Tóm tắt Luận án Đánh giá tiềm năng khoáng sản Kaolin vùng bắc bộ Việt Nam và định hướng sử dụng

ở đới nông, gần mặt đất trong điều kiện nhiệt độ thấp - Nguồn gốc tái trầm tích: được lắng đọng cùng các vật liệu trầm tích khác trong các trũng nội lục hoặc trong các đầm, hồ, vũng vịnh ven biển. 2.1.1.3. Vai trò của các yếu tố trong thành tạo khoáng sản kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam: kết quả nghiên cứu cho thấy, yếu tố magma, kiến tạo, thạch - địa tầng và các yếu tố khác có vai trò quan trọng đối với quá trình thành tạo kaolin trong vùng nghiên cứu. - Vai trò của các thành tạo magma: kaolin được phát hiện chủ yếu liên quan đến các thành tạo magma xâm nhập và phun trào thành phần axit, chiếm tới trên 80% số lượng mỏ, điểm mỏ đã phát hiện. Ngoài ra, kaolin phong hóa còn liên quan đến các đá xâm nhập thành phần bazơ; kaolin liên quan đến quá trình nhiệt dịch biến chất trao đổi. Các thành tạo magma đóng vai trò quan trọng (nguồn nguyên liệu) trong quá trình thành tạo kaolin nguồn gốc phong hóa và nhiệt dịch biến chất trao đổi, đặc biệt là các pegmatit tuổi Paleozoi và Mesozoi. - Vai trò của các thành tạo trầm tích lục nguyên và biến chất: kaolin nằm trong VPH các đá trầm tích lục nguyên thành phần cuội, sạn, cát bột sét kết hoặc đá biến chất tuổi cổ, chỉ các lớp đá giàu felspat mới có vai trò quyết định đối với quá trình phong hóa thành tạo kaolin đạt yêu cầu chất lượng và số lượng. - Vai trò của các yếu tố cấu trúc - kiến tạo: mối quan hệ giữa các yếu tố cấu trúc kiến tạo với quá trình tạo kaolin vừa mang tính gián tiếp và trực tiếp. Các yếu tố này được phân chia theo quy mô như sau: + Yếu tố cấu trúc kiến tạo khu vực: có vai trò khống chế các hoạt động magma và sự phân bố của chúng trong những cấu trúc thuận lợi. Gồm các đứt gãy nhỏ, các hệ thống khe nứt cắt qua và phá huỷ đá gốc thúc đẩy quá trình phong hóa các đá này 8 thành kaolin; là kênh dẫn dung dịch nhiệt dịch đi lên, vừa là nơi cư trú, định vị thân khoáng. - Vai trò của các yếu tố khác: gồm khí hậu, địa hình, thời gian là những điều kiện cần thiết để thành tạo kaolin. 2.1.2. Một số khái niệm khác có liên quan - Mỏ khoáng (mỏ, mỏ quặng) - Điểm khoáng sản (điểm quặng) - Biểu hiện khoáng sản (khoáng hóa) - Kiểu quặng tự nhiên của khoáng sản - Hạng quặng công nghiệp của khoáng sản 2.2. Cấu trúc vỏ phong hóa và các liên quan đến thành tạo kaolin 2.2.1. Khái niệm vỏ phong hóa (VPH) + B.B Polưnov: VPH là phần trên cùng của thạch quyển bao gồm các sản phẩm bở rời do sự phân huỷ các đá trầm tích, đá magma và đá biến chất. + Phạm Văn An (1996): VPH là một phần của thạch quyển, gồm các sản phẩm bở rời hình thành từ quá trình phân huỷ tại chỗ các loại đá và quặng dưới tác dụng của các yếu tố phong hóa (T0; H2O; O2 v.v). + Trần Ngọc Thái (2004): VPH là một phần của thạch quyển, gồm các sản phẩm được hình thành trong đới biểu sinh do quá trình phân hủy tại chỗ các thể địa chất dưới tác dụng của các yếu tố phong hóa. 2.2.2. Kiểu VPH Là một tổ hợp tự nhiên các sản phẩm phong hóa giống nhau về thành phần vật chất và tương tự nhau về hoàn cảnh địa chất thành tạo. 2.2.3. Sản phẩm phong hóa và đới phong hóa Tổ hợp vật chất cấu thành VPH được gọi là sản phẩm phong hóa. Sự sắp xếp có quy luật của sản phẩm phong hóa trên mặt cắt VPH tạo thành các đới phong hóa. Kết quả nghiên cứu cho thấy vùng Bắc Bộ Việt Nam kaolin phân bố chủ yếu trong các VPH sau: + Kiểu VPH Siallit (SiAl): trên các đá magma axit như granit, pegmatit, aplit, felsit và ryolit, daxit nghèo khoáng vật mầu. + Kiểu VPH Siallit - Sialferrit (SiAl - SiAlFe): trên các đá magma xâm nhập thành phần bazơ. + Kiểu VPH Sialferrit (SiAlFe): trên các các đá trầm tích và đá biến chất giầu alumosilicat và trên các đá magma axit, magma trung tính. 2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu Ngoài các phương pháp nghiên cứu truyền thống như: phương pháp tiệm cận có hệ thống kết hợp với phương pháp nghiên cứu địa chất truyền thống; các phương pháp nghiên cứu thành phần vật chất (phương pháp phân tích hiển vi điện tử quét; phương pháp phân tích nhiệt; phương pháp nhiễu xạ Rơnghen; phương pháp phân 9 tích thành phần hóa; phương pháp mô hình hóa; mô hình biểu đồ; phương pháp chuyên gia; phương pháp đánh giá tài nguyên xác định và tài nguyên chưa xác định (tài nguyên dự báo), Luận án áp dụng mô hình toán địa chất làm cơ sở dự báo tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp theo mối quan hệ giữa hàm lượng và tài nguyên. Trong thực tế, tài nguyên kaolin thường được tính toán bằng cách đồng nhất hóa các hạng kaolin công nghiệp, nên việc đầu tư cho công tác tuyển lọc kaolin thương phẩm và định hướng sử dụng chưa hiệu quả. Để góp phần giải quyết nhiệm vụ này, NCS nghiên cứu, áp dụng mô hình phân bố chuẩn để dự báo tài nguyên kaolin theo các hạng kaolin công nghiệp với biến số là hàm lượng Fe2O3. Trong trường hợp, hàm lượng Fe2O3 không tuân theo luật chuẩn sẽ được quy về phân bố chuẩn để dự báo tài nguyên. Nội dung bài toán tóm tắt nhƣ sau: trong điều kiện hàm lượng các thành phần đặc trưng cho chất lượng khoáng sản tuân theo luật phân bố chuẩn hoặc quy nạp về phân bố chuẩn, hàm phân bố F(x) có dạng:     dxexF x Xxi      2 2 2 2 1   Trong đó: X và  là giá trị trung bình và quân phương sai của đại lượng ngẫu nhiên (hai thông số của phân bố chuẩn). Trong thực tế địa chất, để đơn giản hóa việc tính toán thường sử dụng hàm phân bố chuẩn định mức bằng cách đưa vào biến mới:  Xx u i   Từ công thức trên có x = u + X và dx = du. Khi thay biến x bằng u, tích phân hàm F(x) được cải tạo về hàm mới (u) có dạng:     duedueu u uu XXu        22 2 2 2 2 1 . 2 1      Từ kết quả xác định hàm (u) tính được xác suất đối với lớp xi = xi+1 theo công thức: P (xi < x < xi+1) =  (ui+1) -  (ui) Khi khai thác những tính chất của mô hình phân bố chuẩn, các nhà nghiên cứu đã chứng minh giữa tài nguyên khoáng sản và hàm lượng quặng tồn tại mối quan hệ phụ thuộc được diễn đạt theo phương trình:   dueQxxQ u u i ∫ ∞ 2 0 2 π2 1           iiiiii uuQuQuQxxxQ Φ -ΦΦ;Φ 100101   Trong đó: 10 ( ) ixxQ < - TN khoáng sản dự báo trong khoảng giá trị x < xi. ( ) 1+<< ii xxxQ - TN khoáng sản dự báo trong khoảng giá trị xi đến xi+1. Q0 - tài nguyên khoáng sản tính bằng phương pháp truyền thống trong ranh giới thân khoáng được khoanh nối theo giá trị x0. Ở nước ta, công tác đánh giá tài nguyên, trữ lượng kaolin theo kết quả tìm kiếm, thăm dò đã sử dụng kết quả phân tích hàm lượng Fe2O3 dưới rây 0,21mm làm cơ sở để xác định các hạng kaolin ở trạng thái nguyên khai, cụ thể: - Kaolin hạng I có hàm lượng Fe2O3< 0,5%; - Kaolin hạng II có hàm lượng Fe2O3 từ 0,5 - 0,8%; - Kaolin hạng III có hàm lượng Fe2O3 từ 0,8 - 1,0%; - Kaolin hạng IV có hàm lượng Fe2O3 từ 1,0 - 1,5%; - Kaolin không phân hạng (KPH) có hàm lượng Fe2O3 từ 1,5 - 2% và > 2%. Oxit sắt là thành phần có hại, quyết định việc phân loại và sử dụng kaolin trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau, So với các phương pháp truyền thống, phương pháp dự báo tài nguyên khoáng sản theo các cấp hàm lượng trên cơ sở phân bố chuẩn có ưu điểm: - Cho phép dự báo các hạng kaolin công nghiệp theo sự thay đổi cấp hàm lượng Fe2O3 với độ tin cậy cần thiết. - Phương pháp dự báo được quy nạp dưới dạng phương trình toán học nên có thể dự báo tài nguyên theo bất kỳ hàm lượng xi. - Giảm khối lượng khoanh nối và tính toán tài nguyên theo các phương án hàm lượng so với phương pháp truyền thống. CHƢƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM KAOLIN VÙNG BẮC BỘ VIỆT NAM 3.1. Đặc điểm phân bố kaolin Kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam chủ yếu phân bố tập trung thành dải trùng với trường pegmatit dọc tả ngạn sông Hồng từ Lào Cai qua Yên Bái đến Việt Trì và khu vực Thạch Khoán (Phú Thọ). Ngoài ra còn phân bố rải rác tại các tỉnh Hà Giang, Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình, Ninh Bình và Hải Dương. Trên bình đồ cấu trúc - kiến tạo, các mỏ và điểm kaolin phân bố tập trung dọc á địa khu Phan Xi Păng, phía đông nam á địa khu Núi Con Voi, phía tây nam đới Tây Việt Bắc, phía tây nam của đới Đông Bắc Bộ, phía tây và phía đông rift An Châu và rift Tú Lệ. 3.1.1. Kaolin phong hoá - Kaolin phong hoá từ pegmatit phức hệ Tân Phương, Tân Hương phân bố chủ yếu trong các đá biến chất hệ tầng Núi Con Voi, Ngòi Chi, Thạch Khoán thuộc địa khu Hoàng Liên Sơn (á địa khu Phan Si Pan, phía đông nam á địa khu Núi Con Voi). - Kaolin phong hoá từ đá magma xâm nhập bị biến đổi phức hệ Núi Chúa phân bố trong cấu trúc tạo núi nội lục Bắc Bộ. 11 - Kaolin phong hoá từ đá magma xâm nhập thành phần axit phức hệ Ngân Sơn, Sông Chảy phân bố trong cấu trúc tạo núi nội lục Bắc Bộ và phức hệ Yê Yên Sun phân bố ở rìa đông của đới cấu trúc kiến tạo Phan Si Pan. - Kaolin phong hoá từ đá magma phun trào thành phần axit hệ tầng Viên Nam và Tú Lệ phân bố trong cấu trúc rift nội lục Sông Đà - Tú Lệ. - Kaolin phong hoá từ đá trầm tích, biến chất hệ tầng Thần Sa phân bố ở bể Đông Bắc Bộ; hệ tầng Bản Nguồn phân bố ở bể Tây Bắc Bộ trong cấu trúc rift nội lục Tú Lệ; hệ tầng Văn Lãng, Hòn Gai phân bố trong cấu trúc rift An Châu; hệ tầng Đồng Ho trong những trũng nhỏ ở Quảng Ninh. 3.1.2. Kaolin - pyrophylit nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi: phân bố trong các thành tạo phun trào axit hệ tầng Khôn Làng thuộc phía đông cấu trúc rift An Châu, tạo thành các dải khoáng hóa kéo dài phương đông bắc - tây nam, gồm: dải Tấn Mài - Chúc Bài Sơn ở phần đông bắc; dải Hoành Mô - Bình Liêu ở phần tây bắc và dải Tam Lang - Ba Chẽ ở phần tây nam. 3.1.3. Kaolin tái trầm tích: liên quan với trầm tích Đệ tứ phân bố trong các trũng giữa núi và bể sông Hồng. 3.2. Đặc điểm hình thái thân kaolin vùng Bắc Bộ 3.2.1. Hình thái thân kaolin nguồn gốc phong hóa - Phong hóa từ pegmatit: + Khu vực Lào Cai: gồm các mỏ Ngòi Xum - Ngòi Ân, Sơn Mãn, Thái Niên, Làng Bon,... Nhìn chung, các thân kaolin có hình thái phổ biến là dạng thấu kính phình ra tóp lại, dạng phân nhánh, góc dốc từ 35 - 600. (hình 3.1) + Khu vực Yên Bái: gồm các mỏ Km số 2, Trực Bình, Phai Hạ, Tân Thịnh, Bảo Lương, Làng Hơn, Minh Bảo, Khánh Hòa, Mậu A, Bách Lãm, Phú Thịnh, Yên Thái - Báo Đáp, Đại Minh. các thân kaolin có hình dạng rất phức tạp, chủ yếu dạng thấu kính và dạng thấu kính phân nhánh với chiều dày thay đổi từ vài mét đến vài chục mét, góc dốc không ổn định và có ranh giới rõ ràng với đá vây quanh. (hình 3.2) Hình 3.1. Thân kaolin khu Ngòi Xum - Ngòi Ân, Lào Cai Hình 3.2. Thân kaolin số 6 khu Yên Thái - Báo Đáp, Yên Bái 12 + Khu vực Phú Thọ: gồm các mỏ như Phương Viên, Đồi Đao, Hữu Khánh, Ba Bò, Mỏ Ngọt, Láng Đồng, Đồi Chiềng, Hang Dơi, Đoan Hùng, Vân Mộng, Chân Mộng tại tả ngạn sông Hồng, các thân kaolin thường có dạng thấu kính, thấu kính phân nhánh kéo dài theo đường phương, có chiều sâu phong hóa từ vài mét đến vài 40 - 50m, dày từ vài mét đến vài chục mét. (hình 3.3, hình 3.4). Tại Thạch Khoán, thân kaolin có dạng mạch, thấu kính phình ra tóp vào, dạng phân nhánh phức tạp và có ranh giới rõ ràng với đá vây quanh. Chiều dài của chúng thay đổi từ vài chục mét đến hơn 1.000m, rộng vài chục m đến hơn 60m, dày từ 10 - 50m. - Phong hóa từ đá magma xâm nhập axit: các thân kaolin thường có dạng đẳng thước, chiều dài từ vài trăm mét đến ngàn mét, rộng 300 - 500 m, dày trung bình nhỏ hơn 10m, nằm dưới lớp đất trồng dày từ 0 - 3m và phủ trực tiếp trên lớp bán phong hóa của đá granit. - Phong hóa từ magma xâm nhập bazơ: các thân kaolin chủ yếu có dạng ổ hoặc thấu kính mỏng nằm ngang, chiều dày thường không duy trì và nằm dưới đới phong hóa mạnh, đôi khi cách bề mặt địa hình đến vài chục mét, thường nằm phủ trực tiếp trên bề mặt của khối gabro. (hình 3.5) - Phong hóa từ magma phun trào axit: thân kaolin thường có dạng ổ, thấu kính nhỏ (hình 3.6). - Phong hóa từ các đá trầm tích và biến chất: theo mặt cắt, phần trên thường là lớp cuội sỏi thạch anh và laterit hoặc đất trồng; tiếp đến là các lớp cuội sỏi phong hóa mạnh tạo nên những thấu kính kaolin, càng xuống sâu thì trong kaolin lẫn nhiều tàn dư của cuội sỏi Hình 3.4. Thân kaolin Dốc Kẻo, Phú Thọ Chú thích: Ia. Lớp phủ; Ib. phong hóa mạnh; II. bán phong hóa Hình 3.5. Thân kaolin tại mỏ Nà Thức, Thái Nguyên Hình 3.3. Thân kaolin số 8 mỏ Phương Viên, Phú Thọ Hình 3.6. Thân kaolin mỏ Bích Nhôi, Minh Tân, Hải Dương 13 chưa phong hóa. Chiều dày vỏ phong hóa kaolin phổ biến hơn 10m. (hình 3.7). 3.2.2. Hình thái thân kaolin nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi: các thân kaolin - pyrophylit xuyên cắt hoặc nằm trùng với hệ thống đứt gãy phương đông bắc - tây nam và có hình dạng khá phức tạp, phình ra tóp vào không có quy luật, góc dốc từ thoải đến 60 - 70 o. Trong các thân quặng lớn đã xác định có sự phân đới theo chiều ngang và chiều thẳng đứng. (hình 3.8). 3.2.3. Hình thái thân kaolin tái trầm tích: các thân kaolin thường có dạng thấu kính, nằm ngang và nằm dưới bề mặt địa hình tương đối bằng phẳng Từ kết quả nghiên cứu, tổng hợp các tài liệu địa chất nêu trên cho thấy, trong vùng nghiên cứu, các thân kaolin thường có dạng thấu kính, mạch và dạng ổ; trong đó dạng thấu kính phong hoá từ pegmatit thường có quy mô lớn. Về thế nằm, các thân kaolin có nguồn gốc tái trầm tích, phong hóa từ đá biến chất, granit thường có góc dốc thoải (<300); còn phong hóa từ pegmatit, keratophyr, felsic và nhiệt dịch biến chất trao đổi thường cắm dốc (30 - 450) và rất dốc (45 - 800). 3.3. Đặc điểm chất lƣợng kaolin Chất lượng kaolin được quyết định chính bởi hàm lượng các oxyt có lợi và có hại là SiO2, Al2O3, Fe2O3. Ngoài các hàm lượng thành phần chính, chất lượng kaolin còn được quyết định bởi thành phần khoáng vật, tính chất kỹ thuật và công nghệ. 3.3.1. Kaolin nguồn gốc phong hóa - Kaolin phong hoá từ pegmatit: có đặc điểm chung là màu trắng xám, trắng phớt vàng, có thành phần khoáng vật phổ biến là kaolinit, thạch anh, mica, ít hơn là ilit, clorit, goethit Hàm lượng các thành phần SiO2 và Al2O3 cao, Fe2O3 thấp. Độ thu hồi kaolin dưới rây 0,21mm ở mức trung bình so với các loại kaolin nguồn gốc khác, thường dưới 40%. Kết quả phân tích mẫu kaolin phong hóa tại khu mỏ Láng Đồng bước đầu xác định sự tồn tại của khoáng vật haloysit, dạng hình que với chiều dài lên tới 5 micromet (hình 3.9-A). Các khoáng vật này nằm hỗn độn, đan xen nhau tạo thành những đám và chiếm một lượng khá lớn trong mẫu (hình 3.9-B). Hình thái cấu trúc dạng ống của khoáng vật haloysit này được thể hiện khá rõ trong kết quả phân tích TEM với phần rìa của cấu trúc ống có màu nhạt hơn so với phần trung tâm của ống Hình 3.8. Thân kaolin - pyrophylit mỏ Cưa Đá, Quảng Ninh Hình 3.7. Thân kaolin mỏ Khe Mo, Thái Nguyên 14 (hình 3.10). Đặc điểm này đặc trưng cho cấu trúc dạng ống do khoảng cách phần trung tâm dày hơn phần rìa khi nhìn từ trên xuống. Như vậy, dựa trên các kết quả phân tích ban đầu SEM, TEM và XRD (hình 3.11) cho thấy sự tồn tại của khoáng vật haloysit tại khu vực mỏ Láng Đồng, Phú Thọ. - Kaolin phong hóa từ đá magma xâm nhập axit: thường có màu vàng nâu, nâu nhạt, trắng phớt vàng. Thành phần khoáng vật phổ biến là kaolinit, thạch anh hạt nhỏ, mica, ít hơn có ilit, goethit, montmorilonit - Kaolin phong hoá từ magma xâm nhập bazơ: có màu xám, xám trắng, phớt vàng, đôi khi có những ổ rất trắng; mềm, mịn, ngấm nước khá dẻo. Thành phần khoáng vật phổ biến gồm kaolinit, montmorilonit, hematit, hydromica, hydrogoethit, clorit, gipsit, zeolit, dolomit, felspat, amphibol... Hàm lượng trung bình SiO2 và Al2O3 thấp, Fe2O3 cao; độ thu hồi qua rây 0,21mm cao hơn so với kaolin nguồn gốc khác. - Kaolin phong hóa từ magma phun trào axit: thường có màu trắng, trắng xám phớt hồng, mịn. Thành phần khoáng vật phổ biến là kaolinit, hydromica, thạch anh vi tinh. Kaolin phong hoá từ đá phun trào axit biểu hiện rõ tính phân đới từ trên xuống dưới như sau: đới kaolin mầu hồng phân bố ở độ sâu từ 3 - 8m; đới kaolin màu trắng xám ở độ sâu từ 7 - 15m; đới kaolin mầu vàng lẫn hồng ở sâu 12 - 15m. - Kaolin phong hóa từ đá trầm tích và biến chất: thường có màu trắng, trắng xám, độ hạt thô. Thành phần khoáng vật: kaolinit, hydromica, thạch anh, limonit. Hình 3.9. Hình ảnh phân tích SEM của mẫu kaolin mỏ Láng Đồng, Phú Thọ Hình 3.10. Hình ảnh phân tích TEM khoáng vật haloysit mỏ Láng Đồng, Phú Thọ 15 Thành phần hóa học đặc trưng cho kiểu mỏ này là hàm lượng Al2O3 thấp, SiO2 và Fe2O3 cao. Độ thu hồi qua rây 0,21mm thấp hơn so với các loại kaolin nguồn gốc khác. 3.3.2. Kaolin nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi: thường có màu sắc khá đa dạng, từ trắng đục đến xanh nhạt. Trong các thân quặng có: kaolin, pyrophylit, alunit, quarzit cao nhôm, trong đó kaolin sạch có màu trắng đục, loang lổ, quánh chặt, thành phần hóa học (%): Al2O3: 34,4 - 39, SiO2: 43,8 - 45,3, Fe2O3: 0 - 0,18, TiO2: 0,014, MKN: 1,5 - 2,5. Quặng có độ chịu lửa từ 1.770 - 1.7900C. 3.3.3. Nguồn gốc tái trầm tích: kaolin có chất lượng từ ổn định đến không ổn định về thành phần hóa, khoáng vật và độ thu hồi. Thành phần khoáng vật gồm kaolinit, hydromica, thạch anh, limonit. Đặc trưng chung của kaolin tái trầm tích là hàm lượng Al2O3 thấp, SiO2 và Fe2O3 cao. Độ thu hồi qua rây 0,21mm thấp. Kết quả xử lý thống kê cho thấy hàm lượng Al2O3, Fe2O3 mẫu kaolin các mỏ đặc trưng cho từng loại nguồn gốc được trình bày ở hình 3.12 và bảng 3.1 Bảng 3.12. Tổng hợp kết quả xử lý thống kê hàm lượng Al2O3, SiO2 và Fe2O3 Thông số Hàm lượng (%) Hệ số biến thiên (%) Mức độ biến đổi Phân bố Min Max Trung bình 1. Láng Đồng, Phú Thọ Al2O3 21,29 35,99 29,16 10,39 Đồng đều Chuẩn SiO2 46,74 59,65 53,66 5,61 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0,32 1,28 0,72 24,58 Đồng đều Chuẩn 2. Yên Thái - Báo Đáp, Yên Bái Al2O3 21,3 34,09 27,21 1,06 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0,15 1,65 0,73 54,00 Không đồng đều Chuẩn 3. Đồng Bến, Tuyên Quang Al2O3 16,01 22,57 18,15 7,8 Đồng đều Chuẩn SiO2 60,42 74,72 69,23 3,9 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0,57 1,78 1,08 25,1 Đồng đều Chuẩn 4. Phú Lạc, Thái Nguyên Al2O3 21.38 38.58 28.98 15.19 Đồng đều Chuẩn SiO2 41.64 55.19 49.06 7.17 Đồng đều Chuẩn (a- Nhiệt độ phòng, b- Tẩm EG, c- Tại 3500C và d- Tại 550 0 C) Hình 3.11. Kết quả phân tích XRD mẫu kaolin mỏ Láng Đồng, Phú Thọ 16 Fe2O3 0.95 2.95 2.01 30.69 Đồng đều Chuẩn 5. Minh Tân, Hải Dương Al2O3 13,51 20,00 17,02 7,32 Đồng đều Chuẩn SiO2 65,70 75,74 71,37 2,71 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0,50 1,96 1,27 22,83 Đồng đều Chuẩn 6. Khe Mo, Thái Nguyên Al2O3 9.65 26.28 18.19 16.39 Đồng đều Chuẩn SiO2 59.48 81.84 71.05 6.54 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0.44 1.97 1.19 25.74 Đồng đều Chuẩn 7. Pạc Sẹc Lẻng, Quảng Ninh Al2O3 10,5 38,62 22 24,5 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0,03 2,5 0,93 65,6 Không đồng đều Chuẩn 8. Minh Xương, Phú Thọ Al2O3 9.7 22.98 16.37 21.26 Đồng đều Chuẩn SiO2 59.08 81.3 71.62 7.1 Đồng đều Chuẩn Fe2O3 0.86 2.36 1.48 27.1 Đồng đều Chuẩn (1) (2) 1 2 5 13 12 25 17 13 9 3 21.2923.02 24.7526.48 28.2129.94 31.6733.40 35.1336.86 T ầ n s u ấ t (% ) Giá trị trung bình khoảng (a) 1 6 14 20 33 12 7 7 0 1 0.37 0.48 0.59 0.69 0.80 0.91 1.01 1.12 1.23 1.33 T ầ n s u ấ t (% ) Giá trị trung bình khoảng (b) 14 20 24 25 11 2 1 3 16.48 17.42 18.35 19.29 20.23 21.16 22.10 23.04 T ầ n s u ấ t (% ) Giá trị trung bình khoảng (a) 3 8 34 22 18 4 6 4 0.66 0.83 1.00 1.18 1.35 1.52 1.69 1.87 T ầ n s u ấ t (% ) Giá trị trung bình khoảng (b) 17 (3) (4) (5) Hình 3.12. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b); (1) mỏ Láng Đồng, Phú Thọ; (2) mỏ Đồng Bến, Tuyên Quang; (3) mỏ Minh Tân, Hải Dương; (4) mỏ Khe Mo, Thái Nguyên; (5) mỏ Pạc Sẹc Lẻng, Quảng Ninh Từ các kết quả nghiên cứu nêu trên, có thể rút ra được những kết luận: 1. Trong vùng Bắc Bộ, kaolin thành tạo theo 3 kiểu nguồn gốc với đặc điểm: 1 3 11 22 42 10 8 3 13.97 14.90 15.83 16.76 17.68 18.61 19.54 20.46 T ầ n s u ấ t (% ) Giá trị trung bình khoảng (a) 1 1 14 38 18 16 7 4 0.60 0.81 1.02 1.23 1.44 1.65 1.86 2.06 T ầ n s u ấ t (% ) Giá trị trung bình khoảng (b) 1 6 8 29 32 18 5 1 10.57 12.74 15.22 17.71 20.19 22.68 25.16 27.65 T ầ n s u ấ t (% ) Giá trị trung bình khoảng (a) 1 2 16 12 26 17 13 8 6 1 0.53 0.70 0.87 1.04 1.21 1.38 1.55 1.72 1.89 2.06 T ầ n s u ấ t (% ) Giá trị trung bình khoảng (b) 0 1 7 23 23 18 10 6 4 4 2 1 8.12 11.0313.9416.8519.7622.6725.5728.4831.3934.3037.2140.11 T ầ n s u ấ t (% ) Giá trị trung bình khoảng (a) 3 13 22 19 12 8 7 3 4 4 3 2 0.16 0.38 0.61 0.83 1.05 1.28 1.50 1.72 1.94 2.17 2.39 2.61 T ầ n s u ấ t (% ) Giá trị trung bình khoảng (b) 18 - Kaolin - pyrophylit nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi phân bố chủ yếu trong các thành tạo phun trào axit hệ tầng Khôn Làng thuộc phía đông cấu trúc rift An Châu. Thành phần khoáng vật chính trong đới alunit gồm: alunit 75%, kaolinit từ 10 - 25%; trong đới kaolin - pyrophylit gồm: kaolin - pyrophylit từ 10 - 60%, kaolinit từ 3 - 5%. Kaolin sạch có thành phần hóa học (%): Al2O3 từ 34,4 - 39; SiO2 từ 43,8 - 45,3; Fe2O3 từ 0 - 0,18; độ chịu lửa đạt 1.770 o C. - Kaolin nguồn gốc phong hóa được thành tạo do quá trình phong hóa các đá magma thành phần axit, bazơ, trầm tích và biến chất có tuổi từ Proterozoi đến Mesozoi phân bố trong á địa khu Phan Si Pan, phía đông nam á địa khu Núi Con Voi, cấu trúc tạo núi nội lục Bắc Bộ, rift nội lục Sông Đà - Tú Lệ, rift An Châu... Nhìn chung, các thân kaolin chủ yếu có dạng thấu kính, thấu kính phân nhánh, dạng mạch, ổ với góc dốc từ thoải đến rất dốc. Chất lượng của kaolin phụ thuộc chủ yếu vào thành phần đá gốc và điều kiện địa hình - địa mạo, cụ thể: + Kaolin phong hóa từ pegmatit có hàm lượng trung bình các thành phần chính (dưới rây 0,21mm) là Al2O3 cao, SiO2 thấp và Fe2O3 đều thấp hơn so với kaolin phong hoá từ đá granit, phun trào axit, trầm tích; độ thu hồi qua rây 0,21mm thuộc loại trung bình. Kaolin phong hoá từ pegmatit chứa thạch anh kích thước khá lớn, sắt trong quặng nguyên khai thấp và tồn tại trong các khoáng vật thứ sinh nên khi tuyển lọc dễ dàng nhận được kaolin thương phẩm có chất lượng cao. Kaolin đạt chất lượng tốt. + Kaolin phong hóa từ đá magma xâm nhập và phun trào axit có hàm lượng trung bình các thành phần chính (dưới rây 0,21mm) như SiO2 và Fe2O3 cao, Al2O3 thường nhỏ hơn 20%; độ trắng trung bình khoảng 70%; độ chịu lửa từ 1.200 - 1.350 0C. Kaolin phong hoá từ các đá xâm nhập và phun trào axit chứa thạch anh dạng hạt nhỏ hoặc vi tinh, sắt trong quặng nguyên khai cao và tồn tại trong các khoáng vật khác nhau nên hàm lượng các thành phần SiO2 và Fe2O3 sau tuyển lọc không thay đổi nhiều so với kaolin dưới rây 0,21mm. Kaolin đạt chất lượng trung bình. + Kaolin phong hóa từ đá xâm nhập bazơ có hàm lượng trung bình các thành phần chính (dưới rây 0,21mm) như SiO2 thấp, Al2O3 cao tương ứng với kaolin phong hoá từ pegmatit, Fe2O3 cao hơn so với kaolin phong hoá từ các loại đá khác; độ trắng nhỏ hơn 70%; độ chịu lửa cao, từ 1.3400C - 1.5900C. Kaolin phong hoá triệt để có thành phần khá đồng nhất và giàu khoáng vật chứa sắt nên khi tuyển lọc chỉ nâng cao hàm lượng Al2O3 và độ thu hồi, còn hàm lượng Fe2O3 giảm không nhiều. Kaolin đạt chất lượng thấp. + Kaolin phong hóa từ đá trầm tích và trầm tích biến chất có hàm lượng trung bình các thành phần chính (dưới rây 0,21mm) như SiO2 và Fe2O3 cao, Al2O3 thấp; độ thu hồi qua rây 0,21mm trung bình 60%; nhiệt độ nung thấp từ 1.200 - 1.3500C. Kaolin có chất lượng thấp. - Kaolin nguồn gốc tái trầm tích phân bố trong trầm tích tuổi Đệ tứ tập trung chủ yếu trong các trũng giữa núi, thường có quy mô nhỏ, có hàm lượng trung bình 19 các thành phần chính dưới rây 0,21mm là SiO2 và Fe2O3 cao, Al2O3 và độ thu hồi qua rây 0,21mm thấp. Kaolin có chất lượng thấp. 2. Kaolin phong hóa từ pegmatit phân bố khá rộng rãi, song chủ yếu tập trung thành hai vùng kaolin công nghiệp lớn phân bố trùng với các trường pegmatit thuộc á địa khu Núi Con Voi và trường pegmatit phân bố trong á địa khu Phan Si Pan với trên 300 thân khoáng. 3. Các thành phần hóa học chính của kaolin gồm Al2O3, SiO2, Fe2O3 về cơ bản phân bố theo quy luật chuẩn, mức biến đổi thuộc loại từ đồng đều; riêng Fe2O3 từ đồng đều đến không đồng đều và phụ thuộc vào kiểu nguồn gốc thành tạo. CHƢƠNG 4. TIỀM NĂNG TÀI NGUYÊN KAOLIN VÙNG BẮC BỘ VIỆT NAM Trên cơ sở áp dụng các công thức nêu ở Chương 2, kết quả tài nguyên xác định, tài nguyên dự báo kaolin và tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp vùng Bắc Bộ Việt Nam được tổng hợp như s