đổi từ 19,8 đến 33,1kPa.

Đối với đất bùn sét pha, giá tr ị sức kháng cắt không thoát nước theo sơ đồ UU thay đổitừ 10,2 đến 20kPa, giá tr ị nén một tr ục thay đổi từ 15,6 đến 20,5kPa, giá tr ị cắt cánh thay đổitừ 23,4 đến 25,3kPa cũng thuộc đất r ất yếu. Khi đất cố k ết đến 90% (nén ba tr ục theo sơ đồ CU), giá tr ị Su thay đổi từ 26,7 đến 43,1kPa.

- Theo k ết quả nghiên cứu, từ mặt đất đến độ sâu 4-6m tr ở lên, đất thuộc quá cố k ếtnhẹ, tỷ số (S

u/σ’

vo) thay đổi trong phạm vi 0,44 ÷ 2,47. Từ độ sâu 4÷ 6m tr ở xuống, ở tr ạng

thái cố k ết thườ ng, tỷ số (Su/σ’

vo) có giá tr ị dao động trong phạm vi 0,22 ÷ 0,43, riêng tại khu

vực Bạc Liêu, giá tr ị này thấ p trong khoảng 0,12 đến 0,27.3. Trong thí nghiệm nén ba tr ục theo sơ đồ không thoát nướ c - cố k ết các giá tr ị sức

kháng cắt tăng cụ thể:-Đất bùn sét giá tr ị sức kháng cắt không thoát nướ c (lực dính C thay đổi từ 11,6 đến

17,1kPa, góc ma sát trong thay đổi từ 11012’ đến 13038’), sức kháng cắt hữu hiệu (lực dínhhữu hiệu C’ thay đổi từ 9,1 đến 15,6kPa, góc ma sát trong hữu hiệu thay đổi từ từ 19026’ đến24000’.

- Đất bùn sét pha giá tr ị sức kháng cắt không thoát nướ c (lực dính C thay đổi từ 11,5đến 16,7kPa, góc ma sát trong thay đổ i từ 13027’ đến 23051’), sức kháng cắt hữu hiệu (lựcdính hữu hiệu C’ thay đổi từ 5,6 đến 14,5kPa, góc ma sát trong hữu hiệu thay đổi từ 24027’đến 31048’.

Các giá tr ị sức kháng cắt hữu hiệu phụ thuộc đáng k ể vào thành phần hạt và chỉ số dẻo; khi hàm lượ ng hạt sét tăng, chỉ số dẻo tăng thì ϕ’ giảm và C’ tăng.

4. Trong điều kiện đất nền đượ c cố k ết trướ c, sức kháng cắt tăng lên đáng kế, điều đóchứng tỏ đối với đất loại sét yếu amQ2

2-3

[4]. Karl Terzaghi, Ralph B. Peck, Gholamreza Mesri. Soil mechanics in engineering practice.Third edition.

phân bố ở các tỉnh ven biển đồng bằng sông CửuLong, khi sử dụng các giải pháp thoát nướ c thẳng đứng nhằm thúc đẩy quá trình cố k ết thì sứckháng được tăng cường, đảm bảo nền ổn định.

TÀI LIỆU THAM KHẢO[1]. BS 1377:1990, Các phương pháp thí nghiệm đất xây dựng.[2]. Head, K.H. Manual of Soil Laboratory Testing, Volume 3: Effective Stress Tests,London: Pentech Press Limited. 1986.[3]. ASTM Standards Book of Standards, Volume 04.08, March 2003 Soil and Rock (I):D420 - D5779.



58

SUMMARY

Undrained shear strength features of saturated soft clayey soilin coastal provinces of Mekong delta

Do Minh Toan, Nguyen Thi Nu, University of Mining and Geology

This article represents the determination of the undrained shear strength ofQuaternary alluvial-marine saturated soft clayey soil (Q2

2-3 ) occurred in coastal provinces of Mekong delta by difference experimental equipments.

The experiments conducted in undrained conditions, undrained shear strengthof soft clay determined by the Unconsolidated Undrained Triaxial Compression Test(UU), Unconfined Compression Test and Vane Shear Test are of 10,3 to 15,1kPa; 9,6to 19,3kPa and from 12,7 to 21kPa, repctively. The same tests applied for soft sandyclay soils gave the values of 10,2 to 20kPa; 15,6 to 20,5kPa and from 23,4 to

25,3kPa, respectively.The effective shear strength of soft clay soils determinined by consolidatedundrained triaxial compression test with pore pressure measurement showed thateffective friction angle ( ϕ ’) ranges from 19026’ to 24000’ and effective cohesion (C’)ranges from 9,1 to 15,6kPa. Similar tests for soft sandy clay soils gave ϕ ’ values rom24027’ to 310

Ngườ i biên tậ p: TS. Tô Xuân Vu

48’ and C’ from 5,6 to 14,5kPa. As the clay content increases, the plasticity index and the effective cohesion increase,which effectively reduce theeffective friction angle.



59


BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC CỦA ĐẤT BẰNG THÍ NGHIỆM BA TRỤC ĐỘNG

Lê Trọng Thắng, Nguyễn Văn Phóng Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Tóm tắt: Bài báo trình bày cơ sở lý thuyết và thực nghiệm xác định các thông số động họccủa đất bằng t hí nghiệm ba trục động, giới thiệu một số kết quả bước đầu thí nghiệm theo tảitr ọng động chu kỳ có tần số, biên độ và sơ đồ thí nghiệm khác nhau đối với đất sét, sét phad ẻo cứng (hệ tầng Vĩnh Phúc, Thái Bình), sét dẻo chảy và cát mịn (hệ tầng Thái Bình). K ếtquả thí nghiệm cho thấy: - Sơ đồ thí nghiệm B (điều khiển biến dạng) không phù hợp với đất có biến dạng dư lớn (đấtloại sét không bão hoà); - T ỷ số ứng suất SR = 0,1 với các mẫu đất loại sét và SR = 0,2 với mẫu cát thì đất vẫn làm

việc ở trạng thái bình ổn. Biên độ biến dạng tương đối khi đó bằng 0,3 – 0,55%.- S ố chu kỳ thí nghiệm để dao động của hệ đạt tới ổn định ở hầu hết các mẫu thường lớn hơn20 chu k ỳ. - H ệ số giảm chấn (D) của các mẫu đất đã thí nghiệm đều nằm trong khoảng 0.1 – 0.2. M ộtcách tương đối, có thể nhận thấy các mẫu đất loại sét có D lớn hơn đất loại cát và đất tốtthương có D nhỏ hơn đất yếu.

1. Mở đầuThông số động học của đất là những chỉ tiêu quan trọng trong tính toán nền và móng các

công trình có tải trọng động. Nguồn gốc của tải trọng động rất đa dạng như động đất, sóng biển, tầu xe, máy công nghiệp,... Vì vậy, khi tính toán nền móng các loại công trình như nhàcao tầng, nền đường, móng máy và các công trình ven biển đều phải kể tới tải trọng động. Khi

tính toán nền và móng chịu tải trọng động, cần phải xác định các đặc trưng động học của đất(môđun Young’s Ed, môđun trượt Gd và hệ số giảm chấn D) tương ứng với các hệ số của môhình Kelvin – Voigt (hệ số độ cứng K, hệ số cản nhớt C), đồng thời xác định độ bền động vàkhả năng hoá lỏng của đất (giới hạn rão đối với mô hình Kelvin – Voigt). Các đặc trưng độnghọc của đất được sử dụng để tính toán biến dạng và là thông số đầu vào quan trọng cho bàitoán mô hình cấu trúc nền đất chịu tải động, còn độ bền động và khả năng hoá lỏng đ ượcdùng để đánh giá khả năng chịu tải động của đất. Như vậy, các thông số động học của đất lànhững thông tin quan trọng cần thiết cho tính toán nền móng công trình có tải động.

Trên thế giới đ ã có nh iều ngh iên cứu v ề xác địn h các thông số này. Các thàn h quảnghiên cứu về lý thuyết, thực nghiệm, phương pháp và quy trình thí nghiệm được tìm thấytrong nhiều tài liệu chuyên môn và tiêu chuẩn liên quan. Phương pháp và thiết bị thí nghiệm

được sử dụng để xác định các chỉ tiêu động học cũng rất đa dạng, bao gồm các phương phápthí nghiệm hiện trường và trong phòng. Các phương pháp thí nghiệm trong phòng được sửdụng phổ biến nhất là phương pháp cột cộng hưởng (resonant-column method) với tải trọngdao động dọc trục hoặc tải trọng xoắn, và phương pháp thí nghiệm ba tr ục động (cyclictriaxial test) với tải trọng chu kỳ. Ở nước ta do hạn chế về thiết bị, nên những nghiên cứu xácđịnh các thông số động học của đất vẫn còn rất hạn chế. 2. Cơ sở lý thuyết nghiên cứu các thông số động học của đất bằng thí nghiệm ba trụ cđộng 2.1. Phương tr ình vi phân dao động cưỡng bức của hệ một bậc tự do có cản

Khi nghiên cứu ứng xử động học của đất, người ta sử dụng mô hình Kelvin – Voigt(hình 1a). Đó là mô hình đàn hồi – nhớt, được cấu tạo từ hai vật thể nhớt và đàn hồi mắc song

song. Nghiên cứu ứng xử của mô hình này dưới tác dụng của tải trọng động dựa trên phân tíchđộng học hệ một bậc tự do có cản (single-degree-of-freedom, SDOF). Theo đó, một vật nặng



60

M được gắn với hệ đàn hồi - nhớt và chịu tác dụng của lực kích động F (t), được gọi là hệ daođộng kích động lực (hình 1b).

Các lực tác dụng lên M gồm: Lực cưỡng bức F(t) thay đổi theo thời gian, lực quán tínhFa, lực đàn hồi Fe và lực cản nhớt Fc (bỏ qua ma sát khô). Theo định luật Newton, ta có: Fa =F(t) - Fc - Fe, hay:

Fa + Fc + Fe = F(t) (1)- Với m và U tương ứng là khối lượng và chuyển vị của vật nặng, lực quán tính được

xác định theo biểu thức:

Fa = m.a = m. d2U/dt2 ..U = m

- Lực cản nhớt tỉ lệ bậc nhất với vận tốc, nên: Fc = c dU/dt = c.

U - Lực đàn hồi tỉ lệ bậc nhất với chuyển vị: Fe = k UThay các biểu thức trên vào (1), ta được phương trình vi phân dao động cưỡng bức của

hệ một bậc tự do có cản:

m..

U + c.

U + k U = F(t) (2)Với hệ tuyến tính, các hệ số độ cứng k và hệ số cản c là hằng số. Còn với hệ phi tuyến,

các hệ số k, c là hàm số của chuyển vị hay biến dạng. Để đưa phương trình (2) về dạng phương trình vi phân bậc 2 đặc trưng, ta chia hai vế

cho m và đưa vào các k ý hiệu: ω2..

U

o = k/m; 2δ = c/m, ta được:

+ 2δ .

U + ω2

..

U

o U = F(t)/m (3)Tuỳ theo đặc điểm của lực kích động F(t) và với các thông số đã biết của hệ (k,c), giải

(3) ta xác định được nghiệm của hệ. 2.2. Dao động của hệ một bậc tự do chịu kích động điều hoà

Trường hợp hệ chịu kích động điều hoà: F(t) = F. Sin(ωt) thì phương tr ình v i phân (3)có dạng:

+ 2δ .

U + ω2

m

Fo U = Sin(ωt) (4)

trong đó, F và ω lần lượt là biên độ và tần số góc của lực kích động điều hoà. Nghiệm tổng quát của (4) có dạng:

U(t) = Ae-δtUSin(ωot + β) + Sin(ωt + ϕ) (5)

Số hạng thứ nhất của (5) biểu diễn thành phần dao động tự do tắt dần, đặc trưng chodao động tự do có cản. Độ lệch Ae-δt

U

là biên độ của dao động tự do có cản. Người ta dùng độtắt lôga (Λ) để đặc trưng cho tính chất này: Λ = δT (với T là chu kỳ). Các giá trị ωo, β là tầnsố và góc lệch pha riêng của hệ.

Số hạng thứ hai có tần số ω của ngoại lực, biểu diễn thành phần dao động cưỡng bức

của hệ, hay dao động của hệ ở trạng thái bình ổn có góc pha ban đầu là ϕ. Đại lượng là biên độ biến dạng ở trạng thái bình ổn,

U = 22222

o D4)1(

1

..m

F

η+η−ϖ

Hình 1a. Mô hình Kelvin – Voigt

σ

(Biến dạng)

F(t) (Tải tr ọng cưỡng bức) M

Hình 1b. H ệ dao động một bậc tự do có cản



61

Đặt V(η,D) =2222 D4)1(

1

η+η−. Hàm V(η,D) biểu thị tác dụng động lực của lực kích

động nên được gọi là hàm khuếch đại. Do đó:

U = )D,(2

o

V.

.m

Fη

ϖ

(6)

Trong đó, D là độ cản Lehr (hệ số giảm chấn), được xác định bởi hệ thức

D =mk 2

c

o

=ϖδ

(7)

η là hệ số, bằng tỷ số giữa tần số của lực kích động với tần số riêng: η = ω/ωo.Góc pha ban đầu ϕ được xác định bằng biểu thức:

tg(ϕ) =21

D2

η−η−

(8)

Trường hợp tải trọng tác dụng không điều hoà, thay hàm F(t) (được xác định tuỳ theođặc điểm của tải trọng) vào phương trình vi phân (3) để giải ra nghiệm.

2.3. Cơ sở phương pháp thí nghiệm ba tr ục động xác định các thông số động học của đất Phương pháp thí nghiệm b a trụ c động (cyclic triax ial test) là một p hương pháp thí

nghiệm trong phòng được sử dụng phổ biến trên thế giới. Về sơ đồ cấu tạo cũng như nguyênlý hoạt động, thiết bị ba trục động cũng tương tự như loại ba trục tĩnh, nhưng khác ở điểm cơ

bản là tải trọng dọc trục tác dụng lên mẫu đất là tải trọng động (F = F(t)). Thông thường, tảitr ọng thí nghiệm tác dụng lên mẫu được tạo ra là điều hoà. Một số thiết bị hiện đại còn có thểmô phỏng các tải trọng động thực tế không điều hoà (dùng tính năng Play Back mô phỏngđộng đất, xung lực, ...) hoặc biến đổi theo đường ứng suất (Stress Path). Trong suốt quá trìnhthí nghiệm, các thông tin về tải trọng, biến dạng, thay đổi thể tích, áp lực buồng , áp lực nướclỗ rỗng được ghi lại.

Bản chất của phương pháp là coi lăng thể mẫu đất như một hệ một bậc tự do có cản bịdao động bởi lực kích động điều hoà. Có hai bài toán được đặt ra:

- Bài toán thứ nhất là xác định các thông số động học của đất ở giới hạn tuyến tính.Khi đó, phương tr ình vi phân cơ bản của hệ là phương trình (4) và nghiệm của nó là biểu thức(5). Từ các thông tin về tải trọng F(t) và biến dạng U (t) ở trạng thái bình ổn, sẽ xác định đượccác thông số động học của đất bằng các biểu thức (6), (7), (8).

- Bài toán thứ hai là xác định độ bền và tính hoá lỏng của đất (độ rão). Độ bền của đấtđược xác định theo số chu kỳ, tần số và biên độ tải trọng gây ra biến dạng quá giới hạn hoặctải trọng không còn duy trì được dạng điều hoà. Còn trạng thái hoá lỏng của đất được xácđịnh khi áp lực nước lỗ rỗng bằng ứng suất nén mọi phía.

Các thông số động học đặc trưng cho đất cần xác định là hệ số giảm chấn D (hệ số cản

Lehr) và môđun đàn hồi động E d (hoặc môđun trượt Gd). Từ đó, các thông số đặc trưng cho mô hình mô phỏng ứng xử của đất dưới tác dụng của tải trọng động (các hệ số k, c) sẽ đượcxác định.

Theo k ết quả thí nghiệm ba trục tải trọng điều hoà, đường biểu diễn quan hệ ứng suấtvà biến dạng là một vòng lặp tương ứng với một chu kỳ (hình 2). Từ đồ thị này, D và Ed đượcxác định như sau:



62

D =T

1

A

A

4

1

π (9)

Ed =a

a

ε

σ (10)

trong đó, AT, A1 tương ứng là công có ích vàcông toàn phần được định nghĩa theo hình 3.

aσ là b iên độ ứng suất dọc trục(Axial Stress),

aε là biên độ biến dạng dọc trụctương đối (Axial Strain).

Bằng cách tương tự, môđuntrượt Gd được xác định từ đồ thị biểu diễn quan hệ ứngsuất cắt (τ) với biến dạng cắt (γ).

Các giá tr ị D và E d được xác định theo một chu kỳ mà dao động của hệ đạt tới trạngthái ổn định. Theo tiêu chuẩn ASTM D3999, số chu k ỳ cần thực hiện là 40.

3. Một số kết quả nghiên cứu Thiết b ị đ ược sử d ụng đ ể ngh iên cứu các thông số động học củ a đ ất là loại máyTritech 100 được sản xuất bởi hãng Controls-Wykeham Farrance năm 2006 (hình 3). Đây làloại thiết bị tiên tiến, cho phép gia tải điều hoà hoặc không điều hoà (tính năng Play Back).

Bước đầu, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm xác định các thông số động học của đất(bài toán thứ nhất) với các loại đất sét và sét pha trạng thái dẻo cứng thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc(mẫu S1, S2) và Thái Bình (mẫu S3), sét trạng thái dẻo chảy và cát mịn thuộc hệ tầng TháiBình đều phân bố ở Hà Nội. Các mẫu đất loại sét được thí nghiệm ở trạng thái tự nhiên haykhôi phục (theo điều kiện tự nhiên hoặc điều kiện làm việc) hoặc cả hai. Đất loại cát được th ínghiệm ở trạng thái chế bị. Nội dung thí nghiệm cho một mẫu đất bao gồm thí nghiệm các chỉtiêu cơ lý thông thường và thí nghiệm ba trục động. Kích thước mẫu dùng cho thí nghiệm

động là 70x140mm. Các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của các mẫu đất cho trong bảng 1 .Quy trình thí nghiệm ba trục động được thực hiện theo tiêu chuẩn ASTM D3999 - 91

(Standard Test Methods for the Determination of the Modulus and Damping Properties ofSoils Using the Cyclic Triaxial Apparatus). Theo đó, có hai sơ đồ thí nghiệm:

- Sơ đồ A - điều khiển tải trọng: Điều kiện tải trọng được giữ không đổi trong quá trìnhthí nghiệm.

- Sơ đồ B - điều khiển biến dạng: Điều kiện biến dạng được giữ không đổi. Các thông số thí nghiệm được xác định như sau:

- Tần số của tải trọng f = 1 – 2 Hz;- Với sơ đồ thí nghiệm A, biên độ của tải trọng được xác định theo tỷ số ứng suất SR

(Stress ratio), với SR được xác định theo biểu thức: SR = aσ /2σ’c

với σ’c là ứng suất cố kết hiệu quả. Theo sơ đồ thí nghiệm B, biên độ của biến dạng được lấy ≤ 0.5% (0.5 - 0.7mm).

σa

Α1= Diện tích củavòng lặp (Thấu kính)

εa

Εd

Εo

Hình 2. Vòng l ặp ứng suất và biến dạng



63

Hình 3. H ệ thống thiết bị ba trục động Bảng 1. Các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của các mẫu đất

Kýhiệumẫu

Độsâu(m)

Tên đất

Thành ph ần hạt (%) Độẩm

K.lgthểtíchTN

K.lgriêng

Chỉsố

dẻo

Độsệt

Cát Bụi Sétw γ γs I p Is

% T/m T/m3

%3

S1 17,0 Sét pha màu xám vàng, xámtr ắng, trạng thái dẻo cứng

47,2 30,2 22,6 29,3 1,89 2,70 13,9 0,33

S2 10,5 Sét pha xám tr ắng, xám ghi,tr ạng thái dẻo cứng

50,9 31,6 17,5 23,3 2,02 2,67 11,4 0,48

S3 5,0 Sét màu xám xanh, xám tr ắng,tr ạng thái dẻo cứng

29,3 19,2 51,5 31,7 1,90 2,68 20,8 0,27

Y1 10,0 Sét xám, xám đen, tr ạng tháidẻo chảy

26.2 39,5 34,3 39,1 1,77 2,66 20,6 0,76

C1 Cát hạt mịn 84.8 14,2 1,0 2,65

Để xác định các thông số động học của đất cũng như các thông số của mô hình ở giai

đoạn bình ổn, cần lựa chọn các thông số đầu vào (sơ đồ thí nghiệm, biên độ ứng suất, biên độ biến dạng) một cách phù hợp. Sự phù hợp được đánh giá dựa trên phân tích số liệu của từngthí nghiệm cụ thể.

Đối với các mẫu thí nghiệm theo sơ đồ A, tần số và biên độ tải trọng được giữ ổn địnhtrong suốt quá trình thí nghiệm như hình 4. Các số liệu về biến dạng của mẫu được ghi lại.Theo các k ết quả thí nghiệm đã tiến hành, có hai dạng biểu đồ biến dạng tuỳ theo loại mẫu vàđộ lớn của tải trọng:

- Dạng 1: Biên độ biến dạng không đổi nhưng trị số biến dạng tăng dần đến trị số ổnđịnh (hình 5). Các mẫu được thí nghiệm với tỷ số ứng suất SR =0,1 (với đất loại sét) và 0,2(với cát) đều có kết quả thuộc vào dạng này, gồm các mẫu S2, S3, Y1 (trạng thái tự nhiên) vàC1 (xem hình 7, 8).



64

- Dạng 2: Cả biên độ biến dạng và độ lớn của biến dạng đều tăng theo số chu kỳ (hình6). Thuộc vào dạng này là kết quả thí nghiệm mẫu Y1cc (mẫu được khôi phục trạng thái bằng

cố kết trước) được thí nghiệm ở tỷ số ứng suất bằng 0.25 ( aσ = 35kPa). (xem hình 7, 8)

Hình 4. Biến đổi ứng suất dọc trục (Axial Stress) trong thí nghiệm theo sơ đồ A

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40Time (s)

A x i a l S t r e s s ( k P a )

M u Y1Acc

Mẫu S3 A

-0.04

-0.02

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Time (s)

A x i a l S t r a i n ( % )

Hình 5. Biến đổi biến dạng với biên độ ổn đ ịnh (sơ đồ A)

Hình 6. Biến đổi biến dạng với biên độ không ổn định (sơ đồ A)

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

0 5 10 15 20 25 30 35 40Time (s)


Hình 7. Biến đổi biên độ biến d ạng kép (kéo- nén) ε D theo s chu k ỳ

0.00

0.50

1.00

1.50 2.00

2.50

0 5 10 15 20 25 30 35 40 Chu kỳ

D (%) M ẫ u S3

M u S2 M u S1 M u Y1cc M u C1cc



65

Hình 8. Biến đổi của biên độ biến dạng nén theo số chu kỳ

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Chu kỳ

a ( % )

Mẫu S3

Mẫu S2

Mẫu S1

Mẫu Y1cc

Mẫu C1cc

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

D v à E * 1 0 + 4 ( k P a )

(%)

Hình 9. Biến đổi của Ed, D theo biến dạng tương đối

D

E (*10+4, kPa)

Mẫu Y1 Acc

Theo cơ sở lý thuyết đã trình bày, mỗi vòng lặp (hysteresis loop) tương ứng với một

chu k ỳ sẽ xác định được một cặp giá trị E d, D. Các giá tr ị này thay đổi theo số chu kỳ haymức độ biến dạng. Khi dao động của hệ đạt tới trạng thái ổn định thì các giá trị đó không đổi.Trên hình 9 biểu diễn sự biến đổi của E d, D theo mức độ biến dạng đối với mẫu Y1Acc (đượcthí nghiệm theo sơ đồ A sau cố kết). Với mẫu này, sự ổn định của dao động chưa đạt được.Các mẫu còn lại được thí nghiệm theo sơ đồ A thường đạt tới trạng thái ổn định sau khoảng từ20 đến 30 chu kỳ (xem hình 10, 11).

Mặt khác, sự phù hợp của kết quả thí nghiệm cũng phải được đánh giá dựa theo hìnhdạng và độ lệch của các vòng lặp. Ở giai đoạn biến dạng tuyến tính, hình dạng của vòng lặpcó dạng thấu kính (hay elip) cân đối (hình 12), vượt quá giới hạn này thì vòng lặp mất cân đối(hình 13). Do đặc điểm biến dạng của đất phần lớn là biến dạng dư, nên giữa các vòng lặp liêntiếp thường có độ lệch. Theo tiêu chuẩn ASTM D3999, độ lệch giữa hai vòng lặp liên tiếpkhông được vượt quá 0,2%. Dựa trên các điều kiện này, kết quả thí nghiệm các mẫu S1 vàY1Acc với tỷ số ứng suất SR bằng 0,25 đều không thoả mãn.

Hình 10. Biến đổi của Môđun E d theo số chu kỳ

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Chu kỳ

E d ( k P a ) Mẫu S3

Mẫu S2

Mẫu S1

Mẫu Y1cc

Mẫu C1cc



66

Hình 11 . Biến đổi của hệ số giảm chấn D theo số chu kỳ

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Chu kỳ

H s

ố

i ả m c

h ấ n D

Mẫu S3

Mẫu S2

Mẫu S1

Mẫu Y1cc

Mẫu C1cc

Hình 12. Hình d ạng các vòng lặp ứng suất - biến dạng (Mẫu C1 A)

100.0

110.0

120.0

130.0

140.0

150.0

160.0

-0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30Axial Strain (%)


" Các chu k ỳ"

N= 10

N= 20

N= 40

Hình 13. Dạng vòng lặp ứng suất - biến dạng khi vượt quá giới hạn tuyến tính (mẫu S1)

-40.0

-30.0

-20.0

-10.0

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

-2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

Axial Strain (%)


" Các chu k ỳ"

N= 10

N= 20

N= 40

Như vậy, các mẫu được thí nghiệm theo sơ đồ A với tỷ số ứng suất SR bằng 0,25 (mẫu

S1 và Y1) đều không đạt khi xét theo dạng dao động, độ ổn định của dao động và vòng lặp. Theo sơ đồ B, biên độ biến dạng được khống chế không đổi với nửa chu kỳ đầu là nén

và nửa chu kỳ sau là nở (hình 14). Với các mẫu đất có biến dạng dư lớn (đất loại sét không bão hoà), sau nửa chu kỳ đầu tiên chịu nén thì biến dạng của đất không thể phục hồi. Vì vậy,tác dụng của ứng suất để duy trì biến dạng với biên độ nén - nở không đổi chủ yếu là kéo(hình 15).Điều kiện t hí nghiệm như vậy rõ ràng không phù hợp với điều kiện làm việc củađất trong thực tế (chủ yếu chịu nén).

Mẫu Y1 B

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Time (s)


Hình 14. Biến đổi biến dạng dọ c trục trong thí nghiệm theo sơ đồ B



67

Hình 15. Biến đổi ứng suất dọc trục trong thí nghiệm sơ đồ B

-25.0

-20.0

-15.0

-10.0-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Time (s)


Tổng hợp kết quả thí nghiệm ba trục động các mẫu đất và đánh giá được đưa ra ở bảng 2. Bảng 2. Các thông số và kết quả thí nghiệm với tải t r ọng động

Ký hiệu

mẫu

Tr ạngthái thínghiệm

SơđồTN

Tần sốTN

Biênđộ

ứngsuất

Biênđộ

biếndạng

Tỉ sốứngsuất

Hệ sốgiảmchấn

Môđunđộng Hệ số

độ cứng Hệ sốcản

Đánh giá

faσ aε SR D Ed k c

(Hz) kPa % - kPa kN/m kg/sS1 Tự

nhiênA 1 30 1,97 0,25 0,134 2900 77 73 Không phù

hợp S2 Bão

hoà, cốk ết σ’=50kPa

A 2 10 0,1 0,10 0,180 10420 278 202 Phù hợp

B 2 7,5 0,5 0,075 0,162 1730 49 74 Không phùhợp

S3 Tựnhiên

A 2 10 0,55 0,10 0,173 21048 559 276 Phù hợp

Tự

nhiên

B 2 20 0,3 0,20 0,150 6572 183 134 Không phù

hợp Y1 Tựnhiên

A 2 10 0,34 0,10 0,184 5554 148 136 Phù hợp

Tựnhiên

B 2 7,5 0,5 0,075 0,148 1300 35 56 Không phùhợp

Bãohoà, cốk ết σ’=70kPa

A 1 35 1,5 0,25 0,201 4613 134 136 Không phùhợp

C1 Bãohoà, cốk ết σ’=50kPa

A 2 20 0,14 0,20 0,104 26100 707 169 Phù hợp

4. Nhận xét Nền đất dưới móng công trình có tải động trong điều kiện làm việc ổn định thường ở

giới hạn tuyến tính. Thí nghiệm 3 trục xác định các thông số động học trong giới hạn này cầnxác định sơ đồ, tần số, biên độ tải trọng thí nghiệm phù hợp. Dựa trên kết quảnghiên cứu

bước đầu, một số nhận xét được đưa ra như sau: - K ết quả thí nghiệm xác định Ed, D phụ thuộc lớn vào sơ đồ thí nghiệm, biên độ tải

tr ọng (hay SR) và biến dạng. Với các mẫu đất có biến dạng dư lớn (đất loại sét không bãohoà), việc chọn sơ đồ thí nghiệm B với biến dạng nén - nở thì ứng suất tác dụng chủ yếu làkéo. Tr ị số Ed khi đó nhỏ hơn từ 4 – 6 lần so với cách xác định theo sơ đồ A. Biên độ tải trọngchọn theo SR = 0,25 với các mẫu đất S1 và Y1 (được cố kết ở σ’ = 70kPa) đã vượt quá giớihạn làm việc bình thường. Biên độ biến dạng tương đối khi đó bằng 1,5 – 2,0 %. Tỷ số ứngsuất SR = 0,1 với các mẫu đất S2, S3, Y1 (trạng thái tự nhiên) và SR = 0,2 với mẫu cát C1 thìđất vẫn làm việc bình thường. Biên độ biến dạng tương đối khi đó bằng 0,3 – 0,55%.



68

- Số chu kỳ thí nghiệm để dao động của hệ đạt tới ổn định ở hầu hết các mẫu thườnglớn hơn 20 chu kỳ.

- Hệ số giảm chấn của các mẫu đất đã thí nghiệm đều nằm trong khoảng 0,1 – 0,2.Một cách tương đối, có thể nhận thấy các mẫu đất loại sét có D lớn hơn đất loại cát và đất tốtthương có D nhỏ hơn đất yếu.

- Do số lượng thí nghiệm còn ít nên chưa xác định được quy luật biến đổi các thôngsố động học theo biến dạng cũng như tỷ số ứng suất SR giới hạn cho từng loại đất. Để giảiquyết vấn đề này, cần tiến hành thí nghiệm cho mỗi loại đất ở các biên độ tải trọng khác nhau(ví như σa = 5; 10; 15; 20; 25 kPa).

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Văn Khang, 2004. Dao động kỹ thuật, Nxb Khoa học và kỹ thuật. [2]. Ali Fırat Çabalar, 2009. Dynamic Properties of Various Plasticity Clays, EJGE, Vol. 14,Bund. B.[3]. ASTM D3999 – 91 (Reapproved 2003), Standard Test Methods for the Determination ofthe Modulus and Damping Properties of Soils Using the Cyclic Triaxial Apparatus.[4]. Eleni A. Pavlou, 1999. Dynamic Analysis of Systems with Hysteretic Damping, UMI

Campany, UK.[5]. Department of Defense, USA, 1997. Soil Dynamics and Spencial Design Aspect.[6]. K.H. Head, 2006. Manual of Soil Labratory Testing, Autheneam Press Ltd., UK.

SUMMARYPreliminary studies of the soil dynamic parameters

by cyclic triaxial tests

Le Trong Thang, Nguyen Van Phong, University of Mining and Geology

This paper presents the theoretical and experimental principles for the determinationof dynamic parameters of the soil by Cyclic triaxial tests andsome test results with different

frequencies, amplitudes and methods that were carried out with rigid clay, sandy clay (Vinh Phuc and Thai Binh formations), soft clay and fine sand (Thai Binh Formation). The results showed that:

- The method B (constant cyclic deformation) is not suitable with soil of large residualdeformation (unsaturated clayey soils);

- With the desired stress ratio SR = 0.1 for clayey soil and SR = 0.2 for fine sand, the soil still behaves in stable condition. The amplitude of axial strain is equivalent to 0.3 –0.55%.

- The number of test cycles for fluctuations of the system reaches stable condition inmost of the tests is usually greater than 20..

- Damping coefficient D of tested soil samples is in the range of 0.1 - 0.2. Relatively,the damping coefficient of clayey soil is larger than sandy soil.Rigid soil has the dampingcoefficient smaller than that of the soft soil.

Người biên tập: TS. Tô Xuân Vu



69


SỰ BIẾN ĐỘNG TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT LÃNH THỔ VIỆT NAM. NHỮNG THÁCH THỨC VÀ GIẢI PHÁP

Đoàn Văn Cánh1, Nguyễn Thị Thanh Thủy2, Phạm Quý Nhân3,

Nguyễn Thị Hạ4, Tống Ngọc Thanh5, Bùi Trần Vượng6 1: Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hội ĐCTV Việt Nam;

2: Trường Đại học Mỏ - Địa chất ; 3: Trung tâm QH và ĐT Tài nguyên nước – Bộ TN và MT;

4: TT QT và DB TNN-Trung tâm QH và ĐT Tài nguyên nước – Bộ TN và MT;5: LĐ QH và ĐT TNN miền Bắc - Bộ TN và MT;

6 : LĐT LĐ QH và ĐT TNN miền Nam - Bộ TN và MT

Tóm tắt: Tài nguyên nước dưới đất lãnh thổ Việt Nam tập trung trong 6 cấu trúc chứa nướcchính,chủ yếu trong các thành taọ bở rời ở hai đồng bằng Bắc Bộ (ĐBBB), Nam Bộ (ĐBNB),trong các thành t ạo bazan ở Tây Nguyên và trong các thành tạo đá vôi ở Tây Bắc Bộ và Đông

Bắc Bộ. Do khai thác sử dụng một cách chưa hợp lý, tài nguyên nước dưới đất đang có sựbiến động theo hướng xấu đi. Ngược lại, nhiều tầng chứa nước mới đã được phát hiện, nhiềudiện tích nước nhạt đang được mở rộng, nhiều vùng núi đá vôi xa xôi hẻo lánh đến nay đã tìmđược nguồn nước dưới đất để sử dụng. Trong số các tầng chứa nước nêu trên thì các tầngchứa nước ở đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ có sự biến động mạnh mẽ nhất. Do khuôn khổ thời

gian có hạn, trong báo cáo này chúng tôi đi sâu nghiên cứu và phân tích những biến động tàinguyên nước dưới đất ở đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng Nam Bộ. Những vùng còn lại trìnhbày một cách khái quát hơn

Nghiên cứu tài liệu điều tra đánh giá nước dưới đất nhiều năm qua cho thấy sự biến động tàinguyên nước dưới đất thể hiện ở chỗ: có nơi diện tích nước nhạt bị thu hẹp, gia tăng ô nhiễmnguồn nước, suy giảm mực nước trong các vùng nghiên cứu. Báo cáo cũng chỉ ra các pháthiện mới về nước dưới đất ở những vùng khan hiếm nguồn nước.

Đồng thời báo cáo đã phân tích các nguyên nhân gây ra những biến động đó và đề xuất các giải pháp khoa h ọc công nghệ phục vụ khai thác bền vững tài nguyên nước dưới đất ở Việt Nam.

Mở đầu Như chúng ta đã biết, nước dưới đất lãnh thổ Việt Nam tồn tại trong các thành tạo cát

cuội sỏi bở rời, cát bột kết, bazan, đá vôi và một số thành tạo khác tạo thành các tầng chứanước chính trong các miền Đông Bắc Bộ, Tây Bắc Bộ, đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ,

Nam Trung Bộ, Tây Ng uyên và đồng bằng Nam Bộ. Trong mấy thập kỷ qua, dưới tác độngcủa các yếu tố tự nhiên và con người, nước dưới đất trong các cấu trúc chứa nước trong lãnhthổ Việt Nam biến động rất mạnh mẽ. Nhiều tầng chứa nước đã được phát hiện trước kia, hiệnnay đang được khai thác sử dụng. Do khai thác sử dụng một cách chưa hợp lý, tài nguyênnước dưới đất đang có sự biến động theo hướng xấu đi. Ngược lại, nhiều tầng chứa nước mớiđã được phát hiện, nhiều diện tích nước nhạt đang được mở rộng, nhiều vùng núi đá vôi xa xôi hẻo lánh đến nay đã tìm được nguồn nước dưới đất để sử dụng. Trong số những cấu trúcchứa nước nêu trên thì cấu trúc chứa nước ở đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ có sự biến độngmạnh mẽ nhất. Do khuôn khổ thời gian có hạn, trong báo cáo này chúng tôi đi sâu nghiên cứuvà phân tích những biến động tài nguyên nước dưới đất ở ĐBBB và ĐBNB. Những vùng cònlại trình bày một cách khái quát hơn. 1. Tài nguyên nước dưới đất lãnh thổ Việt Nam

Đồng bằng Bắc bộ có ba tầng chứa nước chính đang được khai thác sử dụng, đó là cáctầng chứa nước qh, qp và n2 (xem hình 1,a).

Đồng bằng Nam Bộ có 7 tầng chứa nước, nhưng đang được khai thác sử dụng 4 tầng

chứa nước chính là qp2-3, qp1, n2

2

và n2

1

(xem hình 1,b) [13, 14].Miền Tây Bắc và Đông Bắc Bộ thành tạo chứa nước chính là đới chứa nước trong đá vôi.



70

Ở Tây Nguyên thì đối tượng được khai thác sử dụng nhiều nhất là tầng chứa nướctrong đá bazan (xem hình 2).

Còn các tỉnh Bắc và Nam Trung Bộ nước dưới đất tồn tại trong các thành tạo bở rờiĐệ tứ có giá trị khai thác sử dụng hơn cả.

Hiện trạng khai thác và trữ lượng tiềm năng của các tầng chứa nước đã được thống kê

và đánh giá. Theo con số thống kê tính toán [9 , 10, 11], so với trữ lượng khai thác tiềm năngthì lượng nước khai thác hiện nay chỉ chiếm một phần nhỏ (chi tiết xe m trong bảng 1). Ấy thếmà, ở khắp mọi nơi hiện trạng mực nước và chất lượng nước đang có xu hướng suy giảm.Mực nước trong các giếng khoan khai thác suy giảm liên tục, nhiều n ơi diễn ra xâm n h ậpmặn, diện tích nước nhạt bị thu hẹp.

Tình hình biến đổi tài nguyên nước dưới đất cả về trữ lượng (mực nước), cả về chấtlượng nước được bài báo đề cập cụ thể đối với các đơn vị chứa nước chủ yếu và bước đầunhận định về nguyên nhân biến động, đưa ra giải pháp đối phó để giảm thiểu tác động xấu tớiviệc sử dụng tài nguyên nước dưới đất.

Hình 1. S ự phân bố các tầng chứa nước chính ở ĐBBB và ĐBNB.

a) ĐBBB có 4 tầng chứa nước chính đang được khai thác sử dụng: TCN trong các thành tạobở rời trầm tích Holoxen, TCN Pleistoxen, TCN Neogen và TCN trong các thành t ạo đá vôi. b) ĐBNM có 7 tầng chứa nước chính trong các tành tạo bởi rời Đệ tứ và Neogen phân bố ở

độ sâu đến 500 mét cách mặt đất.



71

2. Hiện trạng khai thác sử dụng và biến động tài nguyên nước dưới đất lãnh thổ ViệtNam

Như trên đã nêu, hiện trạng khai thác và đánh giá trữ lượng tiềm năng nước dưới đất ở

Việt Nam được trình bày trong bảng 1.

Hình 2. S ự phân bố các tầng chứa nước ở Tây Nguyên (màu xanh lá cây đậm là diệntích phân bố của tầng chứa nước trong các thành tạo bazan)



72

Bảng 1. Hiện trạng khai thác sử dụng nước dưới đất ở Việt Nam

TT Thành phố, tỉnh Lượng nước

đang khai thác,m3

Tr ữ lượng khaithác tiềm năng,

m/ngày 3

% khai thác sovới tiềm năng

/ngày1 Đồng bằng Bắc Bộ 2.264.898,00 17.191.102,00 13,17

Trong đó Hà nội 1.779.398,00 8.362.000,00 21,272 Đồng bằng Nam Bộ 1.440.717,00 23.843.731,00 06,04

Trong đó T.P Hồ Chí Minh 850.000,00 2.501.059,00 33,98

3 Tây Nguyên 985.000,00 18.489.000,00 05,33

4 Tây Bắc Bộ 5.000,00 15.521.338,00 0,305 Đông Bắc Bộ 20.000,00 27.995.378,00 0,07

6 Bắc Trung Bộ (Từ Thanh Hóađến Thừa Thiên Huế)

1.000.000,00 17.101.539,00 05,84

7 Nam Trung Bộ (từ Đà Nẵng

đến Bình Thuận)

24.500,00 8.941.093,00 0,27

Toàn lãnh thổ Việt Nam 8.364.513,00 172.599.897,00 4,85

(Nguồn điều tra của đề tài KC.08.06/11-15 do LĐ QH và ĐT TNN miền Bắc và miền Namcung cấp và theo tính toán của chúng tôi trong nhiều năm qua)

K ết quả trình bày trong bảng 1 cho thấy tiềm năng nước dưới đất ở Việt Nam r ất lớn,nhưng do công tác điều tra đánh giá chưa được chi tiết, chưa đầy đủ nên con số đưa vào khaithác sử dụng chỉ chiếm một phần rất không đáng kể (4,85%) so với trữ lượng khai thác tiềmnăng. Tuy nhiên do tác động của các yếu tố tự nhiên, do tác động hoạt động kinh tế của conngười trong nhiều lĩnh vực (khai thác nước, khai thác mỏ, xây dựng công trình, đô thị trên

mặt đất và trong không gian ngầm...) mà tài nguyên nước dưới đất có nhiều biến động. Hầuhết sự biến động có chiều hướng xấu đi, ví dụ như: hạ thấp mực nước, vùng bổ cập của tầngchứa nước bị thu hẹp (các khu đô thị), gia tăng nhiễm bẩn, nhiễm mặn...(TP HCM), nhưngcũng có những mặt tích cực, như do mưa nhiều làm tăng lượng bổ cập (Nam Trung Bộ), mộtsố nơi diện tích nước nhạt được mở rộng thêm (đồng bằng Bắc Bộ, một số nới trong một sốtầng chứa nước ở ĐBNB), phát hiện và khẳng định tầng chứa nước mới (ĐBBB, Đông BắcBộ).

Sau đây chúng ta sẽ xem xét trong những vùng cụ thể. 2.1. Bi ến động tài nguyên nước dưới đất tại đồng bằng Bắc Bộ 2.1.1. M ực nước

Trong khu vực đồng bằng Bắc Bộ, ở một số vùng khai thác nước mạnh, mực nước giảm

dần theo thời gian [4,6] .* Vùng Hà N ội: mực nước tại một số khu khai thác tập trung đã hạ thấp đến mức báo

động. Mực nước hạ thấp nhất đo được tại công trình Q.63a (Mai Dịch) ngày 30/12/2011 là28,73m chiếm 61,70% Hcp; tại công trình Q.64a - tầng chứa nước qp1 (Trung Tự - Đống Đa)ngày 30/1/2011 là 25,37m chiếm 51,00% Hcp (xem hình 3).

* Vùng Nam Định : Tại công trình quan trắc Q.109a - tầng chứa nước qp1 (Tr ực Phú -Tr ực Ninh) mực nước sâu nhất của tầng chứa nước qp cách mặt đất là 10,74m (đo ngày15/8/2011) chiếm 21,72 % Hcp (xem hình 4).

* Vùng Thái Bình: Tại công trình quan trắc Q.159b - tầng chứa nước qp1 (An Bài - QuỳnhPhụ) có mực nước sâu nhất cách mặt đất là 4,77m (đo ngày 09/9/2011), chiếm,9,38 % Hcp.



73

Q.64a

-27,00

-25,00

-23,00

-21,00

-19,00

-17,00

-15,00

12/95 12/97 12/99 12/01 12/03 12/05 12/07 12/09 12/11Thời gian (tháng/năm)

Đ

s â u m

c n ư

ớ c

m

Hình 3. Đồ thị dao động mực nước công trình quan trắc Q.64a (Trung Tự - Đống Đa-Hà N ội)

Q.109a

-11,00

-10,00

-9,00

-8,00

-7,00

-6,00

-5,00

-4,00

-3,00

-2,00

12/95 12/97 12/99 12/01 12/03 12/05 12/07 12/09 12/11Thời gian (tháng/năm)

Đ s â u

m

c n ư

ớ c

m

Hình 4. Đồ thị dao động mực nước công trình quan trắc Q.109a ( Trực Phú-Tr ực Ninh- Nam Đ ịnh)

2.1.2. Chất lượng nướ c Nhìn chung tầng chứa nước qh có xu hướng nhạt hóa, diện tích phân bố nước nhạt lan

r ộng hơn, đặc biệt ở trung tâm đồng bằng. Diện tích phân bố nước nhạt trong tầng chứa nước qpkhông có biến động lớn (xem hình 5).

Giá tr ị TDS trung bình của nước trong tầng chứa nước qh là 2266 mg/l, trong đó giá trịTDS lớn nhất là 2379 mg/l tại công trình Q.165 (Hải Thành - Kiến Thụy - Hải Phòng); giá trịTDS nhỏ nhất là 116 mg/l tại công trình Q.167 (Lê Lợi - An Dương - Hải Phòng).

K ết quả tổng hợp mẫu phân tích toàn diện lấy trong tầng qp1 của toàn đồng bằng vàomùa khô năm 2011 cho thấy giá trị TDS trung bình là 607 mg/l, giảm so với năm 2010. Vàomùa mưa, cho th ấy giá trị TDS trung bình là 578 mg/l, giảm với cùng kỳ năm 2010. [4,6].

Hình 5. S ự phân bố nước nhạt, nước mặn trong tầng chứa nước qh và qp đồng bằng Bắc Bộ



74

2.2. H i ện trạng khai thác, sử dụng và biến động tài nguyên nước dưới đất tại đồng bằngNam B ộ 2.2.1. M ực nước

Qua số liệu của công tác “Quan trắc Quốc gia Tài nguyên nước dưới đất vùng Đồng bằng Nam Bộ” giai đoạn từ năm 1995 ÷ 2010 cho thấy [5,6]:

Động thái nước dưới đất của các tầng chứa nước trong khu vực đồng bằng Nam Bộđều có những đặc điểm chung giống nhau đó là mực nước thường có xu hướng dao động theomùa (mùa khô vào tháng 4, tháng 5) mực nước thấp nhất. Sau đó vào mùa mưa (tháng 10,tháng 11), mực nước có xu hướng dâng lên và đạt cực đại trong thời gian này.

Giai đoạn từ năm 1995 ÷ 2010, mực nước trong tầng chứa nước Holocen (qh) trongdiện tích phân bố giữa sông Tiền và sông Hậu; vùng Năm Căn-Cà Mau có xu hướng dâng từ0,69÷1,0m (xem hình 6).

Hình 6. Đồ thị dao động mực nước thời kỳ 1995÷2010 tại công trình quan trắc công trìnhQ217010 Trà Vinh; Q219010 Bến Tre của tầng chứa nước Holocen (qh)

Ngược lại, trong các tầng chứa nước khác trên toàn bộ diện tích đồng bằng, mực nướcđều có xu hướng giảm.

Mực nước trong tầng chứa nước Pleistocen trên (qp3) tại Cần Thơ, Trà Vinh từ năm2000÷2010 đã suy giảm với tốc độ từ 0,27÷0,39m/năm (hình 7).

ĐỒ THỊ MỰC NƯỚC CÔNG TRÌNH Q402020 THỐT NỐT - CẦN THƠ

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1 / 0 0

1 / 0 1

1 / 0 2

1 / 0 3

0 1 / 0 4

0 1 / 0 5

0 1 / 0 6

0 1 / 0 7

0 1 / 0 8

0 1 / 0 9

0 1 / 1 0

Tháng/Năm

L ư

-400

-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

Đ c

a o m

c n ư

ớ c . c

m

Lượng mưa Tích lũy độ lệch lượng mưa Q402020 L inea r (Q402020)

Hình 7. Đồ thị quan hệ giữa mực nước dưới đất và lượng mưa tại công trình Q402020 - Thốt

N ốt -C ần Thơ

Tầng chứa nước Pleistocen giữa-trên (qp23) tại ĐBSCL hầu hết đều có sự suy giảm

mực nước mạnh theo thời gian với tốc độ suy giảm khoảng 0,3÷0,44m/năm. Đây là tầng chứanước đang đượ c khai thác sử dụng tại Kiên Giang, Trà Vinh (xem hình 8).

Q217010 DUYÊN HẢI-TRÀ VINH

y = 0.0031x + 0.9417

R 2 = 0.1556

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

0 1 / 9 5

0 1 / 9 6

0 1 / 9 7

0 1 / 9 8

0 1 / 9 9

0 1 / 0 0

0 1 / 0 1

0 1 / 0 2

0 1 / 0 3

0 1 / 0 4

0 1 / 0 5

0 1 / 0 6

0 1 / 0 7

0 1 / 0 8

0 1 / 0 9

0 1 / 1 0

Đ c

a o m

c n ư ớ c

m

Q219010 BA TRI-BẾN TRE

y = 0.003x - 0.4481

R 2

= 0.1716

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

0 1 / 9 5

0 1 / 9 6

0 1 / 9 7

0 1 / 9 8

0 1 / 9 9

0 1 / 0 0

0 1 / 0 1

0 1 / 0 2

0 1 / 0 3

0 1 / 0 4

0 1 / 0 5

0 1 / 0 6

0 1 / 0 7

0 1 / 0 8

0 1 / 0 9

0 1 / 1 0

Đ c

a o m

c n ư

ớ c m



75

ĐỒ THỊ MỰC NƯỚC CÔNG TRÌNH Q217020 DUYÊN HẢI - TRÀ VINH

-100

100

300

500

700

900

1100

1300

1500

1 / 9 2

7 / 9 2

1 / 9 3

7 / 9 3

1 / 9 4

7 / 9 4

1 / 9 5

7 / 9 5

1 / 9 6

7 / 9 6

1 / 9 7

7 / 9 7

1 / 9 8

7 / 9 8

1 / 9 9

7 / 9 9

1 / 0 0

7 / 0 0

1 / 0 1

7 / 0 1

1 / 0 2

7 / 0 2

1 / 0 3

7 / 0 3

1 / 0 4

7 / 0 4

1 / 0 5

7 / 0 5

1 / 0 6

7 / 0 6

1 / 0 7

7 / 0 7

1 / 0 8

7 / 0 8

Tháng/Năm

L ư

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

Đ

Lượng mưa Tích lũy độ lệch lượng mưa Q217020 Linear (Q217020)

Hình 8. Đồ thị quan hệ giữa mực nước dưới đất và lượng mưa tại công trình Q217020 Duyên

H ải-Trà VinhMực nước trong tầng chứa nước (qp1 ) cũng có xu hướng tương tự, giảm mạnh nhất

trong các khu khai thác nước dưới đất tập trung tại Tân Trụ - Long An, TP Cà Mau. Mựcnước suy giảm với tốc độ khoảng 0,51÷0,93 m/năm (xem hình 9).

ĐỒ THỊ MỰC NƯỚC CÔNG TRÌNH Q401030 CHÂU THÀNH - KIÊN GIANG

0

100

200

300

400

500

600700

800

900

1000

1100

1 / 0 0

6 / 0 0

1 1 / 0 0

4 / 0 1

9 / 0 1

2 / 0 2

7 / 0 2

1 2 / 0 2

0 5 / 0 3

1 0 / 0 3

0 3 / 0 4

0 8 / 0 4

0 1 / 0 5

0 6 / 0 5

1 1 / 0 5

0 4 / 0 6

0 9 / 0 6

0 2 / 0 7

0 7 / 0 7

1 2 / 0 7

0 5 / 0 8

1 0 / 0 8

0 3 / 0 9

0 8 / 0 9

0 1 / 1 0

0 6 / 1 0

1 1 / 1 0

Tháng/Năm

L ư

-600

-550

-500

-450

-400

-350

-300-250

-200

-150

-100

-50

Đ


Hình 9. Đồ thị quan hệ giữa mực nước dưới đất và lượng mưa tại công trình Q401030

Châu Thành-Kiên Giang

Mực nước trong tầng chứa nước Pliocen giữa (n 22) và tầng chứa nước Pliocen dưới

(n21) tại các khu khai thác nước tập trung như ở Trà Vinh có xu hướng giảm rất mạnh với tốc

độ suy giảm mực nước từ 0,62÷0,89 m/năm (hình 10).



76

ĐỒ THỊ MỰC NƯỚC CÔNG TRÌNH Q406040 CẦU NGANG - TRÀ VINH

0

100

200

300

400

500

600

700

800

7 / 0 0

1 / 0 1

7 / 0 1

1 / 0 2

7 / 0 2

0 1 / 0 3

0 7 / 0 3

1 / 0 4

7 / 0 4

1 / 0 5

7 / 0 5

1 / 0 6

7 / 0 6

1 / 0 7

7 / 0 7

1 / 0 8

7 / 0 8

1 / 0 9

7 / 0 9

1 / 1 0

7 / 1 0

Tháng/Năm

L ư

-900

-800

-700

-600

-500

-400

-300

-200

Đ


Hình 10. Đồ thị quan hệ giữa mực nước dưới đất và lượng mưa tại công trình Q406040

C ầu Ngang -Trà Vinh

Trong tầng chứa nước Miocen trên (n13

ĐỒ THỊ MỰC NƯỚC CÔNG TRÌNH Q402040 THỐT NỐT - CẦN THƠ

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1 / 0 0

6 / 0 0

1 1 / 0 0

4 / 0 1

9 / 0 1

2 / 0 2

7 / 0 2

1 2 / 0 2

5 / 0 3

1 0 / 0 3

0 3 / 0 4

0 8 / 0 4

0 1 / 0 5

0 6 / 0 5

1 1 / 0 5

0 4 / 0 6

0 9 / 0 6

0 2 / 0 7

0 7 / 0 7

1 2 / 0 7

0 5 / 0 8

1 0 / 0 8

0 3 / 0 9

0 8 / 0 9

0 1 / 1 0

0 6 / 1 0

1 1 / 1 0

Tháng/Năm

L ư

-650

-600-550

-500-450

-400

-350

-300-250

-200-150

-100-50

0

50

100

Đ c a o m

c n ư

ớ c . c m


), mực nước tại Hậu Giang, Cần Thơ có xuhướng suy giảm mực nước theo thời gian với tốc độ từ 0,34÷0,52 m/năm (xem hình 11).

Hình 11. Đồ thị dao động mực nước thời kỳ 2000÷2010 tại công trình Q402040 Thốt Nốt -C ầnThơ

2.2.2. Chất lượng nước Sự biến động chất lượng nước dưới đất ở ở đồng bằng Nam Bộ diễn ra rất phức tạp. Có

những tầng chứa nước độ tổng khoáng hóa của nước có xu hướng luôn tăng, ngược lại có tầngchứa nước với độ tổng khoáng hóa của nước có chỗ tăng, chỗ giảm. Tầng chứa nước Holocen (qh)

Tại vùng Tứ Giác Long Xuyên, một phần phía đông bắc Bán đảo Cà Mau, đông namvùng Đông Nam Bộ và tây nam củ a Đồng Th áp Mười khoáng hóa củ a nước có x u hướngtăng. Ngược lại, ở phía đông vùng Giữa Hai Sông, phía nam vùng Bán đảo Cà Mau và đôngnam Đồng Tháp Mười, sự rửa nhạt dần bởi nước sông và nước mưa ở mức độ trung bình.

Ngoài ra, còn có một khoảnh nhỏ phía tây vùng Giữa Hai Sông chất lượng nước dưới đất nóichung là ổn định nhưng hơi thiên về xu hướng giảm độ tổng khoáng hóa. Xu hướng độ tổngkhoáng hoá ổn định phân bố ở tây bắc Tứ Giác Long Xuyên và phía tây vùng Giữa Hai Sôngcó thể là do nhận được nước mưa, nước lũ nhạt cung cấp và chịu ảnh hưởng của nước mặn



77

xung quanh nên luôn diễn ra sự cân bằng giữa nước nhạt và nước mặn làm cho độ tổngkhoáng hóa của nước dưới đất ít biến đổi.Tầng chứa nước Pleistocen trung-thượng (qp2-3)

Xu thế chung về độ tổng khoáng hóa của nước trong tầng Pleistocen trung-thượng (qp2-

3) là tăng và ổn định, trong đó sự ổn định chỉ tập trung ở những vùng nước rất nhạt. Sự phân

bố có đặc thù như sau (xem hình 12): Vùng có độ tổng khoáng hoá tăng nhẹ phân bố ở đông nam Tứ Giác Long Xuyên,đông bắc bán đảo Cà Mau, đ ông nam vùng Giữa Hai Sông và Đồng Tháp Mười. Do chấtlượng và trữ lượng nước tốt nên tầng này trở thành tầng cung cấp nước chính trong vùng. Quátrình khai thác nước có thể đã làm dịch chuyển biên mặn - nhạt.

Vùng có độ tổng khoáng hóa có xu hướng giảm chủ yếu phân bố ở phía nam Bán ĐảoCà Mau, vùng Giữa Hai Sông và rải rác một vài nơi ở Đông Nam Bộ. Nhìn chung, một vàicông trình dọc theo sông Vàm Cỏ Đông nước dưới đất đang có xu hướng giảm nhẹ độ tổngkhoáng hóa do nhận được cung cấp từ nước mưa. Trong k ết quả quan trắc tại một số côngtrình quan tr ắc lâu dài hệ thống thủy lợi Rạch Ông Kèo mới được xây dựng cũng cho thấynước dưới đất có độ tổng khoáng hóa với xu thế giảm nhẹ do tác dụng ngăn mặn của hệ thống

này .

Trong vùng đồng bằng Nam Bộ, nước dưới đất của tầng qp2-3 có độ tổng khoáng hóaổn định được phân bố ở hai khu vực. Thứ nhất là ở phía tây Tứ Giác Long Xuyên - vùng GiữaHai Sông do sự bổ cập nước nhạt từ Campuchia nhưng lại chịu ảnh hưởng nước mặn xungquanh. Vùng thứ hai chủ yếu tập trung ở tây bắc Đông Nam Bộ nhưng về phía đông nam củavùng này xuất hiện dấu hiệu tổng độ khoáng hoá của nước có xu hướng tăng lên. Nguyênnhân chính của tình hình biến động độ tổng khoáng hóa trong các công trình quan trắc là do

sự kết hợp lượng nước bổ cập và nước mặn.

Hình 12. S ơ đồ phân vùng biến đổi độ tổngkhoáng hóa t ầng chứa nước Pleistocentrung thượng vùng đồng bằng Nam Bộ

Hình 13. S ơ đồ phân vùng biến đổi độ tổngkhoáng hóa t ầng chứa nước Pleistocen hạ

vùng đồng bằng Nam Bộ



78

Tầng chứa nước Pleistocen hạ (qp1)Độ tổng khoáng hoá của nước dưới đất trong tầng này có xu hướng tăng chủ yếu ở

đông nam của vùng Giữa Hai Sông và Đồng Th áp Mười. Mức độ tăng n hẹ, ng oại trừ mộtkhoảnh nhỏ phía nam Tứ Giác Long Xuyên với mức độ tăng trung bình. Nguyên nhân chủyếu là do ảnh hưởng của biển và các khu vực nước mặn nơi đây (xem hình 13).

Khu vực nước dưới đất có độ tổng khoáng hoá giảm với mức độ từ nhẹ đến mạnh phân bố kéo dài từ Tứ Giác Long Xuyên đến Bán đảo Cà Mau và phía tây vùng Giữa Haisông. Trong mỗi vùng lại có những đặc tính giảm khá đặc thù. Cụ thể, từ phía tây vùng GiữaHai Sông đến tây nam của Bán đảo Cà Mau với mức độ giảm dần, chứng tỏ ngoài sự bổ cậptừ Campuchia thì ảnh hưởng của sông nơi đây cũng rất đáng kể. Cũng tương tự như vậy, mứcđộ giảm độ tổng khoáng hóa của nước cũng diễn ra từ phía bắc đến nam ở vùng Bán Đảo CàMau.

Vùng mà nước dưới đất có độ tổng khoáng hoá ổn định chủ yếu phân bố ở tây ĐồngTháp Mười và Đông Nam Bộ. Theo kết quả phân tích các mẫu ở những khu vực này thì hầuhết nước có độ tổng khoáng hóa tăng nhẹ nhưng với mức độ thay đổi rất nhỏ. Tầng chứa nước Pliocen (n2)

Số lượng công trình quan trắc trong tầng này tương đối lớn, kết quả thể hiện trên hình14. Theo k ết quả tổng hợp, xu hướng độ tổng khoáng hoá tăng và ổn định chiếm phần lớntrong các công trình quan tr ắc, trong đó độ tổng khoáng hoá ổn định chiếm hầu hết trong cácmẫu nước nhạt. Vị trí phân bố các vùng như sau:

Vùng có độ tổng khoáng hoá tăng p hân bố tập trung ở Đồng Tháp Mười, vùng GiữaHai Sông, khoảnh phía tây bắc và phía nam của Bán đảo Cà Mau, vùng gần ven biển tăng rấtmạnh, vùng Đồng Tháp Mười-vùng Giữa Hai Sông khi đi từ bắc xuống nam độ khoáng hoá từtăng nhẹ đến tăng mạnh, còn ở khoảnh tây bắc Bán đảo Cà Mau (Rạch Giá) càng đi vào sâumức độ càng giảm dần. Từ những điều trên chứng tỏ mức độ ảnh hưởng của biển đối với tầngvà ở những khu vực này đang tăng. Ngoài ra, một phần cũng do xự xâm nhập của khối nướccó độ khoáng hoá rất cao phía đông nam vùng Giữa Hai Sông.

Độ tổng khoáng hoá có xu hướng giảm phân bố chủ yếu ở Tứ Giác Long Xuyên vàBán Đảo Cà Mau, trong đó ở Tứ Giác Long Xuyên giảm với mức độ trung bình còn ở Bánđảo Cà Mau giảm từ mạnh đến trung bình. Ngoài ra, còn gặp xu hướng độ khoáng hoá củanước giảm nhẹ ở phía tây của Đông Nam Bộ. Nguyên nhân gây nên xu hướng giảm độ tổngkhoáng hóa của nước ở Tứ Giác Long Xuyên có thể do được bổ cập từ phía tây, do sông vàmột phần do nước mưa, tiếp nhận ở các vùng lộ, thấm và vận chuyển xuống tầng sâu. Cònkhoảnh nhỏ phía nam của Đông Nam Bộ nước dưới đất có xu hướng giảm độ tổng khoánghóa do là vùng lộ nên được tiếp nhận bổ cập từ nước mưa. Tầng chứa nước Miocen thượng (n1

3)Tầng chứa nước Miocen thượng còn có ít công trình quan tr ắc, nên kết quả nhận định

chỉ mang tính tương đối. Có hai xu hướng độ tổng khoáng hoá chủ yếu là tăng và ổn định.Khu vực phía đông của Đồng Tháp Mười và vùng Giữa Hai Sông ổn định về mặt độ tổngkhoáng hóa, phía tây lại tăng, trong đó xu hướng ổn địn h lấn vào sâu hơn ở vùng Đồng ThápMười. Ngược lại, ở bán đảo Cà Mau và ĐNB lại có xu hướng giảm từ đông sang tây (xemhình 15).

Độ tổng khoáng hoá của nước dưới đất có xu hướng tăng phân bố ở Bán Đảo Cà Mau, phía tây vùng Giữa Hai Sông, phía tây Đồng Tháp Mười và vùng Đông Nam Bộ. Nguyênnhân gây nên xu hướng trên có thể từ đại dương, lượng bổ cập độ khoáng hoá cao từ biên giớivà các khối nước mặn khác.

Vùng có độ tổng khoáng hoá ổn định phân bố phía đông vùng Giữa Hai Sông, phíađông Đồng Tháp Mười và một khoảnh nhỏ phía tây miền ĐNB (Tây Ninh).



79

2.3. Vùng Tây Nguyên

-35,0

-33,0

-31,0

-29,0

1 /9 6 1 /9 7 1 /9 8 1 /9 9 1 /0 0 1 /0 1 1 /0 2 1 /0 3 1 /0 4 1 /0 5 1 /0 6 1 /0 7 1 /0 8

Thời gian

Đ

2.3.1. M ực nước bình quân Nhìn chung mực nước dưới đất vùng Tây Nguyên có xu thế hạ thấp vào 3 tháng đầunăm và dâng cao vào những 7 tháng cuối năm. Trong các vùng khai thác khai thác nước lớnnhư ở Buôn Ma Thuột, vùng TP Pleiku... mực nước cũng có giảm, tuy nhiên so với nhiều nămtrước mực nước có xu hướng phục hồi, do được bổ cập từ nước tưới, do hoạt độn của côngtrình thủy điện Ialy và hoạt động của các hồ chứa (xem hình 16).

Hình 16. Đồ thị dao động mực nước lỗ khoan quan trắc LK134T (C50-Buôn Ma Thuột)

Hình 14. S ơ đồ phân vùng biến đổi đột ổng khoáng hóa tầng chứa nước Pliocen

vùng đồng bằng Nam Bộ

Hình 15. S ơ đồ phân vùng biến đổi đột ổng khoáng hóa tầng chứa nước Miocen

thượng vùng đồng bằng Nam Bộ



80

2.3.2. Thành phần hoá học nước dưới đất Độ tổng khoáng hoá và thành phần hóa học của nước trong các tầng chứa nước ở Tây

Nguyên ít biến động, do ít chịu tác động hoạt động gây ô nhiễm của con người. Độ tổngkhoáng hóa của nước dưới đất trung bình mùa khô năm là 150mg/l.

2.4. Các vùng khác ở Việt Nam Nước dưới đất vùng ven biển BTB và NTB biến động mạnh mẽ nhất, đặc biệt các

vùng khai thác khoáng sản (Bình Định, Bình Thuận). Khai thác khoáng sản titan-zircon cầnmột lượng nước lớn, mà các nguồn nước ở đây lại rất khan hiếm, đồng thời thải ra một lượngnước cũng lớn trong đó có chứa các chất phóng xạ có thể cao hơn hàm lượng cho phép nhiều lần.Dưới đây là một vài ví dụ.

Công nghCông nghệệ khai thkhai tháác vc vàà chch ếế bibi ếến khon khoááng sng sảản đangn đang ááp dp dụụngng

• Chế độ làm việc thường: 250ngày/năm; 03 ca/ngày; 8giờ/ca.

• Tr ữ lượng: tuỳ vào diện tích khu vực khai trường.

• Thời gian khai mỏ: thường 03–05năm/mỏ, kể cả xây dựng cơbản và đóng mỏ 03-06tháng.

Cát quặng,nước tại

hố khai thác

Thùngphối liệu

Vít xoắntrung gian

Vít xoắnSản phẩm

Bãiquặng

Hố chứa nước

ThThẩẩmm

ththấ ấ uu

ĐĐấ ấ tt

hohoàànn

ththổổ

BBổổ

sungsung

nư nư ớ ớ cc

Hình 17. Công nghệ khai thác titan- zircon đang được áp dụng. Hố khai thác luôn luôn phảing ập nước. Nước lấy ở đâu? Một bài toán tồn tại hay không tồn tại đang được cân nhắc ởđây? Nếu khai thác thì sẽ phá hủy môi trường, khó lòng mà khôi phục lại được trong thời

gian ng ắn

Hình 18. Chất lượng nước thải trong quá trình khai thác quặng titan-zircon ở Bình Thuậntrong đó có chứa các hoạt độ phóng xạ và một số chỉ tiêu cao gấp nhiều lần tiêu chuẩn cho

phép



81

Thải ra đâu? Vì ở đây là vùng cát, hố thải phải được gia cố như thế nào đấy để nướcthải không ngấm trở lại tầng chứa nước, chưa kể đến trong nước thải có chứ các hàm lượng

phóng xạ?

3. Nguyên nhân biến động tài nguyên nước dưới đất và những giải pháp phục vụ khaithác bền vững tài nguyên

Từ những phân tích ở phần trên có thể đưa ra một số nhận định về tình hình biến đổimực nước và độ tổng khoáng hóa nước dưới đất ở một số vùng lãnh thổ Việt Nam như sau:

Tại các đô thị lớn như Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh, sự suy giảm mực nước trong cáccông trình khai thác và biến đổi chất lượng nước chủ yếu do công nghệ khai thác (bố trí bãigiếng, kết cấu công trình giếng khoan, công suất khai thác không phù hợp với khả năng củagiếng khoan...). Ngược lại tại các vùng nông thôn, đồng bằng yếu tố con người và tự nhiên đãgây ra những biến động đó.

Ở Tây Nguyên, vấn đề tồn tại hay không tồn tại giữa khai thác bô xít và bảo vệ môitrường đặc biệt là môi trường nước. Nhiều hội thảo khoa học, nhiều bài báo, báo cáo khoa họcđã công bố đã cảnh báo hiểm họa khai thác bô xít ở Tây Nguyên. Khai thác bô xít ở Tây

nguyên không những làm mất đi diện tích rừng tự nhiên nơi được xem như miền tích nướccho các lưu vực sông Tây Nguyên, mà còn làm mất đi vỏ phong hóa bazan nơi được côi nhưcái acquy tích nước cho các tầng chứa nước phía dưới.

Để giảm th iểu nguy cơ suy giảm mực nước, nguy cơ ô n hiễm, xâm n hập mặn, tăngcường trữ lượng các tầng chứa nước nhạt hiện có, cần đẩy mạnh thực hiện các giải pháp côngnghệ sau đây.

3.1) Trước hết đã đến lúc cần tập hợp số liệu điều tr a nghiên cứu từ trước đến nay để phân vùng khai thác cho từng tầng chứa nước. Phân chia các tầng chứa nước ra làm các vùngcó thể khai thác, hạn chế khai thác và cấm khai thác phải dựa trên tình hình thực tế và các tiêuchí khoa học được lựa chọn [1,7,8]. Đây chính là mục tiêu và nội dung nghiên cứu của chúng

tôi trong một đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước đang thực hiện mang mã sốKC.08.06/11-15.

Có thể thực hiện theo 10 tiêu chí đã được phân tích tập hợp từ tài liệu nước ngoài nhưsau [8,9]. Các tiêu chí này có thể thay đổi, bổ sung hoặc lược bớt tùy từng trường hợp cụ thể.

a) Tiêu chí về trữ lượng nước dưới đất theo đầu người (capita) Chỉ tiêu này được xác định theo tỷ số (tính bằng m3

dans

kt Q

Σ

/ngày(hoặc năm) theo đầu người.Tiêu chí này có thể đánh giá theo tỷ số giữa lượng nước dưới đất đang khai thác sử dụng chiacho dân số lãnh thổ nghiên cứu, hoặc tỷ số giữa trữ lượng nước dưới đất có khả năng hồi

phục, trữ lượng động tự nhiên của nước dưới đất chia cho đầu người....: ;

b) Tiêu chí về tổng lượng khai thác so với tổng lượng bổ cập tự nhiên: %100bctn

kt

QQ

;

c) Tiêu chí về % sử dụng nước dưới đất : %100nc

ndd

Q

Q

;

d) Tiêu chí về cạn kiệt nguồn nước: %100nc

ck

F

F

;

e) Tiêu chí về khả năng có nguồn trữ lượng kéo theo; g) Tiêu chí về chất lượng nước, về mức độ ô nhiễm nguồn nước (diện tích nước bị ô

nhiễm so với tổng diện tích phân bố tầng chứa nước); h) Tiêu chí về độ sâu khai thác cho phép so với độ sâu phân bố của tầng chứa nước; i) Tiêu chí về yêu cầu xử lý nước;.



82

k) Tiêu chí về sử dụng nước dưới đất của các hộ nông dân (tiêu chí này thể hiện sự

phát triển của một đất nước) : %100tt

f

P

P .

Công thức xác định các tiêu chí này, ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng của nóđược trình bày trong các tài liệu tham khảo và đã được tập hợp trong các chuyên đề nghiêncứu sẽ công bố [1,8,9].

3.2) Quy hoạch bãi giếng và có chế độ khai thác hợp lý đối với mỗi tầng chứa nước; 3.3) Triển khai công tác bổ sung nhân tạo trữ lượng những vùng có điều kiện thuận

lợi. Đặc biệt ở Hà Nội, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, TP HCM, Đồng Nai, Bà Rịa – Vũng Tàu cầntriển khai ngay giải pháp thu gom nước mưa đưa xuống lòng đất trong giới hạn hình phễu hạthấp mực nước để kịp thời bù lại lượng nước đang khai thác, chống cạn kiệt nguồn nước, bảovệ nước nhạt trước sự xâm nhập của nước mặn;

3.4) Triển khai các giải pháp chống thất thoát nước dưới đất ra sông (Tây Nguyên), ra biển (ven biển và hải đảo) bằng các đê ngầm, đập ngầm; tăng chiều dày tầng chứa nước bằngcác đập cát (vùng cát ven biển miền Trung, miền núi trung du Bắc Bộ, Trung Bộ); tăng cườngcanh tác theo đường đồng mức để lưu giữ nước mưa (Tây Nguyên miền núi và trung du...);

3.5) Tăng cường công tác quan trắc động thái nước dưới đất bằng cách mở rộng mạngquan tr ắc quốc gia và địa phương, mạng chuyên; khai thác và xử lý thông tin để kịp thời đưara những cảnh báo về tài nguyên nước dưới đất.

4. Kết luận 1. Lãnh thổ Việt Nam có tiềm năng nước dưới đất phong phú với trữ lượng khai thác

tiềm năng đến trên 172,6 triệu m3/ngày, trong đó trữ lượng có thể khai thác mà không làm cạnkiệt nguồn nước có thể chiếm một nửa. Theo thống kê đến thời điểm nghiên cứu các tỉnh vàthành phố ở Việt Nam hiện tại mới chỉ khai thác sử dụng khoảng 8,36 triệu m 3/ngày, chiểm4,85% tr ữ lượng khai thác tiềm năng.

2. Dưới tác động các yếu tố tự nhiên và nhân tạo, trong đó chủ yếu là tác động do conngười gây ra làm cho nước dưới đất có sự biến động sâu sắc với xu hướng xấu đi.

3. Để giảm thiểu sự suy giảm trữ lượng và ô nhiễm nước dưới đất cần thực hiện mộtloạt các giải pháp, trong đó giải pháp hàng đầu là khai thác hợp lý, chỗ nào có thể khai thác,ở đâu cấm khai thác và hạn chế khai thác, đông thời cần tổ chức giám sát chặt chẽ sự biếnđộng tài nguyên nước dưới đất bằng công tác quan trắc động thái lâu dài thường xuyên và bổsung nhân tạo nước dưới đất một cách kịp thời.

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Đoàn Văn Cánh (2010). Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp thu gom nướcmưa đưa vào lòng đất phục vụ chống hạn và bổ sung nhân tạo nước dưới đất. Báo các kết quảthực hiện đề tài độc lập mã số ĐTĐL.2007G/44. Trung tâm thông tin KHKT Quốc gia. Hà

Nội, 2010. 204 trang. [2]. Nguyễn Kim Cương, 1995. Để giảm thiểu tình trạng ô nhiễm nước ngầm và sụt lún mặtđất của Thủ đô Hà Nội. Báo cáo tại hội nghị quốc tế về môi trường. Hà Nội, 1985.[3]. K ịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam được Bộ Tài nguyên và Môitrường xây dựng và công bố. NXB Tài nguyen- Môi trường và Bản đồ Việt Nam. Hà Nội,2012.[4]. Nước dưới đất đồng bằng Bắc Bộ. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam. Năm 2000.111 trang.[5]. Nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam. Năm 1998.163 trang



83

[6]. Niên giám động thái nước dưới đất đồng bằng Bắc Bộ, đồng bằng Nam Bộ. Cục Địa chấtvà Khoáng sản Việt Nam - Bộ công nghiệp. 1999, 2000 – 2011.[7 ]. Phân ch ia địa tầng N - Q và nghiên cứu cấu trú c đ ịa chất đ ồng bằng Nam Bộ tỷ lệ1:500.000. Báo cáo k ết quả đề án do Liên đoàn ĐCTV – ĐCCT miền Nam thực hiện. 2004 [8]. Groundwater resources sustainability indicators. Editor: Jaroslav Vrba and AnnukkaLipponen. Published in 2007 by the United Nations Educational, Scientific and CulturalOrganization. 7, Place de Fontenoy, 75352 Paris 07 SP (France). Composed by Marina Rubio,93200 Saint-Denis. © UNESCO 2007. IHP/2007/GW-14[9]. Groundwater Resouces Sustainability Indicators. UNESCO IHP-VI Series onGroundwater No. 14.

SUMMARYGroundwater resources fluctuations in Viet Nam territory: challenges and solutions

Groundwater resources in Vietnam in the 6 main water structure, which is mainly in

unconsolidated formations in both North (ĐBBB) and South Delta (ĐBNB), in the basalt formations in the Central Highlands and in limestone in the West and Northeast region. Byextraction using an inappropriate way, groundwater resources are highly variable in thenegative direction. In contrast, many aquifers have been discovered, many light-water area isexpanding, many karst remote far to find underground water sources to use. Among structureof the water above, the structure of water in the northern delta and southern delta strongest

fluctuations. Due to the limited time frame, in this report we studied in depth analysis and financial fluctuations raw groundwater in DBBB and DBNB. The remaining area will be presented in short.

Upon on results of survey and assessment of groundwater for years to see thevariation of groundwater resources lies somewhere shrinking area of fresh water, increased

water pollution, declining water table in the study area, and discovery a new aquifer in someregions.

The report analyzed the causes of these changes and propose solutions to science andtechnology for sustainable exploitation of underground water resources in Vietnam.

Người biên tập: PGS.TS. Nguy ễn Văn Lâm



84


ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TỰ BẢO VỆ TẦNG CHỨA NƯỚ C NỨ T NẺ VÀ KARST TRONG CÁC THÀNH TẠO CARBONAT TUỔI CARBON-

PERMI, VÙNG BẮC SƠN – LẠNG SƠN

Phan Thị Thùy Dương, Dương Thị Thanh ThủyKiều Thị Vân Anh, Trường Đại học M ỏ - Địa chấ t

Tóm tắt: T ầng chứa nước nứt nẻ vàkarst là một trong những tầng chứa nước quan trọng củaViệt Nam. Tuy nhiên tầng chứa nước này có sự bất đồng n hất mạnh mẽ trong đặc tính chứanước thể hiện bởi tính thấm rất cao ở những nơi có các khe nứt lớn và rất thấp trong khối đáít nứt nẻ. Do hiệu ứng “lỗ hổng kép” mà có sự dâng cao rất nhanh của mực nước ngầm ởvùng có hệ thống nứt nẻ lớn ngay sau khi mưa, nên quá trình l ọc các chất bẩn sẽ không xảyra, nên t ầng chứa nước nứt nẻ karst rất dễ bị nhiễm bẩn. Do vậy, các tầng chứa nước trongđá carbonat nứt nẻ karst cần cósự bảo vệ đặc biệt. Để bảo vệ nước ngầm trong các tầng này,cần đánh giả khả năng tự bảo vệ cuả chúng. Phương pháp đánh giá khả năng tự bảo vệ tầngchứa nước nứt nẻ - karst (EPIK) d ựa vào 4 đặc điểm cơ bản của tầng chứa nước karst là đới

karst g ần mặt đất (epikarst), đặc điểm của lớp phủ bảo vệ, điều kiện cung cấp thấm và sựkarst hóa . Trên cơ sở của phương pháp này, chúng tôi thử nghiệm tính toán khả năng tự bảovệ và lập bản đồ khả năng tự bảo vệ của tầng chứa nước nứt nẻ - karst có tuổi Cacbon –

Pecmi thuộc Hệ tầng Bắc Sơn, vùng Bắc Sơn tỉnh Lạng Sơn. Kết quả đánh giá cho thấy tầngchứa nướ c này có 3 mức độ tự bảo vệ khác nhau gồm vùng có mực độ tự bảo vệ cao chiếmdiện tích 13% tập trung ở phần phía tây, vùng có mực độ tự bảo vệ kém chiếm diện tích 59%nằm ở các vùng trũng có mức độ phát triển karst mạnh vàlà nơi tập trung đông dân cư, vùng có mức độ tự bảo vệ trung bình chiếm diện tích 28% diện tích còn lại của vùng.

1. Tổng quan vùng nghiên cứ uVùng nghiên cứu nằm ở phía Tây Nam tỉnh Lạng Sơn, chạy dọc theo quốc lộ 1B từ

Đèo Bò Đái (H. Bắc Sơn) đến thị tr ấn Bình Gia, gồm Các xã phía Bắc H. Bắc Sơn và các xã phía Nam H. Bình Gia. Trung tâm vùng cách TP. Thái Nguyên khoảng 80km về phía Tây Nam, cách TP. Lạng Sơn 85m về phía Đông. Diện tích vùng nghiên cứu 210 km2. Trên cơ sở các tài liệu đã công bố cho thấy, trong vùng nghiên cứu có các phân vị địa tầng địa chất thủyvăn như sau [4] : 1.1. T ầng chứa nước lỗ hổng trầm tích hệ Đệ tứ

Tr ầm tích hệ Đệ tứ phân bố rải rác ở các thung lũng giữa núi. Chiều dày tầng chứanước: 2,5 ÷ 10m. Thành phần thạch học, gồm: sét, cát cuội tảng, dăm sạn.

K ết quả nghiên cứu khả năng thấm và chứa nước tại các giếng là lưu lượng 0,01 ÷ 0,223l/s; tỷ lưu lượng thay đổi từ 0,05 ÷ 0.932 l/sm; hệ số thấm thay đổi từ 0,65÷8,8 m/ng. Nguồncung cấp nước cho tầng chứa nước này chủ yếu là nước mưa, một phần nước dưới đất ở cácđịa tầng xung quanh có địa hình cao hơn. Miền thoát là mạng xâm thực địa phương. Động

thái tầng chứa nước dao động mạnh theo mùa: mùa mưa mực nước thường cách mặt đất chưađến 1m. Mùa khô mực nước xuống thấp, các giếng đều ít nước. Loại hình hoá học của nướcthuộc loại bicacbonat – canxi, bicacbonat canxi – natri.1.2. Ph ức hệ chứa nước khe nứt trong các thành tạo trầm tích lục nguyên phun trào, hệTr iat, th ống dưới điệp Lạng Sơn, thống dưới giữa điệp Sông Hiến (T 1 ls -T 1-2 sh)

Tr ầm tích điệp Lạng Sơn (T1 ls) và điệp Sông Hiến (T 1-2 sh) phân bố ở phía Đông,huyện Bắc Sơn chiếm diện tích khoảng 32km2

Theo các tài liệu thăm dò cho thấy chiều sâu phong hóa nứt nẻ từ 20 ÷40m, ở các đứtgãy có thể tới 50÷120m. Qua tài liệu khảo sát ở các điểm lộ, nước thường xuất lộ ở dạng thấm

r ỉ hoặc chảy thành dòng với lưu lượng thay đổi từ 0,1÷0,5 l/s. Đôi nơi thường vào mùa mưa,các điểm lộ nước có lưu lượng 1 ÷ 2 l/s. Nguồn cung cấp nước cho phức hệ chủ yếu là nước

. Phức hệ này có thành phần thạch học: cát kết, bột kết, sét k ết nằm xen kẽ d ạng nhịp , bộ t kết và sét kết b ị nén ép, phân lớp mỏng: Ryolit pocfia, cát k ết tufogen, bột kết tufogen, cuội kết tufogen.



85

mưa. Động thái tầng chứa nước thay đổi theo mùa. Miền thoát chủ yếu là mạng xâm thực địa phương. Loại hình hóa học của nước là: bicacbonat – natri – canxi hoặc bicacbonat – canxi.Tổng độ khoáng hóa nhỏ hơn 0,1 g/l chiếm 66,5%; 0,1÷0,5 g/l chiếm 33%. 1.3. Ph ức hệ chứa nước khe nứt karst trong các thành tạo trầm tích cacbonat, hệ Pecmithượng, điệp Đồng Đăng (P 2 đđ )

Các tr ầm tích của điệp Đồng Đăng lộ thành những dải hẹp không liên tục dọc theoquốc lộ 1B từ Đồng Ý đến phía bắc thị trấn Bắc Sơn. Thành phần thạch học : Đá vôi màu xámsáng, xám đen, đen xám loang lổ phân lớp mỏng, hoặc số ít là sét vô i màu xám đen. Phầndưới cùng gặp sét bauxit, bột kết, bột kết alit, bauxit.

Lưu lượng khảo sát tại các điểm lộ thay đổi từ 0,78 ÷ 4 l/s. Nguồn cung cấp nước cho phức hệ chủ yếu là nước mưa, miền thoát là mạng xâm thực

địa phương. Loại hình hoá học của nước là: bicacbonat – canxi. Tổng độ khoáng hóa từ 0,1 ÷ 0,5 g/l chiếm 90%. 1.4. Ph ức hệ chứa nước khe nứt karst trong các thành tạo trầm tích cacbonat, hệ Cacbon -Pecmi , h ệ tầng Bắc Sơn (C - P 1 bs)

Tầng chứa nước này chiếm phần lớn diện tích vùng nghiên cứu (khoảng 140km 2).Thành phần thạch học chủ yếu là đá vôi sáng màu phân lớp dày đến cấu tạo khối, một phần làđá vôi tái kết tinh, đá vôi loang lổ, đá vôi silic, sét kết và bột kết,

Hoạt động karst trên mặt phát triển, gồm các dạng hang, giếng phễu karst và suốingầm. Các giếng phễu karst có đường kính 0,5÷ 12m, chiều sâu mực nước thay đổi từ 1,5mđến hàng chục mét, chúng thường được lấp bởi sét, cát, dăm sạn. Có nơi phát triển thành dãyliên tiếp các phễu karst và là nơi thu nước ở suối chảy qua đó rồi chảy ngầm trong đá vôi. Cáchang karst có kích thước khác nhau thường phát triển ở chân núi đá vôi, một số nơi phát triểnthành suối chảy ngầm trong núi đá vôi như ở xã Bắc Sơn, đèo Nậm Dủ. Đôi nơi nước xuất lộtừ những hang karst với lưu lượng hàng chục l/s và thay đổi mạnh theo mùa.

Theo tài liệu các lỗ khoan th ăm d ò cho thấy: ch iều sâu đới nứt n ẻ, k arst từ 1 0m

(LKĐ.111) đến 110m (LK4), các hang karst này được lấp sét, cát, mảnh vun đá. Chiều dàyđới nứt nẻ chứa nước thay đổi từ 51,4m (LK1) đến 97,3m (LK4), trung bình 73m. Theo tàiliệu đo vẽ địa chất -địa chất thủy văn cho thấy: nước thường xuất lộ ở các khe nứt đá vôi vớilưu lượng Q > 0,5 l/s và biến đổi theo mùa: lưu lượng ở ĐL.1227 thay đổi từ 2,02 l/s (mùakhô) đến 78,9 l/s (mùa mưa). Tỷ lệ các lỗ khoan giàu nước (q > 0,2 l/sm) đạt 75%. Mực nướclỗ khoan thay đổi mạnh mẽ theo mùa, chiều sâu mực nước tĩnh về mùa mưa thay đổi từ 0,4m (LK3)đến 16,9m (LK5), biên độ dao động 1,5m (LK7) đến 13,4m (LK2). Lưu lượng thực bơm lớn nhấtđạt 12,48 l/s ứng với trị số hạ thấp 1,34m ở LK2. Tỷ lưu lượng thay đổi từ 0,42 l/sm (LK7)đến 9,31 l/sm (LK2). Hệ số dẫn nước km thay đổi từ 10 m2/ng (LK5) đến 1640 m2/ng (LK2).Hệ số truyền áp ở LK8: a = 1,4.103 m2

µ /ng. Hệ số nhả nước ở LK8: = 0,061 Nguồn cung cấp nước cho phức hệ chủ yếu là nước mưa. Miền thoát là mạng xâm thực

địa phương, các điểm xuất lộ nước qua các khe nứt karst. Loại hình hoá học của nước là bicacbonat – canxi. Nước thuộc loại rất nhạt: Tổng độkhoáng hoá từ 0,1 đến 0,5 g/l (chiếm 93%).1.5. Ph ức hệ chứa nước khe nứt karst, trong các thành tạo trầm tích cacbonat, hệ Devon, thốngdưới - th ống giữa, điệp Mialé - điệp Nà Quản (D1 ml - D 2nq)

Tr ầm tích điệp Mialé – Nà Quản phân bố ở phần nhân của nếp nồi Tân Hương – TânLập và một phần ở xã Chiến Thắng, diện tích 24km 2. Thành phần thạch học gồm đá vôi màuđen, xám đen có chỗ bị tái kết tinh, xen kẽ sét vôi, vôi sét, đá vôi silic, bột kết, đôi nơi xenk ẹp thấu kính sét than. Theo tài liệu thăm dò thì chiều sâu nứt nẻ phát triển tới 40 đến 90m.

Nước thường xuất lộ qua các khe nứt đá vôi với lưu lượng thường lớn hơn 0,5 l/s . Nguồncung cấp nước cho phức hệ là nước mưa, một phần nước dưới đất ở các địa tầng xung quanh

có địa hình cao hơn. Miền thoát là các điểm lộ nước và mạng xâm thực địa phương.



86

Loại hình hoá học của nước là: bicacbonat – canxi hoặc bicacbonat – canxi- magiê. Nướcthuộc loại rất nhạt: Tổng độ khoáng hoá từ 0,1 ÷0,5 g/l chi ếm 75%.

Qua việc đánh giá điều kiện địa chất thủy văn vùng Bắc Sơn rút ra nhận xét sau: Trong vùng nghiên cứu có 5 đơn vị địa chất thuỷ văn, trong đó phức hệ chứa nước khe nứt

karst - khe nứt vỉa trầm tích cacbonat – lục nguyên, hệ Cacbon – hệ Pecmi hệ tầng Bắc Sơn (C-P1

bs) là một phức hệ quan trọng, đáng chú ý trong vùng nghiên cứu, nó có diện phân bố rộng rãi, cókhả năng chứa nước tốt, chất lượng đảm bảo các yêu cầu cấp nước cho các mục đích khác nhautrong vùng nghiên c ứu.2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp EPIK

Phương pháp đa tiêu chuẩn EPIK đượ c thiết lập để xây dựng bản đồ khả năng tự bảovệ của tầng chứa nướ c nứt nẻ - karst, bản đồ khả năng tự bảo vệ khoanh định ranh giớ i vùng

bảo vệ khác nhau của tầng chứa nước. Phương pháp này đượ c xây dựng, thử nghiệm và pháttriển bởi Trung tâm Địa chất thủy văn trường Đại học Neuchitel của Thụy Sỹ. Ph-¬ng ph¸pnµy ®· ®-îc sö dông ®Ó x©y dùng b¶n ®å tù b¶o vÖ cña nhi ều vïng karst kh¸c nhau ë Thôy Sycũng như ở Châu Âu. Phươ ng pháp EPIK đượ c tiến hành theo 3 giai đoạn [5]:

a – Giai đoạn 1 : Đánh giá đặc điểm cho 4 chỉ tiê : Đớ i karst gần mặt đất (Epikarst),

lớ p phủ bảo vệ (Protectice), điều kiện cung cấ p thấm (Infiltration), sự karst hóa (Karst) củavùng nghiên cứu. Sau đó xây dựng bản đồ cho từng tiêu chuẩn đã nêu bằng cách phân chia bề mặt nghiên cứu thành các ô lướ i hình vuông 20x20m. Khiđánh giá, m ỗi tiêu chuẩn đượ c phânchia chi tiết thành 1 đến 3 hoặc 4 dạng khác nhau, cụ thể dưới đây :

+ E – Epikarst : sự phát triển của đới karst gần mặt đất Epikarst là đới dưới mặt đất, là vùng hấp thụ nước phù hợp với sự biến chất của đá

ngay sát bề mặt đất (Podge, 1982). Đới Epikarst này dày 0,5 ÷ 2m và có thể đạt sâu hơn đến 5÷10m (Doerfliger 1996a). Epikarst tồn tại như tầng chứa nước treo tạm thời (Mangin 1975),giới hạn phía dưới được đánh dấu bởi sự tương phản của tính dẫn thủy động lực. Nước lưugiữa trong đới E pikarst có thể thấm chậm chạp qua hệ thống nứt nẻ nhỏ hoặc thấm nhanh

chóng dọc nứt nẻ lớn nằm ngang (Ford & William 1989; Klimchouk, 1995). Như vậy, dòng

chảy trong đới Epikarst có thành phần dòng chảy nằm ngang giữ vai trò quan trọng, còn thành phần dòng chảy thẳng đứng hạn hẹp hơn phù hợp với sự rò rỉ chậm chạp của nứt nẻ nhỏ vànhững dòng chảy trong nứt nẻ lớn (hình 1).

Hình 1. S ơ đồ hoạt động của đới Epikarst(Jennin 1996; Smart & Friedrich 1986)

Hình 2. Hình vẽ minh họa các dạng khácnhau của lớp phủ bảo vệ

Việc làm rõ đặc điểm của Epikarst chủ yếu dựa trên việc nghiên cứu hình dạng bề mặtđịa hình karst trên mặt. Tuy nhiên để làm rõ đặc điểm đới Epikarst sẽ thấy sự khó khăn về sự

phát triển, mức độ phát triển và mức độ kết nối mạng lưới karst trong đới Epikarst, đặc biệt làkhi vùng có địa hình Epikarst dưới lớp phủ. Vấn đề khó khăn này có thể xác định dựa vào kết

Trường hợpBTr ườ ng hợp A

Tr ường hợpC

Đ t phủ

ĐớiEPIKARST

Đá có tínhthấm nước yếu

Vùng Bãohòa nước

Dòng chảy chậm

Dòng chảy nhanh Đá vôi



87

quả đo địa vật lý. Chỉ tiêu E được chia ra thành 3 dạng dễ bị tổn thương theo mức độ giảmdần từ E1 đến E3 :

- Dạng E1 : trường hợp dễ bị tổn thương nhất; ở đó có sự kết ợp của các vực karst(vực karst, hố sụt karst, phễu karst) và có sự hấp thụ các dòng chảy trên mặt, sự lộ ra của cácnứt nẻ lớn, có mặt các vết xói mòn trên đá vôi, dạng tàn tích, các nứt nẻ lớn nhỏ.

- Dạng E2 : phù hợp với các vùng trung gian liên kết giữa các hố sụt, các phễu karst,vùng thung lũng, vực, hố sụt và phễu karst khô. - Dạng E3 : phần còn lại của lưu vực cung cấp mà không bị ảnh hưởng của các yếu tố

k ể trên. Đánh giá và phân chia 3 mức độ của E dựa chủ yếu vào bản đồ địa hình và địa mạo,

ngoài ra k ết kợp với kết quả đo địa vật lý. + (P) – Protectice : Vai trß cña líp ®Êt phñLớp phủ là các thành tạo địa chất khác nhau phủ lên tầng chứa nước karst như các

tr ầm tích Đệ Tứ hoặc trước Đệ Tứ không bị karst hóa.Vai trò của lớp phủ là một yếu tố quan trọng được sử dụng trong phương pháp này, nó

như là là một nhân tố tự nhiên bảo vệ tầng chứa nước karst. Khi nghiên cứu lớp phủ thường

xem xét các đặc điểm sau : bề dày và thành phần thạch học của lớp phủ. Trong phương phápnày chỉ tiêu P được chia thành 2 trường hợp để tính toán (hình 2):

* Trường hợp A : Lớp phủ nằm trực tiếp trên thành tạo đá vôi, lớp phủ là đá vụn nátnhư đất thổ nhưỡng, đá bị phong hóa, biến chất có tính thấm nước cao, trong trường hợp nàychia chi tiết hơn thành 3 cấp để tính toán như sau :

- Cấp 1 (P1) : phù hợp với vùng có lớp phủ 0 ÷20cm- Cấp 2 (P2) : phù hợp với vùng có lớp phủ 20 ÷100m- Cấp 3 (P3) : phù hợp với vùng có lớp phủ > 100cm

* Tr ường hợp B : Lớp phủ trực tiếp trên các thành tạo đá vôi, đất phủ là các thành tạođịa chất ít thấm nước như bùn, sét, sét vôi. Đối với trường hợp B, để tính toán lại được chiathành các cấp chi tiết hơn :

- Cấp 1 (P1) : Lớp phủ không thấm nước có bề dày nhỏ hơn 20cm coi như rơivào trường hợp A.

- Cấp 2 (P2) : Lớp phủ có bề bày từ 20cm đến 1m. Trường hợp này được xemnhư lớp phủ có tính thấm nhỏ.

- Cấp 3 (P3) : Lớp phủ có bề dày > 1m - Cấp 4 (P4) : Lớp phủ có bề dày > 8m

+ (I) – Infintration : Điều kiện thấmĐể đánh giá điều kiện thấm dựa trên việc phân tích những vùng có dòng thấm tập

trung như các dòng chảy thường xuyên hoặc tạm thời, các điểm hấp thụ dòng chảy trên mặt,hoặc đặc điểm thấm lan tỏa hay tập trung. Những đặc điểm này được đánh giá bởi độ dốc của

mặt đất, khả năng thấm hoặc lưu giữ nước của đất đá, hệ số dòng chảy. Để đánh giá yếu tốđiều kiện thấm cần dựa vào bản đồ địa hình, địa mạo, thủy văn. Dựa trên các đặc điểm trên phân chia đặc điểm thấm thành 4 dạng chi tiết từ I1 đến I4 và được xem xét trong 2 trườnghợp A và B :

* Trường hợp A : Tương ứng với những điểm nghiên cứu nằm bên trong lưu vực củađiểm hấp thụ dòng chảy trên mặt và dòng chảy cấp nước cho điểm hấp thụ đó (hình 3). Trongtrường hợp này chia ra thành các dạng chi tiết như sau :

- Cấp 1 (I1) : Phù hợp với điểm hấp thụ dòng chảy trên mặt liên hoặc tạm thời, dòngchảy cung cấp cho điểm hấp thụ nước và dòng thoát nhân tạo.

- Cấp 2 (I2) : Vùng có độ dốc > 10% đối với vùng nông nghiệp và > 25% đối với vùngđồng cỏ và chăn nuôi.

- Cấp (I3) : Vùng có độ dốc < 10% đối với vùng nông nghiệp và < 25% đối với vùngđồng cỏ và chăn nuôi.



88

* Trường hợp B: Tương ứng với những vùng bên ngoài lưu vực của điểm hấp thụnuớc và dòng mặt cấp nước cho điểm hấp thụ đó. Trường hợp này được chia chi tiết thành cácdạng như sau (hình 4):

- Cấp 4 (I3) : Tương ứng với vùng chân dốc, nơi thu nhận nước của dòng chảy, ởvùng này có độ dốc lớn hơn (>10% đối với vùng trồng cây nông nghiệp, > 25% đối với vùng

đồng cỏ và chăn thả gia súc). - Cấp 5 (I4) : Phần còn lại của lưu vực

Hình 3. Điểm nghiên cứu nằm trong lưu vực cấp nước chođiểm hấp thụ nước và dòng chảy cung cấp cho điểm hấp thụnước này

Hình 4. Điểm nghiên cứu nằm ngoàilưu vực cấp nước cho điểm hấp thụnước và dòng chảy cung cấp cho điểmhấp thụ nước này

+ Karst - (K) : sự phát triển của mạng lưới karst. Dấu hiệu trực tiếp quan sát sự phát triển mạng lưới karst là các hang, phễu và hố sụt

karst, ngoài ra có các phương pháp gián tiếp như phương pháp phân tích các thủy đồ thủy văncủa các mạch nước, thả chất chỉ thị, địa vật lý, tài liệu cột địa tầng lỗ khoan, tài liệu bơm nước

thí nghiệm v à tín h toán các thông số địa chất h ủy văn, tài liệu về sự thay đ ổi ch ất lượngnước...Có thể phân chia chi tiết các trường hợp theo yếu tố K từ dễ bị tổn thương đến ít bị tổnthương như sau :

- Dạng 1 (K1): Mạng lưới karst rất phát triển, hang karst từ vài chục cm đến hàng m,ít bị lấp nhét. Mạng lưới karst kết nối với nhau.

- Dạng 2 (K2): Mạng lưới karst ít phát triển, hang karst từ vài chục dm và nhỏ hơn.Mạng lưới karst không liên kết vớ i nhau hoặc bị lấp nhét.

- Dạng 3 (K3): Tầng chứa nước nứt nẻ không karst hóa. b –Giai đoạn 2 : Tính toán giá tr ị của nhân tố bảo vệ F. Tính toán nhân tố bảo vệ F

dựa vào giá trị của 4 yếu tố nêu trên, mỗi yếu tố được nhân với một hệ số cân bằng và cân đố itheo vai trò bảo vệ của chúng. Nhân tố bảo vệ F được tính toán như sau :

F = αEi + βP j + γIk + δK l (1)trong đó : F – giá tr ị của nhân tố bảo vệ;

α, β, γ, δ - hệ số cân bằng cho từng yếu tố; Ei, P j, Ik , K l: Giá tr ị của mỗi tiêu chuẩn theo từng vùng.

Các nhà khoa học đã đưa ra nh ững giá trị của các yếu tố E, P, I, K của phương phápđược thể hiện trong bảng 1:

Bảng 1. Giá trị của các yếu tố bảo vệ E1 E2 E3 P1 P2 P3 P4 I1 I2 I3 I4 K 1 K 2 K 3

1 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3Các yếu tố có giá t r ị thấp nhất phù hợp với vị trí tầng chứa nước dễ bị tổn thương

nhất, tức là khả năng tự bảo vệ sẽ kém nhất.

Giới hạn lưu vực của điểm hấpthụ nước và của dòng nước

Điều kiện thấm I1

Đi u kiện th m I2, độ d c >10% đối với vùng nông nghiệp

Đi u kiện th m I3 Vùng chân sườn d c



89

Hệ số cân bằng được gán cho các yếu tố để tính toán nhân tố bảo vệ có giá trị tùythuộc vào vai trò quan trọng của chúng. Yếu tố E và I được xem như tiêu chuẩn quan trọngnhất. Nó đóng góp vai trò chính vào giá trị của nhân tố bảo vệ nên nố có hệ số cao hơn hainhân tố P và K, được thể hiện trong bảng 2.

Bảng 2. Giá trị của hệ số cân bằng phù hợp với các yếu tố đánh giá

Yếu tố đánh giá E P I KHệ số cân bằng α β γ δ Giá tr ị 3 1 3 2

c –Giai đoạn 3 : Thể hiện các giá trị của nhân tố bảo vệ F này lên trên bản đồ. Saukhi có các giá tr ị của nhân tố bảo vệ F, tiến hành khoanh vùng bảo vệ S, dựa vào việc phântích, so sánh và thử nghiệm tại nhiều vị trí khác nhau, các nhà khoa học đã đưa ra:

Những vùng có giá trị nhân tố bảo vệ F < 20 tương ứng với vùng S1 – là vùng có khảnăng tự bảo vệ kém. Vùng S1 này tương ứng với vùng có mạng lưới karst phát triển mạnhtương ứng là K1. Vùng có giá trị của nhân tố bảo vệ F từ 20 ÷ 24 tương ứng với vùng bảo vệS2, vùng này tương ứng với giá trị K2. Vùng có giá trị F lớn hơn 25 tương ứng với vùng bảovệ S3 và S4, chi tiết trong bảng 3.

Bảng 3. Phân vùng khả năng tự bảo vệ theo nhân tố bảo vệ F Khả năng tự bảo vệ F SKém 9-19 S1Trung bình 20-25 S2Cao > 25 S3R ất cao >25 và lớp phủ bảo vệ

dày thấm nước kém (P4) S4

3. Thành lập bản đồ khả năng tự bảo vệ tầng chứa nước khe nứt – karst vùng Bắc Sơn –Lạng Sơn

* Đánh giá và xây dựng các bản đồ thể hiện 4 yếu tố E, P, I, K.

+ Đánh giá yế u t ố Epikarst (E):Dựa vào số liệu khảo sát thực địa về sự phân bố của các hố sụt, phễu và giếng karstđượ c thể hiện trên bản đồ tài liệu thực tế địa chất và địa chất thủy văn. Từ các số liệu này vị trí, kích thướ c của các hố sụt, phễu karst, các hệ thống karst trên mặt, các dạng địa hình karst,các đứt gãy kiến tạo... đượ c thể hiện rõ. Từ các thông tin này tiến hành khoanh định các vùngcó giá tr ị E khác nhau theo bảng 1, từ đó xây dựng đượ c bản đồ thể hiện yếu tố E như hình 5.

Hình 5. S ơ đồ phân vùng yế u t ố Epikarst t ầng chứa nướ c nứ tnẻ - karst vùng Bắc Sơn

Vïng cã chØtiªu E = 1

Vïng cã chØ

tiªu E = 3

Vïng cã chØtiªu E = 4

+ Đánh giá yế u t ố l ớ p phủ bảo vệ (P)Dựa vào tài liệu cột địa tầng 10 lỗ khoan thăm dò, tài liệu địa vật lý, tài liệu sử dụng

đất, tài liệu địa mạo, bản đồ thảm thực vật... [4] Các tài liệu này thể hiện trên bản đồ phân bố lớ p phủ, bản đồ địa mạo, bản đồ sử dụng đất. Từ tài liệu nêu trên có đượ c chiều dày, thành

phần thạch học lớ p phủ, loại cây tr ồng... từ số liệu này tiến hành xây dựng bản đồ phân vùngyếu P như hình 6.



90

Hình 6. S ơ đồ phân vùng yế u t ố P t ầng chứa nướ c nứ t nẻ -karst vùng Bắc Sơn

Vùng có yếutố P = 1




+ Đánh giá yếu tố điều kiện thấm (I)Dựa vào tài liệu địa hình, thủy văn, tài liệu quan tr ắc động thái mực nướ c tại các lỗ

khoan thăm dò.... T ừ tài liệu này có thể nhận đượ c các thông tin về độ dốc địa hình, hố sụt, phễu karst, mạng lướ i các suối trong vùng, các suối cấp nướ c cho các phễu và hố sụt karst...tiến hành xây dựng sơ đồ phân vùng yếu tố I theo các tài liệu nhận đượ c (hình 7).

Hình 7. S ơ đồ phân vùng yế u t ố P t ầng chứa nướ c nứ tnẻ - karst vùng Bắc Sơn

Vùng có yếutố I = 1




+ Đánh giá yế u t ố sự phát triể n mạng lướ i karst (K): d ự a vào tài liệu địa vật lý, tài

liệu cột địa t ầng 10 l ỗ khoan, tài liệu bơm nướ c thí nghiệm, tài liệu quan tr ắ c mực nướ c,

lưu lượ ng, thành phần hóa học t ại các l ỗ khoan, các mạch l ộ , giế ng karst, giếng đào trong

vùng Bắc Sơn. Các tài liệu thể hiện trên bản đồ địa chấ t thủy văn... Từ các số liệu nêutrên, theo bảng 1 có thể xây d ựng sơ đồ phân vùng yế u t ố K t ầng chứa nướ c nứ t nẻ - karst

vùng Bắc Sơn (hình 8).



91

Hình 8. S ơ đồ phân vùng yế u t ố P t ầng chứa nướ c nứ t nẻ - karstvùng Bắc Sơn .

Vùng cóyếu tố K = 1



* Xây dựng bản đồ khả năng tự bảo vệ tầng chứa nướ c nứt nẻ - karstTừ 4 sơ đồ phân vùng thể hiện các yếu tố E, I, P, K trên tiến hành tính toán nhân tố

bảo v

ệ F theo công th

ức 1 t

ừ đó đưa ra vùng bả

o vệ S. Công vi

ệc này có th

ể th

ực hi

ện b

ằngtay hoặc vớ i sự hỗ tr ợ của công nghệ GIS. Trong báo cáo này để thành lập sơ đồ khả năng tự

bảo vệ tầng chứa nướ c, sử dụng công cụ “Map caicilation” trong phần mềm ILWIS, trên bảnđồ thể hiện các vùng có khả năng tự bảo vệ khác nhau theo không gian tại vùng Bắc Sơn(hình 9).

Hình 9. S ơ đồ phân vùng khả năng tự bảo vệ tầng chứa nướcnứt nẻ - karst vùng Bắc Sơn

Vùng có khảnăng tự b ảo vệr ất cao Vùng có khảnăng tự b ảo vệ

caoVùng có khảnăng tự b ảo vệtrung bìnhVùng có khảnăng tự b ảo vệkém

Với kết quả thể hiện trong sơ đồ trên cho thấy tỷ lệ diện tích tương ứng của các khuvực có khả năng tự bảo vệ rất cao, cao, trung bình và kém được phân tích, thể hiện trên sơ đồsau hình 10, hình 11.

Như vậy, trên bản đồ khả năng tự bảo vệ tầng chứa nước nứt nẻ - karst vùng Bắc Sơn – Lạng Sơn, diện tích vùng có khả năng tự bảo vệ ở mức độ trung bình chiếm diện tích lớn tớigần 60%, vùng có mức độ tư bảo vệ cao chiếm 13% tập trung chủ yếu ở phần núi cao phíaTây khu vực nghiên cứu trên chue yếu trên địa bàn các xã Chiến Thắng, Vũ Sơn; vùng cómức độ bảo vệ kém chiếm 28% chủ yếu tập trung ở vùng thung lũng thấp và cũng là nơi tậptrung dân cư và hoạt động trồng trọt chăn nuôi của nhân dân như địa bàn thị trấn Bắc Sơn, thịtr ấn Bình Gia ...



92

0

23712500

1,12E+08

53395000

0

20000000

40000000

60000000

80000000

100000000

120000000

rÊt cao cao trung b×nh kÐm


Hình 10. Diện tích các vùng có mức độ tự bảo vệkhác nhau t ầng chứa nước nứt nẻ - karst vùng BắcSơn

0% 13%

59%

28%


Hình 11. Biểu đồ biểu diễn tỷ lệ giữa các vùngcó mực độ tự bảo vệ khác nhau tầng chứa nướcnứt nẻ karst vùng Bắc Sơn

4. Kết luận Bản đồ khả năng tự bảo vệ tầng chứa nướ c là một trong những tài liệu quan tr ọng

trong vấn đề quản lý và bảo vệ tầng chứa nướ c khỏi bị nhiễm bẩn. Cho phép định hướ ng lựachọn những vị trí cho các dự án phát triển trong tương lai, không làm ảnh hưở ng tớ i chấtlượ ng tầng chứa nước dưới đất. Hệ thống thông tin địa lý dựa trên phương pháp EPIK là mộttrong những công cụ hữu hiệu để thành lậ p bản đồ khả năng tự bảo vệ tầng chứa nướ c karst.Trên cơ sở của phương pháp này, chúng tôi thử nghiệm xây dựng bản đồ khả năng tự bảo vệtầng chứa nước Karst vùng Bắc Sơ n - Lạng Sơn. Kết quả đánh giá cho thấy: tầng chứa nướcnày có 3 mức độ tự bảo vệ khác nhau; vùng có mực độ tự bảo vệ cao chiếm 13% tập trung ở

phần phía Tây, vùng có mực độ tự bảo vệ kém chiếm 59% tập trung tại các vùng trũng thấpcó mức độ phát triển kar st mạnh, là nơi tập trung đông dân cư, vùng có mức độ tự bảo vệtrung bình chiếm 28% diện tích của vùng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. G. Castany, 1968. Prospection et exploitation des eaux souterraines. Dunod, 1968, Paris.[2]. Cl. Drogue, 1963. Sur l'étude hydrogéologique des principales résurggences de la rÐgionNors - Montpellier. C.R. Acad.Sc. PP61 - 121.[3]. §oµn 54, Liªn ®oµn II §CTV - §CCT miÒn B¾c. B¸o c¸o t×m kiÕm n-íc d-íi ®Êt VïngB¾c S¬n – L¹ng S¬n. Tû lÖ 1: 25000. Côc Tµi nguyªn n-íc vµ M«i tr-êng.[4]. Duong Thi Thanh Thuy, 2006. CaractÌres des aquifÌre karstiques sous climat tropicalhumide: exemple des karst de Tam Diep – Ninh Binh et de Lang Son. ThÌse Fac. Sc.Montpellier – France, 131p.[5]. Guide pratique du cartographie de la vulnérabilité en régions karstiques (EPIK), 1998.

SUMMARYEvaluation of self protection abilities of fractured and karst aquifers in Carboniferous-

Permian carbonate sequences in Bac Son region, Lang SonPhan Thi Thuy Duong, Duong Thi Thanh Thuy

Kieu Thi Van Anh, University of Mining and Geology

Fractured and karst aquifers are important groundwater aquifers in Vietnam. However, this type of aquifer has high heterogeneity with very high permeability in the areas

of intensely fractures and very low in the areas of minor fractures. Due to the “double-void”effect, very rapid recharge of the groundwater in the intense fractured area after raining, the



93

self-absoption of contaminants may not take place and therefore karst aquifers arevulnerable to contamination. Because of this character, karst aquifer requires special

protection measures.. To protect the groundwater from contamination, it is necessary toevaluate the self-protection capacity of the rock bodies. Self-protection capacity method(EPIK) has been developed to evaluate the protection capacity of the karst aquifers. This

method bases on four basic characteristics ofkarst aquifers including epikarst,rrotectriveness, infilitration and the karstification.. On the basis of this method, we tested the self-protection capability of karst aquifers and constructed self-protection capacity maps forthe Carboniferous-Permian carbonate rocks of Bac Son Formation in Bac Son district, LangSon province. The results show that this aquifer has three different self-protection levels.

High self-protection level areas account for 13% of the area and occur mainly iu the western part of the study region. The poor self-protection levels cover 59% of the area and mostlyconcentrated in lowland areas where karst is strongly developed and populated. The average

self-protection level occupies the 28% remaining area of the study region.




94

Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chấ t, Hà N ội, 15/11/2012

ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH KHUẾCH TÁN TỚI SỰ PHÂN BỐ ĐỘMẶN CỦA NƯỚC LỖ RỖNG TRONG LỚP TRẦM TÍCH BIỂN TUỔI

ĐỆ TỨ KHU VỰC NAM ĐỊNH

Hoàng Văn Hoan1, Phạm Quý Nhân2, Flemming Larsen3, Trần Vũ Long1,Nguyễn Thế Chuyên2, Trần Thị Lựu4

1) Trường Đại học Mỏ - Địa chất 2) Trung tâm Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước

3) C ục Địa chất Đan Mạch 4) Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Tóm tắt: Báo cáo này đi sâu phân tích, đánh giá và tr ình bày k ết quả nghiên cứu về sự phân bốđộ mặn và yếu tố ảnh hưởng tới sự phân bố độ mặn trong lớp thấm nước yếu trầm tích biển Đệ Tứ

ở vùng Nam Đinh thông qua việc sử dụng một tổ hợp phương pháp nghiên cứu như địa vật lý lỗkhoan, khoan l ấy mẫu nguyên dạng đất đến công tác chiết ép nước lỗ rỗng, phân tí ch thành ph ầnhóa học và đồng vị bền; xây dựng mô hình 1 chiều mô phỏng quá trình di chuyển của ion Cl - theothời gian. Kết quả đo đo độ dẫn điện của lớp trầm tích đã phản ảnh được sự phân bố độ mặn củatr ầm tích xung quanh thành lỗ khoan theo chiều sâu. Trên cơ sở xây dựng các tương quan giữahàm lượng ion Cl - và Na+ , K + với độ dẫn điện của lớp trầm tích biển,có thể xác định được sự phânbố độ mặn cũng như hàm lượng muối của nước lỗ rỗng tại những độ sâu xác định. Ngoài ra, từ kếtquả phân tích đồng vị bền 18O và 2

Để thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội, thì yếu tố nguồn nước đóng một vai trò quan tr ọng;dải khu vực ven biển tỉnh Nam Định từ Giao Thủy đến Nghĩa Hưng, nhân dân địa phương, cácnhà quản lý và các nhà khoa học đã phát hiện, thăm dò và đánh giá sự tồn tại của thấu kính nướcnhạt lớn trong tầng chứa nước Pleistocen và Neogen. Đới thấu kính nước nhạt này được đánh giácó tr ữ lượng khai thác đạt 110.000 m

H của nước lỗ rỗng trong lớp trầm tích biển theo chiều sâu đã xác định được mức độ hòa trộn của nước có nguồn gốc biển và nguồn gốc khí tượng trong lớptr ầm tích này. Kết quả chạy mô hình SEAWAT một chiều với điều kiện thủy địa hóa thực tế tại vịtrí nghiên c ứu, kết hợp kết quả phân tích tuổi trầm tích đã xác định yếu tố ảnh hưởng tới sự phânbố độ mặn của lớp trầm tích biển chủ yếu là do cơ chế khuếch tán.

1. Mở đầu

3/ngđ [2]. Tuy nhiên những nghiên cứu sâu hơn về sự hìnhthành của đới thấu kính nước ngầm quí giá này cũng như việc dự báo trữ lượng khai thác chotừng diện tích cụ thể, thì hiện tại còn đang thiếu vắng kể cả các nghiên cứu về nguồn bổ cập. Hơnnữa, trong các nghiên cứu trước đây, phần đánh giá hiện trạng môi trường nước dưới đất cũngchưa đánh giá một cách toàn diện theo diện và theo từng khu vực. Theo kết quả quan trắc mựcnước từ năm 1995 đến 2009, mực nước ngầm đã suy giảm đến 9m và trung bình cho toàn vùng

suy giảm từ 0,4m đến 0,6m mỗi năm [3]. Nguyên nhân hạ thấp mực nước chủ yếu là do khai thácvượt ngưỡng cho phép, hạ thấp mực nước là nguyên nhân chính dẫn đến nguy cơ xâm nhập mặn xảy ra trong bản thân tầng chứa nước. Bên cạnh đó, nằm ngay trên tầng chứa nước Pleistocen làlớp thấm nước yếu trầm tích biển có tổng hàm lượng chất rắn hòa tan trong nước lỗ rỗng đạt30.613 mg/l. Sự phân bố độ mặn của nước lỗ rỗng trong lớp trầm tích biển theo chiều sâu phảnánh khả năng và mức độ xâm nhập mặn các tầng chứa nước, đặc biệt là tầng chứa nước Pleistocennói chung và th ấu kính nước nhạt nói riêng.2. Khái quát vùng nghiên c ứu2.1. V ị trí khu vực nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu nằm về phía Đôn g, Đông - Nam, gồm các huyện Giao Thủy,

Xuân Trường, Trực Ninh, Nam Trực, Ý Yên, Hải Hậu và Nghĩa Hưng; vị trí nghiên cứu chitiết thuộc huyện Xuân Trường (xã Xuân Hòa và xã Xuân Châu).



95

Hình 1. V ị trí khu vực nghiên cứu

2.2. Đặc điểm địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu [2]

Tầng chứa nước Holocen trên (qh2)Đây là tầng chứa nước thứ nhất kể từ mặt đất, chúng được phân bố rộng khắp trong

vùng, tầng chứa nước hệ tầng Thái Bình có thành phần thạch học là cát, cát sét, sét, cát bộtsét và các di tích động thực vật màu xám, xám đen cấu tạo mềm và bở. Nước được tồn tại vàvận động trong lỗ hổng của trầm tích. Chiều dày tầng chứa nước biến đổi từ 2 - 28m, ít khigặp chiều dày lớn hơn, trung bình là 13.3m.

Tr ầm tích hệ tầng Thái Bình đã nghèo nước chiều dày lại không lớn, tuy không có khảnăng dùng để cung cấp nước cho ăn uống, sinh hoạt nơi có nhu cầu lớn nhưng lại có ý nghĩaliên quan đến đời sống sinh hoạt hàng ngày của nhân dân về mặt trồng trọt, chăn nuôi, ănuống sinh hoạt.

K ết quả phân tích thấy thành phần hoá học các mẫu nước biến đổi khá phức tạp, trừlớp chứa nước trên cùng còn phần lớn nước trong tầng bị mặn tổng khoáng hoá M >1g/l; vùng

nhạt M <1g/l, có diện tích phân bố nhỏ.Tầng chứa nước Holocen dưới (qh1)

Tầng chứa nước phân bố rộng khắp vùng, không thấy lộ trên mặt; bao gồm các trầmtích sông biển, biển đầm lầy và trầm tích biển thuộc hệ tầng Hải Hưng dưới. Thành phầnthạch học chủ yếu là cát hạt mịn, cát bột sét, sét bột lẫn cát và các thấu kính sét xen kẹp trongtầng. Chiều dày biến đổi trong khoảng 1,3 - 27,5m, trung bình đạt khoảng 12,25m. Tầng chứanước qh1 nằm kế tiếp với tầng nghèo nước qh2, đáy tầng chứa nước qh1 nằm tiếp giáp với đấtđá cách nước phần trên của trầm tích Q2

3

20°20'

20°10'

20°00'

20°20'

20°10'

20°00'

20°30' 20°30'105° 50' 106° 00' 106° 10' 106° 20' 106° 30'

105° 50' 106° 00' 106° 10' 106° 20' 106° 30'

ýYªn

H¶i HËu

VôB¶n

NghÜaH- ng

GiaoThñy

NamTrùc

TrùcNinh

MüLéc

Xu©nTr- êng

TP. Nam§Þnh

S « n g § « n g

S « n g

N i n h

C ¬

S « n g

§ µ o

S « n g H

å n g

S « n g

B ¹ c h L o n g

S«ng Quª

VÞnh B¾cBé

TØnh Hµ Nam

TØnh Th i B×nh

C ö a N i n h c ¬

C ö a B a L ¹ t

TØnh NinhB×nh

"!64

"!56 "!12

"!56

"!10

"!10

"!55

"!55

"!56

"!21

"!56

C ö a§ ¸ y

Uûban nh©n d©n tØnh

Uûban nh©n d©n huyÖn

Ranh giíi huyÖn

Ranh giíi tØnh

Ranh giíi x· §- êng bê biÓn

HuyÖn lé

Quèclé

TØnh lé

§- êng thµnh phè

S«ng hå

Chógi¶i

§- êng s¾t 5 0 5 10 km

N

vp, vì vậy tầng chứa nước qh1 có thể coi là tầng chứanước áp lực. Đây là tầng có khả năng chứa nước tương đối tốt, nằm ở nông, thuận lợi cho việckhai thác, nhưng chất lượng nước lại rất kém, hầu hết các lỗ khoan đều bị mặn, tổng khoáng

hoá biến đổi từ 1,1 - 30,23g/l.

Khu vựcnghiên cứu



97

quanh thành lỗ khoan có thể xác định được sự phân bố của độ dẫn diện (độ mặn) của đất đánói chung theo chiều sâu. 3.2. Phương pháp khoan lấy mẫu nguyên dạng

Từ kết quả đo địa vật lý lỗ khoan ta xác định được đối tượng và chiều sâu lấy mẫu; đốitượng nghiên cứu là lớp trầm tích hạt mịn, thấm nước yếu và có độ dẫn điện thay đổi. Khi đã

xác định đượ c chiều sâu lấy mẫu, nhóm tác giả sử dụng máy khoan XJ 100A khoan đến chiềusâu cần lấy mẫu và tiến hành ép, đóng ống mẫu, chiều dài ống mẫu là 3m. Mẫu nguyên dạngđược lấy với 60% chiều dày lớp trầm tích nghiên cứu. 3.3. Phương pháp chiết, ép nước lỗ rỗng

Nước lỗ rỗng (pore water) bão hòa trong lớp thấm nước yếu được lấy ra bởi dụng cụép với áp suất cao, áp suất được tạo bởi bình khí nén Nitơ. Áp suất khí nén được điều chỉnhtùy thuộc vào trạng thái của mẫu và tăng dần theo thời gian; áp suất khítối đa để ép được90% nước lỗ rỗng của mẫu là 8atm.3.4. Phương pháp phân tích mẫu

Mẫu nước được phân tích phân tích hiện trường ngay đối với các chỉ tiêu dễ bị biếnđổi môi trường và thời gian như Fe2+

dx

dCDJ −=

, pH, PO4, H2S, HCO3 và EC. Ngoài ra các mẫu sẽ

được phân tích các thành phần hóa học khác và phân tích đồng vị bền. 3.5. Phương pháp mô hình hóa

Phương pháp mô hình được nhóm tác giả sử dụng là phần mềm SEAWAT, phần mềmnày chạy trên nền Visual MODFLOW. Mô hình 1 chiều được xây dựng trên cơ sở điều kiệnđịa chất thủy văn của từng vị trí cụ thể, trên cơ sở các tài liệu địa vật lý lỗ khoan và tài liệumô tả khoan cũng như kết quả phân tích thành phần hóa học của nước lỗ rỗng. Mô hìnhSEAWAT 1D sẽ mô phỏng điều kiện và quá trình diễn biến nồng độ Clo trong môi trườngtr ầm tích theo chiều sâu và theo thời gian trên cơ sở cơ chế khuếch tán phân tử. 4. Kết quả và thảo luận kết quả nghiên cứu4.1. Định luật Fick

Khu ếch tán trong môi trường đồng nhất:

Định luật Fick (1855) về quá trình khuếch tán phân tử cho môi trường chấ t lỏng, chấtkhí… khi có sự chênh lệch về nồng độ trong không gian, định luật Fick chia ra làm hai loại là:khuếch tán ổn định (Steady-State Diffusion) và khuếch tán không ổn định (Non Steady -StateDiffusion) [8].

- Định luật Fick thứ nhất (khuếch tán ổn định): Khối lượng chất đi ngang qua một đơnvị diện tích trong một đơn vị thời gian theo phương cho trước thì tỷ lệ với gradien nồng độ

của chất theo phương đó: (1)

trong đó: J là dòng khuếch tán (kg/m 2/s); C là nồng độ chất (kg/m 3); D là hệ số khu ếch tán(m2

dxdC

/s);

là gradien nồng độ theo phương x; dấu ( -) là chỉ chiều khuếch tán theo gradien nồng độ

từ nơi nồng độ cao tới nơi nồng độ thấp. - Định luật Fick thứ hai (khuếch tán không ổn định): Dòng khuếch tán J và gradient

nồng độ ở những điểm khác nhau trong chất rắn thay đổi theo thời gian, do các chất khuếchtán tăng lên (giàu lên) hoặc giảm đi (nghèo đi) trong quá trình khuếch tán.

2

2

x

CD

t

C

∂∂

=∂∂

(2)

Khu ếch tán trong môi trường không đồng nhất (môi trường trầm tích): Khuếch tán trong môi trường trầm tích có tốc độ chậm hơn so với môi trường không

khí và môi trường chất lỏng. Tốc độ, dòng khuếch tán phụ thuộc vào hệ số thàn h hệ của đấtđá, hay nói cách khác là nó phụ thuộc vào độ lỗ rỗng của đất đá cũng như hệ số khoảng cách,



98

hệ số này quyết định bởi độ hạt, hình dạng và cách sắp xếp các hạt trong khung đất đá [1].Định luật Fick được áp dụng cho môi trường trầm tích như sau:

Định luật Fick thứ nhất: phương trình (1) trở thành: dx

dCn..DJ τ−= (3)

Định luật Fick thứ hai: phương trình (2) trở thành: 2

2

x

C

n..Dt

C

∂∂

τ=∂∂

(4)

tr ong đó: n : độ lỗ rỗng; τ : hệ số uốn khúc, 1L

L* <=τ

K ết quả thí nghiệm với chất chỉ thị Clo trong môi trường: Đối với môi trường sét τ = 0,28 ÷ 0,31 (Rowe et al. 1988)

Đối với môi trường sét pha τ = 0,13 ÷ 0,30 (Crooks and Quigley 1984)

Đặc đ i ểm và tính chất của clo trong vai trò hình thành các muối hòa tan trong nước dướiđất:

Nghiên cứu sự phân bố cũng như các quá trình ảnh hưởng đến sự phân bố độ mặn củanước lỗ rỗng trong lớp trầm tích biển thì clo đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cácmuối, sự phân bố và dịch chuyển của clo cùng với sự có mặt của natri và kali phản ánh quá

trình xâm nhập mặn nước dưới đất hiện nay. Tùy thuộc vào đặc điểm và tính chất của môitrường trầm tích mà quá trình phân dị trọng lực hay quá trình khuếch tán đóng vai tr ò chính;trong môi trường trầm tích với hệ số thấm nhỏ hơn 10 -7m/s thì quá trình khuếch tán đóng vaitrò chính trong sự phân bố độ mặn trong lớp trầm tích biển tại vùng nghiên cứu [6]. Quá trìnhkhuếch tán xảy ra khi có sự chênh lệch về nồng độ giữa hai môi trường, trong phạm vi báocáo này chúng tôi đi sâu phân tích quá tr ình khuếch tán của các phân tử có liên quan và là tácnhân chính trong việc biển đổi độ mặn của nước trong môi trường trầm tích đó là clo với natrivà kali. Trong quá trình khuếch tán clo tồn tại dưới dạng phân tử, phân tử clo có bán kính lớnvà tương đối trơ, do đó khả năng hấp phụ hay phản ứng với các phân tử khác để tạo ra hợpchất khác là ít xảy ra. Phân tử clo rất dễ kết hợp với natri và kali để tạo thành NaCl và KClk hi trong môi trường cùng tồn tại các phân tử này. Mặt khác, natri và kali nằm ở nhóm kim

loại kiềm, có tính khử mạnh và có bán kính phân tử nhỏ, có khối lượng riêng thấp, có phản

L

L*

Hình 3. Mô phỏng quãng đường trong môitrường chất lỏng và môi trường trầm tích



99

ứng tức thời với các nguyên tố thuộc nhóm halogen (đặc biệt là clo) để tạo thànhcác muối điện ly. Natri và Kali hoạt động mạnh và ít khi tìm thấy ở dạng đơn chất. 4.1. K ết quả nghiên cứu

K ết quả đo địa vật lý lỗ khoan Công tác đo địa vật lý lỗ khoan nhằm xác định độ sâu phân bố cũng như bề dày của

lớp thấm nước yếu môi trường biển trong vùng nghiên cứu, chính xác hóa cột địa tầng lỗkhoan và xác định sự phân bố độ mặn của nước lỗ rỗng trong lớp thấm nước yếu môi trường biển theo chiều sâu. 16 lỗ khoan đo Karota phân bố đều trên phạm vi vùng nghiên cứu. Trong phạm vi nghiên cứu này, tác giả sử dụng kết quả đo của hai phương pháp đo là phương phápGamma tự nhiên và phương pháp đo độ dẫn điện của đất đá (tầng - induction). Từ kết quả đoGamma tự nhiên của đất đá kết hợp với kết quả mô tả, phân chia địa tầng trong quá trìnhkhoan chúng ta có thể xác định và phân chia chính xác địa tầng lỗ khoan; phương pháp đo độdẫn điện của đất đá cho biết sự phân bố độ dẫn điện theo chiều sâu. Kết hợp hai phương phápnày chúng ta có thể xác định chính xác sự phân bố độ dẫn điện theo chiều sâu của từng loạiđất đá.

K ết quả đo địa vật lý lỗ khoan cho thấy trong lớp thấm nước yếu (sét, sét pha, bột) môi

trường biển có tuổi Holocen, hệ tầng Hải Hưng có độ dẫn điện dao động từ 664 đến 10.645 µS/cm. Độ dẫn điện ở giữa lớp lớn hơn đáy lớp và mặt lớp. Qua tài liệu địa vật lý lỗ khoanxác định được lớp thấm nước yếu thay đổi từ 20m (lỗ khoan Q 220T) đến 95m (lỗ khoanQ227A). Độ dẫn điện lớn nhất trong các lỗ khoan thay đổi từ 3.120 µS/cm (lỗ khoan Q221N)đến 13.560 µS/cm (lỗ khoan Q110A). Tất cả các giá trị lớn nhất của độ dẫn điện trong các lỗkhoan đều phát hiện trong lớp thấm nước yếu, trầm tích có tuổi Holocen, hệ tầng Hải Hưng.

Độ d ẫn điện của các trầm tích Đệ tứ nói riêng và đất đ á nói chung quyết địn h bởithành phần thạch học của đất đá (trầm tích) và nước lỗ rỗng trong trong trầm tích đó; nó phảnánh khả năng dẫn điện của đất đá khu vực nghiên cứu. Trong trầm Đệ Tứ đồng bằng Bắc Bộnói chung và khu vực Nam Định nói riêng, khung đất đá có thành phần hạt giống nhau thì độ

dẫn điện hay điện trở suất tương tự nhau. Từ kết quả đo đạc, phân tích thành phần hóa họcnước lỗ rỗng đã chứng minh được khả năng khác nhau về tính dẫn điện của các lớp trầm tích phụ thuộc vào nước lỗ rỗng bão hòa trong đó. Điều này sẽ được làm rõ hơn ở phần sau.

Bảng 1. Kết quả xác định chiều dày lớp thấm nước yếu qua kết quả đo địa vật lý lỗ khoan

Lỗ khoan Chiều dày lớp thấm

nước yếu (m) Lỗ khoan Chiều dày lớp thấm

nước yếu (m) VietAS_ND 01 61 Q226N 63

VietAS_ND 02 50 Q227A 95

Q220T 20 Q228A 42

Q221N 52 Q229N 71

Q222B 42 Q210B 82

Q223N 55 Q108B 56

Q224A 48 Q109B 94

Q225A 42 Q110A 65

http://vi.wikipedia.org/wiki/Hal%C3%B4gen

http://vi.wikipedia.org/wiki/Mu%E1%BB%91i




http://vi.wikipedia.org/wiki/Hal%C3%B4gen



100

TP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §ÞnhTP. Nam §Þnh

Q108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108bQ108b

Q220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220TQ220T

Q221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221NQ221N

VietAS_ND01Metre LoggingDescription

W e l l s t r u c t u r e

NaturalGamma

(API)0 150

Conductivity

(mS/m)0 10000

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

00

10

20

30

topsoil

silt

clay

finesand

silty-sand

mediumsandtocoarsesandwithsmallgravel

clay

mediumsandtocoarsesandwithgravel

sandstone

Vietas_ND 02Metr eLogging Description

W e l l s t r u c t u r e

NaturalGamma

(API)0 150

Conductivity

(mS/m)0 12000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

00

10

20

30

40

topsoil

finesand

clayandsiltyclay

silty-clay

clay

silty-clay

claywithcoal

silty-clay

silty-sand

finesandtomediumsand

coarsesandwithgravel

silty-sand

coarsesandwithgravel

siltysand-stone

K ết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng Với việc phân tích 29 mẫu nước lỗ rỗng, được chiết ép từ các lớp trầm tích thấm nước

yếu môi trường biển, phân bố đều ở các độ sâu, tại 02 vị trí lấy mẫu VietAS_ND 01 vàVietAS_ND 02 (hình 4)đã làm sáng tỏ được thành phần hóa học, xác định được khả n ăngtương quan về độ dẫn điện của nước lỗ rỗng và độ dẫn điện của tầng (hình 7), với hệ số tươngquan cao, khẳng định mức độ quan hệ là rất chặt (R 2

Tương quan giữa độ dẫn điện của nước lỗ rỗng và củatầng theo chiều sâu, lỗ khoan VietAS-ND01

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000

Độ dẫn điện (µS/cm)

Độ s â u ( m )

ECnước lỗ rỗng ECcủa tầng

= 0,9262); k ết quả này chỉ ra rằng độ dẫnđiện của tầng, các lớp trầm tích môi trường biển khu vực nghiên cứu là do chất lưu bão hòa

(nước lỗ rỗng) quyết định.

Tương quan giữa độ dẫn điện của nước lỗ rỗng và củatầng theo chiều sâu, lỗ khoan VietAS-ND02

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 100 00 2 00 00 3 00 00 4 00 00 5 00 00 6 00 00 7 00 00

Độ dẫn điện (µS/cm)

Đ s

â u ( m

ECnước lỗ rỗng ECc ủa tầng

Tương quan giữa độ dẫn đ iện của nước lỗ rỗng v à độ dẫnđiện của tầng

y = 0,1363x + 821,83

R2 = 0,9262

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000

Độ dẫn điện c ủa nước (µS/cm)

Độ

d ẫ n đ i ệ n c ủ a t ầ n g ( µ S / c m )

Bên cạnh sự biến đổi về độ dẫn điện, hàm lượng Cl - và Na+ của nước lỗ rỗng cũng biến đổi với hàm lượng Cl- lớn nhất gặp ở lỗ khoan VietAS-ND 02, mẫu ND02 -21 là 19.534mg/l Cl- độ sâu 26,83m; hàm lượng Na +

Hình 4. S ơ đồ vị trí lỗ khoan đo địa vật lýl ỗ khoan và lấ mẫu trầm tích

lớn nhất cũng ở lỗ khoan này, mẫu ND02-22 đạt9.970 mg/l, ở độ sâu 31,83m.

Hình 5. K ết quả minh giải địa vật lýl ỗ khoan khu vực nghiên cứu

Hình 6. S ự biến đổi của độ dẫn điện củat ầng và của nước lỗ rỗng theo chiều sâu

Hình 7. Tương quan giữa độ dẫn điện củat ầng và độ dẫn điện của nước lỗ rỗng



101

Tương quan giữa độ dẫn điện (EC) và hàm lượng Cl-

nước lỗ rỗng khu vực nghiên cứu

y = 0,2993x - 253,54

R2 = 0,9873

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000

Độ dẫ n điệ n của n ước (µS/cm )

H à m l ư

- ( m g / l )

Tương quan giữa độ dẫn điện (EC) và hàm lượng Na+


y = 0,1396x - 7,0819

R2 = 0,9728

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000

Độ dẫ n điệ n của n ước (µS/cm )

H à m l ư

+ ( m

g / l )

Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng Cl- và Na+ với EC (hình 8 và hình 9), hệ số tương quanR 2 = 0,9558 và 0,9673 cho thấy quan hệ này là rất chặt với 28 cặp số liệu; qua đây ta có thểtính toán hàm lượng Cl - và Na+ (mg/l) từ kết quả đo độ dẫn điện của tầng qua kết quả đo địavật lý lỗ khoan; qua phương trình tương quan Cl- = 2,0978 (EC) - 1895,3 và Na+

Tương quan giữa độ dẫn điện của tầng và hàm lượng Cl -


y = 2,0978x - 1895,3

R2 = 0,9558

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000

Độ dẫ n điện c ủa tầng (µS/c m)

H à m l ư

- ( m g / l )

= 0,9696(EC) - 604,18.

Tương quan giữa độ dẫn điện của tầng và hàm lượng Na +


y = 0,9696x - 604,18

R2 = 0,9673

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000

Độ dẫn điện của tầng (µS/cm)

H à m

l ư

+ ( m

g / l )

K ết quả phân tích đồng vị bền 2 H và 18O trong nước l ỗ rỗng

Hàm lượng của 2H và 18O trong nước thiên nhiên dao động trong một phạm vi tươngđối rộng rãi và tuân theo quy luật: Các giá tr ị δ2H và δ18O của nước mưa khí quyển giảm dầntừ đại dương vào lục địa, gọi là hiệu ứng lục địa, bên cạnh đó xuất hiện các hiệu ứng độ caocũng như dao động hàng năm (theo Fontes khi lên cao 100 m các giá trị δ2H giảm đi 0,2 ‰ vàδ18

Quá trình chínhảnh hưởng đến các giá trị δO giảm đi 0,3 ‰).

2H và δ18O là bốc hơi, ngưng tụ và trao đổiđồng vị. Thông qua quá trình này sẽ xuất hiện sự phân tách đồng vị trong thủy quyển. Nguyênnhân chủ yếu trong sự phân tách đồng vị trong vòng tuần hoàn của nước là do áp lực hơi haycác điểm nóng chảy khác nhau của một loại đồng vị trong một phân tử. Một thực tế cho thấyr ằng, áp lực hơi của nước nhẹ về mặt đồng vị (ví dụ: 1H2

16

Hình 8. Đồ thị tương quan giữa hàm lượngCl - với độ dẫn điện của nước lỗ rỗng

O) cao hơn áp lực hơi của nước vớicác đồng vị nặng. Vì vậy, trong tất cả các quá trình chuyển pha (quá trình bốc hơi, ngưng tụhay hoà tan v.v ...), đều phải tính đến sự phân tách đồng vị dẫn đến các hiệu ứng đồng vị cân

Hình 9. Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Na+ với độ dẫn điện của nước lỗ rỗ ng

Hình 10. Đồ thị tương quan giữa hàm lượngCl - với độ dẫn điện của t ầng

Hình 11. Đồ thị tương quan giữa hàmlượng Na+ với độ dẫn điện của t ầng



102

bằng trọng lượng hay còn gọi là sự phân bố đồng vị trong một hệ thống tồn tại từ các phân tửcủa các loại đồng vị khác nhau.

Sự thay đổi thành phần đồng vị trong vỏ quả đất chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hỗnhợp của các loại nước có nguồn gốc khác nhau. Điều đó cho phép ta xác định được nguồn gốccủa nước dưới đất và xác định được thành phần khác nhau của từng loại nước trong hỗn hợp

nghiên cứu. Mối quan hệ giữa δ2

H và δ18

O với các nguồn gốc khác nhau của nước dưới đất vàvới quá trình trao đổi đồng vị khác nhau. Trong vùng nghiên cứu, mẫu nước phân tích hàm lượng của 2H và 18O nước lỗ rỗng

trong mẫu đất lấy dọc theo chiều sâu lỗ khoan của lớp thấm nước yếu. Giá trị δ18O dao độngtừ -6,97 ‰ (mẫu ND01-9, độ sâu 61,50m) đến -1,02 ‰ (mẫu ND02-21, độ sâu 26,83m); Giátr ị δ2

Tương quan giữa δ18O và δ2

H của nước lỗ rỗng và nước trong tầng chứa

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0

δ18O

δ 2 H

Tầng chứa nước qp VietAS_ND 01 Vie tAS_ND 02 Nước biển

H dao động từ -61,50‰ (mẫu ND02-17, độ sâu 4.03 m) đến -8,51‰ (mẫu ND02-21, độsâu 26,83m).

Sự phân bố δ18O theo chiều sâu

lỗ khoan Vietas_ND_01

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

-8.00 -6.00 -4.00 -2.00 0.00

δ 18O(‰)

D e p t h ( m )

Sự phân bố δ2H theo chiều sâu

lỗ khoan Vietas_ND_01

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

-60.00 -50.00 -40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00

δ 2H(‰)

D e p t h ( m )

Sự phân bố EC của nước lỗ rỗng theochiều sâu lỗ khoan Vietas_ND_01

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 ,0 00 4 ,0 00 6 ,0 00 8 ,0 00 1 0, 00 0

EC (µS/cm)

D e p t h ( m )

Các k ết quả phân tích đồng vị bền cho thấy sự phân bố δ2H và δ18O theo chiều sâutương quan chặt với sự phân bố của EC ( hình 13); mặt khác, so sánh mối tương quan δ2H vàδ18O của nước lỗ rỗng, nước biển và nước dưới đất tầng chứa nước qp trong vùng nghiên cứu(hình 12) ta thấy khả năng hòa trộn của nước trong tầng chứa nước qp (nguồn gốc khí tượng)và nước biển (nguồn gốc biển) trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển.

K ết quả mô hình SEAWAT Mô hình SEAWAT chạy trên nền Visual Modflow, là phần mềm sử dụng cho mô hình

dịch chuyển vật chất, dòng chảy mật độ và đặc biệt là cho xâm nhập mặn. Mô hình 1 chiều,

mô phỏng quá trình khu ếch tán phân tử Clo với hàm lượng ban đầu là 20.000mg/l, hệ sốkhuếch tán lấy bằng 1,0 x 10 -9. Mô hình được thiết lập với 3 lớp, mô phỏng cấu trúc địa chấtthủy văn vị trí nghiên cứu với lớp 1 trên cùng và lớp 3 dưới cùng là lớp thấm nước và cả hailớp đều có dòng chảy. Phương pháp chạy được lựa chọn là mô phỏng sự phân bố hàm lượngClo theo thời gian trên cơ sở quá trình khuếch tán phân tử với hệ số thấm của lớp thấm nướcyếu là K = 1,0 x10-7m/s. Hình 14a biểu diễn kết quả mô hình 1 chiều theo thời gian vớ i các hệsố thấm tương ứng.

Nước dưới đ t tầng qp

Nước bi n

Hình 12. T ương quan giữa δ 2 H và δ 18Onước dưới đất trong vùng nghiên cứu

Hình 13. S ự phân bố theo chiều sâu củaδ

2 H, δ 18O và EC của nước lỗ rỗng



103

Hình 14. K ết quả mô hình một chiều, mô phỏng quá trình khuếch tán phân tử Clo

Lựa chọn kết quả và sự phù hợp của bước thời gian

Trên cơ sở kết quả mô hình 1D mô phỏng quá trình khuếch tán phân tử Clo trong lớpthấm nước yếu theo thời gian. Từ kết quả nghiên cứu thời gian thành tạo của trầm tích bằng

phương pháp 14

(a)

C của Tanabe năm 2006 tại 02 lỗ khoan GA và HV (hình 4) trong vùng nghiêncứu cho thấy cuối thời kỳ thành tạo lớp sét môi trường biển là vào khoảng 1.000 năm (1kyr ),đối với lỗ khoan GA từ độ sâu 23,1m so với mặt đất (1260 - 1146 năm trước đây) và lỗ khoanHV là 16,2m so với mặt đất (1284 - 1223 năm trước đây) - bảng 6 và bảng 7. Điều này cũng

phù hợp với nghiên cứu về dao động mực nước biển tại Ninh Bình (Lam and Boyd 2001) và

(Tanabe 2003b) - hình 15 cho thấy vào khoảng 7.000 - 1.000 năm trước đây mực nước biểncao hơn hiện tại, có thời kỳ (6.000 năm) lên tới ≈2,5m. Đây cũng là khoảng thời gian phù hợpvới thời kỳ thành tạo lớp sét môi trường biển trong vùng nghiê n cứu; từ 1.000 năm trở lại đâylà thời gian kết thúc giai đoạn hình thành lớp sét thấm nước yếu trong khu vực nghiên cứu.Do đó, nhóm tác giả lựa chọn khoảng thời gian 1kyr (1.000 năm) trong mô hình 1D mô phỏngsự biến đổi của hàm lượng ion clo trong nước lỗ rỗng dưới cơ chế khuếch tán phân tử (hình14b).

Hình 15. Dao động mực nước biển so với thời kỳ hiện tại, (theo Tanabe 2003b)

(b)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Thời gian (năm)

M

Vịnh Hạ Long (Hori, số liệu không công bố) Vịnh Hạ Long (Lam and Boyd, 2001)

Ninh Bình (Hori, số liệu không công bố) Ninh Bình (Lam and Boyd, 2001)

Từ Sơn (Hori, số liệu không công bố) ∆ Từ Sơn (Tran and Ngo, 2000)



104

Bảng 6. Kết quả xác định tuổi trầm tích theo phương pháp 14

Độ sâu (m)

C l ỗ khoan GA

Cao độ (m) δ 13 Tuổi tuyệt đối tínhtheo

C (‰) 14Khoảng biển đổi có

hiệu chỉnh (năm) C (năm) 2,4 -1,3 -14,9 130 ± 40 Hiện đại

4,0 -2,9 -27,8 470 ± 40 530-505

8,5 -7,4 -26,8 1480 ± 40 1409-1311

11,4 -10,3 -29,1 290 ± 40 428-298

18,6 -17,5 -2,0 740 ± 40 451-328

19,8 -18,7 -2,3 1030 ± 40 649-567

23,1 -22,0 -13,3 1250 ± 40 1260-1146

26,1 -25,0 -28,3 1800 ± 40 1816-1632

29,3 -28,2 -0,2 1330 ± 40 928-871

31,0 -29,9 -28,3 1650 ± 40 1591-1521

33,5 -32,4 -6,3 1960 ± 50 1586-1479

34,4 -33,3 -0,6 2240 ± 40 1903-1813

36,2 -35,1 -1,4 3420 ± 40 3355-3259

38,0 -36,9 -13,7 9740 ± 50 10617-10309

(theo Tanabe, 2006)

Bảng 7. Kết quả xác định tuổi trầm tích theo phương pháp 14

Độ sâu (m)

C l ỗ khoan HV

Cao độ (m) δ 13 Tuổi tuyệt đối tínhtheoC (‰) 14

Khoảng biển đổi cóhiệu chỉnh (năm) C (năm)

4,4 -3,8 - 1470 ± 40 1068-967

6,7 -6,1 -5,6 1420 ± 40 1031-929

8,6 -8,0 -4,6 1270 ± 40 895-771

13,0 -12,4 -4,0 1420 ± 40 1031-929

16,2 -15,6 - 1680 ± 40 1284-1223

19,3 -18,7 -2,0 1800 ± 40 1395-1301

22,5 -21,9 -2,6 2870 ± 40 2720-2660

23,5 -22,9 -28,9 5600 ± 40 6487-6405

25,4 -24,8 -28,7 3510 ± 40 3833-3698

27,8 -27,2 -2,5 4410 ± 40 4635-4514

31,6 -31,6 -29,7 45210 ± 700 -

(theo Tanabe, 2006)

K ết quả phân tích xác định tuổi trầm tích bằng phương pháp 14C là phương pháp có độtin cậy cao nhất hiện nay, qua kết quả phân tích trong bảng 6 và bảng 7 kết hợp với việc sosánh thành phần thạch học và độ sâu phân bố của địa tầng trong nghiên cứu tại h ai vị trí củaTanabe [11] gần lỗ khoan trong nghiên cứu này cho thấy từ độ sâu 13m đến 20m có thành

phần thạch học là cát pha đến cát hạt mịn có tuổi dao động trong khoảng 1.000 năm. Kết quảmô hình 1 chiều, 3 lớp cho thấy sự phân bố của Cl - (độ mặn) theo thời gian (hình 14) vớiđường cong phân bố tại thời điểm 1.000 năm (hình 14b) là phù hợp với hiện trạng phân bố độmặn theo kết quả phân tích thành phần hóa học của nước lỗ rỗng, kết quả đo địa vật lý lỗkhoan và cả thời gian kết thúc quá trình hình thành lớp trầm tích biển và bắt đầu thời kỳ thànhtạo lớp cát, cát pha phủ trên lớp đó.



105

5. Thảo luận kết quả nghiên cứu Việc kết hợp các phương pháp nghiên cứu để xác định sự phân bố của ion Cl - cũng

như Na+ và K + trên cơ sở kết quả địa vật lý lỗ khoan, ép nư ớc và phân tích thành phần hóahọc, đồng vị bền của nước lỗ rỗng đã chứng minh môi trường thành tạo của lớp thấm nướcyếu hệ tầng Hải Hưng là môi trường biển với hàm lượng Cl- cao nhất đạt 19.534 mg/l.

Trên cơ sở tương quan chặt chẽ giữa hàm lương ion Cl-

và Na+

với độ dẫn điện củatầng qua kết quả đo địa vật lý lỗ khoan (phương pháp đo induction), chúng ta có thể xác địnhđược sự phân bố độ mặn cũng như hàm lượng muối của nước lỗ rỗng tại những độ sâu xácđịnh. Khả năng hòa trộn của nước lỗ rỗng trong lớp tr ầm tích biển giữa nước trong tầng chứanước Pleistocen (nước có nguồn gốc khí tượng) với nước biển (nguồn gốc biển) được chứngminh qua tài liệu phân tích đồng vị bền; sự phân bố δ2H và δ18


O theo chiều sâu cho thấy sự cómặt của nước có nguồn gốc biển giảm dần về phía nóc và đáy lớp.

Các yếu tố chính ảnh hưởng tới sự phân bố độ mặn trong lớp thấm nước yếu môitrường biển trong khu vực nghiên cứu là quá trình trầm nén, phân dị trọng lực (dòng chảy mậtđộ) và khuếch tán; từ kết quả mô hình 1 chiều, trên cơ sở mô phỏng quá trình khuếch tán kếthợp với dòng chảy mật độ theo thời gian của phân tử Clo kết hợp với các kết quả phân tích

thành phần hóa học của nước lỗ rỗng, kết quả nghiên cứu địa vật lý… đã chứng minh cơ chếdi chuyển (xâm nhập mặn) từ lớp thấm nước yếu môi trường biển vào các tầng chứa nước chủyếu là do cơ chế khuếch tán.

[1]. Charles D. Shackelford, David E. Daniel, 1990. Diffusion in Saturated soil. Journal ofGeotechnical Engineering 117, 467 - 484.[2]. Đoàn Văn Cánh, Lê Thị Lài, Hoàng Văn Hưng, Nguyễn Đức Rỡi, Nguyễn Văn Nghĩa,2005. Groundwater Resource Of Nam Định Province , J. of Geology, B/25, Hà N ội. [3]. Frank Wagner, Đang Tran Trung, Hoàng Đai Phuc, Falk Lindenmaier, 2011.Assessment of Groundwater Resources in Nam Dinh Province. Final Technical Report ofmprovement of Groundwater Protection in Vietnam, Ha noi. [4]. Hoàng Văn Hoan, Flemming Larsen, 2007. Phương pháp xác định độ lỗ hổng hiệu dụng,hệ số thấm của tầng chứa nước và tổng hàm lượng chất rắn hòa tan của nước bằng phương

pháp địa vật lý lỗ khoan, lấy ví dụ vùng đồng bằng sông Hồng. TC KHKT M ỏ - Địa chất,20/10-2007. Hà N ội, tr 101-107.[5]. Hoang V. H, Lassen. R, Tran V. L, Vu V. H, Tran T. L, Pham Q. N And Larsen, F, 2009.Mapping of fresh and saline groundwater in coastal aquifers in the nam dinh province(vietnam) by electrocal and transient electromagnetic soundings. 1 st Asia-Pacific Coastal

Aquifer Management Meeting. Dec. 9-10, 2009, Bangkok, Thailand.[6]. Hoan V. Hoang, Nhan Q. Pham, Flemming Larsen, Long V. Tran, Frank Wagner And

Anders V. Christiansen, 2009. Processes Controlling High Saline Groundwater in the NamDinh Province, Vietnam. 2nd Asia-Pacific Coastal Aquifer Management Meeting October 18-21, 2011, Jeju Island, Korea.[7]. Nguyễn Kim Ngọc, Kiều Vân Anh, Nguyễn Thị Hạ, Hoàng Văn Hoan, Đỗ Tiến Hùng,Hoàng Văn Hưng, Nguyễn Văn Lâm, Phạm Quý Nhân, Nguyễn Thị Thanh Thủy, 2005. ThủyĐịa Hóa Học. Nhà xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội. [8]. Rowe, R. K., Caers, C. J., and Barone, F., 1988. Laboratory determination of diffusionand distribution coefficients of contanminants using undisturbed clayey soil. Can. Geotech.

J., 25, 108-118.[9]. Tanabe, S., Hori, K., Saito, Y., Haruyama, S., Vu, V.P., Kitamura, A., 2003. Song Hong(Red River) delta evolution related to millen-nium-scale Holocene sea-level changes.

Quaternary Science Reviews 22, 2345-2361.



106

[10]. Tanabe, S., Hori, K., Saito, Y., Haruyama, S., Doanh, L.Q., Sato, Y., Hiraide, S., 2003.Sedimentary facies and radiocarbon dates of the Nam Dinh-1 core from the Song Hong (RedRiver) delta. Viet-nam. Journal of Asian Earth Science 21, 503-513.

[11]. Tanabe, S., Hori, K., Saito, Quang Lan Vu, Till J. J. Hanebuth, Quang Lan Ngo, AkihisaKitamura, 2006. Holocene evolution of Song Hong (Red River) delta system, north Viet-nam. Sedimentary Geology 187, 29-61.

SUMMARYThe effect of difussion process to salinity distributionof pore water in Quaternary

marine sediments in Nam Đinh region

Hoang Van Hoan1, Pham Quy Nhan2, Flemming Larsen3, Tran Vu Long1,Nguyen The Chuyen2, Tran Thi Luu4

1) University of Mining and Geology;2) Center for Water Resources Planning and Investigation;3) Geological Survey of Denmark and Greenland;

4) Hanoi University of Science.This paper presents the results of study on the distribution of salinity and thecontrolling factors on this distribution by using a combination of different research methods

such as boreholes logging, undisturbed sediment sampling, pore water squeezing, analysisofchemical and stable isotope compositions, and one-dimensional modelling for simulation ofthe movement of Cl - ions versus time. The results of measuring electrical conductivity of the

sediment in borehole reflects the distribution of the salinity of the sediments surrounding theboreholes. Determination of correlation coefficients between the concentration of Cl - , Na+ ,and K + and the conductivity of the sedimentary layer provides the information on distributionof salt and salt content of the pore water at the specified depth. In addition, results from theanalysis of 18O and 2

Người biên tập: TS. Nguy ễn Thị Thanh Thủy

H isotopes of pore water in the marine sedimentary layershow the mixing

of marine water and meteoritic waterin the sediments. Results of one-dimensional SEAWATmodelling of the hydro-geochemical conditions at the study location, in combination with agedating of sediments,have demonstrated that major influent factor to salinity distribution inmarine sediments is the diffusion mechanism.



107


NGHIÊN CỨ U ẢNH HƯỞ NG CỦA ĐỊA HÌNH MẶT ĐÁ GỐC ĐẾN

KHẢ NĂNG TRỮ NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRONG TẦNG CHỨA NƯỚ C BỞ RỜ I VÙNG LƯU VỰ C SÔNG CÁI, VÙNG PHAN RANG,TỈNH NINH THUẬN

Nguyễn Minh Khuyến, C ục Quản lý Tài nguyên nướ c, Bộ Tài nguyên và Môi trườ ng

Tóm tắt: Lưu vự c sông Cái, Phan Rang có 46 sông, suố i chính và có 4 t ầng chứa nướ c chínhvà bao phủ phần l ớ n diện tích t ỉ nh Ninh Thuận. Lượ ng sinh thủy hàng năm do mưa trong lưuvự c này l ớ n g ấ p khoảng 10 l ần so vớ i nhu cầu sử d ụng nướ c. Tuy nhiên, mặc dù có nguồn nướ ccung cấp và có đối tượ ng chứa nướ c nhưng thườ ng xuyên xả y ra tình tr ạng thiếu nướ c vào mùakhô trong lưu vự c này. Nghiên cứu này đ ã xác định 1 trong nhữ ng nguyên nhân ảnh hưởng đế nkhả năng trữ nước dưới đấ t trong t ầng chứa nướ c trong l ớ p trong tr ầm tích phủ trong vùng nghiêncứ u là sự ảnh hưở ng của bề mặt địa hình đá gốc. Trên cơ sở đó địa hình bề mặt đá gố c trongvùng đượ c phân chia thành 2 kiể u, g ồm “bồn tr ũng cục bộ” và “d ố c liên t ục ra biể n”.

1. Mở đầu Ninh Thuận đượ c xem là tỉnh đặc biệt khan hiếm về nguồn nước và đượ c xế p vào vùng

sa mạc hóa[1]. Phạm vi phân bố lưu vực sông Cái gần trùng địa giớ i hành chính tỉnh NinhThuận, diện tích khoảng 3.1 nghìn km2[2]. Nếu đánh giá lượ ng sinh thủy hàng năm do mưatrong vùng khoảng 5,9 triệu m3 (tương đương 16,2 ngh ìn m3/ngày) lớ n gấ p khoảng 10 lần so vớ inhu cầu sử dụng nướ c. Mặt khác, trong vùng có 46 sông, suối có chiều dài từ 10km tr ở lên [3]thuộc hệ thống sông Cái Phan Rang và có 4 tầng chứa nướ c chính và 2 tầng không chứa nướ c(Đệ tứ không phân chia; Holocen; Pleistocen; Jura; tầng không chứa nướ c trong tr ầm tích

phun trào Kreta (K), Magma xâm nhậ p Paleozoi – Mezozoi). Mặc dù, có nguồn nướ c cungcấ p có hệ thống sông phát triển và các tầng chứa nướ c nhưng thườ ng xuyên thiếu nướ c vàomùa khô. Vì vậy, có thể do các nguyên nhân: đặc điểm cấu trúc tầng, phức hệ chứa nướ c; Dễ tiế pnhận nướ c thấm từ bề mặt và dễ thoát nướ c ra sông ra biển; Tiế p nhận nước mưa ngấm khôngnhiều do tầng chứa mỏng chỉ tr ữ được ít nướ c; hoặc lớp đất mặt thấm nướ c yếu nên hình thànhdòng chảy mặt lớ n và thoát ra biển nhanh do địa hình dốc. Để tìm lờ i giải thích cho các nguyênnhân nêu trên cần có nhiều nghiên cứu. Bài báo này trình bày k ết quả nghiên cứu về kiểu địa hình

bề mặt đá gốc ảnh hưởng đến khả năng trữ nước dưới đất trong tầng chứa nướ c nằm trên trongvùng nghiên cứu.2. Phương pháp nghiên cứ u2.1. Phương pháp tiế p c ận

- Nghiên cứu tổng quan tầng chứa nướ c nằm trên nền đá gốc và địa hình bề mặt đá gốc.- Phân chia kiểu mặt địa hình đá gốc.- Nghiên cứu mối quan hệ giữa kiểu mặt địa hình đá gốc và khả năng khai thác của tầng

chứa nướ c nằm trên.2.2. Cơ sở phân l o ại m ặt đị a hình đá gố c

- Cao độ của mặt địa hình so vớ i miềm thoát.- Tính nứt nẻ, hệ số thấm của đất đá. - Đặc điểm địa hình bề mặt đá gốc: dốc, bồn tr ũng.

3. Đặc điểm địa chất thủy văn của các tầng chứa nướ cK ết quả nghiên cứu trước đây [4;5;6;7] cho thấy trong vùng tồn tại các tầng chứa nướ c

chính sau:



108

3.1. T ầng ch ứa nướ c l ỗ h ổ ng trong tr ầm tích Đệ t ứ không phân chia (Q)Tầng chứa nướ c phân bố r ải rác ở nhiều nơi trong đồng bằng Phan Rang. Dọc sông Cái

Phan Rang và một vài nơi khác. Dọc hai bờ sông Lu, từ Nhị Hà đến gần Phướ c Dân, từ QuánThẻ đến Lâm Hải. Đất đá chứa nướ c là cuội, sỏi lẫn sét, cát hoặc sét pha, cát pha. Hệ số thấmcủa sét pha từ 0,1 - 0,5m/ng, còn của cát, cát pha từ 5 - 8m/ng. Bề dày của tầng chứa nướ c từ

5 - 15m. Chiều sâu mực nướ c t ĩnh từ 1,5 – 3,0m.Biên độ dao động mực nước trong năm từ 5 - 6m, lưu lượ ng các mạch nước dao độngtrong khoảng từ 0,1 – 0,2l/s.

Nguồn cung cấ p cho tầng chứa nước là nước mưa và nướ c từ các đớ i chứa nướ c trongvỏ phong hóa của gốc. Do sự cung cấ p từ đớ i chứa nướ c trong vỏ phong hóa của gốc đã tạonên áp lực cục bộ cho tầng chứa nướ c tr ầm tích Đệ tứ ở xung quanh thôn Quán Thẻ 1. Tại đâynước dưới đất xuất lộ lên trên mặt đất hình thành một vùng lầy.3.2. T ầng ch ứa nướ c l ỗ h ổ ng trong tr ầm tích H olocen (qh)

Tầng chứa nướ c phân bố chủ yếu ở đồng bằng Phan Rang và r ải rác theo các sông nhỏ.Đất đá chứa nước đượ c hình thành từ nhiều nguồn gốc: sông - đầm lầy (abQ2), sông - biển -đầm lầy (ambQ2), biển (mQ2) và biển - gió (mvQ2).

Tr ầm tích sông - đầm lầy phân bố ở trung tâm đồng bằng diện tích r ộng, dọc QL1 từ Ninh Hải đến Phan Rang và dọc quốc lộ 27 từ Phước Sơn đến cửa sông Cái Phan Rang. Đấtđá chứa nướ c là cát lẫn sạn, sỏi, sét, sét pha. Hệ số thấm của cát lẫn sạn sỏi 1-3m/ng. Bề dàycủa tầng chứa nướ c 0,5 -3m. Lưu lượ ng của mạch nướ c 0,05 - 0,11 l/s.

Tr ầm tích sông - biển - đầm lầy phân bố thành những khoảnh nhỏ quanh Phướ c Dân,dọc sông Cái. Đất đá chứa nướ c là cát lẫn sạn, cát pha, sét pha. Ở những nơi thành phần chủ yếu là cát lẫn sạn, hệ số thấm đạt 10 - 25m/ng, còn nếu là cát pha, sét pha 0,4 – 5m/ng. Bề dàytầng chứa nướ c 3- 20m. Chiều sâu mực nướ c t ĩnh 0,5 -1,5m. Biên độ dao động mực nướ ctrong năm 0,5m.

Tr ầm tích biển phân bố trên các thềm biển cao 1 - 2m, có nơi 4 - 5 m, ở Văn Hải, ĐôngHải, bắc Nhơn Hải và một dải ven biển từ cửa sông Cái Phan Rang đến bắc Vũng Tròn. Đấtđá chứa nướ c là cát chứa san hô, vỏ sò, hến. Bề dày của tầng chứa nướ c 5 - 25m. Hệ số thấm10m/ng.

Tr ầm tích biển gió phân bố phía Nam Phan Rang, ven bờ biển từ cửa sông Cái PhanRang đến mũi Dinh. Thành phần đất đá chứa nướ c là cát hạt nhỏ vớ i bề dày 4 - 6m, có nơi tớ i10 – 15m. Chiều sâu mực nướ c t ĩnh 1 - 3m. Lưu lượ ng các mạch lộ 0,1- 0,5l/s. Tỷ lưu lượ nglỗ khoan 0,1 – 1,01l/s. Hệ số thấm 1 - 5m/ng.3.3. T ầng ch ứa nướ c l ỗ h ổ ng trong tr ầm tích Pleistocen (qp)

Tầng chứa nướ c phân bố r ộng rãi ở đồng bằng Phan Rang, nhưng phần lớ n diện tích bị phủ bở i các tr ầm tích tuổi Holocen. Chúng chỉ lộ trên mặt đất thành những khoảnh rìa phía bắc, phía tây và phía nam đồng bằng và vùng đống bằng cao Ninh Hải. Đất đá chứa nướ c

đượ c tạo thành từ nhiều nguồn gốc: tr ầm tích sông (aQ1), biển (mQ1), biển – gió (mvQ1), sông- biển (amQ1).Đất đá chứa nướ c chủ yếu là cuội, sỏi, cát, lẫn bụi sét một số nơi lẫn san hô. Bề dày

tầng chứa nướ c 5 - 30mChiều sâu mực nướ c t ĩnh từ 1 - 3m. Lưu lượ ng các lỗ khoan từ thườ ng gặ p từ 1-5 l/s. Hệ

số thấm 0,1 - 10m/ng. Biên độ giao động mực nước thườ ng từ 1-3m.Các tr ầm tích Pleistocen tuy có nhiều nguồn gốc khác nhau nhưng thành phần thạch

học tương đối đồng nhất, do vậy có thể gộ p chung thành một đơn vị chứa nước. Đây là đơn vị có ý ngh ĩa nh ất ở đồng bằng Phan Rang. Nguồn cung cấ p của nó chủ yếu là nước mưa, nướ csông Cái Phan Rang, sông Lu, kênh Nhật. Nước mưa, nước sông đã thấm qua diện tích xuất lộ của nó trên mặt đất để hình thành các vùng nư ớ c nhạt.



109

3.4. T ầng ch ứa nướ c l ỗ h ổ ng trong tr ầm tích Neogen (N )Tầng chứa nướ c trong tr ầm tích Neogen lộ ra ở khu vực núi Maviet, vớ i diện tích

khoảng 10km2 và một dải hẹ p ở phía Đông Nam làng Sơn Hải thuộc xã Phư ớ c Dinh, huyện Ninh Phướ c.

Thành phần thạch học là cát k ết, cát k ết lẫn nhiều mảnh vụn san hô, cát sạn k ết vớ i xi

măng là carbonat. Bề dày chung của tầng khoảng 8m - 15m.Tầng chứa nướ c này nhìn chung có mức độ chứa thuộc loại nghèo. K ết quả hút nướ c thí

nghiệm tại giếng đào thôn Sơn Hải xã Phư ớ c Dinh trong quá trình khảo sát cho lưu lượ ngQ=0,48l/s, tương ứng vớ i mực nướ c hạ thấ p S=0,1m.

Tóm lại, do diện phân bố hẹ p và khả năng chứa nướ c kém thuộc oại nghèo nướ c, nêntầng chứa nướ c chỉ có khả năng cung cấp nước đơn lẻ, quy mô nhỏ hộ gia đình.3.5. T ầng ch ứa nướ c khe n ứ t tr ầm tích l ục nguyên Jura (J)

Phức hệ chứa nướ c phân bố r ộng rãi trong tỉnh. Thành phần đất đá chứa nướ c là sét, cát, bột k ết nứt nẻ. Hệ số thấm từ 0,1 – 0,3m/ng. Bề dày của đớ i chứa nướ c từ 3 -50m. Chiều sâumực nướ c t ĩnh từ 1 -5m. Biên độ dao động mực nước trong năm từ 0,3 -1,5m. Lưu lượ ng các

mạch nướ c từ 0,01 - 5l/s. Thành phần hóa học của nướ c là bicacbonat hay bicacbonat, clorua-canxi, magiê. Tầng chứa nướ c có mức độ chứa nướ c kém thuộc loại nghèo nướ c.

Ngoài ra trong lưu vực còn có các thành tạo r ất nghèo nướ c hoặc không chứa nước như: Tầng chứa nướ c khe nứt tr ầm tích phun trào Kreta (K); Tầng chứa nướ c Magma xâm nhậ pPaleozoi – Mezozoi. Sơ đồ địa chất thủy văn và các mặt cắt đượ c thể hiện ở hình 1, hình 2,hình 3.

Trong s ố các t ầng ch ứa nướ c nêu trên thì t ầng ch ứa nướ c Holocen vàPleistocen có ýngh ĩa khai thác phục v ụ các m ục đích sinh hoạt vàs ản xu ấ t tr ong vùng .

Hình 1. S ơ đồ địa chấ t thủy văn vùng nghiên cứ u



110

Hình 2. Tuyế n mặt cắt địa chấ t thủy văn I - I

Hình 3. Tuyế n mặt cắt địa chấ t thủy văn II - II

4. Kết quả nghiên cứu địa hình mặt đá gốc vớ i khả năng trữ nước dưới đất trong tầngchứa nướ c bở rờ i nằm trên4.1. Ngu ồn b ổ c ập cho nước dưới đấ t

Lượng mưa phân bố từ 800mm ở vùng ven biển đến khoảng 1800mm ở vùng núi. Sơđồ đẳng mưa thể hiện ở hình 4. K ết quả nghiên cứu hệ số thấm bề mặt [8], cho thấy hệ số thấm của lớp đất đá bề mặt khá lớ n và biến đổi từ 0,01 m/ngày đến 3,0m/ngày, vùng cát ven

biển chủ yếu có hệ số thấm từ 1,0 đến 3,0m/ngày. Như vậy, trong vùng có nguồn bổ cậ p chonước dưới đất và chủ yếu từ nước mưa, nướ c mặt thấm tr ực tiế p xuống tầng chứa nướ c.

Hình 4. S ơ đồ đẳng lượng mưa khu vự c nghiên cứ u



111

4.2. Phân l o ại b ề m ặt đị a hình đá gố ca) Đặc điểm địa hình bề mặt đá gốc:- Cao độ của mặt địa hìnhđá g ốc: Theo k ế t quả nghiên cứu “Đánh giá chất lượ ng và

tr ữ lượng nướ c dưới đất các xã ven biển tỉnh Ninh Thuận”, vùng đá gốc có tầng chứa nướ c bở r ờ i nằm trên có cao độ từ -39m đến +56m, có diện tích khoảng gần 600km2, trong đó có

khoảng 103km2

STT

nằm dướ i mực nướ c biển, gồm vùng 1 và vùng 3. Sơ đồ đẳng cao độ bề mặtđá gốc và các vùng thể hiện ở hình 5.- Tính nứt nẻ, khả năng trữ nước: Đá gốc nằm dướ i các tầng chứa nướ c bở r ờ i trong

vùng nghiên cứu hầu như không nứt nẻ, không chứa nướ c. Tổng hợp đặc điểm nứt nẻ của đágốc đượ c thể hiện ở bảng 1.

Bảng 1. T ổ ng hợp đặc điể m nứ t nẻ của đá gố c t ại một số giế ng khoan trong khu vự c

SHLK Vị trí

Chiềusâu lỗkhoan(m)

Tuổiđịa chất

Chiều sâunghiên cứu

(m) Mô tả địa tầng, độ nứt nẻ

Từ Đến

1 LK804A Xã Phước Nam, huyện Ninh

Phước 70,0 J2ln 4,5 33,8 Cát bột kết mùa xám đen, cấu tạo phân

lớp dày, kiến trúc hạt mịn. Đá ít nứt nẻ 2 PN75

Xã Phước Nam, huyện NinhPhước 45,0 K 0,0 45,0 Riolit có cấu tạo đặc xít

3 LK608Xã Phước Thuận, huyện Ninh Phước 25,0 K 21,5 25,0

Đá granit màu trắng nhạt phớt xanh, cứngchắc

4 LK606Xã An Hả i, huyện NinhPhước

65,5 K 54,5 65,5Đá granit màu xám xanh đến xám đen,cứng chắc

5 GKMS1 Xã Mỹ Sơn, huyện Ninh Sơn 30,0 K 18,0 30,0Đá granit màu xám sáng, rắn chắc. Phầntrên đá bị biến chất, d ập vỡ, khe nứt vàmặt trượt dọc trục lỗ khoan phát triển

6 NS1 Xã Tân Sơn, huyện Ninh Sơn 5,0 K 4,3 5,0 Đá granit r ắn chắc 7 NS2 Xã Tân Sơn, huyện Ninh Sơn 2,3 K 1,8 2,3 Đá granit r ắn chắc 8 NS3 Xã Mỹ Sơn, huyện Ninh Sơn 11,6 K 11,0 11,6 Đá granit r ắn chắc

9 GKPĐ1 Xã Phước Đại, huyện Bắc Ái 38,0 J2ln 19,0 38,0 Bột kết vôi bị biến chất nhiệt động lựcmạnh và silic hóa, màu đen xám, rắn chắc

10 GKPĐ2 Xã Phước Đại, huyện Bắc Ái 71,0 J2ln 15,0 71,0Bột kết vôi bị biến chất nhiệt động lựcmạnh và silic hóa, màu đen xám, rắnchắc.

11 GKPC1 Xã Phước Chính, huyện BắcÁi

66,0 J2ln 12,0 66,0Bột kết vôi bị biến chất nhiệt động lựcmạnh và silic hóa, màu đen xám, rắnchắc.

12 TH Xã Thành Hải -Thị xã PhanRang - Tháp Chàm

20,0 K 16,5 20,0 Đá cứng, cấu tạo đặc xít

13 MH Xã Mỹ Hải -Thị xã PhanRang - Tháp Chàm

20,0 K 17,0 20,0 Đá cứng, cấu tạo đặc xít

14 LK607 Xã Mỹ Hải -Thị xã PhanRang - Tháp Chàm 26,3 K 19,0 26,3 Đá granit sáng màu, thành phần chủ yếulà thạch anh, cứng chắc

Nguồn: “Đánh giá chất lượ ng và tr ữ lượng nước dưới đấ t các xã ven biể n t ỉ nh NinhThuận”, năm 2005, Liên đoàn ĐCTV – ĐCCT Miề n Nam.

- Hướ ng dốc chung của bề mặt đá gốc dốc liên tục ra hướ ng biển, có xen k ẽ một vàikhu vực bồn lõm cục bộ, gồm 2 vùng chính là: vùng 1 có diện tích khoảng 92km2, có cao độ mặt địa hình từ -39,0m (ở tâm bồn) đến 1,0m (ở vùng rìa); vùng 2 có diện tích khoảng 11km2,có cao độ mặt địa hình từ -4,0m (ở tâm bồn) đến 1,0m (ở vùng rìa).

b) Phân vùng mặt địa hình đá gốcCăn cứ các đặc điểm địa hình bề mặt đá gốc, có thể phân chia ra 2 loại địa hình chính,

thể hiện ở hình 5, gồm:- Bồn tr ũng cục bộ: Vùng 1 và vùng 2.- Dốc liên tục ra biển: vùng 3 và phần còn lại.



112

Phủ lên trên bề mặt đá gốc là các tầng chứa nướ c bở r ờ i trong các thành tạo Holocen,Pleistocen. Hướ ng vận động của nước dưới đất theo hướ ng thoát ra biển đượ c thể hiện ở hình6.

Hình 5. S ơ đồ đẳng cao độ và phân vùng địa hình mặt đá gố c khu vự c nghiên cứ u

Hình 6. S ơ đồ đẳ ng mực nướ c t ầng chứa nướ c qh

4.3. Đánh giá khả năng trữ nước dưới đấ t ph ục v ụ khai thác t ại các khu v ự cHiện tại, có khoảng 60% lượng nướ c sử dụng cho sinh hoạt nông thôn và 10% nướ c

sinh hoạt đô thị đượ c khai thác từ nguồn nước dưới đất. Có khoảng 50 công trình cấp nướ c



113

tậ p trung, khai thác nguồn nước dưới đất, với lưu lượ ng khoảng 10.000m3/ngày và hàng nghìngiếng khai thác nhỏ lẻ quy mô hộ gia đình.

Tuy nhiên, khả năng khai thác, chất lượng nước dưới đất tại mỗi khu vực có khácnhau:

Vùng 1: Có khả năng khai thác ổn định cả 2 mùa: các phường Đô Vin h, Bảo An,

Phước Mỹ, Đạo Long, Mỹ Hưng, Kinh Dinh, Tấn Tài, Phủ Hà - TP.Phan Rang-Tháp Chàmvà TT. Tân Dân, xã Phước Thái, Phước Hải, Phước Hữu - huyện Ninh Phước. Diện phân bốvới tổng diện tích khoảng 92 km2.

Vùng 2: Có khả năng khai thác ổn định cả 2 mùa: xã Tân Hải, Xuân Hải, Hộ Hải,Phương Hải - huyện Ninh Hải. Diện phân bố khoảng 58 km2.

Vùng 3: Có khả năng khai thác cả 2 mùa, mùa khô bị xâm nhậ p mặn: xã Nhơn Hải,huyện Ninh Hải. Diện tích khoảng 11km2.

Vùng còn lại: chủ yếu khai thác trong mùa mưa, mùa khô, mực nướ c suy giảm khôngcó khả năng khai thác. Sơ đồ vùng khai thác đượ c thể hiện ở hình 7

Hình 7. S ơ đồ các vùng có khả năng trữ nướ c

Các vùng khai thác nêu trên đều có quan hệ vớ i kiểu địa hình bề mặt đá gốc như sau: Vùng 1 và vùng 2: địa hình bề mặt đá gốc có kiểu bồn tr ũng cục bộ, do đó có khả

năng trữ nướ c tốt hơn, hình 8 và hình 9. Dođ ó, thực tế trong khu vực này các giếng khai thácnước dưới đất hiện có có thể khai thác ổn định cả mùa mưa và mùa khô.

Vùng 3 và khu vực còn lại: Tầng chứa nướ c có bề dày lớn, tuy nhiên địa hình bề mặtđá gốc có độ dốc lớn, địa hình mặt đá gốc thấp hơn mực nướ c biển (vùng 3), xem hình 10.

Vùng còn lại bề mặt đá gốc cao hơn mực nướ c biển. Do đó, thực tế trong khu vực này cácgiếng khai thác nước dưới đất hiện có đến mùa khô không đủ nước để khai thác.



114

Hình 8. S ơ đồ mặt cắ t vùng 1 có khả năng trữ nướ c

Hình 9: S ơ đồ mặt cắ t vùng 2 có khả năng trữ nướ c

Hình 10. S ơ đồ mặt cắ t vùng 3, thiếu nướ c về mùa khô và bị xâm nhậ p mặn5. Kết luận- Nguồn cung cấ p thấm do nước mưa, nướ c mặt trong vùng lưu vực soongCais Phan

Rang tương đối lớ n, thấm tr ực tiế p xuống tầng chứa nướ c.- Địa hình bề mặt cũng như đáy các tầng chứa nước vùng lưu vực sông Cái Phan Rang

dốc liên tục ra biển, chỉ tồn tại một số vùng có kiểu bồn tr ũng cục bộ.- Các khu vực tr ũng cục bộ của bề mặt đá gốc là điều kiện chắn, tr ữ nước dưới đất cho

các tầng chứa nướ c bở r ờ i nằm trên có thể khai thác, cung cấp nướ c cho mục đích sử dụng k ể cả mùa khô, nhưng trữ lượ ng không lớ n.


[1]. Quyết định số 204/2006/QĐ-TTg ngày 2/9/2006 của Thủ tướ ng Chính phủ.[2]. Niên giám thống kê tỉnh Ninh Thuận, năm 2011, Cục thống kê Ninh Thuận.

Đágốc

Đá g c

Đá g c

Tầng chứanước bở rời

T ng chứanước bở rời

Gi ng khoannghiên cứu

Gi ng khoannghiên cứu



115

[3]. Quyết định 341/QĐ-BTNMT, ngày 23/3/2012 của Bộ TNMT ban hành danh mục sôngnội tỉnh.[4]. Liên đoàn ĐCTV- ĐCCT miền Nam. Khai thác nướ c tậ p trung phục vụ cung cấp nướ csinh hoạt cho nhân dân khu vực bị thiếu nướ c tỉnh Ninh Thuận”, năm 2005. [5]. Liên đoàn ĐCTV- ĐCCT miền Nam. Điều tra khảo sát, đánh giá chất lượ ng và tr ữ lượ ng

nước dưới đất phục vụ khu công nghiệp Phướ c Nam, tỉnh Ninh Thuận", năm 2005.[6]. Công ty tư vấn và đầu tư kỹ thuật cơ điện Agrinco. Quy hoạch tổng thể cấp nướ c sạch vàvệ sinh môi trườ ng nông thôn tỉnh Ninh Thuận đến năm 2010, năm 2003.[7]. Đánh giá chất lượ ng và tr ữ lượng nước dưới đất các xã ven biển tỉnh Ninh Thuận”, năm2005, Liên đoàn ĐCTV – ĐCCT miền Nam.[8]. Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra miền Trung. Lậ p bản đồ địa chất thủy văn tỉ lệ 1:50.000tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận, năm 2012.

SUMMARYStudy on the influence of topography bedrock surface to the water-retaining capacity of

unconsolidated aquifers in Cai river basin, Phan Rang area, Ninh Thuan provinceNguyen Minh Khuyen, Department of Water Reources Management

The Cai River basin, Phan Rang area, comprises 46 rivers, streams and 4 aquifers. Thatcover large part of Ninh Thuan Province. The annual amount of rainfall water is about 10 timeshigher than the water demand. However, although, there are rechargeable water sources andaquifers, but water shortage is commonly occurred in the dry season. This study has identifiedone of the controlling factors that affect the storage capacity of the sedimentary cover beds is theinfluence of paleotopograhic surface above the bedrocks. The paleotopographic surface can be

grouped into two types, namely the isolated basin and coonstanly sea-ward dipping.

Ngườ i biên tậ p: TS. Dươ ng Th

ị Thanh Th

ủy



116


PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍHẬU TỚI NƯỚC NGẦM VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CỦA CHÚNG TẠI

HÀ NỘI

Nguyễn Chí Ngh ĩa, Đặng Hữu Ơn, Nguyễn Văn Lâm Trần Thị Thanh Thuỷ, Nguyễn Thị Hoà,

Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đỗ Thị Nga, T ập đoàn FPT

Tóm tắt: K ế t quả t ổ ng hợ p số liệu thự c t ế và d ự báo cho thấ y nhiệt độ không khí vùng Hà N ội biến đổi theo xu hướng tăng theo thờ i gian vớ i giá tr ị khoảng 0.5% vào năm 2020, 1.1%vào năm 2040 và khoảng 2% vào năm 2070. Lượng mưa tăng vớ i một t ỷ l ệ cao hơn nhiệt độ ,t ừ1.1% năm 2020, 2.7% năm 2040 và tới 5.1% năm 2070. Lượ ng bốc thoát hơi nướ c tiề m

năng tăng vớ i t ỷ l ệ l ớn hơn, khoảng 5% năm 2020, khoảng 8% vào năm 2040 và khoảng12.5% vào năm 2070. Trên cơ sở t ổ ng hợ p các nghiên cứ u trên thế giớ i, công trình này đ ã rútra năm bước nghiên cứu chính về sự ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tới nước ngầm có thể ápd ụng cho vùng Hà Nội bao gồm 5 bước sau i) xác định phạm vi thiế t l ậ p mô hình, thờ i gian d ự báo; ii) trích xuấ t các thông số khí hậu t ừ các k ịch bản đ ã đượ c Bộ Tài nguyên và Môi trườ ngcông bố ; iii) d ự báo mực nướ c sông H ồng; iv) xây d ự ng bản đồ biến đổ i bề mặt lát mái củathành phố Hà N ội, và v) thiế t l ậ p và chỉ nh mô hình dòng ng ầm vùng thành phố Hà N ội mớ i.

Mở đầuỞ Việt Nam, trong mấy năm trở lại đây, chúng ta đề cậ p nhiều đến Biến đổi khí hậu và

những ảnh hưở ng tớ i các l ĩnh v ực khác nhau. Cho đến nay, Biến đổi khí hậu và các ảnhhưở ng của nó đang đượ c nhiều cấ p ngành trong cả nước quan tâm đầu tư nghiên cứu. Bài viết

này tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sự ảnh hưở ng của biến đổi khí hậu tớ i tài nguyênnướ c ngầm trên thế giớ i, từ đó đưa ra một số nhận định, đánh giá, lựa chọn phương pháp phùhợ p cho nghiên cứu vấn đề này ở thành phố Hà Nội.

Khi nói đến biến đổi khí hậu thì ngư ờ i ta hiểu nó có liên quan tr ực tiếp đến sự nónglên của không khí (Demeritt 2001). Do vậy, cốt lõi của nghiên cứu biến đổi khí hậu chính lànghiên cứu sự biến đổi của nhiệt độ không khí lớ p bề mặt vỏ trái đất dưới tác động của conngườ i. Theo quan tr ắc trong 150 năm qua của nhiều quốc gia thì nhiệt độ không khí tăng từ 0.310C đến 0.610

Sự biến đổi khí hậu và chu trình thuỷ văn có liên quan đến nhau như thế nào? là câuhỏi được đặt ra cho các nhà nghiên cứu các khoa học trái đất nói chung, khoa học thuỷ văn,địa chất thuỷ văn và môi trườ ng nói riêng. Hiện nay, các nhà khoa học vẫn đang đi tìm câu tr ả lớ i cho những câu hỏi về sự liên quan của mực nướ c biển vớ i sự tăng lên hay giảm đi của

C. Do sự biến đổi của nhiệt độ khí quyển dẫn đến biến đổi các yếu tố khí hậukhác, các biến đổi này lại gây ảnh hưở ng lên nhiều l ĩnh v ực khác n hau , trong đ ó có nướ cngầm. Từ thế k ỷ thứ 18, các nhà khoa học đã ch ỉ ra mối liên hệ của nồng độ CO2 trong khíquyển vớ i sự biến đổi nhiệt độ của không khí lớ p sát bề mặt vỏ trái đất (khí quyển). Thêm vào

đó, các nghiên cứu của nhiều nhà khoa học cũng chỉ ra r ằng sự nóng lên của khí quyển còn phụ thuộc vào nồng độ các khí nhà kính trong khí quyển (khí mê-tan, nitơ oxit,chlorofluorocarbons). Sự tăng nồng độ của các khí trên gắn liền vớ i quá trình phát triển kinhtế, phát triển công nghiệ p cũng như việc sử dụng năng lượng đốt cháy hoá thạch ngày càngtăng trong hai thế k ỷ qua. Trong l ĩnh vực tài nguyên nướ c, từ nhiều năm nay đã có nhi ều nhàkhoa học trên thế giớ i và ở Việt Nam nghiên cứu sự ảnh hưở ng của biến đổi khí hậu tới nướ cngầm, k ết quả của nó cho thấy biến đổi khí hậu có tác động tr ực tiế p làm biến đổi tài nguyênnước nói chung và tài nguyên nướ c ngầm nói riêng.2. Sự biến đổi khí hậu và chu trình thuỷ văn



117

nhiệt độ khí quyển. Một vài nghiên cứu, quan tr ắc đã tổng hợ p cho thấy tỷ lệ tăng nhiệt độ trung bình không khí vào khoảng 0.50C trong 100 năm [1; 2; 3]. Các nghiên cứu của các nhàđịa chất thuỷ văn môi trườ ng trong vấn đề này là làm thế nào để xác định lượng thay đổi mựcnướ c, tr ữ lượng nước, lưu lượ ng dòng chảy hay sự biến đổi chất lượ ng của nướ c ngầm dướ itác dụng của biến đổi khí hậu. Từ các k ết quả nghiên cứu đưa ra các phân tích đánh giá sự ảnh

hưởng đó rồi đưa ra các tính toán, suy luận, dự đoán sự biến đổi của chúng theo không gianvà thờ i gian.Các phân tích thực tế của nhiều nghiên cứu [5; 6; 7; 8] chỉ ra r ằng điều đầu tiên phải

xác định khi xây dựng mô hìnhđánh giá ảnh hưở ng của biến đối khí hậu tới tài nguyên nướ cngầm là giớ i hạn phạm vi nghiên cứu. Giớ i hạn này có thể theo lưu vực và cũng có thể theoranh giới hành chính, nhưng diện tích phù hợ p nhất phải đủ lớn để có thể quan sát, theo dõi sự hình thành và biến đổi tài nguyên nướ c, chu trình thuỷ văn, đồng thờ i cũng có thể ghi nhậnđượ c sự biến đổi khí hậu. Một số nghiên cứu cũng chỉ ra r ằng, diện tích phù hợ p nhất làkhoảng trên dướ i 100km2 (Loa'iciga 1997). Diện tích này đượ c hiểu là “quy mô khu vực”đượ c sử dụng cho nghiên cứu sự ảnh hưở ng của biến đổi khí hậu tới tài nguyên nướ c ngầm.Trên cơ sở diện tích đó, các tính toán tập trung vào xác định sự biến đổi của lượng mưa, nhiêt

độ không khí bề mặt nướ c bốc hơi, lượ ng bốc thoát hơi nướ c, sự biến đổi tr ầm tích, sử dụngđất, mực nướ c ngầm, chất lượng nướ c và sự thay đổi lưu lượ ng dòng chảy. Trong đó, sự hìnhthành dòng chảy ngoài việc chịu ảnh hưở ng của yếu tố địa hình còn chịu ảnh hưở ng bởi lượ ngmưa theo diện, cường độ mưa và thời gian mưa tính từ vài phút đến vài ngày. Trong thờ i kìkhô hạn thườ ng nghiên cứu sự biến đổi lượng mưa và nhiệt độ theo quy mô thờ i gian là ngàyhoặc tháng, tuỳ thuộc vào sự biến đổi lượng mưa theo mùa và sự ảnh hưở ng của điều kiện tự nhiên hay nhân sinh đến các thể nướ c mặt (Loa´iciga, Haston, và Michaelsen, 1993).3. Kịch bản và mô hình biến đổi khí hậu3.1. Các k ị ch b ản bi ến đổ i khíh ậu vàmô hình dòng ng ầm

Từ những năm đầu của thậ p k ỷ 70 đến thậ p k ỷ 80 thế k ỷ trướ c, khi những nghiên cứuđầu tiên về sự ảnh hưở ng của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nướ c ngầm đượ c triển khai, cácnhà khoa học đã đưa ra kết quả dự báo của các k ịch bản biến đổi khí hậu vào các mô hình mô

phỏng nướ c ngầm (Gleick 1989). Các k ịch bản khi đó chủ yếu tậ p trung vào dự báo sự biếnđổi của lượng mưa, lượ ng bốc hơi trong các mùa nóng. Các dự báo khi đó đượ c tính bằng

phương pháp giải tích và k ết quả đượ c thể hiện ở tỉ lệ phần trăm nhất định biến đổi so vớ i giátr ị tương ứng trong quá khứ. Lượng mưa biến đổi thường đượ c sử dụng dao động trên dướ i1% trên năm. Tương ứng vớ i nó là dao động nhiệt độ bốc hơi theo hướng tăng dần, giá tr ị thườ ng sử dụng là 0.01-0.050

Trong mô hình dòng ngầm giai đoạn dự báo thì hầu hết các thông số đầu vào mô hìnhđều giữ nguyên như giai đoạn chỉnh lý không ổn định, duy chỉ có các giá tr ị lượng mưa, nhiệtđộ bốc hơi và lượ ng khai thác có biến động. Khi lượng nướ c khai thác cấ p cho sinh hoạt, tướ i,hay nướ c cấ p cho công nghiệp đượ c mô phỏng chi tiết theo thờ i gian thìđó là cơ s ở để xácđịnh các biến đổi mực nướ c ngầm vớ i một thời điểm trong quá khứ và giúp đánh giá đượ cmức độ ảnh hưở ng của biến đổi khí hậu tới nướ c ngầm. Sau năm 1980, khi công nghệ pháttriển, các mô hình mô phỏng biến đổi khí hậu của các quốc gia, vùng, châu lục đượ c thiết lậ p,điều đó đã làm tăng đ ộ chính xác của các giá tr ị dự báo biến đổi lượng mưa và nhiệt độ bốc

hơi (Pitman 1992; Giorgi, Marinucci, và Bates 1993a, 1993b; Giorgi, Shields-Brodeur, vàBates 1994). Khi đó, các giá tr ị đầu ra quan trọng của mô hình biến đổi khí hậu khu vực

C/năm [5; 6]. Hai yếu tố là lượng mưa và nhiệt độ bốc hơi được xác định và được đưa vào các mô

hình nướ c ngầm để mô phỏng sự biến đổi mực nướ c. Ngoài hai biến khí hậu trên, các mô hìnhdòng ngầm còn sử dụng các thông số đầu vào như thành phần thạch học (hệ số thấm và hệ số

nhả nước), các điều kiện biên, lượ ng bổ cập, lượ ng thoát, hiện tr ạng chất lượng nước, độngthái mực nướ c... Các k ết quả biến động mực nướ c của mô hình dự báo được đem so sánh vớ itài liệu đo thực tế trong quá khứ và từ đó tính đượ c những ảnh hưở ng của biến đổi khí hậu.



118

(RCMs) như lượng mưa, nhiệt độ không khí bề mặt, mức độ bức xạ năng lượng mặt đất , ápsuất hơi nước và tốc độ gió được xác định và tr ở thành các biến đầu vào tr ực tiếp hoặc giántiếp của các mô hình thủy văn dòng ngầm. 3.2. Mô hình bi ến đổ i khíh ậu

Mô hình nghiên cứu sự biến đổi khí hậu là một mô hìnhđa nghi ệm [5], [6], [8], k ết

quả đầu ra phụ thuộc nhiều vào các dữ liệu đầu vào. Có nhiều mô hìnhđã đư ợc đề xuất trongđó nổi tr ội nhất là các nghiên cứu mô phỏng dựa trên sự biến đổi hàm lượ ng CO2. Khi đó, sự biến đổi lượng mưa (P) trong tương lai sẽ được xác định dựa trên mô hình toán phương tr ình(1) và nhiệt độ (T) theo phương tr ình (2) như sau: 3.2.1.Lượng mưa

2

2 s ar o

2

2

2x

1cen i

xCO

CO historical

xCO

P P P

P = historical U I D R Q Q Q= − −

(1)

trong đó : P2xCO2 scenario

là lượng mưa dự báo theo k ịch bảnP2xCO2, P1xCO2 là lượng mưa tính toán mô phỏng theo điều kiện 1xCO2 và 1xCO2 Phistorical là lượng mưa trong quá khứ

3.2.2. Nhiệt độ

2s ar o 2 22x 2 1 cen iCO xCO xCO historical T T T T = − + (2)

trong đó : T2xCO2 scenario là nhiệt độ dự báo theo k ịch bản,T2xCO2, T1xCO2 là nhiệt độ tính toán mô phỏng theo điều kiện 1xCO2 và 1xCO2 .Thistorical là nhiệt độ trong quá khứ,Các k ết quả của mô hình biến đổi khí hậu cũng phụ thuộc vào quy mô mô phỏng, sự

chính xác của các mô hình chính vì thế bị phụ thuộc nhiều vào cách tiế p cận và quy mô củatừng mô hình, các biến đầu ra đượ c dự báo như nhiệt độ, lượng mưa và bốc hơi, cũng vì thế mà có các k ết quả khác nhau.3.3. Ảnh hưở ng c ủa s ự bi ến đổi hàm lượ ng CO 2 v ớ i mô hình bi ến đổ i khí h ậu

Theo mô phỏng của công thức 1 và 2 ở trên, chúng ta thấy sự biến đổi của các yếu tố khí hậu đượ c gắn vớ i sự biến đổi của hàm lượ ng CO2, nhưng sự biến đổi của hàm lượ ng CO2 thật sự khó kiểm soát do chịu sự ảnh hưở ng của nhiều yếu tố không có tính quy luật rõ ràngtrong thờ i gian dài. Chính do tính chất bất ổn định này mà ngườ i ta lậ p các mô hình dự báo

biến đổi khí hậu theo các giai đoạn trung và dài hạn. Sự khác nhau giữa các mô hình nàykhông chỉ thể hiện ở k ết quả dự báo, mà còn thể hiện ở thờ i gian mô phỏng. Như đã nêu ở trên, các mô hình GCMS và RCMsđang đư ợ c sử dụng nhiều và với cùng điều kiện ban đầu

thì khi kéo dài thờ i gian dự báo mô hình (>50 năm) mô hình s ẽ bị phân k ỳ lớ n, dẫn tớ i k ết quả dự báo không chính xác. Các nghiên cứu cũng chỉ ra r ằng, các k ết quả mô phỏng theo chu k ỳ 10 năm đến 20 năm có kết quả chính xác hơn đối vớ i các mô phỏng dài từ 50 năm đến 100năm. Do vậy, có thể thấy là phạm vi giớ i hạn về thờ i gian của các mô hình khí hậu là dướ i100 năm và độ chính xác chấ p nhận đượ c khi mô phỏng dưới 50 năm (Ramanathan và Collins

Năm 1992; Lo'aiciga, Valdes và NNK. 1996). 4. Biến đổi khí hậu và nướ c ngầm

Lượ ng bổ cập cho nướ c ngầm trong chu trình truỷ văn đượ c nhắc đến như là một yếutố tham gia vào cân bằng nguồn nướ c ngầm. Trong công thức tính cân bằng nướ c ngầm (3) thìR là lượ ng bổ cậ p tự nhiên, G là dòng chảy tương ứng với lượng nướ c trong tầng chứa nướ c,W là lượng nướ c khai thác và∆S G là sự thay đổi lượng nướ c trong tầng chứa nướ c theo thờ i

gian, thường tương ứng vớ i thờ i gian mô phỏng.GS R G W ∆ = − − (3)



119

Từ công thức trên cho thấy tác động của biến đổi khí hậu đến nguồn nướ c ngầm thôngqua sự thay đổi lượ ng bổ cập R, trong đó con ngườ i cũng trực tiếp tác động tớ i cân bằng nàythông qua các công trình khai thác nư ớ c ngầm W. Lượ ng bổ cập cho nướ c ngầm có nhiềumức độ khác nhau và nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố, cũng như điều kiện bổ cậ p, bao gồm đặcđiểm địa chất thuỷ văn, nướ c mặt và cân bằng dòng chảy trong đới thông khí. Đặt độ bốc hơi

là ET, lượng mưa trực tiế p là P, dòng chảy mặt là O, ∆Ss là tr ữ lượng nước thay đổi trong tầngchứa nước, I lượ ng thấm, X dòng chảy dướ i mặt đất (dòng chảy trong đớ i thông khí hoặc từ tầng chứa nước ra nướ c mặt), ∆SV tr ữ lượng nước thay đổi trong đới thông khí, khi đó phươngtrình cân bằng giữa nướ c mặt và nước trong đới thông khí đượ c tính bằng công thức (4) và (5)như sau:

∆Ss = P - ET - O - I (4)∆SV = I - R - X (5)

Phương tr ình (3), (4), và (5) tính toán hiện tr ạng tr ữ lượ ng t ĩnh và dòng chảy dướ i bề mặt đất, trong đớ i thông khí và tr ữ lượng nướ c ngầm. Để phân biệt ảnh hưở ng của biến đổikhí hậu đến lượ ng bổ cậ p cho tầng chứa nướ c, chúng ta phải xét đến thay đổi về lượng mưa,thoát hơi nước, lượ ng thấm và các thành phần khác nhau của dòng chảy (ví dụ, dòng chảy

mặt, dòng ngầm, dòng cơ bản), cũng như những thay đổi tr ữ lượ ng t ĩnh theo thờ i gian. Nhữngsự thay đổi này cùng vớ i mối quan hệ giữa các yếu tố cân bằng nướ c chỉ có thể tính toán đượ c

bằng phương pháp mô hình số mô phỏng theo thờ i gian.5. Các nguồn bổ cập cho nướ c ngầm

Bổ cập nướ c tự nhiên cho nướ c ngầm có hai nguồn chính:- Từ nước mưa và khi đó lượ ng bổ cậ p ngoài phụ thuộc vào lượng mưa còn phụ thuộc

vào sự phân bố theo không gian của tầng chứa nước và đớ i thông khí (Lo´aiciga Stone,Moomaw, và Davis năm 2001).

- Từ sông, hồ qua quá trình thấm từ đáy sông, hồ vào các tầng chứa nước bên dướ i.Việc xác định các điều kiện có liên quan tới lượ ng bổ cậ p từ hai nguồn trên có vai trò quantr ọng trong xác định ảnh hưở ng của biến đổi khí hậu tới nướ c ngầm.

Khi quá trình bổ cậ p từ dòng mặt như sông là nguồn thống tr ị của quá trình hình thànhnướ c trong tầng chứa nướ c thì các mối liên hệ giữa các tác động biến đổi khí hậu và tầng chứanướ c có thể được đơn giản hóa. Liên k ết mô phỏng biến đổi khí hậu GCM-RCM có thể đượ csử dụng để thiết lậ p các yếu tố dòng chảy Q2xCO2 = Q1xCO2 và sau đó, chỉ số 2xCO2 đượ c sử dụng để mô phỏng quá trình bồ cập cho nướ c ngầm một cách tr ực tiếp. Khi đó, phương tr ìnhcân bằng nướ c trong quá khứ thiết lập cho đoạn sông đượ c viết như sau:

historical U I D R Q Q Q= − − (6)trong đó: Rhistorical là lượ ng bổ cập nước dưới đất trong quá khứ QU và QD là lưu lượ ng dòng chảy đo ở mặt cắt phía trên và phía dướ i của đoạn sông

tính toán tương ứng, và QI là lưu lượ ng dòng chảy hiện có trong khu vực bổ cậ p. Trong

phương tr ình 6 thì vế phải của phương tr ình liên quanđ ến biến dòng chảy trong lưu vực củađoạn sông tính toán. Khi đó, lượ ng bổ cậ p cho tầng chứa nướ c R2xCO2 được xác định thôngqua chỉ số 2xCO2 như sau :

2

2

2

2

2x

1

xCO

CO historical

xCO

Q R R

Q= (7)

trong đó R historical là lượ ng bổ cậ p hàng tháng hoặc hàng năm. Kết q ủa tính toán lượ ng bổ từ phương tr ình 7 sẽ đượ c nhậ p vào mô hình dòng ngầm để tính toán sự biến đổi dòngngầm theo biến đổi khí hậu.



120

6. Phương pháp xác định ảnh hưở ng của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nướ c ngầmvùng Hà Nội6.1. Các bướ c th ự c hi ện vàl ự a ch ọn phương pháp

Theo như cách tiế p cận ở trên, phần này trình bày các bư ớ c tiến hành đánh giá các tácđộng biến đổi khí hậu lên các tầng nướ c ngầm. Bướ c thứ nhất là lựa chọn các k ịch bản biến

đổi khí hậu (các k ịch bản biến đổi khí hậu của quốc gia, của vùng hay toàn cầu). Trong cáck ịch bản biến đổi khí hậu, nhiều yếu tố khí hậu đượ c dự báo, tuy nhiên, chúng ta chỉ quan tâmđến những dự báo về thay đổi lượng mưa (P), nhiệt độ bốc hơi (T) vớ i tỷ lệ tăng tính theo

phần trăm. Thêm vào đó, các thông số về bức xạ mặt tr ờ i, tốc độ gió, số giờ nắng và vị trí địalý cũng cần thiết để có thể tính toán độ bốc hơi tương ứng bằng cách sử dụng các phương

pháp thủy văn tính độ bốc hơi thực nghiệm dựa vào nhiệt độ (phương pháp Thornthwaite1948 hoặc Hargreaves và Zamani 1982; Lo'aiciga, Maidment, và Valdes 2000). Bước thứ hailà tính toán, ước tính lượng nước bổ cập cho nước ngầm theo các kịch b ản biến đổi khí hậu.Cách đơn giản nhất để làm điều này là xác định lượng nước bổ cập như là một phần nhỏ củalượng mưa (Lo'aiciga và Leipnik (2000)). Đây là phương pháp đơn giản nhưng lại tỏ ra phùhợp khi mô phỏng sự biến đổi nước ngầm bằng mô hình thông qua các bước thời gian theo

tháng, năm. Đối với các bước thời gian ngắn hơn, tính toán bổ cập theo phương trình (7) làthích hợp, tuy nhiên cách tính toán tốt nhất vẫn là thiết lập các mô hình dòng ngầm, trong đógiá tr ị các yếu tố khí hậu ảnh hưởng tới lượng bổ cập được trích xuất từ các kịch bản biến đổikhí hậu sẽ được nhập vào mô hình.

Vấn đề quan tr ọng đặt ra ở đây là lựa chọn chương tr ình mô hình dòng ng ầm sao cho phù hợp. Để lựa chọn chương tr ình mô hình, chúng ta dựa trên các tính năng của chương trìnhtrong mô phỏng các diễn biến thuỷ động lực tầng chứa nướ c hay các mối quan hệ của nướ cmặt với nướ c ngầm... Chương tr ình đượ c lựa chọn phải có các module tương ứng và thoả mãnđể tính toán đượ c các nhiệm vụ đề ra n hư mô p hỏng sự biến đổi mực nướ c, thay đổi tr ữ lượ ng, hoặc sự biến đổi nồng độ các chất trong nướ c ngầm dưới tác động của biến đổi khíhậu. Hiện nay, các hệ phần mềm đượ c sử dụng nhiều trong các mô phỏng này là VisualModflow, MT3DMS, Mod Path, Zone Buzet (hãng Waterloo Hydrogeologic) và GroundwaterModeling System (GMS).6.2. Kh ả năng áp dụng nghiên c ứu tác động c ủa BĐKH tới tài nguyên nướ c ng ầm ở Hà N ội- K ị ch b ản BĐKH

Ở Việt Nam, tính đến thời điểm hiện tại đã có 03 k ịch bản biến đổi khí hậu và nướ c biển dâng đượ c Bộ Tài nguyên và Môi trườ ng công bố k ể từ năm 2008 để các Bộ, ngành vàđịa phương triển khai k ế hoạch hành động và thực hiện có hiệu quả Chương tr ình mục tiêuquốc gia ứng phó vớ i biến đổi khí hậu. Vì vậy các k ịch bản biến đổi khí hậu được coi là cơ sở dữ liệu quan tr ọng, sẽ đượ c sử dụng vào nghiên cứu đánh giá sự ảnh hưở ng của biến đổi khí

hậu tới nướ c ngầm trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam nói chung và Hà Nội nói riêng. K ịch bản biến đối khí hậu lãnh thổ Việt Nam bản mớ i nhất năm 2012 đã cho k ết quả dự báo sự biến đổilượng mưa, nhiệt độ và bốc hơi ở Hà Nội, đượ c thể hiện trên các hình từ 1 đến hình 4. Nhìntrên đồ thị cho thấy nhiệt độ không khí vùng Hà Nội biến đổi theo xu hướng tăng theo thờ igian vớ i giá tr ị đạt khoảng 0.5% vào năm 2020, 1,1% vào năm 2040 và khoảng 2% vào năm2070. Giá tr ị dự báo biến đổi lượ ng mưa cũng cho thấy lượng mưa trong vùng tăng vớ i một tỷ lệ cao hơn nhiệt độ, trong đó vào năm 2020 tăng một lượng là 1,1%, năm 2040 tăng 2.7% vànăm 2070 tăng khoảng 5.1%. Lượ ng bốc thoát hơi nướ c tiềm năng tăng vớ i tỷ lệ lớn hơn nữa,trong đó đến năm 2020 tăng 5%, năm 2040 tăng khoảng 8% và năm 2070 tăng khoảng 12.5%.

http://www.google.com.vn/url?sa=t&rct=j&q=gms%20groundwater&source=web&cd=1&ved=0CFUQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.ems-i.com%2FGMS%2FGMS_Overview%2Fgms_overview.html&ei=p9fmT4_WEO2XiAfyi8Fb&usg=AFQjCNGMjyTWpkYlwR7JCZOEj-LoTrYvVw&cad=rja







121

Hà Nội

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

2000 2020 2040 2060 2080 2100Năm

t ( o C )

A2

B2

Hình 1. Xu thế biến đổ i của nhiệt độ không khí trung bình n ăm trên địa phận Hà N ội

Hà Nội

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

2000 2020 2040 2060 2080 2100

Năm

X ( % )

A2

B2

Hình 2. Xu thế biến đổ i của lượng mưa trung b ình năm trên địa phận Hà N ội

Hà Nội

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

2000 2020 2040 2060 2080 2100Năm

M

( % )

A2

B2

Hình 3. Xu thế biến đổ i của bốc thoát hơi nướ c tiềm năng năm trên địa phận Hà N ội

Vớ i các k ết quả dự báo dựa trên các k ịch bản biến đổi khí hậu như trên chúng ta nhậnthấy r ằng hoàn toàn có đủ cơ sở để trích xuất chi tiết các k ết quả dự báo theo thờ i gian của cácyếu tố khí hậu có liên quan cần thiết cho mô hình dòng ngầm ở Hà Nội.

- Mô hình dòng ng ầm vùng HàN ộiTính đến thời điểm hiện tại đã có nhiều tác giả sử dụng phương pháp mô hình đ ể tính

toán tr ữ lượ ng, biến đổi chất lượng nướ c các khu vực khác nhau trên địa bàn Hà Nội (Tống

Ngọc Thanh và nnk 2008; Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Chí Ngh ĩa và nnk 2011...). Tuy nhiên,các tính toán mô phỏng chủ yếu tính cho phần diện tích cũ của Hà Nội và thành phố Hà Đông



122

thuộc Hà Tây cũ và đều không đề cập đến sự ảnh hưở ng của biến đổi khí hậu đến nướ c ngầmcũng như chưa nghiên cứu k ỹ vai trò của lớ p bề mặt lát mái đến sự thay đổi lượ ng bổ cậ p chonước dưới đất từ nước mưa. Đánh giá về tài liệu cho thấy cơ sở dữ liệu về địa chất, địa chấtthuỷ văn và tài liệu quan tr ắc động thái mực nước dưới đất để thiết lậ p mô hình dòng ngầm đãcó thể đáp ứng yêu cầu. Tuy nhiên, năm vấn đề chính còn tồn tại tương ứng với năm bướ c

phải t iến hành khi nghiên cứu sự ảnh hưở ng của biến đổi khí hậu tới tài nguyên nướ c ngầmvùng Hà Nội là: Thứ nhất, xác định phạm vi thiết lậ p mô hình, thờ i gian dự báo; Thứ 2 là tríchxuất các giá tr ị khí hậu như lượng mưa, nhiệt độ bốc hơi và độ bốc hơi trên các kịch bản biếnđổi khí hậu đã đư ợ c Bộ Tài nguyên và Môi trườ ng công bố; Thứ 3 là tính toán dự báo mựcnướ c sông Hồng tớ i thờ i gian tương ứng để có cơ sở thiết lập điều kiện biên trên sông trong

bài toán dự báo; Thứ 4, xây dựng bản đồ biến đổi bề mặt lát mái của thành phố Hà Nội trên cơsở quy hoạch định hướ ng phát triển để tính toán, xác định lượ ng bổ cậ p. Thứ 5, thiết lậ p vàchỉnh mô hình dòng ngầm vùng thành phố Hà Nội mới, có tính đến yếu tố biến đổi khí hậu.7. Kết luận

- Ảnh hưở ng của biến đổi khí hậu đến nướ c ngầm thông qua giá tr ị lượ ng bổ cậ p. Từ các k ịch bản biến đổi khí hậu của quốc gia, vùng lãnh thổ hay toàn cầu chúng ta có đượ c các

k ết quả giá tr ị dự báo lượng mưa, bốc hơi, các giá trị đó là dữ liệu đầu vào cho các mô hìnhdòng ngầm. Sự biến đối lượng nướ c chênh lệch giữa quá khứ, hiện tại và k ết quả dự báo trongtương lai khi đã lo ại tr ừ các biến cố định là k ết quả của ảnh hưở ng do biến đổi khí hậu tớ inướ c ngầm.

- Dựa trên các k ịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên và môi trườ ng, bộ số liệunền địa chất, địa chất thuỷ văn vùng Hà Nội, tài liệu quan tr ắc mực nướ c và bản Định hướ ng

phát triển kinh tế xã hội thành phố Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến 2050 cùng hệ phầnmềm Visual Modflow thì khả năng đánh giá đượ c sự ảnh hưở ng của biến đổi khí hậu tới nướ cngầm trong phạm vi thành phố là hoàn toàn khả thi, đáp ứng đượ c các yêu cầu đề ra.

TÀI LIỆU THAM KHẢO[1]. Bộ Tài nguyên và Môi trườ ng (2012, 2010, 2009). K ịch bản biến đổi khí hậu, nướ c biển

dâng cho Việt Nam. Hà Nội.

[2]. Viện Khoa học Khí tượ ng Thủy văn và Môi trường (2010). Tác động của biến đổi khí hậulên tài nguyên nướ c và các biện pháp thích ứng. Báo cáo Tổng k ết Dự án. Hà Nội.

[3]. Viện Khoa học Khí tượ ng Thủy văn và Môi trườ ng (2010). Biến đổi khí hậu và tác động ở Việt Nam. Nhà xuất bản Khoa học và k ỹ thuật. Hà Nội.

[4]. Tr ần Thanh Xuân, Tr ần Thục, Hoàng Minh Tuyển (2011). Tác động của biến đổi khí hậuđến tài nguyên nướ c Việt Nam. Nhà xuất bản Khoa học và k ỹ thuật. Hà Nôi.

[5]. A summary of climate-change science may be found in the 2001 report by theIntergovernmental Panel for Climate Change (IPCC) on itsWeb site.

[6]. Demeritt, D. 2001. The construction of global warming and the politics of science. Annalsof the Association of American Geographers 91 (2): 307–37.

[7]. Forest, C. E., H. P. Stone, A. P. Sokolov,M. R. Allen, and M. D. Webster. 2002.Quantifying uncertainties in climate system properties with the use of recent climateobservations. Science 295: 113–16.

[8]. Hargreaves, G.H., and Z. A. Zamani. 1982. Estimating potential evapotranspiration.Journal of Irrigation and Drainage Engineering 108 (3): 225–30.



124


NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ TƯỢNGĐẾN DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC DƯỚI ĐẤT TỈNH THÁI BÌNH

Trần Thị Thanh Thủy, Nguyễn Chí Nghĩa Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Tóm tắt: Hiện nay biến đổi khí hậu toàn cầu đang ảnh hưởng đến môi trường nói chung vàmôi trường nước dưới đất nói riêng. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của khí tượng đến dao độngmực nước dưới đất là cơ sở tốt để đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tài nguyênnước dưới đất khu vực tỉnh Thai Bình. K ết quả nghiên cứu cho thấy rằng lượng mưa và mựcnước dưới đất trong tầng chứa nước Holocen và Pleistocen của tỉnh Thái Bình có quan hệ tỉl ệ thuận. Khi lượng mưa tăng thì mực nước dưới đất dâng cao tuy có chậm và lệch pha so vớilượng mưa từ 1 đến 2 tháng. Khi mưa đạt cực đại vào tháng 9 thì mực nước đạt cực đại vàotháng 10. M ực nước đạt cực tiểu vào tháng 4 hoặc tháng 5 năm sau ứng với thời gian lượngmưa thấp nhất vào tháng 3. Như vây, nghiên cứu quan hệ giữa biến đổi thời tiết với sự thayđổi lượng mưa vàsự dao động mực nước dưới đất có thể được dùng là cơ sở để đánh giá chấtlượng tài nguyên nước dưới đất khu vực Thái Bình.

1. Mở đầu Thái Bình là một tỉnh ven biển nằm trong vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng, là hành

lang cận kề với tam giác phát triển kinh tế trọng điểm Bắc bộ, Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh. Thái Bìnhđược bao bọc bởi hệ thống sông, biển khép kín, có ảnh hưởng trực tiếp đếntài nguyên nước dưới đất củ a tỉnh, làm cho tài nguyên nước có sự b iến đổi về trữ lượng vàchất lượng. Hiện nay vấn đề biến đổi khí hậu đang gây tác động không nhỏ đến môi trườngnói chung và môi trường nước nói riêng. Biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất các trận bão,

làm cho nước biển xâm nhập sâu vào đất liền, thu hẹp diện tích đất nông nghiệp, mặn hóanước mặt và nước dưới đất, làm suy giảm chất lượng và trữ lượng nước phục vụ sinh hoạt…Do đó, việc nghiên cứu sự tác động của biến đổi khí hậu đến trữ lượng nước của tỉnh TháiBình là r ất cần thiết, để có cơ sở đánh giá, quy hoạch khai thác và sử dụng hợ p lý nguồn tàinguyên này cho đời sống dân sinh và phát triển kinh tế vùng. 2. Đặc điểm khí hậu của tỉnh Thái Bình

Để nghiên cứu sự ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến trữ lượng nước dưới đất tỉnhThái Bình, cần nắm vững đặc điểm khí hậu của tỉnh Thái Bình. Thái Bình có khí hậu nhiệt đớigió mùa (NĐGM), khí hậu chịu sự chi phối của chế độ bức xạ mặt trời nội chí tuyến, chịu ảnhhưởng mạnh mẽ của hoàn lưu gió mùa Đông Bắc và vùng biển nhiệt đới nằm kề bên. Đặcđiểm khí hậu Thái Bình có những nét chính sau:

- Bức xạ: Lượng bức xạ trung bình năm đạt 110 ÷ 114 Kcal/cm2

.năm, trong các thánghè (5 ÷ 10) lượng bức xạ trung bình tháng thường lớn hơn 10 Kcal/cm 2.tháng, vào mùa đônglượng bức xạ nhỏ nhất trong năm, chỉ đạt 4,5 ÷ 5,6 Kcal/cm2

- Chế độ nhiệt: Chế độ nhiệt của khu vực Thái Bình đạt tiêu chuẩn nhiệt đới với nhiệtđộ trung bình năm 23,3°C, với hai mùa nóng lạnh r õ r ệt. Mùa nóng, nhiệt độ trung bình tháng

.tháng;- S ố giờ nắng: Trung bình hàng năm ở Thái Bình có khoảng 1615 giờ nắng (bảng 1),

thời kỳ từ tháng 5 đến tháng 12 có khá nhiều nắng, đạt trên 100 giờ nắng/tháng. Các tháng ítnắng nhất là tháng 2,3, trung bình 38,8 ÷ 42,6 giờ/tháng;

- Chế độ gió: Mùa hè từ tháng 4 đến tháng 7 là thời kỳ thống trị của hướng gió Đông Nam và Nam, thổi từ biển vào đất liền đem lại thời tiết nóng ẩm, tần suất tổng cộng của haihướng này lên đến 50% ÷ 60%, trong đó gió Nam chiếm ưu thế. Mùa đông, gió mùa ĐôngBắc kéo dài từ tháng 10 đến tháng 1, trong đó hướng Đông Bắc và Bắc chiếm ưu thế, cáctháng đầu đợt gió mùa Đông Bắc thường mang lại thời tiết lạnh khô (bảng 1);



125

lớn hơn 25°C kéo dài từ tháng 5 đến tháng 9. Tháng 7 là tháng nóng nhất có nhiệt độ trung bình là 29,2o

Các đặc trưng khí hậu

C. Thời kỳ mùa đông có nhiệt độ trung bình tháng thấp dưới 20 °C kéo dài từtháng 12 đến tháng 3, trong đó có tới 3 tháng lạnh với nhiệt độ trung bình tháng dưới 18°C vàtháng lạnh nhất là tháng 1 với nhiệt độ trung bình chỉ đạt 16,4°C (bảng 1);

- Chế độ mưa ẩm: Cũng như nhiều nơi ở vùng nhiệt đới, Thái Bình có chế độ mưamùa hè, lượng mưa năm dao động từ 1627,5 đế n 1735,9mm/năm, thuộc loại mưa vừa. Mùamưa từ tháng 5 kéo dài 6 tháng đến cuối tháng 10. Mùa ít mưa dài 6 tháng, từ tháng 12 củanăm trước đến hết tháng 3 của năm sau (bảng 1);

+ Độ ẩm tương đối: Độ ẩm tương đối trung bình năm ở Thái Bình thuộc loại khá cao,đạt 86% (bảng 1). Cao nhất là từ tháng 2 đến tháng 4, đạt 89% ÷ 91%, thấp nhất là tháng 6,tháng 7 (thời điểm có nhiều gió khô nóng vào các tháng 11, 12 trùng với thời kỳ khô hanh,lạnh ở Bắc Bộ) đạt 83%;

- Bốc hơi: Thái Bình có lượng bốc hơi không khí Piche trung bình là 885mm/năm(bảng 1), đạt mức trung bình so với các vùng đồng bằng ven biển cận kề. Tháng 7 có lượng

bốc hơi lớn nhất đạt 115,4mm/tháng, thấp nhất là trong tháng 2, 3, đạt xấp xỉ 42mm/tháng; - Các hiện tượng thời tiết đặc biệt: Trong số các hiện tượng thời tiết đặc biệt, đáng chú

ý nhất là hoạt động của bão, áp thấp nhiệt đới. Hàng năm số lượng các trận bão đến vùngnghiên cứu thuộc loại trung bình, tuy nhiên ảnh hưởng của chúng đến đời sống sản xuất củanhân dân trong vùng là không nhỏ. Ngoài ra còn có thể gặp các hiện tượng khác như dông,lốc, sương mù, mưa phùn.

Bảng 1. Đặc trưng khí hậu của tỉnh Thái Bình [2]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm

S giờ n ng trung bình thángvà năm (giờ)

72,0 38,8 42,6 91,7 191,8 186,0 207,8 174,1 178,8 169,7 140,2 121,4 1615

T c độ gió trung bình thángvà năm (m/s) 2,2 2,2 2,0 2,2 2,2 2,2 2,4 1,7 1,7 2,0 2,0 1,9 2,1

Hướng và tốc độ gió mạnhnhất (m/s)

NE;

NW

15

NW14

SSE; NW

14

NW; NE24

NW16

NNW,WNW

28

ESE42

N; NW

40

ESE, N 40

NW28

NW;ESE15

N16

ESE42

Nhiệt độ TB tháng và năm(o

16,4

C)17,0 19,6 23,3 26,9 28,7 29,2 28,4 27,0 24,4 21,2 17,8 23,3

Lượng mưa ngày lớn nhất(mm)

62,1 46,9 65,5 122,2 192,2 194,0 294,9 253,6 290,7 300,3 290,0 86,1 300,3

Độ ảm tương đối trung bình(%)

86 89 91 90 86 83 83 87 87 85 83 83 86

Lượng bốc hơi không khíPiche (mm)

58,9 42,1 41,9 50,4 82,1 102,4 115,4 77,0 70,3 84,0 84,8 76,0 885,3

Lượng bốc thoát hơi tiềmnăng PET (mm)

45,844,0 57,7 77,5 125,1 129,6 142,7 119,1 107,7 90,4 62,7 51,6 1054

S ngày khô nóng trung bình (ngày)

0 0 0,1 0 1,7 4,2 3,5 1,1 0 0 0 0 10,6

S ngày dông trung bình(ngày)

0,1 0,1 1,4 4,2 8,4 7,3 7,0 10,1 8,9 2,7 0,1 0,1 50,4

Số ngày sương mù (ngày) 3,4 1,3 1,1 0,5 0,2 0,1 0 0,1 0,4 1,4 2,9 5,8 17,2

Số ngày mưa phùn (ngày) 2,3 3,8 4,6 2,4 0,1 0 0 0 0,02 0,04 0,3 0,9 14,5

3. Ảnh hưởng của điều kiện khí hậu đến tài nguyên nước tỉnh Thái Bình

Để đánh giá ảnh hưởng của điều kiện khí hậu đến nước dưới đất, chúng tôi thành lập đồ

thị quan hệ giữa lượng mưa với dao động mực nước dưới đất ở vùng nghiên cứu. Từ các số

liệu về lượng mưa trung bình tháng (bảng 2) và mực nước trong các lỗ khoan quan trắc trong



126

nhiều năm ở vùng nghiên cứu (từ năm 2000 đến 2008) (bảng 3), xây dựng được đồ thị biểu

diễn mối quan hệ giữa lượng mưa và mực nước dưới đất.

Bảng 2. Lượng mưa (mm) đo được tại các trạm quan trắc tỉnh Thái Bình [2]

Trạm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm

Thụy Anh 25,2 28,9 46,0 65,7 162,0 213,8 218,2 351,8 350,2 196,3 60,7 17,2 1735,9

Trà L ĩnh 21,2 23,6 43,4 69,2 164,7 202,9 204,5 304,7 291,5 216,1 66,9 19,0 1627,5

ThuyềnQuang

25,3 35,7 47,0 74,8 150,5 211,4 205,9 322,8 324,1 224,1 68,5 14,8 1704,9

Thái Bình 25,0 26,1 49,0 84,4 163,3 198,3 216,2 297,6 327,7 221,2 64,8 23,7 1697,4

Tiền Hải 19,2 28,7 37,8 68,8 132,5 172,3 189,8 314,9 338,7 264,0 59,0 13,5 1639,4

Hoàng

Môn26,1 33,0 42,4 72,8 170,1 157,2 183,3 302,1 374,0 248,7 75,4 18,6 1703,7

Đa Cốc 27,5 33,8 40,0 67,9 160,3 170,5 202,9 307,9 367,6 262,6 63,9 22,4 1727,3

Bảng 3. Kết quả quan trắc mực nước tại các lỗ khoan quan tr ắc tỉnh Thái Bình

Lỗ

khoanTCN Xã

Tháng

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Q155 qh2Diêm

Điền 0,5 0,35 0,30 0,28 0,48 0.45 0,42 0,54 0,68 0,40 0,45 0,48

Q156 qh2 Thụy

Hà0,30 0,55 0,45 0,49 0,52 0,50 0,55 0,58 0,55 0,45 0,29 0,17

Q158 qh2 Thụy

Việt 25,3 25,1 25,02 25,1 25,7 26,15 26,05 26,02 25,9 26,21 26,2 25,5

Q158a qp1 Thụy

Việt 25,4 25,2 25,0 25,2 25,7 26,1 26,1 26,2 26,0 26,3 26,3 25,5

Q159 qh2 An Bài 25,5 25,38 25,3 25,5 25,38 25,76 26,1 26,1 25,9 26,1 26,25 26,22

Q159a qp2 An Bài 1,562 1,542 1,545 1,54 1,565 1,562 1,565 1,57 1,585 1,525 1,496 1,50

Q159

bqp1 An Bài 1,558 1,54 1,538 1,525 1,543 1,551 1,556 1,562 1,57 1,525 1,51 1,488

Trên cơ sở tài liệu về lượng mưa và mực nước quan trắc tại các lỗ khoan, xây dựng được

sự thay đổi mực nước dưới đất của tỉnh Thái Bình theo lượng mưa như sau [2]:



128

M

0

50

100

150

200

250

300

I II III IV V VI V II VIII IX X XI XIIThời gian

24.8

25.0

25.2

25.4

25.6

25.8

26.0

26.2

26.4

Q159 R

L ư

Hình 5. Biến trình năm của mực nước Q159 và lượng mư a (R) tr ạm Thái Bình

M

0

50

100

150

200

250

300

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XIIThời gian

1.4

1.4

1.4

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.6

Q159a R

L ư

Hình 6. Biến trình năm của mực nước Q159a và lượng mư a (R) tr ạm Thái Bình

M

0

50

100

150

200

250

300

I II III IV V VI V II VIII IX X XI XIIThời gian

1.4

1.4

1.4

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

Q159b R

L ư

Hình 7. Biến trình năm của mực nước Q159b và lượng mư a (R) tr ạm Thái Bình

Dựa vào hình vẽ ở trên có thể thấy rằng trong mùa mưa, giữa lượng mưa và mực nướcdưới đất trong tầng chứa nước trong Holocen và Pleistocen có quan hệ tỉ lệ thuận. Khi lượngmưa tăng thì mự c nước dưới đất dâng cao tuy nhiên chậm hơn, lệch pha so với lượng mưa từ1 đến 2 tháng. Khi mưa đạt cực đại vào tháng 9 thì mực nước đạt cực đại vào tháng 10, sau đómực nước đạt cực tiểu vào tháng 4 hoặc tháng 5 năm sau. Thường thường vào các tháng khimực nước mới dâng, đồ thị của chúng tương đối thoải và ở các tháng đạt mực nước cực đạithì đồ thị của chúng dốc hơn, điều này liên quan đến sự tăng lượng mưa, giảm dần bề dày đớithông khí và sự bão hoà đới thông khí tăng lên. Thời điểm đạt cực đại và cực tiểu trong nămtại các khu khác nhau thì khác nhau (tùy thuộc vào thời điểm bắt đầu và kết thúc mùa mưa).

Như vậy, có thể thấy rằng khí hậu có ảnh hưởng n hất định đến trữ lượng n ước dướiđất của tỉnh Thái Bình, đặc biệt với vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu như hiện nay. Biến đổi



129

khí hậu làm nhiệt độ Trái đất tăng lên, gia tăng tần suất và cường độ các cơn bão. Lượng mưagia tăng gây lụt lội và thay đổi chất lượng, trữ lượng tài nguyên nước. Khí hậu thay đổi làmtan băng ở hai cực của Trái đất, nước biển dâng cao, nước tràn ngập ở những vùng đồng bằngr ộng lớn ven biển. Theo như đánh giá về sự biến đổi giữa lượng mưa và mực nước dưới đấtcủa tỉnh Tỉnh Thái Bình có thể thấy rằng ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến trữ lượng nước

dưới đất cần được quan tâm, nghiên cứu để có kế hoạch bảo vệ hợp lý. 4. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến trữ lượng nước dướiđất tỉnh Thái Bình

Trên cơ sở hiện trạng tài nguyên nước đã được đánh giá ở phần trên, việc nghiên cứucác tác động biến đổi khí hậu lên các tầng chứa nước dưới đất cần thực hiện các bước nghiêncứu sau:

- Bước 1: lựa chọn các kịch bản biến đổi khí hậu (các kịch bản biến đổi khí hậu củaquốc gia, của vùng hay toàn cầu). Trong các kịch bản biến đổi khí hậu, có nhiều các yếu tốkhí hậu được dự b áo, tuy nhiên chúng ta chỉ quan tâm đến những dự báo về thay đổi lượngmưa (P), nhiệt độ (T), độ bốc hơi (ET) với tỷ lệ tăng tính theo phần trăm. Ngoài ra, các thôngsố về bức xạ mặt trời, tốc độ gió, số giờ nắng cũng được quan tâm đánh giá;

- Bước 2: Tính toán, ước tính lượng nước bổ cập cho nước dưới đất theo các kịch bảnBiến đổi khí hậu. Cách đơn giản nhất để làm điều này là xác định lượng nước bổ cập như làmột phần nhỏ của lượng mưa (Lo'aiciga và Leipnik (2000)). Đây là phương pháp đơn giảnnhưng lại tỏ ra phù hợp khi mô phỏng sự biến đổi nước ngầm bằng mô hình thông qua các

bước thời gian theo tháng, năm. Đối với các bước thời gian ngắn hơn, tính toán bổ cập theo phương tr ình (1):

historical

2xCO2

2xCO2

2xCO2 R .Q

QR = (1)

trong đó: Q2xCO2, Q1xCO2 là yếu tố dòng chảy mô phỏng ứng với các chỉ số 2xCO2 và 1xCO2;2xCO2 là chỉ số sử dụng để mô phỏng quá trình bổ cập cho nước ngầm một cách

tr ực tiếp; R historical là lượng bổ cập nước dưới đất trong quá khứ, được tính toán bằng:

R historical = QU + QI - QD (2)Vớ i: QU, QD: lưu lượng dòng chảy đo ở mặt cắt p h ía trên và phía dưới của đoạn

sông tính toán tương ứng; QI: lưu lượng dòng chảy hiện có trong khu vực bổ cập.

Tuy nhiên, cách tính toán tốt nhất vẫn là thiết lập các mô hình dòng ngầm trong đó giátr ị các yếu tố khí hậu ảnh hưởng tới lượng bổ cập được trích xuất từ các kịch bản biến đổi khíhậu sẽ được nhập vào mô hình. Và cần phải lựa chọn chương trình mô hình dòng ngầm saocho phù hợp. Để lựa chọn mô hình chúng ta dựa trên các tính năng của chương trình trong mô

phỏng các diễn biến thuỷ động lực tầng chứa nước hay các mối quan hệ của nước mặt vớinước ngầm... Chương trình được lựa chọn phải có các module tương ứng và thoả mãn để tínhtoán được các nhiệm vụ đề ra như mô phỏng sự biến đổi mực nước, thay đổi trữ lượng, hoặcsự biến đổi nồng độ các chất trong nước ngầm dưới tác động của biến đổi khí hậu. Việc sửdụng các hệ phần mềm mô phỏng này là Visual Modflow, MT3DMS, Mod Path, Zone Buzet(hãng Waterloo Hydrogeologic), Groundwater Modeling System (

- Hiện nay, tài nguyên nước của tỉnh Thái Bình chịu ảnh hưởng lớn của điều kiện khíhậu như: lượng mưa, độ bốc hơi, độ ẩm. Trong mùa mưa, lượng mưa và mực nước dưới đất

trong tầng chứa nước trong Holocen và Pleistocen có quan hệ tỉ lệ thuận với

nhau. Khi lượng

mưa tăng thì mực nước dưới đất dâng cao tuy có chậm hơn, lệch pha so với lượng mưa từ 1

GMS) và FeflowModelling.

4. Kết luận





131


XÁC ĐỊNH TIÊU CHÍ KHOANH ĐỊNH VÙNG CẤM KHAI THÁC,VÙNG KHAI THÁC HẠN CHẾ VÀ VÙNG ĐƯỢC PHÉP KHAI THÁC

NƯỚC DƯỚI ĐẤT ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM TRÊN ĐỊA BÀNTHÀNH PHỐ HÀ NỘI

Trần Quang Tuấn, Nguyễn Văn Lâm, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Nguyễn Kim Ngọc, H ội Địa chất Thủy văn Việt Nam

Tóm tắt: Để khai thác, quản lý và bảo vệ tốt tài nguyên nước dưới đất cần xác định đượccác tiêu chí để khoanh định vùng cấm khai thác, vùng khai thác hạn chế và vùng được phépkhai thác nước dưới đất cho một khu vực. Kết quả của việc nghiên cứu thực tế và kết hợp vớit ổng hợp các tài liệu hiện có trong nước và trên thế giới, có thể đưa ra các tiêu chí để khoanhđịnh các khu vực quản lý nước dưới đất như sau: (1) đảm bảo sức khỏe cộng đồng và mụcđích sử dụng của các hộ sử dụng; (2) việc khai thác nước dưới đất phải đảm bảo an toàn cho

xã hội và môi trường, không gây tổn thất lớn cho kinh tế - xã hội; (3) nguồn nước dưới đất

của vùng nghiên cứu phảicó khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng nước hiện tại và tương lai;(4) vùng khai thác phải có các điều kiện để xây dựng vận hành, bảo dưỡng công trình xử lýnước, có khả năng thu hồi vốn và tác động tốt đến xã hộiđịa phương.

Dựa vào các tiêu chí trên, nghiên cứu này đã khoanh được các vùng khai thác nước dướiđấtcho vùng thành phố Hà Nội, trong đó vùng cấm khai thác nước dưới đất có diện tíchkhoảng 326,72 km2 , vùng hạn chế khai thác nước dưới đất có diện tíchkhoảng 2545,3 km2 , vàvùng được phép khai thác chiếm diện tích khoảng 525 km2. K ết quả này đã được Thành phố

Hà N ội ghi nhận và công bố áp dụng 1. Mở đầu

Việc khai thác, kết hợp với việc bảo vệ tài nguyên nước dưới đất có thể được chia làmhai giai đoạn: (a) Những năm 1960 của thế kỷ trước, đầu tiên là Chương trình thập niên thủy

văn thuộc tổ chức UNESCO, tiếp theo là Chương trình thủy văn Quốc tế, các tổ chức FAO vàUNEP đã đưa ra được một vài chỉ dẫn quan trọng về phương pháp luận trong việc xác định các tiêu chí về phân vùng khai thác nước dưới đất [2]. (b) Giai đoạn những năm đầu thế kỷ21, nghiên cứu của chương trình môi trường Quốc tế (UNEP) (năm 2003) của nhóm tác giảthuộc Cục địa chất Anh cũng đã đưa ra các vấn đề trữ lượng an toàn và các ảnh hưởng tiêucực của việc khai thác nước dưới đất quá mức và rủi ro của suy giảm nước dưới đất do khaithác quá mức. Tiếp sau đó, các nghiêu cứu của UNESCO (2004), tác giả Ramón Lamas cũngđã phân tích các lợi ích kinh tế - xã hội của việc khai thác, sử dụng nước dưới đất. Đồng thời,tác giả này cũng đưa ra các vấn đề cấp bách đối với xã hội và môi trường cũng như cácnguyên tắc cơ bản của việc khai thác, sử dụng nước dưới đất. Trong những năm gần đây, cáctác giả nghiên cứu của nhóm hợp tác UNESCO-IAEA-IAH đã chọn lọc và đưa ra được danh

sách 10 chỉ thị về sự bền vững của tài nguyên nước dưới đất [2]. Việc khai thác nước dưới đất diễn ra khá sớm và mạnh mẽ trong khoảng hai chục năm

gần đây nhưng đến ngày 31 tháng 12 năm 2008, Bộ Tài nguyên và Môi trường mới ch ínhthức đưa ra các quy định và căn cứ để xác định vùng cấm, vùng hạn chế xây mới các côngtrình khai thác nước dưới đất (Quyết định số 15/BTNMT). Trước đó (2007), UBND một sốtỉnh đã ra các quyết định quy định hạn chế khai thác hoặc cấm mở rộng việc khai thác ở mộtsố vùng đối với một số tầng chứa nước như: Tỉnh Tiền Giang đã ra quyết định cấm khoan cácgiếng khoan khai thác với quy mô nhỏ trong tầng chứa nước Pleistocen. UBND Thành phốHồ Chí Minh đã ban hành Quy định hạn chế và cấm khai thác nước dưới đất trên địa bànthành phố Hồ Chí Minh. Quy định này cũng dựa trên các tiêu chí về khả năng đáp ứng của hệthống cấp nước hiện có, mực nước hạ thấp, khả năng gây tác động tới môi trường và tầng chứanước, khả năng xâm nhập mặn cũng như nguy cơ ô nhiễm để xác định khu vực cấm khai thác,hạn chế khai thác.



132

Ngoài ra, trong một số đề tài nghiên cứu của các nhà khoa học như GS.TSKH Bùi Học-Đại học Mỏ - Địa chất (2005), Nguyễn Trọng Hiền - Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản(2009) cũng đã đề cập đến các chỉ tiêu để phân vùng được phép, vùng cấm khai thác nước dướiđất. 2. Nghiên cứu, xác định tiêu chí để khoanh định vùng cấm khai thác, vùng khai thác hạn

chế và vùng được phép khai thác nước dưới đất 2.1. Cơ sở đề xuất tiêu chí Trên cơ sở nghiên cứu các tiêu chí về phân vùng khai thác nước dưới đất của thế giới,

các quy định, quyết định, các tiêu chí đã được đề xuất trong một số đề tài, dự án đã thực hiệnở Việt Nam, các tác giả đã nghiên cứu, xác định các tiêu chí nhằm phục vụ mục đích trên. 2.2. Các nguyên t ắc khi đề xuất tiêu chí

+ Các tiêu chí phải bao hàm đầy đủ về chất, lượng, điều kiện khai thác, sử dụng vàquan hệ của việc khai thác với môi trường cũng như phải đảm bảo về công nghệ, kinh tế hiệntại và tương lại đến năm 2030 và tầm nhìn đến 2050 của đất nướ c;

+ Tiêu chí sử dụng để phân vùng phải quan tâm số một đến an toàn cho người và cáchộ sử dụng nước và các địa phương lân cận;

+ Tiêu chí phân vùng phải được đảm bảo việc khai thác nước không làm tổn hại đếnmức không khắc phục được đối với môi trường và thiệt gây ra đối với cộng đồng. Đồng thời,cũng phải xem xét đến giá thành đầu tư, vận hành, bảo dưỡng hệ thống khai thác, cung cấpnước trong việc sử dụng. 2.3. Các tiêu chí đề xuất cho việc khoanh vùng khai thác nước dưới đất

Với các nguyên tắc nêu trên, chúng tôi đã đề xuất các tiêu chí để phân vùng gồm: 2.3.1. Tiêu chí thứ nhất đảm bảo sức khỏe cộng đồng và mục đích sử dụng của các hộ

dùng nước Việc khai thác nước dưới đất nhằm nhiều mục đích khác nhau trong đó có phục vụ cấp

nước ăn uống, sinh hoạt cho con người. Chất lượng nước dưới đất cấp cho ăn uống sinh hoạt

phải đáp ứng các quy định đối với nước dùng làm nguồn để sản xuất nước sạch. Hiện nay, ở

nước ta có các quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường và quy định của Bộ Y tế mới nhất. Một số vùng khi khai thác nước dưới đất sẽ kéo theo nước có chất lượng kém hơn đến các

công trình khai thác như khai thác nước dưới đất gần ranh giới mặn nhạt hoặc gần những vùngnước đã bị ô nhiễm nặng. Ngược lại, khi khai thác nước dưới đất, nước có thể kéo theo nước từcác nguồn nước mặt bổ cập cho nước ngầm làm cho thành phần hóa học của nước có xu hướngtốt hơn.

Để khoanh định được các vùng cấm, hạn chế và được phép khai thác nước dưới đất,không chỉ dựa trên các kết quả phân tích thành phần hóa học của nước mà cò n phải xác lậpđược các vùng có xu hướng biến đổi thành phần hóa học của nước khi khai thác. Muốn vậy,

phải phân tích kỹ các đặc điểm ĐCTV, cấu trúc ĐCTV, sự phân bố các nguồn thải,…

Về chất lượng nước, các tác giả đề nghị sử dụng giới hạn độ tổng khoáng h óa c ủanước bằng 01 (g/l) và một số thành phần hiện nay chưa có các phương pháp xử lý hiệuqu ả hoặc quá tốn kém như Hg, fenol, Xianua làm chỉ tiêu để khoanh định các vùng cấmkhai thác . Các thành phần khác trong nước dưới đất hiện nay công nghệ xử lý không quá khókhăn và không quá tốn kém như sắt, amon và cả arsen (đều xử lý bằng phương pháp thoángkhí)[1], không vượt quá quy chuẩn quá nhiều vẫn có thể được phép sử dụng làm nguồn sảnxuất nước sạch.

Đối với tiêu chí này, chỉ tiêu phân vùng cụ thể có thể như sau: Vùng c ấm khai thác: + Vùng nước dưới đất có chứa các thành phần có hại đến sức khỏe con người, gây

bệnh hiện tại và trong tương lai chưa có công nghệ xử lý hoặc xử lý quá tốn kém. Thí dụ nước

mặn (lớn hơn 1g/l), nước chứa Hg, fenol xianua lớn hơn giới hạn cho phép.



133

+ Vùng nước dưới đất mà bản thân nước không chứa các các thành phần có hại chosức khỏe nhưng khi khai thác sẽ làm xuất hiện và tăng nồng độ của các thành phần có hại chosức khỏe của con người.

Vùng h ạn chế khai thác: Vùng nước dưới đất có chứa các thành phần vượt tiêu chuẩn quy định (như nồng độ

sắt, amon,…) song có thể xử lý dễ dàng không gây quá tốn kém về kinh tế. Vùng được phép khai thác: Vùng nước dưới đất chứa các thành phần đáp ứng tiêu chuẩn quy định của Bộ Tài

nguyên và Môi trường, Bộ Y tế mới nhất khi dùng làm nguồn sản xuất nước sạch cho đô thị. 2.3.2. Tiêu chí thứ hai là việc khai thác nước dưới đất phải đảm bảo an toàn cho xã hội vàmôi trường, không gây tổn thất lớn cho kinh tế - xã hội.

Việc khai thác nước dưới đất phải được đảm bảo hoàn toàn không gây sụt lún mặt đất,không gây hư hại cho các công trình xây dựng trên mặt cũng như ngầm đã có trước, đập nước,đê điều, nhà cửa... Khai thác nước dưới đất cũng không gây xâm nhập của nước mặn, hủyhoại những vùng sinh thái quan trọng, không chiếm dụng những diện tích lớn có giá trị kinhtế cao hơn việc khai thác. Để thực hiện được tiêu chí này cần phải xác định được các chỉ tiêu

cơ bản như: + Mức độ, tốc độ hạ thấp, dâng mực nước như mức độ hạ thấp mực nước khi khai thác

nước dưới đất phải nhỏ hơn trị số hạ thấp mực nước cho phép. + Khả năng phục hồi mực nước: Tốc độ phục hồi mực nước nhanh cũng đồng nghĩa

với việc giảm thiểu tác động xấu đến hệ sinh thái và các yếu tố khác. Theo tiêu chí này có thể khoanh định các vùng: Vùng c ấm khai thác là những vùng khi khai thác gây các tổn hại nghiêm trọng đến

dân sinh, xã hội, gây tổn thất nặng nề về kinh tế. Ví dụ như: Đối với tầng chứa nướcPleistocen của Hà Nội là vùng có mực nước hiện tại có cốt cao -18m, đó là những vùng trị sốhạ thấp mực nước đã vượt quá giới hạn 20m. Theo tính toán của một số tác giả thì nếu trị sốhạ thấp mực nước của tầng chứa nước qp đạt 25m thì mặt đất có thể hạ xuống đến 0,6m.

Vùng h ạn chế khai thác là những vùng khai thác nước dưới đất mang lại hiệu quảkinh tế cao hơn so với các tổn hại do khai thác gây ra và không ảnh hưởng lớn đến xã hội.

Vùng được phép khai thác là các vùng mà việc khai thác nước dưới đất mang lại hiệuquả kinh tế - xã hội cao hơn hẳn các tác động tiêu cực do khai thác gây ra. 2.3.3. Tiêu chí thứ ba là nước dưới đất của vùng nghiên cứu phải giầu nước và có khả năngđáp ứng nhu cầu sử dụng nước hiện tại và tương lai.

Tiêu chí này có nhiều chỉ tiêu đánh giá như: + Lượng nước khai thác hoặc có thể khai thác tính theo đầu người mỗi năm hoặc mỗi

ngày (Qkh- m3/người);

+ Lượng nước khai thác hoặc có khả năng khai thác trên một đơn vị diện tích nghiên

cứu (Qkh- m

3

/km

2

);+ Tỷ lệ giữa diện tích nhiều nước dưới đất trên diện tích nghiên cứu; + Tỷ lệ giữa lượng nước dưới đất với nước mặt để có thể lựa chọn nguồn nước cung

cấp. Ở đây, các tác giả đã lựa chọn khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng nước làm chỉ tiêu

đánh giá. Khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng nước được đánh giá bằng tỷ số giữa lượng nướccó thể khai thác hợp lý về kỹ thuật, công nghệ, kinh tế và môi trường của một vùng với nhucầu sử dụng nước của vùng đó trong hiện tại và tương lai 30 đến 50 năm sau đó.

Đối với nước dưới đất có thể sử dụng tỷ lệ giữa modul trữ lượng khai thác tiềm năngtính bằng mét khối có thể khai thác mỗi ngày trên diện tích một k m2 (m3/ngày.km2) mà khônggây tổn hại quá mức đến môi trường với lượng nước đáp ứng nhu cầu sử dụng phục vụ cho ăn

uống sinh hoạt ở đô thị và nông thôn của vùng nghiên cứu (m3

/ngày.km2

);Tỷ số này có thể chia làm các cấp độ:



134

* Nhỏ hơn 30% (<30%) vùng cấm khai thác;* Từ 31% đến 70% hạn chế khai thác có kiểm soát chặt chẽ; * Từ 71%-100%, >100% đư ợc phép khai thác; có thể khai thác phục vụ cho nhiều mục đích.

2.3.4. Tiêu chí thứ tư khả năng xây dựng công trình và sử dụng công nghệ xử lý, vận hànhbảo dưỡn g, khả năng thu hồi vốn và tác động đến xã hội vùng khai thác.

Thực tế cho thấy, nước dưới đất ổn định hơn về chất và lượng so với nước mặt nênviệc xử lý sẽ ít tốn kém hơn. Xây dựng một công trình khai thác nước dưới đất thường chiếmdiện tích nhỏ hơn so với các công trình khai thác nước mặt và an toàn hơn,...

Bảng 1. Tổng hợp các tiêu chí khoanh định các vùng khai thác nước dưới đất

TT Tiêu chíCác vùng

Cấm khai thác Hạn chế khai thác Được phép KT

1

Đảm bảo sứckhỏe cộngđồng và mụcđích sử dụngcủa các hộdùng nước.

Vùng nước dưới đất cóchứa các thành phần cóhại đến sức khỏe conngười, chưa có công nghệxử lý, hoặc việc xử lý quá

tốn kém.

Vùng nước có chứa cácthành phần vượt tiêu chuẩnquy định (như nồng độ sắt,amon,…) song có thể xử lýdễ dàng không gây quá tốn

kém về kinh tế.

Nước dưới đ ất cóchất lượng đáp ứngcác mục đích sửdụng; việc xử lýmột số thành phần

không quá phức tạp

tốn kém.

2

Việc khai thácnước dưới đất

phải đảm bảoan toàn cho xãhội và môitrường, khônggây tổn thấtlớn cho kinhtế - xã hội.

Vùng khai thác dưới đấtgây các tổn hại nghiêmtr ọng đến dân sinh, xãhội, gây tổn thất nặng nềvề kinh tế như sụt lún mặtđất, hư hại công trình, hưhại đến các di tích lịchsử,... có ý nghĩa xã hội vàkinh tế của thủ đô.

Vùng khai thác nước dướiđất mang lại hiệu quả kinhtế cao h ơn so với các tổ nhại do khai thác gây ra vàkhông ảnh hưởng lớn đếnxã hội, như hạ thấp mựcnước nhỏ và khả năng phụchồi nhanh, không ảnhhưởn g đến các d i tích lịchsử,...

Vùng khai thácnước dưới đất manglại hiệu quả kinh tếxã hội cao hơn hẳncác tác động tiêucực do khai thácgây ra.

3

Nước dưới đấtcủa vùngnghiên cứu

phải giầunước và cókhả năng đápứng nhu cầusử dụng nướchiện tại vàtương lai

Lượng nước dưới đất cóthể khai thác chỉ đáp ứngđược dưới 30% lượngnước cần cho nhu cầu sửdụng.

Lượng nước dưới đất có thểkhai thác chỉ đáp ứng đượctừ 3 1% đến 7 0% lượngnước cần cho nhu cầu sửdụng từ 71%-100% được

phép khai thác có kiểm soátchặt chẽ.

Lượng nước dướiđất có thể khai thác>100% lượng nướ ccó nhu cầu khaithác; phục vụ cácmục đích khácnhau.

4

Khả năng xây

dựng côngtrình và sửdụng côngnghệ x ử lý,vận hành bảodưỡng, khảnăng thu hồivốn.

Đầu tư xây dựng, chi phí

vận hành tốn kém hơnnhiều so với sử dụng cácnguồn nước khác hoặcdẫn từ nơi khác về.

Đầu tư x ây dựn g, ch i phí

vận hành tốn kém xấp xỉ,hoặc cao hơn ít (<10%) sovới sử dụng các nguồnnước khác hoặc dẫn từ nơikhác về.

Đầu tư xây dựng,

chi phí vận hành tốnkém ít hơn so với sửdụng các nguồnnước khác hoặc dẫntừ nơi khác về.

3. Áp dụng cho việc khoanh định các vùng khai thác nước dưới đất thành phố Hà Nội

Hà Nội hiện đang khai thác nước dưới đất ở nhiều tầng chứa nước khác nhau, trong đótầng chứa nước Pleistocen (qp) được khai thác nhiều nhất và đang là đối tượng được quan tâm



135

nhất. Do đó, trong bài báo này các tác giả tập trung chủ yếu vào khoanh định các vùng cho phép, hạn chế và cấm khai thác sử dụng trong tầng chứa nước này. 3.1. Vùng c ấm khai thác (I)

Dựa vào các tiêu chí đã đ ề xuất và nghiên cứu tài liệu, các tác giả thấy r ằng ranh giớ imặn nhạt (M=1g/l) chạy từ ven sông Hồng qua khu vực xã Thống Nhất, huyện Thườ ng Tín về

phía Tây, quay về phía Tây Nam gần qua thị tr ấn Vân Đình về phía Nam đến Mỹ Đức. Trongkhu vực bị nhiễm mặn, nướ c có loại hình chủ yếu là Clorur natri, nướ c có nồng độ sắt cao,

NH4 cao vượt quá QCVN đối với nướ c ngầm làm nguồn sản xuất nướ c sạch. Hiện tại, côngnghệ xử lý độ mặn còn quá tốn kém. Vì vậy, toàn bộ nướ c trong tầng qp của vùng này đượ cxế p vào vùng cấm khai thác.

Phía Nam Hà Nội đã phát hiện một số khoảnh, nướ c của tầng chứa nướ c qp có chứamột số thành phần độc hại vượ t giớ i hạn cho phép mà chưa có công nghệ xử lý, cũng đượ ckhoanh định vào vùng cấm khai thác.a. Khoảnh thứ nhất (Ia) vớ i diện tích khoảng 290,8 km2

Phân bố ở phần Nam Hà Nội thuộc các huyện Phú Xuyên (tr ừ các xã: TT. Phú Minh,xã Thụy Phú, xã Hồng Thái,…), huyện Ứ ng Hòa, huyện Mỹ Đức, gồm các xã: phía Tây xãThống Nhất, xã Tô Hiệu, xã Vạn Điểm và xã Minh Cư ờ ng thuộc huyện Thườ ng Tín.Do khoanh này có đặc điểm: Nướ c có tổng khoáng hóa lớn hơn quy định hiện nay công nghệ xử lý quá tốn kém. Đồng thờ i, nồng độ của nhiều thành phần như sắt, NH4, vượ t giớ i hạn cho

phép nhiều, có các biểu hiện chứa As cao. Khoảng này là vùng chiêm tr ũng. Đ ộ sâu của tầngchứa nước thườ ng từ 50 - 60m.b. Khoảnh thứ hai (Ib) vớ i diện tích khoảng 35,92 km2

Đó là khu vực nội thành do khai thác nước lớn làm mực nước hạ thấp trên 20m khár ộng (cốt cao mực nước từ -18m, -19m) trung tâm là bãi giếng Hạ Đình (mực nước hạ thấp

trên 30m) kéo ra phía bãi giếng P háp Vân (tr ị số hạ thấp mực nước khoảng 28m) kéo về bãigiếng Mai Dịch. Hiện tượng sụt lún mặt đất đã xuất hiện và có nguy cơ ảnh hưởng đến cáccông trình đã có. Khu vực này cũng được khoanh định vào vùng c ấm khai thác , bao gồm các

phường: Mai Dịch, Nghĩa Đô, Dịch Vọng, Quan Hoa, Cầu Giấy, Mỹ Đình, Yên Hòa, Mễ Trì,Trung Hòa, Nhân Chính, Trung Văn, Khương Đình, Hạ Đìn h, Tân Triều , Đại Kim, ĐịnhCông, Trương Định, Phương Liệt, Trung Liệt, Bách Khoa, Trung Tự, Kim Liên, QuangTrung, Hoàng Cầu, Ô Chợ Dừa, Ngọc Khánh, Thành Công.

Do khoảnh này có đặc điểm:+ Khai thác nướ c dẫn đến hạ thấ p mực nướ c lớn hơn giớ i hạn cho phép (lớn hơn

20m);

+ Phễu hạ thấ p phát triển nhanh do khai thác vượ t khả năng cấ p;+ Nướ c có chứa sắt, amôn cao và có dấu hiệu ô nhiễm.+ Các cọ c xử lý nền của các khu nhà này đều đặt sâu vào tầng chứa nước góp phần

làm giảm tính thấm nước của tầng chứa và làm tăng thêm mực nước hạ thấp của các bãigiếng. 3.2. Vùng được phép khai thác (III) với diện tích khoảng 525 km2

Theo các tài liệu nghiên cứu trước đây cho thấy, đoạn sông Hồng từ Sơn Tây đếnThường Tín có quan hệ thủy lực chặt chẽ với nước ngầm và nước trong tầng chứa nước qp. Vídụ minh chứng: + Công suất khai thác nước từ các bãi giếng khai thác ven sông như Yên Phụ,Cáo Đỉnh, Lương Yên, Nam Dư và các cụm khai thác Hoàng Hoa Thám, Đồn Thủy đượcnước sông Hồng bổ cấp từ 50-60%.



136

+ Các nhà thủy động lực, đã xác định đoạn sông Hồng từ trạm thủy văn Sơn Tây đếntr ạm thủy văn Hà Nội mỗi ngày sông Hồng cung cấp cho nước ngầm ở phía Nam sông Hồngkhoảng 2.000.000m3.

+ Các k ết quả điều tra trước đây cho thấy tầng chứa nước qp khu vực Gia Lâm - LongBiên nằm giữa sông Hồng và sông Đuống cũng được nước các sông Hồng và sông Đuống bổ

cấp thường xuyên nên bố trí các bãi giếng khai thác ở đây sẽ cho các công suất lớn… Như vậy, việc bố trí các bãi giếng khai thác nước ngầm ở đây sẽ tạo nên trữ lượng cuốn theor ất lớn. Từ những phân tích tài liệu thu thập và theo các tiêu chí đã đề xuất, các tác giả đãkhoanh định dải ven bờ phải sông Hồng từ Sơn Tây đến Hồng Châu (Thường Tín); dải ven bờBắc sông Hồng, sông Đuống từ Mê Linh đến Phù Đổng cách bờ sông từ 3-5 km và khu vựcGia Lâm - Long Biên nằm kẹp giữa sông Hồng và sông Đuống vào vùng được phép khaithác . Bao gồm các địa phương: Huyện Ba Vì có các xã: Cổ Đô, Phú Cường,… (bao gồm 7 xã). TXSơn Tây: phường Phú Th ịn h .Huyện Phú c Thọ các xã: Sen Ch iểu , Phương Độ,… (6 xã).Huyện Đan Phượng gồm các xã: Trung Châu, Thọ Xuân,… (6 xã). Huyện Từ Liêm gồm cácxã: Thượng Cát, Liên Mạc, Đông Ngạc. Quận Tây Hồ. Quận Hoà n Kiếm. Đông Bắc phần

giáp sông Hồng của quận Hai Bà Trưng. Quận Hoàng Mai gồm các xã Nam Dư, Trần Phú.Huyện Thanh Trì gồm các xã: Yên Mỹ, Duyên Hà, Vạn Phúc. Huyện Thường Tín gồm cácxã: Ninh Sở, Hồng Châu (bãi tự nh iên),… (5 xã). Huyện Phú Xuyên gồm các xã: TT. PhúMinh, Phú Thụy,… (6 xã). Huyện Mê Linh gồm 5 xã. Huyện Đông Anh gồm 7 xã. Huyện GiaLâm: toàn huyên. Quận Long Biên: toàn bộ. 3.3. Vùng h ạn chế khai thác (II) với diện tích khoảng 2545,3 km2

Phần chuyển tiếp từ vùng cấm khai thác đến vùng được phép khai thác sẽ được xếpvào vùng h ạn chế khai thác. Bao gồm các khu vực sau:

+ Khu vực 1 (IIa) phân bố Nam Đan Phượng, giới hạn phía Tây là bờ phải sông Đáy(cách sông đáy từ 1km đến 2km). Phía Đông cách sông Hồng khoảng 5km và kéo dài xuống

Nam và mở r ộng ở khu vực Thanh Trì, Thường Tín, Thanh Oai đến Bắc Phú Xuyên. Vì theonhiều nghiên cứu về thành phần hóa học nước dưới đất trong tầng này cho rằng nước dưới đấtmùa mưa bị ô nhiễm amôn và asen kéo dài từ sát sông Hồng về phía Tây bao gồm các xã YênSở , Thịnh Liệt, Hoàng Liệt, Thanh Liệt, Đại Kim, Tân Triều, Đại Mỗ,…

+ Khu vực thứ hai (IIb) là thuộc địa phận Mê Linh và Đông Anh. Khu vực này đượcgiới hạn bởi vùng được phép khai thác ven sông Hông sông Đuống và sông Cà Lồ.

+ Khu vực thứ ba (IIc) là vùng đá gốc lộ trên bề mặt và vùng có lớp phủ Đệ Tứ < 10m(Sóc Sơn, Ba Vì, Mỹ Đức),…

Đối với các tầng chứa nước khác như: Đối với tầng chứa nước Holocen (qh): Phân bố rộng khắp khu vực Hà Nội nhưng vắng mặt ởkhu vực Cổ Nhuế, Đông Anh. Do nằm sát mặt đất nên nước trong tầng này dễ tiếp nhận nước

mưa, nước mặt từ trên thấm xuống và cũng dễ bị ô nhiễm do nước thải, chất thải, phân bón,hóa chất bảo vệ thực vật nên chất lượng không ổn định. Ở các huyện Phú Xuyên, Ứng Hòa,Mỹ Đức, nước trong tầng chứa nước qh có sự phân bố mặn nhạt xen kẽ. Nước chứa một sốthành phần khá cao vượt giới hạn cho phép như sắt, NH 4, NO2 và gần đây phát hiện hàmlượng As cũng vượt giới hạn nhiều.

Đối chiếu với các tiêu chí đã đề xuất, các tác giả khoanh định toàn bộ tầng chứa nướcqh vào vùng h ạn chế khai thác và một số khoảnh nhỏ cấm khai thác sử dụng .

Đối với tầng chứa nước neogen (n): Các tài liệu điều tra nghiên cứu tầng chứa nướcnày hiện nay còn rất hạn chế. Tuy nhiên, trong tầng chứa nước này, trên phạm vi Nam Hà Nộiđã có một số cụm khai thác với công suất mỗi cụm khoảng 5000m3 mỗi ngày,…

Trên các cơ sở đó, tầng chứa nước Neogen (n) được xếp vào vùng h ạn chế khai thác.

Đối với các tầng chứa nước khe nứt trong các đá cứng nứt nẻ có tuổi trước Kainozoi



138

Bảng 3. T ổng hợp kết quả khoanh vùng khai thác nước dưới đất trên địa bàn TP. Hà Nôi

TT Đốitượng

Các vùng khai thác nước dưới đất

Cấm khai thác Hạn chế khai thác Được phép khai thác

1 TCN qh

Các khoảnh thuộccác quận, gần các

nguồn nước thải, bãichôn lấp chất thải

Hầu hết diện phân bốtầng chứa nước (dùngcấp cho ăn uống sinhhoạt nông thôn tưới)

2 TCNqp

Phần Nam Hà Nộicác huyện Phú

Xuyên, Mỹ Đức,Ứng Hòa; Phần

trung tâm Nam Hà

nội cũ (vùng có trịsố hạ thấp mựcnước trên 20m (cốt

cao -18m)

Diện tích còn lại củatầng chứa nước (chỉ

dùng để sản xuất

nước sạch cho đô thịvà công nghiệp)

Ven bờ phải sông Hồng từSơn Tây đến Thường Tín, bờtrái sông Hồng sông Đuống từMê Linh đến Phù Đổng; khu

vực Gia Lâm - Long Biên

giữa sông Hồng và sôngĐuống (chỉ dùng để sản xuấtnước sạch cho đô thị và công

nghiệp)

3 TCN n

Toàn bộ tầng chứanước (chỉ dùng cấpcho ăn uống sinh

hoạt)

4 CTCNKN

Toàn bộ tầng chứa

nước (chỉ dùng cấpcho ăn uống sinhhoạt)

Bản đồ phân vùng cấm khai thác, vùng khai thác hạn chế và vùng được phép khai thác nướcdưới đất Thành phố Hà Nội



139

4. Kết luận Thông qua việc tìm hiểu các tiêu chí về phân vùng khai thác nước dưới đất trên thế

giới, các tài liệu liên quan ở trong nước, các tác giả đã xác định được 04 tiêu chí phục vụ choviệc khoanh định các vùng khai thác nước dưới đất. Từ những tiêu chí đó, các tác giả đã ứngdụng khoanh định được các vùng cấm khai thác, vùng khai thác hạn chế và vùng được phépkhai thác nước dưới đất cho Thành phố Hà Nội. Việc khoanh định này là rất cần thiết, nhằmđảm bảo việc khai thác bền vững và đảm ứng phát triển kinh tế - xã hội cho thành phố ổn địnhvà lâu dài.



140

TÀI LIỆU THAM KHẢO[1]. Đỗ Văn Bình, 2007. Sự hình thành và phân bố của As trong nước dưới đất trầm tích ĐệTứ vùng Hà Nội, đánh giá, dự báo và đề xuất các giải pháp phòng ngừa những ảnh hưởng củanó đến chất lượng nước phục vụ sinh hoạt. Luận án tiến sĩ, Đại học Mỏ - Địa chất. [2]. Nguyễn Văn Lâm và nnk, 2011. Điều tra, đánh giá khoanh định vùng cấm, vùng hạn chếvà vùng cho phép khai thác sử dụng nước trên địa bàn Thành phố Hà Nội. Đề án chuyên ngành Địa chất thủy văn, Đại học Mỏ - Địa chất. [3]. Nguyễn Kim Ngọc và nnk, 2003. Thủy địa hóa học. Hà Nội, NXB. Giao thông vận tải. [4]. Nguyễn Thị Thanh Thủy, 2010. Nghiên cứu sự biến đổi một số thành p hần hóa học củanước dưới đất trầm tích Đệ Tứ vùng Hà Nội. Luận án tiến sĩ, lưu trữ Đại học Mỏ - Địa chất.

SUMMARYDetermination of the criteria to delineate restricted exploitation, limited exploitation

and permitted exploitation areas of groundwater applied for Hanoi city

Tran Quang Tuan, Nguyen Van Lam, University of Mining and GeologyNguyen Kim Ngoc, Vietnam Association of Hydrogeology

To exploit, manage and protect groundwater resourcesit is necessary to determine thecriteria for delineating the areas of restricted exploitation, limited exploitation and permittedexploitation. Results field investigation as well as on the basis of compilation of all availabledata, this work presents criteria for delineation of areas for groundwater management as

follow: (1)ensure public health and the purpose of water usage of the households; (2)theexploitation of groundwater must ensure the safety for society and the environment and doesnot negatively affectthe socio-economy; (3) groundwater source in the area shall satisfy thecurrent and future demands e; (4) The area shall meet the requirements for construction,,

operation and maintenance of the water treatment facilities as well as , the ability to recovercapital and social impact in areas exploitation.These criteria had been applied to define the del groundwater exploitation areas for

Hanoi City as follows: restricted exploitation areas account forabout 326.72 km2 , the limitedexploitation areas are 2,545.3 km2 , and the permitted exploitation areas are ofabout 525 km2

Người biên tập: TS. Nguy ễn Thị Thanh Thủy

.Such results have been accepted and applied by Hanoi City for management purposes.



141


ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ RIVERSURVEYOR CORESYSTEM M9 VÀ PHẦN MỀM RIVERSURVEYOR LIVE TRONG VIỆC

ĐO VẬN TỐC, LƯU LƯỢ NG VÀ MẶT CẮT CỦA CÁC DÒNG SÔNGCHO TRẠM THỦY VĂN THƯỢ NG CÁT

Trần Quang Tuấn, Vũ Thu HiềnTrường Đại học M ỏ - Địa chấ t

Tóm tắt: Trên cơ sở tìm hiể u nhữ ng thiế t bị hiện đại phục vụ cho công tác khảo sát địa chấ tthủy văn, thiế t bị đo RiverSurve yor Core System M9 và phần mềm Riversurveyor Live đ ã đượ cáp d ụng thử nghiệm để đo đạc các thông số như lưu lượ ng,vận t ố c, nhiệt độ , mặt cắ t,… vàobấ t k ỳ thời điể m nào cho tr ạm thủy văn Thượ ng Cát. Việc ứ ng d ụng bộ thiế t bị này đ ã đo đượ clưu lượng nướ c sông Đuố ng trung bình vào mùa mưa (tháng 7 năm 2012) là 3535,045 m3

+ Tính toán lưu lượ ng: Tất cả các dữ liệu về lưu lượng đượ c tính toán bên trong thiết bị đo,nó khác vớ i một thiết bị cầm tay hoặc máy tính xách tay. Điều này có ngh ĩa r ằng khi dụng cụ đượ c bật và bắt đầu thu thậ p dữ liệu và ghi âm được đảm bảo, bất k ể có hay không sẽ có một

liên k ết từ xa. Ngh ĩa là, có thể tắt thiết bị di động hoặc máy PC trong khi M9 đang hoạt động.

/s vàcác thông số khác của dòng chả y. Theo các tính toán, thiế t bị đo RiverSurveyor Core System

M9 cho k ế t quả sai l ệch khoảng 1,2% và có độ chính xác cao hơn bộ thiế t bị cũ hiện đang ápd ụng t ại tr ạm thủy văn Thượ ng Cát vớ i sai l ệch khoảng 2% khi đo lưu lượng nướ c.

Ngoài ra,khi đượ c sử d ụng để xác định lưu lượ ng của dòng chả y giữa các đoạn sông, thì thiế tbị này có thể phục vụ cho việc xác định mố i quan hệ giữa nướ c mặt và nước dưới đấ t trongkhu vự c nghiên cứ u.

1. Giớ i thiệu dụng cụ đo lưu lượ ng sông RiverSurveyor Core System M91.1. Th i ế t b ị RiverSurveyor Core System M9

Hiện nay, việc sử dụng các thiết bị đo lưu lượng nướ c tại các sông ở Việt Nam theonhìn nhận của các nhà thủy văn là đã quá cũ và nhiều khi chưa đáp ứng đượ c yêu cầu của conngườ i. Thiết bị đo lưu lượng sông RiverSurveyor Core System M9 (sau đây gọi tắt là thiết bị M9) là một thiết bị thủy văn hiện đại. Thiết bị này đo đạc được chính xác lưu lượ ng của cácsông ở bất k ỳ thờ i điểm nào (đo tức thời). Đồng thờ i, nó cũng xác định đượ c vận tốc của dòngchảy cũng như chiều sâu từ mặt nướ c tới đáy của dòng chảy,...

Thiết bị có 9 hệ thống tia tín hiệu phát sóng và có giớ i hạn chiều sâu đo đượ c là 80m. Nó sẽ đo được lưu lượ ng của dòng chảy từ 0,3 đến 40m chiều sâu khi k ể đến định vị đáy(Bottom-tracking: BT) và từ 0,3 đến 80m chiều sâu vớ i sự hỗ tr ợ của thiết bị GPS.+ Âm thanh đa tần s ố : Thiết bị M9 sử dụng mớ i nhất vớ i thiết bị điện tử tốc độ cao, cho phéptỷ lệ âm thanh r ất cao.+ Thi ế t l ập vàhoàn toàn t ự động: Thiết bị M9 đều đượ c thiết lậ p tự động về kích thướ c củacác đầu đo và các xung tín hiệ

u thíchứ

ng với các điề

u kiện sông. Trong khi đang thự

c hiệnmột phép đo, hiệu suất tối ưu được đảm bảo trong suốt quá trình đo. Thiết bị M9 thậm chí còn

thay đổi tự động từ 3,0 MHz đến 1,0 MHz khi thay đổi độ sâu đo đạc. Tính năng mạnh mẽ này cho phép thiết bị có thể đo đượ c toàn diện lưu lượ ng từ mức nước nông đến sâu.+ Tia th ẳng đứ ng (Verti cal-beam, VB): Cho phép thiết bị M9 mở r ộng đáng k ể phạm vi pháthiện đáy vượ t quá khả năng của các chùm tia vận tốc (đến 80m). Điều này r ất hữu ích trongcác tình huống cực đoan như lũ lụt và nơi có độ sâu lớn hơn bình thườ ng.



142

Các dữ liệu sẽ không bị mất mà còn hiển thị giá tr ị lưu lượ ng mớ i nhất và các thông số kháccủa dòng chảy [4].

Hình 1. Thiế t bị RiverSurveyor M9 (9 tia phát sóng, 03 loại t ần số )Một số ưu điểm quan tr ọng của thiết bị RiverSurveyor M9 khi sử dụng nó:• RiverSurveyor M9 không yêu cầu phải hiệu chuẩn;• Tậ p tin dữ liệu được lưu trữ trên hệ thống và không phải là PC. Chúng phải đượ c tải

về từ hệ thống;• Lưu lượng nước sông đượ c tính toán là do thiết bị. Do đó, việc đo đạc không bị ảnh

hưở ng bở i lỗi thông tin liên lạc giữa máy tính và thiết bị đo. Thiết bị RiverSurveyor M9 đượ c thiết k ế có r ất nhiều chùm tia phát sóng: Đối vớ i

RiverSurveyor mớ i, việc sử dụng bốn chùm phát sóng cùng một lúc thiết k ế cho vận tốc vìnhững lý do sau đây:

- Nó cung cấ p một số lợi ích khi đo lưu lượ ng của sông ở nơi mà gần một bờ sông dốcđứng hoặc thẳng đứng khi thực hiện phép đo vớ i tr ạm đo cố định (tức cố định thuyền);

- Nó cung cấ p một giải pháp chính xác hơn về hình thái địa hình để tính vận tốc;Trong quá trìnhđo, thi ết bị RiverSurveyor M9 sử dụng nhiều tần số hoạt động cùng

một lúc trong một phép đo lưu lượ ng của dòng chảy. Để di chuyển các ứng dụng trên thuyềnở các dòng sông khi đo, hệ thống sử dụng một k ỹ thuật gọi là “nhảy tần số”. Hệ thống tự động

phát hiện độ sâu đáy, vận tốc nướ c và sẽ chuyển từ việc sử dụng các âm thanh 1,0 MHz đếnâm thanh 3,0 MHz tự động. Hai tần số không hoạt động đồng thờ i [3], [5].1.2. Th i ế t b ị ngo ại vi: B ộ tích điện vàthông ti n l iên l ạc (PCM)

PCM k ết nối tr ực tiếp đến thiết bị M9 bằng cách sử dụng một cáp dài từ 1 đến 10m. Nó cung cấ p nguồn điện cho các đầu đo (ADP) bằng cách sử dụng một gói pin có thể sạc lại. Nó cho phép các thông tin liên lạc từ xa vớ i một máy tính hoặc thiết bị di động thông qua mộtk ết nối vô tuyến. Có hai thông tin liên lạc vô tuyến khác nhau tuỳ chọn tuỳ thuộc vào phạmvi.

Hình 2. Các thiế t bị ngoại vi2. Nguyên tắc đo và tính toán lưu lượ ng của một dòng chảy mặt

Nguyên tắc chung là khi đo thiết bị M9 sẽ phát sóng qua những đầu đo. Tùy theo độ sâu khác nhau của đáy sông và thiết bị phát ra những sóng có tần số khác nhau và thu sóng

• 04 tia đo vận tốc cùng một lúc (3.0MHz)

• 04 tia đo vận tốc cùng một lúc (1.0MHz)

• 01 tia thẳng đứng (0.5MHz)

Đầu nối GPS ngoàiĐầu nối cung cấp

điện bên ngoài

Đèn tín hiệu hệ thống

K ết nối cáp vớimáy tính

K ết nối tới thiết bị đo M9

Nút tr ạng thái (Bật/tắt)

Ngăn chứa pin



143

phản hồi. Từ sóng phản hồi đó, thiết bị sẽ tính toán ra những thông số cần đo đạc cho mộtdòng chảy.

Ở đây, có hai phương pháp đo: (1) Thiết bị đo M9 đượ c di chuyển cùng thuyền; (2)Thiết bị đo M9 được đặt cố định ở các vị trí trên sông, lưu lượng nướ c của sông sẽ đượ c tínhtoán qua từng thiết diện nhỏ. Trong phạm vi bài báo này, các tác giả chỉ đưa ra phương phá pkhi thiết bị đo M9 đượ c di chuyển cùng thuyền.

Thiết bị M9 đo vận tốc cột nước dưới các đầu đo (ADP). Nó kết hợ p thông tin theo dõi(Bottom-Tracking hay GPS tùy chọn) để đo tổng lưu lượng nướ c qua một đoạn sông.Hệ thống thiết bị chính thường đượ c gắn trên mặt của một chiếc thuyền nhỏ (màu vàng) vàneo cùng vớ i một chiếc xuồng có ngườ i lái bằng cách dùng một cáp k ết nối tr ực tiế p máy tínhvà nguồn cung cấp điện bên ngoài. Các đường nét đứt cho thấy việc sử dụng một GPS bênngoài. Việc sử dụng một GPS bên ngoài ngăn cản việc sử dụng tất cả các thông tin liên lạcdây ít hơn (tức là dùng Bluetooth và quang phổ lan truyền - sóng radio) [4].

Hình 3. Thiế t bị và các khu vực đo đạc của thiế t bị M9 trên mặt cắ tNguyên t ắc tính toán lưu lượng như sau:

Các dữ liệu về độ sâu của dòng chảy và vận tốc được xác định từ thiết bị di chuyển

cùng vớ i thuyền. Sự di chuyển của thuyền sẽ giúp thiết bị thu thậ p dữ liệu về mặt cắt sông.Về cơ bản, việc tính toán lưu lượ ng dòng chảy đượ c tính từ vận tốc nướ c trung bình và diệntích mặt cắt ngang của phần diện tích đo. Đối vớ i một phép đo, phần đo đạc đượ c chia thành

ba thành phần chính: hai khu vực rìa sông và phần diện tích mà thiết bị M9 đo.Khi tính toán vận tốc và lưu lượ ng trong mỗi khu vực ướ c tính. Hệ thống thiết bị có sử

dụng một k ỹ thuật đượ c gọi là “Phép ngoại suy vận tốc” đượ c sử dụng để ướ c tính khu vực ở phía trên và phía dướ i. Cách tiế p cận lý thuyết mô hình vận tốc trong cột nướ c cho phép tínhđượ c tất cả các vận tốc và do đó tính toán được lưu lượ ng. Phép ngoại suy vận tốc được đề xuất bởi Chen (1991), Simpson và Oltmann (1990), để tính toán vận tốc khu vực ướ c tính trênvà dướ i của mặt cắt đo:

b

0

* z

z.5,9

u

u

=

Ở đây: u là vận tốc tại chiều cao z đo từ đáy sông, u* là vận tốc đáy, z0 là chiều cao gồ ghề dướ i và b là một hằng số (bằng 1/6 theo Chen, năm 1991). Sử dụng công thức này vớ i giả định các dòng chảy trong mặt cắt theo cùng một hướ ng. Khi sử dụng thiết bị M9 thì phương

pháp ngoại suy đã có sẵn trong phần mềm RiverSurveyor Live [4].Khi biết đượ c vận tốc của dòng chảy cho mỗi khu vực ước tính. Lưu lượng đượ c tính

toán cho mỗi khu vực đượ c tính dựa trên vận tốc, độ sâu và sự di chuyển của thuyền trên mặtcắt của dòng chảy cần đo.

Lưu lượ ng của dòng chảy ở hai bên rìađư ợ c tính toán dựa vào vận tốc trung bìnhđượ c phát triển bằng cách duy trì một vị trí (tương đối) cố định ở rìa. Đi ều quan tr ọng là

Khu vực đáy sông ước tính của M9

Khu vực rìa sông ước tính của M9

Khu vực rìa sôngước tính của M9

Khu vực ước tính của M9

Diện tích mà thi t bị M9 đo Ngu n điện cung

từ bên ngoài

GPS bênngoài



156

Hình 1. A: V ị trí cấu trúc Tạ Khoa ở miền Bắc Việt Nam. B: V ị trí Khu vực trung tâm cấu trúcT ạ Khoa trong mối quan hệ với các yếu tố cấu trúc lớn của Tây Bắc Bộ: 1 - Đới Sông Hồng; 2-

Đới Hà Nội; 3- Đới Fan Si Pang; 4- Đới Tú Lệ; 5- Đới Sông Đà (5a-Phụ đới Mai Sơn, 5b-Phụđới Tạ Khoa); 6 - Đới Nậm Cô; 7 - Đới Sông Mã; 8- Đới Sầm Nưa; 9- Đới Điện Biên; 10- Đới PuSi Lung; 11- Đới Mường Tè. (theo Nguyễn Văn Hoành và nnk., 2005).

Cấu trúc địa chất của khu vực Nếp lồi Tạ Khoa hết sức phức tạp, bao gồm nhiều thành

tạo địa chất có thành phần, tuổi, nguồn gốc, bị biến dạng và biến chất với các mức độ khácnhau và do đó phản ảnh sử phát triển địa chất lâu dài và phức tạp. Vùng đã được nhiều nhàđịa chất quan tâm nghiên cứu với nhiều quan điểm về lịch sử phát triển địa chất khu vực khácnhau của vùng [5, 6, 12, 18, 21, 22].

Với đặc điểm địa chất khu vực phức tạp và đa dạng, để hiểu rõ lịch sử biến dạng, biếnchất của các thành tạo địa chất ở khu vực Nếp lồi Tạ Khoa cần có những nghiên cứu mangtính tổng hợp và định lượng cao. Trong những năm gần đây, một số nghiên cứu chi tiết trongtừng bộ phận của vùng nghiên cứu [4, 19, 21] đã cho phép xác định sự tồn tại của các yếu tốcấu trúc cơ bản, nguồn gốc của chúng cũng như vai trò của chúng trong quá trình phát triểnđịa chất khu vực. Tuy nhiên, thời gian hình thành các đá và cấu trúc địa chất khu vực cũngnhư các điều kiện nhiệt động liên quan đến chúng trong khu vực Tạ Khoa vẫn chưa được làmrõ. Trong bài báo này, chúng tôi sẽ thảo luận chi tiết về quá trình phát triển địa chất khu vực

Nếp lồi Tạ Khoa trên cơ sở các kết quả định tuổi tuyệt đối của các đá và các sự kiện kiến tạochủ yếu, kết hợp với các giải đoán cấu trúc địa chất chi tiết để khôi phục lịch sử tiến hóa địachất khu vực. 1. Khái quát đặc điểm địa chất khu vực Nếp lồi Tạ Khoa 1.1. Đặc điểm thành phần vật chất

Khu vực trung tâm Nếp lồi Tạ Khoa được đặc trưng chủ yếu bởi các thành tạo trầm tích biến chất đến các đá phun trào và nguồn phun trào và đôi chỗ bị xuyên cắt bởi các thành tạoxâm nhập có thành phần từ siêu mafic đến axit (Hình 2). Các tài liệu nghiên cứu gần đây xếpchúng vào các phân v ị sau.

Hệ tầng Nậm Sập (D1-2ns ) lộ ra ở trung tâm và tạo thành nhân của Nếp lồi Tạ Khoa(Hình 2) [10], bao gồm các thành tạo lục nguyên carbonat bị biến chất tới tướng amphibolit.

A

B

C



157

Hệ tầng này gồm 3 tập từ dưới lên trên như sau: T ập 1 gồm đá phiến thạch anh hai mica chứasilimanit, phiến thạch anh - felspat – biotit-silimanit +/- cordierit xen ít quarzit. T ập 2 gồm đá

phiến thạch anh mica, calcsilicat chứa mica, và đá hoa mầu xám, xám đen. T ập 3 gồm đá phiến thạch anh felspat diopsid, xen các lớp đá phiến chứa epidot và calcit, actinolit, hoặc đá phiến thạch anh mica.

Hệ tầng Bản Cải (D3bc ) nằm ở các cánh của nếp lồi Tạ Khoa (Hình 2) [10] và phủchỉnh hợp lên Hệ tầng Nậm Sập. Thành phần chủ yếu của hệ tầng gồm các đá trầm tích lụcnguyên bị biến chất yếu, được chia thành 2 tập sau: T ập 1 gồm cát bột kết, sét bột kết, đá

phiến sét màu xám, xám sẫm ở phần dưới, đôi nơi chứa di tích Vỏ nón. Phần trên gồm đá phiến giàu silic màu xám đen xen sét bột kết và lớp mỏng mangan. T ập 2 gồm đá vôi, đá vôisét phân lớp mỏng đến trung bình xen lớp mỏng đá phiến silic màu xám, xám đen.

Hệ tầng Đa Niêng (C1đn) phân bố ở rìa phía tây và đông bắc của vùng nghiên cứu(Hình 2), [10] bao gồm chủ yếu là đá vôi vi hạt tới hạt nhỏ màu xám đen phân lớp trung bìnhđến dày phủ bất chỉnh hợp trên Hệ tầng Bản Cải. Phần trên là đá vôi dạng khối xen ít đá vôisét, đá vôi silic phân lớp mỏng màu xám.

Hệ tầng Viên Nam (P3-T1vn ) bao gồm các thành tạo phun trào và trầm tích phun trào

phân bố ở phía bắc và tây bắc nếp lồi Tạ Khoa (Hình 2)[10], được phân thành các tướng sau: tướng phun trào thực sự gồm bazan, bazan hạnh nhân, bazan porphyr, andesitobazan. Trongthành phần cùa bazan cao magie [19] Tướng phun nổ : gồm tuf bazan màu xám xanh; Tướng ánúi l ửa gồm trachydacit porphyr, ryodacit. Hệ tầng này phủ bất chỉnh hợp lên các đá cổ hơntrong khu vực nghiên cứu.

Phức hệ Ba Vì (U-Gb,Gb, pG,aG

Ngoài các khối lớn, các đá thuộc phức hệ này còn bao gồm các thể nhỏ pegmatit, aplitgranit xám sáng chứa nhiều bao thể của đá trầm tích biến chất vây quanh phát triển khá rộngrãi trong hệ tầng Nậm Sập. Chúng thường bị uốn nếp và đứt gãy dưới tác động củ a các hoạtđộng địa chất muộn hơn, tạo nên những cấu trúc phức tạp (ảnh 1).

/P3-T1bv ) bao gồm các đá xâm nhập có thành phần đadạng từ siêu mafic đến trung tính và axit. Chúng tạo thành các khối nhỏ, xuyên cắt vào các đá hệtầng Nậm Sập, Bản Cải, Đa Niêng và Viên Nam (Hình 2) [10]. Thành phần chủ yếu của phức hệgồm các đá dunit, verlit, peridotit, gabro peridotit, gabro, gabrodiabas, diabas. Trong khu vực Nếplồi Tạ Khoa, các đá thuộc phức hệ Ba Vì thường bị biến dạng mạnh mẽ, ranh giới của chúng vớiđá vây quanh thường trở thành các ranh giới kiến tạo với biểu hiện là các đới trượt có chiều dàyhàng mét t ới hàng chục mét, chứng tỏ chúng đã bị biến dạng mạnh mẽ bởi các quá trình biến dạnghậu xâm nhập.

Phức hệ Phia Bioc (G/aT3npb ) bao gồm granit biotit, granit biotit d ạng porphyr, granithai mica màu xám, hạt vừa đến lớn, tạo thành các thân nhỏ xuyên cắt vào đá vây quanh và

phân bố rải rác trong vùng nghiên cứu [10, 19]. Trong các đá này thường có các thể tàn dưcủa đá trầm tích biến chất.



161

nhất là các pha biến dạng 1, 2, 3 và các sự kiện biến chất M1 và M2. Pha biến dạng và biến chất 1 đãtạo nên sự nóng chảy cục bộ và hình thành các thể granit-pegmatit thu ộc phức hệ Phia Bioc. Dovậy, một số khoáng vật như zircon, monazit, có thể được hình thành trong quá trình biến chất cao vàgranit hóa c ủa đá. Ngoài ra, do mức độ bền vững của zircon dưới điều kiện biến chất cao nên trongcác hạt zirocn bị biến chất thường có tính phân đới trong đó phần lõi là các thể tàn dư của kết tinh

nguyên thủy và phần riềm thường là dấu vết của hoạt động nhiệt động về sau. Do đó định tuổi củacác khoáng v ật này không chỉ xác định tuổi của đá mà còn có thể giúp xác định thời gian biến dạngvà biến chất.

Để phục vụ mục đích trên, các mẫu lấy phân tích tuổi được lấy trong các tập đá pelit giàusilimalit trong hệ tầng Nậm Sập (Ảnh 3A)và các thể pegmatit thuộc phức hệ Phia Bioc tại khu vựcTạ Khoa (Ảnh 3B; Hình 2). Mẫu được lấy trong phần đá còn tươi, không b ị phong hóa và đảm bảotính đại diện. Mẫu lấy có trọng lượng 15-20 kg trong đá pegmatit và 5-7 kg trong đá phiến giầusilimanit. Mỗi bộ lấy 3 mẫu ở 3 vị trí khác nhau trong cùng khu vực.

Ảnh 3. Các loại đá chủ yếu được thu thập để định tuổi tuyệt đối trong khu vực Trung tâm Nếpl ồi Tạ Khoa A: T ập đá pelit giầu silimanit thuộc hệ tầng Nậm Sập. B: Thể pegmatit thuộc phức hệ

Phia Bioc được hình thành cùng pha biến dạng 1 (S1) sau đó bị uốn nếp bởi pha biến dạng muộnhơn (F2). 2.2. Gia công m ẫu và chọn khoáng vật

Mẫu cục sau khi thu thập được gia công bởi một quy trình nhiều bước. Ban đầu, mẫuđược nghiền nhỏ bằng máy nghiền đến cỡ hạt 0,2 mm. Sản phẩm thu được được đãi để loại

bỏ khoáng vật nhẹ và thu hồi các khoáng vật nặng có ích. Sau khi thu hồi được hợp phầnnặng, mẫu được tuyển từ để tách các khoáng v ật điện từ, không điện từ, từ cảm. Sau khi thu hồiđược phần điện từ và không điện từ, tiến tiến hành chọn các khoáng vật cần phân tích gồm zircon vàmonazit dư ới kính hiển vi có độ phóng đ ại 16 lần. Các giai đoạn gia công mẫu trên được tiến hànhtại Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Bắc.

Sau khi thu h ồi được các khoáng vật quan tâm, mẫu được chuẩn bị để phân tích bằng kỹ thuậtSHRIMP. Kho ảng 10 đến 30 hạt zircon được lựa chọn cho 1 mẫu phân tích. Trư ớc hết, các hạt zircon cókích thư ớc lớn và nguyên vẹn được đặt lên một khuôn trụ đường kính 2 cm. Các hạt được đặt cẩn thậntrong ph ạm vi đường kính 1,5 cm, kèm theo là các mẫu chuẩn. Sau đó, chúng được gắn keo epoxy và đểcho đông c ứng trong vòng 2 đến 3 ngày. Sau khi đông cứng, khuôn trụ sẽ được cắt và mài bóng để lộ ra½ hạt khoáng vật cần phân tích.

Công đo ạn gia công cuối cùng là cho khuôn mẫu thu được vào kính hiển vi điện tử quét để chụpảnh CL và xác định các hạt có kiến trúc hoàn hảo nhất, có tính phân đới rõ ràng và phân loại các thế hệmọc chồng và tái kết tinh nếu có. Sau đó, khuôn mẫu được đưa vào buồng nạp mẫu của máy SHRIMP

để chuẩn bị phân tích. Các công đoạn gia công mẫu này được tiến hành tại Phòng thí nghiệm SHRIMPthuộc Viện Khoa học Cơ bản Hàn Quốc (KBSI).

A B

S1 F2



171



173

Đặc điểm địa vật lý Tổng hợp kết quả đo mẫu tham số các đá của hệ tầng không có độ từ cảm và độ từ dư,

mật độ 2,16-2,69g/cm3, tính chất phóng xạ: Qutđ: 1 -32 x 10- 4%; QK: 0,04-3,26; QU: 1-3ppm; Qth: 4-37ppm.

Đặc điểm ảnh hàng không

Tôn ảnh xám, xám sẫm, đen xám sáng, kiến trúc ảnh loang lổ dạng vẩy ô mạng, chấmmịn, mạng thuỷ văn không rõ, địa hình sườn dốc trung bình bị phân cắt mạnh. Quan hệ địa tầng và tuổi.Hệ tầng Nà Quản có quan hệ chỉnh hợp trên hệ tầng Mia Lé và chuyển tiếp lên hệ

tầng Bản Cỏng, quan sát được ở các mặt cắt Bản Nậm Đin, Bản Lũng Rẩu – Bản Lũng Lang… phía trên là đá vôi hạt nhỏ màu xám sáng phân lớp không đều từ trung bình đến dày chứa phong phú hóa thạch Lỗ tầng của hệ tầng Bản Cỏng. Hệ tầng chứa phong phú hóa thạch Lỗtầng và Vỏ nón Spinatrypa cf. Nana (Khalfina), Atrypida (HQ. 2259/2), Vỏ nón Nowakia (HQ. 2259/3) Stachyodes sp; Hermatoporella sp; Thamnopora; Crinoidea indet (HQ. 2259/3)Caliaporareducta Yanet (HQ. 7191/2); Crassialveolites sp. (cf. Crassus Lec); Trachyporadubatolovi Tong – dzuy ( HQ. 1383); Amphipora ramosa minor Riab; Amphipora angusia

Lec., Amphipora cf. rudis Lec (HQ. 37, HQ. 40); Stachyodes sp; Hermatoporella sp (HQ.2259)... Tập hợp hóa thạch có mặt chủ yếu từ Emsi đến Givet có ở nhiều nơi là cơ sở địnhtuổi cho hệ tầng là Devon sớm – giữa (D1-2e).

Ảnh 2(a,b). Hóa thạch Lỗ tầng và San hô trong đá vôi chứa silic màu xám đen. Ảnh: Vũ Quang Lân

Vài nét môi trường thành t ạoSự có mặt các đá của hệ tầng là đá vôi vi hạt đến hạt nhỏ, đá vôi sét, đá vôi silic, và các

nhóm hóa th ạchSan hô, Lỗ tầng, Vỏ nón đã phản ảnh hệ tầng thành tạo trong môi trường biển

nông, có yếu tố vùng nước sâu, với nguồn cung cấp vật liệu chủ yếu trầm tích carbonat - silic.Khoáng sản liên quan Qua k ết quả phân tích mẫu hóa carbonat, cho thấy đá vôi của hệ tầng đạt yêu cầu làm

đá vôi ximăng ( CaO: 51,59-54,68; MgO: 0,01-2,82...). Ngoài ra còn dùng để làm vật liệu rảiđường. 2. Hệ tầng Bản Cỏng (D2bcg )

Hệ tầng Bản Cỏng do Vaxilepskaia E.D (1965) xác lập để mô tả tầng đá vôi màu xámtr ắng phân lớp dày đến dạng khối có tuổi Frasni, song chưa nêu ra mặt cắt chuẩn. Phạm ĐìnhLong và nnk (1974) [6] xếp các đá vôi màu xám trắng phân lớp dày đến dạ ng khối vào phụđiệp dưới điệp Bằng Ca tuổi Givet và coi chúng chuyển tướng ngang với các trầm tích lụcnguyên - silic cùng tuổi. Nguyễn Hữu Hùng và nnk (2001) đã mô tả lại hệ tầng Bản Cỏng có

tuổi Devon giữa - muộn. Nguyễn Công Thuận và nnk (2005) [5] đã khôi phục hệ tầng BảnCỏng tuổi Givet có mặt cắt chuẩn từ Lũng Hoài đến bản Sa Tao. Chúng tôi sử dụng phân chia

a b



175

Quan hệ địa tầng và tuổi Hệ tầng có quan hệ chỉnh hợp dưới hệ tầng Nà Đắng và trên hệ tầng Nà Quản. Các

hóa thạch Lỗ tầng đ ược p hát h iện trong hệ tầng : Stachyodes Paralleloporoides Les; Amphipora ramosa (Phill); Dendrostella Trigemme (Quensted) Amphipora cerbataalaikiensis Yav; Trupetostroma sp; Pseudogrypophyllum sp; Amphipora ramosa (Phill);

Alveolitella polelovi (Peetz); Amphipora cf. Laxeperforata Lec; Amphipora ramosa minor Riab; Amphipora minima Ermak ( HQ. 7191/4; HQ. 7191/6; HQ. 7192; HQ. 7192/2; HQ.7193/1) có tuổi Givet và đối sánh thạch học với nhóm tờ Trùng Khánh, nơi lộ ra đầy đủ hệtầng và chứa phong phú hóa thạch San hô tuổi Givet, tuổi của hệ tầng Bản Cỏng được xếp vàoGivet (D2bcg ).

Vài nét môi trường thành tạo: Hệ tầng có thành phần là đá vôi và chứa phong phú cácnhóm hóa thạch San hô, Lỗ tầng, đặc trưn g của biển nông đã phản ánh điều kiện thành tạotrong môi trường biển nông với nguồn cung cấp vật liệu chủ yếu trầm tích carbonat.

Khoáng sản liên quan Qua k ết quả phân tích mẫu hóa carbonat cho thấy đá vôi của hệ tầng đạt yêu cầu làm

đá vôi xi măng (CaO: 50,47 – 54,96%; MgO: 0,20-0,6%;.... Ngoài ra còn dùng làm vật liệu rải

đường.

Ảnh 3. Hóa thạch Trùng lỗ Parathuramminavasiljevae tuổi Devon giữa Givet, hệ tầng BảnC ỏng (HQ. 7191/4). Tiết diện ngang x 50.

Ảnh 4. Hóa thạch Trùng lỗ Cribroauroria grandipor tuổi Devon giữa Givet, hệ tầng BảnC ỏng (HQ. 7191/3). Tiết diện ngang x 50.

Bảng 1. Thành phần hóa học của các đá carbonat khu vực xã Vân An

Số TT Hệ tầng Trọng lượng (%) các oxit chính

CaO MgO MKN CKT

1 Nà Quản 51,59-54,68 0,01-2,82 43,55-43,77 0,26-1,46

2 Bản Cỏng 50,47-54,96 0,20-0,60 39,85-43,79 0,40-0,86

3 Nà Đắng 54,23-54,68 0,12-0,52 43,05-43,15 1,22-1,24

4 Tốc Tát 50,75-53,84 0,69-0,81 40,77-43,00 0,94-5,16

3. Hệ tầng Nà Đắng (D2-3nđ )Hệ tầng Nà Đắng do Nguyễn Công Thuận và nnk. (2005) [5] xác lập theo mặt cắt

vùng Nà Đắng, huyện Hạ Lang, tỉnh Cao Bằng. Hệ tầng được tách từ khối lượng đá vôi xenđá vôi silic thuộc phần cao nhất của hệ tầng Bản Cỏng Dovjicov A.E., và nnk, 1965 [2]. Hệtầng đã được Trần Văn Trị, 1977 [9] xếp vào hệ tầng Nà Quản - phân hệ tầng trên.



176

Hệ tầng đặc trưng bởi các đá vôi màu đen, xám đen, xám tr ắng, đá vôi vi hạt, đá vôisilic, silic vôi, đá vôi sét, đá phiến silic, silic chứa vôi. Dày 220 (hình 1, 2), ảnh 5,6.

Hệ tầng được mô tả bởi các mặt cắt: 1. M ặt cắt Bản Nậm Đin (HQ. 7194 – HQ. 7197), hệ tầng gồm 3 hệ lớp từ dưới lên

như sau:

+ Hệ lớp 1: sét silic, đá vôi silic, đá vôi sét màu đen, chứa các ổ silic 5-10cm. Đá phânlớp trung bình đến mỏng. Dày 145m. + Hệ lớp 2: đá vôi, vôi sét phân dải màu xám nhạt, đá vôi sét phân dải thanh màu xám

đen, ít lớp đá vôi sét, đá vôi màu xám, xám đen, chứa phong phú hóa thạch Vỏ nón: Palmatolepis sp., Polygnathus sp. Dày 50m.

+ Hệ lớp 3: đá vôi hạt nhỏ màu xám đen phân lớp trung bình - dày. Dày 25m.2. T ại điể m khảo sát HQ. 812 : đá vôi màu xám đen, xám sáng phân lớp dày, đá vôi

màu xám đen chứa silic và chứa phong phú hóa thạch Trùng lỗ: Tikhinella sp (HQ. 812/1);hóa thạch Tảo Renalcis nubiformis (HQ. 812/1; HQ. 812/2); hóa thạch Lỗ tầngStromatopoproidea (HQ. 812/4); Amphipora cf. Rudis; Amphipora angust (HQ. 812) và một

số điểm khảo sát và mặt cắt lộ trình có thành phần tương tự được đề cập ở trên.

a b Ảnh 5(a,b). Đá vôi màu đen phân l ớp dày – d ạng khối chứa Amphypora và San hô 4 tia vàhóa thạch Lỗ tầng. T ại vết lộ HQ.7195.

Ảnh: Hoàng Bá Quyết

a b Ảnh 6 (a,b). Hóa thạch Tảo Renalcis nubiformis.(a), Hóa thạch Trùng lỗ Tikhinella sp.(b) tuổi

Devon muộn. Hệ tầng Nà Đắng. Mẫu HQ. 812/1. Tiết diện chéo x 25. Ảnh: Đoàn Nhật Trưởng



178

D3tt

D3 bc

Ảnh 7. Quan hệ chuyển tiếp giữa đá phiến sét silic, silic sét màu xám đen xen ít lớp đá vôi silic màu

đen hệ tầng Bằng Ca với đá vôi phân dải màu xám trắng có xen ít lớp đá vôi màu xám đen hệ tầng TốcTát. T ại điểm khảo sát HQ. 845.

Ảnh: Hoàng Bá Quyết Đặc điểm thạch học + Đá vôi sét silic bị ép biến chất yếu (HQ.7191/2) có kiến trúc vi hạt, sét biến d ư, cấu

tạo định hướng. Thành phần (%): calcit: 55; sét + sericit + chlorit: 30; chalcedon: 15.+ Đá vôi vi hạt lẫn sét (HQ.7197/3) có kiến trúc vi hạt, cấu tạo định hướng. Thành phần

(%) : calcit: 90; sét :10; khoáng vật quặng: vài hạt. Đặc điểm địa vật lý Tổng hợp kết quả đo mẫu tham số các đá của hệ tầng không có độ từ cảm và độ từ dư,

mật độ 2,59 - 2,69g/cm3, tính chất phóng xạ: Qutđ: 3 - 12 x 10- 4

Đặc trưng của hệ tầng chủ yếu là trầm tích sét - silic, đá vôi sét đen, đá phiến sét, sét

silic, ít thấu kính đá vôi - silic màu xám đen, thấu k ính đá vôi, và trong thấu kính đá vôi chứa

%; QK: 0,56 – 1,64 %; QU: 0- 3ppm; Qth: 6 – 12 ppm.

Đặc điểm trên ảnh hàng không Tôn ảnh xám tối, kiến trúc ảnh dạng tổ ong, dạng vẩy, địa hình karst xâm thực. Quan hệ địa tầng và tuổi Hệ tầng có quan hệ chuyển tiếp liên tục từ hệ tầng Nà Đắng ( HQ. 811a; HQ.7197),

còn phía trên chuyển tiếp lên hệ tầng Tốc Tát (HQ. 811; HQ.7199), được quan sát khá rõ tạimặt cắt Bản Nậm Đin xã Vân An và ở nhóm tờ Hà Quảng.

Trong nhóm tờ, hệ tầng mới được phát hiện một số hoá thạch Vỏ nón: Stylonina sp(HQ. 7199/1; HQ. 7199/2), hóa thạch Răng nón: Hindeodella sp; Polygnathus sp;

Palmatolepis Hassi; Palmatolepis Triangularis (HQ. 811/3; HQ.811/4).

Hóa thạch Răng nón chủ yếu được phát hiện trong các lớp đá vôi và thấu kính đá vôisét silic màu xám đen. Do vậy mặt cắt có các trầm tích tương tự ở nhóm tờ Trùng Khánh vànghiên cứu chuyên đề của Tạ Hoà Phươ ng, Phạm Kim Ngân,...trong năm gần đây, đã pháthiện Răng nón trong thấu kính đá vôi thuộc phần trên hệ tầng Bằng Ca (Paltolepis subrrecta)tuổi Frasni và các dạng hoá thạch Trùng lỗ Nanicella prorrecta thường gặp trong Devonmuộn, Frasni. Kết quả phân tích mẫu hóa thạch của nhóm tờ cho thấy hóa thạch Răng nón cótuổi thuộc phần cao của Frasni và chớm sang Famen. Do đó, hệ tầng có tuổi Devon muộn,Frasni là đúng đắn.

Vài nét môi trường thành tạo



182

[3]. Đặng Trần Huyên (chủ biên), 2007. Báo cáo đề tài "Địa tầng các trầm tích PhanerozoiĐông Bắc Bộ". Lưu tr ữ Viện nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản, Hà Nội. [4]. Đoàn Kỳ Thụy (chủ biên), 2001. Bản đồ Địa chất và khoáng sản Việt Nam tỷ lệ1: 200.000 Lạng S ơ n (F - 48 - XXIII) kèm theo thuyết minh. Cục Địa chất và Khoáng sảnViệt Nam xuất bản, Hà Nội.

[5]. Nguy ễn Công Thuận(chủ biên), 2005. Báo cáo địa chất và khoáng sản nhóm tờ Trùng Khánh,tỷ lệ 1: 50.000. Lưu tr ữ Trung tâm Thông tin - Lưu tr ữ Địa chất, Hà Nội. [6]. Phạm Đình Long (chủ biên), 1974. Bản đồ Địa chất và khoáng sản Việt Nam tỷ lệ1: 200.000 Chinh Si - Long Tân (F - 48 - XI & F - 48 - XVII) kèm theo thuy ết minh. CụcĐịa chấtvà Khoáng s ản Việt Nam xuất bản, Hà Nội. [7]. Phạm Kim Ngân (chủ biên), 2001. Báo cáo đề tài " Nghiên cứu cổ sinh địa tầng và tướngđá cổ địa lý các thành tạo trầm tích Devon thượng - Carbon hạ Bắc Việt Nam". Lưu tr ữ Trungtâm Thông tin - Lưu tr ữ Địa chất, Hà Nội [8]. Ph ạm Đình Trưởng(chủ biên), 2009. Báo cáo địa chất và khoáng sản nhóm tờ Lạng Sơn, tỷ lệ1: 50.000. Lưu tr ữ Trung tâm Thông tin- Lưu tr ữ Địa chất, Hà Nội. [9]. Tr ần Văn Tr ị (chủ biên), 1977. Bản đồ địa ch ất Việt Nam. Phần miền Bắc tỷ lệ 1:

1.000.000, kèm theo thuyết minh. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. [10]. Tống Duy Thanh, Vũ Khúc (đồng chủ biên), 2005. Các phân vị địa tầng Việt Nam. NXBĐại học Quốc gia, Hà Nội. [11]. V ũ Quang Lân(chủ biên), 2011. Báo cáo địa chất và khoáng sản nhóm tờ Hà Quảng, tỷ lệ 1:50.000. Lưu tr ữ Trung tâm Thông tin- Lưu tr ữ Địa chất, Hà Nội. [12]. Vũ Khúc (chủ biên), 2000. Sách tra cứu các phân vị địa chất Việt Nam. Cục Địa chất vàKhoáng sản Việt Nam, Hà Nội.

SUMMARYThe continuityof Devonian sedimentary rocks in the Van An area, Ha Quang district,

Cao Bang provinceHoang Ba Quyet, Notheran Geological Mapping Division

The Vân An Commune area, Hà Quảng District, Cao Bằng Province, comprise athick succession of carbonate rocks that were deposited continuously from Earrly to Late

Devonian. Rresults of geological mapping of the Hà Quảng Map Group at 1:50,000 scalediscovered the relationship of the rock units, composition and fossils indicating the constantdeposition of the Devonian sedimentary sequences in this area.




192

Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần t hứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012

ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO-KIẾN TRÚC QUẶNG SẮTỞ MIỀN BẮC VIỆT NAM VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG

Trần Bỉnh Chư, Ngô Xuân Đắc

Hoàng Thị Thoa, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Tóm tắt: Trên lãnh thổ miền Bắc Việt Nam (MBVN) quặng sắt có thành phần khoáng vậttương đối đơn giản, chủ yếu là magnetit, hematit, hydrohematit và goethit với hơn 10 loại cấut ạo quặng: xâm tán, mạch, mạng mạch, dải, đặc sit, vi mạch, thận, sót, dạng đất, viền, vỏ,dăm, toả tia và nhũ. Vùng nghiên cứu có 10 loại kiến trúc quặng; theo mức độ phổ biến gồmcó: kiến trúc hạt tha hình, hạt nửa tự hình, gặm mòn, keo, giả hình, mạng lưới, kim que, tàndư, khảm, hạt tự hình.

Nghiên cứu thành phần khoáng vật, cấu tạo, kiến trúc quặng góp phần xác lập nguồn gốc mỏvà định hướng công tác tìm kiếm- thăm d ò đạt hiệu quả, đồng thời giúp các nhà nghiên cứucông nghệ đề xuất được dây chuyền hợp lý và thu hồi chúng. Tuyệt đại bộ phận quặng sắt,

được dùng trong ngành luyện kim đen để sản xuất gang, thép. Tuy nhiên, một số quặng sắtnghèo có thể sử dụng để sản xuất bột màu, sơn hoặc phụ gia xi măng.1. Khái quát đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu 1.1. V ị trí vùng nghiên cứu

Diện tích vùng nghiên cứu thuộc lãnh thổ Miền Bắc Việt Nam (MBVN). Theo Hiệpnghị Giơnevơ (1954), MBV N là một phần lãnh thổ rộng lớn kéo dài từ cực bắc đến vĩ tuyến17, nơi đây bản đồ địa chất phần MBVN tỷ lệ 1/500000 của nước Việt Nam dân chủ cộng hoàđược thành lập (Dovjikov, nnk. 1965) bao gồm Đông Bắc Bắc Bộ (ĐBBB), Tây Bắc Bắc Bộ(TBBB) và Bắc Trung Bộ (BTB). 1.2. Khái quát địa tầng

Trên lãnh thổ MBVN có mặt các đá trầm tích, trầm tích -phun trào có tuổi khác nhau,

từ Mesoproterozoi đến Kainozoi; thành phần và mức độ biến chất khác nhau. Các thành tạoPaleo-Mesoproterozoi gồm các hệ tầng Suối Chiềng, hệ tầng Núi Con Voi. Các thành tạo Neoproterozoi-Cambri hạ gồm các H ệ tầng Sông Chảy (ĐBBB), Nậm Cô và Sa Pa (TBBB), Bù Khạng (BTB, các hệ tầng Đá Đinh (TBBB), Đèo Sen (BTB). Cambri: Tr ầm tích Cambri hạ; hệ tầng Cam Đường (TBBB). Tr ầm tích Cambri trung hệ tầng Mỏ Đồng (ĐBBB); hệ tầngHà Giang (ĐBBB), hệ tầng Sông Mã (TBBB). Tr ầm tích Cambri thượng; hệ tầng ChangPung, hệ tầng Thần Sa, hệ tầng hàm Rồng (TBBB). Cambri hạ - Orđovic: Các thành tạoCambri hạ - Orđovic thuộc hệ tầng Bến Khế. Orđovic: Các thành tạo Orđovic thuộc hệ tầngLutxia, hệ tầng Nà Mọ, hệ tầng Đông Sơn (BTB). Orđovic thượng -Silur : Tr ầm tích Orđovic thượng-Silur gồm hệ tầng Sinh Vinh phủ bất chỉnh hợp lên hệ tầng Bến Khế và trên đó là cáchệ tầng Tấn Mài, hệ tầng Cô Tô (ĐBBB), hệ tầng Phú Ngữ (ĐBBB), hệ tầng Sông Cả, hệ tầng

Khe Tre và hệ tầng Long Đại (BTB). Silur thượng - Đevon hạ: Tr ầm tích Silur thượng gồm đávôi, sét vôi của hệ tầng Bô Hiêng (TBBB), hệ tầng Xuân Sơn (ĐBBB) và cát kết, bột kết, đá

phiến vôi, thấu kính đá vôi hệ tầng Đại Giang (BTB). Tr ầm tích Silur thượng - Đevon hạ có hệtầng Huổi Nhị (BTB) gồm cát kết, bột kết, đá phiến phủ lên hệ tầng Sông Cả (BTB). Đevon:Tr ầm tích Đevon ở Việt Nam nói chung và MBVN nói riêng chủ yếu là lục nguyên-carbonat.Tr ầm tích Đevon hạ gồm cuội kết cơ sở, cát kết, bột kết, đá phiến tướng lục địa của các hệtầng Si Ka, Bắc Bun (ĐBBB); cát bột kết, đá phiến sét, đá vôi tướng biển của các hệ tầng MiaLé, Đại Thị (ĐBBB), Sông Mua, Bản Nguồn và Nậm Pìa (TBBB), Rào Chan (BTB). Ngoàira còn có đá phiến sét, đá vôi, đá hoa, đá phiến silic chứa mangan của hệ tầng Phia Phương vàđá vôi, đá hoa và đá phiến vôi của hệ tầng Phia Khao (ĐBBB). Trias: Xếp vào Trias hạ là cácthành tạo lục nguyên ít carbonat gồm các hệ tầng Lạng Sơn (ĐBBB), Cò Nòi đá lục nguyên

xen phun trào của các hệ tầng Hồng Ngài (TBBB), Sông Hiến và Bắc Thủy (ĐBBB). Cácthành tạo Trias trung gồm đá phun trào axit của các hệ tầng Khôn Làng, Lân Pảng (ĐBBB),



194

trong quặng nguồn gốc nhiệt dịch (trong hematit) Fe: 41,5-50% đến 67% (magnetit); SiO 2:14-19%; Al2O3: 7,19-11,61%. 3. Đặc điểm thành phần khoáng vật, cấu tạo và kiến trúc quặng sắt

Trên cơ sở nghiên cứu hơn 60 mẫu khoáng tướng, đượ c lấy từ các mỏ/điểm quặng sắtở MBVN: chủ yếu các mỏ ở TBBB (Quý Xa, Làng Vinh, Làng Cọ, Kíp Tước, Amuc Sung,

Làng Lếch, Làng Mỵ- Hưng Khánh), ĐBBB (Mỏ Tòng Bá), BTB (mỏ Thạch Khê) kết hợpvới tổng hợp và phân tích tài liệu hiện có, đã chỉ ra một số đặc điểm thành phần khoáng vậtquăng sau đây:

Magnetit (FeO.Fe2O3) là khoáng vật phổ biến nhất trong vùng nghiên cứu, tần suấtxuất hiện tới 76,6% (trong mẫu khoáng tướng), còn lại là hematit và KVPQ. Magnetit tồn tạitrong quặng sắt nguyên sinh như ở Amucsung , Bản Vược, Khe Lếch, Kíp Tước, Làng Mỵ,Thạch Khê, Tòng Bá, và trong quặng sắt thứ sinh như ở Quý Xa. Magnetit ở Quý Xa tồn tạidưới dạng các mảnh dăm đã bị bào mòn đôi chút. Đặc điểm chung của magnetit là có từ tínhmạnh, màu đen, nâu đen; vết vạch đen và nâu sẫm; ánh kim; độ cứng cao. Nhưng có điểmkhác là magnetit một số nơi trong vùng như Bản Vược, Khe Lếch, Làng Mỵ đã bị biến đổi

phần lớn thành khoáng vật mới nên quan sát bằng mắt thường dễ bị nhầm lẫn và ngay khi

quan sát dưới kính lúp và kính hiển v i cũng không dễ dàng nhận thấy. Như trên có nói đến,magnetit ở Quý Xa có đặc điểm chung là kích thước rất nhỏ 0,1 – 0,3mm tồn tại dưới dạngcác mảnh dăm nên chỉ có thể phát hiện dưới kính hiển vi phản xạ. Magnetit tồn tại dưới dạngcác hạt tha hình và nửa tự hình xâm tán trên nền các khoáng vật phi quặng ở Thạch Khê,Amucsung, Bản Vược, Khe Lếch, Kíp Tước hoặc chúng tập hợp thành dải xen kẽ với nhữngdải quarzit như ở Làng Mỵ hoặc chúng tồn tại trong các mảnh dăm như ở Quý Xa.Trên nềncác khoáng vật magnet it trong vùng (tr ừ Amucsung, Kíp Tước, Thạch Khê) còn lại hâù hếtđều bị biến đổi thành maghemit hoặc hematit. Các khoáng vật mới này thường gặm mòn phầnrìa ngoài hoặc phát triển theo các khe nứt thành vi mạch hay mạng mạch trên nền khoáng vậtmagnetit.

Số lượng maghemit trong mẫu ở các khu vực khác nhau, chủ yếu ở TBBB, phân bốkhông đồng đều và dao động trong phạm vi rộng từ ít hoặc 1- 2% (Làng Mỵ, Khe Lếch) đến40 – 65% (Bản Vược), thậm chí 80% (Amucsung).

Kích thước các tinh thể magnetit thay đổi lớn từ 0,02-0,05 đến 0,2- 0,3 -0,4, 0,5mm.Cá biệt có những tinh thể chỉ đạt 0,01mm (mẫu KM1, KM2) nhưng có một số tinh thể đạt tới0,1mm (mẫu KA1).

Hematit (Fe2O3) là khoáng vật phổ biến thứ hai sau magemit có trong vùng nghiêncứu (trừ Võ Lao).Tần suất xuất hiện của hematit là 56,6% trong mẫu khoáng tướng. Khoángvật này gặp ở các khu Amucsung, Khe Lếch, Bản Vược, Làng Mỵ, Quý Xa, Thạch Khê vàTòng Bá. Dưới kính hiển vi phản xạ phân biệt được hai thế hệ hematit: Hematit thế hệ I. Bằngmối quan hệ giữa các khoáng vật và đặc điểm kiến trúc có thể cho rằng hematit thế hệ I có

nguồn gốc nội sinh gặp ở Amucsung và Khe Lếch với hàm lượng khá cao, có một số mẫu đạt35% hoặc 40%. Hầu hết hematit thế hệ I tồn tại dưới dạng kiến trúc hạt nửa tự hình và hạt tha hình còn

gặp kiến trúc dạng kim que rất đặc trưng. Các thể hình kim, hình que của hematit thế hệ I phân bố lộn xộn trên nền khoáng vật phi quặng. Kích thước các kim, que cũng rất khác nhau(0,01x0,35mm), (0,02 x 0,5mm), (0,05x0,8mm). Cá biệt có tinh thể hematit hì nh kim dài 1 -2mm.

Hematit thế hệ II với số lượng không cao nhưng mức độ phổ biến rất rộng. Hầu hếtcác nơi ở TBBB, ĐBBB, BTB, trừ Võ Lao ở đâu có mặt khoáng vật magnetit thì nơi đó cómặt hematit thế hệ II. Hematit thế hệ II phát triển ở phần rìa ngoài hoặc phát triển trong cáckhe nứt của magnetit. Ranh giới giưã maghemit bị biến đổi (martit hoá) và hematit thế hệ II

có sự chuyển tiếp từ từ, hình dạng cong queo, vũng vịnh, điển hình là kiến trúc hạt gặm mònvà vi mạng mạch.



195

Chalcopyrit (CuFeS2) gặp nhiều trong các mẫu ở Sin Quyền, Bản Vược và ThạchKhê. Chalcopyrit cùng magnetit và ilmenit xâm tán thưa trên nền khoáng vật phi quặng (BảnVược). Ở Thạch Khê, chalcopyrit đi cùng với các sulfua khác: pyrit, galenit, pyrotin, sfalerit.Số lượng chalcopyrit rất ít và kích thước rất nhỏ, tuy vậy các tính chất vật lý của nó cũngđược quan sát và thể hiện rõ nét dưới ánh sáng phản xạ.

Pyrit (FeS2) gặp nhiều trong các mẫu ở Sin Quyền; một số mẫu ở Bản Vược và ThạchKhê. Pyrit, chalcopyrit cùng magnetit và pyrotin xâm tán thưa trên nền khoáng vật phi quặng. Ilmenit (FeTiO3) chỉ gặp ở Bản Vược với tần suất xuất hiện là 13,3% hay đi cùng

magnetit và hematit.Dưới ánh sáng phản xạ ilmenit có màu xám, khả năng phản xạ thấp, độ cứng cao.

Ilmenit xâm tán thưa trên nền phi quặng, kiến trúc hạt nửa tự hình và hạt tha hình với kíchthước thay đổi trong phạm vi 0,01 – 0,1mm, đôi chỗ kích thước đạt 0,2 -0,3mm. Nhìn chunghàm lượng ilmenit trong các mẫu thấp dưới 1%, riêng mẫu KV4 đạt 2%. Ở phần rìa, khoángvật ilmenit bị biến đổi thành magemit.

Pyrotin chỉ gặp trong các mẫu ở Amusung, Võ Lao, Sin Quyền, Thạch Khê. Pyrotin tồntại dưới dạng các tinh thể hạt nửa tự hình và hạt tha hình với kích thước nhỏ 0,01 – 0,1mm.

Pyrotin xâm tán trên nền khoáng vật phi quặng và magnetit. Dị hướng, độ cứng trung bình. Hydrohematit (Fe2O3.nH2O) gặp ở Quý Xa với tần suất xuất hiện 10%. Số lượng

hydrohematit trong tập mẫu không đồng đều. Có mẫu không gặp, có mẫu 1% nhưng có mẫudạt 25%, trung bình khoảng 10%.

Menicovit (FeS2) xuất hiện khoảng 10% trong tổng các khoáng vật có mặt ở Võ Laovà Quý Xa. Căn cứ vào quan hệ của menicovit và các khoáng vật khác cũng như cấu trúc củanó, các tác giả báo cáo xác định đây là loại khoáng vật được thành tạo do quá trình ngoại sinh.

Maghemit (Fe2O3) có tần suất xuất hiện 50%, gặp ở Bản Vược, Khe Lếch và Làng Mỵ.Maghemit là khoáng v ật do magnetit biến đổi thành. Về hình thái, maghemit rất giống hematit domartit hoá như đ ã mô tả ở trên nhưng nó đẳng hướng và có từ tính. Số lượng maghemit trong cácmẫu cũng rất khác nhau, có mẫu không gặp, có mẫu đạt tới 50%. Về tính chất vật lý, maghemit cónhiều điểm tương đồng với magnetit như từ tính mạnh, có tính đẳng hướng, nhưng độ cứng thấphơn magnetit và màu khoáng v ật dưới kính hiển vi phản xạ không có sắc nâu mà là màu xám sánggiống hematit. Maghemit luôn đi cùng magnetit, gặm mòn thay thế magnetit ở phần rìa ngoài. Cóchỗ maghemit thay thế hầu như toàn bộ magnetit nên có kiến trúc giả hình. Đôi nơi gặp maghemit

phát triển trong các khe nứt của magnetit tạo nên kiến trúc mạng lưới và gặm mòn. Maghemitxuất hiện tương đối đồng đều trong các mẫu (Làng Mỵ). Hàm lượng maghemit dao động khoảng10 – 15%, r ất ít mẫu đạt trên 20% và dưới 10%. Kích thước maghemit tuỳ thuộc vào mức độ biếnđổi magnetit, nhưng thông thường dao động trong kho ảng từ 0,1-0,3 đến 0,5 - 0,7mm.

Vàng (Au) được phát hiện với số lượng nhỏ, chỉ gặp một vài tinh thể nhỏ trong mấuKA4 ở Amucsung. Kích thước các hạt vàng nhỏ hơn 0,01mm không bị oxi hoá và xâm tán

trên nền khoáng vật tạo đá. Đây là lần đầu tiên Vàng (Au) được phát hiện trong mẫu quặng sắtthành phần hematit ở Việt Nam. Sfalerit (ZnS) được phát hiện ở các mẫu quặng sắt mỏ Thạch Khê, Tòng Bá, đi cùng

với các sulfua khác như galenit , pyrotin, pyrit.Galenit (PbS) được phát hiện ở hai mẫu quặng sắt mỏ Thạch Khê, Tòng Bá đi cùng

với các sulfua khác sfalerit, pyrotin, pyrit.Molipdenit (MoS2) được phát hiện duy nhất và là lần đầu tiên ở mẫu quặng sắt mỏ

Thạch Khê; đi cùng với các sulfua khác như galenit, sfalerit, pyrotin, pyrit, pyrotin vàmagnetit. Molipdenit khá tự hình, hình lăng trụ, các khoáng vật sulfua kim loại này đều có hạttha hình, hình lăng trụ dài (molipdenit); kích thước rất nhỏ, dao động 0,01 -0,2 mm, cá biệtđến 0,4 (đối với sfalerit).

Goethit (HFeO2) là khoáng vật thứ sinh khá phổ biến trong vùng nghiên cứu với tầnsuất xuất hiện là 46,6%, gặp ở Quý Xa, Võ Lao, Bản Vược, Trại Cau, Tiến Bộ, Linh Nham,



196

Amucsung, Goethit tạo tập hợp dạng thận, vỏ, toả tia, kiến trúc keo với độ cứng khá cao, màuxám sáng, dị hướng mạnh. Goethit còn tồn tại dưới dạng xi măng làm chất gắn kết các mảnhvụn của đá. Có loại goethit được biến đổi từ maghemit, magnetit hoặc hematit tạo nên cácviền bao quanh và gặm mòn các khoáng vật sinh trước. Trong số các mẫu gặp goethit, ở VõLao có hàm lượng cao và đồng đều hơn cả (15 -20%), sau đó là Quý Xa (8 -10%).

4. Đặc điểm cấu tạo và kiến trúc quặng sắt ở MBVN Từ kết quả thống kê nghiên cứu cho thấy trên lãnh thổ MBVN có hơn 10 loại cấu tạoquặng: xâm tán, mạch, mạng mạch, dải, đặc sit, vi mạch, thận, sót, dạng đất, viền, vỏ, dăm,toả tia và nhũ. Trong số các loại cấu tạo trên, tần suất xuất hiện chúng trong tập mẫu rất khácnhau từ 86,6% (cấu tạo xâm tán) đến 16,6% (cấu tạo thận, vi mạch) và 3,3% (cấu tạo toả tia,nhũ). Vùng nghiên cứu có 10 loại kiến trúc quặng (theo mức độ phổ biến) gồm: kiến trúc hạttha hình, hạt nửa tự hình, gặm mòn, keo, giả hình, mạng lưới, kim que, tàn dư, khảm, hạt tựhình. Kiến trúc hạt tha hình có tần suất xuất hiện 83,3%; có mặt hầu hết trong các mẫu nghiêncứu. Trên cơ sở trực tiếp ngh iên cứu hơn 60 mẫu khoáng tướng, được lấy từ các mỏ/điểmquặng sắt ở MBVN và kết hợp với nguồn tài liệu lưu trữ hiện có, chúng tôi tập hợp được đãchỉ ra một số đặc điểm thành phần khoáng vật quăng sau đây:

Bảng 1. Một số dạng cấu tạo- kiến trúc quặng sắt MBVN TT

Cấu tạo quặngthường gặp

Mỏ điển hình Kiến trúc quặng

thường gặp Mỏ điển hình

1 Cấu tạo xâm tán Hầu hết các mỏ Kiến trúc hạt tha hình Hầu hết các mỏ 2 Cấu tạo đặc sit Thạch Khê, Kíp tước Kiến trúc hạt tự hình Hầu hết các mỏ nguồn

gốc skarn 3 Cấu tạo mạch Bản Vược,

AmucsungKiến trúc hạt nửa tự hình Amucsung, Khe Lếch,

Làng Mỵ 4 Cấu tạo mạng mạch Bản Vược, Amucsung Kiến trúc gặm mòn và tàn dư Hầu hết các mỏ5 Cấu tạo vi mạch Bản Vược,

AmucsungKiến trúc keo Quý Xa, Võ Lao

6 Cấu tạo dải Làng Mỵ Kiến trúc giả hình Quý Xa, Võ Lao, BảnVược, Amucsung7 Cấu tạo dạng đất Quý Xa, Võ Lao Kiến trúc mạng lưới Bản Vược8 Cấu tạo toả tia Quý Xa, Võ Lao Kiến trúc hình kim Amucsung, Quý Xa9 Cấu tạo thận Quý Xa Kiến trúc khảm Làng Mỵ, Amucsung.10 Cấu tạo vỏ Quý Xa, Kiến trúc hạt tự hình Làng Mỵ11 Cấu tạo khung Quý Xa, Võ Lao Kiến trúc gặm mòn Làng Mỵ, Amucsung.

5. Tiềm năng quặng sắt vùng nghiên cứu và định hướng sử dụng 5.1. T ổng trữ lượng - tài nguyên qu ặng sắt vùng nghiên cứu

Tài nguyên- tr ữ lượng quặng sắt toàn vùng nghiên cứu vào khoảng 3 tỷ tấn. Tàinguyên- tr ữ lượng q u ặng sắt đ ã xác địn h k hoản g 4 0 0triệu tấn ở Tây Bắc Bắc Bộ với trữlượng thăm dò các cấp (cũ) khoảng 130 triệu tấn, chủ yếu quặng sắt phong hoá. Riêng quặngsắt b iến chất có thể đạt tới trên 2 00 triệu tấn (hàm lượng sắt trung b ình khoảng 3 5%). Tàinguyên- tr ữ lượng quặng sắt ở Đông Bắc Bắc Bộ khoảng 600 triệu tấn. Trung Trung Bộkhoảng 600 triệu tấn, trong đó tuyệt đại bộ phận khoảng 540 triệu thuộc mỏ sắt Thạch Khê [1,2].5.2. Định hướng sử dụng quặng sắt vùng nghiên cứu Ở MBVN, tuyệt đại bộ phận quặng sắt, như chúng ta đã biết, được dùng trong ngành luyệnkim đen để sản xuất gang, thép. Đó là lĩnh vực chủ yếu. Tuy nhiên, một số quặng sắt nghèo cóthể sử dụng để sản xuất bột màu, sơn hoặc phụ gia xi măng.

Nhóm nguyên liệu mang màu đỏ là oxit sắt không chứa nước (tức là Fe 2O3). Thực chấtđó là quặng sắt gồm các biến thể ẩn tinh của hematit hàm lượng Fe 2O3 thay đổi từ 35 đến

70%. Nguyên liệu phụ gia xi măng, hai nguyên liệu chính để sản xuất xi măng là đá vôi và

đất sét (chiếm 90- 95% khối lượng). Thành phần hóa học chủ yếu của phối liệu gồm 04 oxit



198

6. Kết luận MBVN là một phần lã nh thổ rộng lớn k éo d ài từ cực bắc đến v ĩ tuyến 1 7 .Vùn g

nghiên cứu được tạo nên bởi các tổ hơp thạch kiến tạo (THTKT) khác nhau với các hệ tầngtr ầm tích và các đá magma có tuổi khác nhau. Trong vùng nghiên cứu có gần 90 mỏ/điểmquặng sắt thuộc các kiểu nguồn gốc khác nhau [1, 2].

a. Kiểu nguồn gốc skarn/scacnơ tập trung chủ yếu ở BTB (Thạch Khê- Hà T ĩnh và ởĐBBB (Nà Rụa, Bản Lũng, vv - Cao Bằng) chiếm tuyệt đại bộ phận tài nguyên-tr ữ lượ ngquặng sắt Việt nam. Kiểu nguồn gốc nhiệt dịch ít phổ biến, quy mô nhỏ, gặp ở Bắc Kạn (BảnPhắng), Lào Cai (Bản Vược, Minh Lương) và ở Yên Bái, mớ i chỉ được nghiên cứu sơ bộ. Kiểu nguồn gốc phong hóa điển hình là quặng sắt nâu, đang là đối tượ ng khai thác hiện nay(Tr ại Cau, Linh Nham, Tiến Bộ, Quí Xa, Làng Vinh, Làng Cọ, v.v...). Kiểu nguồn gốc biếnchất (?) hoặc nhiệt dịch trao đổi thay thế (?) phân bố thành đới không liên tục ở bờ phải sôngHồng, từ Lào Cai – Yên Bái đến Phú Thọ (TBBB) và một ít ở Hà Giang (ĐBBB).

b. Thành phần khoáng vật quặng vùng nghiên cứu khá đơn giản chủ yếu là nhóm sắtoxit và sắt hydroxit. TPCI chính là Fe, thứ đến là Mg. TPCH (S, P, Zn, Pb, As, Cu) ở mức cho

phép. Quặng magnetit và hematit/martit có hàm lượng sắt cao (54-65%Fe), có thể luyện kimtr ực tiếp. Quặng sắt kiểu "quarzit" (?) có hàm lượng sắt trung bình 32 -35%Fe là loại quặngnghèo.

c. Cấu tạo và kiến trúc quặng vùng nghiên cứu được hình thành bao gồm cấu tạo vàkiến trúc quặng được hình thành trong hai giai đoạn. Cấu tạo và kiến trúc quặng nguyên sinhkhó gia công, làm giàu trong quá trình tuyển quặng. Cấu tạo và kiến trúc quặng thứ sinh cók ết cấu xốp, bở rời, cấu tạo dạng đất nên gia công và làm giàu thuận lợi, khả năng thu hồi sản

phẩm có ích cao d . Cho đến nay, ở Việt Nam mới chỉ có quặng sắt giàu dùng làm nguyên liệu cho

luyện kim đen. Quặng sắt nghèo nếu làm giàu hợp lý, sẽ làm nguyên liệu cho công nghiệpluyện kim hoặc có thể được sử dụng làm bột màu tự nhiên, phụ gia xi măng nhằm nâng cao

hiệu quả kinh tế, sử dụng tiết kiệm và bảo vệ tài nguyên hữu hạn.e. Một số khuyến nghị:Cần có các công trình nghiên cứu tiếp theo để làm sáng tỏ một số vấn đề về nguồn gốc

mỏ, quan điểm chưa thống nhất (Tòng Bá, Làng Mỵ, Kíp Tước, Làng Phát, v.v...). tiếp tụcnghiên cứu, phân tích bổ sung một lượng mẫu cần thiết để khẳng định khả năng sử dụngquặng sắt trong các lĩnh vực khác như làm phụ gia sản xuất xi măng, sản xuất sơn màu, bộtmàu tự nhiên.


[1]. Tr ần Bỉnh Chư, nnk, 2008. Nghiên cứu thành phần vật chất, phân chia các kiểu quặng sắttrong các thành tạo biến chất rìa tây nam đứt gãy sông Hồng và định hướng sử dụng chúng".

Báo cáo đề tài NCKH cấp Bộ, Mã số: B2008- 02-50[2]. Tr ần Bỉnh Chư, nnk, 2010. Nghiên cứu thành phần vật chất, phân chia các kiểu quặng sắttrong các thành tạo biến chất rìa tây nam đứt gãy sông Hồng và định hướng sử dụng chúng".Báo cáo đề tài NCKH cấp cơ sở, Mã số: T01-- 01[3]. Tr ần Bỉnh Chư, 2004. Mô hình phân loại quặng sắt Việt Nam, Tạp chí KHKT Mỏ - Địachất, số 5, 01- 2004. Đại học Mỏ - Địa chất[4]. Quyết định của Thủ tướng Chính phủ số 124/2 006/QĐ/TTg ngày 30.05.2006 về việc“Phê duyệt Quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng sắt đến năm 2010, địnhhướng đến năm 2020”[5]. Tài liệu Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi khai thác mỏ sắt Quý Xa. Bản dịch tiếng TrungQuốc, 1994. Lưu trữ Tổng công ty thép Việt Nam.

[6]. Trần Văn Trị và nnk 2000. Tài nguyên khoáng sản Việt Nam . Tổng cục Địa chất vàKhoáng sản. Bộ Tài nguyên Môi trường .



199

SUMMARY

Textural and structural chracteristics of iron ores in the Southern Vietnam andtheir orientation to use

Tran Binh Chu, Hoang Thi Thoa, Ngo xuan Dac

University of Mining and Geology Mineral compositions of iron ores in the Northern Vietnam are rather sipmle, mainlymagnetite, hematite, hydrohematite, and goethite. They have more than 10 types of ore

strutures: disseminated, massive, stockwork, veint-veinlets, reniform, soil-like, colloform,breccia, crustified, radiolitic and emulsion textures. There are 10 ore types texture of ironores in the study area, according to popularity including: allotriomorphic, subhedral, hedral,corrode, colloform, veinlet-network, rodlike-needlelike, pseudomorphic, remnants, mosaic,reniform and idiomorphic textures.

The study of mineral compositions, structures, and textures of iron ores in theSouthern Vietnam helps establishing the genesis of ore deposites and orientation toexploration efficiency, as well as help researchers to propose an appropriate technological

scheme. Great majority of iron ores is being used in metallurgy for the production of pigirons and steels. However, some poor iron ore can be used to produce pigments, color paintsor cement additives.




202

Goethit (HFeO2) Goethit tồn tại dưới dạng hạt nhỏ , tạo thành tập hợp dạng keo , vi mạch , đôi chỗ gặp

goethit dưới dạng các hạt giả hình theo pyrit , kiến trúc sót (ảnh 1, 3, 8).

Ảnh 5. Chalcopyrit (Cp),Casiterit (Cas), Covelin (Cov) C ấu tạo xâm tán, viền. Kiến trúc hạt tha hình

Ảnh 6. Pyrit(Py), Chalcopyrit (Cp ) C ấu tạo xâm tán, vi mạch. Kiến trúc hạt t ha hình, keo

Scorodit (FeAsO4)2(H2O): scorodit là khoáng vật thứ sinh của arsenopyrit, tồn tại dưới

dạng keo trong arsenopyrit hoặc tạo thành riềm bao quanh các tinh th ể arsenopyrit.Melnicovit: melnicovit tồn tại dưới dạng hạt , dạng keo thay thế pyrotin với hàm lượngkhông nhiều trong mỏ. 3. Đặc điểm cấu tạo và kiến trúc quặng

Nghiên cứu cấu tạo & kiến trúc quặng không chỉ có ý nghĩa trong việc chỉ ra các dạngcấu tạo, kiến trúc quặng gặp trong mỏ mà còn có ý nghĩa trong việc lập lại thứ tự sinh thànhcác khoáng vật từ đó xác định được các thế hệ khoáng vật , các tổ hợp cộng sinh khoáng vậtgiúp xác định nguồn gốc mỏ . Nghiên cứu cấu tạo - kiến trúc quặng cũng có ý nghĩa nhất địnhtrong công tác tìm kiếm thăm dò và công tác tuyển , luyện quặng .3.1 . Đặc điểm cấu tạo quặng

Kết quả nghiên cứu quặng thiếc - volfram mỏ Núi Pháo cho thấy các dạng cấu tạo gặp

trong mỏ phổ biến là dạng cấu tạo xâm tán, cấu tạo vi mạch và cấu tạo viền. C ấu tạo xâm tán: là dạng cấu tạo phổ biến nhất trong mỏ, đây là dạng cấu tạo đặc

trưng cho các khoáng vật pyrit, volframit, chalcopyrit và pyrotin dạng hạt nửa tự hình, hạt thahình xâm tán trên nền phi quặng ( ảnh 2, 3, 5, 6, 7, 9).

C ấu tạo mạch: là dạng cấu tạo ít phổ biến hơn dạng cấu tạo xâm tán, các mạch đượctạo nên bởi các khoáng vật chalcopyrit, pyrit, pyrotin, goethit (ảnh 6, 8).

Ảnh 7. Arsenopyrit(Ars), Chalcopyrit (Cp)

C ấu tạo xâm tán. Kiến trúc hạt tha hình

Ảnh 8. Chalcopyrit (Cp), pyrotin (Po), Goethit (Goe)

C ấu tạo xâm tán, mạch. Kiến trúc hạt tha hình C ấu tạo viền: là dạng cấu tạo ít phổ biến trong mỏ, nó đặc trưng cho khoáng vật thứ

sinh được thành tạo và tạo thành các viền xung quanh các khoáng vật nguyên sinh, điển hình

gặ p covelin tạo viền quanh chalcopyrit và anglezit tạo các viền xung quanh galenit .



203

3.2. Đặc điểm kiến trúc quặng Trong vùng nghiên cứu phổ biến các dạng kiến trúc hạt tự hình, hạt nửa tự hình, hạt

tha hình, kiến trúc gặm mòn, kiến trúc sót và kiến trú c giả hình.

Kiến trúc hạt tự hình: là dạng kiến trúc ít phổ biến chỉ gặp trong một vài mẫu nghiêncứu, đây là kiểu kiến trúc đặc trưng cho các tinh thể pyrit, arsenopyrit kết tinh khá hoàn chỉnh,quan sát được đầy đủ góc cạnh của tinh thể, ranh giới giữa các tinh thể khác khá rõ ràng (ảnh9).

Ảnh 9. Pyrit (Py) C ấu tạo xâm tán. Kiến trúc hạt tự hình

Ảnh 10. Pyrit (Py), chalcopyrit (Cp) Cấu tạo xâm tán. Kiến trúc hạt nửa tự hình , tha hình

Kiến trúc hạt hạt nửa tự hình: là dạng kiến trúc tương đối phổ biến trong vùng, điểnhình gặp các khoáng vật pyrit, arsenopyrit, galenit, pyrotin dạng nửa tự hình xâm tán trên nềnkhoáng vật phi quặng. Loại kiến trúc này thường đi cùng kiến trúc hạt tha hình và hạt tự hình.Kiến trúc hạt nửa tự hình được kết tinh trong điều kiện thuận lợi hơn kiến trúc hạt tha hìnhnên các tinh thể phát triển tương đối hoàn chỉnh (ảnh 10).

Kiến trúc hạt tha hình: là dạng kiến trúc rất phổ biến trong mỏ, chúng có mặt ở hầu

hết trong các mẫu nghiên cứu và đặc trưng cho các khoáng vật như pyrit , pyrotin, chalcopyrritvà casiterit dạng tha hình xâm tán trên nền phi quặng . Hình dạng , kích thước của các khoángvật của kiểu kiến trúc này phụ thuộc rất nhiều vào khoảng trống của các khoáng vật thành tạotrước đó và thường méo mó, góc cạnh không phát triển (ảnh 1, 5, 6,7 ).

Kiến trúc gặm mòn là dạng kiến trúc đặc trưng cho các khoáng vật kết tinh sớm bịdung dịch khoáng hoá muộn hơn ăn mòn làm biến đổi hình dạng ban đầu, ranh giới giữachúng có dạng đường cong vũng vịnh. Ranh giới gi ữa hạt gặm mòn và tàn dư có sựchuyển tiếp từ từ và hình dạng của chúng thường bị lồi lõm , răng cưa . Đặc trưng cho kiểukiến trúc này trong mỏ gặp arsenopyrit , casiterit bị các khoáng vật sinh sau nhưchalcopyrit , pyrotin và pyrit gặm mòn (ảnh 1).

Kiến trúc keo: là dạng kiến trúc ít gặp và đặc trưng cho các khoáng vật melnicovit vàgoethit (ảnh 7 ).

Kiến trúc hạt giả hình: là kiến trúc trong đó các khoáng vật thứ sinh hầu như thay thếhoàn toàn khoáng vật nguyên sinh, các khoáng vật nguyên sinh chỉ được thể hiện hình hài bênngoài. Điển hình cho dạng kiến trúc này trong mỏ gặp khoáng vật goethit giả hình theo pyrit. 4. Thời kỳ và giai đoạn tạo khoáng, tổ hợp cộng sinh khoáng vật

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu kết hợp với các tài liệu nghiên c ứu trước đây có thể kếtluận mỏ thiếc - volfram Núi Pháo được thành tạo trải qua hai thời kỳ tạo khoáng và ba giaiđoạn tạo khoáng được đặc trưng bởi ba THCSKV. 4.1. Th ời kỳ tạo khoáng thứ nhất

Thời kỳ tạo khoáng thứ nhất trong mỏ là thời kỳ nhiệt dịch. Thời kỳ này gồm hai giai

đoạn tạo khoáng và được đặc trựng bởi hai THCSKV là arsenopyrit - pyrit - pyrotin - casiterit-volframit - chalcopyrit và THCSKV chalcopyrit - pyrotin - sphalerit. Các dạng cấu tạo & kiến



204

trúc quặng đặc trưng cho thời kỳ tạo khoáng này gồm cấu tạo xâm tán, cấu tạo mạch và kiếntrúc hạt nửa tự hình, hạt tự hình và kiến trúc gặm mòn. 4.2. Th ời kỳ tạo khoáng thứ hai

Đây là thời kỳ tạo khoáng phong hóa, trong thời kỳ tạo khoáng này chỉ có một giai đoạntạo khoáng và được đặc trưng bở i sự có mặt của các khoáng vật thứ sinh trong mỏ như anglezit,

covelin, goethit, scorodit và melnicovit. Cấu tạo viền, kiến trúc keo, kiến trúc hạt giả hình làcác dạng cấu tạo và kiến trúc đặc trưng cho thời kỳ tạo khoáng thứ hai này.5. Kết luận

Một số kết luận được rút ra trên cơ sở các kết quả nghiên cứu kết hợp với các tài liệunghiên cứu trước đây như sau:

- Thành phần quặng thiếc - volfram mỏ Núi Pháo , Đại Từ - Thái Nguyên khá đơngiản, có mặt cả các khoáng vật nguyên sinh như py rit, arsenopyrit, wolframit, casiterit,chalcopyrit, pyrotin và các khoáng vật thứ sinh gồm goethit , scorodit, melnicovit, covelin.

- Cấu tạo và kiến trúc quặng trong mỏ chủ yếu là các dạng cấu tạo xâm tán, mạch nhỏ,viền, kiến trúc thường gặp là kiến trúc hạt tự hình, hạt tha hình, hạt nửa tự hình, kiến trúc keovà kiến trúc hạt giả hình.

- Mỏ được thành tạo trải qua hai thời kỳ tạo khoáng là các thời kỳ tạo khoáng nhiệtdịch và phong hóa.

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Thế Tài, 2011. Đặc điểm quặng hóa và tiềm năng quặng thiếc - volfram khu Tâynúi Pháo, Đại Từ - Thái Nguyên, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội. [2]. Tr ần Văn Trị, 2000 . Tài nguyên khoáng sản Việt Nam, Bộ Công nghiệp.

SUMMARY

Mineral composition characteristics, structure and texture of tin-wolfram ores in NuiPhao deposit, Dai Tu district, Thai Nguyen provinceHoang Thi Thoa, Pham Minh Nam, Ngo Xuan Dac

University of Mining and GeologyThe Nui Phao polymetallic deposit is located in the area of Ha Thuong, Hung Son,

Tan Thai, Phuc Linh communes, Dai Tu district, Thai Nguyen province. The mineralcomposition of the deposit is simple and consists mainly of pyrite, arsenopyrite, casiterite,chalcopyrite, wolframite, pyrrhotine and other secondary minerals including goethite,

scorodite, melnicovite and covelline. The common types of ore structure are disseminated andmicro - veining; the dominant types of texture are idiomorphic, semi - idiomorphic,hypidiomorphic granular, relict, corrosive, subhedral, allotriomorphic, xenomorphic and

pseudogranular textures. The research results show that tin-tungsten ores in Nui Phao were formed during two mineralezation episodes and three phases, which are characterized by

three mineral parageneses, including arsenopyrite-pyrite-pyrrhotine - casiterite - wolframite -chalcopyrite; chalcopyrite - pyrrhotine - sphalerite and anglezite - covelline - goethite - scorodite – melnicovite.

Người biên tập: TS. Nguy ễn Tiến Dũng



205

Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà N ội, 15/11/2012

TỐC ĐỘ PHONG HÓA HÓA HỌC CÁC ĐÁ SILICATTẠI LƯU VỰC SÔNG HỒNG VÀ MỨC ĐỘ TIÊU THỤ CO2

Nguyễn Văn Phổ, T ổng hội Địa chất Việt Nam Seulgi Moon, Youngsook Huh

Trường các KH Trái Đất và Môi trường, Đại học QG. Seoul, Hàn Quốc Jinhua Qin, Viện Địa chất và Khoáng sản Thành Đô, Trung Quốc

Tóm tắt: Lưu vực Sông Hồng trên lãnh thổ Việt Nam được hình thành dọc đới đứt gãy Sông H ồng và trải qua nhiều hoạt động kiến tạo địa chất. Chính các quá trình này đã đẩy nhanht ốc độ phong hóa trong lưu vực và kèm theo đó là mức tiêu thụ khí CO2 của khí quyển trong.

Báo cáo này trình bày các k ết quả nghiên cứu địa hóa dòng chảy lưu vực Sông Hồng thôngqua phân tích các nguyên t ố hòa tan chính và thành phần đồng vị Sr của các mẫu được lấy từba nhánh chính của hệ thống sông Hồng vào hai mùa mưa và khô. Các kết quả phân tích đã

cho phép đánh giá t ốc độ phong hóa các đá trên toàn lưu vực trong đóviệc định lượng hóađầu vào từ lượng mưa, lượ ng bốc hơi, các bồn chứa carbonat và silicat… được tiến hành nhờ sử dụng các mô hình thuận và nghịch. Kết quả cho thấy quá trình hòa tan carbonat chiếm phần đáng kể các ion hòa tan, còn quá trình phong hóa các silicat chỉ góp phần thứ yếu. Bằng phương pháp ưu việt nhất, các tác giả đã xác định tốc độ phong hóa silicat trung bình tại lưuvực Sông Hồng vào mùa hè là 170× 103 mol/km2 /năm và vào mùa đông là 51× 103 mol/km2 /năm; từ đó tính được mức độ tiêu thụ CO2.

1. Mở đầu Ngày nay, thế giới đang phải đ ối mặt với các vấn đề môi trường qu an trọng có liên

quan tới biến đổi khí hậu và loài người đang gây áp lực lên “hệ sinh thái toàn cầu “ và chủyếu liên quan tới sự gia tăng lượng CO2 trong khí quyển.

Trên phương diện địa chất, hai quá trình chủ đạ o tham gia vào chi phối sự cân bằngCO2 của khí quyển, đó là: sự thoát khí CO2 thoát vào khí quyển chủ yếu do hoạt động núi lửavà sự tiêu thụ CO2 do quá trình phong hóa silicat. Quá trình phong hóa hóa học các khoángvật silicat sản ra HCO3

− sau đó nó đượ c vận chuyển vào đại dương nhờ sông ngòi. HCO 3−

lắng đọng trong đại dương trong quá trình thành tạo carbonat, kết quả là CO2 bị mang đi khỏikhí quyển. Do đó mà quá trình phong hóa hóa học các đá silicat được xem là một cỗ máy điềuchỉnh lượng CO2 của khí quyển qua các thời kỳ địa chất [1] và tốc độ phong hóa silicat cầnđược nghiên cứu tốt hơn để có thể hiểu rõ về sự tiến hóa của CO2 trong khí quyển.

Raymo và Ruddiman (1992) [14] đã cho r ằng do sự nâng cao dãy Himalaya đã đẩynhanh quá trình phong hóa hóa học và cơ lý học đồng thời tăng mức tiêu thụ CO 2 của khíquyển. Lưu vực Sông Hồng nằm ở rìa đông nam của cao nguyên Tibet cũng chịu những ảnh

hưởng về quá trình nâng kiến tạo đó. Định lượng hóa tốc độ phong hóa silicat lưu vực SôngHồng được tiến hành nhờ áp dụng các mô hình để tính toán lượng các nguyên tố chính và cácđồng vị từ các đầu vào khác nhau: mưa, bốc hơi, carbonat, sulfid và đầu vào Holocen [2].Trên cơ sở phân tích thành phần các nguyên tố chính và thành phần đồng vị Sr của lưu vựcSông Hồng và những biến đổi về không gian trên các toàn hệ thống theo mùa có thể địnhlượng hóa tốc độ phong hóa silicat và hàm lượng CO2 đã được trong mối tương quan với khíhậu và địa chất, địa hình.2. Một số nét đặc trưng lưu vự c sông Hồng2.1. Đặc điểm địa lý, khí hậu và thủy văn

Sông Hồng bắt nguồn từ phía đông nam cao nguyên Tây Tạng (Tibet) ở tỉnh Vân Nam, Trung Quốc và chảy theo hướ ng TB-ĐN dọc theo đới đứt gãy sông Hồng qua miền Bắc

Việt Nam tớ i vịnh Bắc Bộ. Diện tích lưu vực Sông Hồng là 157×103 km2 [16] trong đó diệntích nghiên cứu chiếm khoảng ~86% (hình 1).



206

(a)

(b)

100 E

100 E

o

100 Eo

100 Eo

100 Eo

100 Eo

100 Eo

100 Eo

100 Eo

100 Eo

100 Eo

100 Eo

22 No

24 No

22 No

24 No

22 No

24 No

22 No

24 N

o

S a l w e e n

Trung Quèc

Cao nguyªnT©y t¹ng

¢n §é

VÞnh

B¾c Bé

L.vù cS«ng Thao

M ª k « n g

Thµnh phè

§Þa ®iÓm lÊy mÉu

§¸ biÕn chÊt

§¸ trÇm tÝch

§¸ nói löa

§Þa khèi §«ng Du¬ng

C«n Minh

C«n Minh

G©m

Hµ néi

Hßa B×nh0 20 40 80 120 160

N

Pearl

kilomet

§íi uèn nÕp NamTrung Hoa

RD102

RD202

RD103

RD204 RD105

RD120RD217

RD119RD215

RD118RD215

RD102 RD102

RD214 RD115

RD101RD201

RD209

RD208

RD213 RD114

RD113RD210

RD211RD111

RD117 RD105

RD207

Bån Simao

Bån Yangbi

N Ë m t h Õ N Ë m n a

100 Eo

100 Eo

100 Eo

100 Eo

0 20 40 80 120 160kilomet

N

§ í i ® ø t g · y s « n g M

·

BånChuxiong

Hµ néi

Hßa B×nh

§ í i ® ø t g · y s « n g H å n g

L.vù cS«ng L«

L.vù cS«ng §µ

NÒn Du¬ng Tö

Hình 1. (a) - Bản đồ vị trí lấy mẫu lưu vực sông Hồng với ba phụ lưu: sông Đà, sông Thao(dòng chính) và sông Lô. (b)- Phân bố các loại đá trong vùng nghiên cứu (được chia thành

ba loại: các đá trầm tích, đá magma và biến chất ).Lưu vực Sông Hồng nằm trong chế độ khí hậu nhiệt đớ i và cận nhiệt đớ i gió mùa.Lượng mưa, lượ ng bốc hơi và dòng chảy mặt tr ải qua sự dao động theo mùa. Nhiệt độ khôngkhí trung bình trên toàn lưu vực biến động từ 12oC đến 22oC, lượng mưa hàng tháng dao độngtừ 18 mm đến 210 mm, lượ ng bốc hơi tiềm năng từ 58 mm đến 100 mm.

Tổng lưu lượng của sông Hồng là ~120 km3/năm (thứ 32 trên thế giới), và lượng vậnchuyển chất lơ lửng trung bình là ~130 × 106 t/năm (thứ 14 trên thế giới). Lưu lượng nước tạiHà Nội cao nhất (725 km3/năm) vào tháng 7 và tháng 8 và thấp nhất (22 km 3/năm) vào tháng1 đến tháng 3. Trong mùa hè hàm lượng các vật chất lơ lửng là ~12 g/l và chiếm tới 90%lượng vật chất tr ầm tích cả năm.2.2. Vài nét v ề địa chất -k i ến tạo

Đới đứt gãy sông Hồng có phương kéo dài TB-ĐN là một đới đứt gãy lớn trượt bằngđọc theo một dải đá biến chất cao và là ranh giới giữa hai địa khối: nam Trung Hoa (nền



207

Dương Tử) và Đông Dương (H .1b). Ba phụ lưu của lưu vực sồng Hồng có sự khác biệt nhauvề thành phần thạch học. Lưu vực sông Thao chủ yếu được cấu tạo bởi các đá biến chất, ngoạitr ừ ở thượng nguồn có gặp các đá trầm tích chứa than và các đai siêu mafic có chứa cácsulfide. Lưu vực Sông Đà được cấu thành bởi các đá trầm tích tuổi Paleozoi và Mezozoi vớicác đai felsic nhỏ. Lưu vực sông Lô có các đá biến chất thấp và các đá trầm tích biến chất tuổi

Proterozoi và Paleozoi với một số khối xâm nhập granitoid.3. Phương pháp luận Trong quá trình nghiên cứu, các tác giả đã thu thậ p là 43 mẫu nướ c sông; các mẫu đã lấy

đượ c xế p thành ba nhóm tuỳ thuộc vào diện tích của ba phụ lưu chính là: sông Đà (chiếm38%), sông Thao (dòng chính của sông Hồng chiếm 35%), và sông Lô (27%) diện tích nghiêncứu (H.1a)

Các mẫu nước sông đượ c lấy vào mùa hè và vào mùa đông. Các mẫu nghiên cứu thành phần các ion chính đượ c lọc qua giấy lọc 0,45 µm polycarbonat để phân tích Sr có cỡ 0,4 µmđược đưa vào hòm đựng bảo quản tại thực địa trong khoáng 24 giờ sau khi lấy mẫu. Các mẫu

phân tích nguyên tố vết và các mẫu phân tích chất dinh dưỡng đượ c nhỏ HCl hay HNO3 và

đựng vào các chai chuyên dụng. Độ pH được đo ngay tại nơi lấy mẫu. Các cation chính (Na+,K +, Mg2+, Ca2+) đượ c phân tích bằng quang phổ hấ p thụ nguyên tử, HCO3 bằng phương phápchiết suất Gran, Cl và SO4

2- bằng phương pháp sắc ký ion, còn Si (trong các mẫu đã đượ c nhỏ acid) phân tích bằng phương pháp so màu. Hàm lượng stronti được xác định trên máy ICP-MS và thành phần đồng vị được xác định trên máy khối phổ. Các chỉ số bão hòa calcit vàdolomit (CSI, DSI) và áp suất riêng phần của CO2 ( pCO2) đượ c tính bằng Geochemist’sWorkbench v.4.0 (Bethke, 2002) và các cơ sở dữ liệu nhiệt động học đượ c cung cấ p bằngchương tr ình hồi quy phức STEPWISE và các thuật toán thống kê.4. Kết quả và thảo luận

4.1. Ngu ồn các ion chính trong các sông Phương tr ình tổng thể đối với bất kỳ nguyên tố hòa tan X có mặt trong nước sông cóthể viết dưới dạng sau [23]:

[X]sông = Xkhíquyển + Xevaporit + Xcarbonat + Xsilicat + Xsulfid + Xnhân sinh

Đặc tính hóa học của nước mưa chủ yếu xuất phát từ các sol khí biển cũng như từ quátrình hòa tan bụi lục địa quy mô của lưu vực, đầu váo bụi chủ yếu có nguồn gốc địa phương,tức là có sự phân bố lại vật chất mà không phải mang từ ngoài vào. Các số liệu mưa trong cáclưu vực sông cho thấy rằng hàm lượng của các ion chính trong nước mưa rất thấp và bỏ quachúng cũng không ảnh hưởng nhiều tới kết quả tính toán.4.2. Các nguyên t ố chính

Tổng lượng cation hòa tan (TZ+ = Na+ + K + + 2Mg2+ + 2Ca2+) và tổng lượng anion hòa

tan (TZ- = Cl -+ 2SO42- + HCO3-) cân bằng tương đối tốt: 39 trong số 43 mẫu có cân bằng hàmlượng các chất vô cơ được trung bình hóa, NICB = (TZ + - TZ-)/TZ+, dưới 7%, và tất cả cácmẫu có NICB <10%.

Tổng lượng chất rắn hòa tan – TDS ( p = 0,052): trung bình về mùa hè là 172 mg/l vàvề mùa đông là 179 mg/l) tức là không có sự khác biệt lớn theo mùa. Chỉ riêng sông Đà là cósự giảm đi ~15% về TDS ( p = 0.004). Nhìn chung các con sông không tr ải qua quá trình hòatan đơn thuần về hàm lượng các chất hóa học hòa tan cùng với sự tăng lên của lưu lượngnước.



208

Mïa ®«ng

Mïa hÌ(a)

(b)

S.L«

S.Thao

S.§µ

Mg

Ca Na+K

HCO

Cl+SOSi

RD206

RD216

RD210

0.5

RD102

RD212

RD216

0.50.5

0.5

4

3

Hình 2 . Giản đồ ba thành phần các cation (a) và anion (b) (theo các đơn vị đươnglượng). Phong hóa carbonat (Ca, HCO3 ) chiếm phần lớn trong thành phần các nguyênt ố chính của sông Hồng. Tỷ số Ca/Mg thay đổi theo mùa. Các mẫu lấy từ sông Thao giàu các anion Cl + SO4.

Hàm lượng các cation chính xếp theo thứ tự Ca 2+> Mg2+ > Na+ > K + (theo phân tử

gam) (hình 2a). Về mùa hè hàm lượng Ca thấp hơn, trung bình là 11% còn hàm lượng lại caohơn Mg 10%. HCO3- là anion phổ biến nhất và chiếm hơn 70% TZ -

theo đơn vị điện tích tươngđương (hình 2b). Hàm lượng Si biến động từ 96 đến 246 ppm (trung bình 178 ppm) và khôngcó sự khác biệt đáng kể giữa hệ thống 3 phụ lưu ( p = 0,31). Hàm lượng SO 4

2- và Cl- lại khác

hẳn, trong sông Thao cao gấp 2-3 lần trong hai phụ lưu trong hệ thống. Tỷ số phân tử gam quy chuẩn theo Na được sử dụng để đối sánh với lưu lượng và độ

bốc hơ i khác nhau. Tỷ lệ phân tử gam Ca/Na và Mg/Na không có dạng phân bố log chuẩn( p<0,05) nhưng thiên về tỷ số cao hơn các sông toàn cầu; tỷ số Cl/Na có dạng phân bố log -chuẩn (H. 4a,b,c). Các tỷ số Ca/Na và Mg/Na cao gấp 3 lần tỷ số Cl/Na và thấp hơn 0.4 lần sovới các sông toàn cầu, nhờ đó có thể giải thích một cách định lượng về sự áp đảo của carbonatđói với các đá khác trong việc cung cấp các nguyên tố hòa tan trong sông Hồng. Các tỷ số

đồng vị stronti cũng cho thấy sự phân bố lệch, nhưng khoảng các trị số tương tự như ở cácsông thế giới (H. 4d). Tỷ số 87Sr/86Sr cực đại là 0,7217 và cực tiểu 0.7085, nhưng 70% mẫusông Hồng cụm lại trong khoảng 0,710 đến 0,714 và không có các mẫu khác thường do phonghóa từ các đá silicat cổ giàu Rb (>0,80) hay từ phong hóa basalt tr ẻ nghèo Rb (0,702 -0,706).Hầu hết các mẫu có các trị số 87Sr/86Sr có nguồn gốc phóng xạ hơn là các đá carbonat biểnPhanerozoi (0,7065–0,709).

Hòa tr ộn các thành phần thạch học đại diện - carbonat, silicat và evaporit - có thể thấytrên đồ thị tỷ số phân từ gam Na đã trung bình hóa (hình 4). Các mẫu sông Hồng được thểhiện gần phần tử cuối cùng carbonat hơn là các sông toàn cầu, sông Thao gần nhất với các

phần tử silicat và/hoặc evaporit cuối cùng và sông Lô gần nhất với phần tử carbonat cuối cùng(H. 4a,c). Các số liệu mùa đông được thể hiện gần hơn tới các phần tử silicat/evaporit cuối

cùng hơn là các số liệu mùa hè (H. 4b,d).



209

Çc s«ng trªn thÕ giíi (n = 62)

S«ng Hång (n = 43)

(a)30

20

10

0

30

20

10

0

30

20

10

0

(b)

(c) (d)

S«ng Hång (n = 42)

-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

N

N

-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2

0

4

8

12

16

log (Ca/Na) log (Mg/Na)

log (Cl/Na)

0.705 0.71 0.715 0.72 0.725 0.73

87 86Sr/ Sr

Çc s«ng trªn thÕ giíi (n = 31)

Hình 3. Biểu đồ tỷ số phân tử lượng Na đã được quy chuẩn : (a) Ca/Na, (b) Mg/Na, (c)Cl/Na và (d) t ỷ lệ đồng vị stronti trong các mẫu sông Hồng và các sông toàn cầu.

0.1

0.01

1

10

100

0.1 1 10 100

0.1

0.01

1

10

100

0.1

1

10

100

0.1 1 10 100

0.1 1 10 100 0.1 1 10 100

0.1

1

10

100

Silicat

SilicatSilicat

Silicat

CarbonatCarbonat

Carbonat Carbonat

M g / N a

H C O / N a

3

RD212

Ca/Na Ca/Na

Ca/NaCa/Na

RD116

RD 102 RD102

RD116

RD212

RD102

RD216RD216

RD102

(a) (b)

(d)(c)

evaporit

evaporitevaporit

evaporit

Mïa ®«ngMïa hÌ

Çc s«ng trªn thÕgiíi

S.L«

S.Thao

S.§µ

Hình 4. Các giản đồ trộn lẫn sử dụng tỷ số phân tử gam Na được trung bình hóa: (a-b) Mg/Na vớiCa/Na (a) do hệ thống phụ lưu (b) do mùa (c -d) HCO3 /Na với Ca/Na (c) do hệ thống phụ lưu (d) domùa. Các ký hiệu phóng to thể hiện mẫu hạ lưu dưới nhất của mối phụ lưu về mùa hè. Các số liệu sông toàn cầu được thể hiện ở dạng nền mờ để so sánh.



210

4.3. Vai trò c ủa các loại đá khác nhau trong lưu vực Các nguyên tố chính hòa tan trong các con sông là nhờ có nước mưa, quá trình phong

hóa hóa học các đá và đầu vào nhân sinh. Để kiểm tra tác động đầu vào nhân sinh cần tínhmối liên quan thống kê giữa mật độ dân số và tổng lượ ng K trong dòng chảy (K từ phân bónnông nghiệp). Mật độ dân số trên khu vực nghiên cứu là khoảng ~80 (40~250) người/km2.

.

Mối tương quan này khá cao (r 2

= 0,608 với p <0,001 vào mùa đông; r 2

= 0,302 với p = 0,007vào mùa hè) ở hai cặp mẫu trên thượng nguồn sông Thao, nơi không chỉ có hàm lượng K caomà cả hàm lượng Na, SO 4, và Cl cũng cao và nơi đây có mật độ dân số cao (250và 160người/km2). Ngoại trừ các mẫu này, tương quan giữa hàm lượng K và mật độ dân số là khôngrõ nét ở mức khoảng 5%. P hòa tan và Cl là hai nguyên tố nhạy cảm với hoạt động nhân sinhcũng không cho thấy có mối tương quan rõ nét với mật độ dân số.4.3.1. Độ hòa tan của evaporit và sự oxy hóa pyrit

Halit (NaCl) và thạch cao (CaSO4·2H2O) là hai khoáng vật evaporit phổ biến nhất cóthể ảnh hưởng tới thành phần nước sông. Vai trò của halit có thể đánh giá bằng phương phápthuận nhờ giả th iết rằng toàn bộ Cl sau đầu vào k hí quyển là từ halit. Đánh giá vai trò của thạch cao phức tạp hơn bởi lẽ có thể có nhiều nguồn sulfat hòa tan trong nước sông. Sulfat

trong nước sông có thể được cung cấp từ quá trình hòa tan của thạch cao, quá trình oxy hóa pyrit, ô nhiễm, núi lửa, phân hủy sinh học chất hữu cơ tự nhiên, muối tuần hoàn với hai nguồn phong hóa các đá là quan trọng hơn cả [3]. Giản đồ ba thành phần HCO 3-Si-(Cl+SO4) cho tacách đánh giá tầm quan trọng tương đối của thạch cao so với pyrit (hình. 3b). Quá trình hòatan thạch cao tạo ra các số liệu ở gần đỉnh (Cl+SO4); quá trình oxy hóa pyrit và quá trình

phong hóa các đá carbonat đi dọc theo trục HCO 3-(Cl+SO4); còn quá trình oxy hóa pyrit điliền với phong hóa silicat lại hướng về tâm của giản đồ, bởi lẽ acid sulfuric tạo ra sulfat vàlàm hòa tan các silicat.

Tr ị số entropy H r tính được là thước đo tỷ lệ của sulfat trong mẫu có liện quan tới quátrình oxy hóa sulfid và quá trình phong hóa silicat. H r trong các mẫu ở sông Hồng dao động từ25% đến 70% (H. 5a). Một nhóm mẫu ở sông Thao có hàm lượng SO 4 tương đối cao và cóentropy cao có thể giả định rằng quá trình oxy hóa pyrit là nguồn chủ đạo của sulfat trong cácmẫu này. Nhóm mẫu này phân bố hướng theo trục (Cl+SO 4) trên giản đồ ba thành phần (H.2b). Chúng có mối tương quan chặt chẽ ( r 2 = 0,916, p<0,001) giữa SO4

2- và Na*, có thể cho

r ằng quá trình phong hóa đồng thời của các silicat (H. 5b). Do đó silicat bị phong hóa tạo racác khoáng vật sét giàu cation, quyết định tỷ số Si/(Na*+K) tương đối thấp (H. 5). Các mẫuthượng nguồn sông Thao có entropy thấp hơn hẳn so với các mẫu khác có chứa hàm lượngSO4

2- cao (H. 5a). Khi quá trình phong hóa silicatđi cùng với oxy hóa py rit được thể hiện ở

mối tương quan chặt chẽ giữa SO42-

và Na* thì quá trình phong hóa carbonat lại có tác dụngáp đảo làm cho entropy thấp đi, Si thấp và tỷ số 87Sr/86Sr cũng thấp (H. 5b,c,d). Hàm lượngSO4

2- cao quan sát thấy ở các mẫu nước sông Thao và v ai trò đáng kể của quá trình oxy hóa

pyrit có thể liên quan tới sự có mặt của các mỏ khoáng có chứa than hoặc pyrit trong vùng.Một số mẫu ở sông Đà và sông Lô, mặc dù hàm lượng sulfat có thấp hơn, vai trò của quá trìnhoxy hóa pyrit tương đối cao liên qua n tới quá trình hòa tan gyps khiến cho các trị số entropycao, hàm lượng Si cao và tỷ số 87Sr/86Sr cũng cao (H. 5).4.3.2. Phong hóa silicat

Tỷ số Si/(Na*+K) chủ yếu liên quan tới “cường độ” phong hóa silicat. Nếu K khôngtừ nguồn nhân sinh thì Na*+K được giải phóng từ silicat và ch iếm khoảng 7% TZ - * (TZ+

− Cl) trong các mẫu chúng tôi đã thu thập, từ 1 đến 14 %. Để so sánh, tỷ lệ này có thể đạt25% trong quá trình phong hóa silicat như Yamuna (Dalai et al., 2002). Tỷ số Ca/Na của đágốc ở cả lưu vực sông Hồng và Yamun a đ ược xác địn h là ~0 .4 6 .Tỷ số này khác với(Na*+K)/TZ+* có thể cho rằng vai trò của quá trình phong hóa silicat đối với tổng lượng hòa

tan là thấp hơn đối với các mẫu sông Hồng. Mối tương quan Si- (Na* + K) nổi trội đối với cácmẫu sông Lô



211

RD131

RD131

RD212RD112

RD207

RD229

RD228

RD229

RD228

RD216

RD131

RD130

RD102

RD116

RD112

RD212

RD205

RD104

RD212

RD102RD130

RD131

RD215

RD229

RD228

RD112

RD212

RD215

RD118

RD228

RD229RD131

RD130

RD102RD211

280

240

200

160

120

80

0 100 200 300 400 0 100 200 300 400

0 100 200 300 400

200

300 300

200

100

0

100

0

20 30 40 50 60 70 80

(a) (b)

(d)(c)

S.L«

S.Thao

S.§µ

Na* + K ( M)Na* + K ( M)

Na* ( M)Entropy (Hr)

0.708

0.724

0.72

0.716

0.712

Si = 2.169 (Na* + K)r = 0.983

S.L«

2

SO( M)

4 SO

( M)4

Si( M)

87

86

SrSr

S.L«

SO = 0.864 Na -4.474r = 0.9832

4

S.Thao

r = 0.7502

Hình 5. M ối tương quan (a) SO4 với entropy (xem mục 4.3.1). (b) SO4 với Na* (Na – Cl) vớicác hình vuông nhỏ nhất thích hợp với các mẫu sông Thao. (c) Si với (Na* + K); (d) 87 Sr/ 86 Srvới (Na* + K) với các hình vuông nhỏ nhất thích hợp với các mẫu sông Lô.

(r 2 = 0,983), còn các mẫu sông Thao hay sông Đà lại không thể hiện (H. 5c). Mối tương quankhá chặt giữa Na*+K với tỷ số 87Sr/86Sr trong các mẫu sông Lô cũng thiên về quá trình phonghóa silicat (H. 5d). Tỷ lệ Si/(Na*+K) trong các mẫu sông Lô là 2,2 và cho thấy rằng quá trình

phong hóa silicat tiếp diễn tới giai đoạn kaolinit mà không hoàn toàn tới giai đoạn gibsit. Cóthể cho rằng quá trình phong hóa các đá silicat gốc ở địa phương thành kaolinit và thànhgibsit tạo ra tỷ số Si/(Na*+K) là 2 và 3,3. Như đã giải thích, acid sulfuric sinh ra từ quá trìnhoxy hóa pyrit là nguồn bổ trợ proton cho acid carbonic sinh ra từ CO2 từ khí quyến. 4.3.3. Phong hóa carbonat

Ca2+ và HCO3- là hai ion phổ biến nhất trong s ông Hồng, và 80% các mẫu lấy vào mùa

hè (19 trên 22 mẫu) và 44% các mẫu lấy vào mùa đông (8 trên 18 mẫu) là quá bão hòa calcit(H. 6). Một cặp mẫu kiểm tra lại cho thấy các mẫu lấy vào mùa hè có CSI cao hơn các mẫu

lấy vào mùa đông với mức đáng kể 0.1% , chúng tôi cho r ằng có sự tác động của nhiệt độ.Hầu hết các mẫu mùa hè (95%) và mùa đông (72%) đều quá bão hòa dolomit. Sông Con(nhánh sông Lô) bão hòa calcit không k ể mùa đông hay mùa hè.

Sông Hồng có độ quá bão hòa 1-10 lần (H. 6). Sản phẩm quang hợp và tr ạng thái độnghọc của sông xác định mức áp suất cục bô của CO2 ( P CO2) [15], và hầu hết các con sông là tới~10 lần quá bão hòa so với khí quyển [18] (Cole and Caraco, 2001), còn các nhánh của sôngAmazon tới 40 lần bão hòa là do hô hấp của rễ cây và do phân hủy các chất hữu cơ [14]. Cóthể là P CO2 của sông Hồng thấp hơn vào mùa hè là do hoạt động quang hợp cao của cây xanh.



213

- Tính đầu vào từ phong hóa carbonat nhờ thay thế vai trò của mưa, evaporit, silicat từtổng hàm lượng Ca và Mg trong các sông.4.4.2. Mô hình ng ược

Mô hình ngược dựa trên một tập hợp các phương trình tổng khối lượng của các tỷ sốtheo phân tử gam (X = Cl, Ca, Mg, HCO3

-, Sr) và tỷ số đồng vị Sr của bốn bồn chứa (mưa,

carbonat, silicat, evaporit) [13]. Có thể được biểu diễn dưới dạng sau:

∑ α

=

i

Na,i

isong Na

X

Na

X

Na,i

iii86

87

songsong

86

87

Na

Sr

Sr

Sr

Na

Sr

Sr

Sr α

=

∑

trong đó chỉ số i biểu hiện bốn bồn chứa,α

i, Na là các hợp phần trộn lẫn của Na từ mỗi bồnchứa, và ∑ =α 1 Na,i . Loại SO4 và K bởi vì chúng có hành vi không ổn định liên quan tới hoạt

động sinh học [3] và sử dụng các tỷ lệ đã quy chuẩn theo Na và thành phần đồng vị để loại trừảnh hưởng của sự lắng đọng hoặc bay hơi. Các phương trình được cân nhắc theo các sai số

phân tích (7% đối với hàm lượng các nguyên tố và 0,00002 đối với 87Sr/86Sr).Lựa chọn tập hợp các kiềm chế của phần tử cuối a trước (priori) đối với các bồn chứa,

(X/Na)i: phần tử cuối của lượng mưa dựa trên lượng mưa địa phương được hòa hợp theo mùa(EANET); các phần tử cuối carbonat và evaporit lấy từ mô hình Millot et al. (2003); và phầntử cuối silicat lấy từ quá trình tập hợp các số liệu đá gốc tại lưu vực s ông Hồng. Thạch cao được gộp vào bồn chứa carbonat và pyrit được xem là pha phân tán thứ yểu trong các loại đá.

Tổng số mẫu có số liệu phân tích Sr hay 87Sr/86Sr, (22 mùa hè và 19 mùa đông) đã đượcsử dụng. Do vậy, đã giải được 179 các tham số mô hình (4i × 41α i,Na + 15 (X/Na)i) sử dụng287 phương tr ình (6 thể loại × 41 mẫu = 246 phương trình cân bằng khối lượng và 41 phươngtrình chèn thêm trong tổng các hợp phần) bằng cách lặp lại nhiều lần. Sau khi thu được cáctham số α mưa,Na, , α evap, Na, α sil, Na, and α carb, Na tốt nhất cho mỗi mẫu và tham số chèn thêm củacác bồn chứa (X/Na) i, thì các tr ị số a sau được sử dụng để để tính các hợp phần nguyên tốkhác như α mưa,Ca, α evap,Ca , α sil,Ca, and α carb,Ca. Tham số α sil,Cation là tổng của bốn cation cónguồn gốc silicat và tương đương với (Nasil+K sil + Casil + Mgsil)/(Nasông+K sông+Casông+Mgsông)được tính trong mô hình thuận. Lưu ý rằng bắt đầu từ cùng các trị số a trước cho cả mùa hèvà mùa đông, các tr ị số a sau khác nhau theo mùa, với bồn chứa silicat về mùa hè thì tỷ sốđồng vị có nguồn gốc phóng xạ (87Sr/86Sr) và natri cao hơn còn về mùa đông thì tỷ lệ cácđồng vị phóng xạ và calci thấp hơn. 4.4.3. Các k ết quả của mô hình

Theo mô hình thuận giả thiết tất cả lượng sulfat được đóng góp từ thạch cao, mưa (1-4)%, evaporit (0–26)%, carbonat (41-94)%, và silicat (3- 37)% so với tổng các cation hòa tan

tính theo cơ sở phân tử gam. Giả thiết rằng toàn bộ sulfat từ pyrit là (1 -4)% từ mưa, (0-11)%từ evaporit, (56-95)% từ carbonat và (3-37)% từ silicat. Những sai khác giữa hai trường hợpgiới hạn là evaporit cao hơn trong trường hợp toàn bộ thạch cao và vai trò của carbonat caohơn trong trường hợp tất cả là pyrit; hợp phần silicat được tính độc lập với lượng tiêu thụ giớihạn. Theo mô hình ngược thì mưa là 2 (0,0 –8)%, evaporit là 3 (0,2–13)%, carbonat (55– 97)%, và silicat (1–42)% của tổng các cation hòa tan theo phân tử gam. Đó là điều phù hợpchính trong trường hợp tất cả là pyrit của mô hình thuận. Những biến số phổ biến đối vớiα cation i, của 4 bồn chứa - mưa, evaporit, carbonat, và silicat - là ± 0,5%, 0,5%, 11%, và 1%.

Kiểm tra lại những khác biệt giữa các phụ lưu về thành phần cation từ silicat(α sil,Cation) bằng cách chỉ so sánh các mẫu mùa hè − 14% đối với sông Đà, 18% đối với sôngThao, 8% đối với sông Lô. Kiểm tra lại các mẫu kép lấy về cả mùa đông và mùa hè cho thấy

vai trò của silicat vào mùa đông cao hơn đối với đối với kết quả của cả ba mô hình ở mứcđáng kể là 5%, có thể là tổng lượng carbonat phong hóa có độ nhạy cảm với dòng chảy mặt



214

gấp khoảng 4 lần hơn silicat khi có dòng chảy mặt cao. Kiểm tra các mẫu kép cho thấy rằngcác k ết quả của các mô hình thuận và ngược đối với α sil,cation có mối tương quan đáng kể (r 2 =0,756, p < 0,001), và sự khác biệt giữa hai mô hình tới dưới 9% (trung bình ~3%). Chúng tôithiên về các kết quả mô hình ngược, bởi vì các kết quả của mô hình thuận phụ thuộc nhiềuvào tr ị số ((Ca+Mg)/Na)sil. Do ba phụ lưu của hệ thống sông Hồng thể hiện các kiểu phong

hóa khác nhau (Hình 6), chúng tôi đã tính ngược lại các trị số ((Ca+Mg)/Na) sil đối với ba phụlưu để cho các kết quả của mô hình thuận và ngược là đồng thuận đối với α sil,cation. Các tr ị sốkhác biệt lớn − 0,4 đối với sông Đà, 0,3 đối với sông Hồng Thao, và 1 đối với sông Lô. Trongkhi đó chúng tôi sử dụng trị số ((Ca+Mg)/Na) sil bằng 0.6 đối với tất cả các mẫu, điều này cho

phép xác định được sự biến thiên có thể xảy ra và sự biến số kèm theo trong mô hình thuận. 4.5. Tính toán thông lượng

Tổng lượng chất rắn hòa tan TDS vào khoảng 106mol/km2năm trong hầu hết các mẫu;(0,2–2,2)⋅106mol/km2năm về mùa hè và 5,6 (2,3 – 8,3) ×106mol/km2năm về mùa đông. Giảthiết rằng trọng lượng riêng của đá là 2,7 g/cm 3, tốc độ bóc mòn trên lưu vực sông Hồng cóthể tính được từ tổng lượng chất rắn hòa tan TDS của mẫu hạ lưu dưới thấp n hất của 3 hệthống phụ lưu: ~0.08 mm/năm vào mùa hè và ~0,02 mm/năm vào mùa đông. Tốc độ bóc mòncơ lý học cũng được xác định bằng cách sử dụng tổng lượng vật chất hạt lơ lửng. Sử dụng cácmẫu phía thượng lưu các hồ chứa, SPM được xác định tăng lên tới 343 mg/L về mùa hè và111 mg/L về mùa đông. Tốc độ bóc mòn cơ lý học được tính từ SPM là ~0,18 mm/năm vàomùa hè và ~0.01 mm/năm về mùa đông. Tổng tốc độ bóc mòn (hóa học và cơ lý học) là 0,25mm/năm vào mùa hè và 0.03 mm/năm vào mùa đông. Lưuý r ằng về mùa hè tốc độ bóc mòncơ lý học chiếm ~70% tổng độ bóc mòn, còn về mùa đông bóc mòn hóa học lại cao hơn đôichút (~ 40:60). Tốc độ phong hóa silicat (SWR) được tính dưới dạng tổng các cation từ quátrình phong hóa silicat nhờ acid carbonic hoặc acid sulfuric:

SWR forward = φ(Na sil + K sil + Mg sil + Ca sil)SWR inverse = α sil, Na φ Na sông +α sil,K φK sông +αsil,Mg φMgsông +αsil,Ca φCasông

trong đó φ biểu thị tổng lượng (mol/km2

năm). Cách tính tốc độ phong hóa silicat (SWR) tốtnhất đối với lưu vực sông Hồng là trọng lượng trung bình khu vực của các mẫu hạ lưu thấpnhất của ba phụ lưu được tính theo mô hình ngược: 51 (22 -213) ⋅103

mol/km2năm vào mùađông và 170 (31 – 378) ⋅103

mol/km2năm vào mùa hè. Do đó, trị số SWR cao hơn gấp ~3 lầnvào mùa hè là do lưu lượng nước cao hơn. Các kết quả của mô hình thuận cho ra SWR tươngtự vào mùa đông, 55(14 –184)⋅103

mol/km2năm, nhưng cao hơn vào mùa hè, 233 (79 – 377)⋅103mol/km2năm. Trị số SWR cao nhất gặp ở thượng nguồn sông Thao vào cả hai mùa vàSWR thấp nhất tại các phụ lưu chảy qua các đá carbonat của sông Lô (không có mẫu mùađông). Đối với sông Hồng trọng lượng trung bình vùng là 106 (20 –180)⋅103mol/km2/năm vềmùa đông và 570 (190 –710)⋅103

mol/km2/năm về mùa hè. Các tr ị số này trung bình cao gấp2,2 lần các kết quả của mô hình ngược. Sự không nhất quán này là do mối quan hệ SWR = 2φ Si xuất hiện ngay ban đầu từ các con sông chảy qua các đá magma hay biến chất có tỷ sốSi/HCO3

- là 0,3 đến 0,5 (Garrels, 1967), còn các mẫu của chúng tôi có tỷ số Si/HCO 3 thấp hơnnhiều (0,03–0,28). Các k ết quá của mô hình ngược cho thấy có mối tương quan với mô hìnhthuận (r 2 = 0,899) cao hơn phương pháp dựa trên silic ( r 2 = 0,365, p < 0,001). Sự hấp thụ CO2

của khí quyển bởi quá trình phong hóa silicat phụ thuộc vào vấn đề là sulfat trong các sôngđược xem xét thế nào đối với quá trình hòa tan thạch cao và trong quá trình oxy hóa pyrit.Dưới dạng cân bằng số lượng, có thể biểu điễn như sau:φCO2 forward = φ (Nasil + K sil + Mgsil + Casil) − γ × 2φSO4

φCO2 inverse = (α sil,Na φ Nasông +α sil,K φK sông + 2α sil,Mg φMgsông + 2α sil,Ca φCasông) − γ × 2φSO4 sông trong đó γ là yếu tố hiệu chỉnh đối với acid sulfuric có thể biến đổi từ 0 đến 1. Nếu như toàn

bộ acid sulfuric được tiêu thụ trong quá trình phong hóa carbonat (γ = 0), thì φCO2 = SWR =68 (30-286) ×103

mol/km2năm về mùa đông và 194 (31 -445)⋅103 mol/km2năm về mùa hè,



215

tương đương với trường hợp toàn bộ thạch cao vừa nêu trên. Các trị số γ giả thiết trung bìnhtạo nên sự khác biệt chỉ khoảng 15% về trị số φCO2 và cho thấy rằng nguồn cung cấp protonchủ yếu trong hệ thống sông Hồng là acid carbonic còn acid sulfuric chỉ đóng vai trò thứ yếu.Các k ết quả tính toán cân bằng nhờ sử dụng mô hình thuận là tương tự nhau về mùa đông v àcao hơn khoảng 30-50% về mùa hè.

So sánh lượng CO 2 được tiêu thụ thực tế ở lưu vực Sông Hồng tương tự như các sôngcủa các đai tạo núi, sông Amazon và Orinoco, ~(100 –570)×103 mol/km2năm [7], nhưng cao hơncác sông chảy qua các khiên – như sông Amazon chảy qua khiên Brazil 58×103 mol/km2/năm [11].5. Kết luận

K ết quả nghiên cứu địa hóa học dòng chảy sông Hồng và các kết quả tính toán tốc độ phong hóa hoá học. Sự kiểm nghiệm rộng rãi cả hai mô hình thuận và ngược và tìm ra rằngcác sông nằm t rong cấu trúc địa chất phức tạp thì việc xác định một cách chính xác các bồnchứa có liên quan và thành phần hóa học của chúng là một bước then chốt và rất khó khăn.Lượng chất hòa tan của sông Hồng chủ yếu xuất phát từ quá trình phong hóa các đá carbonat, thứ đến là các đá silicat. Mặc dù 3 phụ lưu chính của sông Hồng nằm kề nhau về mặt địa lýnhưng thành phần hóa học hòa tan của chúng khác nhau: quá trình phong hóa carbonat và

silicat với đầu vào thứ yếu từ mưa và halit đã giải thích một cách thoả đáng cá c số liệu sôngLô, còn quá trình oxy hóa pyritđi kèm với phong hóa Na -silicat xảy ra trên lưu vực sôngThao và sông Đà có thể cần được xem xét. Các kết quả xác định tốc độ phong hóa silicat tốtnhất ở lưu vực sông Hồng là 51 (về mùa đông) tới 170 (về mùa hè)×103

mol/km2/năm vàlượng tiêu thị CO2 là 68 (30-286)×103

mol/km2năm về mùa đông và 194 (31 -445)⋅103

mol/km2năm về mùa hè.

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Berner R. A. (1991) A model for atmospheric CO2 over Phanerozoic times. Am. J. Sci. 291,339-376.[2].Bickle M. J., Chapman H. J., Bunbury J., Harris N. B. W., Fairchild I. J., Ahmad T., andPomiès C. (2005) Relative contributions of silicate and carbonate rocks to riverine Sr fluxes in theheadwaters of the Ganges. Geochim. Cosmochim. Acta 69(9), 2221-2240.[3]. Boeglin J.-L., Mortatti J., and Tardy Y. (1997) Chemical and mechanical erosion in the upper

Niger basin (Guinea, Mali). Geochemical weathering budget in tropical environment. Compt. Rendus. Geosci. 325(3), 185-191.[4]. Dalai T. K., Krishnaswami S., and Kumar A. (2003) Sr and 87Sr/86Sr in the Yamuna RiverSystem in the Himalaya: sources, fluxes, and controls on Sr isotope composition. Geochim.Cosmochim. Acta 67(16), 2931-2948.[5].Das A., Krishnaswami S., Sarin M. M., and Pande K. (2005) Chemical weathering in theKrishna Basin and Western Ghats of the Deccan Traps, India: Rates of basalt weathering and theircontrols. Geochim. Cosmochim. Acta 69(8), 2067-2084.

[6]. Edmond J. M. and Huh Y. (1997) Chemical weathering yields from basement and orogenicterrains in hot and cold climates. In Tectonic Uplift and Climate Change (ed. W. F. Ruddiman),

pp. 329–351. Plenum Press[7]. Edmond J. M., Palmer M. R., Measures C. I., Brown E. T., and Huh Y. (1996) Fluvialgeochemistry of the eastern slope of the northeastern Andes and its foredeep in the dmưaage ofthe Orinoco in Colombia and Venezuela. Geochim. Cosmochim. Acta 60(16), 2949-2974.[8]. Gaillardet J., Dupré B., and Allègre C. J. (1995) A global geochemical mass budget applied tothe Congo basin rivers: Erosion rates and continental crust composition. Geochim. Cosmochim.

Acta 59(17), 3469-3485.[9]. Gaillardet J., Dupré B., Louvat P., and Allègre C. J. (1999) Global silicate weathering andCO2 consumption rates deduced from the chemistry of large rivers. Chem. Geol. 159(1-4), 3-30.

[10]. Galy A., France-Lanord C., and Derry L. A. (1999) The strontium isotopic budget ofHimalayan rivers in Nepal and Bangladesh. Geochim. Cosmochim. Acta 63(13- 14), 1905-1925.



216

Garrels R. M. (1967) Genesis of some groundwaters from igneous rocks. In Researches inGeochemistry, Vol. 2 (ed. P. H. Abelson), pp. 405–420. John Wiley & Sons.[11]. Millot R., Gaillardet J., Dupré B., and Allègre C. J. (2003) Northern latitude chemicalweathering rates: clues from the Mackenzie river Basin, Canada. Geochim.Cosmochim. Acta67(7), 1305-1329.

[12]. Mortatti J. and Probst J.-L. (2003) Silicate rock weathering and atmospheric/soil CO2 uptakein the Amazon basin estimated from river water geochemistry: seasonal and spatial variations.Chem. Geol. 197(1-4), 177-196.[13]. Négrel P., Allègre C. J., Dupré B., and Lewin E. (1993) Erosion sources determined byinversion of major and trace element ratios and strontium isotopic ratios in river: The CongoBasin case. Earth Planet. Sci. Lett. 120(1-2), 59-76.[14]. Raymo M. E., and Ruddiman W. F. (1992) Tectonic forcing of late Cenozoic climate. Nature359(6391), 117–122.[15]. Stallard R. F. and Edmond J. M. (1987) Geochemistry of the Amazon.. Weatheringchemistry and limits to dissolved inputs. J. Geophys. Res. 92(C8), 8293-8302.[16]. West A. J., Galy A., and Bickle M. (2005) Tectonic and climatic controls on silicateweathering. Earth Planet. Sci. Lett. 235(1-2), 211-228.[17]. Wolf A. T., Natharius J. A., Danielson J. J., Ward B. S., and Pender J. K. (1999)International river basins of the world. Int. J. Water Resour. Dev. 15(4), 387-427.[18]. Wu L., Huh Y., Qin J., Du G., and van Der Lee S. (2005) Chemical weathering in the UpperHuang He (Yellow river) draining the eastern Qinghai-Tibet Plateau. Geochim. Cosmochim. Acta69(22), 5279-5294.

SUMMARYChemical weathering rate of silicate rocks in the Red river cachtment and its CO2

consumption capacity

Nguyen Van Pho, Vietnam Geological Assciation

Seulgi Moon, Youngsook Huh

School of Earth and Environmental Sciences, Seoul National University, Korea Jianhua Qin, Chengdu Institute of Geology and Mineral Resources, Chengdu, Sichuan

610082, PR China

The Red River Catchment in Vietnam was formed along the Red River Fault Zone thathas experienced various tectonic activities. These activities have speeded up the weathering

proccesses and the consumption of atmospheric CO2 in this region.

This reportpresents study results of geochemistry of the flow in Red River catchmentthough analysis of major elements and Sr isotope compositions of samples colleted from threetributary systems in summer and winter seasons. The analytical results were used for

estimation of weathering speed in all area in which the input parameters such as rainingvolume, evaporite, carbonate and silicate reservoirs has been deduced by using forward andinverse models. The results show that carbonate dissolution accounts for a significant

fraction of total dissolved cations and weathering of silicates contributes a minorcontribution. Using the best method, the authors estimate the averaged silicate weatheringrate in the Hong basin is 170.103 mol/km2 /yr in summer and 51.103 mol/km2 /yr in winter, fromwhich the degre of CO2 consumption by silicate weathering can be estimated.

Người biên tập: PGS.TS. Nguy ễn Khắc Giảng



217


TUỔI U-Pb ZIRCON TRONG ĐÁ GNEIS PHỨ C HỆ SIN QUYỀNĐỚ I PHAN SI PAN VÀ Ý NGHĨA ĐỊA CHẤT

La Mai Sơn,

Liên đoàn Bản đồ Địa chấ t miề n Bắ c Lê Tiến Dũng, Phạm Trung Hiếu, Trường Đại học M ỏ - Địa chấ t

Tóm tắt: M ẫ u zircon tuyể n t ừ mẫu đá gneis biotit thuộc phứ c hệ Sin Quyề n nằm trong đớ i Phan Si Pan đ ã đư ợc phân tích và xác định tuổ i bằng phương pháp định tuổ i U-Pb trên thiế tbị SHRIMP, cho khoảng tuổ i 1750 - 1850 Tr.n. Ngoài gneis biotit, t ại vế t l ộ l ấ y mẫ u còn g ặ pcác đá đá phiế n thạch anh - felspat - hai mica - granat, quarzit và các l ớ p amphibolit. T ổ hợ pđá này xác định điề u kiện biế n chất đến tướ ng epidot – amphibolit, theo cặ p nhiệt k ế granat-biotit xác định nhiệt độ thành t ạo = 550-6300C, áp suấ t tính = 6-6.5 Kbar. V ớ i hệ đồng vị U-Pb,tuổ i của chúng có thể xác định cho các giai đoạn nhiệt độ cao (nhiệt độ đóng của zircon hệ U-

Pb t ừ 800 đế n 1.0000C), đượ c ứ ng d ụng cho định tuổ i thành t ạo của magma, biế n chất có độ tin cậ y cao. Theo các tài liệu hiện nay, tuổ i của phứ c hệ Sin Quyề n chủ yế u d ự a vào quan hệ địa

chấ t. K ế t quả xác định tuổ i U-Pb zircon của nghiên cứu này đ ã minh chứ ng tuổ i biế n chấ t của phứ c hệ Sin Quyền tương ứ ng vớ i Paleoproterozoi. K ế t quả này cũng ghi nhận giai đoạn nhiệt- kiế n t ạo ở điề u kiện biế n chấ t cao xả y ra trong Paleoproterozoi.

1. Mở đầuPhức hệ sin Quyền (Tạ Việt Dũng và Trần Quốc Hải, 1962, hệ tầng) xác lậ p, phân bố

thành dải kéo dài theo phương TB-ĐN, kéo dài từ Lào Cai đến Hoà Bình. Mặt cắt chuẩn của phức hệ đượ c mô tả ở Ngòi Phát vùng Sin Quyền, tỉnh Lào Cai. Phức hệ Sin Quyền, theo tàiliệu hiện nay, đượ c coi là nằm chỉnh hợ p trên phức hệ Suối Chiềng. Trong đớ i cấu trúc PhanSi Pan, các thành tạo này đượ c coi là cổ nhất.

Về thành phần, phức hệ bao gồm đá phiến hai mica, đá phiến hai mica chứa graphit xencác lớp đá phiến thạch anh - graphit, đá phiến thạch anh - felspat - biotit, chuyển lên đá phiến

thạch anh - felspat - hai mica chứa graphit xen các lớp đá phiến amphibolit, lớ p mỏng đá hoa,đá phiến tremolit. Nhiều nơi còn g ặ p các lớp đá phiến hai mica - disten xen với đá phiến haimica - granat, quarzit, gneis. Phức hệ có thành phần ban đầu gồm chủ yếu tr ầm tích lục nguyênxen ít carbonat, đá núi lửa thành phần mafic. Trong một số lớ p tr ầm tích lục nguyên có chứa vậtchất hữu cơ bị biến chất thành graphit. Các đá bị biến chất khu vực đồng đều đến tướ ng epidot -amphibolit, theo cặ p nhiệt k ế granat- biotit trong đớ i chứa disten và storolit, nhiệt độ thành tạo550-6300C, áp suất tính theo phương pháp E.H Brown 6-6.5 Kbar [ Nguyễn Ngọc Liên, PhanTrườ ng Thị, 1985]; đồng thời các đá bị uốn nế p phức tạ p, bị granit hoá mạnh, ở một số nơi bị các khối xâm nhậ p phức hệ Po Sen xuyên cắt.

K ết quả xác định tuổi đồng vị K-Ar của muscovit tuyển từ dá gneis của phức hệ Sin

Quyền cho k ết quả 770 Tr.n [Tr ần Ngọc Nam et al , 2000] (dẫn theo Tr ần Văn Trị, Vũ Khúc vànnk, 2009). Vớ i hệ đồng vị K-Ar tuổi của chúng chỉ xác định cho các giai đoạn nhiệt độ thấ p(thông thường phương pháp K -Ar, muscovit có nhiệt độ đóng cao nhất khoảng 3500C), vì vậycác giai đoạn nhiệt độ nhiệt độ cao hơn chưa xác định đượ c. Tuy nhiên, với các đá phức hệ SinQuyền đã tr ải qua lịch sử nhiệt - kiến tạo đa pha phức tạ p thì việc tái tạo lịch sử của chúng phảisử dụng tổng hợ p nhiều k ỹ thuật, trong đó kỹ thuật LA-ICPMS U-Pb cho phép phân tích tuổicác đớ i nội tinh thể đượ c chú ý nhất. Theo các tài liệu hiện nay, tuổi của phức hệ dựa vào quanhệ nằm chỉnh hợ p trên phức hệ Suối Chiềng, một số nơi gặ p các khối xâm nhậ p Po Sen xuyêncắt. Tuổi đồng vị U-Pb zircon bằng phương pháp (SHRIMP) phức hệ Po Sen cho k ết quả tậ ptrung tại 751±7 Tr.n [Tr ần Ngọc Nam, 2003], k ết quả này gần gũi vớ i k ết quả tuổi do PhamTrung Hieu et al, 2009 đ ã công bố.

Bài báo này công bố k ết quả phân tích LA-ICPMS U-Pb zircon lấy ở phức hệ SinQuyền, cho khoảng tuổi 1750 - 1850 Tr.n nhằm cung cấ p bằng chứng một giai đoạn nhiệt -



218

kiến tạo ở điều kiện biến chất cao xảy ra trong Paleoproterozoi đớ i Phan Si Pan.2. Kết quả phân tích LA-ICPMS U-Pb ZIRCON cho đá gneis phứ c hệ Sin Quyền2.1. M ẫ u nghiên c ứu và phương pháp phân tích

Zircon mang ký hiệu VC.5828 trong bài báo này đượ c tuyển từ một mẫu đá gneis biotit(phức hệ Sin Quyền) ở khu vực huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái, có tọa độ địa lý 21044' 09" v ĩ

độ Bắc, 104°32'15" kinh độ Đông, nằm về phía tây đớ i cấu trúc Phan Si Pan. Gneis biotit nằmxen trong các lớp đá phiến thạch anh - felspat - mica. Đá có cấu tạo gneis; kiến trúc hạt, tấm,vảy biến tinh; thành phần khoáng vật (%) chủ yếu bao gồm: plagiocla: 34, felspat kali(microclin): 25, thạch anh: 23, biotit: 9, epidot: 5; khoáng vật phụ gặp trong đá chủ yếu gồmsphen, zircon; ngoài ra còn có khoáng vật quặng chiếm khoảng 2,5 % trong đá.

Zircon đượ c tuyển bằng phương pháp nghiền, đãi và nhặt hạt dướ i kính hiển vi hai thị kính tại Viện Vật lý địa cầu và Địa chất (Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc). Mẫu cụcđượ c nghiền tới độ hạt 0,27-0,10 mm và đãi bằng bàn đãi đ ể phân loại các khoáng vật theo tỷ tr ọng; tiếp theo dùng phương pháp tuyển từ để tách các khoáng vật nhiễm từ. Sau đó zircon ở hợ p phần không từ tính đượ c chiết tách bằng dung dịch nặng Bromoform (CHBr 3) và cuốicùng lựa chọn phân loại zircon dướ i kính hiển vi soi nổi. Các bướ c lựa chọn zircon đượ c tiến

hành tỷ mỉ, loại bỏ những hạt zircon chứa bao thể, những zircon có vết nứt trên bề mặt...,zircon hạt lớ n và hạt nhỏ đều đượ c phân tích. Hầu hết zircon có dạng tháp, lăng trụ ngắn, tròncạnh, chiều dài xấ p xỉ 0,10-0,15 mm. Zircon sau khi tuyển đượ c gắn vào một đĩa nhựa epoxy(dán khoảng hơn 40 hạt zircon). Tiế p theo, mẫu được đưa vào tủ sấy để ở nhiệt độ 40-60°C,thờ i gian từ 2 đến 3 ngày vớ i mục đích làm cho hỗn hợ p dung dịch gắn k ết và gắn chặt vớ i hạtzircon. Sau đó, tiến hành mài mòn hạt zircon bằng giấy nháp có độ hạt khác nhau vớ i mụcđích làm lộ phần trung tâm hạt để tiến hành nghiên cứu cấu trúc bên trong zircon, đồng thờ ilựa chọn các điểm phân tích.

Mẫu zircon sau khi mài tớ i phần trung tâm và đánh bóng, được phân tích đặc điểm cấutrúc phân đớ i bên trong và chụ p ảnh CL bằng phương pháp phát quang âm cực trên thiết bị microprobe CAMECA SX51 tại Viện Vật lý địa cầu và Địa chất (Viện Hàn lâm Khoa họcTrung Quốc). Công việc chuẩn bị này còn cho phép phân tích k ỹ cấu trúc bên trong củakhoáng vật zircon để có thể luận giải các quá trình k ết tinh của zircon, đồng thờ i lựa chọnnhững hạt không có khuyết tật để tiến hành phân tích LA-ICPMS U-Pb. Hình 1 trình bày CLcủa một số hạt zircon đại diện trong bài báo này. Các phân tích LA-ICPMS U-Pb tiến hànhcho các vùng phân đớ i khác nhau trong từng tinh thể zircon, thực hiện tại phòng thí nghiệmtr ọng điểm các quá trìnhĐ ịa chất và khoáng sản, Đại học Địa chất Trung Quốc (Vũ Hán).Trong quá trình thực hiện thí nghiệm, sử dụng He làm vật chất tải khí mài mòn và phương

pháp bào mòn đơn điểm; điểm bào mòn có đườ ng kính 40 µm. Quá trình phân tích tuổi zirconsử dụng mẫu chuẩn 91500, tỷ số đồng vị của mẫu dùng phần mềm Glitter (ver 4.0, MacquarieUniversity) để tính tuổi và dùng Isoplot (ver 2.49) để hoàn thành biểu đồ tuổi chỉnh hợ p, các

quy trình thí nghiệm do TS. Phạm Trung Hiếu thực hiện.2. Kết quả phân tích LA-ICPMS U-Pb zircon cho gneis biotit phứ c hệ Sin QuyềnK ết quả phân tích LA-ICPMS U-Pb zircon đượ c liệt kê chi tiết ở (bảng 1), bao gồm 30

phân tích ở nhân, rìa của 30 đơn tinh thể (các ký hiệu bằng chỉ số -1, ví dụ: VC.5828-1,VC.5828-2,... thể hiện điểm phân tích). Tuổi 206Pb/238U thu đượ c từ các phân tích này nằmtrong giớ i hạn từ 1680 ± 19 Tr.n (VC.5828-12) đến 2075 ± 36 Tr.n (VC.5828-14), tậ p trungtrong khoảng tuổi 1750 - 1850 Tr.n.

Các k ết quả phân tích ở bảng 1 đượ c trình bày trên các biểu đồ (hình 1) có thể thấy đại bộ phận điểm phân tích cho tuổi chỉnh hợ p tậ p trung trong khoảng tuổi 1750 - 1850 Tr.n (hình1a), trung bình 1829 ± 29 Tr.n (hình 1b), một vài điểm thể hiện Pb mất đi trong quá tr ình giải

phóng phân rã phóng xạ sau này.



219

Hình 1. Anh CL của các tinh thể zircon t ừ mẫ u gneis biotit VC.5828 phứ c hệ Sin Quyề n.Các vòng tròn nhỏ (đườ ng kính 40 µ m) là vị trí phân tích LA ICPMS U-Pb và chữ số trongvòng tròn là các điể m phân tích mẫ u (tuổ i của các điể m phân tích xem bảng 1)

3. Thảo luận

3.1. Minh ch ứ ng tu ổ i bi ế n ch ấ t trong Paleoproterozoi c ủa ph ứ c h ệ Sin Quy ền qua tu ổ iđồng v ị U-Pb zircon m ẫ u gneis biotit

Trong các công trình công bố trước đây, tuổi phức hệ Sin Quyền đượ c xế p vàoPaleoproterozoi [Tr ần Văn Trị, Vũ Khúc và nnk, 2009] chủ yếu dựa vào quan hệ nằm chỉnhhợ p trên phức hệ Suối Chiềng. Điều kiện biến chất của các đá phức hệ Sin Quyền bị biến chấtkhu vực trong điều kiện của tướ ng epidot – amphibolit dựa theo cặ p nhiệt k ế granat-biotit.Đối với phương pháp đồng vị nghiên cứu cho các thành tạo biến chất phức hệ Sin Quyền, đếnnay mớ i chỉ có k ết quả xác định tuổi đồng vị K-Ar của muscovit tuyển từ dá gneis của phứchệ Sin Quyền cho k ết quả 770 Tr.n [Tr ần Ngọc Nam et al , 2000]. Trên thực tế, các nghiêncứu gần đây cho thấy khi sử dụng tuổi đồng vị phóng xạ để xây dựng lịch sử nhiệt - kiến tạocho các thành tạo địa chất, nhất thiết phải chú ý đến giá tr ị nhiệt độ đóng của chúng. Vớ i hệ đồng vị K-Ar hay Ar-Ar, tuổi của chúng chỉ xác định cho các giai đoạn nhiệt độ thấ p



220

Bảng 1. K ế t quả phân tích U-Pb zircon cho gneis biotit phứ c hệ Sin Quyề n bằ ng phương pháp LA-ICPMS

Sample Th/U

ppm

Corrected ratios Corrected ages (Ma)

207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ

VC.5828-1 0.10332 0.00263 4.44815 0.10614 0.31098 0.00383 0.20093 0.00929 1685 26 1721 20 1746 19 3701 156

-2 0.11279 0.00496 5.15340 0.22633 0.33719 0.00672 0.20848 0.01174 1845 51 1845 37 1873 32 3827 196

-3 0.10418 0.00274 4.69361 0.12102 0.32616 0.00456 0.21272 0.00928 1700 27 1766 22 1820 22 3898 155

-4 0.10421 0.00386 4.28747 0.13932 0.30479 0.00477 0.19819 0.00847 1700 37 1691 27 1715 24 3655 143-5 0.10474 0.00276 4.63146 0.11416 0.31782 0.00418 0.21451 0.00957 1710 26 1755 21 1779 20 3928 159

=6 0.10636 0.00501 4.72060 0.23052 0.31697 0.00550 0.22811 0.01242 1738 64 1771 41 1775 27 4153 204

-7 0.10496 0.00531 4.60653 0.20703 0.32731 0.00588 0.20870 0.01164 1714 56 1750 37 1825 29 3831 195

-8 0.10831 0.00375 4.71175 0.13410 0.32439 0.00492 0.22935 0.01023 1771 30 1769 24 1811 24 4174 168

-9 0.15366 0.00660 6.53635 0.27210 0.31473 0.00621 0.26066 0.01340 2387 44 2051 37 1764 30 4682 215

-10 0.10957 0.00322 4.74879 0.12829 0.31612 0.00454 0.21803 0.00980 1792 29 1776 23 1771 22 3987 163

-11 0.10888 0.00453 4.83155 0.17871 0.32665 0.00521 0.21426 0.01054 1781 44 1790 31 1822 25 3924 175

-12 0.10622 0.00276 4.36976 0.10735 0.29776 0.00377 0.20008 0.00901 1736 27 1707 20 1680 19 3686 152

-13 0.10415 0.00287 4.57154 0.11659 0.31673 0.00444 0.20238 0.00871 1699 27 1744 21 1774 22 3725 146

-14 0.10796 0.00466 5.70259 0.22776 0.37974 0.00779 0.27569 0.01673 1765 43 1932 35 2075 36 4921 265

-15 0.14969 0.01028 7.54512 0.55792 0.36953 0.01222 0.29076 0.01726 2342 81 2178 66 2027 58 5159 270

-16 0.10522 0.00331 4.57632 0.13538 0.31524 0.00442 0.20150 0.00957 1718 34 1745 25 1766 22 3710 161

-17 0.11049 0.00378 4.77049 0.14198 0.30958 0.00482 0.20816 0.00957 1807 32 1780 25 1739 24 3822 160

-18 0.10403 0.00281 4.80013 0.12046 0.33542 0.00460 0.22378 0.00989 1697 27 1785 21 1865 22 4082 163

-19 0.11203 0.00388 4.97482 0.16191 0.32510 0.00495 0.21759 0.01007 1833 37 1815 28 1815 24 3979 167

-20 0.11177 0.00373 5.15646 0.15303 0.33460 0.00572 0.22945 0.01054 1828 30 1845 25 1861 28 4175 173

-21 0.11418 0.00431 5.05218 0.17668 0.31942 0.00513 0.22791 0.01084 1867 40 1828 30 1787 25 4150 178

-22 0.10781 0.00273 4.78297 0.11240 0.32094 0.00432 0.21974 0.00953 1763 24 1782 20 1794 21 4015 158

-23 0.10366 0.00277 4.66502 0.11655 0.32468 0.00417 0.21678 0.01006 1691 27 1761 21 1813 20 3966 167

-24 0.11028 0.00457 5.14314 0.21797 0.33922 0.00690 0.22444 0.01103 1804 48 1843 36 1883 33 4093 182

-25 0.11536 0.00558 5.06088 0.26046 0.32014 0.00605 0.21412 0.01317 1886 65 1830 44 1790 30 3922 219

-26 0.11655 0.00630 5.45658 0.27314 0.33762 0.01039 0.27611 0.01661 1904 48 1894 43 1875 50 4928 263

-27 0.10925 0.00333 4.86220 0.12883 0.32335 0.00467 0.21324 0.00951 1787 28 1796 22 1806 23 3907 158

-28 0.12092 0.00335 5.53924 0.17032 0.32736 0.00491 0.22632 0.01077 1970 34 1907 26 1826 24 4124 178

-29 0.11889 0.00414 5.07462 0.16429 0.31048 0.00516 0.21156 0.01036 1940 35 1832 27 1743 25 3879 173

-30 0.11137 0.00285 4.91822 0.11641 0.31910 0.00447 0.22337 0.01003 1822 23 1805 20 1785 22 4075 166



221

1550

1650

1750

1850

1950

2050

2150

2250

0.26

0.28

0.30

0.32

0.34

0.36

0.38

0.40

0.42

3 5 7 9207Pb/235U

2 0 6 P b / 2 3 8 U

a) VC.5828.

1720

1760

1800

1840

1880

1920

1960

Mean = 1829 ± 25 [1.3%] 95% conf.

Wtd by data-pt errs only, 0 of 8 rej.

MSWD = 0.37, probability = 0.92

b) VC.5828

Hình 1. Biểu đồ biể u diễ n k ế t quả phân tích zircon U-Pb mẫ u VC.5828 phứ c hệ SinQuyề n bằng phương pháp LA-ICPMS. b) - tính giá tr ị tuổ i trung bình

(cao nhất là hornblend vớ i 530±500C). Như vậy vớ i tác dụng của nhiệt độ trên 5000 C, hệ đồng vị của các khoáng vật trên sẽ đượ c mở không còn bảo tồn đượ c các nguyên tố đồng vị sinh thành từ ban đầu, dẫn đến k ết quả phân tích r ất có thể cho tuổi nguội lạnh của đá magmahoặc một pha kiến tạo sinh sau nào đó. Ngượ c lại zircon là khoáng vật có tính chất hoá lý bềnvững dưới tác động của quá trình hậu magma và các quá trình biến chất, nhiệt độ đóng củazircon hệ U-Pb từ 800 đến 1.0000 C [D.J. Cherniak et al, 1997] cho thấy zircon là một trongnhững khoáng vật đượ c ứng dụng cho định tuổi thành tạo của magma, biến chất có độ tin cậycao.

Các k ết quả phân tích LA-ICPMS U-Pb trong bài báo này cho thấy zircon tuyển từ cácđá gneis biotit cùng một thế hệ. Trong các hạt zircon cho thấy các điểm phân tích có giá tr ị

khá tậ p trung, chứng tỏ zircon đượ c hình thành trong một giai đoạn. Các tinh thể zircon cócấu trúc phân đớ i không rõ ràng, điểm phân tích ở nhân và rìa cácđơn tinh thể zircon cho k ết



222

quả tậ p trung khoảng tuổi 1750-1850 Tr.n. (tuổi 206Pb/238U, hình 1a). Từ các k ết quả trên,minh chứng hoạt động biến chất cao của phức hệ Sin Quyền xảy vào khoảng Paleoproterozoi.

3.2. Giai đoạn nhi ệt - ki ế n t ạo Paloproterozoi trên đớ i Phan Si Pan

Theo các tài liệu hiện có, trên đớ i Phan Si Pan đã ghi nhận đượ c một số giai đoạn nhiệt -

kiến tạo: giai đoạn Meso- Neoarkei được đánh dấu bằng tuổi mô hình Nd 3,4-3,1 tỷ năm [Lanet al., 2001], cho thấy vỏ Trái đất (phức hệ Ca Vịnh) đã phân d ị từ manti trong khoảng thờ igian này. Quá trình tiến hóa vỏ ghi nhận đượ c bằng sự k ết tinh của phức hệ granitoid Ca Vịnhthể hiện qua tuổi k ết tinh 2840-2940 Tr.n. (thế hệ 'zircon magma") [Tr ần Ngọc Nam, 2003].Tuy nhiên hiện vẫn chưa r õ là ho ạt động k ết tinh magma của phức hệ này gồm một pha kéodài từ khoảng 2940 Tr.n. đến 2840 Tr.n., hay đó là kết quả của hai pha riêng biệt.

Giai đoạn Paleoproterozoi có hai pha hoạt động biến chất cao (đến tướ ng amphibolit).Pha thứ nhất thể hiện bằng thế hệ "zircon biến chất" 2360 Tr.n. trong phức hệ granitoid CaVịnh; pha thứ hai xảy ra trong khoảng thờ i gian từ 2000-1900 Tr.n., ghi nhận đượ c từ thế hệ "zircon biến chất" 2000 Tr.n. trong phức hệ Ca Vịnh và sự phổ biến tuổi K-Ar, Ar-Ar 1900-2000 Tr.n. của hornblend trong các thấu kính amphibolit trong phức hệ này [Tran Ngoc Nam

et al, 1998, 2002, 2003]. Nên các giá tr ị tuổi K-Ar (Ar-Ar) 1900-2000 Tr.n. vừa dẫn cho thấycác đá của phức hệ granitoid Ca Vịnh (Bảo Hà) không chịu ảnh hưở ng của các quá trình biếnchất nhiệt độ cao trong suốt thờ i gian từ giữa Paleoproterozoi đến hiện tại [Tr ần Ngọc Namtrong Tr ần Văn Trị, Vũ khúc, 2009].

K ết quả phân tích LA-ICPMS U-Pb zircon cho khoảng tuổi 1750-1850 Tr.n. trong bài báo này nhằm cung cấ p bằng chứng mớ i về khoảng thờ i gian hoạt động biến chất cao ở đớ iPhan Si Pan trong Paleoproterozoi muộn. Minh chứng pha nhiệt - kiến tạo Paleoproterozoisảy ra trên đớ i Phan Si Pan. Granitoid phức hệ Xóm Giấu kiểu S - granit có thể hình thànhtrong pha kiến tạo này (K ết quả LA-ICPMS U-Pb zircon phức hệ Xóm Giấu cho khoảng tuổitương ứng vớ i khoảng tuổi của mẫu gneis biotit phức hệ Sin Quyền – số liệu của các tác giả

chưa công bố).Giai đoạn nhiệt kiến sinh trong giai đoạn này xẩy ra mạnh mẽ khu vực Phan Si Pan vànền Dương Tử, Hoa Hạ Trung Quốc, cũng như nền Hòa Bắc, Tây Úc v. V..., giai đoạn này cóthể liên quan đến sự hội nhậ p tạo núi của siêu lục Columbia (Condie., 1998, Zhang et al.,2006, Hieu and Chen et al., 2011).

Lờ i cảm ơn: K ết quả nghiên cứu này đượ c tài tr ợ bở i Quỹ phát triển khoa học và côngnghệ quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 105.03-2011.23


[1] D.J. Cherniak et al, 1997. Rare-earth diffusion in zircon. Chemical Geology, 134: 289-301.

[2] Lan C. Y., Chung S. L., Lo C. H., Lee T. Y., Wang P. L., Li H., Dinh Van Toan, 2001.First evidence for Archean continental crust in northern Vietnam and its implications forcrustal and tectonic evolution in Southeast Asia. Geology, 19: 219-222.

[3] H.L. Yuan, S. Gao, X.M. Liu et al, 2004. Accurate U-Pb age and trace elementdetermination of zircon by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry.Geostandard and Geoanalytical Research, 28: 353-370.

[4] S. Gao, R.L. Rudnick, H.L. Yuan et al, 2004. Recycling lower continental crust in thenorth China craton. Nature, 432: 892-897.[5] Tran Ngoc Nam, 1998. Thermotectonic events from early Proterozoic to Miocene in theIndochina craton: Implication of K-Ar ages in Vietnam. J. Asian Earth Sci., 16: 475-484.

[6] Tr ần Ngọc Nam, 2001. Tuổi của các phức hệ Ca Vịnh và Xóm Giấu: chứng liệu tin cậy



223

đầu tiên từ phân tích SHRIMP U-Pb zircon. TC Địa chất, A/262 : 1-11. Hà Nội.

[7] Tr ần Ngọc Nam, Y. Sano, S. L. Chung, 2002. Chứng cứ mớ i 2840 triệu năm từ SHRIMP U-Pb zircon cho tuổi Archei của phức hệ Ca Vịnh và ý ngh ĩa nhiệt kiến sinh. TC Địa chất, A/273 :21-28. Hà Nội.

[8] Tr ần Ngọc Nam, H. Hyodo, T. Itaya, 2002. 40Ar/39Ar single grain dating and mineralchemisty of hornblendes south of the Red River Shear Zone (Vietnam): New evidence for EalyProterozoic tectonothermel event. Gondwana Res., 5/4: 801-811.

[9] Tr ần Ngọc Nam, 2003. Tuổi SHRIMP U-Pb zircon 750 Tr.n.của phức hệ Po Sen và ýngh ĩa kiến tao. TC Địa chất, A/274 : 11-16. Hà Nội.

[10] Tr ần Tr ọng Hòa, Ngô Thị Phượ ng, Tr ần Tuấn Anh, Nguyễn Văn Thế, Nguyễn ĐứcThắng, 1999. Tài liệu mớ i về các xâm nhậ p mafic – siêu mafic tuổi Proterozoi đớ i Fansipan.TC Các KH về TĐ, 21/2: 159-170, Hà Nội.

[11] Tr ần Văn Trị và nnk., 1977. Địa chất Việt Nam - Phần miền Bắc, tỷ lệ 1:1.000.000. NxbKhoa học và K ỹ thuật, Hà Nội.

[12] Tr ần Văn Trị và Vũ Khúc (đồng chủ biên), 2009. Địa chất và Tài nguyên Việt Nam . Nhàxuất bản khoa học tự nhiên và Công nghệ , Hà Nội.

SUMMARYZiron U – Pb dating of gneiss of the Sin Quyen complex, Phansipan area and its

geological implicationLa Mai Son, Notheran Geological Mapping Division

Le Tien Dung, Pham Trung Hieu, University of Mining and Geology Zircon selected from biotit gneiss of the Sin Quyen complex Phansipan tectonic

zone wereanalysed and dating by U-Pb method using SHRIMP instrument, the ages of1750-1850 Ma. Addition to biotite gneis, in outcrop samples also met the shale rockquartz - feldspar - two mica-garnet quartzite and amphibolite layers. This stonesassemblage determined metamorphic conditions to facies epidot - amphibolite.

According to pairs a garnet-biotite thermometer determine temperature to create =550-6300C, pressure = 6-6.5 kbar. With U-Pb isotopic system, the their age candetermine for the high-temperature phase (closing temperature of zircon U-Pb system

from 800 to 1.0000C), is applied to determined the age of the magma, metamorphichigh reliability. According to the present age of the complex Sin Quyen mainly based

geological relationships. Results determine age by U-Pb isotopic of the zircon wereobtained indicating the age of metamorphism of the Sin Quyen complex corresponds to

Paleoproterozoi. The results also record a high-grade thermo-tectonic event occurredin Paleoproterozoi time

Ngườ i biên tậ p: PGS.TS. LêThanh M ẽ



224

Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội , 15/11/2012

ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG CÁC THÀNH TẠO CACBONATKHU VỰC ĐỒNG HỶ, THÁI NGUYÊN VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG

Nguyễn Trung Thành, Nguyễn Khắc Giảng, Phạm Thị Vân Anh Lê Thị Ngọc Tú, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Tóm tắt: Các thành t ạo đá carbonat thuộc hệ tần g Bắc Sơn (C - Pbs) phân bố khá rộng rãi ởkhu vực Đồng Hỷ - Thái Nguyên, t ạo thành dải kéo dài hàng chục km theo hướng đông bắc - tâynam. K ết quả nghiên cứu về đặc điểm thành phần hóa học, khoáng vật và các đặc tính côngnghệ cho thấy các thành tạo đá carbonat trong khu vực này có các đặc điểm chất lượng kháđồng nhất. Hàm lượng CaO dao động trong khoảng 42,30% đến 51,36%, trung bình 48,32%;hàm lượng MgO dao động trong khoảng 2,15% đến 6,35%, trung bình 3,81%; MKN dao độngtrong khoảng 40,12 % đến 44,26 %, trung bình 41,90%;, CKT dao động trong khoảng 1,76%đến 8,78%, trung bình 4,00%; hàm lượng các tổ phần khác như K 2O, Na2O, P 2O5 không đángk ể. Trị số phóng xạ của các đá carbonat trong khu vực nghiên cứu dưới ngưỡng an toàn theo

quy định. V ới đặc tính chất lượng như trên , các thành t ạo carbonat trong vùng này có thểdùng trong nhiều lĩnh vực như nguyên liệu xi măng, phụ gia hoá chất công nghiệp và sử dụnglàm vật liệu xây dựng thông thường.

1. Mở đầu Đồng Hỷ, Thái Nguyên là một khu vực có vị thế khá quan tr ọng trong sự phát triển

chung của vùng Đông Bắc và tỉnh Thái Nguyên. Nguồn tài nguyên khoáng sản trong khu vựckhá phong phú, bao gồm nhóm khoáng sản kim loại, không kim loại và đặc biệt là các thànhtạo carbonat.

Thực tiễn trong những năm qua cho thấy việc khai thác các mỏ đá carbonat làm vậtliệu xây dựng các công trình công nghiệp, giao thông và dân dụng đã mang lại hiệu quả lớnlao và ngày càng thu hút được thị thường của Thái Nguyên và các vùng phụ cận. Tuy nhiên

trong công tác, nghiên cứu, thăm dò, xác định tiềm năng trữ lượng và chất lượng để khẳngđịnh thương hiệu và ổn định chiến lược phát triển lâu dài còn nhiều hạn chế. Trong sự nghiệpcông nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, nhất là trong quá trình hội nhập Quốc tế, việc pháttriển, thăm dò và khai thác, khẳng định chất lượng thương hiệu các mỏ carbonat càng có ýngh ĩa quan trọng và cấp thiết hơn. 2. Đặc điểm địa chất khu vực Đồng Hỷ, Thái Nguyên

Đặc điểm địa chất khu vực Đồng Hỷ - Thái Nguyên đã được đề cập trong nhiều côngtrình nghiên cứu, đá ng chú ý là công trìnhđo vẽ bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam tỷ lệ1:500.000 của A.E Dovjicov và nnk (1965), Trần Văn Trị (1975). Nguyễn Địch Dỹ (1985),Công trình đo vẽ bản đồ và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:200.000 tờ Tuyên Quang và các tàiliệu nghiên cứu chuyên đề tìm kiếm các loại khoáng sản trong vùng đã khái quát khá đầy đủ

về đặc điểm địa tầng của khu vực nghiên cứu. 2.1. Đặc điểm địa tầng Khu vực nghiên cứu có cấu trúc địa chất khá đơn giản, bao gồm các thành tạo đá vôi

thuộc khối núi đá vôi hệ tầng Bắc Sơn (C - Pbs) (tạo nên bởi các trầm tích đá vôi cấu tạo khối, phân lớp dày đến vừa, hạt nhỏ đến vi hạt, đôi chỗ tái kết tinh chứa nhiều di tích hoá đá) kéodài hàng chục km theo hướng đông bắc - tây nam.

Bên cạnh các thành tạo trầm tích carbonat là các thành tạo trầm tích biến chất LoạtSông Cầu tuổi Devon sớm (D1 sc), có quan hệ kiến tạo với các thành tạo lục nguyên xencarbonat hệ tầng Lạng Sơn tuổi Trias sớm, các trầm tích lục nguyên xen đá phun trào acit củahệ tầng Sông Hiến. Các thành tạo cát bột kết, sạn kết của hệ tầng Hà Cối có dạng thấu kính

phương đông bắc - tây nam có quan hệ bất chỉnh hợp với các đá của hệ tầng Sông Hiến và hệ

tầng Bắc Sơn ở phía đông khu vực thăm dò. Các thành tạo Hệ Đệ tứ bao gồm các sản phẩm



225

phong hoá từ các thành tạo carbonat là sét, bột sét phủ phía trên có bề dày mỏng phân bố dọccác thung lũng và sông suối.

Các thành tạo Loạt Sông Cầu (D 1sc) phân bố thành dải theo phương đông bắc - tâynam, uốn lượn chiều dài khoảng 10km, bề rộng trung bình khoảng 2km,. Thành phần baogồm: Cuội kết đáy, sạn kết, cát kết, bột kết, đá phiến sét chứa Youngolepis cf., paraecursor,

Yunnanolepis sp...Phủ chỉnh hợp lên trên các đá của Loạt Sông Cầu là các đá của hệ tầng Mia Lé(D1ml ), thành phần thạch học gồm đá sét vôi, bột kết, đá vôi chứa Euryspirifer tonkinensis.Favosites goldfussi Goniophora cf. spatulata.

Ở phía đông, đông bắc đến đông nam khu vực phân bố các thành tạo hệ tầng Hà Cốituổi Jura (J1-2hc), hệ tầng Lạng Sơn (T1ls), Sông Hiến có tuổi Trias (T1 -2 sh) phân bố thànhdải theo phương đông bắc - tây nam, đặc trưng là địa hình đồi núi thấp có độ cao không lớn,độ dốc nhỏ. Thành phần thạch học khá phong phú, bao gồm: Cát kết, bột kết, đá phiến sét, đávôi sét, sét vôi. Chứa Ophiceras sp., Claraia stachei, Paranorites praestans, Columbites cf .

parisianus. Các đá phun trào acit, vôi sét, đá phiến sét vôi chứa nhiều hóa đá động vật,… Các thành tạo hệ Đệ tứ không phân chia (Q) phân bố dọc các thung lũng và sông suối

trong vùng, chúng có độ cao thấp, bề mặt địa hình bằng phẳng bao gồm các sản phẩm tích tụvà phá huỷ của các đá có trước. 2.2. C ấu trúc kiến tạo

Khu vực nghiên cứu có chế độ hoạt động kiến tạo mạnh mẽ. Các hoạt động kiến tạo biến dạng giòn tạo nên các hệ thống đứt gãy kéo dài theo phương đông bắc - tây nam thườngtạo thành hệ thống song song nhau.

Trong các thành phần trầm tích lục nguyên - carbonat hệ tầng Bắc Sơn (C - Pbs), hệtầng Mia Lé, hệ tầng Sông Hiến thường bị biến dạng và nứt nẻ mạnh khu vực gần hệ thốngđứt gãy. Trong đá vôi phát triển nhiều hệ thống khe nứt. Hệ thống đứt gãy phương đông bắc -tây nam định hướng cho các thung lũng và sông suối trong vùng. 2.3. Đặc điểm địa mạo 2.3.1. Dạng địa hình tích tụ

Dạng địa hình này phát triển mạnh mẽ trên nền đá gốc của các thành tạo carbonat củahệ tầng Bắc Sơn, chân các đồi, núi thấp được thành tạo từ các đá trầm tích lục nguyên thuộchệ tầng Lạng Sơn và hệ tầng Sông Hiến, hệ tầng Hà Cối. Dạng địa hình tích tụ có độ caotrung bình từ 60 -65m. Các sản phẩm phát triển trên dạng địa hình này là mảnh vụn đá trầmtích carbonat, lục nguyên trong vùng, có thành phần là bột sét, cát, sạn và các mảnh đá phonghoá dở dang từ đá gốc, các sản phẩm phá huỷ không hoàn toàn của đá gốc có nguồn gốc eluvi,deluvi.

Ảnh 1. Địa hình tích tụ phân bố phía tây khu vực nghiên cứu

Dạng địa hình này thường có độ dốc rất thoải khoảng 10o

-150

, lớp phủ thực vật pháttriển kém, thường là các cây trồng, hoa màu của nhân dân địa phương trong vùng.



226

2.3.2. Dạng địa hình bóc mòn trên các đá trầm tích carbonat tuổi Carbon - Pecmi hệ tầng Bắc Sơn (C - P bs)

Ảnh 2. Địa hình bóc mòn chiếm phần lớn diện tích khu thăm dò

Dạng địa hình phát triển khá rộng rãi trong vùng nghiên cứu, chủ yếu là các núi đá vôitạo thành dải phân bố theo hướng đông bắc - tây nam.Dạng địa hình này tồn tại ở các hang hốc của các núi có độ cao lớn, bề mặt địa hình có

độ dốc rất lớn, đôi khi đến 70-80o, có chỗ tạo thành vách đứng, ít thực vật phát triển, trơ lộ đágốc, đôi khi phát triển nhiều hệ thống cây leo chằng chịt. Cấu thành nên dạng địa hình này làcác đá trầm tích carbonat cấu tạo phân lớp dày của hệ tầng Bắc Sơn tuổi Carbon - Pecmi (C -Pbs).

Trên bề mặt địa hình, mức độ lộ đá gốc tốt, sản phẩm phong hoá tích đọng ít, thường bị bóc mòn r ửa trôi hết và bị nứt nẻ, đôi chỗ có dạng carư (đá tai mèo). Do đá gốc bị nứt nẻnhiều nên thường thành tạo các hang karst ở những độ cao khác nhau, có những hang kín vàcó những hang do trượt lở đá gốc mà hở ra.

3. Đặc điểm chất lượng và đặc tính công nghệ của các thành tạo carbonat khu vực ĐồngHỷ, Thái Nguyên3.1. Đặc điểm chất lượng 3.1.1. Đặc điểm thạch học

Các thành tạo đá vôi trong khu vực nghiên cứu thuộc dải đá vôi kéo dài từ Tân Long(Thái Nguyên) đến Hồng Phong (Lạng Sơn) có tính chất và đặc điểm cấu tạo khá đồng nhất.K ết quả phân tích mẫu thạch học - lát mỏng cho thấy đặc điểm các đá trong khu vực nghiêncứu bao gồm các đá có đặc điểm như sau: đá vôi vi hạt đến hạt nhỏ, hạt vừa bị đolomit hoá,calcit hoá, đá vôi - đolomit, đolomit, đá vôi sét, … 3.1.1.1. Đá vôi vi hạt đến hạt nhỏ, hạt vừa:

Đá vôi chiếm phần lớn trong diện tích thăm dò, chúng thường tạo thành các dải lớn, đicùng với chúng thường là đá vôi sinh vật, đá vôi - sét và một ít đolomit, thạch anh. Bằng mắtthường khó có thể nhận biết được các loại đá, đặc biệt là ranh giới giữa chúng. Thành phầnkhoáng vật của loại đá vôi vi hạt đến hạt nhỏ chủ yếu là calcit chiếm phần chủ yếu >80%, íthơn là đolomit, thạch anh, khoáng vật sét, khoáng vật tạo quặng. Kích thước các hạt khoángvật thường có kiến trúc hạt nhỏ đến vi hạt, đôi khi ẩn tinh, các đá đều có cấu tạo khối đồngnhất, ít khi gặp bị ép phân phiến yếu.

Biểu hiện biến đổi thứ sinh của các đá ở đây chủ yếu là calcit hoá, ít hơn là đolomithoá, tạo thành các tinh thể có kích thước lớn hơn. Đôi chỗ quan sát được các mạch calcit nhiệtdịch kích thước nhỏ xuyên cắt. 3.1.1.2. Đá vôi bị đolomit hóa:

Đá vôi bị đolomit có cấu tạo khối, màu xanh, chiếm tỷ lệ không lớn trong toàn bộ khốilượng đ á trong vùng , các loại đ á này có đ ộ cứng lớn d o trong thàn h phần có hàm lượn g



227

đolomit cao. Thành phần của các loại đá này có calcit chiếm kh oảng 70-87%, đolomit chiếmhàm lượng khoảng 10 -30%, ngoài ra còn có thạch anh, các khoáng vật sét và quặng với hàmlượng thấp. Trong các loại đá này thấy có hiện tượng biến đổi calcit hoá và đolomit hoá, kếtquả tạo ra các tinh thể calcit kích thước lớn, cát khai rõ, tinh thể đolimit dạng hình thoi có cáccạnh rất rõ, chúng phân bố xung quanh các khoáng vật kích thước nhỏ đến ẩn tinh.

3.1.1.3. Đá đolomit: Đá đolomit có cấu tạo khối, thường có màu xanh đến xám xanh, loại đá này thường cóđộ cứng lớn do hàm lượng đolomit cao. Loại đá n ày không phổ biến trong các khu vựcnghiên cứu. Kiến trúc thường gặp trong nhóm đá này là kiến trúc vi hạt, kiến trúc hạt nhỏ đếnvừa. Các khoáng vật thường gặp chủ yếu là đolomit và calcit, các khoáng vật có kích thướcnhỏ, hạt tha hình, chiếm hàm lượng chính trong mẫu nhưng cũng thay đổi trong từng mẫu cụthể. Các khoáng vật đolomit thường tập trung thành ổ, giữa các ổ thường là calcit phát triểndạng tha hình.3.1.1.4. Đá vôi - sét:

Đá vôi sét có cấu tạo khối đến phân lớp, không phổ biến trong các đá trong vùng.Thành phần khoáng vật bao gồm calcit và các khoáng vật sét, ít gặp hơn là đolomit và quặng.

Đá thường có kiến trúc hạt nhỏ đến vi hạt. Calcit thường đi cùng khoáng vật sét phân bốthành các dạng thấu kính nhỏ hoặc dạ ng dải, đôi khi thay thế bộ khung sinh vật trong mẫu.Calcit tái k ết tinh cho kích thước lớn, các khoáng vật lớn thường phân bố thành từng khu vựcnhỏ hoặc thay thế phần trung tâm của xác sinh vật. Nhìn bề ngoài các đá thuộc loại nàythường có màu xám đen, hạt mịn hơn, đôi khi có cấu tạo phân lớp mỏng đến vừa hoặc cấu tạp

phân lớp không rõ ràng. 3.1.2. Đặc điểm thành phần hoá học

K ết quả phân tích mẫu hoá cơ bản các thành tạo carbonat trong khu vực nghiên cứu, đượctổng hợp ở bảng 1 và 2.

Bảng 1. Thành phần hoá trung bình theo mẫu đơn khu vực Đồng Hỷ

TT Các giá tr ị Hàm lượng (%)

CaO MgO MKN CKT1 Max 51,36 6,35 44,26 8,782 Min 42,30 2,15 40,12 1,763 Trung bình 48,32 3,81 41,90 4,00

Bảng 2. Thành phần hoá trung bình theo mẫu nhóm khu vực Đồng Hỷ

TT Các giátr ị

K ết quả phân tích (%) CaO MgO CKT MKN Fe2O3 SiO2 Na2O K 2O P2O5 SO3

1 Max 48,06 3,86 5,02 41,23 0,34 4,15 0,01 0,01 0,01 0,022 Min 46,89 3,12 4,15 40,74 0,15 3,03 0,01 0,01 0,01 0,013 TB 47,328 3,376 4,724 40,998 0,256 3,598 0,01 0,01 0,01 0,014

K ết quả phân tích mẫu hoá cơ bản cho thấy hàm lượng trung bình của các oxyt trongcác thành tạo carbonat ở khu vực tương ứng với đá vôi của hệ tầng Bắc Sơn. Hàm lượng trung

bình của các oxyt khá đồng đều, trong một số loại đá có sự biến thiên cá biệt không nhiều.Hàm lượng CaO dao động từ 48,32% đến 51,36%; trung bình 48,32%. Hàm lượng MgOkhông cao, chủ yếu tập trung ở những đá đolomit và bị đolomit hoá với hàm lượng dao động2.15% đến 6.35%; trung bình toàn khu vực3.1.3. Đặc điểm hoạt tính phóng xạ

là 3.81%.

K ết quả phân tích phóng xạ cho thấy cường độ phóng xạ của các thành tạo carbonat ởđây thấp thay đổi từ 19,06μR/h đến 19,75μR/h; trung bình là 19,40μR/h. Đối sánh với cườngđộ phóng xạ giới hạn cho phép trong đá vôi theo TCVN là 50μR/h, đây là mức phóng xạ hoàn

toàn bảo đảm về an toàn phóng xạ cho việc sử dụng đá vôi làm vật liệu xây dựng.



228

Bảng 3. Hoạt tính phóng xạ trung bình khu vực Đồng Hỷ

STT Các giá tr ị Cường độ phóng xạ- I (µR/h)

Hàm lượng K (%) U (ppm) Th (ppm)

1 Max 19,75 0,48 5 202 Min 19,06 0,41 4 18

3 Trung bình 19,406 0,44 4.4 18,83.1.4. Đặc điểm phân bố K ết quả khảo sát, thăm dò trên toàn bộ diện tích của khu vực cho thấy quy mô phân bố

khoáng sản của đá vôi làm vật liệu xây dựng thông thường có những đặc điểm phân bố như sau:các thành tạo carbonat được phân bố trên hầu hết diện tích nghiên cứu từ bề mặt cao nhất gần300m xuống phía chân núi với độ cao 60m với thành phần khá đồng nhất và tạo thành khối. 3.2. Tính ch ất cơ lý và tính chất công nghệ của các thành tạo carbonat3.2.1. Tính chất cơ lý

Nghiên cứu tính chất cơ lý của đá vôi trong khu vực nghiên cứu và so sánh, đối chiếuvới mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập (TCVN 7570:2006) để dùng làm cốtvật liệu lớn cho bê tông. Mác của đá dăm được trích dẫn theo bảng 4.

Bảng 4. Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập (Theo tiêu chuẩn Việt Nam - TCVN 7570 : 2006)

Mác đádăm

Độ nén dập trong xi lanh ở trạng thái bão hòa nước,% khối lượng

Đá trầm tích Đá phún xuất xâm

nhập và đá biến chất Đá phún xuất phun trào

140 - Đến 12 Đến 9 120 Đến 11 12-16 Lớn hơn 9 đến 11 100 Lớn hơn 11 đến 13 Lớn hơn 16 đến 20 Lớn hơn 11 đến 13 80 Lớn hơn 13 đến 15 Lớn hơn 20 đến 25 Lớn hơn 13 đến 15 60 Lớn hơn 15 đến 20 Lớn hơn 25 đến 34 -40 Lớn hơn 20 đến 28 - -30 Lớn hơn 28 đến 38 - -

20 Lớn hơn 38 đến 54 - -K ết quả phân tích các chỉ tiêu cơ lý, tính toán các thông số phản ánh các đặc tính kỹthuật của đá theo hướng sản xuất vật liệu xây dựng thông thường của các đá carbonat đượctrình bày ở bảng bảng 5.

Bảng 5. T ổng hợp kết quả cơ bản phân tích cơ lý đá

C¸c chØ tiªu §¬n vÞ tÝnh KÕt qu¶ tÝnh to¸n Max Min Trung b×nh

Dung träng -ít gw g/cm3

Kh« gc g/cm3 2,63 2,62 2,62Tû träng 2,74 2,70 2,71

Tû lÖ khe hë 0,05 0,03 0,03§é khe hë n % 4,38 2,59 3,31

Møc hót n-íc % 0,40 0,22 0,29C-êng ®é kh¸ng Ðp Kh« 749,50 689,60 725,00

kG/cm2 B·o hoµ 706,50 655,30 679,97C-êng ®é kh¸ng kÐo Kh« 71,90 53,00 61,23

kG/cm2 B·o hoµ 65,60 50,40 57,50

Kh«Lùc dÝnh 60,00 50,00 55,00

Gãc ma s¸t 420 40’ 380 10’ 410 05’

B·o hoµLùc dÝnh (kG/cm2) 55,00 50,00 51,67

Gãc ma s¸t (®é) 420

20’ 370

50’ 400

35’HÖ sè biÕn mÒm 0,96 0,90 0,94



229

K ết quả phân tích các đá cho thấy các chỉ tiêu về mặt cơ lý như sau: Cường độ nén mẫuở trạng thái khô, cường độ nén mẫu ở trạng thái bão hòa, cường độ kháng cắt ở trạng thái bãohoà đều khá tốt, cho thấy đá vôi của khu vực có chất lượng tốt. Mác của đá vôi khu trong khuvực đạt từ 60 đến 70, đáp ứng làm vật liệu xây dựng thông thường, đặc biệt là làm vật liệu xây

dựng (bê tông, r ải đường…). 3.2.2. Tính chất công nghệ Tuỳ theo yêu cầu chất lượng và lĩnh vực sử dụng khác nhau, đòi hỏi những chỉ tiêu

chất lượng khác nhau. Ngày nay nhiều công trình đòi hỏi chất lượng cao như làm vật liệu chocác công trình công nghiệp, nền đường cao tốc, … thì chất lượng của vật liệu cũng đòi hỏingày càng cao.

Đá xây dựng, ngoài những chỉ tiêu về cơ lý thông thường thì chỉ tiêu độ mài mòn tangquay có chất lượng tốt cũng đáp ứng được cho các công trình xây dựng công nghiệp.

Đá xây dựng dùng trong giao thông (đường ôtô cao tốc, đường sắt, …) ngoài chỉ tiêuvề cường độ kháng nén nêu trên, thì chỉ tiêu về độ mài mòn tang quay cũng là những chỉ tiêuquan tr ọng. Trong đó chỉ tiêu vê độ mài mòn trong tang quay là một trong số các chỉ tiêu cần

được đặc biệt chú ý trong công tác thăm dò đánh giá chất lượng đá xây dựng thông thườnglàm đường cao tốc và đường sắt.

Để nghiên cứu độ mài mòn trong tang quay, trong diện tích thăm dò đã tiến hành lấy và phân tích 05 mẫu mài mòn trong tang quay. Kết quả phân tích được tổng hợp ở bảng 6, cho thấyđá trong khu mỏ thuộc loại có chất lượng tốt, dao động từ 28,31% đến 31,16%, trung bình đạt29,99% đáp ứng đủ tiêu chuẩn so với TCVN 7570:2006 là 41-50%.

K ết quả lấy và phân tích mẫu bám dính nhựa đường cho thấy đá của khu vực khá đồngđều, độ bám dính nhựa đường tốt, đều đạt bậc 4 và bậc 5, thuộc loại bám dính tốt.

Bảng 6. Bảng tổng hợp chỉ tiêu mẫu công nghệ

STT Số hiệu

mẫu

Độ mài mòn trong

tang quay (%)

TCVN

570:2006

Số hiệu

mẫu

Độ bám dính

nhựa đường Đánh giá

1 MM 29,64.01 <50% BD bậc 5 .01 Bám dính tốt 2 MM 30,18.02 <50% BD bậc 4 .02 Bám dính tốt 3 MM.03 <50%28,31 BD bậc 4 .03 Bám dính tốt 4 MM 31,16.04 <50% BD bậc 5 .04 Bám dính tốt 5 MM 30,66.05 <50% BD bậc 4 .05 Bám dính tốt

Như vậy, các thành tạo carbonat tại khu vực Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên thuộc loại đáxây dựng có chất lượng khá tốt, thoả

4. Kết luận

mãn yêu cầu cho sản xuất vật liệu xây dựng thôngthường.

Các k ết quảnghiên cứu cho thấy các thành tạo đá carbonat khu vực Đồng Hỷ, tỉnhThái Nguyên có các đặc điểm địa chất và chất lượng đá carbonat khá đồng nhất, nằm trongcùng một hệ tầng chứa đá carbonat – hệ tầng Bắc Sơn. Chất lượng đá carbonat của vùng cóthể dùng trong các lĩnh vực như: nguyên liệu xi măng, phụ gia hoá chất công nghiệp và đặc

biệt là trong lĩnh vực sản xuất đá làm vật liệu xây dựng thông thường. Tiềm năng về tài nguyên đá carbonat có thể đáp ứng cho sự phát triển công nghiệp vật

liệu xây dựng, xi măng và hoá chất, chúng thực sự là nguồn lực để phát triển kinh tế, xã củakhu vực nói riêng và tỉnh Thái Nguyên nói chung trong thời gian tới.


[1]. Doãn Huy Cẩm, 2003. Tiềm năng tài nguyên đá carbonat calcit và sử dụng hợp lý kinh tếchung trong phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là trong chiến lược sản xuất xi măng Việt

Nam. Luận án tiến sỹ, Thư viện trường ĐH Mỏ - Địa chất.



230

[2]. Nguyễn Văn Chiển, Trịnh ích, Phan Trường Thị, 1973. Thạch học, Nhà xuất bản Đại họcvà trung học chuyên nghiệp Hà Nội -1973.[3]. Tr ần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao và nnk, 1992. Địa chất Việt Nam. Lưu trữ cục địa chấtvà khoáng s ản Việt Nam, Hà Nội. [4]. Nguyến Khắc Giảng, 2010. Báo cáo thăm dò mỏ đá vôi làm vật liệu xây dựng thông

thường mỏ đá vôi Xóm Mới xã Tân Long, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên. Lưu trữ Sở Tàinguyên Môi trường Thái Nguyên. [5]. Nguyến Khắc Giảng, 2010. Báo cáo thăm dò mỏ đá vôi làm vật liệu xây dựng thôngthường mỏ đá vôi Đồng Dong xã La Hiên, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên. Lưu trữ Sở Tàinguyên Môi trường Thái Nguyên. [6]. Nguyễn Khắc Giảng, 2011. Báo cáo thăm dò mỏ đá vôi làm vật liệu xây dựng thôngthường mỏ đá vôi mỏ đá vôi Nước Lạnh xã Tân Long, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên. Lưu trữ Sở Tài nguyên Môi trường Thái Nguyên. [7]. Phạm Đình Long và nnk, 1968. Bản đồ địa chất Tuyên Quang (F-48-XXII) tỷ lệ 1:200000 (hiệu đính). Lưu trữ Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.

SUMMARYQuality of carbonate formations in Dong Hy area, Thai Nguyen province and theirapplicaption fields

Nguyen Trung Thanh, Nguyen Khac Giang, Pham Thi Van Anh, Le Thi Ngoc Tu,University of Mining and Geology

Carbonate rocks of Bac Son Formation (C-Pbs) are abundant in Dong Hy area, Thai Nguyen province, which extend northeast-southwest trending tens of kilometres..

Results of chemical, mineralogical and technological analyses show that carbonatethe carbonate rocks in Dong Hy areaarea characterized by relatively uniform quality.TheCaO content varies from 42,30% to 51,36%, averaging at 48,32%; MgO contents ranges

from 2,15% to 6,35%, averaging at 3,81%; LOI varying from 40,12 % to 44,26 %, withaverage content of 41,90%; Dissoved matter content varies from 1,76% to 8,78%, averagingat 4,00%; the contents of K2O, Na2O, P2O5 are very low. Radioactive values are bellow theacceptable limits. With such quality, carbonate rocks in the study area can be used in many

fields such as cement materials, industrial chemical additions and construction materials.

Người biên tập: PGS.TS. Nguy ễn Văn Bình



231


TRIỂN VỌNG PUZZOLAN TỈNH KON TUM VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG

Đỗ Đình Toát, Đỗ Văn Nhuận, Nguyễn Kim Long Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Nguyễn Văn Hách, Lê Văn Chinh S ở Khoa học và Công nghệ tỉnh Kon Tum

Tóm tắt: Nghiên cứu, đánh giá tiềm năng puzzolan trên toàn bộ địa bàn tỉnh Kon Tumcho thấy tỉnh Kon Tum có tiềm năng lớn về các nguồn vật liệu xây dựng và các loại

phụ gia khoáng puzzolan tự nhiên. K ết quả nghiên cứu đã xác định được các khu vựctriển vọng nguyên liệu puzzolan đáp ứng yêu cầu chất lượng sản xuất xi măng, sản

xuất vật liệu bê tông, vật liệu không nung như sau: - Khu xã P ờ Ê với diện tích 1155 ha cótài nguyên dự báo cấp 334 a+b là 184,8 triệut ấn; - Khu Xã Hiếu, diện tích 994,6 ha cótài nguyên dự báo cấp 334 a+b là 159,13 triệut ấn; - Khu Đăk Rve - Đăk Long với diện tích 815,5 ha cótài nguyên dự báo cấp 334 a+b là130,48 triệu tấn; - Khu vực thị xã Kon Tum với diện tích 867,8 ha có tài nguyên dự báo cấp 334 a+b là138,84 triệu tấn.

Mở đầu Trong quá trình xây dựng và phát triển kinh tế xã hội nh u cầu sử dụng puzzolan ngày

càng đa dạng và không ngừng tăng lên. Vì puzzolan là nguồn vật liệu tự nhiên hoặc nhân tạo

chứa SiO2, Al2O3, Fe2O3, có ít hoặc không có tính kết dính, nhưng khi nghiền mịn và trongmôi trường ẩm ướt thì phản ứng hóa học với Ca(O H)2 ở nhiệt độ thường để tạo thành hợpchất có tính kết dính. Puzzolan thiên nhiên thường gặp là các loại đá bazan liên quan đến quátrình bán phong hóa và phong hóa. Puzzolanđược dùng nhiều trong vật liệu không nung, phụgia xi măng và trong thời gian gầ n đây được sử dụng chủ yếu để sản xuất bê tông đầm lăn(BTĐL). BTĐL đã và đang được sử dụng nhiều trong công trình thủy lợi lớn như hồ ĐịnhBình ở Bình Định và các công trình thủy điện lớn như công trình thủy điện Sơn La. Kết quảnghiên cứu cho thấy trên đ ịa bàn tỉnh Kon Tum rất phong phú các thành tạo bazan Kainozoicó triển vọng về puzzolan, phân bố chủ yếu ở phía bắc- đông bắc và phía nam - đông nam vớinhững diện tích tương đối lớn. Đồng thời trên địa bàn tỉnh Kon Tum cũng đang phát triểnnhiều công trình thủy điện có nhu cầu sử dụng đối với puzzolan. Mặt khác puzzolan có thể sử

dụng để sản xuất các vật liệu không nung, làm đường, sân bãi phục vụ trực tiếp cho xây dựngdân dụng với giá thành rẻ.

Cho đến nay theo các tài liệu báo cáo tỉnh Kon Tum có khoảng 70 công trình thuỷ điệnvà đang phát triển nhiều công trình thuỷ lợi, đang có nhu cầu rất lớn về sử dụng nguyên liệu

puzzolan. Mặt khác tỉnh Kon Tum cầng như các khu vực lân cận trong thời gian tới cần xâydựng, phát triển nhiều tuyến đường giao thông, do đó việc sử dụng nguyên liệu puzzolan lànhu cầu tất yếu để đạt hiệu quả kinh tế cao. Xuất phát từ những thực tế nêu trên, việc điều trađánh giá triển vọng puzzolan tỉnh Kon Tum và định hướng chế biến sử dụng sẽ đáp ứng đượccác nhu cầu cấp thiết hiện na y về nguồn nguyên liệu này đối với tỉnh Kon Tum nói riêng vànước ta nói chung.

Trên địa bàn tỉnh Kon Tum, puzzolan liên quan với các thành tạo phun trào bazan ở bakhu vực: Pờ Ê- Xã Hiếu, Măng Cành- Đăk Long- Đăk Rve và thị xã Kon Tum, trong đó các



232

khu vực Pờ Ê- Xã Hiếu, Măng Cành- Đăk Long- Đăk Rve đối tượng là bazan của hệ tầng Đại Nga (B/N2đn), khu vực thị xã Kon Tum là bazan của hệ tầng Túc Trưng (B/N 2-Q1tt ). Các k ếtquả nghiên cứu địa chất chứng tỏ rằng, hệ tầng Đại Nga (B/N2đn) phân bố trên khu vực t ỉnhKon Tum khá phổ biến các thành tạo tướng họng, đó là các bazan lỗ hổng, hạnh nhân xốpnhẹ, có triển vọng tốt đối với nguyên liệu puzzolan, đặc biệt ở các khu vực Pờ Ê - Xã Hiếu,

Đăc Rve, tương tự như khu vực Núi Boong, Gia Lai. Đây là tiền đề tốt để tìm kiếm puzzolan,mà các địa bàn phân bố đá bazan ở các địa phương khác ít có. 1. Đặc điểm và tiềm năng puzzolan ở khu vực Pờ Ê - Xã Hiếu và khu vực Măng Cành-Đăk Long- Đăk Rve 1.1. Đặc điểm địa chất

Ở khu vực Pờ Ê- Xã Hiếu và khu vực Măng Cành - Đăk Long- Đăk Rve puzzolan liênquan bazan hệ tầng Đại Nga (B/N 2đn). Các thành tạo bazan hệ tầng Đại Nga phân bố ở cáckhu vực Pờ Ê- Xã Hiếu 22km2, Măng Cành- Đăk Long- Đăk Rve 31km2.

a. Mặt cắt đặc trưng cho khu vực Pờ Ê - Xã Hiếu. Qua 4 mặt cắt tiến hành tại thôn 1, 2làng Kon Lăng, thôn 11 Kon Klưng, thôn 9 Tư Cần, có thể nêu lên mặt cắt đặc trưng cho khuvực như sau (từ dưới lên):

- Tập 1: bazan hạt mịn, ít ban tinh, màu xám đen, đen lục, cấu tạo đặc sít, đôi khi tồn tạicác ổ nhỏ lỗ hổng, hạnh nhân. Bề dày khoảng 25-30m. Đá bazan phủ không chỉnh hợp lên hệtầng Xa Lam Cô tuổi Arkei và đá magma xâm nhập phức hệ Quế Sơn tuổi Paleozoi muộn.

- Tập 2: bazan lỗ hổng, hạnh nhân 5-10%, màu xám đen, đen lục, liên hệ chặt chẽ với bazan đặc sít của tập dưới. Bề dày 10-15m.

- Tập 3: bazan cấu tạo lỗ hổng, hạnh nhân màu đen phớt lục, đen lục. Bề dày 10-15m.- Tập 4: bazan lỗ hổng, hạnh nhân màu xám, xám đen, xám vàng với hàm lượng lỗ hổng

từ 20-25 đến 30-35%, xốp, nhẹ, là đối tượng quan trọng để tìm kiếm phát hiện puzzolan. Bềdày khoảng 15-20m.

- Tập 5: bazan lỗ hổng, bán phong hoá, đá màu xám, xám phớt nâu, xốp nhẹ độ cứngnhỏ, là đối tượng chứa puzzolan. Bề dày 15-25m.

- Tập 6: bazan bị phong hoá hoàn toàn, lẫn nhiều khoáng vật sét giàu nhôm, màu vàng,vàng nâu. Bề dày 5-10m.

Như vậy bề dày của các tập bazan khu vực Pờ Ê- Xã Hiếu là 78- 115m trong đó các tập bazan có triển vọng puzzolan là tập 3 và tập 4 với bề dày 25-35m.

b. Các mặt cắt đặc trưng khu vực Măng Cành- Đăk Long- Đăk RveQua 4 mặt cắt tổng hợp từ phía bắc - đông bắc, phía tây- tây nam và đông nam có thể

chia ra các tập (từ dưới lên): - Tập 1: bazan dạng khối đặc sít, mịn, xen ít ổ bazan hạnh nhân nghèo, màu xám đen,

đen lục. Bề dày 10 -15m. Bazan tập 1 phủ không chỉnh hợp lên các đá biến chất của hệ tầngTắc Pỏ tuổi Meso- Proterozoi và phức hệ magma xâm nhập Quế Sơn tuổi Paleozoi muộn.

- Tập 2: bazan nghèo hạnh nhân, lỗ hổng xen thấu kính bazan đặc sít, màu xám đen, đenlục. Bề dày 3-8m.- Tập 3: bazan giàu lỗ hổng, hạnh nhân, rắn chắc, màu xám, đen lục có triển vọng về

puzzolan. Bề dày 5-10m.- Tập 4: bazan giàu hạnh nhân, lỗ hổng kích thước lớn, màu xám, xám phớt nâu, xám

xanh, tương đối rắn chắc. Bề dày 8 -12m. Đây là tập có nhiều triển vọng về puzzolan, cần tiếptục nghiên cứu xác định chính xác bề dày.

- Tập 5: bazan bán phong hoá, chủ yếu bazan hạnh nhân lỗ hổng, màu xám nhạt, xámnâu. Đá thường xốp, nhẹ, không rắn chắc. Đây là tập chứa puzzolan quan trọng. Bề dày lộ ra10-18m, cần nghiên cứu xác định chính xác bề dày của tập bazan này.

- Tập 6: bazan phong hoá mạnh màu vàng, vàng nâu, đôi chỗ tạo laterit. Một số nơi gặp

quặng bauxit màu nâu, nâu đỏ với hàm lượng nhôm khá cao. Bề dày 7-15m?



233

Qua tài liệu của các mặt cắt với bề dày của bazan lộ ra 36 -70m đã cho thấy puzzolantập trung trong các tập 4, 5 chủ yếu là bazan lỗ hổng, hạnh nhân, xố p nhẹ. 1.2. Đặc điểm thạch học

K ết quả phân tích các mẫu lát mỏng, kết hợp với việc tổng hợp tài liệu về thành phầnthạch học của bazan trong hệ tầng Đại Nga bao gồm: bazan hai pyroxen, bazan olivin -

pyroxen- plagioclas, plagiobazan, bazan pyroxen- plagioclas và hyalobazan.- Bazan hai pyroxen: đá màu xám đen, đen, đen lục, không có hoặc nghèo ban tinh, cấutạo đặc sít đôi khi lỗ hổng. Thành phần khoáng vật: ban tinh 10 -15% gồm plagioclas, enstatit,augit, r ất ít khi gặp olivin. Nền 85- 90% trong đó chủ yếu v i tinh plagioclas, augit, thuỷ tinh

bazơ. Đá có kiến trúc porphyr với nền gian phiến, dolerit. - Bazan olivin- pyroxen- plagioclas: đá màu xám xanh, phớt lục, đen lục, cấu tạo đặc

sít, lỗ hổng hoặc hạnh nhân. Thành phần khoáng vật ban tinh 15 - 20%, chủ yếu o livin, augit, plagioclas. Nền 80 -85% trong đó chủ yếu vi tinh plagioclas, augit và tới 25 - 30% thuỷ tinh bazơ. Đá kiến trúc porphyr với nền gian phiến, hyalopylit.

- Bazan pyroxen- plagioclas và plagiobazan: Đá phổ biến màu xám, xám phớt lục, xámđen, cấu tạo lỗ hổng đôi khi hạnh nhân với kích thước lớn, hàm lượng 30 -35%. Thành phần

khoáng vật ban tinh 15 - 25%, bao gồm plagioclas, augit, rất ít gặp olivin (1 -2%). Nền 75 -85% ưu thế là các vi tinh plagioclas, thuỷ tinh bazơ, ít augit. Trường hợp ban tinh plagioclaschiếm ưu thế có thể không gặp augit được gọi là plagiobazan.

- Hyalobazan: phổ b iến ở ph ần trên củ a các tập d ày d ung n ham trong mặt cắt. Đáthường hạt mịn, màu xám, xám lục, cấu tạo lỗ hổng, hạnh nhân đặc trưng với hàm lượng 30 -40%, kích thước 5 -10mm hoặc hơn. Do đó đá rất xốp, nhẹ và là đối tượng quan trọng để tìmkiếm phát hiện puzzolan. Thành phần khoáng vật: ban tinh 5-10%, ưu thế thế là plagioclas,augit, r ất ít olivin. nền 90 -95%, trong đó có 50-65% thuỷ tinh bazơ và ít vi tinh plagioclas,augit. Đá có kiến trúc porphyr với nền hyalopylit và thuỷ tinh.

Trong các loại bazan của hệ tầng Đại Nga thường gặp các khoáng vật phụ: ilmenit,magnetit, đôi khi apatit. 1.3. Đặc điểm thạch- địa hoá

a. Đặc điểm thạch hoáK ết quả phân tích hoá học cho thấy hàm lượng SiO 2 48,72- 50,20%, Al2O3 15,48-

17,20%, tổng sắt 10- 12%, tổng kiềm Na2O + K 2O 4- 5%. Trên các biểu đồ phân loại của LeMaitre R.W. thuộc trường bazan. Trên biểu đồ phân chia loạt của Kuno 1959 chúng thuộc loạttholeit bão hoà silic, giàu nhôm, magnesi ở mức trung bình và thấp.

b. Đặc điểm địa hoá Theo các tài liệu phân tích quang phổ định lượng gần đúng, trong bazan hệ tầng Đại

Nga thường xuyên gặp các nguyên tố hàm lượng thấp: Sr, Ba, V, Co, Ni, Cr, Cu, Zr và ít hơnlà Zn, Y, Sc và hàm lượng tương đối cao của Yb, Be.

1.4. K ết quả nghiên cứu đặc điểm và chất lượng puzzolanCác tài liệu về địa chất, thạch học đã cho thấy puzzolan thường tập trung trong các loại bazan lỗ hổng, hạnh nhân, xốp nhẹ, rắn chắc hoặc bán phong hoá. Do đó các mẫu phân tích để phát hiện puzzolan chủ yếu tập trung vào các loại bazan nêu trên. 1.4.1. Nghiên cứu thành phần hoá học

Dựa vào các chỉ tiêu đánh giá về puzzolan như: SiO2, Al2O3, Fe2O3 với tổng SiO2+Al2O3+ Fe2O3 ≥ 70%, hàm lượng SO3 < 3%, MKN≤ 10%, ngoài ra còn chú ý đến các hàmlượng MgO, tổng kiềm Na2O + K 2O.

a. Phân tích hoá cơ bản Các số liệu phân tích hoá cơ bản ở bảng 1 cho thấy: - Hàm lượng SiO 2 biến thiên 30,32- 54,86%, phổ biến 38-41%, tr ừ mẫu KTP 1018 là

quặng bauxit. Như vậy thấp hơn hàm lượng SiO2 ở mỏ Núi Boong- Măng Yang- Gia Lai.



234

- Hàm lượng Al 2O3: tương đối cao, một số mẫu ở Măng Đen, Đăk Long có thể liênquan đến khu vực chứa bauxit. Kết quả phân tích cho hàm lượng Al2O3 dao động từ 14,64-29,57%, phổ biến 24-26% và cao hơn mỏ Núi Boong. Các mỏ ở miền Tru ng như: Quảng Trị,

Nghệ An. Hàm lượng Fe2O3 từ 14,21- 20,55%, phổ biến 15- 18%.- Hàm lượng SO3: thấp dưới giới hạn cho phép, từ 0,62- 2,7%, phổ biến 0,8- 1%.

- MKN (mất khi nung): cũng biến thiên trong phạm vi khá rộng và một số mẫu phântích lấy trong đới bá n phong hoá, đá xốp, nhẹ, bở rời và chứa nhiều khoáng vật sét. Tỷ lệMKN dao động từ 7,47 - 15,67%, phổ biến 8-9% đối với các mẫu lấy trong đới bán phonghoá. Còn các mẫu đá gốc chỉ dao động trong phạm vi rất nhỏ: 0,76- 1,74%.

b. Phân tích hoásil icat t ổng hợp Mẫu phân tích hoá silicat tổng hợp được lựa chọn trên cơ sở của các vị trí đã kiểm tra

bằng phân hoá cơ bản. Phần lớn các mẫu silicat nhằm đánh giá tổng hợp chất lượng của puzzolan, ngoài các oxit chính như: SiO2, Al2O3, Fe2O3, SO3, MKN, còn chú ý đến các oxitkiềm: K 2O, Na2O và MgO, CaO, TiO2, MnO và FeO (bảng 1.2).

Từ số hiệu của bảng 1.2, kết quả phân tích tổng hợp hoá silicat của các khu vực phân bố bazan hệ tầng Đại Nga (B/N2đn) có thể rút ra nhận xét như sau:

- Tổng hàm lượng các oxit quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng puzzolan: SiO2 +Al2O3 + Fe2O3 đều lớn hơn 70% theo yêu cầu để đánh giá chất lượng puzzolan.

- Oxit SiO2, nhìn chungở khu vực Pờ Ê - Xã Hiếu, Măng Cành - Đăk Long- Đăk Rvehàm lượng gần tương đương với các mỏ: Núi Boong - Măng Yang- Gia Lai, Nghệ An, QuảngTr ị. Tuy nhiên hàm lượng SiO2 trong các khu vực thường biến thiên từ 36 -45,84%, khôngđồng đều như các mỏ ở Núi Boong, Nghệ An, Quảng Trị.

- Oxit Al2O3: hàm lượng tương đối cao so với các khu vực khác từ 4 -7%. Điều này cóthể giải thích như sau: bản chất của bazan trong khu vực nghiên cứu đã giàu nhôm, mặt khácnơi đây rất gần gũi với mỏ bauxit Măng Đen là do phong hoá tàn dư.

- Oxit Fe2O3: hàm lượng dao động trong phạm vi cho phép và chỉ cao hơn ở các mỏđang khai thác khoảng 2-3% có lẽ do ảnh hưởng của đới phong hoá.

- Tổng các oxit Na2O + K 2O trong khu vực nghiên cứu rất nhỏ, từ 0,005- 0,01%. Nhữngsố liệu này phản ánh đúng với tài liệu thực tế thu thập từ các điểm khảo sát, vết lộ và hào. Cácvị trí lấy mẫu chủ yếu thuộc đới bán phong hoá, đá mềm, xốp, còn lẫn nhiều khoáng vật thứsinh, do đó hàm lượng kiềm (Na 2O + K 2O) bị rửa lũa hoà tan và vận chuyển đi một lượng khálớn từ các đá gốc.

- Tỷ lệ MKN: cũng như các mẫu phân tích hoá cơ bản, hàm lượng MKN của các đátrong khu vực nghiên cứu cao hơn đá bazan tại các khu mỏ puzzolan đang khai thác ở GiaLai, Quảng Trị và Nghệ An. Hàm lượng MKN cao nhưng thấp hơn giới hạn cho phép: ≤ 10%. 1.4.2. K ết quả nghiên cứu độ hút vôi và hoạt tính so sánh với mỏ puzzolan Núi Boong đangkhai thác sử dụng

Độ hút vôi là chỉ tiêu quan trọng, quyết định tính chất, chất lượng puzzolan. Các mẫulấy chủ yếu tập trung vào đới bán phong hoá và nơi tiếp xúc với đá gốc của bazan lỗ hổng.Các k ết quả phân tích được thể hiện tại bảng 3:

- Đợt 1: Tháng 12/2008 do thời gian ít, vì cần có kết quả để định hướng nghiên cứu pháthiện ngoài thực địa, do đó thời gian phân tích chỉ 8 ngày - đêm. Tuy vậy độ hút vôi trung bìnhđạt 77,33 mg CaO/1g puzzolan.

- Đợt 2: tiếp tục phân tích các đối tượng có triển vọng puzzolan với thời gian 30 ngày -đêm và độ hút vôi trung bình 120,36 mg CaO/1g puzzolan.

Những kết quả phân tích độ hút vôi của bazan trong khu vực nghiên cứu so sánh vớicác tiêu chuẩn Việt Nam năm 1982 và 2007 (mục 3.2) cho thấy puzzolan có hoạt tính từ trung

bình đến mạnh.



235

Bảng 1. Thành phần hoá học cơ bản của bazan nguyên liệu puzzolan(Phân tích t ại Liên đoàn Địa chất Xạ hiếm)

STT Số hiệu mẫu Các oxit (%)

Vị trí lấy mẫu SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3 MKN

1 KTP256/3 37,44 28,04 16,12 1,65 13,52 Pờ Ê

2 KTP261 35,42 27,23 17,28 1,20 13,88 Nt3 KTP256/2 33,46 26,65 20,20 1,08 14,91 Nt4 KTP255 50,54 14,64 14,35 1,42 1,74 Nt5 KTP1054 36,46 26,26 16,64 1,40 12,87 Nt6 KTP261/2 34,36 26,76 18,63 1,45 13,10 Nt7 KTP1067 38,00 22,43 20,44 0,89 8,43 Nt8 KTP1524 39,34 27,55 18,36 0,85 9,68 Nt9 KTP2010 42,14 19,12 21,72 0,78 9,51 Nt

10 KTP2008 37,36 26,00 19,16 0,79 9,86 Nt11 KTP1018 16,38 44,01 11,69 1,16 15,67 Xã Hiếu

12 KTP1015/1 31,48 27,74 20,55 1,56 13,19 Nt13 KTP1511 37,80 24,91 16,17 1,83 11,24 Nt14 KTP1015/2 30,80 26,93 20,31 1,31 13,67 Nt15 KTP1547 40,68 26,55 17,88 0,77 9,32 Nt16 KTP2019 38,74 25,55 20,76 1,01 8,85 Nt17 KTP1009/2 40,98 26,57 17,41 0,87 10,66 Nt18 KTP1546 42,60 26,82 13,50 1,04 9,90 Nt19 KTP1009/1 41,92 27,06 17,09 0,83 7,96 Nt20 KTP2562 38,05 28,08 19,64 1,05 7,66 Nt21 KTP1539 41,00 27,06 14,37 0,85 10,49 Nt22 KTP01a 50,86 15,03 14,21 2,70 0,76 Đak Long

23 KTP275/1 33,72 26,16 18,20 1,18 15,67 Nt24 KTP1108 41,84 26,06 15,97 0,78 9,03 Nt25 KTP1107 37,92 25,55 19,32 0,62 9,78 Nt26 KTP01 35,76 24,27 18,63 0,83 9,28 Nt27 KTP2040 39,02 29,57 17,56 0,76 8,02 Nt28 KTP1558 38,30 27,59 16,77 0,77 10,04 Măng Cành 29 KTP1551 39,84 26,55 19,06 1,01 7,47 Nt30 KTP273/2 30,32 27,40 18,20 1,46 15,25 Đak Rve 31 KTP273 33,04 27,99 17,92 1,06 14,54 Nt32 KTP273/5 38,26 27,59 18,84 0,89 9,75 Nt

33 LK1 46,27 17,72 15,36 4,46 Núi Boong Gia Lai34 LK2 46,11 17,67 15,51 3,83 Nt35 LK3 45,03 18,04 16,35 5,10 Nt36 NA 45,41 14,48 12,64 2,73 Nghệ An 37 QT 46,43 18,91 11,30 8,35 Quảng Tr ị



236

Bảng 2. Thành phần hóa học của bazan nguyên liệu Puzơlan (phân tích hóa silicat) (phân tích t ại liên đoàn Địa chất Xạ hiếm)

STT Số hiệu mẫu Các oxit (%)

Vị trí lấy mẫu SiO2 TiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 CaO MgO MnO SO3 Na2O K 2O MKN

1 KTPH 03 38,56 2,98 23,93 0,32 22,75 1,89 1,35 0,22 0,75 <0,005 <0,005 7,25 Pờ Ê hào 03 2 KTPH 02 37,76 2,57 24,63 0,43 20,08 1,96 1,82 0,28 0,82 0,01 <0,005 9,31 Pờ hào 02 3 KTP 2517 40,32 2,57 24,37 0,64 19,34 1,75 0,66 0,06 0,89 <0,005 <0,005 9,23 Pờ Ê hào 02 4 KTP 2517/1 43,94 1,58 25,52 0,29 14,33 2,03 0,25 0,17 0,94 <0,005 <0,005 10,92 Pờ Ê hào 02

5 KTP VL 256/1 45,84 0,80 17,35 3,74 7,61 12,14 0,81 0,19 0,85 <0,005 <0,005 9,04 Pờ . V t lộ6 KTP PVL 256/2 38,46 2,50 25,44 0,65 20,08 2,02 0,30 1,40 0,97 0,02 <0,005 9,06 Pờ . V t lộ7 KTP 1079 38,06 2,04 29,04 0,25 18,08 2,10 0,30 0,14 1,05 <0,005 <0,005 8,60 Xã Hiếu8 KTP 1072 36,90 2,29 25,81 0,68 19,28 1,82 1,01 0,19 0,82 <0,005 <0,005 10,84 Xã Hi u 9 KTP H04 40,52 1,79 27,43 0,14 17,28 1,96 0,40 0,05 0,92 <0,005 <0,005 8,50 Xã Hi u. Hào 10 KTP 2554 44,52 1,33 22,70 0,11 15,69 2,10 0,20 0,09 1,00 <0,005 <0,005 9,69 Xã Hiếu11 KTP 1080 37,67 2,85 25,58 0,79 20,32 2,03 1,60 0,17 1,01 0,02 <0,005 7,97 Xã Hiếu12 KTP 1558/1 36,06 2,85 24,20 0,50 21,59 2,38 1,31 0,19 1,13 <0,005 <0,005 8,89 Măng Cành 13 KTP 1552 38,07 2,29 25,07 0,22 19,20 2,38 2,32 0,19 0,77 <0,005 <0,005 9,88 Măng Cành 14 KTP 1511 43,72 1,44 27,39 0,11 13,41 2,24 0,10 0,22 0,98 0,01 <0,005 9,96 Đăk Long 15 KTP273/4 40,52 1,69 26,98 0,22 16,32 2,24 0,91 0,14 0,89 0,01 <0,005 10,05 Đăk Rve 16 G1 43,86 3,13 18,26 18,16 3,45 4,26 Núi Boong17 G4 39,70 3,77 22,01 19,09 2,52 8,82 Núi Boong18 G7 43,72 3,46 18,76 16,84 3,54 6,75 Núi Boong19 NA 45,41 3,49 14,48 12,64 8,60 7,04 3,04 1,13 2,73

20 QT 46,43 1,60 18,91 3,23 11,30 2,43 5,11 0,03 0,65 1,09 8,35

Ghi chú: G1 , G4 , G7 : Hàm lượng trung bình của mỏ bazan Núi Boong Mang Yang Gia Lai; NA: Hàm lượng trung bình các mỏ bazan Nghệ An;QT: Hàm lượng trung bình các mỏ bazan Quảng Trị



237

Từ những tiêu chuẩn này đã chứng minh được bazan làm nguyên liệu puzzolan của khuvực nghiên cứu có hoạt tính trung bình đến mạnh với độ hút vôi từ 77,33 - 120,36mg CaO/1g

phụ gia puzzolan. Khi so sánh với các thành tạo bazan của Núi Boong cho thấy: độ hút vôicủa bazan nguyên liệu puzzolan mỏ Núi Boong theo kết quả tổng hợp mẫu phân tích từ cáccông trình thăm dò từ 57,04 - 61,96mg CaO/1g puzzolan. Do đó puzzolan Núi Boong thuộc

loại có hoạt tính trung bình là chủ yếu. Bảng 3. Độ hút vôi của bazan nguyên liệu puzzolan khu vực nghiên cứu ( phân tích t ại Viện Vật liệu xây dựng, Bộ Xây dựng)

STT Số hiệu mẫu Độ hút vôi

mgCaO/1g puzzolanVị trí lấy mẫu

Thời gian(ngày-đêm)

1 KTP256/3 82,81 Pờ Ê 82 KTP261 92,33 Pờ Ê 83 KTP1015/1 80,71 Xã Hiếu 84 KTP01 24,43 Đăk Long 85 KTP275/1 87,50 Đăk Long 86 KTP1511 88,44 Đăk Long 87 KTP273 85,12 Đăk Rve 8

Trung bình 77,331 KTP256 141,05 Pờ Ê 302 KTP2517/1 116,62 Pờ Ê 303 KTPH02 123,90 Pờ Ê 304 KTP256/1 128,4 Pờ Ê 305 KTPH03 114,24 Pờ Ê 306 KTP2517 146,03 Pờ Ê 307 KTPH04 134,47 Pờ Ê 30

8 KTP1072 108,64 Xã Hiếu 309 KTP1080 112,77 Xã Hiếu 3010 KTP1079 105,77 Xã Hiếu 3011 KTP1552 132,44 Xã Hiếu 3012 KTP1558/1 80,01 Măng Cành 30

Trung bình 120,36

Bảng 4. K ết quả thí nghiệm sơ bộ về công nghệ puzơlan Pờ Ê (phân tích t ại Viện Vật liệu xây dựng, Bộ Xây dựng)

TTTên công

trình

Các chỉ tiêu K ết quả

(%)

Phương pháp thử

1 H.8(khu Pờ -

Ê)

Chỉ số hoạt tính cường độ, phần trăm sovới mẫu đối chứng:

- 7 ngày- 28 ngày

Lượng nước yêu cầu, phần trăm so vớimẫu đối chứng

Độ nở trong Autoclave

15,126,4

118,0

0,01

TCVN 6882:2001

TCXD VN 395:2007

TCXD VN 395:20072 H.19

(phần

trên)(khu Pờ -


- 7 ngày- 28 ngày

7,88,3

TCVN 6882:2001



238

Ê) Lượng nước yêu cầu, phần trăm so vớimẫu đối chứng Độ nở trong Autoclave

121,00,04

TCXD VN 395:2007TCXD VN 395:2007

H.19(phần

dưới) (khu Pờ -Ê)


- 7 ngày- 28 ngàyLượng nước yêu cầu, phần trăm so vớimẫu đối chứng Độ nở trong Autoclave

80,881,7

97,50,04

TCVN 6882:2001

TCXD VN 395:2007TCXD VN 395:2007

3 H.23(phầntrên)

(khu Pờ -Ê)


- 7 ngày- 28 ngày

Lượng nước yêu cầu, phần trăm so vớimẫu đối chứng

Độ nở trong Autoclave

17,017,6

117,0

0,05

TCVN 6882:2001

TCXD VN 395:2007

TCXD VN 395:2007H.23(phầndưới)

(khu Pờ -Ê)


- 7 ngày- 28 ngày

Lượng nước yêu cầu, phần trăm so vớimẫu đối chứng Độ nở trong Autoclave

77,481,4

98,30,05

TCVN 6882:2001

TCXD VN 395:2007TCXD VN 395:2007

Qua các số liệu ở bảng 3 và bảng 4 bước đầu có thể nhận xét: các tập bazan lỗ hổng còntươi hoặc bán phong hoá của hệ tầng Đại Nga trong khu vực hoàn toàn có khả năng sử dụnglàm nguyên liệu puzzolan.

Các mẫu phân tích độ hút vôi, chỉ số hoạt tính cường độ kết hợp với phân tích hoá cơ bản, silicat tổng hợp có thể rút ra nhận xét: hàm lượng các oxit SiO2, Al2O3, Fe2O3, SO3,MKN (trong các mẫu có độ hút vôi, chỉ số hoạt tính cường độ tương ứng với phụ gia hoạt tínhtừ trung bình đến mạnh) đều đạt tiêu chuẩn theo quy định. 1.4.3. Các k ết quả nghiên cứu thành phần khoáng vật trong bazan nguyên liệu puzzolan

Bazan có triển vọng về puzzolan chủ yếu tập trung trong đới bán phong hoá và nơi tiếpgiáp với đá gốc. Vì vậy trong thành phần của bazan nguyên liệu puzzolan luôn luôn tồn tạicác nhóm khoáng vật sét, vật chất vô định hình và nhiều khoáng vật thứ sinh khác. Nhữngkhoáng vật này sẽ có ảnh hưởng đến chất lượng của puzzolan trong quá trình sử dụng sau này.Do các khoáng vật có kích thướ c nhỏ, phần lớn không thấu quang vì vậy phương pháp nghiên

cứu xác định chính xác là phân tích rơnghen và phân tích nhiệt. a. K ết quả phân tích rơnghen Các số liệu phân tích rơnghen đặc trưng cho từng khu vực (bảng 5) như sau: Trong

bazan đới bán phong hoá ưu thế nhóm khoáng vật sét: monmorilonit, illit, halloysit. Trong sốkhoáng vật sét: halloysit chiếm tỷ lệ từ 34- 36% đến 54- 56%. Ngoài ra còn các khoáng vậtkhác: clorit, goethit, magnesit, thạch anh, felspat, gibsit, zeolit và ít chất vô định hình.

Bản g 5. K ết quả phân tích rơnghen (phân tích tại trung tâm thí nghiệm Địa chất)

TT Ký hiệu mẫu Thành phần khoáng vật và hàm lượng (%)

Mon Illit Halloysit CloritTh.anh+Cri+Try

Goethit MagnesitKhoáng vật

khác1 KTP-HO1 5-7 9-11 34-36 6-8 15-17 9-11 9-11 Gibsit

2 KTP-HO2 9-11 6-8 38-40 5-7 11-13 8-10 13-15 Gibsit, Fel3 KTP-HO3 Ít 8-10 38-40 5-7 12-14 9-11 13-15 Tal, He



239

4 KTP156/1 4-6 5-7 50-52 6-8 7-9 7-9 10-12 He5 KTP2511 Ít 10-12 51-53 6-8 7-9 12-14 5-7 Zeolit6 KTP2517 5-7 6-8 48-50 6-8 9-11 9-11 7-9 Am, Lep7 KTP-HO4 5-7 6-8 42-44 5-7 11-13 7-9 14-16 Lep8 KTP1009/2 5-7 6-8 48-50 6-8 9-11 6-8 9-11 Fel, Vo

9 KTP1079 Ít 8-10 42-44 6-8 9-11 8-10 7-9 Lep10 KTP1072 6-8 9-11 48-50 7-9 14-16 6-8 11-13 Tal, He11 KTP1080 5-7 7-9 45-47 7-9 9-11 9-11 8-10 Zeolit, Fel12 KTP2554 4-6 9-11 7-9 5-7 7-9 10-12 8-10 Tal, He13 KTP1551 Ít 6-8 46-48 7-9 12-14 11-13 5-7 Zeolit, Fel14 KTP1552 Ít 6-8 46-48 5-7 8-10 13-15 6-8 Fel, He15 KTP1552/1 Ít 5-7 48-50 5-7 9-11 12-14 5-7 Zeolit, Fel16 KTP1558 Ít 6-8 53-54 5-7 11-13 8-10 6-817 KTP1558/1 5-7 9-11 54-56 5-7 5-7 3-5 8-10 Lep18 KTP273/4 4-6 8-10 45-47 6-8 8-10 7-9 10-12 Gibsit

19 KTP273/5 ít 7-9 48-50 6-8 6-8 8-10 9-11 GibsitChỉ dẫn: Từ 1-6 khu Pờ Ê; 7-12 khu Xã Hiếu; 13-17 khu Măng Cành; 18-19 k hu Đăk Rve

b. K ết quả phân tích nhiệt Phương pháp phân tích nhiệt xác định các khoáng vật thuộc nhóm sét và những khoáng

vật chứa nước. Kết quả phân tích (bảng 6) bao gồm các khoáng vật: hydromica, halloysit,monmorilonit, hydrogoethit, clorit, gibsit và chất vô định hình. Trong số các khoáng vật séthalloysit chiếm ưu thế từ 8 -27% đến 50- 55% và phổ biến 45-50%.

Bảng 6. Kết quả phân tích nhiệt (phân tích tại trung tâm thí nghiệm Địa chất)

STT Số hiệu mẫu

Thành phần khoáng vật và hàm lượng (%)

Vô địnhhình

Hydro-goethit Gibsit Mon Clorit Halloysit Hydromica

1 KTP-H01 Có 10 5 6 7 35 102 KTP-H02 Có 10 1 10 6 40 83 KTP-H03 Có 10 1 <5 6 41 104 KTP256/1 Có 8 - 6 7 52 75 KTP2511 Có 10 - 5 7 52 126 KTP2517 Có 12 - 6 7 50 77 KTP-H04 Có 8 - 6 6 43 88 KTP1009/2 Có 7 - 6 7 49 8

9 KTP1079 Có 10 1 <5 7 45 1010 KTP1072 Nhiều 7 - 7 8 8 1011 KTP1080 Có 12 - 6 7 47 812 KTP2554 Có 10 - 5 6 47 1013 KTP1551 Có 12 1 <5 8 48 714 KTP1552 - 14 1 <5 6 51 815 KTP1552/1 Có 12 - <5 6 50 616 KTP1558 - 12 - <5 6 53 817 KTP1558/1 Có <5 - 6 6 55 1018 KTP273/4 - 12 16 5 7 47 819 KTP273/5 - 10 8 <5 7 50 8

Chỉ dẫn: Từ 1-6 khu Pờ Ê; 7-12 khu Xã Hiếu; 13-17 khu Măng Cành; 18-19 khu Đăk Rve



240

1.5. Di ện tích triển vọng và tính tài nguyên dự báo 1.5.1. Khu P ờ Ê

Diện tích triển vọng puzzolan được xác định dựa vào những kết quả phân tích thạchhọc, hoá học, độ hút vôi. Những tài liệu thu thập được có thể dự kiến diện tích triển vọng1155 ha. Tài nguyên dự báo cấp 334a+b tính được là 184,8 triệu tấn.

1.5.2. Khu Xã Hiếu K ết quả nghên cứu cho phép xác định diện tích triển vọng puzzolan của khu Xã Hiếu là994,6 ha. Tài nguyên dự báo cấp 334a+b: 159,13 triệu tấn. 1.5.3. Khu Đăk Long - Đăk Rve

Khu triển vọng puzzolan nằm ở ranh giới giữa Đăk Rve và xã Đăk Long, không bị ảnhhưởng của khu du lịch cũng như mỏ bauxit Măng Đen. Các kết quả nghiên cứu dự kiến diệntích triển vọng khoảng 815,5 ha. Tài nguyên dự báo cấp 334a+b: 130,48 triệu tấn.2. Đặc điểm và tiềm năng puzzolan ở khu vực thị xã Kon Tum 2.1. Đặc điểm địa chất

Ở khu vực thị xã Kon Tum puzzolan liên quan bazan hệ tầng Túc Trưng (B/N 2-Q1tt ).Các mặt cắt được tiến hành ở phía bắc, trung tâm, phía nam khu vực nghiên cứu, kết hợp với

các tài liệu tìm kiếm- thăm dò nước, sét, diatomit có thể chia ra các tập (từ dưới lên):- Tập 1: bazan olivin xen ít bazan olivin- pyroxen cấu tạo đặc sít, màu xám đen, đen,

xen bazan lỗ hổng và tuf. Bề dày 15 - 60m. Các đá bazan của tập 1 phủ không chỉnh hợp lên phức hệ magma xâm nhập Vân Canh và chỉnh hợp lên hệ tầng Kon Tum.

- Tập 2: bazan lỗ hổng, màu xám, xám đen, ít bazan đặc sít. Đây là đối tượng tìm kiếm puzzolan liên quan với bazan lỗ hổng.

- Tập 3: bazan lỗ hổng bán phong hoá, màu xám, xám nâu, nâu vàng, mềm yếu. Bề dày10-20m. K ết quả nghiên cứu đã phát hiện puzzolan tập trung trong tập 3, do đó cần đượcnghiên cứu chi tiết tiếp theo.

- Tập 4: bazan bị phong hoá hoàn toàn tạo kết vón laterit, các khoáng vật sét, goethit,gibsit. Bề dày 5-15m.

Bề dày của bazan hệ tầng Túc Trưng ở khu vực thị xã Kon Tum theo các mặt cắt là 45-115m, trong đó các tập 2, 3 bao gồm bazan lỗ hổng, rắn chắc và bán phong hoá là nơi tậptrung puzzolan cần tiếp tục nghiên cứu đánh giá chi tiết. 2.2. Đặc điểm thạch học

Trong hệ tầng Túc Trưng bazan olivin chiếm ưu thế và ít hơn là bazan pyroxen. - Bazan olivin. Đây là loại đá phổ biến nhất trong hệ tầng, gặp trong tất cả các tập. Đá

có màu xám đen, đen lục, cấu tạo đặc sít, lỗ hổng đôi chỗ được lấp đầy bằng zeolit. Thành phần khoáng vật (%): ban tinh 5-20, trong đó olivin 5-15, pyroxen 1-5. Nền 85-95% bao gồmvi tinh plagioclas 25-50%, pyroxen 25-30%, thuỷ tinh 10-20% đôi khi 3-5%. Các khoáng vật

phụ ilmenit, magnetit. Đá có kiến trúc porphyr với nền gian phiến, tholeit và đôi khi dolerit.

- Bazan pyroxen. Đá màu đen, đen lục, cấu tạo đặc sít, lỗ hổng. Thà nh phần khoángvật (%): ban tinh 5-15, trong đó pyroxen 4-12, olivin 1-3. Nền 85-95% là tập hợp plagioclas40-50, pyroxen 30-35, thuỷ tinh núi lửa 5 -10, khoáng vật phụ: ilmenit, magnetit. Đá có kiếntrúc porphyr với nền tholelit và dolerit. 2.3. Đặc điểm t h ạch- địa hoá

a. Đặc điểm thạch hoá Tổng hợp các tài liệu phân tích silicat cho thấy hàm lượng SiO 2: 48,50 - 51,72%,

Al2O3: 13,81 - 14,66, Fe2O3: 2,99 - 4,55, MgO: 4,89 - 7,19 Na2O: 3,05 - 3,62, K 2O: 1,09 -1,80, SO3: 0 - 0,04, MKN: 0,61 - 2,01. So với hệ tầng Đai Nga, các đá nghèo nhôm, tương đốicao silic, giàu kiềm hơn và ưu thế natri hơn kali. Trên các biểu đồ phân loại, bazan của hệtầng Túc Trưng thuộc loạt tholeit olivin, tholeit thạch anh và đôi khi gặp bazanit.



242

2.5. Di ện tích triển vọng và tính tài nguyên d ự báo Diện tích có triển vọng ở khu vực thị xã Kon Tum là một phần ở phía bắc và phía

đông 867,8ha. Trên diện tích này lớp bazan phong hoá hoàn toàn mỏng, chủ yếu lộ ra tập bazan lỗ hổng bán phong hoá và đá gốc rắn chắc. Kết quả tính tài nguyên dự báo cấ p 334a +334b là: 138,48 triệu tấn.

3. Định hướng sử dụng puzzolan tỉnh Kon Tum 3.1. Hướng sử dụng phụ gia puzzolan trong công nghiệp xi măngPuzzolan sử dụng trong xi măng và bê tông, các oxit SiO 2 + Al2O + Fe2O3 thường

chiếm 70% tổng hàm lượng. Hoạt tính của các phụ gia này phụ thuộc chủ yếu vào thành phầncủa các oxit và chất khoáng ở dạng vi tinh hay dạng vô định hình. Nói chung phản ứng

puzzolanic xảy ra chậm, vì thế quá trình phát triển cường độ cũng như nhiệt hyđrat hoá củacác hỗn hợp trộn lẫn phụ gia khoáng xảy ra với tốc độ khá thấp.

Ngay từ những năm 1960, phụ gia puzzolan Sơn Tây đã được nhà máy xi măng HảiPhòng khai thác sử dụng. Trong những năm 1976 -1977, nhà máy xi măng Hà Tiên đã khaithác sử dụng bazan Mu Rùa (Bà Rịa - Vũng Tàu) và tiếp đó, năm 1991, nhà máy đã sử dụng

bazan Bến Thắm (Đồng Nai) làm phụ gia p u zzolan tự n h iên. Trong khoảng thời gian đầu

những năm 90, hàng loạt các mỏ phụ gia puzzolan thiên nhiên đã được phát hiện (bazan NôngCống ở Thanh Hoá, bazan Phủ Quỳ ở Nghệ An; bazan Vĩ nh Linh, Cùaở Quảng Trị và bazanSơn Tịnh ở Quảng Ngãi) và được các nhà máy xi măng trong khu vực kế cận khai thác sửdụng. Gần đây (2000), nhà máy xi măng Sao Mai đã chính thức khai thác puzzolan từ mỏ NúiThơm, Bà Rịa - Vũng Tàu, sử dụng làm phụ gia hoạt tính trong sản xuất xi măng PCB 30.

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6882: 2001, phụ gia khoáng cho công nghiệp ximăng có chỉ số hoạt tính cường độ sau 28 ngày so với mẫu đối chứng không nhỏ hơn 75%,hàm lượng SO3 nhỏ hơn 4%, hàm lượng kiềm có hại sau 28 ngày nhỏ hơn 1,5%. 3.2. Hướng sử dụng nguyên liệu phụ gia puzzolan trong xây dựng các đập lớn - bêtôngđầm lăn (BTĐL)

Vào năm 1961, đê quây của đập Thạch Môn ở Đài Loan Trung Quốc, năm 1961 -1964đập Alpe Gera ở Ý được áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn, v.v... Do hiệu quả kinh tế - k ỹthuật cao mang lại, nên rất nhiều công trình BTĐL được xây dựng khắp nơi trên thế giới.

BTĐL là: “Bê tông được đầm bằng máy đầm lăn, bê tông ở dạng chưa đông cứng cókhả năng sử dụng máy đầm rung để đầm”. BTĐL có thể sử dụng nhiều loại vật liệu hơn bêtông truyền thống. Đập BTĐL nghèo (hàm lượng vật liệu kết dính thấp) với hàm lượng chấtk ết dính (bao gồm xi măng và phụ gia khoáng) nhỏ hơn 100kg/m3. BTĐL vữa cao ( vật liệuchất kết dính cao) với hàm lượng chất kết dính lớn hơn 150kg/m3.

BTĐL có thể được xem là sự phát triển quan trọng nhất của công nghệ đập bê tôngtrong một phần tư thế kỷ qua. Ưu điểm của BTĐL trong thi công đập so với các đập bê tôngtruyền thống (bê tông đầm rung) như: Thi công nhanh hơn, sử dụng hiệu quả thiết bị thi công

truyền thống , độ an toàn được gia tăng trong thi công , t ăng cường khả năng chống thấm, giảm nhiệt thuỷ hoá. Một trong các giải pháp có hiệu quả nâng cao khả năng chống thấm cho bê tông là có

thể đưa vào trong bê tông phụ gia puzzolan hoạt tính để làm chặt cấu trúc bê tông. BTĐL không chỉ áp dụng vào xây dựng đập mà còn phải được tiếp tục nghiên cứu áp

dụng vào việc xây dựng sân bay, cảng, kè chắn sóng, các công trình bê tông khối lớn và diệnr ộng. Hiện nay,Tổng công ty Sông Đà đã ứng dụng puzzo lan làm phụ gia bê tông trong xâydựng các đập công trình thủy điện Pleikrong, Bản Vẽ, A Vương, Sơn La và nhiều thủy điệnkhác. Ở công trình thuỷ điện Sơn La sử dụng công nghệ BTĐL để đắp đập chính. Chất phụgia được sử dụng là tro bay nhiệt điện Phả Lại. Một nguồn phụ gia khoáng khác đang đượctính đến là puzzolan Mu Rùa, tuy nhiên quãng đường vận chuyển khá xa.

Loại puzzolan thiên nhiên theo tiêu chuẩn Việt Nam năm 1982 chia làm 3 loại sau:



243

+ Puzzolan hoạt tính mạnh: lượng hút vôi từ dung dịch vôi bão hoà sau 30 ngày- đêmcủa 1 gam puzzolan là 100 mg CaO.

+ Puzzolan hoạt tính trung bình: lượng hút vôi từ dung dịch vôi bão hoà sau 30 ngày -đêm của 1g puzzolan là lớn hơn 60 đến dưới 100mg CaO.

+ Puzzolan hoạt tính yếu: lượng hút vôi từ dung dịch vôi bão hoà sau 30 ngày- đêm của

1g puzzolan là lớn hơn 30 - 60mg CaO.Theo tiêu chuẩn Việt Nam năm 2007 TCXDVN 395:2007, phụ gia khoáng cho bê tôngđầm lăn có Chỉ số hoạt tính cường độ so với mẫu đối chứng, ở tuổi 7 ngày và ở tuổi 28 ngàyđều không nhỏ hơn 75%. 3.3. H ướng sử dụng puzzolan làm vật liệu không nung

Ở nước ta, trong những năm 1980, vật liệu xây dựng không nung đã được tuyêntruyền, giới thiệu. Trong những năm qua, Viện Địa chất thuộc Viện Khoa học và Công nghệViệt Nam đã mở nhiều đề tài nghiên cứu nguyên liệu và công nghệ sản xuất vật liệu xây dựngkhông nung từ các nguồn puzzolan thiên nhiên, kết quả nghiên cứu đã được thử nghiệm vàchuyển giao thành công tại một số tỉnh như Nghệ An, Quảng Trị, Lâm Đồng và Gia Lai.

Có thể sử dụng tất cả các biến thể và sản phẩm phong hoá của đá bazan (trừ biến thể

chặt sít) làm nguyên liệu để sản xuất vật liệu không nung. Điểm đặc biệt là đối với puzzolancó nguồn gốc từ đá bazan, ngoài keo SiO 2 tự do, hàm lượng keo Al2O3 tự do cũng là yếu tốquyết định hoạt tính của puzzolan trong bazan.

Do không bị những tính chất kỹ thuật đặc biệt chi phối, nên nguyên liệu để sản xuấtvật liệu xây dựng không nung rất đa dạng, có thể bao gồm tất cả các biến thể của đá bazan(tr ừ biến thể chặt sít) cũng như sản phẩm phong hoá, bán phong hoá hoặc phong hoá triệt để(đất đỏ, laterit) của chúng. Những biến thể và sản phẩm này đều có một hoạt tính đáng kể thayđổi trong giới hạn từ 80 mg CaO - 145 mg CaO/1g đá bazan.

Tóm lại, với các kết quả nghiên cứu nêu trên, puzzolan tỉnh Kon Tum có thể được sửdụng trong công nghiệp sản xuất xi măng và BTĐL, sản xuất vật không nung, đây là nguồnvật liệu có giá thành thấp phù hợp với miền núi và góp phần quan trọng bảo vệ môi trường. 4. Kết luận và kiến nghị 4.1. K ết luận 1. K ết quả nghiên cứu đã làm sỏng tỏ các tập đá bazan trên địa bàn tỉnh Kon Tum có triểnvọng về nguyên liệu puzzolan. 2. K ết quả nghiên cứu đã xác định được các khu có triển vọng về puzzolan và tính tài nguyêndự báo cấp 334a+b như sau: - Khu Pờ Ê: 1155 ha, tài nguyên dự báo 184,8 triệu tấn - Khu Xã Hiếu: 994,6 ha, tài nguyờn dự bỏo 159,13 triệu tấn. - Khu Đăk Long - Đăk Rve: 815,5 ha, tài nguyên dự báo130,48 triệu tấn. - Khu thị xã Kon Tum: 867,8 ha, tài nguyờn dự báo 138,84 triệu tấn.

3. Các k ết quả nghiên cứu thành phần khoáng vật, hoá học, độ hút vôi cho thấy tổng hàmlượng các oxit: SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 > 70%, SO3 < 3%, độ hút vôi trung bình các khu Pờ Ê,Xã Hiếu, Đăk Long - Đăk Rve là 120,36 và thị xã Kon Tum là 77,33. Những kết quả này chothấy puzzolan của các khu vực nghiên cứu có hoạt tính từ trung bình đến mạnh và cao hơnnhiều so với puzzolan của mỏ Núi Boong, huyện Măng Yang, tỉnh Gia Lai. 4. Khu vực Pờ Ê - Xã Hiếu puzzolan có quy mô phân bố lớn, bề dày ổn định, không ảnhhưởng bởi rừng cấm hoặc khu dân cư, do đó cần được tiến hành đầu tư nghiên cứu để làmsáng tỏ chất lượng, trữ lượng để có thể đưa vào khai thác sử dụng. - Khu Đăk Long - Đăk Rve quy mô tương đối lớn nhưng phân bố không ổn định và gần khudu lịch Măng Đen, do đó cần phải lựa chọn chính xác diện tích để việc đầu tư có hiệu quả. - Khu vực thị xã Kon Tum puzzolan phân bố không ổn định, thành phần không đồng nhất. Vì

vậy trong thời gian tới nếu yêu cầu chưa cấp thiết thì chưa tập trung nghiên cứu chi tiết.



244

4.2. Ki ến nghị 1. Puzzolan là khoáng sản mới được phát hiện ở tỉnh Kon Tum liên quan đến các loại bazancó hai giai đoạn thành tạo khác nhau. Do đó trong thời gian tới cần đầu tư nghiên cứu chi đểđánh giá chất lượng, trữ lượng và định hướng khai thác, chế biến sử dụng có hiệu qủa cho sự

phát triển kinh tế xã hội của địa phương nói riêng và trung ương nói chung.

2. Cần phải bảo vệ tài nguyên khoáng sản, chưa khai thác các tập bazan chứa puzzolan để làmđường, đắp đập, v.v… trong lúc chưa quy hoạch khai thác sử dụng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Lê Tiến Dũng và nnk., 2008. Đánh giá tài nguyên, trữ lượng và nghiên cứu Công nghệ sảnxuất chế biến nguồn nguyên liệu puzzolan tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ phục vụ công nghiệpsản xuất vật liệu xây dựng. Đề tài cấp Bộ. Lưu trữ Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội. [2]. Thân Đức Duyện và nnk., 2006. Báo cáo đo vẽ lập bản đồ địa chất và điều tra khoáng sảnnhóm tờ Kon Tum. Tỷ lệ 1:50.000. Lưu trữ Tổng cục Địa chất và Khoáng sản, Hà Nội. [3]. Nguyễn Minh Hồng và nnk., 1998. Báo cáo địa chất- K ết quả thăm dò bazan Núi Boonghuyện Măng Yang tỉnh Gia Lai. Lưu trữ Công ty Khoáng sản, tỉnh Gia Lai.

[4]. Nguyễn Quang Lộc và nnk., 2006.Báo cáo kết quả đo vẽ Địa chất và tìm kiếm khoángsản nhóm tờ Đăk Tô, tỷ lệ 1:50.000. Lưu trữ Tổng cục Địa chất và Khoáng sản, Hà Nội. [5]. Kiều Quý Nam và nnk., 2001. Puzzolan Việt Nam, tiềm năng và khả năng sử dụng. Tạpchí Địa chất loạt A- số 267/11-12, tr106- 110, Hà Nội. [6]. Viện Vật liệu xây dựng, 2001. Nghiên cứu sử dụng hợp lý các loại phụ gia khoáng cho bêtông đầm lăn. Lưu trữ Viện Vật liệu Xây dựng. Hà Nội.

SUMMARYPotential and orientation for usage of puzzolan

in Kon Tum province

Do Đinh Toat, Do Van Nhuan, Nguyen Kim Long, University of Mining and Geology Nguyen Van Hach, Le Văn Chinh Department of Science and Technology, Kon Tum province

Geological study and evaluation of potential of puzzolan for entire Kon Tum province show that Kon Tum province has high potential for construction materials and naturaladditive puzzolan minerals. Results of study have defined a number ofpotential areas for

puzzolan resources with quality satisfied requirements for the production of cement, concretematerials, and non-baking materials as follows:

- The Po E commune with an area of 1155 hectares contains 184.8 million tons (bothinferred resources and reconnaissance);

- The Xa Hieu commune with an area of 994.6 hectares, hosts 159.13 million tons(both inferred resources and reconnaissance);

- The Dak Rve - Dak Long region with anarea of 815.5 hectares, contains 130.48million tons (both inferred resources and reconnaissance);

- The Kon Tum town with an area of 867.8 hectares contains 138.84 million tons (bothinferred resources and reconnaissance).

Người biên tập: PGS.TS. LêThanh M ẽ



245


ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ THẠCH HỌC CÁC ĐÁ MAGMA MESOZOIMUỘN KHU VỰC TÂY KON TUM VÀ ĐĂK RÔNG - A LƯỚ I

Nguyễn Hữ u Trọng, Hà Thành Như, Ngô Xuân ĐắcTrường Đại học M ỏ - Địa chấ t

Tóm tắt: Các đá magma ở các khu vực Tây Kon Tum v à khu vực Đakrông - A Lưới,tây ThừaThiên Huế - Quảng Trị bao gồm các đá bazan, andesit, dacit, riolit và granit porphyr,

granophyr. Theo đặc điểm địa chất và thạch học chúng thuộc về các tướng phun nổ, phun tràothực sự và tướng á phun trào - xâm nhập nông. Đa số các đá có tuổi là Kreta sớm. Về mặtthành phần hoá học các đá nghiên cứu thuộc loạt kiềm vôi cao kali, được hình thành trong bốicảnh kiểu rìa lục địa tích cực kiểu Andes. T ại khu vực Đăk Rông - A Lướ i, hoạt động biến đổ i nhiệt d ịch như lục hóa, propylit hóa,beresit hóa và argilit hoá phát triể n mạnh mẽ trong các đá magma, với các biểu hiện khoánghóa vàng, bạc và đa kim. Ở khu vự c Tây Kon Tum, liên quan với các đá phun trào kiể u Bảo

Lộc - Nha Trang có vàng và đồng kiể u nhiệt d ịch phun trào, và các biể u hiện đồng-vàng-molipden nhiệt d ịch xâm nhậ p liên quan vớ i các xâm nhậ p kiề m vôi kiểu Định Quán.

Mở đầuTrong những năm gần đây, các kết quả nghiên cứu địa chất trong khuôn khổ các đề tài

KHCN của trường Đại học Mỏ - Địa chất vớ i các tỉnh khu vực Tây Nguyên và Trung Bộ đãthu đượ c nhiều k ết quả tốt. Nhiều tài liệu mới đã đư ợ c ghi nhận về địa chất khu vực, thạchhọc, thạch luận và khoáng sản.

Trong công trình này, tác giả trình bày những tài liệu, nhằm xác minh về sự có mặtcác hoạt động magma Mesozoi muộn (MZ3) khu vực Tây Kon Tum và Đăk Rông - A Lướ i(Huế - Quảng Tr ị). Hy vọng r ằng, các tài liệu này góp phần làm sáng tỏ hơn bình đ ồ cấu trúc,lịch sử phát triển kiến tạo và sinh khoáng ở khu vực Bắc Trung Bộ và Tây Kon Tum.1. Khái quát vị trí và các đặc điểm cấu trúc địa chất các thể đá xâm nhập phun tràoMesozoi muộn1.1. Khu v ự c tây Kon Tum

Về mặt địa lý, khu vực Tây Kon Tum trong công trình này bao gồm các vùng Sa Thày, Ngọc Hồi, Đăk Lei tỉnh Kon Tu m. Trên sơ đồ “Các đơn vị kiế n t ạo chính ở Việt Nam, 2008”(Nguyễn Xuân Bao, Tr ần Văn Trị), khu vực nghiên cứu nằm trong ranh giớ i giữa các địa khu lụcđịa tiền Cambri tái cải biến trong Phanerozoi, đai tạo núi Indosinia Mê Kông và rìa lục địa tích cựcMesozoi muộn Đà Lạt. Các đá phun trào Mesozoi muộn trên các bản đồ địa chất mớ i nhất, đượ cmô tả trong hệ tầng Bảo Lộc và hệ tầng Nha Trang. Các thành tạo xâm nhập đượ c mô tả trong

phức hệ Định Quán [4].

Phun trào ki ể u B ảo Lộc - Nha TrangDiện phân bố không lớ n, tậ p trung xung quanh khu vực thị tr ấn Sa Thày, cầu Đăk Sir. Chúngxuyên cắt hoặc phủ bất chỉnh hợp lên trên các đá biến chất, magma xâm nhậ p trướ c Cambri,Paleozoi và Mesozoi sớ m-giữa. Dưới đây, mô tra một số mặt cắt tiêu biểu.

M ặt cắ t cầu Đăk Sir Cầu Đăk Sir nằm cách thị tr ấn Sa Thày 20 km, có toạ độ địa lý X: 803861; Y:

1592680. Theo dòng suối Đăk Sirkéo dài trên 500 m, mặt cắt địa chất gồm các đá andesit vàandesit porphyrit màu xám xanh, cấu tạo khối, dòng chảy. Chiều dày ướ c tính khoảng 500 m.

M ặt cắ t khu H ải BìnhMặt cắt đượ c quan sát chúng tôi mô tả chi tiết dọc theo suối nhánh chảy theo hướ ng 310o theo

hướ ng bắc, đi qua mỏ đá Hải Bình, xã Sa Bình, Kon Tum. Các đá lộ r ất rõ dọc theo dòng suối cắt qua

khu mỏ đá Hải Bình. Mặt cắt kéo dài 500 m, bao gồm hai tậ p:



246

T ậ p 1: Dày trên 300 m, gồm các đá andesit, andesit porphyr, có màu xám lục, xámxanh, xám nâu đến màu đen. Đá có kiến trúc nổi ban, nền kiến trúc andesit, gian phiến,

pilotaxic, hialopilit hoặc vi hạt ẩn tinh; cấu tạo dòng chảy, dạng dòng chảy hoặc dạng khối. Nền gồm tậ p hợ p các vi tinh microlit plagioclas (andesin), biotit, hornblend, pyroxen và thủytinh núi lửa thành phần trung tính bị biến đổi phân hủy tạo tậ p hợ p chlorit, epidot, zoisit,

carbonat, actinolit. Đá bị biến đổi mạnh tạo carbonat, sericit hóa, chlorit, epidot- zoisit hóa vàsulfur...).T ậ p 2: Dày 200-250m, gồm các đá dacit, ryodacit. Đá có màu xám, xám sáng tớ i xám

tối; kiến trúc porphyr, nền kiến trúc felsit, vi felsit, vi khảm, giả hạt cầu; cấu tạo khối, dạngdòng chảy. Ban tinh chủ yếu là plagioclas axit (oligoclas - andesin), thạch anh, biotit. Nềngồm tậ p hợ p vi hạt felspat, thạch anh, ít biotit, hornblend lục, silic và thủy tinh núi lửa thành

phần axit bị phân hủy tạo tậ p hợ p sericit, chlorit, epidot, zoisit, actinolit, carbonat và ít viquặng sulfur, pyrit; khoáng vật phụ gặ p apatit, sphen. Nhiều nơi đá bị cà nát, biến đổi lục hóahóa chứa vi quặng sulfur xâm tán. Trên mặt cắt, không quan sát thấy ranh giớ i tr ực tiế p giữahai tậ p.

M ặt cắ t Plei Kleng - Chư Toi

Mặt cắt do Thân Đức Duyện (2006) [4] mô tả và đượ c tách thành hai phần. Phần dướ igồm các đá andesit liên hệ vớ i hệ tầng Bảo Lộc; phần trên gồm hai tậ p thành phần gồm các đá

phun trào axit đượ c liên hệ vớ i hệ tầng Nha Trang. Đặc điểm chi tiết của các tậ p trong mặt cắtđượ c mô tả chi tiết như sau.

T ậ p 1: Thành phần đơ n giản, gồm andesit porphyrit cấu tạo dòng chảy hoặc dạng khốixen ít tuf andesit thuộc tướ ng phun trào thực sự. Chiều dày của tậ p này trên 300m.

T ậ p 2: Các thành tạo núi lửa thành phần felsic (tướ ng phun trào thực thụ): ryodacit,ryolit, felsit và tuf của chúng. Dày 300 - 350m. Các đá của tậ p 1 phủ tr ực tiế p trên andesit củatậ p 1.

T ậ p 3: Các thành tạo dăm vụn núi lửa thành phần felsic (tướ ng họng núi lửa): dăm kếttuf ryodacit, dăm kết tuf ryolit, dăm kết tuf thành phần felsic. Dày 150m.

M ặt cắ t suố i Ya Krei Mặt cắt ở suối Ya Krei gồm andesit, dacit, dacit porphyr và tuf của chúng. Các đá có

màu xám, xám đen; cấu tạo khối; kiến trúc porphyr, ban tinh và vụn tinh thể có thành phần là plagioclas và thạch anh, nền vi hạt, gồm tậ p hợ p vi ẩn tinh felspat, thạch anh, sericit, chlorit,epidot-zoisit, silic và vi quặng. Dày 250 - 300m. Các đá phun trào bị các thành tạo xâm nhậ pgranitoid phức hệ Bà Nà pha 2 (G/Kbn2) xuyên cắt.

M ặt cắ t khu vự c Ya Xiêr Mặt cắt gồm 2 tậ p từ dưới lên do Thân Đức Duyện mô tả năm 2006 [4] và đượ c chúng

tôi bổ sung năm 2011, gồm ba tậ p.T ậ p 1: Lộ ra ở suối Đak sir, gồm andesit porphyrit màu xám xanh, cấu tạo khối. Dày

350m. T ậ p 2: Gồm ryolit, ryolit porphyr màu xám, kiến trúc porphyr, nền vi felsit, cấu tạodạng dòng chảy (tướ ng phun trào thực thụ). Dày chừng 250m.

T ậ p 3: Gồm dăm kết tuf thành phần ryolit, cấu tạo khối hoặc dạng dòng chảy, kiếntrúc dạng dăm và mảnh vụn, các mảnh dăm sắc cạnh, kích thướ c từ một vài cm đến một vàidm. Thành phần dăm vụn là felsit, ryolit, dacit, andesit, tuf của chúng và cả granit hạt trungmàu hồng thịt (tướ ng họng núi lửa). Dày 150 - 200m.

Tổng chiều dày các đá phun trào của mặt cắt khoảng 400 - 450m.Qua các k ết quả khảo sát, cho phép xác nhận sự có mặt các tướng sau đây: Tướ ng phun trào thự c sự và một ít tướ ng phun nổ Chiếm khối lượ ng lớ n nhất. Chúng chiếm diện tích trung tâm các khối phun trào, thành

phần thạch học gồm andesit, dacit và ryolit, các dạng đá dòng chảy dung nham và các đá phun



247

nổ thành phần felsic: ryolit, ryolit porphyr, felsit - ryolit, ryodacit, ryodacit porphyr, dacit porphyr và ít tuf của chúng.

Tướ ng họng núi l ử aChiếm khối lượ ng không lớ n (5%), phân bố chủ yếu ở các phần cao của cấu trúc núi lửa

(khu vực xã Ya Xiêr…). Thành phần gồm dăm kết tuf ryolit màu xám, xám sáng hoặc xám tối,

cấu tạo khối hoặc định hướ ng, dòng chảy yếu.Xâm nh ập ki ểu Đị nh QuánCác khối xâm nhậ p kiểu Định Quán mới đượ c xác lậ p gần đây trong công tác đo vẽ

bản đồ địa chất 1:50000 loạt tờ Kon Tum [4]. Trên bìnhđ ồ, bao gồm các khối lộ nhỏ dạng bướ u, stock, khối nhỏ xuyên cắt các đá biến chất hệ tầng Khâm Đức, xâm nhậ p phức hệ Quế Sơn. Dưới đây, mô tả một số khối tiêu biểu:

Khố i xâm nhậ p Bình TrungTrên bản đồ tỷ lệ 1: 200000 năm 1986, chúng đượ c mô tả vào phức hệ Quế Sơn.

Trung tâm khối granitoid Bình Trung, tại thôn Bình Trung, xã Sa Bình, Kon Tum, cách th ị tr ấn Sa Thầy khoảng 16 km về phía đông nam. Khối có dạng thể cán tương đối đẳng thướ c.Phía đông và bắc khối có quan hệ xuyên cắt vớ i các tổ hợp đá phiến mica, amphibolit phức hệ

Khâm Đức và gây sừng hóa chúng, phía nam và tây gặ p chúng xuyên cắt và chứa tù andesit,dacit hệ tầng Bảo Lộc.

Khối Bình Trung đượ c tạo nên bở i hai pha xâm nhập chính và pha đá mạch. Pha 1 gặ pở ven rìa phíađông và tây kh ối, gồm các đá diorit porphyrit, diorit thạch anh, màu xám đen,cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình hạt trung không đều. Pha 2 chiếm 80-85% diện tích gồmgranodiorit biotit hornblend, ít hơn là granit biotit hornblend, tonalit, màu xám trắng đốm đen,cấu tạo khối, kiến trúc hạt vừa nửa tự hình. Phađá mạch xuyên cắt pha xâm nhậ p chính cókích thướ c nhỏ từ vài dm đến vài mét, kéo dài hàng chục mét, thành phần gồm granit aplit,granit porphyr và thạch anh.1.2. Khu v ực Đắk Rông- A Lướ i

Trên bình đồ hiện đại, diện tích đá núi lửa phân bố không liên tục, kéo dài trên 100km từ Nam Đông - A Lướ i (Thừa Thiên Huế) đến Đắk Rông (Quảng Tr ị) theo hướ ng tây bắc - đôngnam, chiều r ộng dao động từ 2 - 3 km đến khoảng 5 - 6 km.

Trong vùng nghiên cứu, phổ biến các mặt cắt địa chất, trong đó có mặt các đá phuntrào và xâm nhậ p nông, nằm cùng với các đá trầm tích lục nguyên carbonat mức tuổi khácnhau. Dưới đây, dẫn ra một số mặt cắt tiêu biểu đã đượ c mô tả trong các bản đồ địa chất cóhiệu chỉnh của tác giả.

M ặt c ắt khu v ự c su ố i X i PaMặt cắt nằm ở suối nhánh trên bờ trái sông Đắk Rông, cách A Lướ i về phía bắc khoảng 70km.

Trên bản đồ địa chất tỷ lệ 1: 200 000 nhóm tờ Huế - Quảng Ngãi [5], đây là diện lộ tiêu biểu nhất của hệ tầng A Lin đặc trưng bởi các đá phun trào và trầm tích mầu đỏ.

K ết quả nghiên cứu chi tiết của chúng tôi cho thấy bức tranh cấu trúc khu vực mặt cắthoàn toàn khác vớ i những nghiên cứu trước đây. Các đá phun trào và các đá trầm tích mầu đỏ chỉ có mối quan hệ không gian, cùng phân bố trong một diện tích hẹ p tạo nên các tổ hợ p thạch họchoàn toàn riêng biệt. Giữa chúng không có các dấu hiệu cùng tuổi địa chất. Có thể mô tả và phân

biệt các tổ hợ p thạch học sau đây. T ổ hợ p thạch học thứ nhấ t , bao gồm các đá phiến thạch anh sericit, quarzit, các vỉa đá

vôi bị hoa hoá mầu xám xanh. Theo mức độ biến chất, chúng đượ c liên hệ vớ i hệ tầng AVương tuổi giả định Paleozoi sớ m. Tổ hợ p này có diện phân bố khá r ộng trong khu vực tâyQuảng Tr ị.

T ổ hợ p thạch học thứ hai, bao gồm các đá cát kết, bột k ết, đá phiến sét mầu đỏ-tím đôinơi xen với đá vôi và sét vôi mầu xám tím. Các đá có cấu tạo phân lớ p mỏng đến trung bình,

góc dốc 20-300

, dọc theo đứt gẫy góc dốc tăng cao đến 70 - 800

. Tại khu Xi Pa chúng tạo nênmột dải chiều r ộng 2km, dầy 200 - 350m. Trong không gian phân bố của tổ hợ p, một số mạch



248

Hình 1. S ơ đồ phân bố các đá mag ma Mesozoi muộnkhu vực Sa Nhơn – Sa Bình tây Kon Tum

đá ryolit và mạch granophyr xuyên cắt gây biến chất nhẹ các đá trầm tích. Dọc theo suốichính gần làng Xi Pa, các khối lộ dăm kết tuf ryolit tướ ng phun nổ bao gồm các mảnh dăm sétk ết, cát k ết mầu đỏ đượ c gắn k ết bở i dung nham ryolit mầu xám tr ắng. Trong các tập đá sétvôi mầu xám hồng bị các thể granophyr xuyên cắt và gây biến chất tiế p xúc nhiệt trên suốinhánh phía tây nam làng Xi Pa, đã tìm th ấy các hoá thạch Chân rìu bảo tồn xấu [1].

Theo đặc điểm thành phần thạch học, mầu sắc, tướng đá, các dấu hiệu cổ sinh và thành phần hoá học, tổ hợ p thạch học thứ hai hoàn toàn tương đồng vớ i các mặt cắt tr ầm tích hệ tầng A Ngo chứa hoá đá định tầng Jura sớ m phân bố r ất r ộng rãi ở phía tây Thừa Thiên Huế -Quảng Tr ị.

T ổ hợ p thạch học thứ 3, bao gồm các đá phun trào thành phần andesit, dacit, ryolit-felsit, đásilic núi lửa, các thể granophyr, granit dạng porphyr mầu tr ắng và các đá tuf. Chúng tạo nên một dải

kéo dài 5 - 6 km phương tây bắc - đông nam, chiều r ộng 0,8 đến 1,2 km. Cấu trúc nội bộ bao gồm 3 phần chính như sau: Phần dướ i, chiều dày 60-80m nằm sát bờ phải suối Xi Pa, gồm dacit, một ítandesito - dacit và r ất ít andesit, tướ ng phun trào thực sự. Phần giữa dày 120m, gồm dacit, dacito -ryolit, andesito - dacit và các đá tuf tướ ng phun nổ. Phần trên cùng gồm ryolit, felsit, tuf andesit vàcác thể nhỏ granophyr tướ ng á núi lửa.

Đá felsit không có ban tinh bị silic hoá yếu, tạo nên các vỉa mỏng xen k ẹ p hoặc ở dạng ổ trong trường ryolit. Các đá tuf ryolit tướ ng phun nổ đặc trưng bở i các cấu tạo dòng chẩy và cấutạo dăm. Thành phần các mảnh dăm là cát - bột k ết mầu đỏ, các mảnh đá ryolit - andesit. Dungnham acid đóng vai tr ò xi măng gắn k ết. Hoạt động biến chất nhiệt dịch phát triển mạnh đi cùngvới các đớ i sulphur hoá có chứa vàng.

Căn cứ vào các tài liệu mô tả địa chất, có nhận thấy r ằng, tổ hợ p thạch học thứ ba làmột thể địa chất hoàn toàn độc lậ p với các đá trầm tích mầu đỏ. Về mặt thời gian chúng đượ cthành tạo muộn hơn theo kiểu phun trào khe nứt dạng tuyến tính.



249

M ặt c ắt thượ ng ngu ồn Đắk Rông Theo mô tả của Phạm Huy Thông [11], mặt cắt gồm 7 tậ p:Tậ p 1: Có quan hệ kiến tạo vớ i hệ tầng Khâm Đức, bao gồm bột k ết, đá phiến sét, ít

cát bột k ết, cát sạn k ết. Đá phân lớ p mỏng đến trung bình, màu tím, tím nhạt, tím gụ. Dày200m.

Tậ p 2: Sạn k ết, cát k ết phân lớ p trung bình màu tím, tím gụ. Dày 65m.Tậ p 3: Cát k ết xen đá phiến sét, bột k ết, phân lớp không đều, các thấu kính mỏng đáandesit màu phớ t tím. Dày 200m.

Tập 4: Đá phiến sét màu tím, tím nhạt xen ít bột k ết, đá vôi phân lớ p mỏng. Dày 60m.Tậ p 5: Cuội k ết, cát sạn k ết đa khoáng, cát kết phân lớ p vừa. Dày 40m.Tậ p 6: Bột k ết, sét k ết xen cát k ết màu tím nhạt. Dày 120m.Tậ p 7: Cát k ết, bột k ết màu tím nhạt. Dày 80m.M ặt c ắt L a Sam :Do Phạm Huy Thông mô tả [11], gồm 6 tậ p.Tậ p 1: Cuội k ết, cát k ết phân lớ p vừa có xen các thấu kính andesit và tuf andesit. Đá

có màu tím, tím gụ. Dày 150m.

Tập 2: Đá vôi sét, sét vôi màu xám nhạt. Dày 80m.Tậ p 3: Cát k ết, bột k ết xen ít cát k ết màu tím gụ, tím nhạt. Dày 170m.Tậ p 4: Cuội sạn k ết đa khoáng phân lớ p dày. Hạt cuội có thành phần cát-bột k ết, đá

phiến sét và thạch anh. Dày 150m.Tậ p 5: Bột k ết, đá phiến sét, lớ p mỏng cát k ết màu tím nhạt. Dày 100 - 150m.Tậ p 6: Cát k ết, bột k ết màu tím nhạt. Dày 100m.M ặt c ắt khu v ự c Thôn Húc Nghì :Mặt cắt đượ c quan sát dọc sông Đắk Rông, do Vũ Mạnh Điển [5] mô tả , gồm 11 tậ p

như sau: Tậ p 1: Cuội k ết màu xám gụ phân lớ p 0,4 - 0,6m. Thành phần hạt cuội gồm đá phiến,

quarzit, đá vôi, silic, xi măng là sét bột k ết. Dày 70m.Tậ p 2: Cát k ết màu phớ t tím, phớ t lục loang lổ. Dày 60mTậ p 3: Cát k ết hạt vừa màu xám sáng xen một vài lớ p bột k ết. Dày 50mTậ p 4: Cát k ết xen bột k ết màu xám tro phớ t tím. Dày 110m.Tậ p 5: Cát bột k ết màu xám tím nhạt. Dày 25m.Tậ p 6: Cát k ết hạt vừa xen cát - bột k ết , sét màu tím. Dày 105m.Tậ p 7: Andesit porphyr màu xám lục phớ t tím nhạt. Dày 27m.Tậ p 8: Cuội sạn k ết ít khoáng màu xám tím nhạt. Thành phần hạt cuội gồm thạch anh,

silic. Dày 25m.Tậ p 9: Cát - bột k ết màu xám nâu. Dày 25m.Tậ p 10: Cát sạn k ết màu xám nâu xen lớ p mỏng bột k ết. Thành phần hạt vụn là thạch

anh, silic, quarzit. Dày 50m.Tậ p 11: Cát-bột k ết màu tím. Dày 120m.M ặt c ắt TàRi ệp- Đắk Rông:Đây là một mặt cắt khác đượ c mô tả trong tờ bản đồ địa chất loạt Hương Hoá [6] vớ i

các tậ p sau:Tậ p 1: Cuội k ết đá khoáng mầu xám sáng phớ t tím, dày 45m. Hạt cuội có thành phần

tương ứng granit, quarzit, gneis.Tậ p 2: Cát k ết hạt lớn đến vừa màu xám phớ t nâu, dày 50m.Tậ p 3: Cuội sạn k ết mầu phớ t tím, dày 20m.Tậ p 4: Cát k ết ít khoáng, dày 30m.Tậ p 5: Cát k ết hạt vừa màu nâu tím, dày 25m.

Tậ p 6: Andesit hạt nhỏ màu xám tím, không phân lớ p, dày 25m.Tậ p 7: Cát k ết cấu tạo phân lớ p, dày 100m.



250

Tậ p 8: Cát k ết ít khoáng hạt vừa, dày 50m.Tậ p 9: Andesit porphyrit mầu xám tím, dày 52m.

Trong các mặt cắt vừa mô tả, có thể phân biệt hai tổ hợp đá. Tổ hợ p thứ nhất gồm các đátr ầm tích lục nguyên gồm cuội k ết, cát k ết, bột k ết, sét k ết mầu đỏ, chúng có chứa các hoá đátiêu biểu cho hệ tầng A Ngo, mức tuổi Jura sớ m giữa. Tổ hợ p thứ hai gồm các đá phun trào

andesit porphyrit tồn tại dướ i dạng mạch và thấu kính. Theo các mô tả trên, rõ ràng các đá phuntrào có khối lượ ng r ất không đáng kể, vị trí địa tầng không ổn định dướ i dạng các mạch - thấukính. Trong các mặt cắt nêu trên, các tác giả đã mô tả nhiều tập đá tuf, nguồn gốc tr ầm tich phuntrào. Tuy nhiên, các tậ p mẫu mô tả thạch học chi tiết của chúng tôi cho thấy, tại đây không cómặt các đá tuf và trầm tích phun trào. Các đá tuf do các nhà địa chất mô tả, chỉ là các đá trầmtích thông thườ ng hoặc các đá tuf tướ ng phun nổ như đã bắt gặ p ở khu Xi Pa.

M ặt c ắt khu L a Sam vàkhu A DangTheo tài liệu của tác giả [1, 2], mặt cắt bao gồm đá phiến thạch anh mica, đá quarzit

thuộc hệ tầng A Vương và các đá phiến lục, amphibolit hệ tầng Núi Vú mức tuổi Proterozoivà Paleozoi sớ m bị milonit hóa mạnh. Trong diện lộ các đá biến chất có mặt các thể đá phuntrào thành phần andesit, andesito - bazan, bazan pyroxen, tuf phun nổ ryolit, tuf phun nổ

andesit và các thể granophyr, granit porphyr. Chiều dày các thể đá phun trào và á phun trào từ vài mét đến vài chục mét, chiều dài từ vài chục mét đến vài trăm mét.

K ết quả phân tích chi tiết lát mỏng và các tổ hợ p cộng sinh khoáng vật cho thấy, đá phun trào và á phun trào bị biến chất nhiệt dịch không đều (beresit hóa và chlorit hoá), nhưngkhông hề bị biến chất nhiệt động và biến chất động lực như đá phiến và amphibolit vây quanh.Các đá tướ ng phun nổ đặc trưng bở i sự có mặt các mảnh dăm đá phiến k ết tinh, mảnh đáamphibolit, mảnh khoáng vật felspat, xi măng là các loại dung nham ryolit hoặc andesit [1, 2].

M ặt c ắt khu v ực Nam Đông, A Lướ i:Theo Vũ Mạnh Điển [5], các thành tạo phun trào andesit, dacit và ryolit có khối lượ ng

không lớn đi cùng với các đá trầm tích mầu đỏ. Chúng có các đặc điểm tương tự vớ i các mặtcắt Thôn Húc Nghì, thượ ng nguồn Đắk Rông.

Tổng hợ p các tài liệu địa chất khu vực cho thấy sự tồn tại của một dải đá magma kéodài từ A Lưới đến Đắk Rông. Theo đặc điểm thạch học, thế nằm địa chất có thể phân biệt cáctướng sau đây:

Tướ ng phun nổ : bao gồm các đá dăm kết tuf ryolit, dăm kết tuf andesit. Quy mô phân bố không nhiều, dướ i dạng các thể kích thướ c nhỏ trên nền các đá trầm tích mầu đỏ tuổi Jurahệ tầng A Ngo và các đá biến chất Proterozoi muộn - Paleozoi sớ m hệ tầng A Vương, hệ tầng

Núi Vú.Tướ ng phun trào: bao gồm các đá bazan, andesit, dacit, ryolit tạo nên các khối lớ n

dạng tuyến tính phương tây bắc - đông nam, các lớ p phủ mỏng, các đai mạch lấp đầy khe nứt.Chúng xuyên cắt, phủ bất chỉnh hợp lên trên các đá trầm tích lục nguyên tuổi Jura và các đá

biến chất Proterozoi muộn - Paleozoi sớ m.Tướ ng á phun trào: bao gồm các khối đá granit porphyr sáng mầu kích thướ c nhỏ xuyên cắt các đá biến chất Proterozoi muộn - Paleozoi sớ m và tr ầm tích lục nguyên tuổi Jura.Cùng thuộc vào tướ ng á phun trào còn có các thể granophyr có quan hệ chuyển tiế p với các đáryolit porphyr trong phần trên cùng của khối phun trào khu vực Xi Pa.

Với các đặc điểm nêu trên, tổ hợp các đá phun trào khu vực A Lướ i - Đắk Rông phíatây Quảng Tr ị - Thừa Thiên Huế có vị trí tuổi chắc chắn tr ẻ hơn các đá trầm tích mầu đỏ tuổiJura hệ tầng A Ngo. Chúng có vị trí tuổi địa chất tương tự các đá magma khu vực tây KonTum.

Các giá tr ị tuổi tuyệt đối dẫn ra dưới đây đã đượ c công bố trong nhiều công trình khoahọc và các tài liệu lưu trữ địa chất là bằng chứng cho nhận định trên đây.



251

Bảng 1. T ổ ng hợ p các số liệu phân tích tuổi các đá andesit porphyrit

Tên đá Vị trí Tuổi(tr.n)

Phương pháp

Tác giả, nơi phân tích Hệ tầng

Đăk Rông - A Lướ i

Andesit porphyrit A Lướ i 115,3±5,8 K/Ar Tr ịnh Long, Tr ần Ngọc Nam;1999; Nhật BảnAndesit

porphyritA Lướ i 115,9 ±

2,5K/Ar Tr ịnh Long, Tr ần Ngọc Nam;

1999; Nhật BảnTây Kon Tum

Andesit porphyrit Sa Thày 102,4 ±

1,8K/Ar Tr ịnh Long, Tr ần Ngọc Nam

(1999); Nhật Bản Bảo Lộc

Andesit porphyrit

Sa Thày,Kon Tum

136 ±1,3 Rb-Sr

Tr ịnh Long, Nguyễn Xuân Bao(2000)

Bảo Lộc

Andesit porphyrit

Sa Thày,Kon Tum 98 ± 8,6 K-Ar Tr ịnh Long, Nguyễn Xuân Bao

(2000)Bảo Lộc

Andesit porphyrit Chư Prông 106,4 ±

2,3K/Ar

Tr ịnh Long, Tr ần Ngọc Nam(1999); Nhật Bản Bảo Lộc

Andesit porphyrit Chư Prông 110 ± 10 Rb/Sr Nguyễn Văn Thuấn (1999) Bảo Lộc

Dacit Kon Tum 100 -129

Ar - Arvà Rb-Sr

Nguyễn Xuân Bao, nnk (2001) Bảo Lộc

Đà Lạt

Ryolit porphyr Nha Trang 100 ± 1 K/Ar Tr ịnh Văn Long, Phạm Huy Long,Steve C.B. (1997); Hoa K ỳ

NhaTrang

Tuf ryolit Nha Trang 100 ± 1 K/Ar Tr ịnh Văn Long, Phạm Huy Long,

Steve C.B (1997); Hoa K ỳ

NhaTrang

Andesit porphyrit Bảo Lộc 100 ± 3 K/Ar

Tr ịnh Long, Phạm Huy Long,Steve C.B. (1997), Hoa K ỳ Bảo Lộc

Andesit porphyrit

Bảo Lộc 100 ± 3 K/Ar Tr ịnh Long, Phạm Huy Long,Steve C.B. (1997), Hoa K ỳ

Bảo Lộc

Từ các tài liệu trên đây, có thể thấy r ằng, sự tồn tại các xâm nhậ p, phun trào Mesozoimuộn trong khu vực tây Kon Tum và khu vực Đăk Rông - A Lướ i là hiện thực. Mức tuổi củachúng ít nhất là muộn hơn hệ tầng A Ngo, chứa hoá đá tuổi Jura sớ m - giữa, hợ p lý nhất có thể trong khoảng Jura muộn đến Kreta sớ m, chủ yếu trong giai đoạn Kreta sớ m, tương đồng mứctuổi của loạt phun trào Bảo Lộc - Nha Trang tiêu biểu cho khu vùng rìa lục địa tích cực Mesozoimuộn Đà Lạt.2. Đặc điểm thạch địa hoá

Bảng dưới đây, tổng hợ p các k ết quả phân tích silicat các đá xâm nhậ p và phun trào tiêu biểu cho các đối tượng đang xem xét. Có ba tậ p mẫu tiêu biểu cho 3 khu vực. Đó là khu vực ĐăkRông- A Lướ i, khu vực Tây Kon Tum và khu vực đới Đà Lạt.

Bảng2. Tổng hợp các kết quả phân tích silicat các đá phun trào Đắ k Rông- A Lưới- Sa ThàySTT Kí hiệu

mẫu SiO2 TiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K 2O

1 H.6 72,18 - 17,03 0,29 0,95 0,11 0,40 0,28 0,77 4,132 H.8 73,28 - 17,13 0,11 1,15 0,11 0,40 0,28 0,48 3,753 Hh.4118 52,88 1,20 15,05 4,80 1,19 0,09 1,31 0,98 5,00 0,97

4 Hu.136 58,66 0,50 17,03 3,41 5,47 0,12 1,91 1,96 3,47 3,28



252

STT Kí hiệumẫu

SiO2 TiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K 2O

5 Hu.138 57,54 0,70 15,78 4,28 1,59 0,11 2,21 1,25 3,19 2,756 Hu.1779 72,76 0,30 15,59 3,81 2,34 0,13 2,27 1,51 2,75 2,817 Hu.2122 71,86 0,50 14,58 3,02 4,10 0,13 2,91 3,07 3,88 3,00

8 96VNL-04A 56,10 0,87 16,70 - 2,79 - 4,40 7,20 2,79 2,129 96VNL-05A 57,20 0,88 16,00 - 2,90 - 3,70 6,20 2,92 3,16

10 96VNL-40E 54,40 1,01 17,30 - 4,08 - 4,20 5,40 3,09 1,6711 96VNL-42A 50,10 1,35 17,80 - 3,88 - 4,40 6,90 3,56 2,2712 96VNL-45A 68,50 0,23 16,30 - 1,11 - 0,20 1,90 4,90 4,3013 97VM-26 70,80 0,20 13,70 - 1,30 - 0,01 1,25 4,68 4,4314 DL303 77,65 0,20 14,55 - 0,81 0,05 0,08 0,72 2,74 5,8915 KT2225 58,96 0,94 16,03 - 1,56 0,08 3,23 5,63 3,02 2,5816 KT4387/2 61,94 0,76 15,56 - 2,66 0,14 2,35 3,86 3,63 1,84

17 KT838 57,12 1,21 16,59 - 3,22 0,01 4,25 5,91 2,10 0,8718 KT4086 58,92 0,83 16,23 - 3,70 0,08 3,31 5,71 2,66 2,4419 KT6185 66,04 0,72 14,86 1,64 3,99 - 0,05 1,53 3,29 2,5020 KT11626 74,00 0,26 12,83 2,74 1,29 - 0,07 0,38 0,33 3,0021 KT11628 68,48 0,44 15,10 4,54 0,17 - 0,08 0,71 1,66 3,24

Ghi chú: M ẫ u 1,2- Granit porphyr ( tài liệu của S ở Khoa học và Công nghệ Quảng Tr ị , 2000 [17])-; M ẫ u 3- Đá phuntrào ( tài liệu t ờ Bản đồ địa chất Hương Hoá, 1997); Mẫu 4 đế n 7- Đá phun trào ( tài liệu t ờ Bản đồ địa chấ t Huế 1:50000, 1997); Mẫu 8 đến mẫu14 đá phun trào( tài liệu Địa chất và Tài nguyên Việt Nam , trang 280); Mẫu 15 đến21 đ á phun trào( tài liệu Bản đồ địa chất Kon Tum1:50000, 2006)

Pc B O1 O2 O3

F

U1

U2

U3

Ph

S1

S2

S3

TR

Ir

0

2

4

6

8

10

12

14

35 45 55 65 75

SiO2

N a 2 O + K 2 O

Pc B O1 O2 O3

F

U1

U2

U3

Ph

S1

S2

S3

TR

Ir

0

2

4

6

8

10

12

14

35 45 55 65 75

SiO2

N a 2 O + K 2 O

Pc Picrobazan

B Bazan

O1 Trên bão hào SiO2

O2 Andesit

O3 Acid

S 1 Bão hòa SiO2

S 2 Trachybazan

S3 Trachyandesit

T Alkalitrachyt-trachyt

R Alkalitryoliyt-ryolit

U Dướ i bão hòa SiO2

U 1 TefribazanU 2 Fonotefrif

U 3 Tefrifonolit

Ph Phonolit

F Foidok

Các đá phun trào khu vực Sa Thày, Kon TumCác Bảo Lộcđá phun trào khu vựcCác Nha Trangđá phun trào khu vực

Hình 1. Biểu đồ TAS phân loại các đá phun tràokhu vực Sa Thầy - Đắk Rông - Quảng Trị (Le Bas, 1986)



253

Na2O+K2O MgO

FeOt

Tholeiitic

(Vôi - kiềm)Calc-

Alkaline

Hình 2. Biểu đồ AFM của các đá phun trào

thuộc khu vự c Sa Thầ y - Đắ k Rông- QuảngTr ị (Irvine & Baragar, 1971)

Hình 3. Biểu đồ K 20 – Si2O (Gill, 1981)

Các đá của dải trên, tại những khu vực cụ thể chúng là một dãy phân dị liên tục từ andesit bazaltic, andesit tới dacit, trong đó phổ biến các đá trung tính chiếm ưu thế rõ r ệt.Hàm lượng SiO2 dao động trong khoảng 50,1- 77,65%, hàm lượng Al2O3 dao động trongkhoảng 12,83-17,8%, có thể thấy hàm lượ ng của Al2O3 là khá cao, hàm lượ ng của MgOtrong khoảng 0,01 – 4,4%. Trên biểu đồ AFM, các đá nghiên cứu thuộc loạt kiềm vôi và kiềmvôi cao kali. Biểu đồ SiO2 - K2O cho thấy chúng chủ yếu thuộc loạt cao Kali. Tậ p hợp các đá

phun trào và xâm nhậ p có xu thế tăng cao hàm lượ ng K2O theo chiều tăng của SiO2.Các k ết quả phân tích nguyên tố vi lượ ng thể hiện trong bảng 3. Trên các biểu đồ phân

loại các kiểu bối cảnh kiến tạo đá granit [Pearce et al, 1984] đa số các k ết quả phân tích đềurơi vào trườ ng granit cung núi lửa (VAG). Trên các biểu đồ Nb - Y và Rb - (Yb+Ta), các mẫuchủ yếu rơi vào trườ ng granit cung núi lửa (VAG) trùng với trườ ng phân bố của các mẫu cungnúi lửa Andes.

Xem xét đặc điểm phân bố các nguyên tố hiếm và đất hiếm tr ong các đá nghiên cứuđượ c chuẩn hoá vớ i chondrit có thể thấy, mặc dù các đá đượ c lấy từ các vị trí khác nhau trongkhu vực Thừa Thiên Huế, Quảng Tr ị tới Sa Thày nhưng các nguyên t ố vết có sự biến thiêntương tự nhau và trùng với trườ ng phân bố của các mẫu cung núi lửa Andes.

0.1

1.0

10.0

100.0

1000.0

La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Y b Lu

R o c k / C h o n d r i t e

96VNL-04A

96VNL-05A

96VNL-40E

96VNL-42A

96VNL-45A

97VM-26

DL303

DL1226

DL1241

DL2083

DL1314

DL1221

DL1210

DL1212

DL1237

DL1242

DL1100

DL4432/1

0.1

1.0

10.0

100.0

1000.0

R b T h N

b L a P r N d H

f E u T b Y E r Y b

R o c k / P r i m i t i v e M a n t l e

96VNL-04A

96VNL-05A

96VNL-40E

96VNL-42A

96VNL-45A

97VM-26

DL303

DL1226

DL1241

DL2083

DL1314

DL1221

DL1210

DL1212

DL1237

DL1242

DL1100

DL4432/1

KT11610 Hình 3. S ơ đồ phân bố đấ t hiế m chuẩn hóa theo Chondrite, (Sun & McDon., 1989) và sơ đồ nhện

chuẩ n hóa thành phần mantle nguyên thủ y (Sun & McDon.,1989)của các đá magma khu vự c SaThày – Đắ k Rông- Quảng Tr ị



254

Bảng 3. Thành phần các nguyên t ố vi l ượ ng trong các đá magma khu vực Dak Rông - A Lưới- Sa Thày96VNL-04A

6VNL-5A

96VNL-40E

96VNL-42A

96VNL-45A

97VM-26

DL303 DL1226 DL1241 DL2083 DL1314 DL1221 DL1210 DL1212 DL1237 DL1242 DL1100 DL4432/1 KT11610

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19Rb 59 89 47 54 116 150 171,7 77,7 140,0 129,0 266,0 156,0 249,0 234,0 145,0 152,0 133,0 197,0 29,30

Ba 590 551 346 537 1010 731 725,4 259,0 495,0 463,0 692,0 395,0 619,0 592,0 651,0 269,0 445,0 336,0 317,0

Th 6 15 5,4 4,3 13 14 19,94 8,2 16,9 20,1 8.1 24.5 20.9 21.8 14.0 24,3 17,7 23,7 3,70 Nb 6 10 8 7 9 18 14,28 4,0 15,8 4,2 47,2 2,3 5,4 1,8 13,4 2,7 11,70

Ta 1 0,8 0,5 0,5 0,8 1,3 1,24 0,6 1,0 2,0 0,3 1,7 0,2 0,1 0,1 1,3 1,3 0,2 0,99La 19,6 24 20,5 30,7 46,5 54,9 63,08 21,5 19,7 26,6 8,8 23,5 24,5 23,3 31,7 36,5 36,8 24,4 18,79Ce 41,4 51,6 45,2 66 86,5 116 130,8 22,9 34,5 61,2 37,1 41,2 69,0 60,8 61,0 64,4 49,3 61,5 41,20

Pr 4,9 6,2 5,5 8,1 9,3 13,9 13,53 6,6 4,9 6,3 4,8 5,7 5,8 6,0 6,9 8,5 9,7 6,7 7,10Sr 471 376 380 774 145 105 67,87 173,0 153,0 571,0 423,0 233,0 398,0 350,0 284,0 80,2 178,0 60,9 532,0

Nd 20,2 25,2 23 31,9 33 51,9 46,09 18,4 16,2 19,3 12,4 18,1 18,0 16,8 19,9 27,0 28,0 20,0 20,60Zr 96 104 95 118 158 158 149,3 304,0 337,0 134,0 17,8 270,0 13,9 12,6 14,2 243,0 254,0 7,9 119,0Hf 3,1 4,9 3,6 4,7 9,3 11 5,38 6,7 5,6 3,6 0,6 6,1 0,4 0,4 0,5 4,5 6,8 0,5 2,76Sm 4,4 5,4 4,6 6,4 5,8 10,1 8,21 4,5 3,8 3,6 5,4 4,3 5,2 3,8 4,7 6,4 5,7 7,7 4,37Eu 1,27 1,15 1,27 1,93 1,28 2,09 1,25 1,2 0,7 0,7 0,8 0,7 0,7 0,7 0,7 0,6 1,0 0,4 1,24

Gd 4,3 4,9 4,8 5,8 5,2 8,5 7,16 4,1 3,7 3,0 3,4 3,5 3,3 2,6 4,1 5,0 4,9 4,7 4,79Tb 0,7 0,9 0,8 0,8 0,9 1,5 1,09 1,0 0,9 0,6 1,3 0,7 1,3 1,1 1,4 1,2 0,8 1,6 0,60

Dy 4,2 4,4 4,1 4,2 4,5 9 6,24 3,6 3,4 2,8 2,7 3,3 2,4 2,2 3,4 4,7 3,9 4,4 4,04Y 21 21 17 19 20 48 32,46 16,1 15,6 13,9 10,3 13,2 8,6 7,1 12,5 22,1 21,3 16,3 19,74

Ho 0,86 0,88 0,87 0,91 0,92 1,76 1,27 1,0 1,0 0,6 1,0 0,8 0,8 0,8 1,1 1,4 0,8 1,3 0,75Er 2,6 2,7 2,6 2,1 2,8 5,2 3,74 2,3 2,3 1,7 2,5 2,1 2,8 0,9 2,5 3,0 2,3 3,4 2,14Tm 0,4 0,4 0,4 0,3 0,4 0,7 0,59 0,4 0,4 0,3 0,4 0,3 0,3 0,2 0,4 0,5 0,3 0,5 0,31

Yb 2,4 2,4 2,4 2 3 4,9 3,83 2,1 2,1 1,8 1,8 1,9 1,6 1,4 2,3 2,8 2,3 2,8 1,83Lu 0,35 0,38 0,36 0,29 0,5 0,71 0,58 0,3 0,3 0,2 0,3 0,3 0,3 0,2 0,4 0,4 0,4 0,4 0,28

Ghi chú: Các mẫu từ 1 đến 19 tham khảo tài liệu Bùi Minh Tâm, 2002 ( trang 280- 283, cuốn Địa chất và Khoáng sản Việt Nam )



255

VAG+syn-COLG

WPG

ORG

1

10

100

1000

10000

1 10 100 1000 10000

Y

N b

Syn-COLG WPG

ORG

VAG

1

10

100

1000

10000

1 10 100 1000 10000

Y+Nb

R b

Hình 5. Biểu đồ Y-Nb (Pearce, 1984) Hình 6. Biểu đồ Y-Nb ( Pearce, 1984)

3. Các đặc điểm biến đổi sau magma và mối liên quan vớ i khoáng sản

Khu vực Đăk Rông - A Lướ i, hoạt động biến chất nhiệt dịch như lục hóa, propylithóa, beresit hóa và argilit hoá phát triển mạnh mẽ cùng vớ i các quá trình biến chất độnglực. Xuất hiện r ất nhiều khoáng vật biến chất nhiệt dịch nhiệt độ thấ p gồm sericit, chlorit,calcedon, epidot, ankerit. Các khoáng vật sulphur tiêu biểu gồm galena, pyrit, chancopyrit,antimonit. Vàng dạng hạt nhỏ và siêu mịn, hàm lượng vàng dao động từ <1g/t đến 9-10g/t.

Mối liên quan của các thành tạo núi lửa tuyến Đắk Rông phía tây Quảng Tr ị vớ icác quá trình biến chất trao đổi cạnh mạch và khoáng sản vàng đã đư ợ c chúng tôi trình

bày chi tiết trong công trình “Các thành hệ biến chất trao đổi nhiệt dịch và mối liên quanvớ i quặng hoá vàng lấy ví dụ khu vực phía Tây Quảng Tr ị vùng Bắc Trung Bộ ”.

Tại khu vực XiPa, theo cường độ của hoạt động sulphur hóa, có thể khoanh định

các đớ i quặng chiều r ộng từ 25 đến 175m, chiều dài từ 500 đến trên 1000m, hàm lượ ngAu ≥ 0,05 ppm. Đớ i quặng có cấu trúc phân nhánh, không gian phân bố trùng lặ p hoàntoàn với các đớ i biến chất nhiệt dịch. Hàm lượ ng các khoáng vật sulphur cũng như hàmlượng vàng tăng tỷ lệ thuận với cường độ quá trình biến chất nhiệt dịch. Trong phạm vicác đớ i biến chất nhiệt dịch có thể phân biệt nhóm đá cấu tạo đơn giản gồm tổ hợ p cộngsinh (THCS) thạch anh – sericit – hydrosericit - kaolinit và nhóm đá biến chất cấu tạo

phức tạ p gồm THCS thạch anh – hydrosericit - kaolinit chứa các mạch ankerit - chlorit.Hàm lượ ng Au cao nhất theo các tài liệu phân tích khoảng 4 g/t.

Khu vự c Tây Kon Tum. Các tài liệu điều tra mớ i nhất cho thấy, liên quan với các đá phun trào kiểu Bảo Lộc - Nha Trang có vàng và đồng kiểu nhiệt dịch phun trào. Liên quanvớ i các các xâm nhậ p kiềm vôi kiểu Định Quán có vàng nhiệt dịch xâm nhậ p và các biểuhiện đồng vàng molipden.4. Một vài nhận xét tổng quan về phân bố không gian, bối cảnh nguồn gốc

Từ các tổng hợp trên đây, có thể nhận thấy, hai khu vực Tây Kon Tum và Đăk Rông- A Lưới đều có các hoạt động magma Mesozoi muộn. Các k ết quả khảo sát từ các tài liệu

phân tích cho thấy, chúng có các đặc điểm khá tương đồng về mặt địa chất, thành phầnthạch học, thành phần hoá học và các đặc điểm thạch địa hoá.

V ề mặt địa chấ t , đa số các thể phun trào có quy mô nhỏ, dướ i dạng mạch dạngtuyến và các thể có kích thướ c không lớn đến r ất nhỏ. Các đai mạch có quan hệ xuyêncắt, lấp đầy các đứt gẫy. Vắng mặt các đá trầm tích phun trào.

V ề mặt thạch, địa hoá



256

Tại những khu vực cụ thể các đá phun trào là một dãy phân dị liên tục từ andesit bazaltic, andesit tới dacit, trong đó phổ biến các đá trung tính chiếm ưu thế rõ r ệt.

M ố i liên quan vớ i khoáng sản.Khu vực Đăk Rông - A Lướ i liên quan với vàng và đa kim; Xuất hiện r ất nhiềukhoáng vật biến chất nhiệt dịch nhiệt độ thấ p gồm sericit, chlorit, calcedon, epidot, ankerit. Cáckhoáng vật sulphur tiêu biểu gồm galena, pyrit, chancopyrit, antimonit. Vàng dạng hạt nhỏ vàsiêu mịn, hàm lượng vàng dao động từ <1g/t đến 9-10 g/t.

Khu vực tây Kon Tum liên quan tớ i hiện tượ ng biến đổi sau magma n hư h iệntượ ng lục hóa, hiện tượ ng propylit hóa, hiện tượ ng biến chất nhiệt dịch thạch anh hóa,sericit hóa và đi kèm vớ i nó liên quan tớ i các khoáng sản Cu-Au-Mo.

Trên quy mô khu vực, các xâm nhậ p phun trào Mesozoi muộn Bảo Lộc - NhaTrang và Định Quán phân bố r ộng rãi trên cấu trúc rìa lục địa tích cực Mesozoi muộn ĐàLạt. Mô hình tiến hoá kiến tạo Việt Nam và diện tích k ế cận giai đoạn Jura muộn - Kreta,

theo Tr ần Văn Trị, Nguyễn Xuân Bao đượ c trình bày trong hình vẽ dưới đây [15].

Hình 6. Mô hình tiế n hóa kiế n t ạo khu vự c Sa Thày - Huế - Quảng Tr ị (theo Tr ần VănTr ị và nnk 2009 có sử a chữ a)

Theo mô hình này, các xâm nhập phun trào đang mô tả có thể liên quan nguồngốc với đớ i hút chìm Pacific Biển Đông cổ ở phía nam và đớ i hút chìm Mesothethys ở

phía tây. Các đá xâm nhậ p phun trào Bảo Lộc Nha Trang và Định Quán đượ c xem là cónguồn gốc từ nguồn Manti bị hỗn nhiễm và tr ộn lẫn vỏ liên quan với đớ i hút chìm [15].

Vấn đề cần tiế p tục xem xét là, bối cảnh thành tạo, nguồn gốc các đá magma phun trào xâm nhậ p Mesozoi muộn khu vực Tây Kon Tum và Đăk Rông- A Lướ i vàmối liên quan nguồn gốc vớ i các khoáng sản.5. Kết luận

1. Bằng các tài li

ệu địa ch

ất th

ực t

ế c

ũng như tổng h

ợ p các tài li

ệu, ch

ứng minh s

ự tồn tại các hoạt động magma Mesozoi muộn khu vực Tây Kon Tum và khu vực Đăk Rông

- A Lướ i . Dải phun trào-xâm nhập nông A Lướ i - Đắ k Rông phía tây Thừ a Thiên Huế -

Quảng Tr ị phương tây bắc-đông nam tuổi Mesozoi muộn bao gồm tổ hợp các đá tướ ng phun trào, phun nổ thành phần bazan – andesit – dacit - ryolit và tuf của chúng đi cùng vớ icác thể xâm nhậ p nông granit porphyr, granophyr loạt kiềm vôi. Chúng có mối liên quannguồn gốc vớ i các khoáng sản vàng và đa kim.

Các xâm nhậ p phun trào Mesozoi muộn khu vự c Tây Kon Tum bao gồm các đáandesit, dacit, ryolit, xâm nhậ p diorit, granodiorit và granit loạt kiềm vôi. Chúng có mối liênquan nguồn gốc vớ i khoáng sản vàng - đồng và vàng - đồng -molipden.

2. Vị trí tuổi địa chất hợ p lý nhất của chúng theo các tài liệu hiện có trong khoảngJura muộn - Kreta sớ m, chủ yếu là Kreta sớ m tương ứng vớ i mức tuổi các magma xâm



257

nhậ p phun trào kiểu Bảo Lộc - Nha Trang và Định Quán phân bố r ộng rãi trong đ ới Đà Lạt,liên quan vớ i bối cảnh rìa lục địa tích cực.

3. Trong tương lai cần tiế p tục nghiên cứu, làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc địa chất,thành phần vật chất, quy luật phân bố, mối liên quan vớ i khoáng sản của các thành tạo

magma Mesozoi muộn trong các khu vực Tây Kon Tum, Đăk Rông - A Lướ i góp phần làmsáng tỏ, chính xác hoá bìnhđ ồ địa chất khu vực Trung Bộ và Tây Nguyên cũng như d ự báosinh khoáng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO[1]. Lê Tiến Dũng, Phạm Thị Vân Anh, Tô Xuân Bản. Các thành tạo phun trào và xâmnhậ p Mesozoi muộn tuyến A Lướ i – Đắk Rông phía Tây Quảng Tr ị và Thừa Thiên Huế.Tạ p chí Các khoa học về Trái đất. Số 2 (T.27)/2005. Trang 133-141.[2]. Lê Tiến Dũng và nnk, 2000 . Các thành hệ biến chất trao đổi nhiệt dịch ở phía tâyQuảng Tr ị bắc Trung Bộ và mối liên quan của chúng vớ i quặng hoá vàng. Tạ p chí Địa chất,A, số 272, 9-10/2002. Trang 29-37.

[3]. Lê Tiến Dũng và nnk, 2011, 2012. Báo cáo tổng k ết đề tài “Nghiên cứu đánh giá tiềm năngdải khoáng hoá Au – Cu - Mo ở Sa Thầy - Đăk Tô để phục vụ cho việc quy hoạch, đầu tư khaithác khoáng sản hợ p lý tỉnh Kon Tum”. Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Kon Tum.[4]. Thân Đức Duyện, 2006. Địa chất và khoáng sản nhóm tờ Kon Tum tỷ lệ 1:50000. CụcĐịa chất và Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.[5]. Vũ Mạnh Điển và nnk, 1993. Địa chất và khoáng sản nhóm tờ Nam Đông tỷ lệ 1:50000. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.[6]. Vũ Mạnh Điển và nnk, 1997. Địa chất và khoáng sản nhóm tờ Hướ ng Hoá tỷ lệ 1:50000. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.[7]. Lepvirier. C, Maluski H, Nguyễn Văn Vượ ng, 1997. Indosinian NW - =Trending shearzones within the Truong Son belt 40Ar - 39Ar Triassic Cretaccous to Cenozoic oveprints.

Tectonophysics/283, Issues 1–4, 30 December 1997, trang 105–127.[8]. Eric A. K. Middlemost, 1988. Magmas and magmatic rock. Longman group Ltd,Singapore.[9]. H. M. Prichard, T. Alabaster, 1993. Magmatic processes and plate tectonics. Geologicalsociety London.[10]. Tr ần Tính và nnk, 1994. Địa chất và khoáng sản 1:200000 nhóm tờ Kon Tum - BuônMê Thuật. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.[11]. Phạm Huy Thông và nnk, 1997. Địa chất và khoáng sản nhóm tờ Huế tỷ lệ 1:50000.Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.[12]. Nguyễn Văn Thuấn, 1995. Tài liệu mớ i về các thành tạo núi lửa ở Chư Prông - GiaLai và các khoáng sản liên quan. Địa chất Khoáng sản Dầu khí Việt Nam, số 1:115-120, Hà

Nội.[13]. Đào Đình Thục, Huỳnh Trung (đồng chủ biên), 1995. Địa chất VN, tâp II. Các thànhtạomagma. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.[14]. Nguyễn Văn Trang và nnk, 1986. Địa chất và khoáng sản loạt tờ Huế-Quảng Ngãi tỷ lệ 1:200000. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.[15]. Tr ần Văn Trị và Vũ Khúc (đồng chủ biên), 2009. Địa chất và tài nguyên Việt Nam.

Nxb Khoa học tự nhiên và công nghệ. trang 279-288.[16]. Marjorie Wilson, 1989. Igneous petrogenesis. Chapman & Hall, 2-6 Boundary Row,London.

http://www.sciencedirect.com/science/journal/00401951/283/1

http://www.sciencedirect.com/science/journal/00401951/283/1



258

[17]. Lê Tiến Dũng và nnk, 1999. Địa chất và khoáng sản tỉnh Q.Trị. Lưu trữ Sở KHCNtỉnh Quảng Trị.

SUMMARYGeological and petrological chracteristics of Late Mesozoic magmatic rocks in west

Kon Tum and Dakrong-A Luoi areasNguyen Huu Trong, Ha Thanh Nhu, Ngo Xuan DacUniversity of Mining and Geology

Magmatic rocks occurred in the west of Kon Tum and in Dakrong-A Luoi areas,west of Thua Thien Hue-Quang Tri, consist of basalt, andesite, dacite, rhyolite and

porphyry granite and granophyres. The petrological and geological features of the rocksindicate that they are of, tephra, lava flow and and hypabyssal-sub-effusive facies. Mostof them have been dated asEarly Cretaceous age. Chemical composition of the rocks

suggests they are part of high potassium calc-alkaline series that were generated in Andean-type active continental margins. In Dakrong-A Luoi area, metasomatic activities such as chloritisation, prophylitisation,

beresitisation and argilitisation are strongly occurred in the magmatic rocks and arerelated to the development of gold, silver and polymetallic mineralisations. In west of

Kontum area, gold and copper mineralizations related to hydrothermal-altered Bao Loc-Nha Trang-type volcanic rocks and -hydrothermal copper-gold -molybdenumoccurrences related to Dinh Quan-type calc-alkaline intrusion rocks.

Ngườ i biên tậ p: TS. Ph ạm Trung H i ế u



259


ĐẶC ĐIỂM HÓA LÝ MÔI TRƯỜNG NƯỚC MẶT KHU VỰC TÂY NAM HẠ LƯU SÔNG ĐÁY

Đặng Thị Vinh, Nguyễn Khắc Giảng Ngô Xuân Đắc, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Tóm tắt: Trên cơ sở nghiên cứu đặc điểm hóa lý môi tr ường nước mặt khu vực tây nam hạlưu sông Đáy, bài báo đ ã làm sáng t ỏ vai trò quan trọng của các kim loại nặng đối với môitrường nước mặt; các chỉ số hóa lý môi trường cơ bản như: pH, Eh, Ec và một số chất gây ônhiễm khác của nước mặt thuộc vùng nghiên c ứu. Các kết quả phân tích đã được xử lý bằng

phần mền MINPET để xây dựng các biểu đồ so sánh với tiêu chuẩn nước mặt (QCVN08:2008), t ừ đó làm cơ sở cho việc đánh giá chất lượng nước mặt của vùng nghiên cứu. Kếtquả nghiên cứu cònchỉ ra các nguyên nhân gây ô nhi ễm chủ yếu và một số đề xuất một số giải

pháp nh ằm khắc phục, hạn chế hiện trạng ô nhiễm nước mặt cho vùng nghiên cứu. 1. Mở đầu

Trong những năm g ần đ ây, các hoạt động n hằm p hát triển kin h tế, đ em lại lợinhuận cho nước ta không ngừng tăng cao. Các ngành công nghiệp, du lịch, dịch vụ đượcquan tâm và được đầu tư vốn để mở rộng quy mô hoạt động, nâng cao chất lượng sản

phẩm cũng như chất lượng phục vụ... Nhưng mặt trái của việc phát triển kinh tế đó làmột trong những nguyên nhân góp phần sự hủy hoại môi trường sinh thái. Các chất thảitừ các nhà máy, các xí nghiệp sản xuất cho đến rác thải sinh hoạt từ các khu du lịch... đãlàm ô nhiễm môi trường. Trong đó, môi trường nước mặt sẽ bị chịu ảnh hưởng trực tiếphoặc gián tiếp từ nguồn phát thải. Mặt khác, khu vực Tây Nam hạ lưu sông Đáy trongthời gian gần đây có sự phát triển nhanh chóng các ngành công nghiệp nặng (xi măng,gạch ngói…), khai thác nguồn đất ven biển vào việc nuôi trồng thủy sản, phát triển cácngành giao thông, vận tải, du lịch - dịch vụ…đã góp phần ảnh hưởng tới môi trường

sinh thái cho vùng nghiên cứu. Vì vậy, việc nghiên cứu làm rõ các đặc điểm hóa lý môitrường, đánh giá chất lượng nước và đưa ra một số giải pháp nhằm giảm thiểu hiệntr ạng ô nhiễm nước mặt cho khu vực này là rất cần thiết.2. Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 2.1. V ị trí địa lý

Vùng nghiên cứuthuộc khu vực Tây Nam hạlưu sông Đáy, với phía Tây- Tây Nam là quốc lộ 1A(đoạn chạy qua tỉnh NinhBình), phía Nam - Đông

Nam tiếp giáp với ThanhHóa và Biển Đông, ph íaBắc - Đông Bắc t iếp giápvới tỉnh Nam Định (hình 1)

Hình 1. V ị trí vùng nghiên cứu trên bản đồ miền Bắc Việt

nam



260

2.2. Đặc điểm địa hình, địa mạo + Dạng địa hình đồng bằng ven biển chiếm hầu hết diện tích vùng nghiên

cứu, nhìn chung dạng địa hình này khá bằng phẳng hơi nghiêng về phía biển, độ caothay đổi từ 0,8 đến 1m.

+ Dạng địa hình núi đá vôi chiếm diện tích nhỏ và phân bố tập trung ở phíatây nam của vùng nghiên cứu, với độ cao trung bình 90 - 120 m [2]. 2.3. Đặc điểm thủy văn

a) H ệ thống sông n gòiVùng nghiên c ứu có 3 con sông chảy qua: sông Đáy, sông Vạc và sông Tống Càn.Sông Đáy là con sông lớn nhất trong vùng và là chi lưu của sông Hồng, lưu

lượng nước vào mùa mưa khoảng 13.500m3/s và vào mùa khô khoảng 5600m 3/s [2].Sông Vạc bắt nguồn từ ha i nhánh sông Chanh và sông Luồn của sông Hoàng

Long chảy qua các huyện Yên Khánh, Yên Mô, Kim Sơn và đổ vào sông Đáy tại xãThượng Kiệm. Sông nhỏ, hẹp, lưu lượng nước mùa mưa khoảng 1800 -2000m3/s,mùa khô khoảng 800 -1000m3/s.

Sông Tống Càn bắt nguồn từ Bỉm Sơn Thanh Hóa, chảy qua Hà Trung, Nga Sơn -Kim Sơn rồi đổ ra biển. Đoạn chảy qua vùng nghiên cứu dài khoảng 9 km, sông này nhỏ hẹpdòng chảy chậm. Lưu lượng về mùa mưa khoảng 2500 m3/s và mùa khô kho ảng 1200 m3/s.

Ngoài ra, còn có các con sông nhỏ nh ư sông Bút, sông Cải Cách, sông YênLâm, sông Mới, sông Lai Thành, sông Kê Đồng, sông Trà Tu...

b) H ệ thống kênh mương Trong vùng có h ệ thống kênh mương dẫn nước ngọt dày đặc.c) Các hồ chứa nước Hồ Yên Thắng, Hồ Mùa Thu và hồ Đồng Thái nằm ở phía đông nam thị xã Tam

Điệp. Ngoài ra, trong vùng còn một số hồ nhỏ nằm rải rác trong vùng nghiên cứu.2.4. Các thành t ạo địa chất2.4.1. Các thành tạo địa chất trước Đệ tứ

Theo k ết quả nghiên cứu của Lê Tiến Dũng năm 2007 - 2008 [3] cho thấy: cácthành tạo nền địa chất trước Đệ tứ gồm các đá các đá sét bột kết, sét kết, bột kết xen cátk ết phân lớp mỏng đến vừa của hệ tầng Cò Nòi (T1cn). Đá vôi thuộc hệ tầng Đồng Giao(T2ađg ) và đá sét kết, sét vôi, bột kết vôi màu xám, xám đen, xám vàng, cấu tạo phândải mỏng xen các lớp cát kết hạt nhỏ của hệ tầng Nậm Thẳm (T2lnt ).2.4.2. Các thành t ạo trầm tích bở rời hệ Đệ tứ (Q)

- Các thành tạo trầm tích Pleistocen thượng thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc (Q 13vp).

Trong vùng nghiên cứu, các trầm tích hệ tầng chỉ lộ ra với diện tích nhỏ theo ven rìa

đồng bằng xen giữa núi, còn khối lượng chủ yếu bị phủ dưới các trầm tích trẻ hơn.- Các thành tạo trầm tích Holocen hạ - trung thuộc hệ tầng Hải Hưng ( Q21-2hh):

Trong vùng nghiên cứu có lộ ra trầm tích biển của hệ tầng Hải Hưng gồm sét, sét bột màuxám, xám vàng, bột sét lẫn ít cát màu xám, xám tro nhạt, lẫn nhiều vỏ hến, chứa phong phúvi cổ sinh và bào tử phấn hoa.

- Các thành tạo trầm tích Holocen thượng thuộc hệ tầng Thái Bình ( Q23tb) phân

bố rộng rãi trong vùng nghiên cứu, gồm: Các thành tạo trầm tích biển với thành phầncát hạt mịn, cát pha sét màu xám, xám tro nhạt, lẫn nhiều vỏ hến và vẩy muscovit. Trầmtích biển - đầm lầy gồm bột cát lẫn sét màu xám đen, nâu chứa di tích động thực vật vàchứa bào tử phấn hoa. Trầm tích sông - biển gồm bột cát, bột sét pha ít cát màu xám,xám nâu, xám vàng lẫn nhiều vảy muscovit, chứa vi cổ sinh. Trầm tích sông - đầm lầy

gồm sét bột màu xám sẫm, xám đen chứa mùn thực vật màu đen đang phân hủy, chứa



261

bào tử phấn hoa. Trầm tích sông bột sét màu xám, xám nâu (tr ầm tích ngoài đê), bột sét pha cát màu nâu, xám nâu (tr ầm tích trong đê) chứa bào tử phấn hoa [5].

Chỉ dẫn: : Tr ầm tích Đệ tứ

(edQ).Tr ầm tích của hệtầng Thái Bình (Q2

3tb).Tr ầm tích của hệ

tầng Hải Hưng (Q21-

2hh).Tr ầm tích của hệ

tầng Vĩnh Phúc(Q1

3vp).Hệ tầng Đồng

Giao (T2ađg).

Sông, hồ Đứt gẫy.

Đường giaothông.

Hình 2. S ơ đồ địa chất khu vực Tây Nam hạ lưu sông Đáy

3. Đặc điểm môi trường nước mặt khu vực Tây nam hạ lưu sông Đáy 3.1. Các ch ỉ số hóa lý môi trường nước mặt c ủa khu vực nghiên cứu Trong quá trình nghiên cứu địa hóa môi trường nước khu vực Tây nam hạ lưu

sông Đáy, nhóm tác giả đã tiến hành khảo sát thực địa, nghiên cứu nước mặt tại các consông (Sông Đáy, sông Hoàng Long, sông Tống Càn, Sông Vạc, Sông Vân, sông TràTu…), mương ruộng lúa, các lạch ở bãi triều hiện đại, các hồ, các đầm và đo trực tiếpcác chỉ tiêu hóa lý môi trường như độ pH, Eh, Ec, độ muối, T 0 của nước mặt tại 37điểm, trong đó lựa chọn 24 mẫu nước mặt đi phân tích các loại, các mẫu nước đã được

bảo quản bằng các dung dịch hóa chất và nhiệt độ thích hợp theo quy tắc trước khi đưavề phòng thí nghiệm phân tích. Kết quả xác định các thông số môi trường được thể hiệnở bảng 1.



262

Bảng 1. Các chỉ số hóa lý môi trường nước mặt khu vực Tây nam hạ lưu sông Đáy

TT Số hiệumẫu

Chỉ s hoá lý môi trường Loại nước pH Eh

(Mv)Ec

(ms/cm)Độ

muối%o

Nhiệtđộ

(0C)

1 NB08/W 7,36 0,61 >1,000 5 28,2 Nước sông - Sông T ng Càn 2 NB09/W 8,05 0,57 >1,000 15 29 Nước sông - g n cửa sông T ng Càn 3 NB10/W 7,88 0,58 >1,000 0,3 30 Nước sông - cửa sông Đáy 4 NB11/W 7,41 0,60 0,884 0,4 28 Nước sông Vạc 5 NB12/W 7,31 0,61 0,298 0,2 27,5 Nước sông Đáy (g n b n đò Mười) 6 NB14/W 7,82 0,58 0,198 0,2 27 Nước sông Đáy (g n b n đò Xanh).

7 NB15/W 8,21 0,56 1,000 0,5 28 Nước sông Đáy - đoạn chảy qua Quang Thiện,Kim Sơn, Ninh B ình.

8 NB16/W 7,84 0,58 0,192 0,3 27 Nước sông Đáy - đoạn chảy qua Khánh An,Yên Khánh, Ninh Bình

9 NB17/W 7,40 0,60 0,293 0,1 27 Nước sông Đáy - cách c u Ninh Bình khoảng500m về Phía Bắc

10 NB18/W 7,14 0,62 0,292 0,1 27 Nước sông Đáy, cách đi m khảo sát NB17khoảng 5 km về phía Đông Nam

11 NB58/W 6,9 0,63 0,356 - 28 Nước sông Vân 12 NB28/W 7,01 0,63 0,373 - 29 Nước sông Mới

13 NB34/W 7,19 0,62 0,767 - - Nước sông Trà Tu- đoạn chảy qua Xã Mai Sơ n,Yên Mô, Ninh Bình

14 NB26/W 7,59 0,59 0,644 -0,1 28,5 Nước sông Đáy (đoạn chảy qua xã Kim Tân- Kim Sơn)

15 NB31/W 7,49 0,60 0,816 - 29 Nước sông C u Hội. 16 NB23/W 7,74 0,58 >1,000 - 31,5 Nước sông T ng Càn. 17 NB24/W 7,71 0,59 0,834 0,3 30,5 Nước sông Cà Mâu.18 NB37/W 7,73 0,58 0,377 - 29 Nước sông Hoàng Long 19 NB101/W 6,77 0,64 0,682 0,2 - Nước sông Vạc. 20 NB29/W 7,4 0,60 0,565 - 29 Nước sông Nạc. 21 NB32/W 8,44 0,54 0,445 - 28,5 Nước h Đ ng Thái.

22 NB36/W 7,07 0,62 1,530 1 26 Đ m hoang - Xã Ninh Xuân - Hoa Lư 23 NB38/W 7,28 0,61 0,397 - - Đ m hoang - xã Gia Lạc - Gia Vi n.

24 NB39/W 6,71 0,64 0,556 - 28 Đ m l y c - Xã Thượng Hoàng - Nho Quan- Ninh Bình

25 B20/1/W 8,19 0,56 1,000 15 - Đ m nuôi tôm ven bi n xã Kim Đông - KimSơn – Ninh Bình.

26 NB57/W 6,95 0,63 0,897 - 27,5 Nước ruộng lúa - Xã Ninh Hải - Hoa Lư - Ninh Bình

27 NB61/W 7,14 0,62 0,385 0,1 28 Nước ruộng lúa – xã Khánh Cường - YênKhánh - Ninh Bình

28 NB110/W 8,29 0,55 1,588 - - Nước ruộng lúa - Xóm 8 - Ti n Thành - KimSơn - Ninh Bình

29 NB111/W 8,52 0,54 1,595 - - Nước ruộng lúa - Xã Định Hóa - Kim Sơn - Ninh Bình

30 NB112/W 9,08 0,50 1,108 - - Nước ruộng lúa - Xã Kim Tân - Kim Sơn - Ninh Bình31 NB113/W 8,35 0,55 1,011 - - Nước ruộng lúa - Xóm 8A - xã C n Thoi -

Kim Sơn - Ninh Bình

32 NB114/W 7,63 0,59 1,758 - - Nước ruộng lúa - Xã Hùng Ti n - Kim Sơn - Ninh Bình

33 NB25/W 6,55 0,65 0,950 0,2 - Nước ruộng lúa - Lưu Phương - Kim Sơn - Ninh Bình

34 NB27/W 7,07 0,62 1,283 - 27 Nước ruộng lúa - xã H ng Ti n- Kim Sơn- Ninh Bình

35 NB60/W 7,09 0,62 0,530 0,1 31 Mương ruộng lúa - Xã Khánh Lợi, YênKhánh, Ninh Bình

36 NB30/W 8,13 0,56 1,516 - 28 Mương ruộng lúa - Xã Yên Nhân - Yên Mô - Ninh Bình

37 NB19/W 8,04 0,57 1,000 4 32 Lạch của bãi tri u hiện đại thuộc huyện KimSơn - Ninh Bình



263

Qua k ết quả nghiên cứu trên thấy rằng nước mặt trong vùng nghiên cứu có độ pH dao động từ 6,55 - 8,44; Eh có giá tr ị từ 0,50 - 0,65 mV. Các giá tr ị pH và Eh đềunằm trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn nước mặt của Bộ tài nguyên và môi trường

năm 2008. Độ dẫn điện (Ec) có giá trị phổ biến từ 0,192 - 0,950 mS/cm, các mẫu nướcmặt ở khu vực ven biển đều có độ dẫn Ec >1 m/cm và độ muối khá lớn, nguyên nhân làdo nước mặt ở đây bị pha trộn với nước biển mỗi khi triều lên.3.2. Các nguyên t ố kim loại nặng

Để đánh giá hiện trạng môi trường các kim loại nặng trong vùng nghiên, cáctác giả đã dựa vào các chỉ tiêu kim loại nặng theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia vềchất lượng nước mặt (QCVN 08:2008/BTNMT) của Bộ tài nguyên và môi trường. Cụthể, khi phân tích các mẫu nước mặt trong vùng nghiên cứu, nhóm tác giả đã lựa chọnra các nguyên tố đặc trưng cho chất lượng nước để phân tích như: Mn, Fe tổng, Ni, Cr 3+,Cr 6+, Cu, Pb, Zn, Cd, As, Hg. K ết quả phân tích được thể hiện trong bảng 2.

Bảng 2. K ết quả phân tích hàm lượng các kim loại nặng một số mẫu nước mặt thuộckhu vực Tây Nam hạ lưu sông Đáy

TT Số hiệu mẫu Hàm lượng các kim loại nặng (µg/l)Mn Fe Ni Cr Cr Cu Pb Zn Cd As Hg

1 NB23/W 58 71 7,12 <1 6,24 4 10,1 <1 2,83 2 0,432 NB26/W 63 220 2,64 <1 5,63 3 0,64 <1 0,64 8 0,423 NB27/W 70 60 5,29 <1 2,63 3 2,6 <1 1,37 12 0,374 NB28/W 60 110 3,45 <1 9,87 2 0,36 <1 0,29 8 0,355 NB34/W 50 240 3,16 <1 4,72 3 0,93 <1 0,36 7 0,436 NB58/W - 100 0,22 0,61 3,71 3,73 1,35 <1 0,15 8 0,127 NB60/W - 190 0,43 0,67 3,82 4,28 1,37 <1 0,51 20 0,17

8 NB19/W 40 80 6,36 <1 2,17 17 38,5 <1 1,24 6 0,419 NB32/W 90 130 4,18 <1 5,58 2 0,26 <1 0,40 4 0,3610 NB20/1/W 80 20 4,25 <1 4,28 58 152,9 <1 0,92 5 0,43

11TCVN

08:2008

A1 - 500 100 50 10 100 20 500 5 10 1A2 - 1000 100 100 20 200 20 1000 5 20 1B1 - 1500 100 500 40 500 50 1500 10 50 1B2 - 2000 100 1000 50 1000 50 2000 10 100 2

Các k ết quả phân tích này đã được xử lý bằng phần mềm MINPET để lập ra các biểu đồ so sánh với các chỉ tiêu của Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt(QCVN 08: 2008) của Bộ tài nguyên và môi trường. Kết quả được thể hiện ở hình 3,trong đó các chỉ tiêu của QCVN 08: 2008 được dùng để chuẩn hóa trong phép so sánh(các giá tr ị trong quy chuẩn quốc gia được quy ước bằng 1).

Từ các biểu đồ so sánh hình 3a, 3b, 3c thấy rằng đa số các tổ phần như Cu, Ni,Cd, Hg, Cr 3+ và Cr 6+ đều có hàm lượng dưới giới hạn cho phép. Điều này đồng nghĩavới nước mặt trong vùng nghiên cứu chưa bị ô nhiễm bởi các nguyên tố trên. Tuy vậynước mặt trong vùng nghiên cứu có biểu hiện ô nhiễm cục bộ chì (Pb) và arsen (As), cụthể như sau:

Nước mặt ở đầm nuôi tôm ven biển xã Kim Đông - Kim Sơn – Ninh Bình( NB20/1/W) và nước tại bãi triều hiện đại huyện Kim Sơn (NB19/W) có hàm lượng (Pb) vượt quá giới hạn cho phép của nước loại A (hình 3a và 3b). Nếu theo tiêu chuẩnB1 (biểu đồ - hình 3c) thì hàm hàm lượng Pb của nước tại đầm nuôi tôm này vẫn còn

cao gấp 3 lần so với giới hạn cho phép.



264

0 , 0 0 1

0 , 0 1

0 ,1

1

8

A s C d Pb C r 3C r 6C u Zn N i H g S a m p l e / Q C V N 0 8 n m C

a - A 1 ( m g / l )

(a)

0 , 0 0 0 80 , 0 0 1

0 , 0 1

0 ,1

1

8

A s C d Pb C r 3C r 6C u Zn N i H g S a m p l e / Q C V N 0 8 n m C

a - A 2 ( m g / l )

(b)

0 , 0 0 0 5

0 ,0 0 1

0 , 0 1

0 ,1

1

4

A s C d Pb C r3C r6 C u Zn N i H g S a m p l e / Q C V N 0 8 n m C a - B

1 ( m g / l )

(c) Hình 3. Biểu đồ so sánh hàm lượng một số kim loại nặng trong các mẫu nước mặt

thuộc khu vực nghiên cứu với QCVN 08: 2008/BTNMT (hình 3a: theo tiêu chuẩn của nước

loại A1; hình 3b: theo tiêu chuẩn của nước loại A2 ; hình 3c: theo tiêu chuẩn của nước loại B1 ) Nguyên tố As của nước mặt tại mương ruộng lúa - Xã Khánh Lợi, Yên Khánh, Ninh

Bình và nước ruộng lúa - xã Hồng Tiến, Kim Sơn, Ninh Bình có hàm lượng vượt giới hạn cho phép của nước loại A1 nhưng ở mức thấp (hình 3a). Theo tiêu chuẩn A 2 (hình 3b) thì chỉcó mẫu nước ở mương r uộng lúa - Xã Khánh Lợi, Yên Khánh, Ninh Bình (NB60/W) có hàmlượng trên giới hạn cho phép nhưng cũng ở mức thấp. Còn theo tiêu chuẩn B1 thì hàmlượng As đều ở dưới giới hạn cho phép. Mặt khác, hai điểm khảo sát và lấy mẫu phântích ở trên đều là nước ở mương ruộng lúa. Như vậy nước ở đây vẫn đạt tiêu chuẩn tớitiêu thủy lợi.3.3. Các an ion vàm ột số chỉ tiêu đánh giá ô nhiễm khác

Các mẫu nước mặt được lấy để phân tích các anion và một số chỉ tiêu đánh giá ônhiễm khác cũng được đựng trong các vỏ chai nhự a trong suốt sạch và mẫu cũng được

bảo quản theo đúng quy định trước khi đưa về phòng phân tích. Căn cứ vào các chỉ tiêutheo quy chuẩn nước mặt (QCVN 08: 2008) của Bộ Tài nguyên và Môi trường để lựachọn các chỉ tiêu phân tích. Kết quả phân tích được trình bày ở bảng 3.

Các k ết quảphân tích được so sánh với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chấtlượng nước mặt năm 2008 của Bộ tài nguyên và môi trường và được xử lý bằng phầnmềm MINPET, kết quả so sánh được thể hiện ở hình 4.

- Amoni (NH4+): Nước mặt tại cá c sông, hồ, đầm và ruộng lúa có hàm lượng

amoni vượt quá giới hạn cho phép so với nước loại A1 từ 3 lần (nước sông Mới) cho đến

20 lần (ở cửa sông Đáy và bãi triều hiện đại) (hình 4a). Nước ở các vị trí này, nếu so với



265

tiêu chuẩn của nước loại A2 (hình 4b) thì hàm lượng amoni vượt quá tiêu chuẩn từ 2 đến10 lần, nếu so với tiêu chuẩn của nước loại B1 (hình 4c) thì còn gấp từ 1 đến 5 lần và sovới tiêu chuẩn của nước loại B2 thì vẫn vượt quá giới hạn cho phép đến trên 2 lần (hình4d).

Bảng 3. Kết quả phân tích hàm lượng các anion và một số chỉ tiêu khác đánh giá mứcđộ ô nhiễm của các mẫu nước mặt thuộc khu vực nghiên cứu

TT KHM pH DO(mg/l)

COD(mg/l)

BOD5 (mg/l)

NH4+

(mg/l) NO2

-

(mg/l) NO3

- (mg/l)

Cl- (mg/l)

CN- (µg/l)

F- (mg/l)

PO43-

(mg/l)SO4

2-

(mg/l) Phenol

1 NB58/W 6,8 - 23 12 0,51 0,21 2,70 27 0,0042 0,34 0,46 - 0,00021

2 NB60/W 7,09 38 16 0,69 0,25 0,22 50 0,0025 0,52 0,49 - 0,0004

3 NB27/W 7,07 - 65 18 0,75 <0,01 0,14 290 0,0083 0,58 0,07 - 0,0001

4 NB28/W 7,01 - 71 20 0,46 0,32 0,01 33 0,0067 0,30 0,21 - 0,0004

5 NB34/W 7,10 - 131 32 0,67 0,009 0,08 105 0,0086 0,79 0,05 - 0,0003

6 NB08/W 7,36 3,54 148,0 99,2 1,96 0,02 0,181 2840 - - - 174 -

7 NB11/W 7,41 3,35 50,3 33,7 0,52 0,13 0,04 12,78 - - - 15,9 -

8 NB12/W 7,73 5,24 46,2 30,9 0,55 0,07 0,07 9,23 - - - 7,46 -

9 NB14/W 7,82 5,15 43,3 29,0 0,57 0,06 0,04 7,81 - - - 8,02 -

10 NB15/W 7,41 5,05 59,6 39,9 0,90 0,05 0,04 58,22 - - - 74,2 -

11 NB16/W 7,84 5,20 38,5 25,8 0,56 0,05 0,05 7,81 - - - 8,76 -

12 NB17/W 7,40 4,46 18,1 12,1 0,54 0,05 0,04 9,23 - - - 19,5 -

13 NB18/W 7,14 4,40 37,4 25,0 0,72 0,04 0,04 7,10 - - - 21,6 -

14 NB32/W 8,44 - 80,0 21,0 0,52 0,01 0,03 64,0 0,0063 - 0,02 - 0,0002

15 NB20/1/W 8,19 - 235 - 0,95 - - - - - - - 0,0004

16 NB19/W 8,04 - 71 - 0,78 - - - - - - - 0,0002

17

T C V

N

0 8 : 2

0 0 8 A1 6-8,5 ≥ 6 10 4 0,1 0,01 2 250 0,005 1 0,1 - 0,005

A2 6-8,5 ≥ 5 15 6 0,2 0,02 5 400 0,01 1,5 0,2 - 0,005

B1 5,5-9 ≥ 4 30 15 0,5 0,04 10 600 0,02 1,5 0,3 - 0,01

B2 5,5-9 ≥ 2 50 25 1 0,05 15 - 0,02 2 0,5 - 0,02

- Nitrit (NO2-): Theo tiêu chuẩn nước loại A 1 (hình 4a) thấy rằng : trừ mẫu

NB34/W (nước sông Trà Tu) và NB27/W (nước ru ộng lúa xã Hồng Tiến - Kim Sơn)còn lại (12/14 mẫu) đều có hàm lượng nitrit vượt quá giới hạn cho phép từ 5 đến 30 lần(nước sông Mới). Theo tiêu chuẩn nước loại A2 và B1 (hình 4b, 4c) thì nước mặt có hàmlượng nitrit vượt quá giới hạn từ 3 đến trên 10 lần (nước sông Mới). Nếu so sánh vớitiêu chuẩn của nước loại B 2 (hình 4d) thì nước mặt vẫn có hàm lượng nitrit vượt quágiới hạn cho phép từ 1 đến 6 lần (nước sông Mới).

- Nitrat (NO3

-): Nước mặt trong vùng nghiên cứu phần lớn chưa bị ô nhiễm bởinitrat, tr ừ mẫu nước sông Vân (NB58/W) đã bị ô nhiễm nhưng ở mức thấp.

- Phosphat (PO43-), trong số các mẫu phân tích có 2 mẫu nước có hàm lượng vượt

quá giới hạn cho phép so với tiêu chuẩn nước loại A1 (hình 4a). Trong đó mẫu nước sôngVân (NB58/W) có hàm lượng phosphat vượt 5 lần so với tiêu chuẩn nước loại A1 và 2 lầnso với tiêu chuẩn nước loại B1 (hình 4c). Mẫu nước sông Mới (NB28/W) có hàm lượngvượt 2 lần so với tiêu chuẩn nước loại A1. Nhưng chúng đ ạt tiêu chuẩn của nước loại B.

- Clorua (Cl-): Nước mặt ở cửa sông Đáy, cửa Càn và bãi triều hiện đại bị ônhiễm bởi clorua. Tại các điểm này hàm lượng clorua vượt từ 10 đến 40 lần so với tiêuchuẩn nước loại A1 (hình 4a), vượt từ 7 đến 25 lần so với tiêu chuẩn nước loại A 2 (hình4b) và vượt từ 4 đến 18 lần so với tiêu chuẩn nước loại B1 (hình 4c).



266

- Xianua (CN-): Nước sông Trà Tu và ruộng lúa xã Hồng Tiến - huyện Kim Sơncó hàm lượng xianua vượt quá giới hạ n cho phép so với tiêu chuẩn nước loại A 1 nhưngở mức thấp (2 lần - hình 4a), so với các tiêu chuẩn nước loại khác thì vẫn nằm ở giớihạn cho phép.

0.004

0.01

0. 1

1

10

40

Cl NH4 F NO2NO3PO4 CNPhenol

S a m p l e / Q C V N 0 8 - N M - A 1 ( m g / l )

(a)

0.001

Cl NH4 F NO2NO3PO 4 CNPhenol S a

(b)

0.001

0.01

0. 1

1

10

20

Cl NH4 F NO2NO3PO 4 CNPheno S

a m p l e / Q C V N 0 8 - N M - B 1 ( m g / l )

(c)

0.0006.

NH4 F NO2NO3PO 4 CNPhenol

S a

(d)

Hình 4. Bi ểu đồ so sánh hàm lượng một số anion trong nước mặt thuộc khu vự c nghiên c ứu so với tiêu của QCVN 08: 2008/BTNMT (hình 4a: theo tiêu chuẩn nước loại A1; hình 4b: theo tiêuchuẩn nước loại A2; hình 4c: theo tiêu chu ẩn nước loại B1; hình 4d: theo tiêu chu ẩn nước loại B2 )

- Nước mặt tại các sông, hồ, đầm, bãi triều và ruộng lúa trong vùng nghiên cứuchưa bị ô nhiễm bởi Florua (F -) và phenol.

Như vậy theo kết qu ả nghiên cứu về các chất gây ô nhiễm trên thấy rằng nướcmặt trong vùng nghiên cứu không đủ tiêu chuẩn để làm nước ăn uống và sinh hoạt vìchúng bị ô nhiễm amoni.

Qua các biểu đồ so sánh các chỉ tiêu hàm lượng oxy trong nước mặt của vùngnghiên cứu cho thấy rằng: Nước mặt trong khu vực nghiên cứu có chỉ số DO chưa đạt tiêu chuẩn cho phép

của nước loại A nhưng đạt tiêu chuẩn của nước loại B.Chỉ số COD ở hầu hết các điểm khảo sát có giá trị vượt quá giới hạn cho phép từ

2 đến 30 lần so với tiêu chuẩn nước loại A1 (hình 5a) và vượt giới hạn đến 20 lần so vớitiêu chuẩn nước loại A2 (hình 5b). Nếu theo tiêu chuẩn nước loại B1 (hình 5c) thì chỉ sốCOD ở 13/16 điểm khảo sát có giá tr ị vượt quá giới cho phép là từ 1 đến 10 lần, có 8/16điểm khảo sát có giá trị COD vượt giới hạn cho phép của loại nước B2 là 1 đến 5 lần.

Chỉ số BOD5 của nước mặt trong vùng nghiên cứu đều có hàm lượng vượt quá giớihạn cho phép so với tiêu chuẩn của nước loại A1 là từ 3 lần đến trên 40 lần (hình 5a), còn

so với tiêu chuẩn của nước loại A2 thì giá tr ị này vượt quá giới hạn từ 2 đến 30 lần (hình



267

5b). Nếu so với tiêu chuẩn của nước loại B1 (hình 5c) thì có 13/14điểm khảo sát có giátr ị BOD5 vượt quá giới hạn cho phép đến 10 lần, còn nếu so với tiêu chuẩn của nướcloại B2 (hình 5d) thì có điểm khảo sát có giá trị BOD5 vượt quá giới hạn cho phép đến 7(nước sông Đáy – đoạn chảy qua xã Kim Tân – Kim Sơn).

0 ,4D O C OD B OD 5

(a)

0 ,3D O C OD B OD5

(b)

0 ,1DO C OD B OD 5

(c)

0 ,1D O C OD B OD5

(d)

Hình 5. Bi ểu đồ so sánh các ch ỉ số môi trường trong các mẫu nước mặt thuộc khu vựcnghiên c ứu với tiêu chuẩn của QCVN 08: 2008/BTNMT (hình 5a: theo tiêu chuẩn nước loại

A1; hình 5b: theo tiêu chu ẩn nước loại A2; hình 5c: theo tiêu chu ẩn nước loại B1; hình 5d:theo tiêu chuẩn nước loại B2 ).4. Một số nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước mặt của khu vực Tây nam hạ lưusông Đáy

- Vùng nghiên cứu và lân cận có các khu công nghiệp phát triển như các nhàmáy xi măng, nhà máy gạch gói, nhà máy phân bón hóa học... Trong quá trình hoạtđộng sản xuất các nhà máy đã đốt nhiên liệu và thải khói, bụi vào môi trường khí. Khigặp điều kiện thuận lợi, chúng sẽ lắng đọng đi vào môi trường trầm tích và môi trườngnước mặt. Mặt khác, lượng nước thải từ các khu công nghiệp kể trên cũng góp phầnkhông nhỏ vào việc ô nhiễm môi trường nước mặt ở trong vùng nghiên cứu.

- Một số con sông chính trong vùng nghiên cứu có thể ở trên phía thượng nguồn vì

phải tiếp nhận xả thải chưa qua xử lý của nhiều khu công nghiệp, khu dân cư đông đúc củacác thành phố và thị trấn lớn nên tải một khối lượng lớn chất ô nhiễm về phía hạ lưu. Ví dụ:sông Đáy trước khi chảy vào vùng nghiên cứu thì sông đã tiếp nhận dòng nước của suốiYến ở khu du lịch Chùa Hương, rồi chảy qua Hà Nam, tại Phủ Lý nó tiếp nhận nước của sông Nhuệ rồi tiếp tục chảy qua địa phận tỉnh Ninh Bình, đến ngã ba Gián Khẩu nó tiếpnhận nước của sông Bôi và sông Hoàng Long. Sau đó, nó tiếp nhận nước của sông Đào(sông Nam Định) rồi tiếp tục chảy và đổ ra biển tại cửa Đáy. Như vậy, sông Đáy đã vậnchuyển một lượng lớn vật chất, trong đó có các chất thải được vận chuyển từ các con sôngkhác đổ vào.

Mặt khác các hoạt động canh tác (sử dụng các loại phân bón, phun thuốc trừ sâu,diệt cỏ, diệt nấm...), nước thải từ các hoạt động của làng nghề (bún bánh, mây tre đan,

chiếu cói, chế biến thực phẩm...). Đây được xác định là nguyên nhân chủ yếu gây nên ô



268

nhiễm amoni và nitrit trong nước mặt của vùng nghiên cứu. Ngoài ra, quá trình hoạt động giao thông đường thủy đã gây ô nhiễm nước mặt

cho một số con sông . Các hoạt động nuôi thủy sản cũng góp phần gây ô nhiễm môitrường nước mặt một số nơi trong vùng nghiên cứu.

Trong vùng nghiên cứu và khu vực lân cận có sự phân bố của một số điểm khoángsản than bùn, dolomit, pyrit, một số mỏ kim loại khác... Mặt khác, trong vùng nghiên cứuvà nhất là khu vực phía tây của vùng nghiên cứu có nhiều khu công nghiệp trong đó phổ

biến là các nhà máy xi măng, gạch ngói, gốm... mà vị trí vùng nghiên cứu lại là hạ lưu củacác con sông (nhất là sông Đáy) nên nó đóng vai trò như một bể chứa vật chất thải từ phíathượng nguồn đưa xuống.5. Một số đề xuất nhằm hạn chế và khắc phục ô nhiễm nước mặt

- Để tạo nguồn nước sử dụng cho sinh hoạt cần xây dựng hồ chứa, tập trung nước vàohồ và phải xử lý bằng cả phương pháp hóa lý (cộng kết, keo t ụ) để loại bỏ chất lơ lửng, một sốkim loại nặng. Sau đó là dùng biện pháp sinh học để làm giảm hàm lượng COD, NH4

+, NO2-.

- Đối với nước thải của khu công nghiệp, các xưởng sản xuất, các làng nghề cần

phải xây dựng hệ thống thu gom nước thải vào các bể chứa. Dùng phương pháp xử lý nhưđối với nước sử dụng cho sinh hoạt. Nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn thì mới được xảthải vào hệ thống thoát nước chung.

- Đối với nước mặt ở những khu vực nuôi trồng thủy sản phải thường xuyên kiểmtra chất lượng nước và có biện pháp xử lý nước thích hợp. Có thể dùng các chất xử lý nềnđáy để giảm thiểu các chất ô nhiễm nhưng phải bảo đảm là không ảnh hưởng tới sự pháttriển và sinh trưởng của tôm, cua, cá...

- Cần có biện pháp xây dựng, quản lý và giám sát hoạt động của các nhà máy ximăng, gạch ngói... khai thác tài nguyên khoáng sản hợp lý. Các cơ sở sản xuất tại cáclàng nghề phải tập trung lại thành các khu chuyên sản xuất và đặt xa khu dân cư.

- Tuyên truyền vận động nhân dân thực hiện tốt vệ sinh môi trường, gạch hóa và bêtông hóa các chu ồng trại chăn nuôi, các khu vệ sinh, cống rãnh thoát nước thải, thu gom rácthải vào những nơi quy định... Nâng cao ý thức và sự hiểu biết của người dân về kiến thức

bảo vệ môi trường, không nên lạm dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật, thuốc tăng trưởng,các loại phân bón... cho cây trồng nếu chưa thấy cần thiết. Từ các nhà máy cho đến từng hộdân nên hạn chế việc sử dụng nhiên liệu nhất là các loại than.

- Tăng cường công tác quản lý, giám sát việc thực hiện bảo vệ tài nguyên nướcmặt đ ối v ới các tổ chức cá n hân tham gia hoạt đ ộng kin h tế trên địa bàn. Xử phạtnghiêm các đơn vị và cá nhân vi phạm.

- Nghiêm túc áp dụng Luật bảo vệ môi trường đối với cộng đồng dân cư trongvùng nghiên cứu nói riêng và trong cả nước nói chung.

6. Kết luậnTừ kết quả khảo sát và nghiên cứu đã được thực hiện có thể đưa một số kết luận nhưsau:

- Độ p H, Eh và Ec củ a nước mặt nằm trong g iới hạn cho p hép theo TCVN08 -BTNMT. Tuy nhiên một số điểm khảo sát ở khu vực ven biển có độ dẫn (Ec >1 m/cm)và độ muối khác 0.

- Chỉ số DO của nước mặt trong khu vực nghiên cứu chưa đạt tiêu chuẩn cho phépcủa nước loại A nhưng đạt tiêu chuẩn của nước loại B.

- Nước mặt trong vùng nghiên cứu đã có dấu hiệu ô nhiễm COD và BOD. Đa sốcác mẫu phân tích đều có hàm lượng COD và BOD vượt quá tiêu chuẩn cho phép củanước loại A, có >50 % số mẫu phân tích có hàm lượng COD và BOD vượt quá tiêu

chuẩn cho phép của nước loại B.



269

+ Các kim loại nặng trong môi trường nước mặt như: Cu, Ni, Cd, Hg, Cr 3+ vàCr 6+ chưa có dấu hiệu ô nhiễm. Tuy nhiên có dấu hiệu ô nhiễm cục bộ Pb và As.

+ Các anion và m ột số chất gây ô nhiễm khác trong môi trường nước mặt:- Môi trường nước mặt trong vùng nghiên cứu có dấu hiệu ô nhiễm của (NH 4

+) và

(NO2-

) ở hầu hết các điểm lấy mẫu phân tích. Còn ô nhiễm cục bộ của phosphat (PO43-

);clorua (Cl-) và xianua (CN-).+ Nguyên nhân gây ô nhiễm nước mặt ở khu vực nghiên cứu được xác định là từ

các hoạt động nhân tạo là chủ yếu. Để hoàn thành được báo cáo này, chúng tôi đã nhận được sự giúp đỡ và tạo điều

kiện của ban lãnh đạo Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Phòng Khoa học và Công nghệ củatrường, cũng như nhân dân các địa phương ở khu vực Tây nam hạ lưu sông Đáy. Chúngtôi xin trân tr ọng cám ơn sự giúp đỡ quý báu đó.

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Văn Bình và nnk, 2006. Đánh giá đặc điểm thành phần vật chất, điều kiện môitrường địa hóa của các thành tạo đất, bùn đáy vùng ngập mặn ven biển Kim Sơn - Ninh Bình

và định hướng khai thác hợp lý, bền vững có hiệu quả tiềm năng đất đai của vùng. Báo cáo đềtài cấ p Bộ mã số B2004-36-62.[2]. Lê Tiến Dũng và nnk, 2005 -2006. Điều tra khảo sát xây dựng các cơ sở dữ liệu vềđịa hình, địa chất thủy văn phục vụ quy hoạch và phát triển khu du lịch Tràng An - NinhBình. Lưu trữ Sở KHCN tỉnh Ninh Bình. [3]. Lê Tiến Dũng và nnk, 2007-2008. Điều tra tổng hợp các cơ sở dữ liệu về địa chất,khoáng sản tỉnh Ninh Bình phục vụ phát triển công nghiệp khai khoáng và bảo vệ môitrường và cơ sở dữ liệu thông tin địa lý. Lưu trữ Sở KHCN tỉnh Ninh Bình. [4]. Đ ặng Thị Vinh và nnk, 2007. Đặc điểm thành phần - môi trư ờng hóa lý nước mặt và địa hóa

bùn đáy khu du l ịch Tràng An- Ninh Bình. Báo cáo đề tài NCKH cấp trường, mã số: T37-2007.[5]. Đặng Thị Vinh và nnk, 2006. Thành phần vật chất và điều kiện môi trường thànhtạo trầm tích tầng mặt vùng ngập mặn ven biển Kim Sơn - Ninh Bình. Tuyển tập Báocáo Hội nghị khoa học lần thứ 17- Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội. [6]. Đặng Thị Vinh và nnk, 2009. Nghiên cứu bước đầu về sự phân bố và các đặc điểmtr ầm tích Holocen muộn trên địa bàn tỉnh Ninh Bình. Báo cáo đề tài NCKH cấp trường,mã số: N2009-23.[7]. Đ ặng Thị Vinh và nnk, 2011. Đặc điểm thành phần vật chất của trầm tích tầng mặt khu vựctây nam h ạ lưu sông Đáy. Bài báo đăng tạp chí KHKT Đại học Mỏ- Địa Chất, số 35, 7/2011. [8]. Đặng Thị Vinh và nnk, 2012. Nghiên c ứu đặc điểm địa hóa môi trường các thành tạo trầmtích t ầng mặt khu vực tây nam hạ lưu sông Đáy. Báo cáo đề tài cấp Bộ mã số B2010-02-99.[9] Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt của Bộ tài nguyên và môi trường

năm 2008 - QCVN 08 : 2008/BTNMT. SUMMARY

Physico – chemical features of surface waterin the southwestern area of the Day river downstream

Dang Thi Vinh, Nguyen Khac Giang, Ngo Xuan DacUniversity of Mining and Geology

Based on the study of environmental physico-chemical characteristics of surfacewater in the southwestern portion of the downstream part of Day River, this wok hasdetermined chemical composition of heavy metals,environmental parameters such as pH, Eh,

Ec as well as some other pollutant compounds that are critical to surface water environment.



270

The analytical results have been synthesized by MINPET software to construct diagrams tocompare with national surface water standards (QCVN 08:2008), which formed the basis forthe assessment of surface water quality in the studying area. Besides, the results also pointedout that major pollutant components and suggested some solutions to minimize and mitigate

the pollution of surface water in this area.

Người biên tập: TS. V ũ Lê Tú



271


ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG TÌM KIẾM KHOÁNG SẢNWONFRAM KHU VỰC PLEIMEO, TỈNH KON TUM

Đỗ Mạnh An, Nguyễn Tiến Dũng, Bùi Hoàng Bắc Khương Thế Hùng, Nguyễn Duy Hưng, Trương Hữu Mạnh Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Tóm tắt: Vùng Plei Meo, t ỉnh Kon Tum có tiềm năng lớn về các loại khoáng sản nội sinh trong đó có wonfram. Tuy nhiên do điều kiện khó khăn về địa hình, giao thông và xa khu dân cư nên công tác điều tra tìm kiếm khoáng sản trong vùng còn rất hạn chế. Để khắc phục các hạn chế trong khảo sát địa chất thực địa và khoanh định các diện tíchtriển vọng khoáng sản phục vụ công tác điều tra địa chất, công trình này đã ứng dụngcông nghệ GIS kết hợp với các phương pháp toán địa chất để điều tra khoáng sản vùngnghiên cứu. Trên cơ sở tổng hợp và phân tích các tài liệu địa chất liên quan đến khoánghóa wonfram, hệ thống cơ sở dữ liệu trong môi trường hệ thống thông tin địa lý (GIS)

k ết hợp xử lý số liệu bằng phương pháp tỷ trọng thông tin đã được xây dựng. Các thôngtin liên quan đến quặng hóa wonfram vùng Plei Meo như thạch học, cấu trúc, địa hóavà địa vật lý được sử dụng để xây dựng bản đồ phân vùng triển vọng quặng hóawonfram. K ết quả nghiên cứu đã chỉ ra các diện tích triển vọng với mức độ khác nhaucho quặng hóa wonfram và góp phần định hướng cho các công tác tìm kiếm thăm dòkhoáng sản tiếp theo trong vùng.

1. Mở đầu Kon Tum là một tỉnh miền Trung Việt Nam có tiềm năng lớn về các loại khoáng

sản như Au, Cu, Mo, W, Sn… đã được đề cập trong các công trình nghiên cứu về địachất và khoáng sản khu vực [6,8,10]. Tuy nhiên, công tác khảo sát, tìm kiếm đánh giávề tiềm năng khoáng sản trong khu vực vẫn chưa được tiến hành nghiên cứu một cách

có hệ thống. Các tài liệu hiện có chủ yếu là các công trình đo vẽ bản đồ địa chất vàkhoáng sản tỷ lệ 1:200.000 và 1:50.000, ngoài ra còn kể đến một số công trình điều tranghiên cứu những điểm khoáng hóa riêng lẻ trong vùng.

Trong những năm gần đây, hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã và đang được ápdụng phổ biến trên thế giới và có nhiều ứng dụng mang lại hiệu quả khả quan trong cácl ĩnh vực khoa học trái đất. Đối với công tác tìm kiếm thăm dò khoáng sản rắn, việc ứngdụng công nghệ GIS kết hợp một số phương pháp toán địa chất đã đem lại những thànhcông nhất định góp phần nâng cao hiệu quả công tác tìm kiếm, giảm thiểu chi phí điềutra và thời gian nghiên cứu [1,2,4,7]. Ở Việt Nam, những ứng dụng hữu ích của côngnghệ GIS trong địa chất tìm kiếm khoáng sản vẫn chưa được quan tâm đúng mức.Chính vì vậy, việc ứng dụng công nghệ GIS kết hợp với phương pháp tỷ trọng thông tin

trong tìm kiếm và phân vùng triển vọng khoáng hóa wonfram khu vực Plei Meo thuộctỉnh Kon Tum sẽ là ví dụ thực tế góp phần hữu ích trong công tác k hảo sát, điều tra, tìmkiếm khoáng sản khu vực. 2. Nội dung phương pháp tỷ trọng thông tin (weights of evidences)

Trong phương pháp tỷ trọng thông tin, bản đồ phân vùng triển vọng khoáng sảnđược thành lập trên cơ sở chồng ghép các tập bản đồ dữ liệu dựa t heo mô hình phân bốxác xuất chi-bình phương ( χ2). Phương pháp tìm kiếm khoáng sản này được đưa ra bởiCục Địa chất Canada và đươc ứng dụng từ những năm 1980. Năm 1994, Bonham-Carteráp dụng phương pháp này cho việc tìm kiếm vàng tại vùng Nova Scotia, Canada [3]. Từđó tới nay, rất nhiều các công tác tìm kiếm khoáng sản ứng dụng hệ phương pháp này vàđã đem lại hiệu quả cao như công trình nghiên cứu của Carranza (1999), Asadi and Hale



272

(2001), Porwal (2003, 2010), Parting (2010) [1,4]. Nội dung của bài toán được tóm tắtnhư sau:

Giả sử vùng nghiên cứu T có diện tích là N(T). Trong vùng nghiên cứu có cácđiểm khoáng hóa đã biết (D) chiếm diện tích hoặc số lượng là N(D). Một bản đồ dấu

hiệu tìm kiếm B có d iện tích là N(B) (h ìn h 1 ). Theo g iả th iết xác su ất có điều kiệnBayes, ta có:Xác suất xuất hiện dấu hiệu B căn cứ vào

những điểm khoáng hóa đ ã b iết đ ược xác địn htheo công thức:

Xác suất xuất hiện dấu hiệu B căn cứ vàodiện tích ngoài mỏ là:

Xác suất không xuất hiện dấu hiện B căncứ vào những điểm khoáng hóa đã biết như sau:

Xác suất không xuất hiện dấu hiện B căn cứ vào diện tích ngoài mỏ là:

Tỷ trọng thông tin dương (W+) xác định theo công thức:

Tỷ trọng thông tin âm (W-) xác định theo công thức:

Độ tương phản (C) giữa tỷ trọng thông tin dương và âm xác định theo côngthức:

C = W+ - W- (7)Độ tương phản (C) thể hiện mối quan hệ không gian giữa các dấu hiệu không

gian và đối tượng nghiên cứu. Khi C > 0 thì mối quan hệ không gian thuận; C < 0 mốiquan hệ không gian tương quan nghịch và C = 0 thì chúng không có mối quan hệ

không gian với nhau. Thông thường khi vùng nghiên cứu và số lượng điểm mỏ lớn thìgiá tr ị tương phản lớn nhất sẽ thể hiện mối quan hệ không gian tốt nhất giữa dấu hiệunghiên cứu và điểm mỏ [1,3]. Ngược lại khi diện tí ch nghiên cứu và số lượng điểmmỏ nhỏ thì tỷ trọng dấu hiện nghiên cứu có thể lớn và do vậy giá trị Student của C sẽđược dùng để xác định mối quan hệ không gian tối ưu nhất. Giá tr ị Student của C đượcxác định bằng C/s(C). Trong đó s(C) là độ lệch chuẩn của C, xác định theo công thức

(8). s2 là phương sai của tỷ trọng thông tin dương hoặc

âm và được tính tương đối theo công thức của Bishop (1975) [2]:

Hình 1. Mô hình biểu diễn thuật toán của phương pháp t ỷ trọng thông tin



273

Trong quá trình nghiên cứu chồng ghép bản đồ, có nhiều các bản đồ dấu hiệuliên quan tới đố i tượng nghiên cứu sẽ được sử dụng để phân tích đánh giá. Sau đó cácdấu hiệu được kết hợp với nhau thành nhóm dấu hiệu đặc trưng cho đối tượng nghiêncứu. Điều kiện để kết hợp các dấu hiệu để đánh giá là chúng phải thỏa mãn độc lập có

điều kiện (Conditional independence). Một trong những phương pháp kiểm tra điều kiệnnày là phương pháp được đề xuất bởi Bonham -Carter, 1994 [3]. Theo Bonham-Carter,một cặp dấu hiệu là điểu kiện độc lập nếu diện tích của đối tượng nghiên cứu có mặtđồng thời 2 dấu hiệu thông tin B1 và B2 thỏa mãn phương trình:

Trong đó: B1 và B2 là hai dấu hiệu thông tin; D là diện tích đối tượng nghiên cứuđã biết. là diện tích của đối tượng nghiên cứu có mặt đồng thời do dấu

hiệu thông tin B1 và B2. là diện tích đối tượng dự đoán xảy ra trong diện

tích chung của các dấu hiệu thông tin. Mối quan hệ này được thể hiện qua bảng ngẫunhiên của phương pháp kiểm tra cặp (bảng 1).

Bảng 1. Bảng ngẫu nhiên của phương pháp kiểm tra cặp Dấu hiệu thông tin

và đặc tính của chúngDấu hiệu thông tin 1 (B1) Tổng số

B1 có mặt B2 vắng mặt

Dấu hiệu thôngtin 2 (B2)

B2 có mặt

B2 vắng mặt

Tổng số Giả thiết về tính độc lập có điều kiện của dấu hiệu thông tin được kiểm tra bởi

giá tr ị chi-bình phương (χ

2

) tính toán được xác định theo công thức:

trong đó: Oi là giá tr ị thông tin đã xác định; E i là giá tr ị thông tin suy đoán. Giá tr ị χ2 tính toán được nhỏ hơn giá trị χ2

α;df tra bảng (df là bậc tự do và α là giátr ị tới hạn) thì cặp dấu hiệu thông tin thỏa mãn tính độc lập có điều kiện và được dùngđể kết hợp nghiên cứu dự báo đối tượng nghiên cứu. Trong nghiên cứu này, giá trị χ2 tra

bảng với mức độ tự do df = 1 và α là giá trị tới hạn 0,01 là 5,4. [5] 3. Ứng dụng mô hình trong tìm kiếm khoáng sản wonfram khu vự c Plei Meo3.1. Đặc điểm địa chất khoáng sản

3.1.1. Đặc điểm địa chất Vùng Plei Meo có diện tích khoảng 378,5km2 thuộc địa phận các xã Mô Rai và Sa

Sơn, huyện Sa Thầy, tỉnh Kon Tum, được giới hạn bởi tọa độ địa lý: 14 °20’08’’ ÷14°29’55’’ v ĩ độ bắc; 107°33’04” ÷ 107°44’47’’ kinh độ đông. Địa hình khu vực có dạngnúi cao và mức độ phân cắt mạnh với độ chênh cao lớn (300 ÷ 1.700m) . Trong vùng cósông Đăk Ho Drai chảy cắt qua theo hướng từ bắc xuống nam với chiều dài tổng cộngkhoảng 50km. Hệ thống suối rất phát triển, nhưng ngắn và dốc, nhiều thác ghềnh, mùa mưadễ gây lũ quét. Điều kiện tự nhiên phức tạp của vùng là một trong yếu tố ảnh hưởng lớn đếncông tác tìm ki ếm khoáng sản.

Các thành tạo trầm tích phát triển rất phong phú và đa dạng, phân bố rộng khắpvùng nghiên cứu, có tuổi từ Proterozoi đến Kainozoi. Thành phần thạch học chủ yếu

bao gồm các đá trầm tích lục nguyên, trầm tích carbonat tuổi Paleozoi, các thành tạo



274

hệ tầng Mô Rai bị biến chất ở tướng đá phiến lục thuộc loạt tướng nhiệt độ - áp suấtthấp. Các thành tạo núi lửa tuổi Mesozoi (hệ tầng Mang Yang, hệ tầng Đèo Bảo Lộc)có thành phần chủ yếu bao gồm các đá cuội kết tuf, cát sạn kết tuf, bột kết tuf ( tướngtr ầm tích nguồn núi lửa); ryolit, ryolit porphyr, felsit, felsit porphyr, ryodacit, ryodacit

porphyr, dacit, dacit porphyr, tuf của chúng ( tướng phun trào thực thụ); ryolitignimbrit, felsit, felsit porphyr, dăm k ết tuf thành phần felsic ( tướng họng núi lửa).

Hình 2. S ơ đồ địa chất khu vực nghiên cứu

Các thành tạo magma xâm nhập phân bố r ộng rãi trong khu vực nghiên cứuvới

diện tích khoảng 210km

2

. Chúng phát triển mạnh, đa dạng, có mặt từ Paleozoi đếnKainozoi tạo nên các giai đoạn phát triển magma lớn. Kết quả nghiên cứu giai đoạntrước đã ghi nhận sự có mặt của 7 phức hệ magma xâm nhập được phát triển trong 6giai đoạn kiến tạo. Thành phần thạch học chủ yếu bao gồm diorit, diorit thạch anh, íthơn là gabrodiorit (phức hệ Diên Bình); granodiorit biotit hornblend, ít hơn là granit

biotit hornblend, tonalit biotit hornblend (phức hệ Bến Giằn g, Định Quán); granosyenit biotit, ít granit biotit, granit á kiềm (phức hệ Vân Canh, Đèo Cả); granit hai mica, granitsáng màu, ít granit có biotit, apogranit (phức hệ Bà Nà). Đặc biệt các đá granitoid phứchệ Bà Nà bị các thống đứt gãy kinh tuyến và tây bắc - đông nam cắt qua làm dập nát,méo mó, phức tạp hóa, nh iều nơi g ặp g reisen h óa, nhất là ở đ ới nội tiếp xúc. Cácnguyên tố có hệ số tập trung cao hơn nhiều so với trị số clark như Mo 2,00 ÷ 2,30 clark;

W 20,00 ÷ 24,30 clark; Sn 1,22 ÷ 3,06 clark; Ag 2,00 ÷ 2,44 clark, r ất có triển vọngkhoáng sàng wonfram, thiếc. [10] 3.1.2. Đặc điểm khoáng hóa wonfram

Quặng wonfram lần đầu tiên được phát hiện trong vùng nghiên cứu từ kết quảđãi mẫu trọng sa và không lâu sau đó quặng gốc cũng được phát hiện [10,12 ]. Quặnghóa được cho là có mối liên quan mật thiết với magma xâm nhập pha 2 phức hệ Bà Nàvà các hoạt động phá hủy kiến tạo gây nên bởi các đứt gãy phương đông bắc - tây namvà phương kinh tuyến, á kinh tuyến. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng quặng wonfra mcó nguồn gốc nhiệt dịch nhiệt độ trung bình - cao (195 ÷ 326oC), thuộc kiểu khoángwonframit - thạch anh. Tổ hợp khoáng vật quặng gồm: wonframit (casiterit), pyrit,chalcopyrit, bismutin, bismuthit, topaz, hematit, ilmenit (fluorit). [10,12]



275

Các thân quặng là các mạch thạch anh - wonframit riêng biệt hoặc đới các mạchnhỏ thạch anh - wonframit (1-20 cm), nằm trong các đới dập vỡ của đá granit hạt nhỏthuộc pha 2 phức hệ Bà Nà. Các thân quặng thường kéo dài theo phương kinh tuyến, ákinh tuyến khoản g 100 ÷ 200m, có chiều dày 0,6 ÷ 2,5m, cắm đứng hoặc nghiêng về

đông bắc hoặc tây nam với góc dốc lớn (70 ÷ 90o

). Biến đổi cạnh mạch chủ yếu là thạchanh hóa và greisen hóa, đôi chỗ là pyrit hóa, clorit hóa. Chiều rộng đới biến đổi phụ thuộcvào bề dày của mạch, dao động từ 1 ÷ 2cm đến 0,5 ÷ 1m, còn đối với mạng mạch có thểtạo thành đới biến đổi dày 5 ÷ 10m. Trong các thân quặng quan sát thấy có nhiều giaiđoạn thành tạo, trong đó wonframit thường nằm trong phần thạch anh cứng chắc thuộcgiai đoạn đầu nhiệt độ cao, sau đó bị nứt tách và được lấp đầy bởi thạch anh giai đoạn saucó khoáng hóa sunfua ho ặc tạo hang hốc phát triển các tinh thể thạch anh tự hình [12]. 3.2. Cơ sở dữ liệu và kết quả tính toán tỷ trọng

Với mục đích xây dựng bản đồ phân vùng triển vọng khoáng hóa wonfram khuvực nghiên cứu dựa trên cơ sở sử dụng công nghệ GIS, tất cả các tài liệu liên quan đếnkhu vực nghiên cứu hiện có được thu thập, chọn lọc và xử lý nhằm xây dựng tập cơ sở

dữ liệu hiệu quả nhất. 3.2.1. Các điểm khoáng hóa

K ết quả tính toán hệ số tương quan cặp giữa các nguyên tố dựa trên tài liệu phân tích địa hóa nguyên sinh của giai đoạn nghiên cứu trước cho thấy nguyên tố W cómối tương quan thuận rõ nét với các nguyên tố Sn, Bi và Mo. Điều này có ý nghĩa lớntrong việc tìm kiếm W thông qua các nguyên tố chỉ thị. Vị trí của các điểm phân tíchmẫu địa hóa nguyên sinh các nguyên tố có hàm lượng đạt chỉ tiêu áp dụng trong điều trakhoáng sản tỷ lệ 1:50.000 được coi như những điểm khoáng hóa quan trọng và được lựachọn là một thành phần của hệ thống cơ sở dữ liệu để xây dựng bản đồ triển vọng tìmkiếm W trong khu vực nghiên cứu. Kết quả tính toán đã lựa chọn được 19 điểm khoánghóa thỏa mãn điều kiện trong khu vực nghiên cứu. Bản đồ vị trí các điểm khoáng hóa Wđược thể hiện trên hình 2. 3.2.2. Bản đồ thạch học

Dựa theo bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000, các thành tạo địa chất trong khu vựcnghiên cứu được đơn giản hóa theo các địa tầng và phức hệ. Các đơn vị thạch học nàysẽ được đưa vào tính toán và xử lý nhằm xác định mối liên quan với điểm khoáng hóaxác định trên. Bản đồ địa chất được thể hiện ở hình 1. Kết quả tính toán cho thấy rằng

phức hệ Bà Nà có tỷ trọng thông tin cao nhất so với các phức hệ khác, với 13 trong số19 điểm khoáng hóa nằm trong. Giá trị tương phản (C) là 4,795 và diện tích của phức hệBà Nà được coi là một trong những cơ sở dữ liệu đầu vào cho công tác nghiên cứu. 3.2.3. Bản đồ kiến tạo

Trên cơ sở phân tích mô hình độ cao, kết hợp với kết quả nghiên cứu của giaiđoạn trước [10,12], có thể thấy rằng, trong diện tích nghiên cứu phát triển 3 hệ thốngđứt gãy chính có phương: tây bắc - đông nam, đông bắc - tây nam và phương kinhtuyến, á kinh tuyến (hình 3).



276

Trong đó hệ thống đứt gãy phương kinh tuyến, á kinh tuyến hoạtđộng rất mạnh mẽ và phát triển rộng rãitrên diện tích vùng nghiên cứu. Đây được

cho là hệ thống đứt gãy trẻ, hoạt động rấtmạnh, tạo ra các đới cà nát, dập vỡ vàđóng vai tr ò quan tr ọng trong quá trìnhdẫn và tích tụ quặng wonfram và quặngđa kim. Dọc theo đứt gãy thường có cácđới kataclazit, thạch anh hóa, greizen hóachứa khoáng hóa wonfram và sulfur [12].

Nhằm xác định diện tích đới ảnhtối ưu dọc các đứt gãy cho công tác tìmkiếm khoáng sản, các vùng đệm được xâydựng với khoảng cách từ 100 đến 500m

dọc các đứt gãy theo từng hệ thống. Kếtquả tính toán đạt được cho thấy rằng hệthống đứt gãy phương đông bắc - tây namvà tây bắc - đông nam có tỷ trọng thông tin thấp nên không được sử dụng để ch ồngghép bản đồ trong nghiên cứu này. Ngược lại, hệ thống đứt gãy theo phương á kinhtuyến có ý nghĩa lớn trong tìm kiếm khoáng sản wonfram trong vùng với đến 13 điểmtrong 19 điểm khoáng hóa nằm trong vùng đệm 500m dọc theo hệ thống đứt gãy (hình3). Trong đó, vùng đệm 100m được cho là có ý nghĩa nhất với 8 trên 19 điểm khoánghóa nằm trong và độ tương phản C là 2,408 (bảng 2). Diện tích vùng đệm này có mốiquan hệ không gian tối ưu nhất với các điểm khoáng hóa và được sử dụng để chồngghép bản đồ trong các bước tiếp theo.

Bảng 2. Bảng tổng hợp tính tỷ trọng thông tin theo phương pháp trọng số

Lớp thông tin

Diện tích (m2)

Điểmkhoáng

hóaW+ W- C S2(W+) S2(W-) S(C) C/S(C)

1. H ệ thống đứt gãy á kinh tuyến

Vùng đệm 100m 23029577 8 1.925 -0.483 2.408 0.125 0.091 0.465 5.182

2. Địa tầng và magma

P.H. Bà Nà 6602281 13 3.660 -1.135 4.795 0.077 0.167 0.494 9.714

3. Dị thường địa vật lý - Kali (%)

K - 2.5 50653686 5 0.667 -0.160 0.827 0.200 0.071 0.521 1.587

4. Dị thường địa vật lý - Thori (ppm)Th - 15 65052979 15 1.515 -1.368 2.882 0.067 0.250 0.563 5.122

5. Dị thường địa vật lý - Urani (ppm)

U - 4.5 183851412 14 0.407 -0.661 1.068 0.071 0.200 0.521 2.050

6. Vành d ị thường địa hóa nguyên sinh

W 9021959 16 3.555 -1.821 5.377 0.063 0.333 0.629 8.546

Sn 3944117 13 4.175 -1.142 5.317 0.077 0.167 0.494 10.773

Mo 17316519 18 3.021 -2.897 5.918 0.056 1.000 1.027 5.760

Bi 5366271 1 1.302 -0.040 1.342 1.000 0.056 1.027 1.306

Hình 3. Bản đồ phạm vi đới ảnh hưởng hệthống đứt gãy phương á kinh tuyến



277

3.2.4. Bản đồ dị thường địa hóa Trên cơ sở phân tích các số liệu địa hóa trên diện tích nghiên cứu đã khoanh

định được 13 vành phân tán địa hóa nguyên sinh của các nguyên tố Mo, W, Sn, Bi[10,12]. Các vành phân tán của nguyên tố Sn, Mo, Bi phát triển khá mạnh và tập trung

thành nhiều đới có chiều rộng 20 ÷ 200 m, kéo dài 100 ÷ 1000 m theo phương kinhtuyến, chủ yếu trên diện tích đá xâm nhập granit phức hệ Bà Nà. Những đới vành triểnvọng nhất phân bố ở phần trung tâm, trùng với các diện tích đã phát hiện được các mạchquặng.

Vành phân tán địa hóa đá gốcW thuộc trường dị thường tây Chư YaKrei, đá gốc chủ yếu là granit sángmàu thuộc pha 2 phức hệ Bà Nà(G/Kbn2 ). Trong đá bắt gặp các mạchthạch anh xuyên lên trong các đới dậpvỡ k iến tạo có chứa tinh thể

wonframit, gây biến đổ i greizen cạnhmạch đá vây quanh. Vành phân tán códiện tích khoảng 5,2km2, hàm lượngcực đại W đạt đến 1% (gấp 9.091 lầnclark), hàm lượng dị thường trung bình244.10-3% (gấp 22 lần clark). Cácvành dị thường địa hóa nguyên sinhW, Sn, Mo và Bi là những t ài liệuquan tr ọng trọng việc xác định cácdiện tích triển vọng trong vùng nghiêncứu (hình 4).

K ết quả tính toán tỷ trọng thông tin ở bảng 2 cho thấy số lượng điểm khoáng hóanằm trong các vành dị thường W, Sn và Bo khá cao với độ tương phản đều lớn hơn 5.Đối với vành dị thường địa hóa Bi chỉ có 1 điểm khoáng hóa nằm trong với độ tương

phản tính toán là 1,342. Điều này có thể do số lượng mẫu phân tích cũng như vị trí lấymẫu chưa phản ánh đầy đủ nhất mối quan hệ giữa các nguyên tố với nhau. 3.2.5. Bản đồ dị thường địa vật lý

K ết quả đo dị thường xạ hàng không và mặt đất của Liên đoàn Vật lý Địa chấtđã thành lập được các mặt cắt chi tiết có cường độ xạ cao (trên 80 µR/h) ở khu vực SaSơn, Chư Ya Krei, thường liên quan với các khoáng hóa xạ (U, Th) và đất hiếm (TR)[11]. Diện phân bố các vành dị thường này có khả năng liên quan với khoáng hóa

wonfram. Các bản đồ trường địa vật lý: trọng lực, từ và phổ gamma trong vùng nghiêncứu không những phản ánh các thành tạo địa chất có mặt trong vùng, tính chất và sự biến đổi của chúng, mà còn giúp phát hiện các đới dập vỡ kiến tạo, biểu hiện đứt gãy,đới đá biến đổi có thể liên quan khoáng hóa wonfram.

Hình 4. Bản đồ dị thường địa hóa các nguyên tố



278

Những khu vực có cường độ phóng xạ, hàm lượng Uran, Thoricao nhất làm thành những chỏm nhỏnằm rải rác trên vùng không theo qui

luật. Chúng phản ánh diện phân bốcủa các đá magma xâm nhập axit.Diện tích có cường độ phóng xạ thấpnhất (<3µR/h) tươngứng với diện

phân bố của lớp phủ bazan và các đámagma xâm nhập mafic; diện tích cócường độ phóng xạ trung bình (3 ÷ 6µR/h) tương ứng với diện phân bốcủa các đá trầm tích và các đámagma xâm nhập trung tính, khốilượng của hai loại này chiếm hơn90% diện tích của vùng; còn diệntích có cường độ phóng xạ cao (từ 8÷ 12µR/h) tương ứng với diện phân

bố của các khối đá granit thuộc các phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn, Diên Bình, VânCanh và Bà Nà. Hàm lượng Uran nằm trong khoảng 0 ÷ 13ppm, hàm lượng Urani cao(>8ppm) có ở trong các đá magma xâm nhập của phức hệ Bà Nà.

Trong nghiên cứu này, ba bản đồ dị thường địa vật lý của thori, urani và kaliđược sử dụng như những dữ liệu đầu vào quan trọng để phân vùng triển vọng quặng hóawonfram khu vực nghiên cứu. Từ kết quả tính toán ở bảng 2 cho thấy, đối với mỗi bảnđồ dị thường địa vật lý, giá trị dị thường của vành tối ưu có ý nghĩa nhất trong tìm kiếm

của từng loại là vành 2,5% của kali; 15 ppm của thori và 4,5 ppm của urani (hình 5). 3.3. Đánh giá triển vọng Thành lập bản đồ dự báo triển vọng quặng hóa wonfram là công đoạ n cuối

cùng cần giải quyết của nhiệm vụ nghiên cứu và cũng là nội dung quan trọng khi sửdụng phương pháp tỷ trọng thông tin kết hợp công nghệ GIS trong tìm kiếm khoángsản. Trên cơ sở tính toán số liệu đầu vào, 9 thông tin được lựa chọn để xây dựng bảnđồ phân vùng triển vọng khoáng sản wonfram vùng Plei Meo, tỉnh Kon Tum bao gồmđới diện tích ảnh hưởng 100m của hệ thống đứt gãy á kinh tuyến; phức hệ Bà Nà; cácvành dị thường địa hóa nguyên sinh của W, Sn, Mo, Bi; vành dị thường địa vật lý2,5% của kali, 15 ppm của thori và 4,5 ppm của urani.

Điều kiện độc lập được tiến hành kiểm tra cho từng cặp dữ liệu thông tin và giá

tr ị χ2 của các cặp được thống kê ở bảng 3 và 4. Kết quả tính toán cho thấy χ2 tính toáncủa vành dị thường 2,5% của kali với đới ảnh hưởng 100m của hệ thống đứt gãy ákinh tuyến (9,298), phức hệ Bà Nà (10,719) và với vành dị thường địa hóa nguyênsinh của thiếc (10,719) lớn hơn χ2 tra bảng với mức độ tự do df = 1 và giá trị tới hạn α= 0,01 là 5,4. Do đó, sự chồng ghép giữa các cặp dữ l iệu này bị vi phạm điều kiện độclập và vành dị thường 2,5% của kali bị loại bỏ khi kết hợp các tập dữ liệu khác trongnghiên cứu này. Các cặp còn lại đều có giá trị χ2 tính toán nhỏ hơn χ2 tra bảng (5,4),điều đó có nghĩa rằng các tập số liệu nghiên cứu t hỏa mãn tính độc lập có điều kiện vàcác thông tin này có thể chồng ghép kết hợp với nhau để dự đoán diện tích có triểnvọng khoáng hóa wonfram trong diện tích vùng nghiên cứu.

Hình 5. Bản đồ dị thường địa vật lý Urani



279

Bảng 3. Ví dụ bảng ngẫu nhiên của các cặp bản đồ chồng ghép

Dấu hiệu thông tin và đặc tính của

chúng

Phức hệ Bà Nà Vành dị thường W Vành dị thường Mo Tổng

Có mặt V ắng mặt Có mặt V ắng mặt Có mặt V ắng mặt

Đới100m -AKT

Có mặt 7 (5,47) 1 (2,53) 8 (6,74) 0 (1,26) 8 (7,58) 0 (0,42) 8

V ắng mặt 6 (7,53) 5 (3,47) 8 (9,26) 3 (1,74) 10 (10,42) 1 (0,58) 11

Tổng 13 6 16 3 18 1 19

Bảng 4. Bảng tổng hợp giá trị χ 2 tính toán giữa các cặp bản đồ chồng ghép

Dấu hiệu PH. Bà Nà W Sn Mo Bi 2,5% - K 15 ppm-Th 4,5 ppm-U Đới 100m - AKT 1,053 0,946 4,103 0,027 0,027 9,298 1,822 2,869

PH. Bà Nà 4,416 2,905 0,166 0,166 10,719 0,082 0,008W 4,416 2,029 2,029 1,031 2,311 2,942Sn 0,166 0,166 10,719 0,082 0,008

Mo 4,237 0,305 0,532 0,305 Bi 0,305 0,532 0,305

2,5% - K 0,499 0,93215 ppm -Th 3,421

Ghi chú: - Đới 100m - AKT: Đới ảnh hưởng 100m của hệ thống đứt gãy á kinh tuyến; - PH. Bà Nà: Ph ức hệ Bà Nà; - W, Sn, Mo, Bi: Vành d ị thường địa hóa của wonfram, thiếc, molipden, bismut;- 2,5 % - K, 15 ppm

- Th, 4,5 ppm - U: Vành d ị thường địa vật lý 2,5 % của kali, 15 ppm của thori và 4,5 ppm của urani.

Dựa vào kết quả tính toán tỷtr ọng thông tin và độ tương phản C ở

bảng 2, tiến hành phân vùng các diện

tích triển vọng theo tổng giá trị độtương phản của 8 dấu hiệu nghiêncứu đại diện cho các tiêu chuẩn nhậndạng đối tượng quặng. Dựa trên sựtrùng hợp ngẫu nhiên của các dấu hiệunghiên cứu, bản đồ kết quả phân vùngtriển vọng đã được phân chia thành baloại, cụ thể: khu vực rất triển vọng cógiá tr ị C ≥ 7,70, triển vọng trung bìnhcó giá tr ị C 1,07 ÷ 7,70 và ít triển vọngvới giá trị C ≤ 1,07 (hình 6). Khu vực

r ất triển vọng có 17 trong tổng số 19(chiếm 89,5%) điểm khoáng hóawonfram. Khu vực này ch iếm 4 ,1%tổng diện tích khu vực nghiên cứu.Bên cạnh đó, bản đồ phân vùng triển vọng quặng hóa wonfram này còn chỉ ra một số diệntích r ất có triển vọng nhưng chưa phát hiện được các điểm khoáng hóa trong các giai đoạnđiều tra tìm kiếm trước đây nằm ở khu vực trung tâm và khu phía đông diện tích nghiêncứu.

Hình 6. Bản đồ phân vùng triển vọngkhoáng hóa wonfram



280

4. Kết luận K ết quả nghiên cứu của bài báo khẳng định có thể áp dụng thành công các bài

toán địa chất kết hợp công nghệ GIS trong đánh giá triển vọng khoáng sản nói riêngcũng như trong công tác điều tra địa chất, tìm kiếm - thăm dò khoáng sản nói chung, đặc

biệt có hiệu quả cao đối với các loại hình khoáng sản nhiệt dịch, đối tượng nghiên cứunằm ở những khu vực có điều kiện địa hình khó khăn cho việc tiếp cận trực tiếp với đốitượng nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu cho phép xây dựng bản đồ triển vọng quặng hóawonfram vùng Plei Meo, tỉnh Kon Tum với ba mức triển vọng: khu vực rất triển vọngcó giá tr ị C ≥ 7,70, triển vọng trung bình có giá trị C từ 1,07 ÷ 7,70 và ít triển vọng vớigiá tr ị C ≥ 1,07. Vùng rất triển vọng chiếm 4,1% tổng diện tích khu vực nghiên cứu vớigần 90% lượng điểm khoáng hóa đã biết nằm trong. Trên cơ sở đối sánh, diện tích rấttriển vọng nằm khá tương đồng với những khu vực triển vọng được xác lập theo các tàiliệu trước đây [10,12]. Trong giai đoạn nghiên cứu tiếp theo các khu vực này cần đượcđầu tư nghiên cứu chi tiết với những phương pháp tìm kiếm đánh giá cụ thể hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Asadi H.H., Hale M., 2001. A predictive GIS model for mapping potential gold and

base metal mineralization in Takab area, Iran.Computer & Geosciences 27, 901 -912.[2]. Bishop M.M., Fienberg S.E. Holland P.W., 1975. Discrete Multivariate Analysis:Theory and Practice. MIT Press, Cambridge Massachusetts, 587 pp.[3]. Bonham-Carter G., 1994. Geographic Information Systems for Geoscientists:Modeling with GIS. Pergamon Press, Oxford, 398p.[4]. Carranza E.J., Mangaoang, J.C., Hale, M., 1999. Application of mineral explorationmodels and GIS to generate mineral potential maps as input for optimum land-use

planning in the Philippines. Natural Resources Research 2 (8), 165–173.[5]. Davis J.C., 1986. Statistics and Data Analysis in Geology, 2nd edn. John Wiley andSons, Toronto, Canada.[6]. Đỗ Văn Chi và nnk, 1998. Báo cáo lập bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ1:50.000 nhóm tờ Đăk Lêi- Khâm Đức. Tr ung tâm thông tin lưu trữ địa chất, Tổng cụcĐịa chất và khoáng sản Việt Nam. [7]. Hariri M., 2003. Use of GIS (geographic information system) in determiningrelationship between geology, structure and mineral prospects, southern part of theArabian Shield, Saudi Arabia, Pakistan. Journal of Applied Sciences 3 (2), 92–96.[8]. Hoa T.T., Borisenko A. S., Anh, T.T., Izokh, A. E., Phuong, N. T., 2006. Cu-Mo-Au porphyry type in Sa Thay area in the west of Kon Tum block. Journal of Geology(Ha Noi). Series B, No 28: 71-83.

[9]. Nguyễn Chí Vũ (Chủ biên) và nnk, 2009. Đề án thăm dò wonfram khu vực Chư YaKrei, xã Ya Xiêr, huyện Sa Thầy, tỉnh Kon Tum. Trung tâm thông tin lưu trữ địa chất,Tổng cục Địa chất và khoáng sản Việt Nam. [10]. Tr ần Duân, Thân Đức Duyện (đồ ng chủ biên) và nnk, 2006. Báo cáo lập bản đồđịa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Kon Tum. Trung tâm thông tinlưu trữ địa chất, Tổng cục Địa chất và khoáng sản Việt Nam. [11]. Nguyễn Xuân Sơn (Chủ biên) và nnk, 2000. Báo cáo bay đo từ phổ gamma tỷ lệ1:50.000 và đo trọng lực tỷ lệ 1:100.000 vùng Kon Tum. Trung tâm thông tin lưu trữđịa chất, Tổng cục Địa chất và khoáng sản Việt Nam. [12]. Thân Đức Duyện, Nguyễn Cảnh Biên (đồng chủ biên) và nnk, 2006. Báo cáo kếtquả điều tra chi tiết khoáng sản wonfram vùng Chư Ya Krei. Trung tâm thông tin lưu

tr ữ địa chất, Tổng cục Địa chất và khoáng sản Việt Nam.



281

SUMMARYApplication of the GIS technology for prospecting of tungsten minerals

in the Pleimeo area, Kon Tum province

Do Manh An, Nguyen Tien Dung, Bui Hoang Bac, Khuong The Hung,Nguyen Duy Hung, Truong Huu Manh

University of Mining and Geology

The Pleimeo area, Kontum province, has a high potential for minerals includingtungsten. However, mineral exploration activities in this area are still limited becauseof the rough topography, poor transportation and remote from urban areas. In order toovercome the difficulties in field geological prospecting and define the areas of highmineral potential that can be focused for exploration, this has applied the GISmodeling in combinination with geomathematic method for prospecting tungstenmineral in the Pleimeo area. Based on the compilation and analysing of geologicaldata related to tungsten, a database in GIS environment was generated and analyzed by

using weight of evidence method. The database including petrological, structural, geochemical, and geophysical information were used to contruct a map for tungsten potential at Pleimeo area. The results of this research have pointed out several potential areas for tungsten mineralizatiob that can be used as an initial guideline for further exploration in the studied area.

Người biên tập: TS. Lương Quang Khang



282

Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội , 15/11/2012

ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG CÁT TRẮNG PHONG HÒA - PHONGCHƯƠNG, THỪA THIÊN HUẾ VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG TRONG

CÁC LĨNH VỰC CÔNG NGHIỆP Nguyễn Tiến Dũng, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Nguyễn Tiến Phươ ng , T ổng Cục Địa chất và Khoáng sản

Tóm tắt: Cát tr ắn g nguồn gốc biển phân bố khá tập trung tại Phong Hòa - Phong Chương, Thừa Thiên Huế. Mặc dù đã được nhiều nhà đầu tư quan tâm,tuy nhiên việc nghiên cứu đánh giá chất lượng, khả năng khai thác và đặc biệt làcông nghệ tuyển và đánh giákhả năng sử dụng tron g các l ĩnh vực công nghiệpcủa chúng còn nhiều hạn chế. Bài báo này giới thiệu về đặc điểm địa chất, chấtlượng cát trắng khu vực Phong Hòa - Phong Chương, đồng thời đề xuất quy

trình công nghệ cho phép tuyển nâng cao chất lượng cát trắng đáp ứng nguồnnguyên liệu chất lượng cao ổn định cho các ngành công nghiệp. Kết quả nghiêncứu là cơ sở định hướng cho công tác thăm dò, khai thác và chế biến cát trắngthạch anh nhằm nâng cao giá trị sản phẩm, đáp ứng nhu cầu nguyên liệu chấtlượng cao cho các ngành sản xuất công nghiệp trong nước và xuất khẩu.

1. Đặt vấn đề Dioxit silic là một hợ p chất hóa học còn có tên gọi khác là silica (từ tiếng Latin

silex), là một oxit của silic có công thức hóa học là SiO2. Dioxit silic (SiO2) thườ ngđượ c tìm thấy trong tự nhiên dướ i dạng cát hoặc thạch anh. Chúng đượ c sử dụng r ộngrãi như một nguyên liệu thô của nhiều ngành công nghiệ p (xây dựng, vật liệu chịu lửa,xi măng, gốm sứ, kính, sợ i thuỷ tinh, cáp quang sử dụng trong l ĩnh v ực viễn thông,

v.v...) sau khi đã đượ c làm sạch. Dioxit silic là hợp chất oxit quan trọng n hất vàchiếm khối lượng lớn nhất trong số tất cả các vật liệu thô tạo ra thủy tinh. Trong tựnhiên, dioxit silic r ất phong phú nhưng những vật liệu có chất l ượng đảm bảo cho sảnxuất thủy thủy tinh lại không nhiều, đặc biệt đối với thủy tinh quang và các loại thủytinh chuyên dụng đòi hỏi các vật liệu có hàm l ượng dioxit silic có độ tinh khiết cao thìthường là rất khan hiếm. Hiện nay, cát thạch anh (cát trắng) là nguồn cung cấp chủ yếunguyên liệu cho sản xuất thủy tinh. Cát thạch anh chất l ượng cao nghiền nhỏ được sửdụng như chất đệm trong các ngành công nghiệp hóa học và điện tử có giá thành cao vàkhan hiếm trên thị trường. Giá thành thường cao gấp 10 ~ 150 lần so với cát thạch anhthông thường.

Silicon kim loại (MG -Si, silicon dùng trong luyện kim) là vật liệu rất quan

tr ọng đối với công nghiệp hợp kim nhôm, hóa học và là vật liệu thô cho sản xuất cácchất bán dẫn, tế bào quang điện trong công nghiệp đ iện tử. MG-Si được sản xuất từdioxit silic bởi phản ứng nhiệt carbon. Để sản xuất được kim loại silico n chất lượng caodành cho vật liệu bán dẫn (SeG -Si, 9N) và kim loại silicon chất l ượng cao dành cho tế

bào quang điện (SoG -Si, 6-7N), r ất cần silicon kim loại có độ tinh khiết cao (UMG-Si).Đặc biệt, boron (B) và sắt (Fe) là thành phần rất quan trọng đối với chất lượng của sản

phẩm [6, 7]. Trong quá trình tuyển cát thạch anh rất khó để loại bỏ các thành phần B, Fevà chi phí gia công thường rất cao.

Thừa Thiên Huế là một trong số những tỉnh nằm ở ven biển Miền Trung Việt Nam có tiềm năng lớn về cát trắng (cát thạch anh). Kết quả khảo sát đo vẽ bản đồ địachất và tìm kiếm, thăm dò khoáng sản trong nhiều n ăm qua đã khoanh định được diện

phân bố của các thành tạo chứa cát trắng khu vực xã Phong Hòa và xã Phong Chương,

http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%A3p_ch%E1%BA%A5t_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dc







http://vi.wikipedia.org/wiki/Latin

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Silex&action=edit&redlink=1


http://vi.wikipedia.org/wiki/Silic

http://vi.wikipedia.org/wiki/C%C3%B4ng_th%E1%BB%A9c_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dc






http://vi.wikipedia.org/wiki/Silic


http://vi.wikipedia.org/wiki/Latin




283

huyện Phong Điền. Các kết quả nghiên cứu đã khẳng định cát trắng ở đây có tiềm nănglớn, chất lượng khá tốt, có thể đáp ứng yêu cầu làm nguyên liệu cho một số ngành côngnghiệp như: thuỷ tinh, gốm sứ, khuôn đúc,... Tuy nhiên, đối với các ngành công nghiệpđòi hỏi chất lượng cao thì cát trắng Phong Hòa - Phong Chương chưa thể đáp ứng được.

Để có cơ sở đánh giá một cách đầy đủ về khả nă ng sử d ụng cát trắng Phong Hòa -Phong Chương, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu chất l ượng và khả năng sử dụng củachúng trong các l ĩnh vực sản xuất công nghiệp; Đồng thời nghiên cứu công nghệ tuyểnnhằm nâng cao chất lượng v à giá trị sử d ụng cát trắng , đặc biệt là các ngành côngnghiệp đòi hỏi cát thạch anh chất lượng cao như trong l ĩnh vực IT, ET, thuỷ tinh quanghọc, silic kim loại, silic đa tinh thể, chất bán dẫn và pin năng lượng mặt trời. Kết quảnghiên cứu cho thấy cát trắng Phong Hòa - Phong Chương, Thừa Thiên Huế sau quátrình tuyển có thể đạt hàm lượng SiO2 đến 99,85%, hàm lượng tạp chất dưới 0,1% hoàntoàn đáp ứng yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng cát cho các ngành công nghiệp đòi hỏicát thạch anh chất lượng cao. 2. Đặc điểm chất lượng cát trắng Phong Hòa – Phong Chương2.1. V ị trí địa lý tự nhiên

Khu vực Phong Hòa - Phong Chương thuộc huyện Phong Điền, tỉnh Thừa ThiênHuế nằm cách trung tâm thành phố Huế khoảng 30 km về phía bắc. Địa hình khá bằng

phẳng, độ chênh cao địa hình giữa nơ i thấp nhất (mặt nước trằm Bàu Thôn Niềm vàtr ằm Mỹ Xuyên) với nơ i cao nhất là 14,0m. Các dải cát trắng trong khu vực Phong Hòa- Phong Chương có đặc trưng là phát triển kéo dài theo phươ ng tây bắc-đông nam trùngvới phươ ng kéo dài của trằm Thôn Niềm, trằm Mỹ Xuyên và trằm Thiềm (hình 1).

2.2. Đặc đ i ểm chất lượng cát trắng Phong Hòa - Phong Chương a. Đặc đ i ểm hình thái tầng cát trắng Theo các k ết quả khảo sát, đặc biệt là kết quả thăm dò cát tr ắng ở khu vực Phong

Hòa - Phong Chương [3, 5] từ tr ước tới nay cho thấy tầng cát trắng được cấu thành từcác tr ầm tích bở rời tồn tại dưới dạng doi cát kích thước lớn với xu hướng phát triển kéodài theo phươ ng tây bắc- đông nam.

Khu vực cát tr ắngPhong Hòa -

Phong Chương

Hình 1. V ị trí khu vực cát trắng Phong Hòa- Phong Chương, Thừa Thiên Huế

Ảnh 1. Địa hình khu vực phân bố cát trắng Phong Hòa - Phong Chương



285

<10; Cd <2; Mo < 5; Ni <5; Nb <10; Sn <10; Ta <10; Sr <5; Sc <5; W từ 54,3 ÷81,5; Zntừ 11,5 ÷ 35,2; Ge <20; La <5; Li <5; Ce từ <5 ÷7,1; Co từ 54,3 ÷81,5,…vắng mặtnguyên tố Au và các nguyên tố phóng xạ.

- Đặc điểm thành phần cỡ hạt

K ết quả nghiên cứu thành phần độ hạt cho thấy cát có cỡ hạt trung bình, độ chọnlọc mài tròn tốt, độ tập trung khá cao vào bè cỡ hạt 0,50 ÷ 0,10mm (>84%). Kết quả

phân tích mẫu cỡ hạt được thống kê theo bảng 2.

Bảng 2. Bảng thống kế đặc trưng độ hạt cát trắng Phong Hòa - Phong Chương

Cấp hạt (mm) Các đặc trưng thống kê theo độ hạt

Lớn nhất (%) Nhỏ nhất (%) Trung bình (%) Hệ số biến thiên (%) >1,0 3,65 0,18 1,12 46,55

0,8 ÷ 1,0 4,08 0,70 1,99 33,340,5 ÷ 0,8 14,74 5,42 9,16 20,97

0,25 ÷ 0,5 75,20 60,73 65,83 3,640,10 ÷ 0,25 26,57 10,51 19,19 13,400,05 ÷ 0,10 2,70 0,29 1,49 26,020,01 ÷ 0,05 2,11 0,13 0,92 37,43

< 0,01 0,81 0,03 0,29 40,82

K ết quả phân tích mẫu độ hạt cát trắng Phong Hòa - Phong Chương cho thấy: cỡhạt <0,01mm chiếm 0,29%; cỡ hạt 0,01÷0,05mm chiếm 0,92%; cỡ hạt 0,05mm ÷0,1mmchiếm 1,49%; cỡ hạt 0,1÷0,25mm chiếm 19,19%; cỡ hạt 0,25 ÷0,5mm chiếm 65,83%;cỡ hạt 0,5÷0,8mm chiếm 9,16%; cỡ hạt 0,8 ÷1,0mm chiếm 1,99%; cỡ hạt > 1,0mm

chiếm 1,12%. Như vậy cỡ hạt 0,1mm÷0,8mm trung bình chiếm 94,18% là cỡ hạt quyđịnh để sử dụng cát nấu chảy tốt nhất trong hầu hết các lĩnh vực sử dụng khác nhau. 3. Yêu cầu chất lượng cát cho các lĩnh vực sử dụng

- Lĩnh vực sản xuất thuỷ tinh: Cát thạch anh là một trong những thành phần cơ bản của phối liệu thuỷ tinh. Thành phần hoá học, khoáng vật và độ hạt quyết định mứcđộ có ích của cát. Cát để nấu thủy tinh phải t hật giàu silic và thật nghèo oxyt sắt, oxyttitan, oxyt crom ….Các chất này nhuốm màu thủy tinh, chính vì vậy chất lượng thủytinh phụ thuộc vào thành phần các chất trên tham gia vào phối liệu. Dưới đây là tiêuchuẩn cát thuỷ tinh của Liên Xô cũ, Ba Lan.

Bảng 3. Bảng phân loại cát thủy tinh của Liên Xô

Loại SiO2, % T.Fe, % Cr 2O3, % TiO2, %I 99,8 0,012 0,001 0,05II 99,3 0,025 0,001 0,10III 99,3 0,05 0,002 -IV 98,5 0,10 - -V 98,5 0,20 - -VI 98,5 0,30 - -



286

Bảng 4. Bảng phân loại cát thủy tinh theo tiêu chuẩn của Ba Lan

Các chỉ tiêu Loạiđặc biệt

Loại I Loại II Loại III LoạiIV

LoạiV

Loại VI

LoạiVII

LoạiVIII

0,71 ÷1,25mm 0 0 0 0,5 0,8 0,8 1,5 2 3

0,5 ÷ 0,71mm 0 0 2 4 6 6 - - -0,315 ÷0,5mm 2 4 18 - >70 >70 >65 >60 >500,1 ÷0,315mm 95 92 80 75 - - - - -0,05 ÷ 0,1mm 3 5 5 6 2 2 2 2 2

< 0,05mm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,75 1 1 1 1SiO2, (%) 99,6 99,3 99,1 98,8 97,5 96,5 96 95 90T.Fe, (%) 0,006 0,01 0,015 0,03 0,06 0,10 0,20 0,50 1,0TiO2, (%) 0,02 0,03 0,05 0,08 0,10 0,20 0,25 0,30 0,50Al2O3, (%) 0,15 0,40 0,4 0,5 1,5 1,8 2,0 2,5 3,0

CaO+MgO+

K 2O + Na2O0,30 0,40 0,5 0,7 1,0 1,5 2,0 3,0 -

Trong sản xuất thủy tinh tạp chất sắt rất quan trọng, do đó người ta đã dựa vàohàm lượng có mặt của chúng trong cát để định hướng khả năng sản xuất các loại thuỷtinh khác nhau phục vụ cho nhiều nhiều lĩnh vực công nghiệp từ kính cho đến thủy tinhquang học.

Bảng 5. Bảng phân loại cát thủy tinh dựa vào hàm lượng tổng sắt T.Fe, % Khả năng sử dụng để sản xuất các loại thuỷ tinh 0,010 Thuỷ tinh quang học 0,015 Thuỷ tinh pha lê chất lượng cao 0,020 Thuỷ tinh pha lê 0,030 Thuỷ tinh pha lê, gương0,050 Thuỷ tinh bóng đèn 0,100 Kính gương, kính cửa sổ 0,200 Kính cửa sổ thường 0,300 Kính tấm thường, nửa trắng 0,500 Kính tấm mỏng bình thường, nửa trắng >0,50 Bao bì thuỷ tinh, thuỷ tinh màu

Đối sánh với các tiêu chuẩn nêu trên thì cát trắng Phong Hòa - Phong Chương chỉ đạt yêu cầu chất lượng cho sản xuất các loại thuỷ tinh, kính thông thường cho đếnthuỷ tinh bóng đèn, tức là chỉ đạt tiêu chuẩn cát loại III và loại IV theo phân loại cátthuỷ tinh của Liên Xô cũ và Ba Lan.

- Lĩnh vực làm khuôn đúc: Trong nghề đúc, cát là thành phần của hỗn hợp làmkhuôn và cốt lõi khuôn không những ở Việt Nam mà còn cả các nước phát triển trên thếgiới, khuôn cát được sử dụng nhiều vì có các đặc tính ưu việt sau: khả năng chịu nhiệtcao, dễ tạo khuôn, giá thành và vốn đầu tư thấp và đặc biệt là khuôn cát rất vạn năng cóthể đúc được các vật nhỏ vài trăm gam cho đến những sản phẩm có kích thước lớn vàđúc bất cứ hợp kim nào.

Cát làm khuôn đúc phải là cát thạch anh, các hạt cát phải tập trung vào mấy cỡhạt liên tiếp nhau thường là 3 cỡ hạt liên tiếp từ 0,1 đến 0,6mm. Cát làm khuôn đúckhông được lẫn chất hữu cơ, than, mùn và đá vôi, hàm lượng sét không vượt quá 2% và

phải có độ thoát khí và độ bền cơ học cao. Hàm lượng oxyt silic càng cao thì độ chịulửa của cát càng tăng. Để làm khuôn đúc thép chảy lỏng ở nhiệt độ 15000C thì hàm



287

lượng SiO2 không dưới 96%. Để làm khuôn đúc gang chảy lỏng ở nhiệt độ 1400oC hàmlượng SiO2 có thể thấp hơn chút ít nhưng không dưới 90%.

Yêu cầu kỹ thuật công nghiệp cát làm khuôn đúc của Liên Xô được thể hiệntrong bảng 6.

Bảng 6. Bảng phân loại cát khuôn đúc theo tiêu chuẩn của Liên Xô Tên cát sét (%) SiO2 (%) S (%)

oxyt kiềm đất vàkiềm (%) oxyt sắt (%)

Thạch anh I < 2 > 97 0 < 1,5 ≤ 0,75Thạch anh II < 2 > 96 ≤ 0,025 < 1,5 ≤ 0,75Thạch anh III < 2 > 94 ≤ 0,025 < 2 ≤ 1,5Thạch anh IV < 2 > 90 - - -Thạch anh - felspat < 2 > 90 - - -Cát gầy 2 - 10 - - - -Cát nửa béo I 10 - 20 - - - -

Cát béo 20 -30 - - - -Cát r ất béo 30 -50 - - - -

Như vậy so với các tiêu chuẩn kỹ thuật trong bảng 6 thì cát trắng Phong Hòa -Phong Chương đáp ứng được các tiêu chuẩn cát làm khuôn đúc chất lượng cao.

- Lĩnh vực sản xuất vật liệu chịu lửa dinat : Cát thạch anh được trộn vào phối liệuđể tăng độ chịu lửa của dinat nhất là khi nguyên liệu chưa đủ giàu silic. Có thể đưa vào

phối liệu dinat 20% cát thạch anh hạt nhỏ, hoặc lớn. Cát hạt càng lớn, càng góc cạnhcàng tốt.

Theo yêu cầu công nghiệp cát thạch anh để sản xuất dinat cho luyện kim là hàmlượng SiO2 không dưới 85%, Fe2O3 không quá 1,5%, Al2O3 không quá 4,5%. Như vậycát tr ắng Phong Hòa - Phong Chương hoàn toàn thỏa mãn các chỉ tiêu cho sản xuất gạch

dinat.- Lĩnh vực sản xuất đồ gốm: Trong sản xuất đồ gốm sử dụng cát thạch anh để

hạn chế độ co ngót của các sản phẩm nên yêu cầu cát phải tinh khiết. Tù y theo côngnghệ thiết bị sản xuất mà có các yêu cầu về chỉ tiêu công nghiệp khác nhau, dưới đây làyêu cầu k ỹ thuật đối với cát thạch anh dùng làm đồ gốm mỏng của Liên Xô (cũ) bảng 7.

Bảng 7. Bảng các chỉ tiêu công nghiệp cát làm gốm mỏng của Liên Xô (cũ) Các chỉ tiêu Loại I (%) Loại II (%)

SiO2 không dưới 95 93Fe2O3 và TiO2 không quá 0,2 0,3CaO không quá 1 2

MKN không quá 1 2Kaolin không quá 1 2Lượng sót lại trên rây N4 không quá 2 5Độ ẩm 5 5Tạp chất (ngoài felspat) Không cho phép Không cho phép

Như vậy đối sánh với các chỉ tiêu công nghiệp trong bảng 7 cho thấy cát trắngPhong Hòa - Phong Chương đạt loại I trong sản xuất đồ gốm.

Từ các kết quả nghiên đánh giá chất lượng cát trắng Phong Hòa - PhongChương, huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế đối chiếu với các yêu cầu chỉ tiêucông nghiệp của các lĩnh vực sử dụng có thể thấy cát có chất lượn g khá tốt đáp ứngđược yêu cầu công nghiệp cho một số lĩnh vực thông thường như: Cát khuôn đúc,

nguyên liệu sản xuất gạch chịu lửa, sản xuất đồ gốm, các loại thuỷ tinh dân dụng, kính



288

xây dựng,… tương đương với loại III, loại IV theo bảng phân loại cát thủy tinh của BaLan và của Liên Xô (cũ) (bảng 3, 4, 5). Như vậy, để có được cát chất lượng cao thoảmãn được yêu cầu sử dụng cho các lĩnh vực đòi hỏi chất lượng cao như IT, ET, chất bándẫn, silic kim loại, silic đa tinh thể và năng lượng mặt trời thì cần phải được đầu tư

nghiên cứu công nghệ tuyển để nâng cao chất lượng của chúng. Trong thực tế, mặc dù nguồn cát thạch anh rất phong phú, tuy nhiên loại cát đạtchất lượng cao thì lại rất khan hiếm, giá trị sử dụng và giá trị thương mại của cát trắngthạch anh phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng. Trên thị trường hiện nay loại cát thạchchất lượng cao có hàm lượng SiO 2 sau tuyển đạt trên 99,85%, hàm lượng tạp chất thấpdưới 0,1% được nghiền mịn <10µm có giá bán tới hơn 610 USD/tấn [7]. Mặt khác nhucầu sản xuất silic chất lượng cao (silic tinh kh iết đ ạt chất lượng cao từ 4 đến 6 số 9)cũng đòi hỏi phải có nguồn nguyên liệu chất lượng cao. Vì vậy, nghiên cứu công nghệtuyển nhằm nâng cao chất lượng cát trắng thạch anh là một vấn đề đang được các nhàđầu tư quan tâm. 3. Công nghệ tuyển cát thạch anh

Để có cơ sở đánh giá một cách đầy đủ về chất lượng và khả năng sử dụng củacát tr ắng Phong Hòa - Phong Chương, trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, tác giả đề xuấtcông nghệ tuyển đã được tiến hành tuyển thử nghiệm thành cô ng tại Công ty TNHHKhoáng sản Phú Thịnh [6].3.1. Công ngh ệ tuyển rửa hiện đ ang được sử dụng tại hầu hết các mỏ khai thác cát

Nguyên lý dùng nước để rửa sạch cát, loại bỏ các tạp chất bẩn, thực vật, chất sét bám xung quanh bề mặt hạt cát, loại bỏ được các tạp chất có hại và hạt quá cỡ trong cát.

- Quy trình công nghệ tuyển cát : Cát khai thác (cát nguyên khai) được máy xúcxúc đưa lên phễu và đi vào sàng quay để tách các loại dị vật. Tại đây, cát được tiếp xúcvới nước để tách các loại mùn hữu cơ bám trên bề mặt hạt cát, sau khi qua máy tuyểnvít xoắn, nước bẩn được hoàn lưu về hồ. Cát được tiếp tục đưa qua hệ thống spiral mộtlần nữa tiếp xúc với nước để phân ly thành các cỡ hạt theo yêu cầu, rồi qua máy tuyểnvít xoắn một lần nữa để tách nước và ra thành phẩm.

Sơ đồ công nghệ tuyển cát như sau:

Sàng rác

Phân cấp vít xoắn

Sàng ống 1mm

Tuyển máng xoắn Tuyển máng xoắn

Cát nguyên khai

Thải rác,

đá,….

Nước thảitràn

Thải

Sản phẩm thô > 1,0mm Sản phẩm mịn >0,1÷1,0mm



289

- Độ thu hồi và chất lượng mẫu công nghệ sau khi tuyển: Từ mẫu nguyên khai ban đầu sau quá trình tuyển sẽ được sản phẩm cát có chất lượng và độ thu hồi như sau:

+ Sau khi r ửa loại bỏ sét, tạp chất hữu cơ và loại bỏ hạt quá cỡ (d >1,0mm), độthu hồi cát sản phẩm đạt 97,18%.+ Cát sau tuyển có chất lượng tốt đáp ứng các chỉ tiêu của hầu hết các lĩnh vực

sử dụng thông thường. Thành phần SiO2 tăng từ 99,10 lên 99,52%, thành phần Fe 2O3

giảm từ 0,052 xuống 0,03. Nhìn chung, cát sau tuyển hàm lượng các thành phần có hạigiảm, loại bỏ được các tạp chất và các cỡ hạt <0,1mm và >1,0mm. Thành phần độ hạtcủa cát từ >0,1 đến 1,0mm chiếm 97,18%, thành phần độ hạt này rất thuận lợi để đưavào nghiền mịn, nấu chảy hoặc sử dụng làm khuôn đúc, vì nó dễ thoát khí trong quátrình đúc sản phẩm.3.2. Công ngh ệ tuyển cát chất lượng cao

Để nâng cao chất lượng cát trắng, mẫu thí nghiệm công nghệ tuyển cát chất

lượng cao đã được nghiên cứu tại Viện khoa học Địa chất và Tài nguyên khoáng HànQuốc. Các kết quả nghiên cứu cho phép lựa chọn quy trình tuyển cát trắng hoàn toàn

bằng các phươ ng pháp vật lý đó là sử dụng các tính chất từ, tính chất khoáng vật, hàmlượ ng và tr ọng lượ ng của các tạ p chất sau khi nghiền k ết hợ p vớ i việc làm sạch bằngsóng siêu âm theo những kích thướ c hạt nhất định. Đây đượ c xem như là giải pháp tốiưu cho phép có thể nâng cao chất lượ ng cát nguyên liệu ban đầu mà không cần phải sử dụng các hóa chất như cách làm thông thườ ng, điều này cho phép giải quyết tốt vấn đề về môi tr ườ ng và giảm đáng k ể chi phí tuyển.

Từ k ết quả phân tích thành phần hóa học của cát tr ắng tự nhiên cho thấy trongcát tr ắng ngoài thành phần SiO2 còn có các tạ p chất sắt (Fe), titan (Ti), nhôm (Al), vàcanxi (Ca) như sau:

SiO2 (%) Fe2O3 (%) Al2O3 (%) TiO2 (%) CaO (%)99,10 0,052 0,069 0,070 0,062

Thành phần tạp chất trong cát theo các cỡ hạt khác n hau cũng có sự khác nhaur ất đáng k ể (bảng 8) . K ết quả phân tích này cho thấy khoảng trên 85% trọng lượng cáttr ắng nằm trong khoảng cỡ hạt từ 0,14~1,0mm, đây cũng là cỡ hạt có hàm lượng thành

phần SiO2 cao, các tạp chất trong cát thấp. Điều này có nghĩa là việc nghiền và phânloại theo cỡ hạt cũng có một ý nghĩa rất quan trọng trong công nghệ tuyển cát trắng. Từdữ liệu này cho thấy chất lượng cát trắng có thể tăng lên nếu những chất chứa thành

phần như sắt (Fe), nhôm (Al), titan (Ti), và canxi (Ca) đượ c tách ra; tuy nhiên, nhữngchất này không tồn tại dướ i dạng nguyên tố độc lậ p trong cát.

Bảng 8 Cỡ hạt

% Tr ọnglượng SiO2 [%] Fe [ppm] Al [ppm] Ti [ppm] Ca [ppm]

+1 mm 0,5 ~ 1,2 96,24 ~ 99,27 45 ~ 4670 184 ~ 1940 73 ~ 3356 53 ~ 525

+0,447 mm 1,86 ~ 7,64 99,65 ~ 99,81 40 ~ 116 170 ~ 246 77 ~ 93 33 ~ 39

+0,14 mm 82,9 ~ 84,1 99,36 ~ 99,72 131 ~243 295 ~ 537 132 ~509 44 ~ 71

+0,074 mm 1,7 ~ 15,5 97,02 ~ 99,54 1547 ~ 8028 1039 ~ 2652 2317 ~ 5823 98 ~ 707

-0,074 mm 0,7 ~ 1,4 94,40 ~ 98,15 706 ~ 9316 1698 ~ 3651 2071 ~11680

Các thành phần như sắt (Fe), nhôm (Al), titan (Ti) và canxi (Ca) tồn tại dướ i

dạng hợ p chất vớ i các nguyên tố cấu thành khác. Tạ p chất tồn tại nhiều nhất trong cát



290

tr ắng dướ i dạng hợ p chất của sắt trong các khoáng vật: tuamalin, ilmenit, epidot,hornblend, felspat và granat; sắt tồn tại như tạ p chất trong cát có thể đượ c loại bỏ bằngcách sử dụng tính chất từ tính (thuận từ và nghịch từ) và tỷ tr ọng của những khoáng vậtnày. Như vậy có thể thấy việc tách hiệu quả các khoáng vật này ra khỏi cát đượ c xem

như là cốt lõi của công nghệ tuyển.Quy trình công nghệ tuyển cát trắng tự nhiên (hình 2) được tiến hành gồm các bước sau:

Bước làm sạch (S12): Cát tr ắng tự nhiên được trộn với nước để tạo nên chất phatr ộn nhão. Quá trình tẩy rửa được thực hiện bằng cách khấy mạnh trong máy quay từ2÷5 phút, tốc độ 300÷500 vòng/phút, các tạp chất có trong cát trắng tự nhiên ở dạngchất pha trộn nhão được làm sạch bằng máy quay và máy rung siêu âm của máy làmsạch siêu âm.

Bước tiếp theo loại bỏ các tạp chất (S13) là bước khử tạp chất của hạt thô đượcchứa trong chất pha trộn nhão bằng cách sử dụng thiết bị lọc kiểu sàng quay hoặc thiết

bị lọc kiểu rung;

Bước phân loại độ mịn (S14) là bước loại bỏ các tạp chất chứa trong chất phatr ộn nhão bằng máy xoáy thuỷ lực khi các tạp chất của hạt thô trong bùn quánh đã đượcloại bỏ;

Bước phân loại trọng lực (S15) là bước để chọn những khoáng vật có trọng lựcthấp và loại bỏ nhóm khoáng vật có trọng lực cao hơ n chứa trong chất pha trộn nhão

bằng việc sử dụng máy tập trung xoắn, bảng khấy động, chất phân tách lỏng để chọnkhoáng vật có tỷ trọng 2,6~3,3, và loại bỏ nhóm khoáng vật có tỷ trọng 3,4~4,7.

Bước làm khô (S16) là làm khô chất pha trộn nhão bằng một máy sấy tang quayđể giảm độ ẩm xuống dưới 3%.

Khi các khoáng vật có trọng lực cao đã được loại bỏ và các khoáng vật nhẹ đượchoàn thành qua quá trình làm khô, các chất thuận từ chứa trong SiO 2 bị loại bỏ dung lựctừ để tiến hành giai đoạn lựa chọn từ tính (S17), giai đoạn này lựa chọn SiO 2 tự nhiênkhông có chất bám bằng cách sử dụng lực từ 8,000~15,000 gauxơ để loại bỏ chất bámdính và chon lọc ra silic ôxít tự nhiên.

Hình2. Sơ đồ tuyển làm sạch cát trắng

Chuẩn bị cát tự nhiên

R ửa sạch

Loại bỏ tạp chất

Định cỡ

Tậ trun trọn lực

Làm khô

Má tách từ tinh

S11

S12

S13

S14

S15

S16

S17



291

Bằng quy trình tuyển như đã trình bày ở trên, với nguyên liệu cát trắng tự nhiênđược lấy từ khu vực Phong Hòa - Phong Chương; sản phẩm cát sau tuyển có chất lượngkhá cao đáp ứng được hầu hết các yêu cầu của các ngành công nghiệp.

Bảng 9

Số TT Thành phần hóa học Hàm lượng (%) 1 SiO2 > 99,852 Al2O3 < 0,053 Fe2O3 < 0,014 CaO < 0,055 MgO < 0,016 TiO2 < 0,01

Bảng 10. S ự thay đổi giá cả của cát trắng nguyên khai và cát sau tuyển có chất lượngcao trên thị trường Đài Loan và Hàn Quốc

(đơn vị: USD/tấn)Loại cát sản phẩm Năm 2005 Năm 2006 Năm 2007 Năm 2008 Năm 2009

Tạp chất ≤ 0,06% 737,6 688,7 1.210,5 1.100,6 1.031,5Tạp chất từ 0,06÷0,1% 241,6 277,8 315,2 479,5 262,8Tạp chất ≤ 0,1 % 119,4 113,3 156,7 169,0 157,4Cát nguyên khai 49,2 44,4 48,2 58,0 57,3

Nguồn: http:/vi.wikipedia.org/wiki/silic Ngoài các l ĩnh vực sử dụng trực tiếp dioxit silic nh ư là nguyên liệu thô hoặc là

chất đệm trong cách ngành công nghiệp hoá học, đ iện tử, dioxit silic còn được sử dụnglàm nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất silic. Trong tự nhiên silic rất hiếm tìm thấy ởdạng tinh thể nguyên chất, thông thường nó nằm trong hợp chất dioxit silic (SiO2) vìvậy cát thạch anh được xem là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất silic trong côngnghiệp . Silic là một ng uyên tố rất có ích, cực kỳ cần thiết trong nhiều ngành côngnghiệp, đặc biệt silic là nguyên tố quan trọng trong các thiết bị bán dẫn và công nghệcao, nên khu vực công nghệ cao ở California được đặt tên là Silicon Valley (Thung lũngSilicon), tức đặt tên theo nguyên tố này.

Cát thạch anh (dioxit silic) chất lượng cao là nguyên liệu đầu tiên của chuỗiSiO2 → MG-Si → S ilic đa tinh thể → SeG -Si. MG-Si được sử dụng làm nguyên liệuthô cho ngành luyện kim và hóa học. Bột MG -Si là một loại nguyên liệu thô rất quantrong cho ngành công nghiệp tái chế, hóa học, chất bán dẫn và tế bào quang điện … Vìmục đích trên nên độ tinh khiết của silic phải đạt trên 99,99%, đồng thời hàm lượng Fe,

Al, Ca được hạn chế ở mức dưới 0,01%. Silic được sử dụng là nguyên tố phụ gia tronghợp kim nhôm với khả năng đúc và tính thấm ẩm cao bằng cách tăng độ chảy loãng.Riêng ngành nhôm đã tiêu thụ khoảng 48% lượng silic kim loại ở các nước Châu Âu.

Trong ngành hóa học, silic kim loại được sử dụng làm nguyên liệu thô cho cácsản phẩm dưới đây:

• Máy xử lý sợi vải, chất chống bọt, và chất diệt khuẩn • Chất bít, dầu bôi trơn, sơn và cao su nhân tạo • Vật liệu bán dẫn – Silic siêu t inh khiết có thể trộn thêm acsen, bo, gali hay phôt

pho để làm cho silic dẫn điện tốt hơ n trong các transitor, pin mặt trời ha y các thiết bị bán dẫn khác được sử dụng trong công nghiệp điện tử và các ứng dụng kỹ thuật cao (hi-tech) khác.



292

• Trong các photonic – silic được sử dụng trong kỹ thuật laser để sản xuất ánhsáng đơ n sắc có bước sóng 456 nm.

• Vật liệu y tế - Silicon là hợp chất dẻo chứa các liên kết silic-ôxy và silic-cacbon;chúng được sử dụng trong các ứng dụng như nâng ngực nhân tạo và lăng kính tiếp giáp

(kính úp tròng).• LCD và pin mặt trời - Silic ngậm nước vô định hình được sử dụng trong các ứngdụng như điện tử chẳng hạn chế tạo màn hình tinh thể lỏng (LCD) với giá thành thấp vàmàn r ộng. Nó cũng được sử dụng để chế tạo pin mặt trời.

• Vật liệu đánh bóng đồ nội thất và xe ôtô (giấy nhám cacbua silic) Là một nguyên tố bán dẫn chính, silic có thể được sử dụng cho đèn bán dẫn và

ống lưỡng cực. Silic được hun khói, còn được gọi là muội silic, được sản xuất dướidạng sản phẩm phụ trong quy trình lọc silic kim loại. Silic được hun khói có diện tích bềmặt lớn và mật độ thể tích thấp. Những loại đặc tính này đã tạo ra độ chảy loãng cao vàsức bền lớn. Nó còn được sử dùng làm chất độn trong ngành bê tông chịu lửa. Hiện nay,giá trên thị trường của silic là 2 ~ 3 USD/kg.

MG-Si được sản xuất từ dioxit silic bởi phản ứng nhiệt carbon. Để sảnxuất được kim loại silicon chất lượ ng cao dành cho vật liệu bán dẫn (SeG-Si,9N) và kim loại silicon chất lượng cao dành cho tế bào quang điện (SoG-Si, 6-7N), r ất cần silicon kim loại có độ tinh khiết cao (UMG-Si). Đặc biệt, boron (B)và sắt (Fe) là thành phần rất quan trọng đối với chất lượng của sản phẩm. Trongquá trình tuyển cát thạch anh rất khó để loại bỏ các thành phần B, Fe và chi phígia công thường rất cao. Hình 3 thể hiện giản đồ gia công tạo ra silicon cấp độcao từ cát tr ắng.

Hình 3. Giản đồ quá trình sản xuất SoG Si từ cát tr ắng

Quá trình khử Quá trình tinh lọc luyện kim



293

High- GradeSilica Sand,

Silica Powder

MG- Si(Si:2~3N)

Poly- Si(Si:6~9N)

SAN XUÊT SILIC KIM LO¹I Tõ C¸T TR¾NG

NguyªnvËt liÖu

Pho.

¦ngdông

Thñy tinh, gèm, x©y dù ng,Khu«n ®óc,….

EMC, S¬ n, chÊt läc,Ch¸t tr¸m lãt, chÊt mµi mßn,

Pin mÆt trêi,…

VËt liÖu nhiÒu silic (MG-Si),Hî p kim nh«m,

Silicon

Cell Material,Semi- Conductor

Gi¸ 20 USD/TÊnC¸t th¹ch anh: 20 USD/TÊn

Bét silic dioxyt: 250 USD/TÊn

2,700 USD/TÊn(2011. 04)

80,000 USD/TÊn(2011. 04)

Silic được sản xuất công nghiệp bằng cách nung nóng trong lò luyện bằng hồquang với các điện cực cacbon. Ở nhiệt độ trên 1900°C, cacbon khử silica thành

silic theo phản ứng: SiO2 + C → Si + CO2

Silic lỏng được thu hồi ở đáy lò, sau đó nó được tháo ra và làm nguội. Silic sảnxuất theo công nghệ này gọi là silic loại luyện kim và nó ít nhất đạt 99% tinh khiết. Việc

sử dụng silic trong các thiết bị bán dẫn đòi hỏi phải có độ tinh khiết cao hơn so với sảnxuất bằng phương pháp trên.Tóm lại: Các kết quả nghiên cứu cho thấy cát trắng Phong Hòa -Phong Chương

có tiềm năng tài nguyên lớn, chất lượng khá tốt và ổn định. Sản phẩm cát sau tuyển bằng các phương pháp vật lý đó là sử dụng các tính chất từ, tính chất khoáng vật k ếthợ p vớ i nghiền và làm sạch bằng sóng siêu âm theo những kích thướ c hạt nhất định cóchất lượ ng tốt đáp ứng yêu cầu của nhiều ngành công nghiệ p từ sản xuất thủy tinh thôngthường đến các loại thủy tinh k ỹ thuật và các sản phẩm như thủy tinh quang học, chất

bán dẫn, silic,...4. Kết luận

Từ các kết quả nghiên cứu về đặc đ iểm chất lượng và công nghệ tuyển cát trắng

Phong Hòa - Phong Chương, huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế cho phép rút ramột số kết luận sau:

Cát tr ắng Phong Hòa - Phong Chương, tỉnh Thừa Thiên Huế phân bố chủ yếutrong các thành tạo trầm tích biển thuộc hệ tầng Phú Bài tuổi Holocen muộn. Tầng cátcó quy mô khá lớn, phân bố tập trung với chiều dày thay đổi từ 1,2m đến 6,5m thuộcloại rất ổn định. Cát có thành phần chủ yếu là thạch anh, màu tr ắng, trắng tinh khiết, hạtnhỏ đến vừa với độ chọn lọc, mài tròn tốt. Cát có chất lượng khá tốt. Sản phẩm cát sautuyển rửa có chất lượng đáp ứng được yêu cầu sử dụng cho sản xuất thuỷ tinh, làmkhuôn đúc thép hợp kim, làm nguyên liệu cho ngành gốm sứ, thuỷ tinh sợi,.... với côngnghệ tuyển rủa khá đơ n giản, hệ số thu hồi cao đạt 97,18%.

Việc áp dụng công nghệ tuyển cát trắng bằng các phươ ng pháp vật lý sử dụngcác tính chất từ và các tính chất khoáng vật của các tạp chất, hàm lượng và trọng lượng



294

của các tạp chất sau khi nghiền kết hợp với việc làm sạch silic bằng sóng siêu âm theonhững kích thước hạt nhất định cho phép nâng cao chất lượng cát thạch anh đ áp ứngyêu cầu nguyên liệu của các ngành công nghiệp đòi hỏi chất lượng cao như: trong l ĩnhvực IT, ET, chất bán dẫn, thuỷ tinh quang học, silic kim loại, silic đa tinh thể và pin

năng lượng mặt trời. Giá trị cát thạch anh sau tuyển tăng lên từ 10 đến 15 lần hiện nay.

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Đinh Quảng Năng, 2003. Vật liệu làm khuôn cát. Nxb KHKT, Hà Nộ i[2]. Bạc Đình Thiên, 2003. Công nghệ thuỷ tinh xây dựng, Nxb Xây dựng, Hà Nội. [3]. Phạm Huy Thông và nnk, 1997. Địa chất và Khoáng sản nhóm tờ Huế tỷ lệ1/50.000. Lưu trữ Trung tâm Thông tin lưu trữ Địa chất. Hà Nội. [4]. Tiêu chuẩn Việt Nam TCXD 151: 1986, 1983. Cát sử dụng trong công nghiệp thuỷtinh. Yêu cầu kỹ thuật. Nxb Xây dựng, Hà Nội. [5]. Các báo cáo thăm dò cát tr ắng khu vực huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế.Lưu trữ Trung tâm Thông tin lưu tr ữ Địa chất, Hà Nội 2005-2011.

[6]. Báo cáo nghiên cứu công nghệ tuyển cát trắng tại khu vực Đức Phú, xã Phong Hoà,huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế. Lưu tr ữ tại Công ty TNHH Khoáng sản PhúThịnh. [7]. http:/vi.wikipedia.org/wiki/silic

SUMMARYCharacteristics of quartz sand in Phong Hoa - Phong Chuong area, Thua Thien

Hue province and potential for industrial usage

Nguyen Tien Dung, University of Mining and GeologyNguyen Tien Phuong, General Department of Geology and Minerals of Vietnam

Quartz sand of marine deposits occurs widely in Phong Hoa and PhongChuong area, Thua Thien Hue However, although quartz sand receives a lot ofattention from investors, theirquality, exploitation feasiblity and especially processingtechnique and industry application are still poorly understood. This article providesinformation on geological characteristics and the quality of quartz sand in Phong Hoaand Phong Chuong area, and proposes processing technique for improving the qualityof quartz sand to produce high quality and stable material supply for industries. The

study’s results can be used as the guideline for exploration, exploitation and processingof quartz sand to increase the product value, meeting the demand for high qualityquartz sand for domestic industries and export.




295


BÀN LUẬN VỀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUỔITHÀNH TẠO KHOÁNG HOÁ

Khương Thế Hùng, Phạm Trung Hiếu

Trường Đại học M ỏ - Địa chấ t

Tóm tắt: M ột trong nhữ ng thành t ự u quan tr ọng của việc áp d ụng đồng vị phóng xạ trong nghiên cứu địa chất là định tuổ i thành t ạo khoáng hoá. Nghiên cứ u các hệ đồngvị góp phần làm sáng t ỏ thông tin về tuổi, điề u kiện hình thành và nguồn g ố c củakhoáng sản, nhất là đố i vớ i nhữ ng khoáng hóa nhiệt d ịch d ạng mạch khi khoáng hoákhông thể hiện bấ t cứ sự quan hệ nào về nguồn g ố c với đá mẹ. Bài báo này tóm t ắ t một

số phương pháp định tuổ i tuyệt đố i sử d ụng các hệ đồng vị Rb-Sr, Re-Os, và Ar-Ar. Bàibáo cũng đề cậ p t ớ i nhữ ng mặt t ồn t ại của t ừng phương pháp nhằ m cung cấ p một cáinhìn t ổ ng quan cho việc l ự a chọn áp d ụng các cặp đồng vị thích hợ p cho phân tích cũng

như giảm thiể u sai sót trong quá trình luận giải khoáng sản hay tiế n trình sinh khoángkhu vự c.1. Mở đầu

Tuổi thành tạo khoáng hoá là một bộ phận then chốt có thể cung cấ p nhữngthông tin quan tr ọng làm sáng tỏ nguồn gốc thành tạo của bất k ỳ khoáng sản nào. Tuổikhoáng hoá cung cấ p thông tin liên k ết các yếu tố tạo quặng (hoạt động xâm nhậ p, vị tríkiến tạo, cơ chế tái biến chất, nguồn của chất lỏng tạo quặng và hợ p phần quặng, vv).Đặc biệt tuổi khoáng hoá còn giúp cho việc xác định một cách cụ thể hơn mô hìnhnguồn gốc tạo mỏ. Những năm gần đây, nguồn gốc mỏ sunfua trong đá phun trào đượ cnhận thức rõ ràng hơn chỉ sau khi nó thực sự là nguồn tiềm năng quặng của một sự kiệnđồng sinh hơn là một sự kiện biểu sinh. Hơn thế nữa, việc tiế p tục thiếu hiểu biết về một

mô hình nguồn gốc có thể chấ p nhận chung cho mỏ biểu sinh kiểu thung lũngMississippi nguyên do cũng t ừ thiếu số liệu định tuổi khoáng hoá chính xác cho hầu hếtmỏ loại này [16]. Như vậy, một nghiên cứu toàn diện về một khoáng sản đều phải baogồm sự cố gắng xác định thờ i gian tạo khoáng một cách chính xác có thể.

Tương tự nguyên lýđ ịnh tuổi của các thành tạo địa chất, tuổi thành tạo khoánghoá cũng bao gồm tuổi tương đối và tuổi tuyệt đối, nó là thời điểm khoáng hoá đượ c hìnhthành. Tuổi thành tạo khoáng hoá trong một mỏ có thể được xác định tr ực tiế p bở i tuổi vậtchất tạo quặng hoặc thông qua các khoáng vật, hợ p phần cộng sinh vớ i các thành tạo trên.Do vậy, tuỳ thuộc vào việc sử dụng các khoáng vật cụ thể trong quá trình định tuổi chúngcho ta các phươ ng pháp phân tích thích hợ p. Ở nghiên cứu này chúng tôi chủ yếu thảoluận một số phương pháp định tuổi sử dụng hệ đồng vị Rb-Sr, Re-Os, và Ar-Ar. Do điều

kiện địa chất phức tạ p và sự ảnh hưở ng của các sự kiện kiến sinh, hậu magma, dẫn tớ i làmkhó khăn cho việc xác định chính xác thờ i gian tạo quặng. Vì vậy, bài báo đề cậ p nhữngtồn tại của từng phương pháp nhằm mục đích cung cấp người đọc có cái nhìn tổng quanchung về tính ứng dụng của chúng.2. Một số phương pháp định tuổi thành tạo của khoáng hoá

Số liệu đồng vị không tự nó cung cấ p câu tr ả lờ i duy nhất cho bất k ỳ vấn đề địachất nào, những đặc trưng đồng vị tương tự nhau trong một mỏ khoáng có thể đượ ccung cấ p bở i các quá trìnhđ ịa chất hoàn toàn khác nhau, cùng một quá trình tổng hợ pcó thể cung cấp các đồng vị đặc trưng không giống nhau dướ i những điều kiện khácnhau [10]. Tuy nhiên, số liệu đồng vị bổ sung cho các nghiên cứu địa chất liên quan(khoáng vật, địa hóa, v.v…) góp phần làm sáng tỏ hơn thông tin của quá trình tạo quặng(thờ i gian tạo khoáng, nhiệt độ hình thành, cơ ch ế k ết tinh, v.v…). Một cách tổng thể,



296

ngoại tr ừ phương pháp Ar -Ar các phương pháp xác định tuổi đồng vị Rb-Sr và Re-Osđều dựa trên nguyên tắc xây dựng đường đẳng thờ i (isochron).Phương tr ình chung cho phân rã phóng xạ của một hệ kín đượ c viết như sau

D = No – ND/N = eλt - 1

λ = Hằng số phân rã = 0,693/chu k ỳ bán phân rã

No = Số nguyên tử ban đầu của đồng vị mẹ N = Số nguyên tử còn lại của đồng vị mẹ D = Số nguyên tử của đồng vị cont = Thờ i gian phân rã phóng xạ

(1)

2.1. Phương pháp Rb- Sr đị nh tu ổ iPhương pháp Rb-Sr định tuổi dựa trên các đồng vị Stronti được đo trong mẫu đá

tổng hoặc trong các khoáng vật chứa Sr tách ra từ đá mẹ. Stronti có bốn đồng vị tự nhiên(88Sr, 87Sr, 86Sr, và 84Sr) và hầu hết là đồng vị bền, chỉ có đồng vị 87Sr là phóng xạ và là sản

phẩm của phân rã phóng xạ 87Rb. Do đó, hàm lượ ng 87Sr trong một khoáng vật hoặc đá chứa Rb của một hệ kín đối vớ i Rubidi và Stronti phụ thuộc không chỉ về giá tr ị 87Sr của nó

ban đầu (87Sr)o mà phải bao hàm cả nguồn bổ sung cho phóng xạ 87Sr. Từ phương tr ình

tổng quát (1), hàm lượ ng 87Sr của một hệ Rb-Sr kín có thể đượ c biểu diễn như sau87Sr = 87Sr o +87Rb (eλt – 1) (2)

trong đó λ (=1,39 x 1011/năm) là hằng số phân rã của phân rã phóng xạ 87Rb đến 87Sr và (t) làtuổi địa chất của khoáng vật hoặc đá. Chuẩn hoá phương tr ình trên vớ i 86Sr, phương tr ình (2)rút gọn thành

Phương tr ình (3) được dùng làm cơ sở cho định tuổi bằng phương pháp Rb-Sr.Vớ i giái tr ị (87Sr/86Sr) và (87Rb/86Sr) thu đượ c từ quá trình phân tích mẫu, khi đó từ

phương tr ình (3) có thể xác định đượ c thờ i gian (t) nếu tỉ số (87Sr/86Sr )o ban đầu đã biết.

Mặt khác, nếu tỉ số (87

Sr/86

Sr)o không xác định được như các trườ ng hợp thông thườ ng,giải pháp được đưa ra bằng cách chọn một loạt các mẫu vớ i một biên độ r ộng của tỉ số (Rb/Sr) và thoả mãn các giả thiết như: 1- chúng đượ c hình thànhđ ồng thờ i, 2- có cùngmột tỉ số (87Sr/86Sr)o ban đầu, và 3- đượ c bảo tồn trong những hệ kín k ể từ khi hìnhthành [3]. Tậ p hợ p các mẫu này cho phép xác lậ p một đườ ng thẳng (còn gọi là đườ ngđẳng thời) trên đồ thị của 87Rb/86Sr (tr ục x) so vớ i 87Sr/86Sr (tr ục y). Giao điểm của tr ụcy với đườ ng đẳng thờ i cho giá tr ị ban đầu (87Sr/86Sr)o và tuổi địa chất của các mẫu (t)được xác định từ độ dốc của đẳng thờ i (eλt - 1), hoặc giải phương tr ình (3) cho thờ i gian(t). Ví dụ, tậ p hợ p các tỉ số đồng vị Stronti trong mẫu Pyrit thu đượ c từ quặngMolibdenit Ô Quy Hồ tây bắc Việt Nam vẽ ra một đườ ng đẳng thờ i có tỉ số ban đầu(87Sr/86Sr)o bằng 0,70960±0,00036 và xác định tuổi thành tạo của tổ hợ p tạo quặng

(Pyrit, Molipdenit, chalcoPyrit) là 38±3 Ma (Hình 1). K ết quả đạt đượ c phù hợ p vớ itrườ ng quan hệ địa chất của quặng molibdenit và khối granit xâm nhậ p phía tây Ô QuyHồ [19]. Ngoài ra, trong sai số cho phép các k ết quả định tuổi tuyệt đối 72-41 Ma [9]cho khối xâm nhậ p axit này cũng ng ụ ý một sự liên quan mật thiết về nguồn cung cấ pquặng.

Từ đầu những năm 1980, Ruiz et al. (1984) đã dùng phương pháp Rb -Sr choviệc định tuổi khoáng hoá trong đá vây quanh giàu Rb. Khoáng vật mạch đượ c phântích ở đây là canxit và các khoáng vật khác chứa Sr. Phương pháp này cũng đư ợ c ôngứng dụng trong định tuổi tạo khoáng ở ba mỏ khác nhau: White Pine (Michigan),Panaqueira (Porugal) và Parral (Mexico). Các k ết quả thu được sau đó đem so sánh vớ icác k ết quả định tuổi từng đượ c áp dụng của các tác giả khác, chúng biểu diễn một sự

tương quan tương đối phù hợ p (hình 2).



297

Hình 1. Đường đẳ ng thờ i Rb-Sr khoáng vật Pyrit trong mẫ u V0869 mỏ Molibdenit Ô

Quy H ồ tây bắ c Việt Nam (MSWD là giá tr ị trung bình tr ọng lượ ng) (Phạm Trung Hiế u,2010)

Hình 2. K ế t quả định tuổ i khoáng hoábằ ng phân tích đồng vị Rb-Sr trongnghiên cứ u của Ruiz (1984) và nhữ ng k ế tquả khác cho mỏ Parral, Panasqueira, vàWhite Pine.

Đườ ng liề n nét biể u diễ n tuổi đạt đượ c bở icác nhà nghiên cứ u khác nhau cho mỏ

Parral [14], Panasqueira [2,17], và White Pine [20]; Đườ ng thẳ ng với đườ ng trònđen thể hiện tuổi đạt đượ c t ừ nghiên cứ ucủa York (1969); Đườ ng thẳ ng với đườ ngtròn tr ắ ng biể u diễ n k ế t quả tuổi đạt đượ ct ừ phương tr ình 3.

2.2. Phương pháp Re- Os đị nh tu ổ i

Reni có hai đồng vị tư nhiên với độ phong phú lần lượ t là

185

Re=37,398±0,016%và 187Re=62,602±0,016%. Khối lượ ng nguyên tử của Re bằng 186,20679 ± 0,00031 [4].187Re phóng xạ và chuyển thành 187Os bền bằng phản ứng phân rã phóng xạ hạt β- nhưsau:

(4)Osmi có 7 đồng vị tự nhiên, tất cả chúng đều bền vững. Độ phổ biến của các đồng vị Oslần lượ t là: 184Os=0,0239%, 186Os=1,600%, 187Os=1,510%, 188Os=13,286%,189Os=16,251%, 190Os=26,369% và 192Os=40,957%. Khối lượ ng nguyên tử của Os bằng190,2386.

Theo phương tr ình tổng quát (1), đối vớ i hệ Re-Os có dạng:(187Os/186Os)=(187Os/186Os)i + (187Os/186Os)(eλt-1) (5)



298

Hirt et al., (1963) định tuổi mẫu sắt thiên thạch bằng phương pháp Re-Os từ phân tích một loạt 14 điểm giá tr ị (187Os/186Os). Những điểm số liệu xác định mộtđường đẳng thờ i vẽ ra ở hình 3 có độ dốc cung cấ p một tuổi 4,0 ± 0,8 tỉ năm và tỉ số (187Os/186Os)o ban đầu đạt 0,83. K ết quả định tuổi này là phù hợ p vớ i các k ết quả thu

đượ c bằng những phương pháp khác, điều này nói lên thiên thạch tr ở thành hệ kín trongkhoảng 4,5 và 4,7 tỉ năm trước đây. Giá trị 0,83 của tỉ số (187Os/186Os)o ban đầu đượ csuy luận từ đường đẳng thờ i thiên thạch là thấp hơn tỉ số 187Os/186Os của bất k ỳ mẫu nàotrên mặt đất. Tỉ số 187Os/186Os thấ p nhất của mẫu trên mặt đất đạt 0,882 ± 0,007 (trongmột mẫu của Os từ tr ầm tích Witwatersrand ở nam Africa) và mẫu Os từ các vùng khác(Australia, vùng núi Ural, nam America, và Alaska) có tỉ số cao hơn (lên đến 1,086 ±0,010). Tất cả điều này minh chứng r ằng sự khác nhau là thực sự tồn tại trong thành

phần đồng vị của Os trên mặt đất.

Hình 3. Đường đẳ ng thờ i Re-Os cho sắ t thiên thạch. Độ d ốc đường đẳ ngthời xác định một tuổ i 4,0±0,8 t ỉ nămvớ i giả thiế t chu k ỳ bán phân rã của187 Re là 4,3±0,5 t ỉ năm. Tỉ số ( 187 Os/ 186 Os)o ban đầu là 0,83 (mô

phỏng theo Anders, 1962, dùng d ữ liệu của Herr et al., 1961).

Tr ong molibdenit Re có lượ ng lớn, trong khi đó không chứa Os ban đầu, vì thế phương tr ình (5) xác định tuổi molibdenit theo phương pháp Re-Os có thể viết lại đơngiản hơn: (187Os/186Os) = (187Re/186Os)(eλt - 1), từ đây suy ra:

(187Os/187Re) = (eλt - 1) với λ = 1,61x10-11năm-1 (6)Trong tự nhiên các mẫu 187Re luôn chiếm 1,60% của tổng tất cả các đồng vị Re,

nên khi định tuổi của molibdenit không cần phải xác định thành phần đồng vị của Re.Còn hàm lư ợ ng tuyệt đối của 187Os được xác định bằng phương pháp khối-phổ k ế bổ sung đồng vị. Vì thế việc định tuổi molibdenit đượ c giản lược đi rất nhiều.

Stein et al. (1998) sử dụng hệ đồng vị Re-Os trong định tuổi khoáng hoáMolipdenit và Pyrit từ hai thể xâm nhậ p tiền Cambri (Fennoscandia, Finland) nhằmkiểm tra tính bền vững của hệ đồng vị này trong địa khu bị biến chất và biến chất trao

đổi xảy ra sau. Tuổi Re-Os trung bình 2778,8 Ma và 2781,8 Mađ ạt đượ c từ mẫumolibdenit khu vực Kuittila và Kivisuo phù hợ p vớ i tuổi U-Pb zircon (2753,5 Ma) choxâm nhậ p tonalit Kuittila. Ngoài ra, tiến hành phân tích Re-Os cho đơn khoáng Pyritđượ c thực hiện trên cùng mẫu phân tích molibdenit từ xâm nhậ p Kuittila, cũng cho giátr ị tuổi trung bình 2770,120 Ma tương đ ồng vớ i tuổi molibdenit (hình 4). Như v ậy, k ếtquả thu đượ c thể hiện tính hữu dụng của hệ đồng vị Re-Os trong định tuổi đơn khoángmolibdenit và Pyrit của các thể xâm nhậ p axit, cũng như khẳng định tính bền vững củahệ đồng vị này trong những địa khu chịu ảnh hưở ng của các sự kiện sau magma.



299

Hình 4. K ế t quả định tuổ i khoáng hoá bằng phương pháp Re-Os đượ c thự c hiện trên khoáng vậtmolibdenit và Pyrit khu vự c Kuittila-Kivisuo, Phần Lan (theo Stein et al., 1998).

2.3. Phương pháp Ar - Ar đị nh tu ổ iPhương pháp 40Ar/39Ar định tuổi dựa trên sự thành tạo 39Ar trong mẫu chứa K

đượ c chiếu trong lò hạt nhân. Khi đó xảy ra phản ứng chuyển biến n→ p và đượ c kí hiệu39K (n,p)39Ar. Số lượ ng 39Ar mớ i sinh trong mẫu khi chiếu: 39Ar = 39K τ∫ϕ(ε)σ(ε)dε; ở đây τ - thờ i gian chiếu; ϕ(ε) - mật độ chùm neutron có năng lượ ng ε; σ(ε) -tiết diện thunhận năng lượ ng ε.

Số lượ ng nguyên tử của đồng vị 40Ar*, đượ c sinh ra do phân rã 40K sau thờ i giantồn tại của mẫu, bằng: 40Ar* = (λe/λ)40K(eλt-1)

ở đây λe - hằng số phân rã của 40K do thâu tóm điện tử và λ - hằng số phân rãđầy đủ của 40K. Tỉ số 39Ar*/39Ar trong mẫu đem chiếu được xác định bằng phươngtrình:

∫−

=)()()(

139

40

39

40

ε ε σ ε ϕ τ λ

λ λ

d

e

K

K

Ar

Ar t

e (7)

Đơn giản phương tr ình (7), sau khi chỉ J cho đại lượ ngJ = (λ/λe)(

40K/39K )τ ∫ϕ(ε)σ(ε)dε (8)

khi đó: J = (eλt

-1) / (40

Ar*/39

Ar) (9)Để xác định giá tr ị J cùng vớ i mẫu định tuổi trong lò phản ứng hạt nhân, ngườ ita chiếu mẫu chuẩn có tuổi K-Ar đã biết. Sau đó tính tuổi:

+1J

Ar

*Ar ln

λ

1=t

39

40 (10)

Tuổi phổ 40Ar-39Ar của khoáng vật chứa kali như mutcovit, biotit, và phlogopit,đã từng cho thấy tính hữu dụng trong định tuổi giai đoạn khoáng hoá và biến đổi tronghệ nhiệt dịch [8]. Gần đây, những k ết quả nghiên cứu của Pen et al. (2006) khẳng địnhthêm điều này bở i cho thấy một sự tương quan giữa hai phương pháp định tuổi 40Ar-39Ar và 187Re-187Os. Đường đẳng thờ i 187Re-187Os xác định tuổi 154,9±2,6 Ma cho mẫu

molibdenit từ mỏ Yaogangxian, phía nam Trung Quốc là tương đồng vớ i tuổi phổ 40

Ar-39Ar (153,04±1,08 Ma và 155,1±1,10 Ma) của hai khoáng vật phlogopit và mutcovittrong cùng một mỏ (Hình 5 & 6).



300

Hình 5. Biểu đồ đẳ ng thờ i 187 Re-187 Os cho mẫ u molibdenit t ừ mỏ Vonfam Yaogangxian,nam Trung Quốc (theo Peng et al. 2006).

Hình 6. Tuổ i phổ 40 Ar-39 Ar cho phlogopit (a) và mutcovit (b) t ừ mỏ Yaogangxian,

nam Trung Quố c (theo Peng et al. 2006).

3. Những ưu nhược điểm của phương pháp định tuổi khoáng hoáVề nguyên lýđ ịnh tuổi của các hệ đồng vị nhất thiết phải thoả mãn 3 điều kiện:

1- cùng nguồn g ố c; 2- cùng thờ i gian thành t ạo; và 3-hệ kín [3]. Nhưng do điều kiện địachất phức tạ p và ảnh hưở ng của các sự kiện nhiệt kiến sinh, hậu magma, dẫn tớ i làmkhó khăn cho việc xác định chính xác thờ i gian tạo quặng. Do đó, việc áp dụng các

phương pháp định tuổi như thế nào cho hợ p lý là việc làm hết sức cấ p thiết.3.1. Ph ươ ng pháp Rb-Sr

Ứ ng dụng phương pháp Rb-Sr định tuổi khoáng hoá bị giớ i hạn tr ực tiế p bở i sự khó khăn của việc chọn đượ c một bộ mẫu phù hợ p cho việc vẽ ra một đường đẳng thờ i.

Như đã đề cậ p ở trên, khi nguồn cung cấ p tỉ số đồng vị phóng xạ Rb/Sr cho khoáng hoáchứa Sr không những từ một dung dịch tạo quặng duy nhất mà hai nguồn hoặc nhiều

hơn bao gồm cả từ đá vây quanh, khi đó bộ mẫu thu đượ c từ hỗn hợ p có thể biến đổicủa hai thành phần Rb/Sr và 87Sr/86Sr khác nhau sẽ cung cấ p một đườ ng thẳng trong biểu đồ 87Rb/86Sr so vớ i 87Sr/86Sr, nhưng về bản chất đườ ng thẳng này lại biểu diễn mộtdòng pha tr ộn không phải một đẳng thờ i. Các khoáng sản chứa khoáng vật của Sr k ếttinh từ chất lỏng có thành phần đồng vị và hoá học thay đổi là thực tế có thể xảy ra đưađến k ết quả sai lệch trong định tuổi. Lange et al. (1983) áp dụng phương pháp Rb-Srcho một tậ p mẫu galen để xác định tuổi của khoáng hoá Pb-Zn ở Viburnum Trend (phíađông nam Missouri, USA). Tuy nhiên, nếu khoáng hoá galen đã không k ết tinh từ mộtchất lỏng khoáng hoá có thành phần đồng vị Rb-Sr đồng nhất, như thảo luận của Ruiz etal. (1985), ngh ĩa là “đường đẳng thờ i” của Lange et al. (1983) sẽ biểu diễn một đườ ngtr ộn lẫn (cho k ết quả là tuổi hỗn hợ p), không có ý ngh ĩ a địa chất.



301

Ứ ng dụng triển vọng nhất của các đồng vị Stronti là dùng làm chất chỉ thị chochất lỏng nhiệt dịch. Nguyên do việc sử dụng các đồng vị Sr có một số thuận lợ i nhấtđịnh hơn các đồng vị H và O vì chúng không bị ảnh hưởng phân đoạn nghiêm tr ọngtrong hệ thống đồng vị của mình; tỉ số đồng vị Stronti có thể chỉ ra nguồn gốc của chất

r ắn hòa tan (chất tan) trong chất lỏng nhiệt dịch; và trong một số trườ ng hợ p nguồn tỉ số 87Sr/86Sr có thể được xác định một cách chính xác (chất lỏng magma nên có cùng t ỉ số 87Sr/86Sr như nguồn magma). Từ tỉ số 87Sr/86Sr đo đượ c trong các khoáng vật mạch(canxit, dolomit, fluorit, barit) của mỏ k ẽm Elmwood (Tennessee, USA), Grant & Bliss(1983) thấy r ằng các khoáng vật tiền sunfua đượ c hình thành từ một nguồn chất lỏng ở tr ạng thái cân bằng đồng vị với đá cacbonat vây quanh, và các khoáng vật hậu sunfuađượ c k ết tinh từ một chất lỏng có chứa nhiều phóng xạ Stronti. Từ nhận định này họ điđến k ết luận r ằng các quặng sunfua trong mỏ đượ c k ết tinh bở i sự pha tr ộn của hainguồn chất lỏng khác biệt.

Trong thực tế phươ ng pháp này đượ c áp dụng để xác định thờ i gian thành tạocủa khoáng hoá, nhưng do một số khoáng hóa không chứa đồng vị Rb-Sr cho nên việc

xác định chúng mang tính chất gián tiế p. Việc lựa chọn mẫu trong quá trình phân tíchhết sức quan tr ọng, nếu không sẽ khó tránh khỏi những sai lầm về luận giải thờ i gian tạoquặng. Từ khâu lựa chọn mẫu ngoài thực địa cho tớ i khi thực hiện các quá trình táchmẫu cũng như phân tích hoá học nhằm tách thuần khiết đồng vị Rb-Sr là việc làm hếtsức cẩn tr ọng. Cần phân biệt các khoáng vật chứa đồng vị Rb, Sr liệu có sinh thànhcùng giai đoạn tạo khoáng hay không? Câu tr ả lờ i này hiện tại gây khó khăn cho cácnhà khoa học, vì sự phức tạ p của quá trình tiến hóa vỏ Trái Đất, nhiều giai đoạn tạokhoáng khác nhau đan xen gây khó khăn cho công việc này.3.2. Ph ươ ng pháp Re- Os đị nh tu ổ i

Hàm lượ ng Re của molibdenit từng được xác định bở i Riley (1967), và Hirt et al.(1963). Độ tậ p trung Re công bố gần đây (thay đổi từ 2,0 đến 230 ppm) vớ i một giá tr ị trung

bình khoảng 42 ppm cho 19 mẫu. Mặt khác, hàm lượ ng Os của khoáng vật này ít hơn 0,2 ppm và chủ yếu là do xuất hiện của phóng xạ 187Os hình thành bở i phân rã tại chổ của 187Re.Cho nên, molibdenit có một tỉ số Re/Os r ất cao và phù hợp cho định tuổi bằng phương phápRe-Os. Do đó, phương pháp Re-Os ứng dụng định tuổi mỏ mạch nhiệt dịch là một quantâm đúng đắn và cho k ết quả định tuổi khá chính xác mỏ dạng mạch chứa molibdenit.

Ngoài ra, khi hàm lượ ng Os trong molibdenit thấ p, việc xác lậ p tỉ số Re/Os trong đơnkhoáng cũng là một thực tế khó khăn. Tuy nhiên, phương pháp Re-Os định tuổi molibdenitvà quặng đồng sunfua chứa Re xứng đáng cho thử nghiệm bở i các mỏ như vậy thườ ng gặ pkhó khăn hơn khi định tuổi bằng những phương pháp khác. Về tổng thể, phươ ng pháp Re-Os có độ thành công r ất cao do hàm lượ ng Re trong các mẫu phân tích thườ ng cao, chỉ cần

phân tích vi lượ ng là có thể vẽ được đường đẳng thời và xác định đượ c thờ i gian tạo quặng.Trong thờ i gian tớ i hy vọng sẽ tìm thêm những loại quặng hoá khác chứa Re, Os để xácđịnh tuổi thành tạo của chúng là việc làm hết sức ý ngh ĩa. Có lẽ một ngày không xa phương

pháp định tuổi Re-Os sẽ là một trong những phươ ng pháp chủ đạo đem lại thông tin thiếtthực hơ n trong công tác nghiên cứu khoáng sản.3.3. Ph ươ ng pháp Ar- Ar đị nh tu ổ i

Những mỏ chứa mica và fenspat có thể được định tuổi bởi phương pháp 40Ar-39Ar và 87Rb-86Sr, nhưng chỉ với điều kiện là những khoáng vật đó có thể chỉ ra khoángvật định tuổi có thờ i gian thành tạo đồng thờ i vớ i thờ i gian tạo khoáng. Một giả địnhquy ước cơ sở cho phương pháp 40Ar-39Ar r ằng mẫu không chứa Ar tại thời điểm hìnhthành và không mất bất k ỳ Ar nào về sau bở i sự khuếch tán. Trong những hệ địa chất cụ

thể việc thoả mãn tất cả những điều đó ít nhiều bị hạn chế bở i những sự kiện kiến sinh,



302

hậu magma. Hơn thế nữa, trong khu vực có nhiều canxit (carbonat sinh sau) từ kinhnghiệm của các nhà phân tích thấy r ằng, phương pháp Ar -Ar cũng gặ p những khó khănkhi định tuổi khoáng hoá vì bột cacbonat có ảnh hưởng đến k ết quả tính toán.

Phươ ng pháp 40Ar-39Ar có ưu điểm là khả năng áp dụng r ất r ộng trong nghiên

cứu các thành tạo quặng hoá, nhưng k ết quả có đại diện cho tuổi thành tạo của quặnghoá hay không vẫn là câu hỏi đang mang nhiều tranh cãi. Hệ đồng vị Ar-Ar nhiệt độ đóng giao động từ 150-350oC, chính vì thế những pha nhiệt kiến sinh và những hoạtđộng của các giai đoạn tạo khoáng sau vớ i nhiệt độ lớn hơn 350oC có thể ghi nhận lêncác khoáng vật mica hay khoáng vật felspats. Vì vậy, để quá trình giải luận tuổi thànhtạo khoáng hoá mang tính đại diện cần phải k ết hợ p vớ i nhiều phươ ng pháp khác sẽ chocái nhìn tổng quan hơ n và suy luận một cách chính xác hơ n về tuổi thành tạo của quặnghoá.4. Kết luận

Trong báo cáo này, các tác giả giớ i thiệu tổng quan về các phương pháp định tuổikhoáng hoá Rb-Sr, Re-Os, và Ar-Ar, các nguyên lý cơ b ản cũng như ưu nhược điểm của

chúng. Về tổng thể, ta có thể thấy các phương pháp này đ ãđượ c ứng dụng r ất r ộng rãi trongnghiên cứu khoáng sản như việc xác định nguồn gốc quặng, nguồn vật chất tạo quặng cũngnhư tuổi thành tạo và hành vi của từng loại quặng khác nhau. Vấn đề địa chất phức tạ p,thườ ng chịu sự ảnh hưở ng của các giai đoạn kiến tạo, hoạt động magma, giai đoạn tạokhoáng về sau. Báo cáo giúp người đọc có cái nhìn tổng quan hơn và giúp cho việc lựachọn phương pháp phân tích hợ p lý hơn khi xác định thờ i gian tạo khoáng, tránh lãng phí về thờ i gian và vật chất.

TÀI LIỆU THAM KHẢO[1]. Anders, E., 1962. Meteorite ages. Rev. Mod. Phys., 34: 287-325.[2]. Clark, A. H., 1970. Potassium-argon age and regional relationships of thePanasqueira tin-tungsten mineralization: Servies Geologicos de Portugal,Comunicayiies, 54: 243-261.[3]. Faure, G., 1986. Principles of isotope geology, 2nd. edn. New York: Wiley.[4]. Gramlich, J. W., Murphy, T. J., Garner, E. L. , & Shields, W. R., 1973. Absoluteisotopic abundance ratio and atomic weight of a reference sample of rhenium. J. Res.

Nat. Bur. Stand., A. Phys. and Chern., 77A, No.6, 691-698.[5]. Grant, N. K. & Bliss, M. C., 1983. Strontium isotope and rare erath elementvariations in minerals from the Elmwood-Gordonsille mines. central Tennessee. InProc. Interna. Mississippi Valley-type Pb-Zn deposits. Rolla. Missouri. 1982 - Proc.Vol.. G. Kisvan Grant, W. P. Pratt. and J. W. Koenig (eds.). 206-210. Rolla. Missouri:Univ. Missouri Press.

[6]. Herr, W., Hoffmeister, W., Hirt, B., Geiss, J. & Houtermans, F. G., 1961. Versuch zurDatierung von Eisenmeteoriten nach der Rhenium-Osmium Methode. Z. Naturforsch., 16a,1053.[7]. Hirt, B., Herr, W.& Hoffmeister, W., 1963. Age determinations by the rhenium-osmium method. In Radioactive Dating. InternaL Atom. Energy Agency, Vienna, 35-44.[8]. Lanphere, M. A., 1988. High-resolution 40Ar/39Ar chronology of Oligocenevolcanic rocks, San Juan Mountains, Colorado. Geochim. Cosmochim. Acta, 52: 1425-1434.[9]. Nguyễn Trung Chí, 1999. Thạch học các granitoit kiềm ở tây bắc Việt Nam. Tómtắt luận án TS. Thư viện QG, Hà Nội.[10]. Ohmoto, H., 1986. Stable isotope geochemistry of ore deposits. In Reviews in

Mineralogy 16 (Isotopes), 491-559. Blacksburg, Virginia: Min. Soc. Am.



303

[11]. Peng, J., Zhou, M. F., Hu, R., Shen, N., Yuan, S., Bi, X., Du, A. & Qu, W., 2006.Precise molybdenite Re–Os and mica Ar–Ar dating of the Mesozoic Yaogangxian tungstendeposit, central Nanling district, South China. Miner Deposita, 41: 661–669.[12]. Phạm Trung Hiếu, 2010. Tuổi thành tạo của khoáng hoá molibden Ô Quý Hồ Tây

Bắc Việt Nam và ý ngh ĩa địa chất. Tạ p chí các khoa học và Trái đất, 32(2): 199-204.[13]. Riley, G., 1967. Rhenium concentrations in Australian molypdenitees by stableisotope dilution. Geochim. Cosmochim. Acta, 31: 1489-1498.[14]. Ruiz, J., 1983. Geochemistry of fluorite mineralization and associated rocks fromnorthern Mexico [Ph.D. thesis]: Ann Arbor: University of Michigan, 202 p.[15]. Ruiz, J., Jones, L. & Kelly, W. C., 1984. Rubidium-Strontium dating of ore depositshosted by Rb-rich rocks, using calcite and other common Sr-bearing minerals. Geology, 12:259-262.[16]. Ruiz, J., Kelly, W. C. & Kaiser, C. J., 1985. Strontium isotopic evidence for theorigin of barites and sulfides from the Mississippi Valley-type ore deposits in southeastMissouri - a discussion. Econ. Geol., 80: 773-778.

[17]. Schermerhorn, L. J. G., 1981. Project Iberogranite Report I: International Union ofGeological Sciences, p. 5.[18]. Stein, H. J., Sundblad, K., Markey, R. J., Morgan, J. W. & Motuza, G., 1998. Re-Os ages for Archean molybdenite and Pyrite, Kuittila-Kivisuo, Finland and Proterozoicmolybdenite, Kabeliai, Lithuania: testing the chronometer in a metamorphic andmetasomatic setting. Mineralium Deposita 33: 329±345.[19]. Tran Tuan Anh, Tran Trong Hoa & Pham Thi Dung, 2002. Granites of theYeyensun complex and their significance in tectonic interpretation of the earlyCenozoic stage in West Bacbo. (in English). Journal of Geology (Hanoi), Series B, No19-20: 43-53.[20]. Watts, D. R., 1981, Paleomagnetism of the Fond du Lac Formation and the Eileenand Middle River Sections with implications for Keweenawan tectonics and theGrenville problem: Canadian Journal of Earth Sciences, 18: 829-841.

SUMMARYDiscussion on some dating methods of the mineralization

Khuong The Hung, Pham Trung HieuUniversity of Mining and Geology

One of the most important achievements of applying radioactive isotopes in geological researches is the age dating of mineralization. Study of isotopic systems provides useful information on age, mineralized environment, and origin of the mineralsespecially with vein-type hydrothermal mineralization in whichthe genetic relationship

between mineralization and host rocksis uncertain. This paper summarize somemethods of absolute age dating of mineralization using the Rb-Sr, Re-Os, and Ar-Arisotopic systems. The paper also attempt to discuss the limitation in applicationof eachmethod to inform a broad ideas for the selection of suitable isotopic systems foranalysis as well as minimizie the potential errors while interpreting mineralsormetallogenic evolution of the area.

Ngườ i biên tậ p: TS. Bùi Hoàng B ắc



304

Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học M ỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012

MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BƯỚC ĐẦU VỀ MỐI QUAN HỆ

GIỮA HIỆN TƯỢNG TRƯỢT LỞ VÀ KHAI THÁC CÁT SỎI SÔNGLÔ TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH PHÚ THỌ

Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Khắc Du Phạm Như Sang, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Hoàng Như Lô, Trần Xuân Toản, S ở Tài nguyên Môi trường Phú Thọ Nguyễn Biên Thuỳ, Xí nghiệp Địa chất và Khoáng sản Hà Nội

Tóm tắt: Trong nhiều năm qua, hoạt động thăm dò, khai thác cát sỏi sông Lô pháttriển mạnh mẽ, đã đáp ứng cơ bản nhu cầu cát sỏi chất lượng cao của ngành xây dựngtrên địa bàn tỉnh Phú Thọ và các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ. Tuy nhiên, việc khai thác cát

sỏi sông Lô có những diễn biến phức tạp trong quản lý và gây ảnh hưởng đến môitrường địa chất và sinh thái trên sông, trong đó biểu hiện rõ nhất là hiện tượng trượt lởbờ sông. Trên cơ sở tài liệu thu thập được từ những giai đoạn nghiên cứu trước, kết hợp với kếtquả nghiên cứu mới nhất, bài báo đã làm rõ các yếu tố tự nhiên, cấu tạo địa chất bờ

sông, hiện trạng trượt lở bờ sông và hoạt động khai thác cát sỏi trên sông Lô chảy quađịa phận tỉnh Phú Thọ. Từ đó đã khẳng định mối quan hệ khá phức tạp của hiện tượngtrượt lở tuyến bờ sông Lô và hoạt động khai thác, vận chuyển cát sỏi trên sông; đồngthời đề xuất các giải pháp khai thác cát sỏi sông Lô gắn với phòng chống trượt lở theohướng phát triển bền vững.

1. Mở đầu Các k ết quả nghiên cứu, quan trắc trong nhiều năm qua cho thấy, hiện tượng trượt

lở bờ sông Lô đang diễn biến phức tạp và chưa được kiểm soát. Trên tuyến sông Lôhiện tượng trượt lở đã và đang gây ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt, sản xuất của nhândân đới ven bờ, cũng như khu vực hoạt động khai thác cát sỏi trên sông. Vì vậy, việcnghiên cứu hiện tượng trượt lở bờ sông Lô trên cơ sở kết quả khảo sát thực tế và luậngiải mối quan hệ của nó với các yếu tố tự nhiên, nhân sinh, đặc biệt là hoạt động khaithác cát sỏi trên sông làm cơ sở đề xuất các giải pháp giảm thiểu là cấp bách và cần thiếtvới địa phương. 2. Khái quát đặc điểm cấu tạo địa chất tuyến bờ sông Lô 2.1. V ị trí địa lý, đặc điểm đị a hình, m ạng sông suối

Vùng nghiên cứu thuộc phạm vi diện tích sông Lô chảy trên địa bàn tỉnh Phú Thọvà đới ven bờ có chiều rộng trung bình khoảng 300m.

Trong vùng có hai kiểu địa hình là đồng bằng tích tụ và đồi núi thấp. Địa hình đồinúi thấp xen thung lũng phân bố kéo dài dọc bờ phải sông Lô từ xã Vụ Quang – huyệnPhù Ninh đến xã Chí Đám - huyện Đoan Hùng. Địa hình có đặc điểm là đỉnh tròn, sườnlồi và dốc thoải, vỏ phong hoá tương đối dày. Bề mặt địa hình được che phủ bởi thảmthực vật gồm rừng trồng và các loại cây công nghiệp. Thảm thực vật này có vai trò quantr ọng trong việc bảo vệ chống xâm thực, xói mòn đất. Địa hình đồng bằng tích tụ gồmcác bậc thềm và bãi bồi phân bố thành dải kéo dài liên tục dọc bờ phải sông Lô từ xã TrịQuận – huyện Phù Ninh đến phường Bạch Hạc – thành phố Việt Trì. Địa hình bị phâncắt bởi hệ thống suối nhỏ và các khe, mươ ng sói. Liên quan đến thềm sông và bãi bồithường có lớp cát phân bố không liên tục và nằm cách bề mặt địa hình hiện tại từ 3 –

7m.



305

Trong vùng nghiên cứu c ó mạng sông suối tươ ng đối phát triển, gồm sông Lô, vàhệ thống khe suối nhỏ như ngòi Rợm, ngòi Dầu v.v… Sông Lô chảy quaHà Giang,Tuyên Quang r ồi vào địa phận tỉnh Phú Thọ tại xã Chí Đám – huyện Đoan Hùng, tạonên ranh giới tự nhiên giữa Phú Thọ với tỉnh Tuyên Quang và V ĩnh Phúc. Riêng đoạn

sông chảy từ Hữu Đô qua thị trấn Đoan Hùng đến Hùng Long hoàn toàn nằm trong địa phận tỉnh Phú Thọ. Sông chảy quanh co uốn khúc nhưng theo phương chung tây bắc -đông nam, sau đó gặp sông Hồng tại phường Bạch Hạc, thàn h phố Việt Trì. Dọc thunglũng sông phát triển nhiều bãi bồi chứa cát sỏi kéo dài không liên tục và một số mángnước sâu. Phần lớn các bãi bồi nằm sâu dưới mực nước sông, chỉ rất ít bãi bồi nhỏ nổilên khỏi mặt nước từ 20 – 50 cm vào mùa khô.2.2. Đặc điểm c ấu tạo địa chất đới bờ sông Lô

Tham gia vào cấu tạo địa chất đới bờ sông Lô có mặt các thành tạo trầm tíchProterozoi, Kainozoi và đá magma phức hệ sông Chảy.

- Tr ầm tích Proterozoi gồm hệ tầng Thác Bà (PR 3tb), Hà Giang (ε1hg 1) có thành phần chính là đá phiến thạch anh - biotit, graphit, đá phiến thạch anh - mica, đá phiến

silimanit, đá phiến thạch anh - carbonat, quarzit. Chúng tham gia vào cấu tạo địa chất bờsông Lô r ất hạn chế, chủ yếu gặp rải rác ở đoạn sông chảy qua thị trấn Đoan Hùng và xãĐại Nghĩ a thuộc địa phận tỉnh Phú Thọ.

- Tr ầm tích Kainozoi gồm hệ Neogen (hệ tầng Phan Lương) và hệ Đệ tứ ( hệ tầngHải Hưng (Q2

2-3hh), V ĩnh Phúc (Q13vp), Thái Bình (aQ2

3tb)).Hệ tầng Phan Lương (N1

3 pl ) phân bố không liên tục dọc bờ phải sông Lô từ thị trấnĐoan Hùng đến xã Trị Quận - huyện Phù Ninh; có thành phần gồm cuội kết, sạn kết, bột k ết, sét kết. Chiều dày 700m.

Hệ tầng Hải Hưng (Q22-3hh), V ĩnh Phúc (Q 1

3vp), Thái Bình (Q23tb) là các thành

tạo địa chất chính cấu tạo nên đới bờ sông Lô từ huyện Đoan Hùng đến phường BạchHạc – thành phố Việt Trì. Thành phần trầm tích gồm cuội, sỏi, cát, bột, sét và vật chấthữu cơ. Chiều dày chung hơn 100m.

- Đá magma phức hệ sông Chảy (γD1 sc) tham gia cấu tạo nên đới bờ sông Lô ở khuvực xã Chí Đám và Hữu Đô với tổng chiều dà i khoảng 1600m. Thành phần thạch họccủa phức hệ gồm granodiorit, granit biotit dạng poorphyr hạt vừa đến lớn, granit haimica có granat. Đá cấu tạo khối, rắn chắc, ít nứt nẻ. 2.3. Khoáng s ản

Trong vùng có các loại khoáng sản làm vật liệu xây dựng thông thường gồm đálàm vật liệu xây dựng, sét gạch ngói, cát cuội sỏi.

- Đá làm vật liệu xây dựng thông thường gồm đá vôi và cát đang được khai thác ởkhu vực xã Vân Du, Phú Thứ - huyện Đoan Hùng và xã Trị Quận - huyện Phù Ninh.

- Sét gạch ngói có hai loại nguồn gốc là sét phong hoá từ các đá sét kết, bột kết củahệ tầng Phan Lương (N13 pl ) và sét tr ầm tích tuổi Đệ tứ. Trong đó sét trầm tích được sử

dụng rộng rãi làm nguyên liệu sản xuất gạch ngói. Sét tr ầm tích tuổi Đệ tứ tạo thành thềm bậc I và bãi bồi phân bố dọc theo bờ phải sông Lô. Các thân sét đạt tiêu chuẩn làm gạchngói thường có dạng thấu kính nằm ngang, chiều dày từ 1 – 3 m và nằm dưới lớp đấttr ồng từ 0,3 – 0,5m. Phần lớn diện tích chứa sét đều thuộc đất canh tác và có khả năngcanh tác. Sét màu nâu vàng, xám phớt vàng, có độ dẻo và độ hạt biến động hơn so với sét

phong hoá. Theo k ết quả phân tích thành phần độ hạt, cỡ hạt < 0,005 mm chiếm từ 41,5 -50%, cỡ hạt > 10 mm không có. Thành phần hoá học: SiO2 = 55,90 – 69,60%, Al2O3 =14,25 – 20,65%, Fe2O3 = 5,85 – 8,5%.

- Cát, cuội, sỏi tập trung trong các thềm bậc I và cát lòng sông. Trong thềm bậc I,

thân cát nằm ngang, có chiều dày lớp cát thay đổi từ 5m đến 12m. Phủ trên thân cát là



306

lớp sét dày 3 – 7m và đạt tiêu chuẩn làm nguyên liệu sản xuất gạch nung. C át lòng sôngliên quan đến các bãi bồi ngập nước phân bố không liên tục dọc lòng sông. Cát màuvàng, xám vàng, thuộc loại hạt thô đến trung, chứa cuội, sỏi và lẫn ít bùn sét. Sỏi có cỡhạt > 10 mm chiếm 5,4 – 28,9%, loại 10 – 5mm chiếm 4,9 – 8,3%; cỡ hạt cát < 0,15 từ

7,5 – 8,3%; lượng sót tích luỹ trên dây đến 0,15mm đạt 93,4%, mô đun độ lớn từ 2,8 –3,1.Thành phần hoá học chính gồm: hàm lượng SiO 2 = 87,0 – 90,02%, trung bình 88,51 %;Fe2O3 = 1,17 – 1,90 %, trung bình 1,54 %; Na2O + K 2O = từ 4,77 - 4,94 %, trung bình4,86 %.3. Hiện trạng trượt lở và hoạt động khai thác, vận chuyển cát trên sông Lô 3.1. H i ện trạng trượt lở bờ sông

Thực tế khảo sát cho thấy, diễn biến và quy mô trượt lở bờ sông Lô rất khác nhau, phụ thuộc vào cấu tạo địa chất đường bờ, mức độ uốn khúc của sông và hoạt động khaithác cát sỏi trên sông. Hiện tượng trượt lở trong vùng nghiên cứu đã và đang diễn rakhông liên tục dọc bờ sông Lô, chủ yếu liên quan đến đường bờ được cấu tạo bởi trầmtích bở rời hệ Đệ tứ được xếp vào hệ tầng Thái Bình, Hải Hưng và Vĩnh Phúc. Trên các

đoạn bờ được cấu tạo bởi đá trầm tích và đá magma thường không hoặc ít xảy ra trượtlở (ảnh 1).

Theo k ết quả khảo sát của tập thể tác giả trong thời gian qua, trên tuyến bờ đượccấu tạo bở trầm tích bở rời hệ tầng Thái Bình (thềm bậc I), quá trình trượt lở diễn ra vớitốc độ nhanh và quy mô khá lớn, nhất là vào mùa mưa. Điển hình là thềm bậc I khu vựcxã Sông Lô – thành phố Việt Trì và thôn Linh Viên - xã Tr ị Quận - huyện Phù Ninh,quá trình tr ượt lở xảy ra trên đoạn bờ dài hàng ngàn mét (ảnh 2, 3) và đang tiếp tục xuấthiện các khe nứt lớn trên bề mặt thềm hoặc tại khu vực xã Vụ Quang - huyện ĐoanHùng, quá trình tr ượt lở đã lấn đến đê sông Lô và làm tụt, siêu đổ hàng rào chắn đường

bộ (ảnh 4).

Ảnh 1. Bờ sông Lô được cấ u t ạo bởicác đá trầm tích hệ tầng Phan Lương

Ảnh 2. Đoạn bờ sông trượt lở tại xã Sông Lô – thành phố Việt Trì

(nguồn Nguyễn Văn Lâm)



307

Ảnh 3. Trượt lở đoạn bờ sông Lô tại

thôn Linh Viên - xã Tr ị Quận –huyện Phù Ninh

Ảnh 4. Đoạn bờ sông trượt lở tại

xã V ụ Quang - huyện Đoan Hùng (nguồn: Nguyễn Văn Lâm)

3.2. H i ện trạng khai thác, vận chuyển cát sỏi sông Lô Cát sỏi sông Lô có chất lượng tốt nên được sử dụng làm chất độn bê tông mác cao

trong các công trình xây dựng công nghiệp, dân dụng, giao thông v à thuỷ lợi. Hiện nay,cát sỏi sông Lô là nguồn cung cấp lớn nhất cho nhu cầu của các tỉnh Phú Thọ, Hà Nội,Hải Phòng, Hà Nam, Nam Định, Thái Bình, Ninh Bình, Quảng Ninh v.v. Vì vậy, hoạtđộng khai thác cát sỏi trên sông diễn ra sôi động cả dưới sông và trên bờ. Đến năm 2012có khoảng 11 đơn vị đang tiến hành khai thác cát sỏi trên toàn tuyến sông Lô. Do cát,sỏi trên sông là loại khoáng sản có đặc thù riêng, đó là các trầm tích bở rời tích tụ tạothềm, bãi bồi nằm cao hơn mực nước hoặc nằm chìm dưới nước với độ sâu không lớn.

Vì vậy, công nghệ khai thác phụ thuộc vào đặc điểm phân bố của thân cát sỏi.Các thân cát sỏi liên quan đến bãi bồi nằm chìm dưới mặt nước, cát sỏi chủ yếu

được khai thác đồng thời bằng các loại công nghệ chính là bơm hút, tàu cuốc, gà ungoạm - cạp. Các loại công nghệ này rất thích hợp do cát, sỏi, bùn sét thường được táchriêng ngay trong quá trình khai thác (ảnh 5, 6).

Các thân cát sỏi liên quan đến thềm bậc I thường nằm dưới lớp phủ khá dày nên đểkhai thác phải gạt bỏ và vận chuyển đất phủ về khu bãi thải, sau đó tiến hành xúc bốctr ực tiếp lên phương tiện vận tải (ảnh 7).

Cát sỏi khai thác lên được vận chuyển bằng tàu, xà lan có tải trọng hàng trăm tấntheo đường sông từ Phú Thọ về các tỉnh đồng bằng sông Hồng (ảnh 8). Ngoài ra có mộtkhối lượng cát sỏi đáng kể được vận chuyển bằng ô tô phục vụ các công trình xây dựng

trên địa bàn tỉnh.



308

Ảnh 5. Khai thác cát lòng sông bằng tàu cuốc

Ảnh 6. Khai thác cát lòng sông bằng gàu ngoạm - cạp

Ảnh 7. Moong khai thác cát sỏi trong thềmbậc I

Ảnh 8. Vận chuyển cát sỏi trên sông Lô bằng tàu và sà lan

4. Mối quan hệ giữa khai thác cát sỏi và hiện tượng trượt lở Quá trình khai thác cát sỏi trên sông gây ra hiện tượng trượt lở bờ sông là có

thực, song đây chỉ là một trong những nguyên nhân cơ bản cần được nghiên cứu, đánhgiá một cách khách quan. Hoạt động khai thác cát sỏi trên sông có nhiều mặt tích cựcnhư cung cấp cát sỏi cho nhu cầu thị trường, khơi thông dòng chảy, bảo đảm an toàn

cho giao thông đường thuỷ. Song việc khai thác cát sỏi trên sông cũng có không ít mặttiêu cực như làm tăng độ đục của nước sông, ảnh hưởng đến môi trường sống của sinhvật trong môi trường nước, gây ra trượt lở bờ sông v.v. Tuy nhiên, biểu hiện rõ nhất và

phức tạp nhất là mối quan hệ giữa khai thác cát sỏi trên sông với hiện tượng trượt lở bờsông, cụ thể:

- Quá trình khai thác không tuân thủ theo thiết kế khai thác đã được các cơ quan cóthẩm quyền phê duyệt (ranh giới mỏ, độ sâu khai thác, công nghệ khai thác và sảnlượng khai thác v.v) đã tạo ra các máng nước sâu, đặc biệt khi xuất hiện máng nước sâuở đới ven bờ là một trong các yếu tố làm giảm độ ổn định của đáy và bờ sông được cấutạo bởi trầm tích bở rời hệ tầng Thái Bình, Vĩnh Phúc và Hải Hưng.

- Khai thác cát sỏi quá giới hạn cho phép về phía bờ sô ng dẫn đến làm mất bãi bồi

ngập nước nằm chuyển tiếp với bờ sông là yếu tố trực tiếp gây mất ổn định của đường



309

bờ và d ẫn đ ến trượt lở. Trong trường h ợp này, q uy mô trượt lở lớn, tốc độ trượt lởnhanh và thường xuất hiện các khe nứt lớn trên bề mặt thềm chưa bị trượt lở.

- Quá trình khai thác và vận chuyển cát sỏi trên sông diễn ra ồ ạt và quy mô lớn đãtạo ra các đợt sóng nối tiếp nhau liên tục ập vào bờ với động năng khá lớn. Tương ứng

với thời gian tồn tại của mỗi đợt mực nước lên xuống đã xuất hiện các ngấn sóng vỗ sâu10 - 15cm, đôi nơi đến 20cm. Ở các đoạn bờ được cấu tạo bở trầm tích bở rời hệ Đệ tứvà có sườn dốc đến dốc đứng, ảnh hưởng của yếu tố sóng vỗ đến độ ổn định của đường

bờ được quan sát rõ ở đoạn sông Lô thuộc địa phận huyện Phù Ninh và Đoan Hùng.5. Một số giải pháp giảm thiểu tác động của khai thác cát sỏi sông Lô đối với hiệntượng trượt lở bờ sông

Để hoạt động khai thác cát sỏi sông Lô phát triển bền vững và mang lại hiệuquả kinh tế cao, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng đến trượt lở bờ sông nói riêng, môitrường sinh thái nói chung, bài báo đề xuất một số giải pháp cơ bản sau:

- Tăng cường công tác quản lý nh à nước về hoạt động khai thác cát sỏi sông Lônhằm giảm thiểu và tiến tới chấm dứt các hoạt động khai thác trái phép trên sông, cũng

như việc khai thác không tuân thủ đầy đủ theo thiết kế khai thác đã được các cơ quan cóthẩm quyền phê duyệt.

- Xây dựng các kè đá vuông góc với bờ sông ở những đoạn bờ có nguy cơ trượt lởnhằm giảm tác động của dòng chảy vào bờ sông và tạo ra các bãi bồ i nằm chuyển tiếpvới bờ sông.

- Tại các đoạn bờ đang trượt lở nhanh, quy mô lớn và có nhiều tiềm ẩn, rủi do đốivới hoạt động nhân sinh trong đới ven bờ cần tiến hành kè đá và chấm dứt hoạt độngkhai thác ở khu vực lòng sông.6. Kết luận

Từ kết quả nghiên cứu trình bày ở trên cho phép đưa ra một số kết luận sau: - Tuyến bờ sông Lô được cấu tạo bởi các đá trầm tích Paleozoi, Kainozoi và đá

magma phức hệ sông Chảy; trong đó trầm tích Kainozoi có tính chất cơ lý yếu là cácthành tạo địa chất chính cấu tạo nên đới bờ sông Lô từ huyện Đoan Hùng đến phườngBạch Hạc – thành phố Việt Trì.

- Hiện tượng trượt lở bờ sông Lô trên các đoạn bờ được cấu tạo bởi trầm tích Hệtầng Thái Bình đang diễn biến phức tạp, nhiều đoạn đã lấn sâu vào chân đê sông Lô vàđang được kè đá để đảm bảo an toàn cho nhân dân và các hoạt đông kinh tế - xã hộikhác.

- Quá trình tr ượt lở bờ sông Lô liên quan đến nhiều yếu tố như cấu tạo địa chất vàhoạt động của sông, cũng như khai thác cát sỏi trên sông và nhiều yếu tố khác. Trongđó, hoạt động khai thác cát sỏi trên sông là một trong các yếu tố chính gây ra trượt lở bờ

sông Lô.- Để đảm bảo hoạt động khai thác cát sỏi trên sông phát triển bền vững và khôngảnh hưởng đến đới bờ sông cần thực hiện đồng bộ các giải pháp chính nêu trong báocáo.

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Hoàng Thái Sơn và n.n.k, 1997. Báo cáo địa chất và khoáng sản nhóm tờ ĐoanHùng - Yên Bình, tỷ lệ 1: 50.000. Lưu trữ Tổng cục Địa chất và Khoáng sản. [2]. Dự án điều tra, đánh giá hiện trạng tài nguyên, trữ lượng cát sỏi sông Lô tỉnh Phúthọ. Năm 2012. [3]. Tài nguyên khoáng sản tỉnh Phú Thọ, 2005. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam,Hà Nội.



310

[4]. Quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến khoáng sản làm vật liệu xây dựng thôngthường trên địa bàn tỉnh Phú Thọ giai đoạn 2006 – 2010, định hướng đến năm 2020.

Năm 2007.

SUMMARYSome results of preliminary study on the relationship between the landslidephenomena and sand and gravel exploitation in Lo river bed in Phu Tho province

Nguyen Van Lam, Nguyen Khac Du, Pham Nhu Sang,University of Mining and Geology

Hoang Nhu Lo, Tran Xuan Toan, Service of Natural Resources and Environment of Phu Tho Province

Nguyen Bien Thuy, Hanoi Enterprise of Geology and Mineral Recently exploration and exploitation activities for sand and gravel in Lo River

bed have been developed rapidly, which satisfied the demand of high - quality sand and gravel for the construction in Phu Tho and Bac Bo Delta provinces. However, these

snad-gravel exploitaiton mângement have become out-of-control and seriousnegativeimpacts on the ecological and environmental impacts in the river system withclear evidences of landslide along river banks.

In combination of results of previous study and the latest research results, this paper clarifies the naturalcomponents, geological structures of river banks, \landslidesof the riverbanks and sand and gravel exploitation activities of the Lo River in

Phu Tho province. The sutdy showed that the complicated relationship betweenlandslides and the exploitation of and transportation of sand and gravel along the river.This form the basis for the solutions to prevent landslide due to sand and gravelexploitaiton for sustainable development.




311


ÁP DỤNG MỘT SỐ BÀI TOÁN ĐỊA CHẤT XỬ LÝ TÀI LIỆUĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ CÔNG TÁC TÌM KIẾM QUẶNG ĐA

KIM KHU VỰ C SUỐI THẦU - SÀNG THẦN, HÀ GIANG

Nguyễn Quốc Phi1, Bùi Viết Sáng2, Nguyễn Phương1,Phạm Hùng2, Nguyễn Văn Nguyên2,

1 Trường Đại học Mỏ-Địa chất2 Liên đoàn Địa chất INTERGEO

Tóm tắt: Việc nghiên cứu đặc điể m quy luật phân bố quặng hoá bằng các bài toán địa chấ tđịnh lượ ng hiện đang đượ c r ấ t nhiều các nhà địa chấ t quan tâm. K ế t quả sử d ụng phố i hợ pcác thuật toán phân tích t ần suất, tương quan đa chiều và phân tích Dengramm đ ã cho phép

xác định đượ c t ổ hợ p các nguyên t ố đồng sinh có ý nghĩa trong tìm kiế m quặng đa kim củakhu vự c nghiên cứu là Cu, Pb, Zn và Co. Đây có thể coi là nhóm các nguyên t ố chỉ thị chotìm kiế m quặng đa kim trong vùng nghiên cứ u. Việc mô hình hoá cácđ ối tượ ng tìm kiế mthông qua các vành phân tán địa hoá và phân tích bề mặt Trend đ ã cho phép phân tích xuhướ ng t ậ p trung của các nguyên t ố chỉ thị , giúp phát hiện và khoanh định nhữ ng vị trí hoặcnút quặng có hàm lượ ng t ậ p trung cao cũng như các di ện tích có các d ị thườ ng cấ u t ạoTrend. Các k ế t quả nghiên cứu đ ã góp phần làm sáng t ỏ hệ phương pháp xử lý, phân tích,t ổ ng hợ p tài liệu địa chấ t - khoáng sản để nâng cao hiệu quả công tác tìm kiế m quặng đakim t ại khu vự c Suố i Thầu - Sàng Thần, Hà Giang

1. Mở đầuCông tác nghiên cứu, tìm kiếm và phát hiện các diện tích có triển vọng về quặng

hoá nhằm duy trì và gia tăng tài nguyên, tr ữ lượ ng khoáng sản là nhiệm vụ thườ ng

xuyên của các nhà địa chất. Các k ết đo vẽ, khảo sát địa chất gần đây đã xác đ ịnh khuvực Suối Thầu - Sàng Thần, thuộc xã Minh Sơn, huyện Bắc Mê, tỉnh Hà Giang có cáctiền đề và dấu hiệu địa chất thuận lợ i cho việc thành tạo các thân quặng đa kim [2]. Kếtquả điều tra đo vẽ địa chất tỷ lệ 1:200.000 [5] và 1:50.000 [7] cũng như các kết quả tìmkiếm chi tiết đã xác đ ịnh đượ c 2 diện tích có biểu hiện quặng đa kim - vàng. Do vậy,việc lựa chọn và xây dựng hệ phương pháp xử lý, phân tích tài liệu địa chất - khoángsản hợ p lý sẽ góp phần nâng cao hiệu quả công tác điều tra và đánh giá đúng triển vọngtài nguyên quặng đa kim - vàng tại khu vực nghiên cứu, làm cơ sở định hướ ng cho côngtác điều tra, thăm dò tiế p theo.2. Sơ lượ c về đặc điểm địa chất và quặng hoá khu Suối Thầu - Sàng Thần

Diện tích khu vực nghiên cứu là một phần trong cấu trúc miền uốn nếp đông Việt

Nam [4] và nằm gọn trong đớ i Khao Lộc.Địa tầng trong khu vực nghiên cứu phát triển các tr ầm tích lục nguyên-carbonat

của các hệ tầng Bản Cưở m (D1 bc) và Khao Lộc (D1-2 kl ) gồm các loại đá phiến thạchanh hai mica, đá phiến thạch anh-sericit-biotit, cát k ết dạng quarzit, đá hoa, đá vôi bị hoa hoá, đá hoa bị dolomit hoá…

Các hoạt động magma xâm nhậ p có thành phần từ mafic đến axit, gồm các đágranitoid thuộc phức hệ Tùng Bá (qSy-sG/PZ2tb) và các đá gabrodiabas, diabas thuộc

phức hệ Cao Bằng (Gb-Db/T1cb).

K ết quả khảo sát chi tiết cho thấy quặng hoá tậ p trung thành từng ổ, mạch thay thế trao đổi tại những nơi có thành phần đá vây quanh là carbonat hoặc carbonat bị skarnhoá của hệ tầng Bản Cưở m, cũng như tại phần tiế p xúc giữa các tập đá carbonat và các



312

tập đá phiến, còn trong các tập đá phiến hàm lượ ng các khoáng vật của kiểu quặng nàygiảm đi r õ r ệt, quặng chủ yếu ở dạng lấp đầy vào các khe nứt nhỏ hoặc xâm tán trong đávớ i quy mô phát triển hạn chế.

Hình 1. Bản đồ địa chấ t và khoáng sản khu vự c nghiên cứ u t ỷ l ệ 1:50.000(Vương Mạnh Sơn, 2003)

Về các phá huỷ kiến tạo, khối cấu tạo Tùng Bá đượ c khống chế bởi đứt gãy nghịchchờm Đường Thượ ng - Du Già ở phía bắc và đứt gãy nghịch-dịch chuyển ngang Bản

Cườ m - Minh Ngọc ở phía nam. Hai đứt gãy trên và các đ ứt gãy cùng phương nằm k ẹ pgiữa chúng có vai trò chủ đạo khống chế các hoạt động của magma xâm nhậ p granitoid phức hệ Tùng Bá và khoáng sản trong vùng nghiên cứu. Ngoài ra trong vùng còn pháttriển các hệ thống đứt gãy á kinh tuyến, đông bắc-tây nam… đóng vai tr ò làm ph ức tạ phoá bình đồ cấu trúc của khu vực nghiên cứu. Diện tích nghiên cứu có cấu trúc của một

phức nế p lõm theo phương kéo dài tây b ắc-đông nam, trong đó phát triển nhiều hệ nế puốn thứ cấ p chồng lên nhau khá phức tạ p.

Sự phân bố các hệ đứt gãy trong vùng nghiên cứu là không đồng đều và thể hiệncường độ phát triển khác nhau. Phát triển mạnh mẽ nhất là hệ thống đứt gãy phá huỷ

phương tây bắc-đông nam, biểu hiện của hệ thống này là các đớ i phiến hoá, dậ p vỡ cùng phương cắt qua toàn bộ các thành tạo tr ầm tích biến chất trong vùng, k ể cả các đá

granitoid phức hệ Tùng Bá tuổi PZ2. Đây là cấu trúc thuận lợ i cho việc di chuyển củadung dịch tạo quặng và cư trú của quặng vớ i phương thức trao đổi thay thế giữ vai tròchủ đạo. Quá trình trao đổi thay thế xảy ra ưu thế theo phương phân phiến của đớ i phiếnhoá mạnh, k ết quả tạo thành các thân quặng dạng vỉa có đường phương trùng vớ i

phương phân phiến của đá và quặng có cấu tạo phân dải khá rõ nét khi quan sát bằngmắt thườ ng. Các khe nứt phân nhánh đóng vai tr ò đ ịnh vị các thân quặng dạng mạch cóquy mô biểu hiện hạn chế hơn.

K ết quả tìm kiếm chi tiết cho thấy hình thái và cấu trúc các thân quặng khá phứctạ p. Chúng có dạng mạch, giả lớ p. Một số thân quặng có hình thái biến đổi từ dạng giả lớ p sang dạng mạch xuyên cắt đá vây quanh, trong đó:

- Các thân quặng dạng mạch là các thân quặng kéo dài vớ i chiều dày ít biến đổi

theo đường phương và hướ ng cắm, xuyên cắt đá vây quanh r õ ràng.



313

- Các thân quặng dạng giả lớ p là các thân quặng nằm gần chỉnh hợ p với đá vâyquanh. Trong trườ ng hợ p này, quặng đượ c lấp đầy trong các khe nứt tách lớ p, bóc lớ pcủa đá trầm tích.

- Các thân quặng có dạng mạch, dải, ổ hoặc lấp đầy các khe nứt nhỏ tạo thành các

gân mạch và xâm tán đều trong đá. 3. Áp dụng một số bài toán địa chất xử lý tài liệu quặng đa kim khu Suối Thầu -Sàng Thần3.1. Phương pháp phân tích tần su ấ t xu ấ t hi ện các tính ch ấ t nghiên c ứ u

Lý thuyết thông tin logic đượ c sử dụng khá r ộng rãi cho mục đích xác lậ p nhữngtổ hợ p nguyên tố có giá tr ị tin cao trong tìm kiếm mỏ khoáng. Nội dung của bài toán làđánh giá giá trị tin của các tính chất (thông số) của đối tượng địa chất trên cơ sở phântích tần suất xuất hiện của các tích chất nghiên cứu. Việc đánh giá giá trị thông tin củacác nguyên tố nhằm mục đích lựa chọn tổ hợ p nguyên tố có giá tr ị tin cao có ý ngh ĩa ch ỉ thị tr ực tiế p hoặc gián tiế p trong tìm kiếm khoáng sản, nhằm góp phần nâng cao hiệuquả cho công tác tìm kiếm khoáng sản, đặc biệt trong tìm kiếm các thân quặng ẩn.

Để lựa chọn tổ hợ p các nguyên tố có giá tr ị thông tin cao, loại tr ừ những nguyên tố không cần thiết nhằm giảm bớ t khối lượ ng tính toán, loại tr ừ thông tin nhiễu và nângcao hiệu quả cho công tác tìm kiếm quặng đa kim khu Suối Thầu – Sàng Thần. Chúngtôi đã tiến hành xử lý tậ p mẫu kim lượng bùn đáy (352 mẫu) của khu mỏ vớ i 16 nguyêntố nghiên cứu. Do mức độ biến đổi không đồng nhất trong toàn diện tích nghiên cứu nênngoài việc xử lý các tậ p mẫu chung cho toàn bộ khu mỏ, chúng tôi tiến hành xử lý chotừng tậ p mẫu riêng lấy ở từng các phân khu Suối Thầu (518 mẫu) và Sàng Thần (699mẫu), k ết quả nhận được như sau:

Đối vớ i tậ p mẫu kim lượng bùn đáy của toàn bộ khu mỏ, giá tr ị thông tin I i vàthông tin tổ hợ p I m đượ c tính toán và sắ p xế p theo thứ tự giảm dần như sau :

;109,0

Ca;

125,0

Zr ;

167,0

Mg;

206,0

Cr ;

229,0

Ti;

264,0

Y;

0,347

Cu;

374,0

Mn;

398,0

Fe;

412,0

Pb;

446,0

Zn;

483,0

Co]I[ i =

047,0

Na;

054,0

V;

072,0

Ni;

086,0

Ba

;010,1

)Cu,...Zn,Co(;

949,0

)Mn,...Zn,Co(;

872,0

)Fe,Pb,Zn,Co(;

776,0

)Pb,Zn,Co(;

657,0

)Zn,Co(;

483,0

Co]I[ m =

;108,1

)Zr ,...Zn,Cu(;

101,1

)Mg,...Zn,Cu(;

089,1

)Cr ,...Zn,Cu(;

069,1

)Ti,...Zn,Co(;

044,1

)Y,...Zn,Co(

114,1

) Na,...Zn,Co(;

121,1

)V,...Zn,Co(;

119,1

) Ni,...Zn,Co(;

117,1

)Ba,...Zn,Co(;

114,1

)Ca,...Zn,Co(

Giá tr ị thông tin của các nguyên tố trên toàn bộ khu mỏ có thể đượ c sắ p xế p theothứ tự giảm dần:

Co → Zn → Pb → Fe → Mn → Cu → Y → Ti → Cr → Mg → Zr → Ca → Ba → Ni → V → Na.

Tính toán tương tự cho từng phân khu, giá tr ị thông tin của các nguyên tố đượ c sắ pxếp như sau :

- Khu Suối Thầu: Cu → Zn → Co → Mn → Pb → Fe → Ni → Na → Mg → Ti →

V → Cr → Y → Ca → Zr → Ba.



314

- Khu Sàng Thần: Co → Mn → Pb → Ca → Fe → Cu → Ni → Zn → Na → Ba→ Mg → Y → V → Cr → Ti → Zr.

Từ k ết quả tính toán trên, nếu tổ hợ p các nguyên tố đảm bảo 100% lượ ng thông tinthì có thể ghi nhận dãy thông tin gồm 6 nguyên tố có giá tr ị tin cao vớ i xác suất trên

90% đối vớ i tậ p mẫu chung toàn bộ khu mỏ là: Co, Zn, Pb, Fe, Mn, Cu chiếm 90,06%,các nguyên tố còn lại chiếm chưa đến 10% tổng lượ ng thông tin. Khu Suối Thầu gồm tổ hợ p 7 nguyên tố: Cu, Zn, Co, Mn, Pb, Fe, Ni chiếm 89,98% và khu Sàng Thần gồm tổ hợ p 8 nguyên tố Co, Mn, Pb, Ca, Fe, Cu, Ni, Zn chiếm 90,83% tổng lượ ng thông tin cáctính chất nghiên cứu.3.2. Phương pháp toán thố ng kê

Trong bài báo này, mô hình phân bố thống kê 1 chiều sẽ đượ c sử dụng để mô tả đối tượ ng nghiên cứu, đồng thờ i sử dụng mô hình toán thống kê 2 chiều và đa chiềutrong phương pháp phân tích tương quan và phân tích Dengramm nhằm mục đích xácđịnh tổ hợ p các nguyên tố cộng sinh trong trường địa hóa - khoáng vật của diện tíchnghiên cứu.

3.2.1. Đặc điể m phân bố thố ng kê quặng hóaQuy luật phân bố thống kê của quặng đa kim-vàng và các nguyên tố đi cùng có

thể đượ c nhận thức thông qua việc xác lậ p các mô hình phân bố thống kê của chúng.Các phân tích thống kê đượ c thực hiện cho số liệu địa hóa của toàn vùng và cho từngkhu riêng biệt. Các k ết quả tính toán đượ c thực hiện cho tậ p mẫu ban đầu (tậ p mẫu gốc)và tậ p mẫu sau loại thô (phương pháp loại tr ừ 3 sigma). Các thông số tính toán gồm giátr ị trung bình, phương sai và hệ số biến thiên. Mô hình phân bố của các nguyên tố cũngđượ c kiểm nghiệm, chủ yếu các nguyên tố phân bố theo mô hình log chuẩn hoặcgamma.

Các mô hình phân bố đượ c kiểm nghiệm theo phương pháp độ lệch, độ nhọn cảitiến và phương pháp χ2 (tiêu chuẩn Pierson). Việc kiểm nghiệm mô hình phân bố vàtính toán các thông số thống kê đượ c thực hiện trên chương tr ình ToanTinĐC [6]. B ảng1 tổng hợ p k ết quả thống kê hàm lượ ng các nguyên tố Cu, Pb, Zn (tậ p nền địa hoá thứ sinh) trích dẫn k ết quả tổng hợ p xác lậ p mô hình phân bố thống kê của đồng và cácnguyên tố đi kèm.

Bảng 1. Mô hình phân bố và các đặc trưng thố ng kê t ậ p mẫu địa hóaTậ p mẫunghiên

cứu

Nguyêntố

Các đặc trưng thống kê Mô hình phân bố

M ẫu ban đầu M ẫ u sau loại thô X (ppm) 2σ V(%) X (ppm) 2σ V(%)

Toàn

vùng

Pb 4,991 4,086 81,852 4,852 3,445 71,014 Log chuẩn

Zn 10,426 7,441 71,372 10,018 5,621 56,108 Log chuẩnCu 3,935 4,917 124,962 3,617 3,660 101,201 Gamma

Khu SuốiThầu

Pb 3,776 3,264 86,452 3,737 3,129 83,731 Log chuẩnZn 8,456 6,787 80,266 8,279 6,100 73,682 Log chuẩnCu 3,658 8,175 223,458 2,852 3,938 138,084 Gamma

Khu SàngThần

Pb 7,029 9,695 137,922 6,437 4,693 72,904 Log chuẩnZn 18,238 51,952 284,861 12,290 4,444 36,161 Log chuẩnCu 5,456 10,246 187,804 4,391 5,978 136,125 Gamma

K ết quả nghiên cứu đặc điểm phân bố thống kê của Cu, Pb và Zn trong trường địahoá thứ sinh cho thấy quy luật phân bố chúng không tuân theo quy luật phân bố chuẩnvà đượ c cải tạo về luật phân bố gamma hoặc loga 3 thông số. Hàm lượ ng các nguyên tố

nói chung cao hơn trị số Clark, hàm lượ ng của Cu biến đổi từ không đồng đều đến r ất



315

không đồng đều nên có thể tạo ra giá tr ị phông và các giá tr ị dị thường địa phương khácnhau. Hàm lượ ng của Pb và Zn phân bố thuộc loại khá đồng đều đến không đồng đều,song mức độ biến đổi nhỏ hơn của Cu nên khả năng tạo thành các dị thường địa phươngcủa Pb và Zn trong trường địa hoá nguyên sinh không rõ r ệt như nguyên tố Cu.

3.2.2. Phương pháp phân tích tương quan và phân tích Dengramm K ết quả xác lậ p ma tr ận tương quan cặ p của các nguyên tố có giá tr ị tin cao trongtrường địa hóa thứ sinh của toàn khu mỏ và ở từng phân khu cụ thể. Bảng 2 trích dẫnma tr ận tương quan cặ p giữa các nguyên tố có giá tr ị tin cao (Phần trên đườ ng chéochính là hệ số tương quan, phần dướ i là k ết quả kiểm tra theo tiêu chuẩn Student).

Bảng 2. Ma tr ận hệ số tương quan Nguyên tố Fe Mn Co Cu Pb Zn

Fe 1 0,275 0,313 0,521 0,413 0,390 Mn 5,351 1 0,274 0,367 0,263 0,299Co 6,165 5,330 1 0,615 0,468 0,522

Cu 11,419 7,381 14,591 1 0,596 0,638 Pb 8,484 5,100 9,907 13,886 1 0,746 Zn 7,924 5,862 11,449 15,500 20,957 1

t0,05, 352 = 1,96 |R| = 0,107Từ k ết quả tính toán tương quan có thể thấy trong tổ hợ p các nguyên tố có giá tr ị

thông tin cao thì tổ hợ p các nguyên tố Cu, Pb, Zn và Co là tổ hợ p có quan hệ tươngquan khá chặt chẽ với nhau, trong đó đặc biệt là mối quan hệ giữa Cu và Co, Pb và Zn,hình thành tổ hợ p các nguyên tố đi kèm với nhau đóng vai tr ò ch ỉ thị cho việc tìm kiếmquặng đa kim [1].

Trên cơ sở k ết quả phân tích tương quan cặ p giữa các nguyên tố có giá tr ị tin caotrong trường địa hóa thứ sinh, chúng tôi tiến hành thành lập sơ đồ Dengramm để xác

định mối quan hệ giữa các đối tượ ng. Mức độ tương tự giữa các đối tượ ng nghiên cứuđược đánh giá bằng hệ số arccos(r xy), k ết quả đã thiết lập được các sơ đồ Dengrammcho tậ p mẫu chung và cho từng phân khu cụ thể.

Hình 2. S ơ đồ Dengramm các nguyên t ố địa hoáMối quan hệ cộng sinh giữa các nhóm nguyên tố đượ c thể hiện r ất rõ ràng trong

biểu đồ Dengram, đặc biệt có thể thấy rõ các nguyên tố phân thành 2 cụm riêng biệt: Nhóm các nguyên tố tạo quặng đa kim (Cu, Pb, Zn, Co) và nhóm các nguyên tố tạo đá(V, Ni, Cr, Mg, Ti). Bên cạnh mối quan hệ khá chặt chẽ của tổ hợ p các nguyên tố Cu,



316

Pb, Zn và Co, có thể nhận thấy đượ c mức độ liên k ết tương đối liên tục của các nguyêntố và sự phân nhánh cục bộ của các cặ p V-Ni, Cr-Mg hay Cr-Ti-V. Điều này cho phépnhận định r ằng các nguyên tố V, Ni, Cr, Mg và cả Ti không phải là những nguyên tố đồng sinh vớ i quặng đa kim khu Suối Thầu - Sàng Thần.

K ết quả sử dụng phối hợ p các thuật toán phân tích tương quan đa chiều và phântích Dengram có thể giúp xác định đượ c tổ hợ p các nguyên tố đồng sinh có ý ngh ĩatrong tìm kiếm quặng đa kim khu Suối Thầu - Sàng Thần, đó là tậ p hợ p các nguyên tố Cu, Pb, Zn và Co. Các nguyên tố còn lại có giá tr ị tin cao song không đóng vai tr ò lànhững nguyên tố chỉ thị trong tìm kiếm hoặc chúng tạo nên những tổ hợp đồng sinh

phản ánh sự có mặt của một loại hình khoáng hoá khác trong diện tích nghiên cứu.3.3. Mô hình hoá các nguyên t ố ch ỉ th ị trong tìm ki ế m qu ặng đa kim khu vự c Su ố iTh ầu - Sàng Th ần3.3.1. Mô hình hoá tr ường địa hoá các nguyên t ố chỉ thị

Để mô hình hoá tr ư ờng địa hoá của các nguyên tố có giá tr ị tin cao và đóng vaitrò chỉ thị trong tìm kiếm, phát hiện quặng đa kim khu Suối Thầu-Sàng Thần, chúng tôi

đã tiến hành thành lập các sơ đồ vành dị thường địa hoá thứ sinh của tổ hợ p các nguyêntố Cu, Pb và Zn.

Vành phân tán địa hoá và trườ ng dị thườ ng của các nguyên tố chỉ thị đượ c xácđịnh trên cơ sở khoanh vẽ các đường đẳng tr ị theo bậc hàm lượ ng khác nhau theo giá tr ị nền địa hoá và các giá tr ị dị thường địa phương. Từ k ết quả xử lý thống kê xác định giátr ị nền theo giá tr ị trung bìnhđ ịa phương và chọn các bậc dị thườ ng X ±1σ, X ±2σ,X ±3σ. Trên cơ sở thành lập các sơ đồ vành dị thường địa hoá của các nguyên tố có vaitrò chỉ thị, có thể k ết hợ p vớ i các tài liệu thi công các công trình tìm kiếm để kiểm tracác dị thường địa hoá nhằm lựa chọn các dị thườ ng liên quan vớ i quặng hoá và loại bỏ những dị thườ ng không liên quan vớ i quặng.

a) b) c) Hình 3. Các vành d ị thường địa hoá thứ sinh của: a) Cu; b) Pb và c) Zn

Nhìn chung các vành dị thườ ng của các nguyên tố Cu, Pb, Zn phản ánh sự tậ ptrung của đồng tạo thành các thân quặng trong đớ i khoáng hoá. Các vành dị thườ ng nhìnchung có dạng hình tròn hoặc dạng elip kéo dài theo phương tây bắc - đông nam, phùhợ p với phương phát triển của đớ i khoáng hoá. Hầu hết các vành dị thườ ng phân bố trêndiện tích phân bố các thành tạo tậ p 2 - hệ tầng Bản Cưởm. Kích thướ c của các vành dị thườ ng khá lớ n, hình thái phức tạp, đặc biệt là các vành dị thườ ng của Cu bám khá sátđớ i khoáng hoá phản ánh sự có mặt của các thân quặng dạng mạch, đớ i mạch đã đư ợ c

phát hiện. Các dị thườ ng không liên quan vớ i quặng hoá thườ ng là các tích tụ thứ sinhmang tính cục bộ, tậ p trung ở các sườn địa hình thấ p và phụ thuộc khá chặt vào hìnhthái của địa hình hiện tại.



317

3.3.2. Phương pháp phân tích Trend. Trong nghiên cứu địa chất, Trend đượ c sử dụng như là sự ghi nhận hoặc mô phỏng

cho sự biến đổi có quy luật không gian hoặc có hệ thống của tính chất hoặc yếu tố địachất cần nghiên cứu đượ c ghi nhận trên bản đồ. Từ k ết quả phân tích tậ p mẫu kim lượ ng

bùn đáy cho toàn bộ khu mỏ chúng tôi đã tiến hành xây dựng đượ c các mô hình Trend bậc 1, bậc 2 và các bậc cao hơn cho các nguyên tố đóng vai tr ò ch ỉ thị tr ực tiế p hoặcgián tiế p cho tìm kiếm khoáng sản đa kim - vàng khu vực Suối Thầu - Sàng Thần

Bảng 3. Hàm Trend của các nguyên t ố chỉ thị Nguyên

tốBậc

TrendMô hình Trend

Cu

Bậc 1 Cu = - 3823.17 + 208.86*x - 16.05*y

Bậc 2 Cu = - 4380.16 + 144.82*x + 921.23*y + 7.48*x - 84.85*xy + 122.13*y

Bậc 3 Cu = - 776651.44 + 64739.13*x - 14328.37*y + 12.84*x2 - 85.97*xy +120.32*y2 - 66.37*x3 + 34.41*x2y + 40.84*xy2 - 18.33*y3

Bậc 4

Cu = - 5801281.14 + 423905.04*x - 47337.22*y + 12.85*x2 - 87.49*xy +

109.94*y

2

- 6.53*x

3

+ 54.47*x

2

y + 39.85*xy

2

- 6.94*y

3

- 17.49*x

4

+ 10.96*x

3

y- 28.95*x2y2 + 8.89*xy3 + 54.54*y4

Pb

Bậc 1 Pb = - 5437.35 + 301.17*x - 53.20*y

Bậc 2 Pb = 5839.81 - 849.82*x - 534.24*y + 30.74*x2 + 4.84*xy + 75.67*y2

Bậc 3 Pb = - 274062.19 + 22548.56*x - 6091.92*y + 33.85*x2 + 8.45*xy + 76.04*y2 -23.54*x3 + 3.80*x2y + 54.09*xy2 - 46.25*y3

Bậc 4 Pb = - 4947482.21 + 324557.46*x + 214723.65*y + 15.16*x + 25.64*xy +73.79*y2 + 9.75*x3 + 46.17*x2y + 72.85*xy2 - 33.32*y3 - 10.53*x4 - 23.87*x3y- 37.27*x2y2 - 63.35*xy3 + 19.08*y4

Zn

Bậc 1 Zn = - 9888.65 + 545.92*x - 82.99*y

Bậc 2 Zn = 26514.72 - 3422.95*x + 183.37*y + 109.53*x2 - 33.78*xy + 68.48*y2

Bậc 3 Zn = 236351.58 - 16099.31*x - 31681.81*y + 112.20*x - 30.93*xy + 68.82*y

+ 4.62*x3

+ 77.69*x2

y + 84.26*xy2

- 142.05*y3

Bậc 4 Zn = - 976203.56 + 80809.78*x - 114962.55*y + 108.48*x - 38.16*xy +49.49*y2 + 19.92*x3 + 78.99*x2y + 121.95*xy2 - 145.52*y3 - 7.23*x4 +35.39*x3y - 90.38*x2y2 + 13.90*xy3 + 106.29*y4

K ết quả thiết lậ p các mô hình Trend vàđánh giá m ức độ tương ứng của các môhình Trend vớ i thực tế cho thấy các hệ số tương quan tính toán được đều trên 0,4, đặc

biệt lên tới 0,6 đối vớ i các mô hình trend của Pb và 0,7 của Zn cho thấy các mô hìnhtrend phản ánh r ất tốt sự biến đổi của các nguyên tố trong thực tế. Các k ết quả phân tíchTrend cũng cho thấy các hàm Trend đều mô tả r ất tốt sự biến đổi về mặt không gian củacác nguyên tố trong khu vực nghiên cứu.

Mô hìnhđ ộ lệch Trend cũng đư ợ c xây dựng riêng cho từng nguyên tố nhằm thể hiện mức độ thay đổi của các nguyên tố tại từng vị trí cụ thể so vớ i bề mặt Trend củachúng. Các bản đồ độ lệch trend giúp phát hiện sự tậ p trung một cách tương đối của cáckhu vực có khả năng có quặng. Vị trí các điểm quặng đã biết nằm khá phù hợ p vớ i cácvị trí có độ lệch lớn, đồng thờ i xuất hiện một số vị trí tậ p trung cao các nguyên tố nhưngchưa phát hiện đượ c biểu hiện khoáng sản nào q uanh đó, đây chính là các vị trí cầnđượ c tậ p trung chú ý trong quá trình tìm kiếm trong các bướ c tiế p theo.



318

a) b) c)

Hình 4. Mô hình trend và độ l ệch trend của: a) Cu; b) Pb và c) Zn

Các mô hình Trend có thể coi là có quy luật (có trend) khi R > 0,3 [3], trong đó tạikhu vực nghiên cứu, các hàm trend của Pb và Zn đều có hệ số tương quan bội R > 0,6có thể coi là bậc Trend lý tư ở ng. Các mô hình này có thể sử dụng để nghiên cứu các dị thường, phân tích xu hướ ng tậ p trung của các nguyên tố. Tr ong đó, đặc biệt quan tr ọnglà các mô hình Trend của Cu có mức độ tương ứng vớ i thực tế khá cao, đồng thờ i có thể

thấy sự tương ứng khá chặt giữa Trend của cả 3 nguyên tố này. K ết quả so sánh các môhình cho thấy có thể sử dụng đến mô hình Trend bậc 3 để nghiên cứu, phát hiện vàkhoanh định những vị trí, nút quặng có hàm lượ ng tậ p trung cao và các diện tích có cácdị thườ ng cấu tạo Trend, giúp cho công tác tìm kiếm đạt hiệu quả cao.4. Kết luận

Từ những k ết quả nghiên cứu thu đượ c có thể cho phép rút ra một số k ết luận về đặc diểm quặng hoá đa kim khu Suối Thầu - Sàng Thần như sau:

- Tổ hợ p các nguyên tố đóng vai tr ò ch ỉ thị trong trườ ng hợp địa hoá đã đư ợ c xáclậ p là tổ hợ p các nguyên tố Cu, Pb và Zn. Chúng có mối quan hệ tương quan thống kêkhá chặt chẽ. Ngoài các nguyên tố tạo quặng chính, các nguyên tố đi cùng quan trọngnhất là Co, Fe, Mn và có thể xem chúng là tổ hợ p các nguyên tố đồng sinh trong trườ ng

địa hoá, có ý ngh ĩa trong tìm kiếm quặng đa kim. - Hàm lượ ng các nguyên tố chỉ thị trong đớ i quặng biến đổi khá mạnh, có thể quy

nạ p về hàm phân bố gamma hoặc loga chuẩn. Khoảng phân bố hàm lượ ng nói chung khár ộng, quặng hoá biến đổi phức tạ p dạng nhảy vọt, gián đoạn, phân bố thuộc loại khôngđồng đều đến r ất không đồng đều.

- Diện phân bố các vành phân tán địa hoá của các nguyên tố chỉ thị cơ bản trùngnhau và tậ p trung thành các dải rõ r ệt. Các vành dị thường địa hoá cũng như dị thườ ngTrend cho thấy xu hướ ng tập trung hàm lượ ng các nguyên tố tăng dần về phía các thànhtạo thuộc tậ p 2 - hệ tầng Bản Cưở m.

- K ết quả sử dụng phối hợp các bài toán đã góp ph ần làm sáng tỏ hệ phương phápxử lý, phân tích, tổng hợ p tài liệu địa chất - khoáng sản để nâng cao hiệu quả công táctìm kiếm quặng đa kim tại khu vực Suối Thầu - Sàng Thần, Hà Giang.



319


[1]. Borradaile G. J., 2003. Statistics of Earth Science Data: Their Distribution in Time,Space and Orientation. Springer.

[2]. Bùi Viết Sáng, 2011. Áp dụng một số bài toán địa chất để dự báo triển vọng quặngđa kim - vàng khu vực Suối Thầu - Sàng Thần, Hà Giang. Luận văn Thạc sỹ. Trườ ngĐại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.[3]. Davis J. C., 2002. Statistics and Data Analysis in Geology. John Wiley & Sons Inc.[4]. Dovjikov A.E. và nnk, 1965. Địa chất miền Bắc Việt Nam tỉ lệ 1:500.000. NXBKHKT Hà Nội.[5]. Hoàng Xuân Tình và nnk, 1976. Báo cáo địa chất tờ Bảo Lạc tỉ lệ 1:200.000 (Lưutr ữ Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam).[6]. Nguyễn Kim Long, 2010. Nghiên cứu, xây dựng mô hình nhận dạng, đối sánh, tìmkiếm các đối tượng địa chất trên bản đồ, bản ảnh trong quản lý, dự báo khoáng sản. Đề tài nghiên cứu khoa học cấ p Bộ Giáo dục và Đào tạo, Hà Nội.

[7]. Vương Mạnh Sơn và nnk, 2003. Địa chất và khoáng sản nhóm tờ Phúc Hạ tỷ lệ 1:50.000, Lưu trữ Địa chất, Hà Nội.

SUMMARYThe application of mathematical models in data processing for improvement of

prospecting for pollymetallic minerals in Suoi Thau – Sang Than area, Ha Giangprovince

Nguyen Quoc Phi1, Bui Viet Sang2 Nguyen Phuong1, Nguyen Van Nguyen2,

1University of Mining and Geology2 INTERGEO Division, Ministry of Natural Resources and Environment

The study aims to apply different mathematical models for geological prospecting of multi-metal ores in SuoiThau - SangThan, Hagiang province. Informative findings are derived from the probability distributions, information indices,correlation and dendrogram of geochemical elements in study area. Results from

geochemical modeling and Trend surface analysis could be used to offer the efficient,effective, and most economic development plan for future mineral prospecting strategy.This research confirms the need of using quantitative methods for quantifying naturalresources and geological processes.

Ngườ i biên tậ p: TS. Nguy ễ n Ti ế n D ũng



320


MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HÓAMICA VÙNG KHUÔN LẦU, TỈNH HÀ GIANG

Nguyễn Phương, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đỗ Văn Thanh, Trần Văn Thành, Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Bắc

Tóm tắt: K ết quả nghiên cứu và thăm dò mica khu vực Khuôn Lầu cho thấy đối tượngnghiên cứu là các thân pegmatit chứa mica thuộc pha đá mạch (pha 3) của phức hệSông Chảy. Mica thường đi cùng felspat và thạch anh trong các thân pegmatit. Cácthân quặng dạng mạch tương đối đơn giản, bề dày khá ổn định, thân quặng nằm dốcđến dốc đứng (40 đến 850 ), phần trên mặt đã bị phong hóa khá triệt để (độ sâu 2 - 7m).

Phần này có chứa các thân quặng mica đang được đầu tư thăm dò. Phần dưới là pegmatit chứa mica bị phong hóa dở dang, với độ sâu tồn tại có thể đến 15 - 20m. Cácthân quặng có quy mô nhỏ đến trung bình, trữ lượng không lớn, nhưng điều kiện khaithác khá thuận lợi.

K ết quả nghiên cứu mẫu kỹ thuật và công nghệ của mica như sau: Mica 52%, Đôlyesste10-25%, chất bốc10-20%. Góc t ổn hao (tgδ) = 0,00973 đối với loại mica dánvà tg δ = 0,00281 đối với loại mica cứng.Mica trong vùng nghiên cứu có đặc tính kỹthuật hoàn toàn đáp ứng được cầu cho một số lĩnh vực công nghiệp khác nhau như sửd ụng trong ngành cơ điện, truyền thanh và truyền hình.

1. Đặt vấn đề Mica là một loại khoáng vật rất phổ biến trong tự nhiên, thuộc nhóm khoáng vật

alumosilicat, tinh thể hệ đơn tà, kiến trúc tinh thể có tính phân lớp điển hình, màu xám bạc, xám lục, phớt hồng, cát khai hoàn toàn, dễ tách thành các tấm mỏng trong suốt vàđàn hồi có thể uốn được, có tính cách điện, cách nhiệt.

Mica phân bố rộng rãi trong các đá magma, đá biến chất và đá trầm tích. Tuynhiên, mica có tinh thể lớn thường gặp trong các đá magma axit hoặc trong pegmatit.

Từ thời tiền sử, con người đã biết sử dụng mica vào nhiều mục đích khác nhau;trong đó nổi bật nhất là cho mục đích trang trí.

Do đặc tính kỹ thuật mica là có tính cách điện, cách nhiệt và ổn định về hóa họcnên ngày nay nó là vật liệu được ứng dụng trong các lĩnh vực như sau:

- Mica tấm dùng trong kỹ nghệ điện: làm chất cách điện, tụ điện, điện trở, điệnthoại, manheto, kính mắt;

- Mica bột được dùng làm nguyên liệu chịu lửa: làm tấm lợp, giấy viết, màu chịulửa, đồ gốm, lốp ôtô, dầu nhờn;

- Các chế phẩm của mica được dùng để cách ly dây điện trong các ấm điện, nồiđiện bàn là v.v...; - Do mica có tính cách nhiệt nên nó được dùng làm cửa sổ tro ng các lò sấy hoặc

lò nung bằng dầu thay cho thủy tinh. Với đặc điểm nổi bật nêu trên, mica được dự báo là một trong số khoáng chất

công nghiệp có nhiều ưu thế và sức cạnh tranh trên thị trường nguyên liệu khoáng thếgiới trong thời gian tới.

2. Đặc điểm địa chất

a. Địa tầng Trong diện tích thăm dò có các thể tù của các đá phiến 2 mica hệ tầng An Phú

(PR 3-ε1ap) thuộc loạt Sông Chảy.

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C3%A1_macma


http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C3%A1_bi%E1%BA%BFn_ch%E1%BA%A5t



http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C3%A1_tr%E1%BA%A7m_t%C3%ADch



http://vi.wikipedia.org/wiki/Pegmatit

http://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%9Di_ti%E1%BB%81n_s%E1%BB%AD




http://vi.wikipedia.org/wiki/Pegmatit






321

Hệ tầng An Phú bao gồm các đá phiến sét, đá phiến thạch anh sericit, đá vôi, vôisilic và đá vôi hạt không đều. Trong vùng nghiên cứu hệ tầng lộ ra ở dạng thể tù nhỏ Mặtcắt của hệ tầng lộ ra v iền q u anh p hức hệ Sông Hồng và d ải n hỏ ở Bắc Hà, MườngKhương, Chang Pung.

Trong vùng nghiên cứu, hệ tầng An Phú lộ ra ở dạng thể tù nhỏ có thành phầnkhông đồng nhất, chủ yếu là các đá p hiến biotit epidot, đá phiến thạch anh mica, đá phiến horblend - plagioclas - epidot... xen k ẽ. Đá có cấu tạo phân phiến mỏng, màu xámxanh, xám đen, hạt mịn phong hóa màu xám vàng. Trên bình đồ, các đá bị uốn nếp, đácắm về đông nam với góc dốc dao động từ 60 - 650.

b. Magma

Diện tích nghiên cứu, chiếm chủ yếu là đá granit phức hệ Sông Chảy (γaD1sc)gồm 3 pha:

- Pha 1 (γaD1sc1): Granit 2 mica dạng porphyr hạt vừa đến nhỏ. - Pha 2 (γaD1sc2): Granit biotit hạt vừa đến lớn, granit biotit dạng gneis.

- Pha 3 (γaD1sc3): Đá mạch pegmatit. Đặc điểm khoáng vật tạo đá của phức hệ Sông Chảy gồm:- Felspat kiềm: thường có kích thước nhỏ, đôi khi trong tập hợp ban tinh, thường

thấy dạng lăng trụ ngắn không đều, 2 đầu vát nhọn, xếp định hướng theo cấu tạo gneis,không song tinh và có cấu tạo pertit dạng dải hoặc dạng đốm kiểu thay thế.

- Plagioclas: Thường có kích thước nhỏ, đôi chỗ dạng lăng trụ ngắn với đườngnét tinh thể bảo tồn tốt, phần lớn dạng méo mó tha hình bị gặm mòn. Plagioclas thường

bị sausurit hóa, sericit hóa.- Biotit : là khoáng vật màu khá phổ biến trong các loại đá, hàm lượng trung bình

từ 5-10%. Chúng có kích thước không đều, đa sắc rõ màu nâu, nâu hung đỏ. Trong đá

loại sáng màu hơn hơi ngả sang màu nâu phớt lục. - Muscovit: Thường đi cùng biotit, kích thước lớn dạng vảy, cùng biotit chúngxắp xếp định hướng và ôm quanh lấy felspat và thạch anh.

-Thạch anh: Dạng méo mó, đẳng thước hoặc kéo dài và định hướng theo cấu tạognei, trong suốt hoặc trắng đục.

Ng oài ra trong đ á còn gặp turmalin, zircon, apati t, granat, ilmenit, leucoxen,epidot, monazit, xenotim...

Đặc điểm thạch hóa: K ết quả phân tích silicat cho thấy các granitoid phức hệ Sông Chảy thuộc dãy

kiềm bình thường. Thành phần chính của phức hệ là granit, ít hơn là granodiorit vàthuộc loạt kiềm vôi.

c. Đặc điểm cấu trúc kiến tạo

Trên Bản đồ địa chất 1: 200.000 [2], vùng Khuôn Lầu là một phần của cấutrúc vòm, phần giữa gồm chủ yếu là các đá granit, biotit hạt lớn dạng gneis của

phức hệ Sông Chảy pha 2 (γaD1sc2), phần rìa là đá granit 2 mica của phức hệ SôngChảy pha 1 (γaD1sc1). Đá thừơng bị ép định hướng.

Các đứt gẫy trong khu vực phát triển chủ yếu theo phương tây bắc - đôngnam và á kinh tuyến. Do ảnh hưởng của hoạt động đứt gãy, các đá bị vò nhàu, vỡvụn, phát triển nhiều hệ thống các khe nứt.



322

3. Đặc điểm quặng hóa mica vùng nghiên cứu 3.1. Đặc điểm các thân quặng mica

Theo tài liệu thăm dò của Nguyễn Công Thuận và nnk [1], trong vùng Khuôn

Lầu đã phát hiện và khoanh nối được 7 thân pegmatit chứa mica (hình 1). Các tinh thểmica phân bố khôn g đều trong thân mạch pegmatit, mica màu trắng, trong suốt dễ táchthành các tấm mỏng, felspat ở phần phong hóa triệt để đã bị kaolin hóa mềm bở màutr ắng đục, phần phong hóa dở dang cứng, chắc hơn song vẫn dễ dập, tách ra khỏi ổ micavà thạch anh. Các thân quặng mica công nghiệp chính là phần thân pegmatit bị phonghóa mạnh có chứa mica đạt các yêu cầu công nghiệp.

Dưới đây là đặc điểm các thân quặng mica (thực chất là phần trên của các thể,hoặc thân pegmatit chứa mica bị phong hóa mạnh) [1].

- Thân quặng số 1 : Phân bố ở p hía bắc diện tích, kéo d ài 180m theo phươn ggần đông tây, chiều dày thay đổi từ 1 đến 1,7m, trung bình 1,33m; cắm về nam - tây

nam, góc dốc thay đổi từ 50 đến 65 0

. Chiều sâu lớp phong hóa triệt để, cũng chính là

chiều sâu tồn tại của thân quặng mica công nghiệp từ 1,8 đến 6,2m. Loại tấm mica diệntích 1 - 4 cm2 có hàm suất (độ thu hồi) là: 23,637 kg/m3, tấm mica diện tích 4 - 8 cm2 cóhàm suất (độ thu hồi) là: 4,472 kg/m 3; loại tấm diện tích > 8 cm 2 có hàm suất (độ thuhồi) là: 0,850 kg/m3. Theo k ết quả phân tích hóa quặng (%): Si0 2: 62,78; T.Fe0:0,02;Al203: 20,72; Na20: 0,96; K 20: 12,47.



323

- Thân quặng số 2: Phân bố ở phía bắc diện tích, kéo dài 460m theo phươnggần đông - tây, chiều dày thay đổi từ 2,5 đến 5, 2m trung bình 3,41m; cắm về nam - tâynam, góc dốc thay đổi từ 50 đến 80 0. Chiều sâu tồn tại thân quặng (lớp phong hóa triệtđể) từ 1,6 đến đến 7,2m. Loại tấm mica diện tích 1- 4 cm2 có hàm suất (độ thu hồi) là:

33,650 kg/m3

; loại diện tích 4-8 cm2

có hàm suất (độ thu hồi) là: 7,13 kg/m. Thành phầnhóa học của quặng (%): Si02: 65,85; T.Fe0:0,04; Al203: 20,57; Na20: 0,76; K 20: 10,65.

- Thân quặng số 3: Phân bố ở phía đông bắc diện tích, kéo dài 186m theo phương á vĩ tuyến, chiều dày 1,9m; cắm về tây nam góc dốc thay đổi 50- 600. Chiều sâutồn tại của thân quặng (lớp phong hóa triệt để) từ 2,5m đến 5,0m. Loại tấm mica diệntích 1-4 cm2 có hàm suất (độ thu hồi) là: 35,750kg/m 3, loại tấm diện tích 4 -8 cm2 cóhàm suất (độ thu hồi) là: 8,5kg/m3

- Thân quặng số 4: Phân bố ở phía tây diện tích, kéo dài dài 130m theo phươngđông bắc - tây nam, chiều dày thay đổi từ 3,0 m đến 4 m trung bình 3,5 m; cắm về tây bắc,góc dốc thay đổi từ 40 đến 850

. Chiều sâu tồn tại thân quặng (lớp phong hóa triệt để) từ

2,5m đến 3,0m hoặc hơn. Loại tấm mica diện tích 1-4 cm2 có hàm suất (độ thu hồi) là:23,93kg/m3; loại tấm diện tích 4-8 cm2 có hàm suất (độ thu hồi) là: 4,72kg/m3, loại tấmcó diện tích > 8cm2 có hàm suất (độ thu hồi) là: 0,860kg/m3.

- Thân quặng số 5: Phân bố ở phía nam gần trung tâm diện tích, kéo dài 300mtheo phương tây bắc-đông nam, chiều dày thay đổi từ 3 đến 3,7m trung bình 3,35m; cắmvề tây nam, góc dốc thay đổi từ 60 đến700. Chiều sâu lớp phong hóa triệt để từ 2,5 đến7,3m.

Loại tấm mica có diện tích 1- 4cm2 với hàm suất (độ thu hồi) là: 51,960kg/m3,loại tấm diện tích 4-8cm2 cos hàm suất (độ thu hồi) là: 13,526kg/m3; vài tấm diện tích >8cm2 có hàm suất (độ thu hồi) là: 5,604kg/m3.

Thành phần hóa học của quặng (%): Si02: 66,51; T.Fe0:0,04; Al203: 18,68; Na20:1,43; K 20: 1,74.

- Thân quặng số 6: Phân bố ở phía nam diện tích, kéo dài 400m theo phươngtây bắc-đông nam, chiều dày thay đổi từ 1,6 đến 4m trung bình 2,95m; cắm về tây nam,góc dốc thay đổi từ 60 đến 800. Thân quặng tồn tại ở độ sâu (lớp phong hóa triệt để) từ 2đến 7,2m.

- Thân quặng số 7: Phân bố ở ph ía tây nam diện tích, k éo d ài 2 7 0m theo phương tây bắc - đông nam, chiều dày thay đổi từ 3 đến 5,1m trung bình 3,7m, cắm vềtây nam, góc dốc thay đổi từ 70 đến 80 0. Chiều sâu tồn tại của thân quặng (lớp pho nghóa triệt để) từ 2,5m đến 6,2m.

K ết quả trình bày trên cho thấy hầu hết các thân quặng mica (thân pegmatit chứamica) có hình dạng tương đối đơn giản (dạng mạch) bề dày khá ổn định, thân quặngnằm dốc đến dốc đứng (40 đến 850), phần trên mặt đã bị phong hóa khá triệt để; đâycũng chính là các thân quặng mica đang được đầu tư thăm dò. Tiếp đến là phần thân

pagmatit ch ứa mica bị phong hóa dở dang chưa khống chế được hết, theo kết quả thi công củamột số giếng thăm dò có thể đến 15 - 20m.

3.2. Đặc điểm th ành ph ần vật chất và đặc tính kỹ thuật a. Thành ph ần khoáng vật quặng

Tổng hợp kết quả phân tích mẫu lát mỏng, hàm suất và mẫu giã đãi cho thấytrong các thân quặng chủ yếu có các khoáng vật mica, felspat (phần bị phong hóa tạo

thành kaolin) và thạch anh.



324

- Mica: Các tinh thể có kích thước từ vài cm tới vài chục cm, phân bố không đềutrong các mạch pegmatit. Thành phần khoáng vật là muscovit, có mặt loáng bóng dễdàng tách thành các tấm, vảy mỏng. Diện tích tấm, vảy < 1cm 2 đến vài chục cm2.Muscovit chiếm khoảng 5 -10% trong các thân pegmatit.Kích thước các tấm mica được

phân loại theo diện tích tấm trong quá trình lấy mẫu hàm suất tại các công trình thăm dòtổng hợp ở bảng 1.

- Felspat : Màu tr ắng đục, cấu tạo khối đôi chỗ bị mặt ép dẹt, kéo dài felspatchiếm khối lượng khá lớn trong các mạch khoảng 65 -70%. Đi cùng còn có các ổ, đámthạch anh màu trắng đục, trắng trong. Phần trên bị phong hóa tạo thành kaolin có màutr ắng, hoặc trắng phớt vàng do bị nhiễm hydroxit sắt.

- Thạch anh: Thạch anh anh chiếm khoảng 15- 20%, thường tạo các ổ, thấu kínhnhỏ trong mạch pegmatit và xen lẫn với felspat và mica, giữa thạch anh và felspat córanh giới khá rõ ràng.

Bảng 1. Tổng hợp hàm suất (độ thu hồi) các kích thước tấm mica (theo tài liệu của Nguyễn Công Thuận và nnk, 2011)

Thânquặng

số

Tấm mica có diệntích <1 cm2

(Kg/m3)

Độ thu hồi tấmmica có diện tích

1-4 cm2 (Kg/m3)

Độ thu hồi tấmmica có diện tích 4-

8 cm2 (Kg/m3)

Độ thu hồitấmmica có diện tích

>8 cm2

(Kg/m3)1 11,98 23,637 4,472 0,8502 15,05 33,65 7,133 11,265 35,75 8,54 13,31 23,93 4,72 0,865 20,852 51,96 13,52 5,60

6 17,445 31,95 4,42 1,2757 16,305 26,287 2,255

Từ kết quả tổng hợp ở bảng 1 cho thấy, trong các thân quặng, mica chủ yếu tậptrung ở nhóm kích thước 1 - 4 cm2, tiếp đến là nhóm < 1cm2, loại trên 8 cm2 chiếm tỷ lệkhông đáng kể, trừ thân quặng 5.

b. Thành ph ần hóa học

Theo k ết quả phân tích mẫu hóa nhóm lấy trong một số thân quặng chính khu Nà Trì hàm lượng các thành phần hóa cơ bản (%) như sau: Si0 2: 62,78 - 66,51; T.Fe0:0,02- 0,04; Al203: 18,68 - 20,72; Na20: 0,76 - 1,43; K 20: 1,74 - 12,47.

c. Đặc tính kỹ thuật của mica * Yêu c ầu kỹ thuật của mica trong một số lĩnh vực công nghiệp: - Mica nhit: với hàm lượng mica >50%, bề dày tấm 0,2mm, công sai ± 0,05mm

phải có điện thế đánh xuyên là 20 Kv.- Giấy mica: yêu cầu có bề dày 0,05-0,1 mm, công sai ± 0,01 mm, hàm lượng

kéo dính 54%. Phải có cường độ chống kéo 1,3 -1,5Kg/cm2, cường độ xuyên thủng 18-20 Kv/mm, lượng nước < 0,5%, lượng trở >95%, khả năng chống nước là 2phút.

- Mica làm cỡ gó p điện: bề dày 0,15 mm, 0,20 mm và 0,25 mm, công sai ± 0,05-0,07 mm. Điện thế xuyên thủng là 35 Kv/mm, dùng mica loại 5 trở lên.

Với lịch sử phát sinh và phát triển địa chất, Việt Nam được đánh giá là một trong

số nước có tiềm năng về khoáng sản phi kim loại (đá xây dựng thông thường và cao cấp,



325

một số loại khoáng chất công nghiệp và ngu yên liệu hóa học); trong đó có k hoáng sảnmica. Vì vậy trong thời gian tới, đồng thời với công tác nghiên cứu cơ bản, việc đẩy mạnhcông tác điều tra, đánh giá, làm cơ sở quy hoạch công tác thăm dò phục vụ khai thác, chế

biến mica phục vụ trong nước và xuất khẩu là cần thiết và có tính thời sự.

Khu vực Khuôn Lầu thuộc xã Nà Trì, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang là một trongsố khu vực có triển vọng về mica, với chất lượng khá tốt của nước ta. Trong vùng, micathường đi cùng felspat và thạch anh trong các thân pegmatit. Trên cơ sở các kết quả điềutra, thăm dò mica [2] tiến hành trong thời gian qua, bài báo giới thiệu một số kết quảnghiên cứu về đặc điểm quặng hóa mica vùng Nà Tr ì, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang.

* Đặc tính kỹ thuật của mica khu vực nghiên cứu K ết quả nghiên cứu mẫu kỹ thuật và công nghệ của mica khu vưc Nà Trì (diện

tích đã được thăm dò) như sau: Mica 52%, Đôlyesste 10 -25%, chất bốc 10 -20%. K ếtquả nghiên cứu đã xác định được các thông số kỹ thuật như sau:

+ Góc tổn hao (tgδ) = 0,00973 (loại mica dán).

+ Góc tổn hao (tgδ) = 0,00281 (loại mica cứng). Các thông số phả ánh tính chất điện học của mica tông hợp ở bảng 2. Bảng 2. Các trị số trung bình về tính chất điện học của mica

Bề dày củatấm mica

(mm)

Điện thế chọcthủng Unp

(KV)

Cường độxuyên thủng

Enp (cm

KV )

Điện trở khốiρv (ôm cm)

Điện trở mặt ρs (ôm cm)

0,010 5,87 2896 1,025.1012 5,56.1012 0,020 6,01 2378 0,991.1012 21,23.1012 0,025 5,98 2332 1,735.1012 4,03.1012 0,0315 6,45 1988 1,930.1012 2,52.1012

Từ bảng 2 cho thấy: Mica trong vùng nghiên cứu có đặc tính kỹ thuật; có khả năng tách thành các tấm

mỏng đến 0,01mm, có điện thế chọc thủng Unp là 5,87 đến 6,45Kv; cường độ xuyênthủng Enp 1988 đến 2896 Kv/cm; điện trở khối ρv = 0,991.1012 đến 1930.1012 Ωcm. Vớiđặc điểm trên mica trong vùng hoàn toàn đạt yêu cầu kỹ thuật cho một số lĩnh vực côngnghiệp khác nhau như sử dụng trong ngành cơ điện, truyền thanh và truyền hình. 4. Kết luận

K ết quả nghiên cứu cho phép rút ra một số kết luận sau: - Quặng mica khu Nà Trì nói riêng, vùng Khuôn Lầu nói chung có nguồn gốc

pegmatit, liên quan với magma granit phức hệ Sông Chảy. Thân quặng công nghiệp

chính là phần thân pegmatit chứa mica bị phong hóa mạnh (phong hóa triệt để) có chiềudày không lớn, độ sâu tồn tại từ 2 đến trên 7m. Các thân pegmatit chứa mica phong hóadở dang có thể tồn tại đến độ sâu 15 - 20m hoặc hơn; theo các tác giả đây cũng là đốitượng cần được quan tâm nghiên cứu và thăm dò trong thời gian tới n h ằm tăng trữlượng mỏ và nâng cao giá trị kinh tế của mỏ. Các thân quặng thuộc loại quy mô nhỏ đếntrung bình, tr ữ lượng không lớn, nhưng điều kiện khai thác khá thuận lợi.

- Thành phần khoáng vật quặng là muscovit, kích thước các tinh thể kh á lớn, cóthể tách thành các tấm mỏng. Trong các thân quặng, mica chủ yếu tập trung ở nhómkích thước 1 - 4 cm2, tiếp đến là nhóm < 1cm2, loại trên 8 cm2 chiếm tỷ lệ không nhiều.

- Mi ca trong vùng có đặc tính kỹ thuật và có khả năng tách thành các tấm mỏngđến 0,01mm, có điện thế chọc thủng Unp là 5,87 đến 6,45Kv; cường độ xuyên thủng

Enp 1988 đến 2896 Kv/cm; điện trở khối ρv = 0,991.1012

đến 1930.1012

Ωcm. Với đặc



326

điểm trên mica trong vùng hoàn toàn đạt yêu cầu kỹ thuật cho một số lĩnh vực như cơđiện, tr uyền thanh truyền hình.

- Ngoài khu Khuôn Lầu, trong vùng Nà Trì có nhiều tiền đề và dấu hiệu cho thấyđây là vùng có triển vọng về quặng mica trong các thân pegmatit cần tiếp tục đầu tư

nghiên cứu. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Công Thuận và nnk, 2011. Báo cáo thăm dò mica bản Khâu Lâu, xã Nà Trìhuyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang. Lưu trữ LĐBĐĐCMB. [2]. Tr ần Xuyên và nnk, 1976. Địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:200.000 F48 -XV BắcQuang- Mã Quang (Lưu trữ TT thông tin - Lưu trữ Địa chất, Hà Nội).

SUMMARYSome reseach results on mica mineralization in Khuon Lau area, Ha Giang

in Khuon Lau, Ha GiangNguyen Phuong, University of Mining and Geology

Do Van Thanh, Tran Van Thanh, Northern Geological Mapping Division

Results of geological study and mica exploration in Khuon Lau area show that pegmatite containing mica belongs to the veing forming phase (third phase) of

Song Chay complex. Mica is distributed together wih feldspar and quartz in pegmatite bodies. Vein-

type ore bodies are simple in shape and constant in thickness, dipping from 40 to 85degrees, and completely weathered at the upper part (from 2 to 7 m depth). This is thetarget of mineral exploration. Semi-weathered parts of the permatite bodies occur from15 to 20m depth. Ore bodies are of small to medium in size and reserves, but very easyto extract.

Analysis of technical mica samples indicates that: Mica 52%, Dolyesste 10 to25%, volatile 10 to 20%. Loss angle (tg δ ) = 0,00973 with glued mica and tg δ = 0,00281with hard mica.

Mica in the study area could satisfy technical requirements for various industrial purposes such as electro-mechanics, radio broadcasting, and television broadcasting.




327


ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ VÀ CHẤT LƯỢNG QUẶNG MANGANKHU VỰC TRÀ LĨNH - TRÙNG KHÁNH, CAO BẰNG

Nguyễn Phương, Trường Đại học Mỏ- Địa chất Đỗ Văn Thanh, Liên Đoàn BĐĐC Miền bắc

Nguyễn Văn Dương, Công ty Mirex

Tóm tắt: Trên cơ sở xử lý , phân tích và t ổng hợp tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất khuvực, tài liệu tìm kiếm, thăm dò và khai thác hiện có, bài báo giới thiệu tóm tắt đặc điểm

phân bố, thành phần vật chất và tiềm năng và định hướng sử dụng quặng mangan trongkhu vực nghiên cứu. Khu vực nghiên cứu có cấu trúc địa chất khá phức tạp, với sự cómặt chủ yếu là khoáng sản mangan nguồn gốc trầm tích. Các yếu tố địa tầng và thạchhọc đóng vai trò rất quan trọng trong việc hình thành và phân bố quặng mangan trongkhu vực. Các thành tạo quặng mangan g ốc có giá trị công nghiệp hiện tại chỉ gặp tronghệ tầng Tốc Tát. Trong 2 hệ tầng còn lại quặng gốc tồn tại dưới dạng tập hợp các lớpmỏng hoặc dưới dạng các lớp đá silic chứa mangan..

Khoáng vật quặng chủ yếu là psilomelan, pirolusit, manganit, b raunit, hausmanit,rodochrosit, rodonit…. Hàm lư ợng Mn trong các thân quặng, đới quặng dao động từ 5,88đến 52,41%, trung bình 15 - 35%, phân b ố thuộc loại tương đối ổn đình đến không ổn định;t ỷ lệ Mn/Fe từ 2 - 5; hàm lượng P tương đối thấp, phổ biến từ 0,017 đến 0,34%. Quặngthuộc loại nghèo đến trung bình, cá biệt có thấu kính quặng thuộc loại giàu .

Khu vực nghiên cứu có tiềm năng quặng mangan khá lớn. Theo kết quả tổng hợp và dựbáo có thể đạt trên 6600 ngàn tấn; trong đó tài nguyên xác định đạt khoản g 4.000 ngànt ấn và phân bố chủ yếu ở Tốc Tát, Roỏng Tháy, Lũng Luông và ít hơn là Khưa Khoang,

Lũng Phầy. Tài nguyên dự báo đạt khoảng 2.600 ngàn tấn, phân bố tập trung ở khu

Bản Khuông, Nộc Cu và Hạ Lang.Quặng mangan trong khu vực nghiên cứu, sau tuyển làm giàu có thể đáp ứng yêu cầucho công nghiệp hóa chất, sản xuất pin khô, và công nghiệp luyện kim. Quặng nghèo cóthể sử dụng làm nguyên liệu bổ trợ cho lò luyện gang hoặc nguyên liệu trợ dung tronglò Martin hoặc làm nguyên liệu bổ trợ cho luyện kim.

1. Đặt vấn đề Mangan chiếm khoảng 0,09 đến 0,1% trong vỏ trái đất, đứng hàng thứ 12 về mức

độ phổ biến của các nguyên tố trong vỏ trái đất. Mangan có mặt chủ yếu trong các khoángvật pyrolusit, braunit, psilomelan, manganit, ít hơn trong rodochrosit, hausmanit, rodonit,

butamit.Mangan là kim loại màu trắng xám, giống sắt, là kim loại cứng và rất giòn, khó

nóng chảy, nhưng lại bị ôxi hóa dễ dàng. Quặng mangan chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp luyện kim, phần còn lạiđược sử dụng trong công nghiệp hóa chất , sản xuất pin khô, ngành thủy tinh, sản xuấtmen, thuốc nhuộm.

- Quặng mangan dùng trong công nghiệp hóa chất và pin có thành phần giốngnhư cho luyện kim nhưng hàm lượng mangan >60%.

- Quặng mangan dùng trong hóa học là loại quặng giầu và sạch chủ yếu là pyrolusit chứa hàm lượng MnO2 không dưới 70% hàm lượng sắt không quá 1,5%, nhôm1%, Silic <6%, đồng <0,02%;

- Quặng Mn dùng trong luyện kim tùy thuộc vào mục đích khác nhau, để luyệncác loại fermangan tiêu chuẩn thì hàm lượng Mn trong quặng tinh phải >40%, SiO2

không quá 9-12%, hàm lượng phot pho không quá 0,2%.



328

- Quặng carbonat chứa Mn dùng làm trợ dung, khi làm luyện thép thông thườngthì hàm lượng mangan trong chúng có thể hạ thấp tới 8 -12%. Quặng sắt mangan khiluyện lò đứng thường chứa >7% Mn.

Trong tự nhiên, quặng mangan có các loại: oxit, silicat, carbonat và hỗn hợp.

Trên thế giới, Khoảng 80% trữ lượng mangan được tìm thấy ở Nam Phi, một sốcác mỏ mangan khác ở Ukrain, Úc, Ấn Độ, Nga, Trung Quốc, Gabon và Brasil. Người taước tính có khoảng 500 tỉ tấn mangan dạng kết hạch ở đáy biển.

Ở Việt Nam, quặng mangan phân bố chủ yếu ở các tỉnh Cao Bằng, Tuyên Quang, Nghệ An, Hà Tĩnh và Hà Giang gồm các dạng: quặng mangan dạng vỉa, trong đá vôi,mangan dạng vỉa, thấu kính trong đá phiến silic, quặng mangan dạng lăn trong trầm tícheluvi -deluvi, hoặc aluvi -deluvi và proluvi - deluvi.

Khu vực Trà Lĩnh - Trùng Khánh, Cao Bằng thuộc tỉn h sinh khoáng Đông BắcViệt Nam và hầu hết diện tích khu vực nghiên cứu thuộc đới Hạ Lang. Theo tài liệu đovẽ địa chất - khoáng sản tỷ lệ 1: 200.000, 1: 50.000, trên khu vực nhìn chung khoánghoá nội sinh không phong phú, chủ yếu là các khoáng sản có nguồ n gốc trầm tích gắn

bó chặt chẽ với yếu tố địa tầng và thạch học [1, 2]. Các yếu tố địa tầng và thạch học đóng vai trò rất quan trọng trong việc thành tạo

và phân bố khoáng sản mangan trong khu vực. Thành tạo mangan có quan hệ chặt chẽvới 3 hệ tầng: Hệ tầng Bằng Ca (D3fr bc), hệ tầng Tốc Tát (D 3-C1ttt ) và hệ tầng Lũng

Nậm (C1ln).Tuy nhiên cho đến nay thành tạo mangan nguyên sinh có giá trị công nghiệp

mới chỉ gặp trong hệ tầng Tốc Tát. Ở 2 hệ tầng còn lại quặng gốc (nguyên sinh) tồn tạidưới dạng tập hợp các lớp mỏng hoặc dưới dạng các lớp đá silic chứa mangan.

Trong hệ tầng Bằng Ca các lớp mangan và tập silic chứa mangan phân bố ở phần cao của hệ tầng, các lớp hoặc thấu kính quặng mangan dày từ vài milimet đến dưới20cm. Trong đá silic chứa mangan nguyên thủy, hàm lượng mangan thấp <1÷ 5 - 6%.Khi bị rửa lũa lượng silic được đưa đi làm hàm lượng mangan tăng lên tương đối, tạothành loại quặng phong hoá xốp nhẹ, có hàm lượng mangan đạt trên dưới 20%.

Trong hệ tầng Lũng Nậm (C1ln) cũng chứa những lớp, thấu kính mỏng quặngmangan tương tự hệ tầng Bằng Ca. Tập này dày 50 -160m có thành phần chủ yếu là đá

phiến silic, đá sét silic, silic vôi, đá phiến silic nhiễm mangan. Ngoài 3 địa tầng có chứa mangan nói trên, còn phổ biến thành tạo mangan "kết

hạch", đó là các tích tụ quặng mangan thành tạo do phá huỷ các thân quặng gốc hoặc đásilic chứa mangan gốc được tích tụ trong các trầm tích Đệ tứ (aluvi - deluvi, proluvi -deluvi) phân bố trong các thung lũng đá vôi. Các diện tích chứa quặng có quy mô rấtkhác nhau, dài từ vài trăm mét đến vài kilômét, rộng vài chục mét đến vài trăm mét.

2. Đặc điểm phân bố quặng mangan khu vực nghiên cứu Trên diện tích khu vực Trà Lĩnh- Trùng Khánh, Cao Bằng đã đăng ký 16 k hoángsàng (mỏ) và biểu hiện khoáng hóa (điểm quặng) mangan, bao gồm cả quặng gốc, kết hạch vàquặng lăn [3, 4]. 2.1. Qu ặng mangan gốc

Trong khu vực nghiên cứu đã phát hiện và ghi nhận 02 mỏ mangan gốc ở quymô trung bình là mỏ Tốc Tát và Bản Khuông; 08 mỏ thuộc quy mô nhỏ, gồm Bản Mặc;Mã Phục; Rọng Tháy; Nộc Cu; Hát Pan; Lũng Luông; Khưa Khoang và Lũng Riếc và04 biểu hiện khoáng hóa mangan ở Tòng Ngà, Phia Hồng, Hạ Lang và Nà Mường.

Các mỏ và biểu hiện khoáng hóa mangan phân bố trong khu vực nghiên cứu tậptrung thanh 06 khu là Tòng Ngà - Bản mặc, Mã Phục - Lũng Riếc, Tốc Tát - R ọng Tháy

- Bản Khuông, Nộc Cu - Hát Pan-Lũng Luông - Phia Hồng; Bằng Ca và Hạ Lang (Hình

http://vi.wikipedia.org/wiki/Nam_Phi


http://vi.wikipedia.org/wiki/Ukraine


http://vi.wikipedia.org/wiki/%C3%9Ac

http://vi.wikipedia.org/wiki/%E1%BA%A4n_%C4%90%E1%BB%99



http://vi.wikipedia.org/wiki/Trung_Qu%E1%BB%91c



http://vi.wikipedia.org/wiki/Gabon

http://vi.wikipedia.org/wiki/Brasil


http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%90%C3%A1y_bi%E1%BB%83n&action=edit&redlink=1




http://vi.wikipedia.org/wiki/Gabon



http://vi.wikipedia.org/wiki/%C3%9Ac





329

1). Dưới đây trình bày tóm tắt về cấu trúc địa chất và đặc điểm phân bố quặng trong cácdiện tích nêu trên a. Khu Tòng Ngà- B ản Mặc

Các địa tầng chứa quặng mangan phân bố trên diện tích khoảng 60- 70km2.

Quặng mangan phân bố trong các hệ tầng khác nhau, cũng có các đặc điểm khác nhauvề hình thái quy mô và chất lượng. - Các thân quặng mangan phân bố trong hệ tầng Bằng Ca (D 3fr bc), có dạng lớp

mỏng hoặc chuỗi thấu kính nằm trùng với mặt lớp của đá vây quanh. Chiều dày các lớpquặng mangan từ vài cm đến 60cm, đôi khi dạng thấu kính dày 40- 60cm hoặc >1m, dàihàng chục mét Chiều dày thân quặng thường biến đổi và không duy trì theo cả đường

phương và hướng dốc. Các thân quặng, mạch quặng thường phân bố gần nhau tạo thànhđới quặng dày hàng chục m và kéo dài khoảng 600- 800 m.

- Trong hệ tầng Tốc Tát (D3-C1ttt ), các thân quặng thường dạng vỉa, nhưng duytrì không liên tục từ phía nam Bản Mặc dọc theo vác h đá vôi về hướng bắc đến sát biêngiới Việt - Trung. Thân quặng bị đứt đoạn nhiều do ảnh hưởng của đứt gãy và magma

xuyên cắt. Trong đá vôi chứa quặng, có nơi thân quặng bị vò nhàu, uốn lượn và tạothành từng đoạn dạng thấu kính phân nhánh phức tạp. Chiều dày thân quặng mỏng, từ0,2- 0,65m; chiều dài đới quặng kéo dài không liên tục khoảng 3,0km.

- Trong đá silic, sét silic của hệ tầng Lũng Nậm (C 1ln) với diện lộ nhỏ. Hiện tại chỉthấy biểu hiện quặng mangan dạng bột màu đen, quặng nghèo.

Trong ba lo ại trên, qu ặng mangan phân bố trong đá carbonat, carbonat- lục nguyên hệtầng Bằng Ca và hệ tầng Tốc Tát là có ý nghĩa công nghiệp hơn cả.b. Khu Lũng Riếc-MãPh ục

Các địa tầng chứa quặng mangan phân bố trên diện tích khoảng 10- 12 km2, cáctr ầm tích chứa quặng bị uốn nếp khá mạnh. Các nếp uốn có mặt trục gần thẳng đứng,kéo dài theo phương á kinh tuyến và tây bắc - đông nam. Ở đây thấy rõ các thân quặngdạng vỉa, dạng vành khăn dày 0,4 đến 0,6m, kẹp trong đá vôi phân lớp trung bình đếndày thuộc tập 2 của hệ tầng Tốc Tát. Tuy nhiên diện lộ không lớn, các thân quặng kéodài không liên tục khoảng 300m đến 800m.c. Khu T ốc Tát -R ọng Tháy-B ản Khuông

Ở phía bắc mỏ Tốc Tát, đã phát hiện 1 thân quặng phân bố trong đá vôi hệ tầngTốc Tát. Đường lộ thân quặng dạng vành khăn, thân quặng nằm đơn nghiêng, cắm vềtây nam với góc dốc thay đổi 25 - 600. Sự thay đổi bề dày thân quặng cả trên mặt vàdưới sâu không có qui luật. Chiều dày thân quặng có sự thay đổi khá lớn, từ 35cm đến50- 75cm, nhìn chung thân quặng có chiều dày thuộc loại rất mỏng đến mỏng. Chiềusâu gặp quặng lớn nhất hiện đã khống chế được bởi khoan ở độ sâu 255,40m. Tại độ sâu

này, gặp thân quặng dày 0,37m. Thân quặng lộ không liên tục, nhưng có thể liên kết cácmạch quặng, thân quặng với nhau thành đới quặng kéo dài khoảng 4,25km.Trong hệ tầng Bằng Ca, thân quặng dạng lớp, thấu kính mỏng, dày từ vài cm đến

20cm. Quặng có dạng vụn bở, màu xám đen, nằm trùng mặt lớp của đá. Diện lộ kéo dàikhông liên tục, theo phương bắc - nam kho ảng 2,5km. Thân quặng cắm về phía đông b ắc vớigóc d ốc 30- 400.

Trong hệ tầng Lũng Nậm, quặng mangan tồn tại dưới dạng chuỗi thấu kính nhỏ,thường bám theo bề mặt phân lớp của đá. Thân quặng mỏng, có chiều dày < 0,1m , quặng mềm

bở màu nâu đen, ít có triển vọng.



330

d. Khu N ộc Cu- Hát Pan- L ũng Luông - Phia H ồng Các địa tầng chứa quặng phân bố thành 1 dải kéo dài theo phương tây bắc -

đông nam khoảng 15 km, rộng 3 - 4km. Trong diện tích này đã x ác địn h đ ược 5 đớiquặng chính. Các đới quặng phân bố trong đá silic, sét silic, sét vôi bị phong hoá khá mạnh.

- Đới quặng I : đới quặng nằm trong cấu trúc nếp lồi, phân bố không liên tục theođường phương khoảng 500- 600m. Đới quặng lộ ra ở trung tâm thôn Lũng Lầu, xã ĐìnhPhong, huyện Trùng Khánh.Chiều dày thân quặng đạt chỉ tiêu hàm lượng c ông nghiệptrung bình là 0,50m, có chỗ tới 0,80m, đôi khi các thân quặng phân bố gần nhau tạothành lớp quặng dày trên 5m. Thế nằm chung của đá chứa quặng thay đổi 170 -2100∠10- 150.

- Đới quặng II : Đới quặng được tách ra từ thân quặng I do địa hình phân cắt,chiều dài đới quặng II khoảng 600m, chiều dày trung bình khoảng 0,4m (có chỗ đạt 0,6-0,7m). Thế nằm thân quặng 300-3500∠20 -350.

- Đới quặng III : có cấu trúc uốn nếp rất phức tạp, với hướng chung kéo dài theo phương đông bắc - tây nam. Đới quặng kéo dài trên 2000m, được khống chế bởi nhiều

công trình (hào, lò, giếng và khoan). Do uốn nếp đảo, nên tại LK.5 sâu 70,1m, gặp 3thân quặng ở độ sâu 3,8m; 35,2m và 40,2m. Phần chính của đới quặng gặp ở độ sâu52,9- 55m. Chiều dày trung bình của thân quặng công nghiệp 0,36m. Đá chứa quặng làđá phiến sét, sét silic, sét vôi, silic vôi.

- Đới quặng IV : có phương kéo dài gần trùng với đới quặng 3, phân bố ở phíađông bắc và giáp biên giới Việt - Trung. Đới quặng kéo dài khoảng 650m. Thân quặngcông nghiệp dày trung bình 0,45m. Thế nằm chung 130-1500∠20-300.

- Đới quặng V : nằm ở phía bắc khu vực nghiên cứu, giáp biên giới Việt - Trung.Do tính chất phức tạp của cấu trúc, nên đới quặng uốn lượn khá mạnh. Chiều dài đớiquặng khoảng 1400m, chiều dày trung bình thân quặng khoảng 0,40 – 0,45m. Thế nằm

chung 330-350

0

∠20-40

0

.e. Khu v ực Bằng Ca Các địa tầng chứa quặng có diện tích lộ khoảng 10km 2, kéo dài theo phương

đông bắc - tây nam, đá bị uốn nếp khá mạnh, tạo thành các nếp uốn nhỏ làm phức tạpcấu trúc thân quặng. Tại đây đã phát hiện thân quặng mangan dày 0,3m đến 0,4m. Thânquặng nằm kẹp trong đá vôi phân lớp mỏng của hệ tầng Tốc Tát. Các thân quặng phân

bố gần nhau tạo nên đới quặng kéo dài không liên tục gần 1000m.



331



332

f. Khu H ạ Lang

Các địa tầng chứa quặng lộ ra với diện tích khoảng 15km2, kéo dài theo phương đông bắc - tây nam, t ạo nếp lõm có mặt trục dốc đứng, thế nằm 2 cánh khá thoải.

Thân quặng dạng lớp, thấu kính mỏng, chiều dày từ vài cm đến 30cm. Quặng dạng

vụn bở, màu xám đen. Các thân quặng thường nằm tr ùng mặt lớp của đá, đới khoáng hóa lộkhông liên tục theo phương đông – tây dài khoảng 3,5km. Đới quặng cắm về phía nam với gócdốc 20- 400.

2.2. Qu ặng kết hạch và eluvi – deluvi (qu ặng lăn)

Ngoài quặng mangan gốc, trong các khu đề cập trên đều bắt gặp quặng mangan dạngtàn tích – sườn tích mà trong các văn liệu trước đây thường gọi là quặng lăn và mangan dạng"k ết hạch" với diện phân bố từ vài chục nghìn mét vuông tới 3- 4km2. Quặng nằm trong cáctr ầm tích bở rời hệ Đệ tứ, phân bố ở các thung l ũng Bản Luông; Hi ếu Lễ; Bản Khòng; Lũng Lượng.Tr ầm tích chứa quặng mangan phân bố trong các thung lũng chủ yếu là tích tụ sườn - lũ tích

gồm tảng, sạn, sét, bột màu vàng, nâu vàng, dày 5 - 7m. Theo k ết quả điều tra trong các côngtrình [4, 5]đã xác định được 2 mức sâu có chứa quặng là tầng chứa quặng mangan “lăn” vàtầng chứa quặng mangan dạng "kết hạch". Các mangan "kết hạch" gồm các hạt hình cầu, hình

bầu dục có đường kính 0,5-1,5cm, cá biệt 2- 3cm.

3. Đặc điểm thành phần vật chất quặng mangan khu vực nghiên cứu

3.1. Thành ph ần khoáng vật quặng

Các khoáng vật chủ yếu của mangan trong vùng nghiên cứu là p silomelan, pirolusit,manganit, braunit, hausmanit, rodochrosit, rodonit…

Thành phần hóa học của mangan trong các mỏ và biểu hiện khoáng hóa rất đa dạng, tùythuộc vào vị trí của các thân quặng kẹp trong đá vây quanh. Thành phần khoáng vật của quặngmangan trong các diện tích thuộc khu vực nghiên cứu tổng hợp ở bảng 1.

3.2. Thành ph ần hóa học

Theo k ết quả phân tích hóa cơ bản 4 nguyên tố lấy trong các thân quặng như sau:

- Hàm lượng Mn trong các thân quặng dao động từ 5,88 đến 52,41%, trung bình 15 -35%, phân bố thuộc loại tương đối ổn đình đến không ổn định. Quặng thuộc loại nghèo đếntrung bình, cá biệt có thấu kính quặng thuộc loại giàu.

- Hàm lượng SiO2 từ 1,28 đến 59,44%, trung bình 10 -15 đến 30 -40%, phân bố thuộcloại không đồng đều đến rất không đồng đều.

- Hàm lượng TFe từ 1,05 đến 26,14%, trung bình 3 – 5% đến 8 -10%, tỷ lệ Mn/Fe từ 2 -5.

- Hàm lượng P tương đối thấp, từ 0,017 đến 0,34%, cá biệt có nơi hàm lượng P khá cáo> 1%.

Thành phần hóa cơ bản trong các diện tích nghiên cứu tổng hợp ở bảng 1.



333

B ảng 1. Thành phần khoáng vật và hóa học của quặng mangan khu vực nghiên cứu

Diện tích nghiên cứu Các khoáng vật quặng Thành phần hoá học (%)

Khu R ọng Tháy pyrolusit, psilomelan,maganit, braunit,hosmanit.

Mn: 8,08- 41,25; (TB:28,66); SiO2:7,92-31,63 (TB:15,56); P: 0,04-1,39(TB: 0,38); Mn/Fe: 2,53.

Khu Bản Khuông, Psilomelan, pyrolusit, braunit, rodocrozit.

Mn: 16,46- 52,41,18 (TB:35,49); SiO2:3,2- 59,44 (TB: 16,07); T.Fe: 3,94-26,14 (TB:8,91); P: 0,017-0,22 (TB:0,19).

Khu Nà Lum (Phia Hồng) Braunit, pyrolusit, psilomelan,

rodocrosit.

Mn: 26,78; Si02: 25,55; T.Fe: 13,40

Khu Mã Phục Rodocrosit, manganit, psilomelan, yrolusit.

Mn: 35,5; T.Fe: 1,05; SiO2: 4,3; P : 0,21.

Khu Lũng Riếc Pyrolusit, psilomelan,ít goethit.

Mn: 28,5- 43,9; Fe: 1- 3,36; SiO2: 1,28-10,6; P: 0,06-0,34.

Khu Hát Pan Manganit, pyrolusit, psilomelan, hydroxytmangan..

Mn: 21,9; SiO2: 39,2;Fe: 5,63; P: 0,05

KhuLũng Luông Psilomelan, pyrolusit, Mn: 18,5; Si02: 44,47; T.Fe: 4,67; P:0,16.

KhuKhưa Khoang Psilomelan, yrolosit,manganit, braunit,rodocrozit.

Mn: 5,88-39,83 (TB: 24,38); Fe: 1,98-5,99; Si02: 3,28-9,8; P: 0,07-0,136.

KhuHạ Lang Maganit; yrolusit; psilomelan; ít goethit; pyrit.

Mn: 15,8- 21,3; Fe: 2,77- 3,65; SiO2:34,9- 44,8; P: 0,04-0,05

KhuTốc Tát Psilomelan, pirolusit,manganit, braunit,hausmanit,rodochrosit

Mn: 38,2; SiO2:16,2; tỷ số Mn/Fe:4,95;P: 0,29

Khu Bản Mặc - Tòng Ngà psilomelan, pyrolusit,maganit, vecnadit. Mn: 11,9-29,13 (TB:22,01); Fe: 2,15-11,29 (TB: 6,97); SiO2: 25,96-56,82(TB: 43,65); P: 0,02-0,23 (TB: 0,087)

Khu Nộc Cu

psilomelan,rodocrozit, manganit,

Mn: 20,83; Fe: 4,97; SiO2: 49,6; P: 0,11

Khu Hiếu Lễ pyrolusit, goethit; psilomelan

Mn: 10,68-14,41; T.Fe: 13,77-14,70;SiO2: 16,73-18,77; P: 0,08-0,12



334

4. Đánh giá tài nguyên trữ lượng quặng mangan

4.1. Đánh giá tài nguyên xác đị nh (tr ữ lượ ng vàtài nguyên d ự tính)Đối vớ i quặng manggan khu vực nghiên cứu, trong các báo cáo điều tra thăm dò, các

nhà địa chất thườ ng sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp khối địa chất: phương pháp đượ c áp dụng đối vớ i các thân quặng gốccó thế nằm thoải và dốc thoải, hoặc các thân quặng eluvi - deluvi (quặng lăn).

- Phương pháp mặt cắt chiếu đứng dọc thân quặng áp dụng đối vớ i thân quặng mỏng,

cắm dốc (trên 450).

- Phương pháp mặt cắt thẳng đứng song song hoặc không song song: áp dụng cho các

thân quặng dày và mạng lướ i bố trí công trình thăm dò d ạng tuyến song song (phương pháp

mặt cắt song song) hoặc không song song (phương pháp mặt cắt không song song).

Trong bài báo này, tác giả chỉ tiến hành tổng hợ p và chuyển đổi k ết quả tính toán trong

các báo cáo điều tra, thăm dò tr ước đây theo hệ thống phân cấ p tr ữ lượ ng tài nguyên cũ sang

hệ thống phân cấ p tr ữ lượ ng – tài nguyên mớ i và tổng hợ p ở bảng 1.4.2. Dự báo tài nguyên chưa xác nhận

Năm 1994, Allen L. Clask dựa trên kết quả các công trình nghiên cứu của Cargith và

Clask (1977, 1978) và của một số tác giả ở Nam Phi, Mehico, Israel, Canada ... đã đưa ra 6 hệ

phương pháp chính sử dụng trong đánh giá tài nguyên khoáng sản.

Từ kinh nghiệm thực tế nghiên cứu trong nhiều năm, tác giả cho rằng để dự báo tài

nguyên quặng mangan (cấp 334) cho từng khu hoặc từng đới quặng trong khu vực Trà Lĩnh –

Trùng Khánh có thể áp dụng phương pháp tính thẳmg theo thông số quặng hoá, k ết hợp

phương pháp tương tự địa chất.a. Phương pháp tính thẳng theo hệ số chứa quặng Tài nguyên qu ặng mangan trong khu vực dự báo được dự báo theo công th ứcsau:

Qq = Msp. Ssp. d.k q (1)P = Qq . Cq = Msp. Ssp. d. K q . Cq (2)

trong đó: - Qq : Khối lượng đá chứa quặng mangan; - P : Tài nguyên quặng mangan;- Msp : Chiều dày trung bình của lớp đá chứa quặng, đới quặng;

- Ssp : Diện tích các lớp đá chứa quặng, đới quặng trên bình đồ;- d : Thể trọng của đá chứa quặng; - Cq : Hàm lượng trung bình của mangan trong đới quặng;- K q : Hệ số chứa quặng công nghiệp xác định trên một số mặt cắt chuẩn hoặc theo tài

liệu các lỗ khoan đã có trên khu vực nghiên cứu. b. Phương pháp tương tự

Tài nguyên suy đoán, hoặc phỏng đoán được dự tính theo công thức: Qq = Ssp . q c. K ij (3)P = Q p . Cq = Ssp. q c. K ij. Cq (4)

trong đó: - q c : Độ chứa quặng trong một đơn vị diện tích “chuẩn”;



335

- K ij: hệ số mức độ tương tự của khu vực cần tính toán tài nguyên so với khu vực chuần vớii, j là đối tượng so sánh, n: số d ấu h iệu ngh iên cứu và a ip, a jp là giá tr ị của dấu hiệu thứ pthuộc đối tượng i vùng j cần so sánh);

- Các chỉ dẫn khác ký hiệu ở trên. K ết quả dự tính tài nguyên chưa xác nhận (334) cho các diện tích dự báo có triển vọng

tổng hợp ở bảng 2.

Bảng 2. Tổng hợp kết quả đánh giá trữ lượng và tài nguyên quặng mangan

khu vực Trà Lĩnh – Trùng Khánh, Cao Bằng

STT

Khu mỏ và điểm

quặng

Tr ữ lượ ng

(121 +122)(tấn)

Tài nguyên (tấn)Tổng TL và

TN (tấn)Dự tính(333)

Dự báo (334)

1 Tốc Tát 1.217.000 62.000 1.279.0002 Roỏng Tháy 350.610 233.070 583.6803 Bản Khuông 728.760 1.190.000 1.918.7604 Lũng Luông 342.100 323.230 665.3305 Nộc Cu 420.670 285.000 705.6706 Hát Pan 198.680 80.000 278.6807 Nà Num 65.000 65.0008 Cốc Phát (Mã Phục) 30.710 59.000 89.710

9 Hạ Lang 241.000 241.00010 Khưa Khoang 12.810 60.000 72.81011 Lũng Riếc 34.850 34.85012 Lũng Phầy 6.170 3.270 9.000 18.440

Tổng cộng 1.928.690 2.095.240 1.929.000 5.952.930

Từ bảng 2 cho thấy: - Tổng trữ lượng, tài nguyên quặng magan khu vực nghiên cứu có thể đạt gần 6.000

ngàn tấn; trong đó tài nguyên đã xác định (trữ lượng cấp 121 + 122 và TN cấp 333) đạt khoảng4.000 ngàn tấn và phân bố chủ yếu ở Tốc Tát, tiếp đến là Roỏng Tháy, Lũng Luông và ít hơn

là Khưa Khoang, Lũng Phầy. - Tài nguyên chưa xác nhận (tài nguyên dự báo cấp 334) gần 2.000 ngà n tấn và chủ

yếu phân bố ở khu Bản Khuông, tiếp theo là ở khu Nộc Cu và khu Hạ Lang; đây là các diệntích cần đầu tư điều tra đánh giá trong thời gian tới.



336

5. Định hướng sử dụng Từ kết quả phân tích thành phần vật chất trình bày trên, cho thấy quặng mangan khu

vực nghiên cứu có thể đáp ứng yêu cầu của một số lĩnh vực công nghiệp sau:- Đối với quặng có thành phần khoáng vật quặng chủ yếu là pirolusit, hàm lượng oxit

mangan trong tinh quặng (sau tuyển) đạt trên 89%.có thể sử dụng làm nguyên liệu hóa chất,

sản xuất pin. Trong những năm gần đây, do giá cả thị trường của quặng Mn tăng cao, cùngvới những tiến bộ của khoa học và công nghệ làm giầu, chế biến, người ta đã sử dụng quặngmangan có hàm lượng nghèo hơn so với trước đây. Kết quả nghiên cứu bước đầu c ho thấyquặng mangan khu vực Trà Lĩnh - Trùng Khánh, nếu sử dụng công nghệ tuyển hợp lý sẽ thuđược tinh quặng đáp ứng yêu cầu cho công nghiệp hóa chất và sản xuất pin khô.

- Đối với quặng mangan có hàm lượng đạt 38 - 55%Mn, trung bình > 48% Mn (> 63%MnO2), tỷ lệ Mn/Fe dao động trong khoảng 6 - 7 và SiO2 < 9%, không cần làm giàu cũng đápứng yêu cầu công nghiệp luyện kim trong nước và xuất khẩu.

- Đối với quặng silicat có hàm lượng Mn ≥ 30-35%; tỷ lệ Mn/Fe ≥ 6-7; hàm lượng Pdưới 1%, không cần làm giàu có thể sử dụng để luyện feromangan.

- Đối với quặng silicat dễ tuyển, hàm lượng Mn ≥ 10- 15%; tỷ lệ Mn/Fe ≥ 6 -7, cầnlàm giàu, bảo đảm đạt hàm lượng Mn ≥ 30 -35%; hàm lượng P dưới 1% trong quặng tinh đểsử dụng cho luyện feromangan.

- Đối với quặng silicat khó tuyển có hàm lượng Mn ≥ 20 -25%; tỷ lệ Mn/Fe: 6- 2; hàmlượng P trên 1%, có thể sử dụng làm nguyên liệu bổ trợ cho lò luyện gang.

- Đối với quặng carbonat không qua tuyển có hàm lượng Mn > 8- 10%; tỷ lệ Mn/Fe:7- 4; hàm lượng P dưới 1%, sử dụng làm nguyên liệu trợ dung trong lò Martin.

- Đối với quặng mangan nghèo, khó tuyển cũng có thể sử dụng làm nguyên liệu bổ trợcho luyện kim. Do vậy đối với các loại quặng có hàm lượng Mn đạt 4- 5%; đặc biệt quặng eluvi -deluvi cũng cần được nghiên cứu đánh giá.

6. Kết luận và kiến nghị

- Khu vực Trà Lĩnh - Trùng Khánh có cấu trúc địa chất khá phức tạp, với sự có mặtchủ yếu là quặng mangan nguồn gốc trầm tích. Các yếu tố địa tầng và thạch học đóng vai tròr ất quan trọng trong việc thành tạo và phân bố khoáng sản mangan trong khu vực. Quặngmangan có quan hệ chặt chẽ với các trầm tích carbonat, hoặc lục nguyên carbonat của hệ tầngBằng Ca, hệ tầng Tốc Tát và hệ tầng Lũng Nậm. Đây là một trong số khu vực được đánh giálà có tiềm năng về quặng Mn lớn nhất của cả nước. Tuy nhiên cho đến nay thành tạo mangangốc có giá trị công nghiệp mới chỉ gặp trong hệ tầng Tốc Tát. Các thành tạo khác chỉ gặp cáclớp mỏng hoặc dưới dạng các lớp đá silic chứa mangan, mức độ nghiên cứu còn nhiều hạnchế.

- Các mỏ và biểu hiện khoáng hóa mangan trong khu vực nghiên cứu phân bố tậptrung thanh 06 vùng quặng là Tòng Ngà - Bản mặc, Mã Phục - Lũng Riếc, Tốc Tát - R ọngTháy - Bản Khuông, Nộc Cu - Hát Pan-Lũng Luông - Phia Hồng; Bằng Ca và Hạ Lang. Cáckhoáng v ật chủ yếu của mangan trong khu vực nghiên cứu là psilomelan, pirolusit, manganit, braunit,hausmanit, rodochrosit, rodonit…

Thành phần hóa học của mangan trong các quặng rất đa dạng, tùy thuộc vào vị trí củacác thân quặng kẹp trong đá vây quanh. Hàm lượng Mn trong các thân quặng dao động từ 5,88đến 52,41%, trung bình 15 - 35%, phân bố thuộc loại tương đối ổn đình đến không ổn định.Quặng thuộc loại nghèo đến trung bình, cá biệt có thấu kính quặng thuộc loại giàu. Hàm lượngTFe từ 1,05 đến 26,14%, trung bình 3 – 5% đến 8 -10%, tỷ lệ Mn/Fe từ 2 - 5. Hàm lượng Ptương đối thấp, từ 0,017 đến 0,34%, cá biệt có nơi hàm lượng P trên 1%.

- Tổng tài nguyên quặng magan khu vực nghiên cứu có thể đạt trên 6.600 ngàn tấn;trong đó tài nguyên đã xác định đạt khoảng 4.000 ngàn tấn và phân bố chủ yếu ở Tốc Tát, tiếp



337

đến là Roỏng Tháy, Lũng Luông và ít hơn là Khưa Khoang, Lũng Phầy. Tài nguyên dự báođạt khoảng 2.600 ngàn tấn và chủ yếu phân bố ở khu Bản Khuông, tiếp theo là ở khu Nộc Cuvà khu Hạ Lang. Đây là các diện tích cần đầu tư điều tra đánh giá trong thời gian tới.

- Từ kết quả phân tích thành khoáng vật, hóa học cho thấy quặng mangan khu vựcnghiên cứu, sau tuyển làm giàu có thể đáp ứng yêu cầu cho công nghiệp hóa chất và sản xuất

pin khô; công nghiệp luyện kim. Đối với quặng nghèo có thể sử dụng làm nguyên liệu bổ trợcho lò luyện gang, hoặc nguyên liệu trợ dung trong lò Martin. Đối với quặng mangan nghèo, khó tuyển cũng có thể sử dụng làm nguyên liệu bổ trợ

cho luyện kim. Do vậy, đối với các loại quặng có hàm lượng Mn đạt 4- 5%; đặc biệt quặng eluvi – deluvi, quặng “kết hạch” cũng cần được nghiên cứu đánh giá.

- Nhìn chung, công tácđiều tra, thăm dò, khai thác và chế biến quặng mangan ở khuvực nghiên cứu còn nhiều hạn chế, hiện chưa có qui hoạch tổng thể và chưa khai thác hết tiềmnăng khoáng sản nói chung, quặng mangan nói riêng trong khu vực. Vì vậy, để hiểu biết toàndiện và đầy đủ đặc điểm phân bố, chất lượng cũng như tiềm năng tài nguyên quặng mangan

phục vụ quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng hợp lý chúng là hết sức cần thiếtvà đặc biệt quan trọng. Đây là nhiệm vụ cần thiết nhằm khai thác có hiệu quả nguồn tàinguyên khoáng sản nói chung, quặng mangan nói riêng phục vụ phát triển kinh tế xã hộikhông chỉ cho khu vực nghiên cứu, mà còn có ý nghĩa trong quá trình phát tr iển kinh tế - xãhội của tỉnh Cao Bằng và vùng Đông Bắc nước ta.


[1]. Đặng Ca và nnk, 1972. Báo cáo thăm dò tỷ mỉ mỏ mangan Tốc Tát. Lưu trữ TT lưu trữ -Tư liệu địa chất, Hà Nội. [2]. Phạm Đình Long và nnk, 1974. Báo cáo địa chất tờ Chinh Si- Long Tân tỷ lệ 1:200.000.Lưu trữ TT lưu trữ - Tư liệu địa chất, Hà Nội. [3]. Phan Hữu Luật và nnk,1976. Thuyết minh bản đồ địa chất và khoáng sản nhóm tờ Trùng

Khánh, Cao Bằng tỷ lệ 1: 50.000. Lưu trữ TT lưu trữ - Tư liệu địa chất, Hà Nội. [4]. Nguyễn Công Thuận và nnk, 2005. Báo cáo tìm kiếm tỷ mỉ mỏ mangan R ọng tháy, LũngLuông. Lưu tr ữ TT lưu trữ- Tư liệu địa chất, Hà Nội. [5]. Mạc Ma Tò và n nk , 1 9 7 7 .Báo cáo k ết q uả tìm kiếm sơ bộ mangan Bằng Ca - BảnKhuông-Mã Phục- Bản Mặc-Nộc Cu- Hát Pan. Lưu tr ữ TT lưu trữ - Tư liệu địa chất, Hà Nội.

SUMMARYSpatial distribution and quality of maganese

in Tra Linh – Trung Khanh area, Cao Bang province

Nguyen Phuong, University of Mining and GeologyDo Van Thanh, Northern Geological Mapping Division

Nguyen Van Duong, Mirex Company By processing, analyzing and synthesizing available regional geological data,

prospecting, exploration, and mining data, this paper summarizes spatial distribution,composition, potential and orientation for using manganese in the study area are introduced.

Geological structure is quite complicated. Maganese is the sedimentary-type deposit.Stratigraphy and peotrology play crucial roles in the formation and distribution of maganesein the area. Maganese of industrial value is only distributed in the Toc Tat formation. In othertwo formations, primary ore is in the form of thin layers or in manganese-bearing siliceouslayers.

Ore minerals are psilomelane, pirolusite, maganite, braunite, hausmanite,

rodochrosite, rodonite. Content of Mn in ore bodies and ore zones varies from 5.88 to 5.41%(15 - 35% in average). It is stable to unstable variation; ratio of Mn/Fe from 2 - 5; P content



338

remains low, which varies from 0.017 to 0.34%. Ore content is low to moderate, partly rich inlens of ore.

Potential for maganese in the study are is quite high (to be predicted as 6.600thousand tons)in which about 4.400 thousand tons (proved resources) are distributed in TocTat, Roong Thay, Lung Thuong areas, and fewer in Khua Khoang, Lung Phay; 2.600

thousand tons (predicted resources) in occurred Ban Khuong, Noc Cu and Ha Lang areas. Enriched maganese ore after processing can meet the requirements for chemical substance and dried-battery production and metallurgy industries. Low-grade ore could beused as material for steel refining and solute in Martin oven. It could also be used as

supplement material for steel refining with no sifting capability.

Người biên tập: TS. Bùi Hoàng B ắc



339


ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TOÁN LOGIC VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂNTÍCH DENGRAMM TRONG XỬ LÝ TÀI LIỆU ĐỊA HOÁ NGUYÊN

SINH KHU MỎ ĐỒNG TẢ PHỜI, LÀO CAI Phan Viết Sơn, Nguyễn Tiến Dũng, Nguyễn Duy Hưng

Trương Hữu Mạnh, Trường Đại học Mỏ - Địa chấtNguyễn Xuân Ân, Bộ Tài nguyên và Môi trường

Tóm tắt: M ỏ đồng Tả Phời, tỉnh Lào Caiđã và đang được các nhà địa chất quan tâm vànghiên cứu. Các thông số địa chất liên quan đến quặng hóa của mỏ như địa hóa, khoáng vật,thạch học và tính chất công nghệ đã được nghiên cứu tương đối chi tiết trong các giai đoạnđiều tra và thăm dò. Trong những tài liệu trên thì tài liệu địa hóa kim lượng nguyên sinh có ýnghĩa rất lớn cho công tác tìm kiếm, cũng như giúp các nhà địa chất hiểu thêm về nguồn gốcquặng hóa khu mỏ. Tuy nhiên, chưa có tài liệu nào đề cập việc áp dụng các bài toán địa chấtđể xử lý nguồn tài liệu địa hóa nguyên sinh nói trên. Trong phạm vi bài báo này, hệ phương

pháp toán logic và phân tích Den gramm được được áp dụng để xử lý tài liệu địa hóa nguyên sinh khu mỏ đồng Tả Phời,. Kết quả xử lý 1434 mẫu địa hoá nguyên sinh của khu mỏ cho thấycác nguyên t ố có quan hệ khá chặt chẽ với nhau, đặc biệt chúng tạo thành hai tổ hợp cácnguyên t ố đồng sinh gồm Ni, Co, Cr và Pb, Zn, Cu. Kết quả ban đầu này cho thấy có thể cóhai quá trình t ạo quặng riêng biệt xảy ra trong khu mỏ nghiên cứu.

1. Đặt vấn đề

Mỏ đồng Tả Phời thuộc địa phận hành chính xã Tả Phời, thành phố Lào Cai,tỉnh Lào Cai, thuộc s ườn phía đông dẫy núi Cam Thắng, với diện tích khoảng 4km 2.Mỏ nằm ở cánh đông bắc của phức nếp lồi Ho àng Liên Sơ n, thuộc đơ n vị cấu tr úcPhan Si Pan, được cấu thành chủ yếu bởi các thành tạo trầm tích biến chất của hệ tầng

Sin Quyền và các thể magma xâm nhập k ích thước nhỏ chưa rõ tuổi nằm cạnh khốimagma xâm nhập k ích thước lớn của phức hệ PoSen. Hiện nay mỏ đồng Tả Phời đang được thăm dò chuẩn bị đưa vào khai thác, các

tài liệu phân tích về địa hoá, khoáng vật, thạch học, hoá học và tính chất công nghệcủa đồng đã được nghiên cứu tương đối chi tiết trong các báo cáo điều tra đánh giá,tìm kiếm, thăm dò của Dương Quốc Lập (2002), Bùi Xuân Ánh (2007).

Các k ết quả phân tích địa hoá kim lượng nguyên sinh trong phạm vi khu mỏ vàvùng lân cận đã được các nhà địa chất Liên đoàn Địa chất Intergeo xử lý và vẽ đượccác vành dị thường địa hoá các nguyên tố như Au, Cu, Co, Mo và Pb. Các vành dịthường trên đã bước đầu giúp cho công tác tìm kiếm và thăm dò đạt hiệu quả, song

chưa có tác giả nào nghiên cứu xử lý kết quả phân tích địa hoá bằng phương pháp toánlogic và phương pháp phân tích Dengramm để xác định tổ hợp các nguyên tố đồngsinh trong khu mỏ. Do đó, các tác giả chọn phương pháp toán Logic và phương pháp phân tích Dengramm để giải quyết vấn đề nêu trên.2. Phương pháp toán Logic và phương pháp phân tích Dengramm

Nội dung phương pháp toán logic và phương pháp phân tích Dengramm có thể tóm tắt

như sau:

Bước 1: Từ kết quả phân tích quang phổ bán định lượng theo tập mẫu, tiến hànhthiết lập ma trận (ϕij) dưới dạng "0" và "1". Hạng tử có giá trị "1" là hạng tử tương ứngvới mẫu i; nguyên tố "j" có kết quả phân tích lớn hơn trị số Clark (hoặc nền địa hóa khuvực). Trường hợp ngược lại, hạng tử có giá trị "0" trong ma trận (ϕij).



340

Bước 2: Dựa vào ma trận (ϕij) xác lập ma trận tần số xuất hiện đồng thời nguyên tốtrong tập mẫu nghiên cứu và xác định tổ hợp các nguyên tố có giá trị thông tin cao theo

phương pháp phân tích t ần số xuất hiện mẫu của D. Djefơri theo các công thức:

∑=

=k

1i

2ij j n

k

1

N

1I (1)

trong đó: N - Số lượng mẫu

k - Số nguyên tố nghiên cứu

nij - Tần số xuất hiện đồng thời nguyên tố hoặc thông số nghiên cứu i và j.

Giá tr ị thông tin tổng Im bổ sung theo tuần tự m = 1, 2, 3,... được tính theo công thức:

∑=

=m

j

jm I I 1

2 (2)

trong đó: I j: Là giá tr ị thông tin tổ hợp của nguyên tố j được sắp xếp theo thứ tựI j giảm dần. m: Là tổ hợp các nguyên tố có giá trị thông tin cao được chọn với xác suất cho

trước. Trong thực tế, nguyên tố có giá trị tin cao không đồng nghĩa với nguyên tố chỉ

thị trong địa hóa, bởi vì trong diện tích tìm kiếm do đã trải qua lịch sử phát triển địachất rất lâu dài có thể có nhiều thời kỳ khoáng hóa chồng lên nhau thuộc nhiều kiểukhoáng hóa có nguồn gốc khác nhau. Đặc biệt trong lấy mẫu địa hóa thứ sinh thì vấnđề này còn trở nên phức tạp hơn. Để tiến đến lựa chọn tổ hợp các nguyên tố đồng sinhcần tiến hành các bước tiếp sau.

Bước 3: - Tiến hành phân tích tương quan hạn chế trong số các nguyên tố có giátr ị tin cao. - Thiết lập ma trận gốc [X] của m nguyên tố có giá trị tin cao của n mẫu.

[ ]

=

nmnnn

m

m

m

x x x x

x x x x

x x x x

x x x x

X

...

...............

...

...

...

321

3333231

2232221

1131211

- Thành lập ma trận tương quan cặp theo công thức:

−

−

−=

∑∑∑∑

∑∑∑

====

===

2

1

1

1

2

2

1

1

1

2

111

11

1

n

i

n

i

i

n

i

n

i

i

n

i

i

n

i

i

n

i

ii

xy

yn

y xn

x

y xn

y x

r (3)

Ma tr ận tương quan cặp có dạng:



341

[ ]

=

1...rrr

...............

r...r1r

r...rr1

R

3m2m1m

m23212

m13121

xxxxxx

xxxxxx

xxxxxx

- Ghi nhận các cặp nguyên tố có quan hệ tương quan thuận (r xy > 0) chặt chẽtheo tiêu chuẩn

2

r 1

2Nr

2>

−

− để tiến hành liên kết chúng với giả thiết chúng có quan

hệ đồng sinh trong điều kiện ngoại sinh. Điều kiện trên chỉ áp dụng với điều kiện ngoại sinh. Còn trong điều kiện nội sinh

thì khi r xy < 0 với quan hệ chặt chẽ cũng có thể là đồng sinh (A.B.Vixteliux, 1963). Nhờ phép phân tích tương quan này có thể bước đầu nhận thức được các tổ hợp

nguyên tố đồng sinh có mặt trong tập hợp m nguyên tố có giá trị tin cao.

Bước 4: - Phân tích Dengramm: Chính là sơ đồ dạng chùm hay dạng phânnhánh cành cây được sử dụng để phản ánh mối liên hệ giữa các đối tượng từ đám đôngnhiều đối tượng. Các đối tượng được chia thành nhánh trong Dengramm dựa theonguyên tắc mức độ giống nhau về các tính chất được quan sát. Nhiệm vụ trung tâmtrong bước này là ghép nhóm các nguyên tố trong tập hợp m nguyên tố có giá trị tincao. Việc ghép nhóm được thực hiện nhờ hệ số tương tự (dij).

( )∑

=

−=

m

1k

2

jkikij

m

xxd (4)

trong đó: xij - Giá tr ị của biến lượng k của đối tượng i.

xik - Giá tr ị của biến lượng k của đối tượng j.

Giá tr ị dij càng nhỏ thì mức độ giống nhau càng lớn. Ngoài hệ số d ij có thể sử dụng hệ số arcos(r xy) được xác lập từ ma trận tương

quan của bước 3, giá trị arcos(r xy) càng nhỏ thì mức độ tương tự càng lớn. Nhờ phương pháp phân tích Dengramm này ta có thể kiểm tra và lựa chọn

những tổ hợp nguyên tố đồng sinh đã xác lập sơ bộ ở bước 3 và có được nhận thức vềmối liên quan giữa các tổ hợp nguyên tố với nhau. 3. Kết quả áp dụng phương pháp

Trên cơ sở các bước đề xuất nêu trên, chúng tôi tiến hành xử lý tài liệu địa hóa

thu nhận được trong diện tích nghiên cứu, kết quả như sau: Tại khu mỏ Tả Phời đã tiến hành lấy và phân tích quang phổ bán định lượng

1434 mẫu kim lượng nguyên sinh. Kết quả xử lý tài liệu nhận được các giá trị thôngtin I j và thông tin tổ hợp Im như sau:

[ ]224,0

;280,0

;313,0

;382,0

;406,0

;459,0

;500,0

;541,0

;547,0

Mo Zr TiCr ZnCoCu Pb Ni I j = ;

000,0;

001,0;

001,0;

001,0;

004,0;

100,0;

124,0;

145,0

Li LaCeW BiSn Nb Ba

[ ] 168,1

),...,,(

;103,1

),...,,(

;026,1

),...,,(

;918,0

),,(

;769,0

),(

;547,0

Cr Pb Ni Zn Pb NiCo Pb NiCu Pb Ni Pb Ni Ni

I m = ;



342

275,1

),...,,(;

269,1

),...,,(;

261,1

),...,,(;

241,1

),...,,(;

209,1

),...,,( Nb Pb Ni Ba Pb Ni Mo Pb Ni Zr Pb NiTi Pb Ni;

279,1

),...,,(;

279,1

),...,,(;

279,1

),...,,(;

279,1

),...,,(;

279,1

),...,,(;

279,1

),...,,( Li Pb Ni La Pb NiCe Pb NiW Pb Ni Bi Pb NiSn Pb Ni

Từ kết quả tính toán trên, nếu coi tổ hợp các nguyên tố bảo đảm 100%lượng thông tin thì có thể ghi nhận dãy thông tin 6 nguyên tố: Ni, Pb, Cu, Co, Zn, Cr làcó giá tr ị thông tin cao với xác suất trên 90%.

K ết quả phân tích tương quan và phân tích Dengramm giữa các nguyêntố có giá trị tin cao trong trường địa hóa khu vực Tả Phời được tổng hợp bảng 1 và thểhiện ở hình 1.

Bảng 1. Ma trận tương quan cặp giữa các nguyên tố t ập mẫu kim lượng khu vực Tả Phời

Nguyên tố Ni Cr Co Pb Cu Zn

Ni - 0,450 0,665 0,067 0,323 0,306

Cr 1,104 - 0,396 0,030 0,207 0,231

Co 0,843 1,164 - 0,199 0,204 0,267

Pb 1,503 1,540 1,370 - 0,497 0,252

Cu 1,241 1,363 1,365 1,050 - 0,193

Zn 1,259 1,338 1,301 1,316 1,377 -

Ghi chú: - Phần trên đường chéo chính của ma trận là hệ số tương quan r xy.- Phần dưới đường chéo chính của ma trận là giá trị arcos r xy.

Hình 1. S ơ đồ phân tích Dengramm và k ết hợp với phân tích tương quan

giữa các nguyên tố trong trường địa hóa khu vực Tả Phời



343

Từ kết quả tính toán ở bảng 1 và hình 1 cho thấy các nguyên tố có quan hệ kháchặt chẽ với nhau, có thể xác lập được tổ hợp các nguyên tố đồng sinh gồm Ni, Co, Crvà Pb, Zn, Cu tương đương với hai quá trình khoáng hoá chồng với hai nhóm nguyêntố không hoàn toàn tách biệt là (Cu-Ni-Cr-Co) và (Cu-Pb-Zn).4. Thảo luận

Việc nghiên cứu áp dụng các phương pháp toán trong nghiên cứu địa chất đã vàđang mang lại nhiều ý ngh ĩa, góp phần nâng cao hiệu quả công tác tìm kiếm, thăm dòkhoáng sản rắn, cũng như hiểu rõ hơn về bản chất quặng hóa.

K ết quả áp dụng hệ phương pháp toán logic và phân tích Dengramm để xử lý1434 mẫu địa hoá nguyên sinh của khu mỏ Tả Phời, tỉnh Lào Cao cho thấy có 6nguyên tố có giá trị thông tin cao với xác suất trên 90% là Ni, Pb, Cu, Co, Zn và Cr.Các nguyên tố này có hệ số tương quan cặp khá chặt chẽ với nhau và đặc biệt chúngtạo thành hai tổ hợp các nguyên tố đồng sinh gồm (Ni, Co, Cr) và (Pb, Zn, Cu). K ếtquả ban đầu này cho thấy có thể có hai quá trình tạo quặng riêng biệt xảy ra trong khu

mỏ nghiên cứu. Việc nghiên cứu để hiểu rõ hơn nhận định này cần có những phân tích

cụ thể hơn.TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Bùi Xuân Ánh và nnk., 2007. Đánh giá triển vọng quặng đồng và các khoáng sảnkhác khu vực Tả Phời, thị xã Cam Đường, tỉnh Lào Cai. Lưu trữ Địa chất, Hà Nội. [2]. Dương Quốc Lập và nnk., 2002. Báo cáo đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoángsản nhóm tờ Lào Cai tỷ lệ 1:50.000. Lưu trữ Địa chất, Hà Nội. [3]. Đồng Văn Nhì và nnk., 1997. Phương pháp xử lý thông tin địa chất để nghiên cứuđiều tra địa chất, Bài giảng lớp NCS và Cao học, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

SUMMARYApplication of logistics and dengramm analysis for rock geochemical data processing at

Ta Phoi copper deposit, Lao Cai provincePhan Viet Son, Nguyen Tien Dung, Nguyen Duy Hung

Truong Huu Manh, University of Mining and Geology

Nguyen Xuan An, Ministry of natural resources and environment TaPhoi copper deposit, Lao Cai province, has been studied by many geologists. A lot

of geological information concerning to mineralization such as geochemitry, minerals, petrography and industrial properties had been studied in detail by recentinvestigation andexploration activities. Among those,geochemistry is an important information for prospectingminerals as well as =underatanding of origin of mineralization. However, there is noresearch on applying mathematicsfor processing of numerous geochemical data available.Inthis paper, logistics and Dengramm methods are used to analyse the rock geochemical datain Ta Phoicopper deposits. Results indicate that sơm elements have a strong relationship witheach other and form two correlated groups including Ni-Co-Cr and Cu-Pb-Zn, indicatingthatthere might be two seperated ore forming periods in the study area.




344


ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HÓA VÀ TIỀM NĂNGQUẶNG CHÌ-KẼM KHU VỰC BẢN VAI – BẢN RAN, CAO BẰNG

Nguyễn Anh Tuấn, T ổng cục Địa chất và Khoáng sảnLương Quang Khang, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Tóm tắt: Quặng chì-k ẽm khu vực Bản Vai – Bản Ran (Cao Bằng) đã được biết đến từ lâu,nhưng chưa được điều tra chi tiếtKết quả tìm kiếm đánh giá đã phát hiện và đánh giá được 9thân quặng chì-k ẽm phân bố trong các đá trầm tích carbonat xen trầm tích lục nguyên thuộchệ tầng Nà Bó (D1? Nb). Quặng chì-k ẽm có nguồn gốc nhiệt dịch nhiệt độ thấp đến trungbình. Chiều dày các thân quặng không ổn định, thay đổi từ 1,35m đến 7,52m. Thành phầnkhoáng vật quặng nguyên sinh là sphalerit, galenit, pyrit, chalcopyrit và arsenopyrit, cáckhoáng vật quặng thứ sinh là anglezit, gơtit, smitsonit, hydrogơtit và khoáng vật phi quặng cócalcit, dolomit và thạch anh. Hàm lượng Pb+Zn trung bình trong các thân quặng dao động từ3,6% đến 6,93%. Tổng tiềm năng tài nguyên chì -k ẽm khu vực Bản Vai – Bản Ran ở cấp333+334¬a là 173.656 t ấn kim loại Pb+Zn, trong đó tài nguyên cấp 333 là 99.163 tấn kim

loại Pb+Zn. Ngoài ra, còn đánh giá được 248.799 tấn BaSO4 ở cấp tài nguyên 333+334¬a,trong đó cấp 333 là 154.868 tấn.

1. Đặt vấn đề Công tác điều tra, đánh giá quặng chì-k ẽm khu vực Bản Vai - Bản Ran được tiến hành

từ năm 2007. Kết quả điều tra đã phát hiện và đánh giá được 9 thân quặng chì -k ẽm có nguồngốc nhiệt dịch nhiệt độ thấp đến trung bình và phân bố trong các đá trầm tích carbonat xentr ầm tích lục nguyên thuộc hệ tầng Nà Bó (D1? nb). Để có những nhận thức đúng đắn và tạocơ sở khoa học phục vụ công tác thăm dò, khai thác và chế biến quặng chì-k ẽm khu vực BảnVai - Bản Ran, Cao Bằng thì việc nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm quặng hóa và tiềm năngtài nguyên quặng chì-k ẽm trong khu vực nghiên cứu đóng vai trò quan trọng và rất cần thiết.

2. Đặc điểm địa chất và đặc điểm các thân quặng chì – kẽm khu vực Bản Vai - Bản Ran 2.1. Địa tầng Tham gia vào cấu trúc địa chất khu vực Bản Vai – Bản Ran bao gồm các thành tạo

tr ầm tích carbonat xen lục nguyên được xếp vào hệ tầng Nà Bó (D 1?nb)

Hệ tầng Nà Bó được Mai Thế Truyền xác lập năm 1997 và gồm 3 tập từ dưới lên trênnhư sau:

- T ập 1: thành phần thạch học chủ yếu đá phiến thạch anh - mica xen ít đá phiến calcit -mica, đá vôi hoa hóa hạt nhỏ, sáng màu, cấu tạo phân lớp dày đến dạng khối, kiến trúc vi hạt

biến tinh. Dày 470m.

- T ập 2: thành phần gồm đá vôi tái kết tinh bị biến đổi thạch anh hoá, dolomit hoá, trong

đá có chứa các thân quặng sulfur chì -k ẽm xen đá phiến calcit, đá phiến calcit -mica, cấu tạo phân lớp dày đến dạng khối, kiến trú c hạt biến tinh, trong đá có chứa các thân quặng barit,thấu kính đá hoa màu trắng. Dày 480m.

- T ập 3: thành phần thạch học gồm chủ yếu đá phiến thạch anh -mica, cấu tạo phân phiến, đá phiến calcit- phlogopit màu xám vàng xen ít đá vôi hoa hóa sáng màu, cấu tạo phânlớp dày. Dày 580m. 2.2. Magma xâm nh ập

Trong khu vực nghiên cứu chỉ gặp một số khối xâm nhập nhỏ được xếp vào phức hệPhia Bioc, phát triển dọc theo các đứt gãy với thành phần gồm các đá granit biotit dạng

porphyr, granit biotit hạt nhỏ, granit sáng mầu.



345

Hình 1. S ơ đồ địa chất khoáng sản khu vực Bản Vai - Bản Ran 2.3. Ki ến tạo

Khu vực Bản Vai - Bản Ran nằm gần đứt gãy sâu phân đới Tráng Kìm -Sông Năng, phát triển theo phương tây bắc - đông nam. Dọc đứt gẫy sâu này thường xuất hiện các mỏ chì-k ẽm có qui mô công nghiệp. Trong khu vực nghiên cứu phát triển các hệ thống đứt gãy

phương tây bắc - đông nam, đông bắc - tây nam và á kinh tuyến.

- H ệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam: phát triển trong khu Nà Vài. Đây làđứt gãy lớn, phát triển dọc sông Bắc Ngúng, gây nên đới dập vỡ rộng hàng trăm mét dọc theo

hai bên đứt gẫy. Đứt gẫy này đã được ghi nhận trong báo cáo kết quả đo vẽ bản đồ địa chất tỷlệ 1/50000 nhóm tờ Bảo Lạc của Mai Thế Truyền với tên gọi là đứt gãy Sác Ngà - Lũng Liềm



346

- H ệ thống đứt gãy đông bắc - tây nam: Trong khu vực nghiên cứu, hệ thống đứt gãy phương đông bắc - tây nam phát triển khá mạnh mẽ. Các đứt gẫy xuất hiện sau quá trình tạoquặng, làm phức tạp hóa cấu trúc địa chất khu vực, phá huỷ và làm dịch chuyển các thânquặng. Dọc theo các đứt gãy, các đá bị biến đổi và dập vỡ mạnh.

- H ệ thống đứt gãy á kinh tuyến: đây là các đứt gãy nhỏ nhưng lại có sự liên quan trực

tiếp đến các thân quặng chì-k ẽm (hình 1).2.4. Đặc điểm các thân quặng chì-k ẽm

K ết quả điều tra đánh giá khu vực Bản Vai - Bản Ran đã xác định được 9 thân quặngchì-k ẽm, trong đó khu nam Bản Bó có 7 thân quặng, khu Bản Vai - Bản Ran có 1 thân quặngvà khu Nà Vài có 1 thân quặng. Các thân quặng chì -k ẽm có dạng vỉa, thành phần khoáng vậtquặng đơn giản, chất lượng quặng đạt loại trung bình. Quặng chủ yếu có hàm lượng kẽm caohơn hàm lượng chì.

- Khu nam Bản Bó : Các thân quặng chì -k ẽm trong khu nam Bản Bó có chiều dài 130-190m, chiều dày trung bình 4,56 -7,52m, thân quặng cắm về đông, đông bắc với góc dốc thayđổi 35-450. Thân quặng nằm trong đá vôi hạt nhỏ, bị dập vỡ, bị thạch anh hoá, dolomit hoá.Quặng có cấu tạo xâm tán, cấu tạo dải, xâm tán theo dải, mạch nhỏ và vi mạch; kiến trúc hạttha hình, nửa tự hình và tự hình, kích thước tinh thể khoảng 0,01-2mm. Khoáng vật quặng chủyếu gồm sphalerit, galenit, pyrit, arsenopyrit, chalcopyrit, pyrotin. Khoáng vật mạch chủ yếugồm calcit, barit, dolomit, thạch anh. Ở một số thân quặng, ranh giới giữa thân quặng và đávây quanh không rõ ràng, việc phân chia ranh g iới thân quặng và đá vây quanh chủ yếu dựavào k ết quả phân tích. Hàm lượng trung bình: Pb = 0,59 -6,90%, Zn = 0,03-3,28%, Pb+Zn =3,6-6,93%, Ag = 16-52,5 g/T, As = 0,001-0,13%, Cd = 0,0037-0,0097%.

- Khu Bản Vai - Bản Ran: Trong khu nghiên cứu phát hiện được 1 thân quặng chì-k ẽm,thân quặng dạng vỉa nằm gần chỉnh hợp trong đá vôi tái kết tinh bị thạch anh hoá, dolomithoá. Thân quặng kéo dài 70m, dày 2,25m, cắm về phía đông bắc với góc dốc 20°-25°. Thành

phần khoáng vật quặng gồm: galenit, sphalerit, pyrit, chalcopyrit; khoáng vật phi quặng chủyếu là calcit, thạch anh và dolomit. Cấu tạo quặng chủ yếu dạng dải và xâm tán theo dải.Quặng có kiến trúc hạt dạng tha hình, hạt tự hình, hạt nửa tự hình. Hàm lượng Pb+Zn =3,62%, trong đó Pb = 3,24%, Zn = 0,38%.

- Khu Nà Vài: Ở k hu Nà Vài phát hiện 1 thân quặng và 2 thân khoáng hóa Pb -Zn phân bố ở phần thấp của địa hình có độ cao tuyệt đối 350-450m, các thân quặng và khoáng hóanằm chỉnh hợp trong đá vôi bị biến đổi thạch anh hoá, dolomit hoá, barit hóa và có thế nằm55 ∠ 20°. Các thân quặng kéo dài từ 200 -400m, chiều dày trung bình khoảng 1,35 -5,5m.Quặng có cấu tạo dạng xâm tán, dạng dải, kiến trúc hạt tự hình, hạt nửa tự hình, hạt tha hình.Thành phần khoáng vật quặng chủ yếu là galenit, sphalerit, pyrit, chalcopyrit; khoáng vật phiquặng chủ yếu là calcit, dolomit, thạch anh. Hàm lượng Pb+Zn đạt 2,8-5,6%.

3. Đặc điểm quặng hóa chì-kẽm khu vực Bản Vai - Bản Ran 3.1. Thành ph ần khoáng vật quặng

Tổng hợp các kết quả phân tích khoáng tướng, thạch học, nh iệt bao thể... cho thấythành phần khoáng vật quặng chì-k ẽm trong khu vực nghiên cứu không phức tạp. Các khoángvật quặng nguyên sinh chủ yếu là sphalerit, galenit, pyrit, arsenopyrit, chalcopyrit. Cáckhoáng vật quặng thứ sinh là anglesit, gơtit, smitsonit, hydrogơtit...

- Pyrit (FeS2): là khoáng vật có tần số xuất hiện rất cao, gặp ở tất cả các mẫu, với hàmlượng thay đổi từ 3-38%, phổ biến hàm lượng từ 10-20%. Pyrit có dạng hạt tự hình, nửa tựhình, tha hình với kích thước các hạt từ 0,01 -1,5 mm, tồn tại dưới dạng xâm tán không đều,hoặc xâm tán dầy kéo dài định hướng một phương.



347

- Sphalerit (ZnS): là khoáng vật rất phổ biến, tần số xuất hiện lên tới 95%, hàm lượngsphalerit trong các mẫu khoáng tướng thay đổi từ 3 -40%. Sphalerit chủ yếu tồn tại dạng h ạttha hình với kích thước từ 0,01-1,5mm, có dạng xâm tán không đều hoặc tạo thành dải kéo dàixen lẫn pyrit. Sphalerit có quan hệ đồng sinh với galenit và cùng galenit thay thế gặm mòn

pyrit.

- Galenit (PbS): là khoáng vật rất phổ biến gặp ở tất cả các mẫ u, hàm lượng thay đổitừ ít đến 10%. Galenit tồn tại dạng hạt tha hình với kích thước hạt không đều từ 0,01-1,0mm,có dạng xâm tán li ti thành đám hạt, xâm tán dầy thành mạch hoặc lấp đầy khe nứt tạo vimạch trong nền đá. Galenit đi cùng sphalerit và thay thế gặm mòn pyrit.

- Arsenopyrit (FeAsS): có mức độ phổ biến ít hơn galenit, hàm lượng trong mẫukhoáng tướng từ ít đến 3%, phổ biến là 1-2%. Arsenopyrit có dạng hạt tự hình, kích thước hạt0,05-1mm, phân bố rải rác trong nền đá xen lẫn và đi cùng với pyr it, một số hạt bị sphaleritgặm mòn thay thế. Arsenopyrit có quan hệ đồng sinh với pyrit.

- Chalcopyrit (CuFeS2): là khoáng vật ít phổ biến, tần số xuất hiện 25%, hàm lượng rấtít, tồn tại dạng hạt tha hình với kích thước từ 0,1 -0,2 mm, có dạng xâm tán li ti trong khoángvật phi quặng và có quan hệ đồng sinh với galenit và sphalerit.

Ngoài các khoáng vật trên, trong quặng còn có một số khoáng vật rất ít phổ biến khácnhư burnonit, đồng xám, pyrotin, bulangerit. 3.2. C ấu tạo, kiến trúc quặng

Quặng sulfur chì-k ẽm trong khu vực nghiên cứu có cấu tạo đơn giản, các kiểu cấu tạođược phát hiện theo mức độ từ phổ biến đến ít phổ biến gồm: cấu tạo xâm tán, xâm tán địnhhướng, xen lấp, dải, mạch, vi mạch và lấp đầy.

- C ấu tạo dạng xâm tán: là dạng cấu tạo phổ biến nhất, xuất hiện hầu hết trong cácmẫu phân tích. Tuỳ thuộc vào mật độ các phân bố trong mẫu mà có tên gọi khác nhau ( xâmtán thưa, xâm tán dày, xâm tán đều và xâm tán không đều). Quặng xâm tán gồm các khoángvật có kiến trúc tha hình, nửa tự hình.

- C ấu tạo dải: là cấu tạo phổ biến được hình thành do quá trình hoà tan các khoáng vậtcarbonat theo mặt lớp, đồng thời là sự kết đọng những khoáng vật sulfur chì -k ẽm dưới tácdụng của dung dịch nhiệt dịch, hay là sự trao đổi thay thế những khoáng vật quặng cấu tạo dảicó trước bằng những khoáng vật quặng có sau (khoáng vật pyrit được thay thế bằng galenit vàsphalerit). Thân quặng cấu tạo dải thường có hàm lượng không giầu, nhưng có kích thước lớnvà ổn định.

- C ấu tạo mạch, vi mạch và cấu tạo lấp đầy: là cấu tạo tương đối phổ biến, được hìnhthành do quá trình các khoáng vật quặng xuyên cắt lấp đầy vào các khe nứt, lỗ hổng của đácó trước hoặc do các khoáng vật quặng xâm tán lấp nhét vào các khe nứt, các vi khe nứt củađá tạo thành các mạch quặng và vi mạch quặng. Các mạch chiều dầy không ổn định (dao độngtừ 0,01 đến vài cm) dưới dạng mạch phức tạp.

Nhóm kiến trúc hạt kết tinh là kiểu kiến trúc đặc trưng của khu vực nghiên cứu, baogồm: hạt tự hình, hạt nửa tự hình, hạt tha hình, ...

- Kiến trúc hạt tự hình: về mặt số lượng kiến trúc này không chiếm ưu thế trong mẫu,nhưng phân bố rất rộng và có kích thước tương đối lớn. các khoáng vật có kích thước tự hìnhthường là pyrit, arsenopyrit.

- Kiến trúc hạt nửa tự hình và kiến trúc hạt tha hình: gặp với số lượng lớn nhất và phổ biến nhất. Chúng được hình thành trong điều kiện nồng độ vật chất cao, kích thước hạt khônglớn, thường giao động trong khoảng 0,1-0,4mm. Kiểu kiến trúc hạt tha hình hay gặp trongkhoáng vật sphalerit, galenit, pyrit, chalcopyrit. 3.3. Th ứ tự sinh thành và tổ hợp cộng sinh khoáng vật

Tổ hợp cộng sinh khoáng vật quặng nguyên sinh hình thành theo 3 giai đoạn: - Giai đoạn I : là giai đoạn đầu tiên có tổ hợp các khoáng vật thạch anh - barit.



348

- Giai đoạn II : là giai đoạn phát triển tổ hợp cộng sinh khoáng vật pyrit và arsenopyrit. - Giai đoạn III : là giai đoạn thành tạo tổ hợp khoáng vật quặng sphalerit, galenit,

chalcopyrit, arsenopyrit, pyrotin,....

3.4. Đặc điểm các biến đổi nhiệt dịch đá vây quanh thân quặng chì-k ẽm Hiện tượng biến đổi nhiệt dịch phát triển mạnh mẽ ở khu Bản Bó với chiều sâu lớn

hơn 160m, chiều rộng 200 ÷300m, gồm các hiện tượng sau:- Hiện tượng dolomit hóa xảy ra mạnh mẽ trong đới đá vôi hạt nhỏ bị dập vỡ và hiếm hơn

trong đá phiến calcit -mica mầu đen. Đá biến đổi dolomit hóa có màu nâu gụ, nâu đỏ, nâunhạt, cấu tạo dạng loang lổ, kiến trúc hạt tự hình, nửa tự hình, hạt biến tinh, thay thế, dolomitthay thế xen kẽ không đ ều cùng v ới calcit. Tu ỳ thu ộc vào mức đ ộ b iến đ ổi, hàm lượngdolomit thay đổi từ vài phần trăm đến 18%.

- Hiện tượng thạch anh hóa là quá trình biến đổi nhiệt dịch phổ biến nhất, tạo nên các ổ,đám thạch anh thay thế dạng dải đi cùng các khoáng vật quặng, đôi chỗ tạo các tinh thể rải rácnhư xâm tán hoặc khảm trên nền calcit, d olomit. Thạch a nh vi hạt tha hình, lăng trụ nửa tựhình, ít hơn ở dạng lăng trụ tự hình và thường chứa các bao thể khí -lỏng và bao thể lỏng-khí.

Quá trình thành tạo quặng chì-k ẽm luôn đi cùng với quá trình thạch anh hoá. - Hiện tượng sericit hóa xảy ra khá mạnh mẽ trong hầu khắp các đá xung quanh và ngay

cả trong thân quặng. Sericit thường có dạng vảy nhỏ, kích thước 0,01-0,3mm, không màu, sắpxếp định hướng song song, xen kẽ đều với calcit, đôi chỗ tập trung thành vi dải.

3.5. Ngu ồn gốc thành tạo quặng sulfur chì-k ẽm

Dựa vào tổ hợp cộng sinh khoáng vật quặng nguyên sinh, qui luật phân bố quặng,quan hệ của các mạch quặng với đá vây quanh, đặc điểm biến đổi nhiệt dịch đá vây quanh vàk ết quả mẫu phân tích bao thể khí-lỏng của khoáng vật thạch anh trong thân quặng chì-k ẽmcho thấy quặng chì-k ẽm có nguồn gốc nhiệt dịch nhiệt độ từ trung bình đến thấp.

4. Tiềm năng tài nguyên quặng chì-kẽm khu vực Bản Vai - Bản Ran K ết quả tính tài nguyên cấp 333+334a của 9 thân quặng chì-k ẽm khu vực Bản Vai - BảnRan là 3.850.000 tấn, tương ứng với tài nguyên kim loại Pb+Zn cấp 333+334 a là 173.656 tấn,trong đó tài nguyên kim loại Pb+Zn cấp 333 là 99.163 tấn. Tài nguyên dự báo cấp 334 b cácnguyên tố đi kèm với quặng chì-k ẽm gồm: Ag là 148,75 tấn, Cd là 236,3 tấn và As là 1.955,8tấn. Ngoài ra, còn đánh giá được 248.799 tấn BaSO4 ở cấp tài nguyên 333+334a, trong đó cấp333 là 154.868 tấn BaSO4.

5. Kết luận - Khu vực Bản Vai - Bản Ran tồn tại 9 thân quặng chì-k ẽm phân bố trong các đá trầm

tích carbonat xen tr ầm t ích lục nguyên thuộc hệ tầng Nà Bó (D 1? nb). Quặng chì-k ẽm cónguồn gốc nhiệt dịch nhiệt độ thấp đến trung bình. Chiều dày các thân quặng không ổn địnhthay đổi từ 1,35m đến 7,52m. Thành phần khoáng vật quặng nguyên sinh là sphalerit, galenit,

pyrit, chalcopyrit, arsenopyrit, các khoáng vật quặng thứ sinh là anglesit, gơtit, smitsonit,hydrogơtit và khoáng vật phi quặng có calcit, dolomit, thạch anh. Hàm lượng trung bìnhPb+Zn trong các thân quặng dao động từ 3,6% đến 6,93%.

- Tổng tiềm năng tài nguyên chì-k ẽm khu vực Bản Vai - Bản Ran ở cấp 333+334a là173.656 tấn kim loại Pb+Zn, trong đó tài nguyên cấp 333 là 99.163 tấn kim loại Pb+Zn.

Ngoài ra, còn đánh giá được 248.799 tấn BaSO4 ở cấp tài nguyên 333+334a, trong đó cấp 333là 154.868 tấn BaSO4.


[1]. Nguyễn Khắc Hiền và nnk, 2006. Báo cáo kết quả kết quả đánh giá khoáng sản chì-k ẽmkhu vực Bản Bó, Cao Bằng. Lưu trữ Tổng cục Địa chất và Khoáng sản. Hà Nội.



349

[2]. Nguyễn Khắc Hiền và nnk, 2012. Báo cáo điều tra, đánh giá quặng chì-k ẽm khu vực BảnVai - Bản Ran, Bảo Lâm, Cao Bằng. Lưu trữ Tổng cục Địa chất và Khoáng sản. Lưu trữ Tổngcục Địa chất và Khoáng sản. Hà Nội.

[3]. Mai Thế Truyền và nnk, 1997. Báo cáo k ết quả đo vẽ bản đồ địa chất - khoáng sản nhómtờ Bảo Lạc tỉ lệ 1/50.000. Lưu trữ Tổng cục Địa chất và Khoáng sản. Hà Nội.

SUMMARY

Charateristics of lead-zinc ores and their potentialin Ban Vai – Ban Ran area, Cao Bang province

Lead-zinc ores in Ban Vai - Ban Ran area have been investigated for long periods oftime bu have not been detailedly explorated. Results of exploration works have led to theidentification of 9 lead-zinc ore bodies that are hosted by carbonate interbeded withterrigenous rocks of the Nà Bó Formation (D1? nb). The thickness of ore bodies is varied

from 1.35 to 7.52 m. The origin of the Pb-Zn ores is low-medium temperature hydrothermal

deposit. The mineral composition of primary ore includes sphalerite, galenite, pyrite,chalcopyrite and arsenopyrite; the secondary ore consists of anglesite, goethite, smithsonite,hydrogoethite. Opaque minerals include calcite, dolomite and quartz. The average content of

Pb and Zn in ore bodies varies from 3.6 to 6.93%. The total resource of lead-zinc ore in BanVai - Ban Ran area at the 333+334a category is 173,656 tons, in which the 333 categoryaccounts for 99,163 tons. Besides, the of BaSO4 resource at 333+334a categories areestimated at 248,799 tons in which the 333 catergoy is of 154,868 tons of BaSO4.

Người biên tập: TS. Khương Thế Hùng



350


ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG ĐÁ SÉT LÀM NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG KHU VỰC NGỌC LẶC

THANH HÓANguy ễn Trọng Toan, Phan Viết Sơn

Trương H ữ u Mạnh,Trường Đại học Mỏ- Địa chất Tóm t ắt: H ệ tầng Cò Nòi (T 1 cn) ở khu vực Ngọc Lặc bao gồm các đá sét k ết, bột kết, đá phiến

sét, cát bột kết. Các đá này khi phong hóa cho sét màu xám vàng, tr ắng xám, xám nâu phớt tímloang l ổ. Dựa vào mức độ phong hóa chia ra l ớp phong hóa mạnh có chiều dày từ 8,5m đến30,1m và l ớp phong hóa yếu có chiều dày thay đổi từ 2,0 đến 8,5m. Kết quả nghiên cứu thành

phần hóa học của đá sét phong hóa khu vực Ngọc Lặc cho thấy hàm lượng SiO2 , Al 2O3 , Fe2O3 đều đạt chỉ tiêu làm n guyên liệu sản xuất xi măng. Thành phần có hại (MgO, K 2O, Na2O…)cho sản xuất xi măng có hàm lượng thấp và đều nhỏ hơn giới hạn cho phép. Kết quả nghiêncứu cho thấy kết hợp giữa đá phong hoá mạnh và phong hoá yếu thuộc hệ tầng Cò Nòi (T 1 cn)ở khu vực Ngọc Lặc với nguyên liệu đá vôi, quặng sắt, than cám, thạch cao có khả năng tạo

khoáng t ốt, có hoạt tính nguyên liệu cao, đáp ứng yêu cầu làm nguyên liệu để sản xuất xi măng poorlăng PC50 đạt chất lượng theo TCVN 2682 - 1999. 1. Đặt vấn đề

Ngọc Lặc là một trong những huyện miền núi của tỉnh Thanh Hóa có tiềm năng khálớn về tài nguyên đá carbonat và đá sét làm nguyên liệu để sản xuất xi măng. Trong sự nghiệpcông nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước thì nhu cầu về xi măng là rất lớn, đặc biệt là cáchuyện miền núi của tỉnh Thanh Hóa. Theo quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt

Nam giai đoạn 2011 - 2020 và định hướng đến năm 2030 được Thủ tướng Chính phủ phêduyệt theo Quyết định số 1488/ QĐ-TTg ngày 29 tháng 8 năm 2011, nhà máy xi măng ThanhSơn (huyện Ngọc Lặc) là một trong những dự án được đầu tư xây dựng trong thời gian tới.Khi nhà máy xi măng Thanh Sơn hoàn thành đi vào sản xuất sẽ sử dụng nguồn nguyên liệu

sẵn có ở địa phương và sản phẩm sản xuất ra phục vụ ngay tại các huyện miền núi trong vùng.Bài báo đã làm sáng tỏ đặc điểm chất lượng và khả năng sử dụng đá sét làm nguyên liệu sảnxuất xi măng khu vực Ngọc Lặc - Thanh Hóa.2. Khái quát đặc điểm địa chất khu vực Ngọc Lặc2.1. Đặc điểm địa tầng

Trên bản đồ địa chất - khoáng sản tờ Ngọc Lặc - Lang Chánh tỷ lệ 1: 50.000, vùng NgọcLặc có mặt các thành tạo trầm tích lục nguyên và carbonat tuổi từ Paleozoi, Mezozoi đếnKainozoi.

Hệ tầng Bản Cải (D3bc)Các tr ầm tích của hệ tầng Bản Cải tạo thành dải kéo dài ở gần trung tâm vùng nghiên

cứu, phân bố ở khu vực Làng Thau, làng Sam. Thành phần thạch học gồm chủ yếu là cát kết

hạt nhỏ màu trắng xám xen các lớp đá phiến màu xám, xám đen, đá phiến silic, bột kết, phầntrên có đá vôi màu xám đen, xám sáng, phân lớp không đều.

Trong đá phiến chứa di tích Tay cu ộn bảo tồn xấu. Trên cơ sở đối sánh với mặt cắtvùng Bản Cải, các tác giả xếp vào tuổi Devon muộn.

Chiều dày của hệ tầng 220m.Hệ tầng Bắc Sơn (C - Pbc)

Các tr ầm tích của hệ tầng Bắc Sơn phân bố ở phía đông bắc vùng nghiên cứu, lộ ra ởkhu vực núi Mè đế n làng Lai và làng Bông. Thành phần chủ yếu là đá vôi màu xám, xámsáng, phân lớp dày đến dạng khối. Trong đá vôi phát hiện các hóa thạch Trùng lỗ định tuổiCarbon sớm đến Permi.

Chiều dày của hệ tầng là 750m Hệ tầng Cẩm Thủy (P3ct )



351

Hệ tầng Cẩm Thủy phân bố trên diện tích khá rộng ở ph ía tây bắc và ph ía tây tâynam vùng nghiên cứu, lộ ra ở khu vực làng Ban đến thôn Minh Liên và từ Phùng Sơn đếnnông trường Lam Sơn. Thành phần chủ yếu là đá phun trào bazan olivin, thành phần khoángvật phổ biến là plagioclas, augit, khoáng vật phụ có apatit, zircon.

Các thành tạo phun trào hệ tầng Cẩm Thủy phủ bất chỉnh hợp trên đá vôi hệ tầng Bắc

Sơn và nằm dưới hệ tầng Yên Duyệt. Chiều dày của hệ tầng đạt gần 1000m

Hệ tầng Yên Duyệt (P3 yd )Hệ tầng Yên Duyệt phân bố tr ên diện tích nhỏ ở phía đông bắc và phía nam vùng

nghiên cứu và bao quanh các trầm tích hệ tầng Cẩm Thủy. Thành phần chủ yếu gồm cát kết, bột kết, sét kết, đá phiến sét, thấu kính than.

Chiều dày của hệ tầng là 100m. Hệ tầng Cò Nòi (T1 cn)

Hệ tầng Cò Nòi do A.E.Đovjikov và Bùi Phú Mỹ xác lập năm 1965. Các tr ầm tích lụcnguyên của hệ tầng Cò Nòi phân bố trên diện tích khá rộng ở phía nam, tây nam vùng Ngọc

Lặc. Thành phần thạch học chủ yếu gồm sét k ết, bột kết, đá phiến sét, cát bột kết màu xámvàng, nâu nhạt, nâu vàng. Các đá của hệ tầng Cò Nòi bao gồm sét k ết, bột kết, đá phiến sét khi

phong hóa có màu xám vàng, tr ắng xám, xám nâu phớt tím loang lổ. Đây là tầng nguyên liệuđể sản xuất xi măng.

Chiều dày của hệ tầng từ 500m đến 700m Hệ Đệ Tứ không phân chia (Q)

Các tr ầm tích của hệ Đệ Tứ không phân chia phân bố chủ yếu ở phía đông nam vùngnghiên cứu, ngoài ra còn rải rác ở phía bắc, tây bắc. Thành phần chủ yếu gồm sét, bột, cát,sạn. Chiều dày từ 2 đến 10m. 2.2. Đặc điểm magma

Đá magma trong vùng Ngọc Lặc chỉ có phức hệ Điền Thượng (GaaT3n đt ). Phức hệĐiền Thượng phân bố ở gần trung tâm vùng nghiên cứu thuộc xã Minh Sơn và xã Cao Ngọcvới diện tích khoảng 3 km2 kéo dài theo phương gần đông tây. Thành phần thạch học chủ yếulà gabroolivin, gabronorit, gabrođiaba. Thành phần khoáng vật chủ yếu là plagioclaz: 80 -87%, pyroxen: 8 - 10%, amfibol: 1 - 2%, khoáng vật phụ gồm: sphen, orthit, magnetit, zircon,apatit, ít khoáng vật quặng. Thành phần thạch hóa: SiO2: 40,49 - 41,2%; Al2O3: 1,75 - 1,87%;Fe2O3: 2,72 - 2,95% ; FeO: 4,5 - 4,72% ; MgO: 35,7 - 38,2%; CaO: 3,52 - 3,78%; K 2O: 0,07 -0,12%; Na2O: 0,18 - 0,22%.2.3. Đặc điểm phong hóa đá sét

Dựa vào mức độ phong hoá, từ trên xuống dưới có thể chia ra các lớp sau: a. Lớp phong hoá mạnh

K ết quả nghiên cứu cho thấy lớp phong hoá mạnh phân bố trên hầu hết diện tích của hệtầng Cò Nòi, được thành tạo do quá trình phong hoá tại chỗ đá gốc có thành phần chủ yếu là đásét k ết, đá phiến sét, bột kết xen kẹp các lớp mỏng cát bột kết. Mức độ phong hóa mạnh, yếu

phụ thuộc vào dạng địa hình và thành phần thạch học của đá, mức độ phong hoá giảm dần từ đá phiến sét, sét bột kết đến cát bột kết và giảm dần theo chiều sâu. Kết quả nghiên cứu cho thấylớp sét phong hóa mạnh có màu xám vàng, tr ắng xám, xám nâu phớt tím loa ng lổ, mềm bở.Chiều dày của lớp phong hoá mạnh thay đổi từ 8,5m đến 30,1m.

b. Lớp phong hóa yếu Lớp phong hoá yếu nằm dưới lớp phong hóa mạnh. Thành phần chủ yếu là đá sét kết,

bột kết, đá phiến sét xen kẹp các lớp mỏng cát bột kết. Đá có màu xám, xám vàng, nâu gụ,loang lổ xám trắng, xám ghi. Đá phong hóa dở dang đến phong hóa yếu, không đều, tương đối

mềm, đôi chỗ khá cứng. Lớp phong hoá vừa có chiều dày thay đổi từ 2,0 đến 8,5m.



352

c. Đá gốc : nằm ở dưới cùng có thành phần chủ yếu là đá sét, bột kết, xen đá phiến sét và lớp mỏng bột cát kết, đá gốc còn khá tươi, màu xám, xám ghi, xám đen,r ắn chắc.3. Đặc điểm chất lượng đá sét3.1. Đặc điểm thạch học và thành phần khoáng vật

3.1.1. Đặc điểm thạch học Theo k ết quả nghiên cứu mẫu lát mỏng lấy từ các lớp đá gốc và đá phong hoá yếu cho

thấy trong khu vực nghiên cứu gồm có đá như sau:- Đá phiến sét: chiếm chủ yếu, màu xám, xám vàng nhạt, xám phớt tím loang lổ màu

xám tr ắng. Cấu tạo phân phiến, kiến trúc sét. Thành phần khoáng vật có mảnh vụn gồm sericittừ 70 - 75%, xi măng gồm hydromica, oxyt sắt từ 25 - 30%, thạch anh rất ít.

- Sét k ết: màu xám, xám ghi, xám đen, loang lổ màu xám trắng. Cấu tạo phân lớpmỏng, kiến trúc sét. Thành phần khoáng vật có ít mảnh vụn gồm thạch anh từ 1 - 2%, xi mănggồm hydromica, kaolinit từ 79 - 92%, oxyt sắt, chlorit từ 7 - 19%.

- Sét bột kết màu xám vàng, nâu vàng. Đá có cấu tạo phân phiến, kiến trúc sét bột.Thành phần khoáng vật gồm hạt vụn chiếm từ 3 - 5%, chủ yếu là thạch anh, xi măng chiếm 95- 97% chủ yếu là khoáng vật sét như hydomica, oxyt silic.

- Bột kết màu xám, xám nâu, vàng nhạt đá bị phong hoá có màu xám nâu, xám vàng.Cấu tạo phân phiến, kiến trúc bột. Thành phần hạt vụn chiếm từ 57 - 77% chủ yếu là thạchanh, silic; xi măng chiếm 23 - 43% chủ yếu là khoáng vật sét như hydomica, kaolinit.

- Cát bột k ết màu xám vàng, xám đen. Cấu tạo phân phiến, kiến trúc cát bột. Thành phần gồmhạt vụn chiếm khoảng 30 - 70%, chủ yếu là thạch anh, silic, kích thước các mảnh vụn từ 0,015 -0,2mm, các mảnh vụn sắc cạnh, có độ mài trò n kém. Xi măng gồm hyđromica, kaolinit, oxytsilic chiếm 70 - 30%.3.1.2. Thành phần khoáng vật

Theo k ết quả phân tích nhiệt, sét có thành phần khoáng vật gồm chủ yếu là kaolinit (từ

12 - 20%, cá biệt có mẫu 7%), hydromica (10 - 13%), chlorit (5- 7%) và hydrogơtit (7 - 12%),monmorilonit (5 - 11%)Theo k ết quả phân tích rơnghen, sét gồm các khoáng vật thạch anh (38- 48% cá bi ệt tới 56%),

kaolinit (8 - 10 đến 19- 21%), illit (9 - 14%), monmorilonit (4 - 8%, cá bi ệt tới 10- 12%), chlorit (4 - 8%),gơtit (từ 6- 8 đến 10- 12%) và felspat (3 - 7%).3.2. Thành ph ần hoá học

K ết quả phân tích mẫu hoá cơ bản các chỉ tiêu là SiO2, Al2O3, Fe2O3, K 2O, Na2O, MKNvà nghiên cứu các đặc trưng thống kê hàm lượng thành phần hoá học của đá sét khu vực NgọcLặc như sau: 3.2.1. T ập mẫu chung

K ết quả nghiên cứu các đặc trưng thống kê hàm lượng thành phần hoá học của đá sét

khu vực Ngọc Lặc được tổng hợp ở bảng 1. Bảng . Các đặc trưng thống k ê hàm lượng thành phần hóa học chính của đá sét

Giá tr ị Hàm lượng các thành phần chính (%)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 Na2O K 2O MKNLớn nhất 74,99 18,20 16,68 0,36 3,24 12,71

Nhỏ nhất 55,00 10,02 2,96 0,00 2,17 1,90Trung bình 68,38 13,70 7,09 0,04 2,61 5,39

Hệ số biến thiên 5,61 11,68 21,75 85,45 3,79 21,84

3.2.2. Đặc điểm phân bố thành phần hóa học trong thân sét Để so sánh chất lượng của lớp sét phong hóa mạnh với lớp sét phong hóa yếu, tiến

hành xử lý thông kê thành phần hóa cơ bản cho tập mẫu lấy trong lớp sét phong hóa mạnh và



353

tập mẫu lấy trong lớp sét phong hóa yếu. Kết quả xử lý thống kê được tổng hợp ở bảng 2 và bảng 3. Bảng 2 Các đặc trưng thống kê hàm lượng thành phần chính của lớp sét phong hóa mạnh


SiO2 Al2O3 Fe2O3 Na2O K 2O MKN

Lớn nhất 74,99 18,20 16,69 0,36 3,42 8,44 Nhỏ nhất 54,34 10,02 3,13 0,00 2,17 2,81Trung bình 68,37 13,64 7,14 0,04 2,61 5,44

Hệ số biến thiên 5,32 10,61 21,72 93,36 4,27 20,63

Bảng 3. Các đặc trưng thống kê hàm lượng thành phần chính của lớp sét phong hóa yếu


SiO2 Al2O3 Fe2O3 Na2O K 2O MKNLớn nhất 74,66 15,77 8,73 0,13 2,76 12,45

Nhỏ nhất 63,62 10,62 2,99 0,00 2,47 3,28

Trung bình 71,33 12,75 5,92 0,04 2,60 4,39Hệ số biến thiên 3,25 10,31 16,91 68,42 2,22 26,65Từ kết quả trình bày trên cho thấy: Hàm lượng trung bình thành phần hóa cơ bản giữa

lớp sét phong hóa mạnh và lớp sét phong hóa yếu khác nhau không nhiều và phân bố tươngđối đồng đều. Theo quy luật chung hàm lượng SiO2 trong lớp phong hóa yếu cao hơn lớp sét

phong hóa mạnh, ngược lại hàm lượng Al2O3 , Fe2O3 và MKN trong lớp sét phong hóa mạnh

cao hơn lớp sét phong hóa yếu. K ết quả mẫu hoá toàn diện phân tích 13 chỉ tiêu thì thành phần có hại cho sản xuất xi

măng có hàm lượng thấp và đều nhỏ hơn giới hạn cho phép của sét làm nguyên liệu sản xuấtxi măng poorlang, cụ thể: MgO từ 0,54% đến 1,65%, trung bình 0,91%; SO3 từ 0,09% đến0,15%; MnO từ 0,00% đến 0,05%, trung bình 0,02%; hàm lượng Cl - r ất thấp từ 0,0% đến

0,01%; K 2O + Na2O từ 2,59% đến 2,91%, trung bình 2,67%. Hàm lượng tổng kiềm đều < 3%. 3.3. Đặc tính cơ lý Thân sét nguyên liệu có thành phần chủ yếu là sét kết, phiến sét, bột kết, cát bột kết

phong hoá mạnh và phong hoá yếu. Lớp sét phong hoá mạnh thường mềm bở, dễ vỡ vụn, độ cứngnhỏ. Lớp sét phong hoá yếu có màu xám nâu, xám phớt vàng, loang lổ nâu sẫm do nhiễmhydrocid sắt, dễ bị vỡ vụn khi khoan, độ cứng thay đổi từ 1 đến 4 theo thang độ cứng Morh.. K ếtquả phân tích mẫu cơ lý của lớp sét phong hoá mạnh và lớp sét phong hoá yếu được tổng hợpở bảng 4 và bảng 5.

Bảng 4. Tổng hợp kết quả phân tích mẫu cơ lý của l ớp sét phong hoá mạnh

Giá tr ị Độ ẩm

tự nhiên(%)

Khối lượng thể tích(g/cm3) Độ lỗ rỗng

(%)

Giới hạn

chảy (%)

Giới hạn

dẻo (%) tự nhiên khôLớn nhất 33,9 1,79 1,48 53,6 42,6 36,5


Bảng 5. Tổng hợp kết quả phân tích mẫu cơ lý của l ớp sét phong hoá yếu

Giá tr ị Độ ẩm

tự nhiên(%)

Khối lượng thể tích(g/cm3) Độ lỗ rỗng

(%)Giới hạnchảy (%)

Giới hạndẻo (%)

tự nhiên khôLớn nhất 34,7 2,00 1,77 53,1 55,5 33,6




354

4. Tính chất công nghệ của nguyên liệu đá sét 4.1. Đặc điểm nguyên liệu và phụ gia

Để đánh giá khả năng sử dụng đá sét và đá vôi khu vực Ngọc Lặc làm nguyên liệu sảnxuất xi măng, đã tiến hành nghiên cứu mẫu công nghệ.

Nguyên liệu chính để thí nghiệm mẫu công nghệ gồm đá vôi và đá sét khu vực NgọcLặc, kết hợp với quặng sắt và phụ gia cao silic, than cám và thạch cao. Kết quả phân tíchthành phần hoá học của nguyên liệu, tro than và phụ gia được trình bày trong bản g 6.

Bảng 6. Thành phần hoá học của nguyên liệu, tro than và phụ gia

Nguyên liệu Hàm lượng hoá học (%)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K 2O MKNĐá vôi loại 1 1,60 0,23 0,12 52,88 1,83 0,00 0,00 0,05 42,15

Đá vôi loại 2 2,98 0,78 0,35 49,43 2,72 0,00 0,00 0,05 42,50

Sét phong hoá

mạnh 69,56 13,54 6,70 0,06 0,70 0,00 0,00 2,80 5,69

Sét phong hoáyếu

70,89 13,22 5,91 0,05 0,97 0,00 0,00 2,68 5,12

Sét tổng hợp 70,23 13,38 6,31 0,06 0,84 0,00 0,00 2,74 5,41Cao silic 77,20 8,60 7,02 0,11 0,32 0,00 0,00 1,03 4,55

Quặng sắt 24,48 9,40 50,90 0,20 0,23 0,18 0,00 0,66 10,36Tro than 54,37 25,81 10,69 0,54 1,70 0,17 0,19 4,91 0,00

Thạch cao 2,64 0,12 0,04 32,09 0,30 43,31 kxđ kxđ 21,20

4.2. Nghiên c ứu chế tạo xi măng poorlăng4.2.1. Tính toán và l ự a chọn phối liệu

- Cơ sở tính toán và lựa chọn phối liệu: thành phần hoá học của nguyên liệu và phụ gia điềuchỉnh đưa vào tính phối liệu theo kết quả trình bày ở bảng 6. Các hệ số chế tạo clanhke xi măng

poorlăng (theo tiêu chu ẩn TCVN 2682: 1999và TCVN 7024: 2001). Kho ảng giá trị các hệ số chế tạoclanhke đư ợc lựa chọn để nghiên cứu nằm trong khoảng xi măng pooclăng thông thường, cụ thể là:

+ Hệ số bão hoà vôi: KH = 0,90 - 0,95 (LSF = 92 - 98).+ Modul silicat (MS): MS = 2,3 - 2,8.+ Modul aluminat (MA): MA = 1,2 - 1,7.

- K ết quả tính phối liệu: từ kết quả thành phần hoá học của nguyên liệu tương ứng với hệ sốchế tạo clanhke được chọn cho thấy bài toán phối liệu chỉ cần 3 nguyên liệu là đá vôi, sét vàquặng sắt. Hệ số chế tạo, tỷ lệ các nguyên liệu trong phối liệu được trình bày trong các bảng 7.

Bảng 7. Hệ số chế tạo và thành phần phối liệu để chế tạo xi măng pooclăng Ký hiệumẫu

Hệ số chế tạo của phối liệu Tỷ lệ % các nguyên liệu KH LSF MS MA Đá vôi Đất sét Cao silic Quặng sắt

PL1 1,02 103,42 3,02 1,41 81,77 17,03 0,00 1,20PL2 0,98 100,06 3,00 1,30 81,20 17,04 0,00 1,76PL3 1,00 102,29 3,16 1,50 81,73 17,20 0,00 1,07PL4 1,00 101,45 2,83 1,21 82,99 15,08 0,00 1,92

4.2.2. Chế tạo phối liệu và nung clanhke - Gia công ph ối liệu và nung clanhke: các m ẫu được gia công đến kích thước≤ 5 mm và s ấy

khô đến độ ẩm ≤ 0,1%, tr ộn nguyên liệu và nghiền tới độ mịn ≤ 10% (lượng còn lại trên sàng có

kích thước lỗ 0,08 mm). Sau đó trộn với nước và đóng bánh, tiến hành sấy khô và nung đến nhiệt độ



355

14000C, 14200C và 14500C, sau đó làm ngu ội nhanh đến nhiệt độ < 5000C và để nguội tự nhiên đếnnhiệt độ trong phòng.

- Thành phần khoáng của clanhke: Các mẫu clanhke được phân tích thành phầnkhoáng và tổng hợp ở bảng 8.

Bảng 8. Tổng hợp thành phần khoáng của clanhke

Ký hiệu mẫu C3S C2S C3A C4AF

CL1 66,55 11,98 6,96 9,30CL2 59,86 18,37 6,57 9,91CL3 64,59 14,28 7,25 8,64CL4 61,29 15,61 6,14 10,64

4.2.3. Chế tạo xi măng - Thành phần phối liệu để chế tạo xi măng: xi măng được chế tạo trên cơ sở phối trộn

theo tỷ lệ 96% clanhke với 4% thạch cao và nghiền đến độ mịn ≤ 80µm để chế tạo ra các mẫuxi măng tương ứng XM1, XM2, XM3, XM4.

- K ết quả kiểm tra chất lượng xi măng poorlăng: chất lượng của xi măng được đánhgiá theo yêu cầu của TCVN 2682 -1999 và TCVN 7024-2002. K ết quả kiểm tra chất lượng ximăng pooclăng tr ình bày ở bảng 9.

Bảng 9. Kết quả kiểm tra chất lượng xi măng pooclăng

Chỉ tiêu thí nghiệm Chất lượng các mẫu xi măng nghiên cứu

XM1 XM2 XM3 XM4 TCVN 2682-19991.Cường độ nén - 3 ngày- 28 ngày

32,5055,35

31,2052,00

32,0654,43

31,0250,67

≥31,0

≥50,0

2. Độ mịn- Độ mịn (%) - Bề mặt riêng (cm2/g)

2,803670

3,103500

2,103620

3,153510

≤ 12≥2800

3. Thời gian đông kết (phút) - Bắt đầu - K ết thúc

113157

110135

100132

121145

≥45≤ 375

4. Độ ổn định thể tích (mm) 0,0 0,0 0,0 0,0 ≤ 105. Hàm lượng SO3 (%) 2,37 2,44 2,37 3,36 ≤ 3,56. Hàm lượng MgO (%) 2,06 1,98 1,99 2,00 ≤ 5,0

7. Hàm lượng MKN (%) 0,91 0,78 0,86 0,81 ≤ 5,08. Hàm lượng CKT (%) 0,53 0,27 0,39 0,41 ≤ 1,5

K ết quả kiểm tra cho thấy cường độ nén sau 3 ngày và 28 ngày và các chi tiêu kháccủa các mẫu xi măng XM1, XM2, XM3 và XM4 đều đạt yêu cầu đối với xi măng poorlăngmác PC50 theo TCVN 2682-1999 và TCVN 7024-2002.5. Kết luận

K ết quả nghiên cứu nêu trên cho phép rút ra một số kết luận sau: 1. Từ những đặc điểm về thành phần hoá học, tính chất cơ lý và kết quả thí nghiệm mẫu

công nghệ đã trình bày, cho thấy đá sét k ết, bột kết, đá phiến sét được phong hoá mạnh và phong hoá y ếuthuộc hệ tầng Cò Nòi (T1 cn) khu vực Ngọc Lặc, tỉnh Thanh Hoá hoàn toàn đạtcác chỉ tiêu làm nguyên liệu sản xuất xi măng.

2. Với các loại nguyên liệu: đá vô i ở Thúy Sơn, đá sét ở Ngọ c Lặc (phong hoá mạnh và phong hoá y ếu), quặng sắt, than cám, thạch cao có khả năng tạo khoáng t ốt, có hoạt tính nguyên liệu



356

cao, có thể đáp ứng yêu cầu làm nguyên liệu để sản xuất được xi măng poorlăng PC50 đạt chấtlượng theo TCVN 2682 - 1999.

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Phan Văn Ái và nnk, 1983. Bản đồ địa chất - khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 tờ Ngọc Lặc - LangChánh. Lưu trữ Trung tâm thông tin lưu trữ Địa chất. Hà Nội.

[2]. Nguyễn Trọng Toan và nnk, 2010. Báo cáo thăm dò đá sét làm nguyên liệu xi măng tạikhu vực Minh Tiến – Ngọc Lặc - Thanh Hóa. Lưu trữ Trung tâm thông tin lưu trữ Địa chất.Hà Nội.[3]. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6071 - 1995: Nguyên liệu để sản xuất xi măng poorlăng -Hỗn hợp sét. [4]. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682 - 1999: Xi măng poorlăng - Yêu cầu kỹ thuật.

SUMMARYQuality and utilization of clay as a raw material for cement production

in Ngoc Lac area, Thanh HoaNguyen Trong Toan, Phan Viet Son, Truong Huu Manh

University of Mining and Geology In the Ngoc Lac area, the Co Noi formation (T 1 cn) consist of shale,siltstone,

sandstone,sandy siltstone. When weathering they produce yellow-grey, grey – white, brown- grey and purplly brown grey coloured clays. Based on the degree of weatheringtheweathering profile can be sub-divied into strong weathered layer with thickness ranges from8.5 to 30.1m and weakly waerthered layer, with thicknes ranges from 2.0 to 8.5m. Results ofchemical analysis of clay at Ngoc Lac indicate that SiO2 , Al 2O3 and Fe2O3 all meet standards

for cement production; harmful contents are lower than permitted limits. Mixing between clayand other materials such as limestone, iron ore, withcoal dust, gypsum are able to create highactive materials, which meet technical requirements for production of PC50 Portland cement- following the TCVN 2682-1999.

Người biên tập: TS. Lương Quang Khang



357

Tuyển t ập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012

MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM NGỌC HỌC CỦA TURMALIN KHU VỰC KHAI TRUNG, LỤC YÊN, YÊN BÁI

Phạm Thị Thanh Hiền, Nguyễn Khắc Du Phạm Như Sang, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Turmalin trong vùng Lục yên, Yên bái tập trung nhiều trong các thân pegmatit

phân bố ở một số nơi như Minh Tiến, An Phú, Khai Trung. Những phát hiện mới đây vềturmalin trong đá gốc pegmatiT ở Khai Trungcho thấy tourmaline thường đi cùng thạch anh,muscovit, anbit, lepidonit, beryl, spodumen. Turmalin đ ặc trưng bởi tinh hệ 3 phương, cónhiều màu sắc như hồng, xanh lam, xanh lục vỏ bí, đen nâu…, với kích thước lớn, độ trong

suốt cao thích hợp cho việc chế tác đồ trang sức.1. Khái quát đặc điểm địa chất

Vùng nghiên cứu là khu mỏ Khai Trung nằm trong huyện Lục Yên, Yên Bái. Các thân pegmatit chứa đá quý được phát hiện trong những năm gần đây đã được người dân đào bới vàtiến hành khai thác.

- Địa tầng vùng nghiên cứu gồm các đá biến chất cổ thuộc loạt Sông Chảy , bao gồmcác đá thuộc hê tầng hệ tầng Thác bà (PR 3- ε1 tb), hệ tầng An Phú (PR 3- ε1 ap), hệ tầng HàGiang (ε2 hg ) và tr ầm tích bở rời hệ Đệ tứ.

Các đá của hệ tầng Thác Bà lộ ra xung quanh khu vực Khai Trung, gồm chủ yếu là đá phiến thạch anh - hai mica xen k ẹp đá phiến thạch anh- muscovit thường bị migmatit hóa ởmức độ khác nhau, đôi chỗ có xen các thấu kính quartzit, amphibolit. Hệ tầng An Phú nằmchuyển tiếp trên hệ tầng Thác Bà, thành phần đá bao gồm đá hoa canxit xen đá hoa dolomit,đá vôi silic, đôi nơi xen k ẹp tập quartzit mỏng. Đá của hệ tầng có chứa spinel, turmalin,forsterit, amphibon, phlogopit và r ải rác gặp corindon. Hệ tầng Hà Giang gồm đá phiến thạchanh - felspat - biotit, đá phiến thạch anh - felspat - mica, quarzit, lớp mỏng đá phiến actinolit,

đôi chỗ có đá phiến silic chứa mangan dạng bột.Tr ầm tích Đệ tứ phân bố chủ yếu trên diện tích rộng lớn của thung lũng trung tâm xãKhai Trung và các thung lũng suối nhỏ. Các trầm tích này bao gồm các trầm tích aluvi củasông suối, các tích tụ trong các thung lũng karst, thung lũng trên sườn núi và các trầm tích bởr ời sườn tích trên sườn đồi, sườn núi gồm cuội, sạn, sỏi tảng, bột sét lẫn cát, dăm sạn, tảngnhỏ. Trong các lớp trầm tích bở rời đệ tứ đều có chứa corindon, spinel, turmalin ...

Các thành tạo magma trong vùng gồm có các khối xâm nhập thuộc phức hệ Tân Lĩnh(PZ3 tl ), phức hệ Điện Biên (P 2 - T1 db), phức hệ Phia Bioc (γ T3n pb). Các đá magma nàyxuyên cắt hệ tầng Thác Bà và hệ tầng An Phú. Phức hệ Tân Lĩnh có thành phần chủ yếuGabro, Gabrodiorit, Dioritosyenit, syenit và các mạch aplit. Phức hệ Điện Biên có thành phầngabodiorit, diorit thạch anh. Phức hệ Phia Bioc có thành phần chính là granit biotit, granit hai

mica, granit muscovit và các mạch pegmatit, aplit. 2. Đặc điểm thạch học khoáng vật của pegmatit chứa turmalin

Trong khu vực Khai Trung, các thân pegmatit tìm thấy có dạng thấu kính, kéo dài theo phương tây bắc – đông nam và phương á vĩ tuyến có tuổi chưa xác định. Pegmatit có màutr ắng đục, hạt thô,cấu tạo khối, kiến trúc pegmatit thường xen các ổ, dải màu xám lục, nâusẫm. Bằng mắt thường có thể quan sát được các khoáng vật turmalin dạng kim que màuhồng, màu lục, màu đen từ trong suốt đến đục, kích thước từ vài mm đến vài cm (hình 1, 2,3, 4). K ết quả phân tích thành phần khoáng vật như sau: thạch anh (10 – 40%) annbit (5 –10% ) , muscovit (10 -30%), lepidonit (8 – 40%), turmalin (20 – 60%), ngoài ra con gặp othit(LM01), Beryl (LM13), spodumen (LM06). Turmalin gặp trong hầu hết các mẫu, thường códạng tinh thể nửa tự hình đến tự hình, dạng lăng trụ, tam giác cong (hình 5,6,7,8).



358

Hình 1. Đá gốc chứa Turmalin Hình 2. Đá gốc chứa muscovit, t urmalin

Hình 3. Đá gốc chứa lepidolit, turmalin Hình 4. Đá gốc chứa beryl, muscovit

Hình 5. Lát mỏng chứa turmalin Hình 6. Lát mỏng chứa spodumen, turmalin



359

Hình 7. Lát mỏng chứa beryl Hình 8. M ọc ghép 2 tinh thể turmalin 3. Một số đặc điểm ngọc học turmalin khu mỏ Khai Trung 3.1. Hình thái, c ấu trúc và kích thước tinh thể

Trên cơ sở nghiên c

ứu đặc điểm tinh thể học một số mẫu turmalin lấy từ thân pegmatitở Khai Trung thấy rằng

Về cơ bản turmalin ỏ đây thường có dạng lăng trụ 3 phương (kéo dài theo tr ục bậc 3),đôi khi gặp các tinh thể lăng trụ ngắn. Các tinh thể thường nhỏ có khi mức hiển vi, nhưng đôikhi có những tinh thể lớn tới vài cm (1 - 2cm). Các hình hay gặp là lăng trụ [1010] và [1120],tháp tam phương [1011], [0221]. Các mặt lăng trụ luôn mang dấu vết tăng trưởng dưới dạngvết khía dọc, rất hay gặp hiện tượng mọc ghép giữa các tinh thể trong turmalin (hình 9).

Hình 9. Dạng tinh thể đặc trưng của tuamalin 3.2. Đặc điểm ngọc học Turmalin

- Màu sắc Turmalin khu vực nghiên cứu có màu sắc từ sáng đến tối, màu từ đậm đến nhạt, phổ

biến là các màu hồng đậm, hồng nhạt, xanh lam, đ en, nâu (hình 10).

Hình 10. M ột số màu sắc của turmalin Khai Trung



360

K ết quả phân tích thành phần hóa học cho thấy các mẫu có màu hồng chứa cả 2nguyên tố săt và Mn, tỷ số hàm lượng của 2 nguyên tố này càng cao màu hồng càng đậm,ngược lại tỷ số hàm lượng giữa Fe và Mn càng thấp thì màu càng nhạt. Trong cùng một tinhthể thường gặp sự phân đới màu từ tâm ra rìa cụ thể là màu hồng nhạt ở tâm và càng ra ngoàirìa tinh thể màu càng đậm. Những mẫu tối màu do hàm lượng Mg cao vượt trội.

- Độ trong suốt: turmalin khu vực nghiên cứu có độ trong suốt rất khác nhau. Có thểgặp từ loại đen xỉn không thấu quang đến loại bán trong và trong suốt (hình 11). Thường gặptrong các viên đá có độ trong suốt và màu sắc không đồng đều là do sự phân đới, có thể phânđới từ tâm ra rìa tinh thể hoặc từ trên xuống dưới trong cùng một tinh thể.

Hình 11. Turmalin đục đến trong suốt

- Chiết suất: kết quả phân tích cho thấy giá trị chiết suất của turmalin dao động trong

khoảng 1,63- 1,64 (lấy sau dấu phẩy 3 chữ số). - Tỷ trọng: giá tr ị tỷ trọng dao động trong khoảng 2,9 – 3,1 (lấy sau dấu phẩy 2 chữ

số). - Tính phát quang: màu đỏ và hồng đôi khi thấy phát quang dưới tia cực tím và chỉthấy lân quang nhẹ, màu vàng phát quang cực yếu, còn lại đa số là không phát quang, người ta còn gọi turmalin là loại trơ dưới tia bức xạ.

- Đặc điểm bên trong: kết quả phân tích bao thể bên trong turmalin Lục Yên chứa baothể rắn là apatit, bao thể dạng vân tay, bao thể khí – lỏng và bao thể turmalin trong turmalin.

Các bao thể apaptit (hình 12 ) gặp nhiều trong mẫu turmalin có màu hồng, độ trongsuốt cao. Bao thể này có dạng lăng trụ sáu phương khá tự hình, phần đầu bao thể có dấu hiệu

bị bào tròn. Bên cạnh bao thể apatit này là tập hợp một số các bao thể có kích thước nhỏ hơn,cũng có dạng lăng trụ sáu phương và bị gặm mòn nhiều, phân bố không định hướng trong tinhthể. Với những đặc điểm như trên có thể nhận định rằng, các bao thể apatit vừa là bao tiền

sinh vừa là bao thể đồng sinh.



361

H ình 12. Bao thể apatit, độ phóng đại 25X

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

0

2000

4000

6000

8000

I n t e n s i t y ( a . u

)

Wavenumber (cm-1)

966

Apatite

Giản đổ phổ raman của apatit

- Các bao thể khí -lỏng gặp khá phổ biến, các bao thể khí - lỏng này có kích thước từvài chục mµ đến trên 100 mµ, không màu, có hướng sắp xếp chạy dọc theo chiều dài của tinhthể chủ. Về màu sắc, chúng thườ ng không màu nên không làm giảm nhiều độ trong suốt củaturmalin.

- Các bao thể dạng "trichites", thường được gọi là các bao thể dạng búi tóc. Các bao thể

này thường là tập hợp của các bao thể hai pha và đa pha, chứa các dung thể tàn dư của pegmatit, được k ết tinh đồng thời với tinh thể turmalin chủ. Đôi khi chúng tập hợp thành từngđám như dạng vân tay.



362

Ảnh 13. bao thể dạng "trichites" trong turmalin hồng mỏ Khai Trung - Đôi khi gặp bao thể rắn chính là tinh thể turmalin thế hệ trước. Những bao thể

turmalin này có hình kim dài và mảnh phân bố không định hướng trong tinh thể chủ.

4. Kết luận Qua k ết quả nghiên cứu cho phép kết luận:Turmalin khu vực Khai trung có nhiều màu sắc, trong đó có nhiều màu đẹp như màu

hồng, màu lục, màu lam… Mặc dù có nhiều màu đẹp nhưng turmalin ở khu vực nghiên cứucó độ trong suốt từ thấp đến cao, có nhiều khe nứt, vết vỡ, hay dạng hang hốc, các vết khíadọc bề mặt tinh thể. Chính vì vậy, turmalin khu vực này mới đạt mức độ đá bán quý. Tùythuộc vào kích thước turmalin được chế tác và sử dụng vào các mục đích khác nhau sao chohợp lý và có hiệu quả. Những viên đáp ứng được các tiêu chuẩn về màu sắc, độ tinh khiết,kích thước và cân nặng được chế tác thành đồ trang sức như mặt nhẫn, mặt dây chuyền, vòngtai, hoa tai r ất có giá trị trên thị trường. Những loại có kích thước nhỏ và chất lượng thấp hơnđược dùng làm tranh đá quý, các đồ mỹ nghệ lưu niệm.

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Ngụy Tuyết Nhung,Vũ Thu Hương, 1996. Turmalin Lục Yên và đặc điểm ngọc học. Tạpchí Địa chất, A/237. Hà Nội. [2]. Ngụy Tuyết Nhung và nnk, 2005. Đặc điểm thành phần khoáng vật của pegmatite chứađá quý vùng Lục Yên. Hội nghị Địa chất. [3]. Nguy Tuyet Nhung et al, 2003. Gem minerals in Luc Yen marble. The 2nd International

Workshop on Geo – an material – Scienc on Gem – minerals of Vietnam. Ha Noi.



363

[4]. Ngô Văn Nghiêm, 1993.Báo cáo địa chất tìm kiếm đánh giá đá màu vùng Minh Tiến -Lục Yên- Yên Bái.[5]. Nguyễn Kinh Quốc và nnk, 1995. Nguồn gốc, quy luật phân bố và đánh giá tiềm năng đáquý, đá kỹ thuật Việt Nam. Đề tài KT-01-09.

SUMMARYSome gemological features of tuormalinein Khai Trung area, Luc Yen, Yen Bai

Pham Thi Thanh Hien, Nguyen Khac Du, Pham Nhu Sang

University of Mining and Geology

In the Luc Yen district, Yen Bai province, tourmaline is occurred in the pegmatitebodies and distributed in some areas such as Minh Tien, An Phu and Khai Trung. Recentresults on study of tourmaline in pegmatites at Khai Trung area have found that tuarmalineis accociated with quart, mustcovite, albite and lepidonite, beryline, spodumenite. Tourmaline

crystals are of original system, have a variety colour such as pink, blue, green, deep brown,etc… large size, and highly transparency and therefore suitable for the making of jewelry.




364


THÀNH PHẦN PHA TRONG SẢN PHM SỨ DÂN DỤNG CỦA SỨ BÁT TRÀNG

Tạ Thị Toán, Nguyễn Khắc DuTrường Đại học M ỏ - Địa chấ t

Tóm tắt : Thành phần pha của sản phẩm gốm sứ có ảnh hưởng đến các tính chất của sản phẩm như tính chất cơ học , nhiệt…Nghiên cứu thành phần pha để biết được sản phẩm đó cócấu trúc như thế n ào, đã đạt thành phần pha như mong muốn chưa để từ đó nghiên cứu rađược bài phối liệu , công nghệ sản xuất tối ưu.Thành phần pha của các sản phẩm sứ Bát Tràng cơ b ản đạt yêu cầu k ỹ thuật. Tuy nhiên, cần

phải điều chỉnh bài phối liệu và công nghệ sản xuất để được sản phẩm có các tính chất tốthơn.

1. Mở đầu Làng nghề Bát Tràng thuộc huyện Gia Lâm thành phố Hà Nội , xa xưa đã nổi tiếng với

nghề làm gốm sứ có sản phẩm rất đa dạng như đồ g ốm gia dụng, đồ gốm làm đồ thờ cúng , đồgốm sứ trang trí . Các sản phẩm đã được tiêu thụ ở thị trường trong nước và được xuất khẩutrên thị trường thế giới với sản lượng lớn .

Hầu hết, đồ gốm Bát Tràng được sản xuất theo lối thủ công, thể hiện tài năng sáng tạocủa người thợ lưu truyền qua nhiều thế hệ . Do tính chất của các nguồn nguyên liệu tạo xươnggốm và việc tạo hình sản phẩm đều làm bằng tay trên bàn xoay , cùng với việc sử dụng cácloại men khai thác trong nước theo kinh nghiệm nên đồ gốm Bát Tràng có nét riêng là xươngđầy, chắc và khá nặng, lớp men trắng thường ngả mầu ngà, đục . Làng Bát Tràng cũng là lànggốm có các dòng men riêng từ loại men xanh rêu cùng với nâu và trắng cho đến men rạn vớixương gốm xốp có mầu xám nâu

Để làm ra đồ gốm người thợ gốm phải qua các khâu chọn , xử lí và pha chế đất , tạo

hình, trang trí hoa văn , phủ men, và cuối cùng là nung sản phẩm. Kinh nghiệm truyền thốngcủa dân làng gốm Bát Tràng là "Nhất xương, nhì da, thứ ba dạc lò".

Nguyên liệu dùng để sản xuất đồ gốm của làng Bát Tràng chủ yếu là nguồn nguyênliệu sét tại chỗ và sét được nhập về từ mỏ sét Trúc Thôn , ngoài ra còn có thêm cao lanh ở PhúThọ, Yên Bái và một số loại nguyên liệu khác .

Các sản phẩm gốm sứ Bát Tràng sau khi tạo hình xong được đưa vào nung , loại lò thợgốm dùng để nung sản phẩm là lò hộp , lò đứng, lò con thoi, lò tuynen…với nhiên liệu đượcsử dụng là than , dầu, gas. Loại lò chủ yếu hiện na y là lò con thoi và dùng nhiên liệu là gas ,loại lò này không phải là lò truyền thống của làng Bát Tràng ngày xưa do lò gas này đáp ứngđược về điều kiện môi trường và một số yếu tố khác .

Các sản phẩm gốm sứ Bát Trà ng được trang trí hoa văn chủ yếu là vẽ thủ công do đôi

bàn tay khéo léo của những người thợ . Các loại men để tráng lên bề mặt của sản phẩm nhưmen lam, men nâu, men trắng ngà, men rạn rất được ưa chuộng.2. Cơ sở lý thuyết

Các tính chất của sản phẩm gốm sứ có liên quan mật thiết đến thành phần pha và vicấu trúc của vật liệu sau nung . Vi cấu trúc của vật liệu được hiểu tổng quát là hình dạng , kíchthước và sự liên kết giữa các tinh thể , hàm lượng và sự xen lẫn không gian giữa các pha nghĩalà về sự đồng nhất mật độ của vật liệu . Thành phần pha và vi cấu trúc lại phụ thuộc vào thành

phần khoáng , hóa của các nguyên liệu ban đầu , phụ thuộc vào thành phần phối liệu và cácthông số kỹ thuật của công nghệ sản xuất vật liệu .

Sản phẩm gốm sứ thông thường chứa ba pha , đó là pha tinh thể , pha thủy tinh và phakhí. Pha tinh thể thường là các khoáng Mulit , cristobalit, thạch anh tàn dư , feldspar tàn dư ,.Thành phần khoáng của gốm sứ cho ta biết sự có mặt của loại khoáng với hàm lượng củachúng và qua đó chúng ta có thể đánh giá được chất lượng của chúng . Tổ hợp của các khoáng



365

cũng như hình d ạng, kích thước của chúng có ảnh hưởng tới tính chất của sản phẩm gốm sứ .Vì vậy để phân tích cấu trúc cũng như sự có mặt các khoáng và hàm lượng của chúng có thểdùng các phương pháp sau :

- Quan sát dưới kính hiển v i phản xạ;- Quan sát dưới kính hiển vi phân cực ;

- Quan sát dưới kính hiển vi điện tử có độ phóng đại lớn ;- Quan sát dưới kính hiển vi điện tử quét SEM .

Ngoài ra còn có nhiều phương pháp khác cho ta biết cấu trúc của gốm sứ.Tùy theo loại sản phẩm mà yêu cầu có tính chất khác nhau , đối với sứ dân dụng thì yêu

cầu về cường độ cơ học rất quan trọng , ngoài ra còn yêu cầu về độ bền nhiệt , độ bền hóa, tínhchất thẩm mỹ của sản phẩm . Dưới đây là ảnh hưởng của một số yếu tố đến chất lượng sản

phẩm. Ảnh hưởng của lỗ xốp đến độ bền cơ học Đa số sản phẩm gốm sứ đều có một độ xốp nhất định , các lỗ xốp làm giảm diện tích mặt

cắt ngang chịu tải trọng cơ học, có nghĩa lỗ xốp là nơi tập trung ứng suất phá hủy vật liệu .

Quan hệ giữa độ bền cơ học và lượng lỗ xốp được xác định theo công thức củaRyshkewitch như sau: σ = σoe

-nX trong đó: σo-độ bền cơ học của vật liệu không chứa lỗ xốp;

n- hằng số, dao động từ 4-7;X- độ xốp tổng, % thể tích.

Công thức cho thấy khi độ xốp vật liệu khoảng 10% thì độ bền cơ học vật liệu giảmxuống gần hai lần so với vật liệu không có lỗ xốp .

Ảnh hưởng của pha thủy tinh và pha tinh thể đến độ bền cơ học Các nghiên cứu cho thấy pha thủy tinh có độ bền cơ học thấp hơn pha tinh thể ví dụ ,

môdul đàn hồi E của pha tinh thể mulit : (1,1-1,5).106kG/cm2; thạch anh: 0,9. 106kG/cm2; pha

thủy tinh : 0,7.106

kG/cm2

.Khi lượng pha thủy tinh trong vật liệu càng cao thì độ bền cơ học của vật liệu càngthấp. Mặt khác, pha thủy tinh có vai trò liên kết các hạt tinh thể trong vật liệu gốm sứ , nếuhàm lượng pha tinh thể trong vật liệu quá thấp không đủ vai trò liên kết thì độ xốp sẽ tăng lênvà độ bền cơ học của vật liệu lại giảm xuống .

Ảnh hưởng của kích thước và hình dáng các hạt của pha tinh thể đến độ bền cơhọc:

Quan hệ giữ a kích thước hạt pha tinh thể và độ bền thực tế σ của gốm được diễn tả bằng biểu thức: σ = k.d-g trong đó : k - hệ số Knudsen; d-kích thước hạt ; g-hằng số, đối với gốm g=0,75

Biểu thức trên cho thấy, độ bền cơ của gốm tăng lên khi kích thước hạt giảm xuống .

Hình dạng các hạt có ảnh hưởng đến độ bền cơ học của gốm , các tinh thể tạo với nhauthành những kết hạt , hoặc có dạng hình kim phân bố đan xen với nhau và nằm đều trong nềnthủy tinh làm cho độ bền cơ học tăng lên .

Ảnh hưởng của cấu trúc gốm sứ đến độ trắng và độ trong của sứ Số lượng và kích thước các lỗ xốp , số lượng và hình dạng , kích thước các hạt thạch

anh tàn dư cũng như các tinh thể mu lit đều có ảnh hưởng đến độ trắng . Với hàm lượng lớn vàkích thước nhỏ , các thành phần cấu trúc này đều làm tăng độ trắng của sứ lên .

Độ trong của sứ cũng phụ thuộc vào cấu trúc và thành phần pha của sứ . Trong sứthông thường chứa một lượng lỗ xốp kín với kích thước bé . Chênh lệch chiết suất giữa khôngkhí trong lỗ xốp kín và pha thủy tinh là khá lớn tạo điều kiện cho sự tán xạ và phản xạ tia sáng

bởi thành lỗ xốp làm giảm mạ nh độ xuyên ánh sáng của sứ . Sứ có lượng lỗ xốp kín ít làm tăngđộ trong của sứ . Chênh lệch chiết suất của pha thủy tinh và các hạt thạch anh tàn dư và các



366

tinh thể mulit nhỏ thì độ trong của sứ tăng lên và lượng pha thủ y tinh tăng cũng làm tăng độtrong của sứ.

Ảnh hưởng của độ xốp đến độ bền nhiệt Ngoài các yếu tố nêu trên độ xốp cũng ảnh hưởng đến độ bền nhiệt của gốm sứ , độ

xốp và các vết nứt tế vi càng tăng thì độ bền nhiệt càng tăng .

3.Kết quả nghiên cứu thành phần pha sản phẩm sứ dân dụng của sứ Bát TràngQua kết quả nghiên cứu thành phần pha trên mẫu sứ dân dụng được lấy đại diện từ cáccơ sở sản xuất gốm sứ của Bát Tràng bằng phương ph áp thạch học mẫu lát mỏng (phân tíchkính hiển vi phân cực ) cho thấy các mẫu có thành phần pha tương đối đồng nhất giữa sản

phẩm trong một xưởng sản xuất hay là giữa các xưởng sản xuất . Mẫu sứ dân dụng thuộc loạigốm tinh với thành phần pha chính gồm có tinh thể thạch anh , tinh thể mulit , một ít tinh thểcristobalite, khoáng vật sét tàn dư và feldspar tàn dư . Mẫu sứ có kiến trúc nửa tự hình , hạtnhỏ, dưới đây là đặc tính chính của 3 pha:

- Pha tinh thể:

Ảnh chụp qua 1 nicon mẫu 2

1– Giả hình feldspar có chứa tinh thể mulit , 2 -Tinh thể thạch anh , 3- Nền thủy tinh Thạch anh dạng hạt méo mó , hình góc cạnh rõ nét hoặc tròn , kích thước từ 1 μm đến

20 μm; dưới 1nicon không màu , độ nổi thấp; dưới 2nicon có mầu giao thoa sáng trắng bậc 1,tắt làn sóng phân bố đều trong mẫu.

Giả hình hạt feldspar trong 1nicon thường thấy từng đám không rõ đường biên giớihoặc thấy rõ đường biên giới , màu thường trong suốt , trong 2 nicon các vùng này thấy hoàntoàn tối, thậm chí còn tối hơn là vùng vây quanh .

Ảnh chụp qua 1 nicon Ảnh chụp qua 2 nicon mẫu

12

3

1

2

Ảnh chụp qua 1 nicon mẫu

3



Mulit dạng kim que , kích thước từ 5-10 μm nằm thành từng đám , cụm trong vật ch ấtsét hoặc trong hạt feldspar ; dưới 1nicon không mầu , dưới 2nicon có màu giao thoa sáng trắng

bậc 1.- Pha thủy tinh nằm len lỏi giữa các hạt tinh thể thạch anh và các hạt tinh thể khác

dưới 1nicon thường có mầu không được đồ ng nhất , đôi khi phát hiện những nét hơi xám đen ,

trong 2nicon thường tối và đôi khi thấy hơi sáng chủ yếu do hiệu ứng lưỡng chiết của mulitgây nênBọt khí có kích thước rất bé cỡ vài μm trong 1 nicon thường có dạng hình t ròn có màu

trong suốt, trong 2nicon thấy bọt khí tối hoàn toàn. Ngoài ra trong cấu trúc còn lẫn 1 vài tinh thể lạ như wolastonit… Hàm lượng các pha được thể hiện ở bảng 1 như sau:

Bảng 1. Hàm lượng pha của sản phẩm sứ dân dụng ở Bát Tràng .Số hiệu

mẫu Thành

phần pha

BT1 BT2 BT3 BT4 BT5 BT6

Tinh thểmulit

4-5% 4-5% 4-5% 5-6% 4-5% 5-6%

Tinh thểthạch anh

10-15% 10-12% 12-15% 12-15% 12-15% 10-12%

Pha thủytinh

80-82% 80-85% 80-85% 78-82% 80-82% 80-83%

Pha khí 1% 1% 1% 1% 1% 1%Pha khác 1% 1% 1% 1% 1% 1%4. Kết luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy trong các sản phẩm sứ Bát Tràng của các cơ sở sản xuất

có thành phần pha tương đối giống nhau , lượng pha khí tương đối nhỏ , lượng pha thủy t inhcao, lượng tinh thể mulit thấp so với lý thuyết , độ đồng nhất cấu trúc tương đối tốt , các pha

phân bố đều trong nhau , kích thước hạt tinh thể cùng loại tương đối đồng đều , kích thước hạtmulit nhỏ .

Để tăng các đặc tính tốt của sản phẩm lên như tăng hàm lượng milit đến hàm lượng lýthuyết, tăng kích thước tinh thể mulit , để tinh thể mulit kết tinh hoàn chỉnh , giảm lượng phathủy tinh có thể tăng nhiệt độ nung sản phẩm lên cao hoặc tìm bài p hối liệu có độ kết khối tốthơn. Nhưng tăng nhiệt độ nung sản phẩm kéo theo tăng lượng nhiên liệu , mà giá thành nhiênliệu cao dẫn đến giá thành sản phẩm cao nên khó cạnh tranh trên thị trường . Việc thay đổi bài

phối liệu d ùng các nguyên liệu sản xuất sẵn có trong nước để tìm ra bài phối liệu tối ưu làviệc thực hiện có tính khả thi hơn .

Để giảm giá thành , nâng cao chất lượng sản phẩm cần nghiên cứu thêm bài phối liệutối ưu dùng các nguyên liệu trong nước dựa vào điều kiện sản xuất cụ thể ở Bát Tràng .

TÀI LIỆU THAM KHẢO[1]. Phan Huy Lê, Nguyễn Đình Chiến, Nguyễn Quang Ngọc, 2000, gốm Bát Tràng, nxb khoahọc và xã hội.[2]. Huỳnh Đức Minh , Nguyễn Thành Đông , 2009, Công nghệ gốm sứ, NXB khoa học và kỹthuật Hà Nội.[3]. Huỳnh Đức Minh , 2006, Khoáng vật silicat , nxb khoa học và kỹ thuật Hà Nội.[4]. Sacm Experimental center. From technology through machinery to kiln for Sacmi tile,

bao cao hnkh truong mo

Documents