Than bùn và tiềm năng sử dụng ở việt nam (Phần 1 + phần 2)

Chuyên khảo Than bùn và tiềm năng sử dụng ở Việt Nam là tài liệu chuyên ngành được tổng hợp từ kinh nghiệm nghiên cứu thực tế tại Việt Nam trên 30 năm về than bùn của các tác giả TS. Võ Đình Ngộ, TS. Nguyễn Siêu Nhân và TS. Trần Mạnh Trí. Tài liệu được chia làm 5 phần gồm 20 chương và phụ lục:PHẦN THỨ NHẤT – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CỦA THAN BÙNCHƯƠNG 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ THAN BÙN CHƯƠNG 2. TÌM KIẾM THAN BÙNCHƯƠNG 3 THĂM DÒ THAN BÙNCHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH THAN BÙNCHƯƠNG 5 ĐẶC ĐIỂM LÝ HÓA CỦA THAN BÙNCHƯƠNG 6 PHÂN LOẠI THAN BÙNCHƯƠNG 7 HỒ, ĐẦM LẦY VÀ QUI LUẬT TẠO THANPHẦN THỨ HAI CÁC LOẠI ĐẦM LẦY CHỨA THAN BÙN VÀ CÁC MỎ TIÊU BIỂU Ở NAM VIỆT NAMCHƯƠNG 8 CÁC LOẠI ĐẦM LẦY CHỨA THAN BÙNCHƯƠNG 9 THỰC VẬT TẠO THAN BÙNCHƯƠNG 10 CÁC MỎ THAN BÙN TIÊU BIỂU Ở ĐỒNG BẰNG NAM BỘCHƯƠNG 11 CÁC MỎ THAN BÙN TIÊU BIỂU Ở ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TRUNG BỘ.CHƯƠNG 12 CÁC MỎ THAN BÙN TIÊU BIỂU Ở VÙNG NÚI VÀ CAO NGUYÊNCHƯƠNG 13 ĐÁNH GIÁ VÀ KHAI THÁC THAN BÙNPHẦN THỨ BA SỬ DỤNG THAN BÙN TRONG LĨNH VỰC TRỒNG TRỌT VÀ CHĂN NUÔICHƯƠNG 14 SỬ DỤNG THAN BÙN TRONG TRỒNG TRỌT VÀ CHĂN NUÔI – CƠ SỞ KHOA HỌCCHƯƠNG 15 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC CHẤT HUMIC VÀ CÁC CHẾ PHẨM TỪ THAN BÙNCHƯƠNG 16 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN BÓN TRÊN CƠ SỞ THAN BÙNPHẦN THỨ TƯ SỬ DỤNG THAN BÙN TRONG LĨNH VỰC XỬ LÝ Ô NHIỄM VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNGCHƯƠNG 17 SỬ DỤNG THAN BÙN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠTCHƯƠNG 18 BIẾN TÍNH THAN BÙN ĐỂ SỬ DỤNG TRONG XỬ LÝ Ô NHIỄM CÔNG NGHIỆPPHẦN THỨ NĂM SỬ DỤNG THAN BÙN TRONG LĨNH VỰC Y HỌCCHƯƠNG 19 ACID FULVIC SỬ DỤNG TRONG LĨNH VỰC Y HỌCCHƯƠNG 20 CHỮ BỆNH BẰNG LIỆU PHÁP TẮM BÙNPHỤ LỤC PHÂN TÍCH KỸ THUẬT THAN BÙN

MỤC LỤC PHẦN THỨ NHẤT – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM

ĐỊA CHẤT CỦA THAN BÙN

CHƯƠNG 1- ĐẠI CƯƠNG VỀ THAN BÙN

1.1 Sự hình thành than bùn

1.1.1 Định nghĩa

1.1.2 Chiều dày, cấu trúc và tốc độ trầm tích của than bùn

1.1.3 Nguồn thực vật tạo than

1.2 Điều kiện tạo than

1.2.1 Nước

1.2.2 Đặc điểm đáy của đầm lầy

1.2.3 Khí hậu

1.2.4 Sự sụt lún

1.3 Sự phân hủy và độc tính của than bùn

1.4 Mối liên hệ giữa than bùn, than nâu và than anthraxit

1.5 Vài nét về than bùn thế giới

CHƯƠNG 2 TÌM KIẾM THAN BÙN

2.5- Đánh giá các mỏ than bùn trong giai đoạn tìm kiếm:

2.5.1 Đầm lầy không có than bùn

2.5.2 Đầm lầy ít than bùn hay có than bùn nhưng không thể khai thác hay không nên khai thác

2.5.3 Đầm lầy có các mỏ than bùn có thể khai thác

CHƯƠNG 3- THĂM DÒ THAN BÙN

3.4.3- Hoàn thành mẫu trung bình

CHƯƠNG 4- PHÂN TÍCH THAN BÙN

4.1 Phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật

4.2 Phân tích tuổi tuyệt đối

4.3 Phân tích bào tử và phấn hoa

4.3.1 Bào tử và phấn hoa

4.3.2 Phổ, biểu đồ và phức hệ bào tử và phấn hoa

4.3.3 Ưu và khuyết điểm của phương pháp phân tích bào tử và phấn hoa 4.4 Ý nghĩa của nghiên cứu bào tử và phấn hoa

CHƯƠNG 5- ĐẶC ĐIỂM LÝ HÓA CỦA THAN BÙN

5.1 Tính chất vật lý của than bùn

5.1.1 Màu sắc của than bùn

5.1.2 Nước trong than bùn

5.1.3 Tỷ trọng

5.1.4 Thể trọng

5.2 Tính chất hóa học của than bùn

5.2.1 Hợp chất hữu cơ và thành phần nguyên tố

5.2.2 Tro hay khoáng chất

6.1.1 Phân loại theo địa hình địa mạo

6.1.2 Phân loại theo đặc điểm hóa học

6.1.3 Phân loại theo nguồn gốc thực vật

6.1.4 Phân loại dựa theo độ phân hủy

6.2 Định hướng sử dụng

CHƯƠNG 7- HỒ, ĐẦM LẦY VÀ QUI LUẬT TẠO THAN

7.1 Hồ

7.1.1 Nguồn gốc của bồn (basins)

7.1.1.1 Nguồn gốc nội sinh

7.1.1.2 Nguồn gốc ngoại sinh:

7.2.1 Điều kiện thủy văn trong sự hình thành đầm lầy

7.2.2 Đầm lầy và qui luật tạo than

7.2.3 Phân bố thực vật trong hồ

PHẦN THỨ HAI- CÁC LOẠI ĐẦM LẦY CHỨA THAN BÙN VÀ CÁC MỎ

TIÊU BIỂU Ở NAM VIỆT NAM

CHƯƠNG 8- CÁC LOẠI ĐẦM LẦY CHỨA THAN BÙN

8.1 Đầm lầy ven biển

8.1.1 Đầm lầy ven biển cổ

8.1.2 Đầm lầy ven biển mới

8.1.3 Đặc điểm của đầm lầy ven biển

8.2 Đầm lầy đoạn sông bỏ

8.3 Đầm lầy lòng sông cổ

8.4 Đầm lầy bưng sau đê

8.5 Đầm lầy thung lũng sông

8.6 Ý nghĩa của đầm lầy

8.6.1 Cải tạo đầm lầy

8.6.2 Phát triển kinh tế xã hội

CHƯƠNG 9- THỰC VẬT TẠO THAN BÙN

9.1- Thực vật bậc cao sinh sản bằng bào tử - Dương xỉ

9.4.2 Diễn thế của thực vật Dương xỉ và thực vật ưa mặn trong than bùn ven biển

cổ Đồng Tháp Mười và Tứ Giác Long Xuyên

9.4.3 Ý nghĩa của thực vật tạo than trong than bùn đầm lầy ven biển cổ Đồng Tháp Mười và Tứ Giác Long Xuyên

CHƯƠNG 10- CÁC MỎ THAN BÙN TIÊU BIỂU Ở ĐỒNG BẰNG NAM BỘ

10.1 Than bùn đầm lầy ven biển cổ

10.1.1 Mỏ than bùn Phú Cường - Tân Hòa

10.5 Than bùn bưng sau đê

10.5.1 Mỏ than bùn Tân Ba

10.5.2 Các mỏ khác

CHƯƠNG 11- CÁC MỎ THAN BÙN TIÊU BIỂU Ở ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN

TRUNG BỘ

11.1 Than bùn đầm lầy ven biển cổ

11.1.1 Mỏ than bùn Phong Nguyên

CHƯƠNG 12- CÁC MỎ THAN BÙN TIÊU BIỂU Ở VÙNG NÚI VÀ CAO NGUYÊN 12.1 Các mỏ than bùn thuộc tỉnh Lâm Đồng

12.1.1 Mỏ than bùn Nông trường Lâm Hà

12.1.2 Các mỏ than bùn Da Klou Kia, Kim Lệ, Manling, Labbed Nord, Đa Thiện 12.2 Các mỏ than bùn thuộc tỉnh Đắc Lắc

12 Ý nghĩa của than bùn vùng núi và cao nguyên

CHƯƠNG 13- ĐÁNH GIÁ VÀ KHAI THÁC THAN BÙN

13.1 Phân loại trữ lượng và chất lượng

13.1.1 Phân loại trữ lượng

13.1.2 Phân loại chất lượng

13.3.2 Khai thác bằng cơ giới

13.4 Điều kiện khai thác

13.4.1 Điều kiện thuận lợi

13.4.2 Điều kiện khó khăn

13.5 Khai thác và bảo vệ môi trường

PHẦN THỨ BA- SỬ DỤNG THAN BÙN TRONG LĨNH VỰC TRỒNG TRỌT VÀ

CHĂN NUÔI

CHƯƠNG 14- SỬ DỤNG THAN BÙN TRONG TRỒNG TRỌT VÀ CHĂN NUÔI –

CƠ SỞ KHOA HỌC 14.1- Các chất humic – thành phần quan trọng nhất của than bùn

14.1.1 Phân loại các chất humic trong than bùn

14.1.2 Đặc trưng và vai trò các chất humic trong than bùn

14.2 Những đặc tính quan trọng của than bùn khi sử dụng cho nông nghiệp

14.2.1 Than bùn như một tác nhân cải tạo đất

- Khả năng hấp thụ và giữ nước

- Khả năng hấp thụ ammonia

- Khả năng phân hủy và hòa tan các chất khoáng trong đất

14.2.2 Than bùn như một loại phân bón trực tiếp

- Các chất hữu cơ của than bùn là nguồn gốc thức ăn trực tiếp của cây trồng

- Các chất hữu cơ trong than bùn là nguồn thức ăn gián tiếp của cây trồng

- Chất đạm của than bùn: nguồn gốc…

- Các chất vô cơ của than bùn là nguồn thức ăn của cây trồng

- Sự phân hủy của than bùn trong đất tạo ra những biến đổi dị thường

- So sánh than bùn và phân xanh

14.2.3 Sự cần thiết cần lưu y về đặc tính của than bùn trước khi sử dụng trong nông nghiệp

- Sử dụng than bùn sulfat

- Độ chua của than bùn

- Hiệu quả xấu khi sử dụng than bùn cho đất nặng và ngập nước

CHƯƠNG 15- CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC CHẤT HUMIC VÀ CÁC CHẾ PHẨM

TỪ THAN BÙN 15.1 Công nghệ sản xuất humat và fulvat

15.1.1 Nguyên lý chung

15.1.2 Công nghệ sản xuất các humat dạng dung dịch

15.1.3 Công nghệ sản xuất các humat dạng bột tan

15.2 Công nghệ sản xuất các chế phẩm trên cơ sở các chất humic của than bùn

15.2.1 Sản xuất các chelate humic – kim loại

15.2.2 Sản xuất phân bón qua lá trên cơ sở các humic của than bùn

15.3 Lĩnh vực sử dụng các chế phẩm trên cơ sở các chất humic

15.3.1 Sử dụng trong lĩnh vực trồng hoa, cây cảnh

15.3.2 Sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp

15.3.3 Sử dụng trong lĩnh vực bảo trì cỏ sân gôn

15.3.4 Sử dụng trong lĩnh vực chăn nuôi: chất kích thích tăng trưởng và phòng trừ bệnh

CHƯƠNG 16- CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN BÓN TRÊN CƠ SỞ THAN BÙN 16.1 Chuẩn bị than bùn trước khi sử dụng làm phân bón

16.2 Sản xuất phân bón bằng phương pháp amoni hóa trực tiếp than bùn

16.3 Sản xuất phân bón vi sinh – hữu cơ trên cơ sở than bùn

16.4 Sản xuất phân bón khoáng – hữu cơ (N-P-K Humic) trên cơ sở than bùn

PHẦN THỨ TƯ- SỬ DỤNG THAN BÙN TRONG LĨNH VỰC XỬ LÝ Ô NHIỄM VÀ

BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CHƯƠNG 17- SỬ DỤNG THAN BÙN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 17.1 Chọn lựa than bùn để xử lý nước thải sinh hoạt

17.2 Lọc sinh học với vật liệu than bùn

17.3 Các hệ xử lý nước thải sinh hoạt đã thương mại hóa

CHƯƠNG 18- BIẾN TÍNH THAN BÙN ĐỂ SỬ DỤNG TRONG XỬ LÝ Ô NHIỄM

CÔNG NGHIỆP 18.1 Biến tính than bùn bằng phương pháp hóa học

18.1.1 Các phương pháp hóa học biến tính than bùn

18.1.2 Loại bỏ độc tố kim loại nặng trong nước thải công nghiệp bằng than bùn biến tính

18.1.3 Loại bỏ màu trong nước thải công nghiệp bằng than bùn biến tính

18.1.4 Loại bỏ hơi dung môi hữu cơ và mùi của khí thải công nghiệp

18.2 Biến tính than bùn bằng phương pháp nhiệt trong xử ly dầu tràn trên đất liền và trên biển

18.2.1 Xử lý nhiệt để tạo ra than bùn thành vật liệu ái dầu, ghét nước

18.2.2 Khả năng hút dầu của than bùn đã xử lý

18.2.3 Vật liệu hút dầu xử lý dầu tràn trên đất liền và trên biển đã thương mại hóa

PHẦN THỨ NĂM- SỬ DỤNG THAN BÙN TRONG LĨNH VỰC Y HỌC

CHƯƠNG 19- ACID FULVIC SỬ DỤNG TRONG LĨNH VỰC Y HỌC

19.1 Những phát hiện mới ở thế kỷ 21 liên quan đến sử dụng trong lĩnh vực y học

19.1.1 Fulvic acid: chất điện ly mạnh cân bằng hoạt động của tế bào

19.1.2 Fulvic acid: chất vừa cho (donor) vừa nhận (acceptor) electron

19.1.3 Fulvic acid: chất săn bắt gốc tự do (free radical scavenger) làm giảm quá trình oxy hóa; chất tạo phức và càng hóa (chelating) với các ion kim loại hóa trị 1, 2, 3 và

đa hóa trị tạo thành các dung dịch tan trong nước dạng bền vững;

19.1.4 Fulvic acid: hoạt hóa các enzym xúc tác; tăng cường sự vận chuyển chất dinh dưỡng thấm qua màng tế bào

19.1.5 Fulvic acid: tăng cường sự biến dưỡng (metabolism) các protein…

19.2 Vai trò kỳ diệu của acid fulvic trong y học hiện nay

CHƯƠNG 20- CHỮ BỆNH BẰNG LIỆU PHÁP TẮM BÙN

20.1 Yêu cầu đặc biệt về tính chất than bùn dùng trong chăm sóc sức khỏe spa

20.2 khả năng chữa bệnh bằng than bùn

PHỤ LỤC- PHÂN TÍCH KỸ THUẬT THAN BÙN

1 Chuẩn bị mẫu than bùn để phân tích

2 Xác định mức độ phân hủy của than bùn

3 Xác định độ ẩm (W%) của than bùn

4 Xác định độ tro (A%) của than bùn

5 Xác định lượng chất bốc (V%) của than bùn

6 Xác định hàm lượng lưu huỳnh (S%) của than bùn

7 Xác định hàm lượng acid humic (AH%) của than bùn

8 Xác định hàm lượng acid fulvic (AF%) của than bùn

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẦN THỨ NHẤT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT

THAN BÙN CHƯƠNG 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ THAN BÙN 1.1 SỰ HÌNH THÀNH THAN BÙN

1.1.1 Định nghĩa

Than bùn là sản phẩm phân hủy của thực vật, màu đen hoặc nâu, xuất hiện từng lớp mỏng dưới dạng thấu kính Đây là một hỗn hợp của thực vật đầm lầy đủ loại: mùn, vật liệu vô cơ và nước, trong đó di tích thực vật chiếm hơn 60 % Nếu trong đất chứa từ

10 - 60 % di tích thực vật thì được gọi là đất than bùn hay đất hữu cơ Than bùn có thể chứa từ 50 - 60 % cacbon khi khô, nên than bùn là loại nhiên liệu đốt cháy và sau khi cháy để lại khoảng 5 - 50 % chất tro Khi cháy, than bùn phát ra nhiều khói và có mùi hôi Nhiệt lượng cháy khoảng 2.000 - 5.000 calo

Hiện nay, một số đầm lầy than bùn vẫn tiếp tục hình thành Sự phân hủy của các chi, loài thực vật xảy ra trong nước dưới ảnh hưởng của khí hậu ẩm ướt Vật liệu bị phân hủy tích tụ ngay tại nơi của nơi thực vật sinh sôi nẩy nở Các chi loài thực vật phát triển

trong nước, sau khi chết, bị than hóa hoặc mùn hóa trong điều kiện không có không khí

Sự than hóa hay mùn hóa là kết quả của sự phân hủy của thực vật dưới tác động của các

vi sinh vật (vi khuẩn, nấm) Hiện tượng này đòi hỏi một thời gian lâu dài hàng trăm hoặc hàng ngàn năm Diễn tiến của sự than hóa có thể quan sát dễ dàng nơi các mỏ than đang được khai thác qua sự phân lớp của nó

1.1.2 Chiều dày, cấu trúc và tốc độ trầm tích của than bùn

Chiều dày của than bùn rất thay đổi tùy loại đầm lầy mà nó hình thành, thông thường từ vài chục cm đến vài ba mét nhưng ít khi quá 10 m Than bùn của các lòng sông

cổ thường có bề dày lớn nhất Than bùn lòng sông cổ ở Trấp Rùng Rình (Đức Huệ) có chiều dày 6 m, than bùn lòng sông cổ lung Mốp Văn Tây (Kiên Giang) có chiều dày lớn nhất là 8 m

Trong các mỏ than bùn đã trưởng thành, thường phân biệt được hai lớp khác nhau

Trong một số trường hợp đặc biệt, trong các lớp than bùn nói trên, có những lớp sét hoặc cát mỏng xen kẽ Những lớp này là do lũ lụt đem lại

Dựa vào tuổi tuyệt đối và bề dày mỏ than, có thể tính được tốc độ trầm tích trung bình của than bùn Than bùn ở Sarawak có tốc độ trầm tích từ 2 – 5 mm/năm; than bùn của U Minh và Lung Lớn có tốc độ trầm tích chừng 1 – 2 mm/năm Tốc độ này khác nhau nơi mỗi loại đầm lầy

1.1.3 Nguồn thực vật tạo than

Khác với các loại trầm tích, than bùn không trải qua các giai đoạn xâm thực, vận tải và trầm tích Than bùn chỉ tích tụ nơi nào mà thực vật đang sống và phát triển, vì tại các mỏ than, còn tìm thấy di tích các thân cây lớn hoặc các gốc cây lớn đâm rễ trong các lớp đất nằm bên dưới

Thực vật tạo than gồm những chi, loài đang sống hiện tại Tuy nhiên, thảm thực vật trên mặt các mỏ than thường không phản ảnh lại thảm thực vật đã tạo thành mỏ than bên dưới

1.2 ĐIỀU KIỆN TẠO THAN

Than bùn chỉ được hình thành do sự hội tụ một số điều kiện đặc biệt, trong đó nước là yếu tố chủ đạo

1.2.1 Nước

Nước là tác nhân chính trong sự tạo than Nước không những là nhu cầu cần thiết cho sự phát triển nhanh chóng của thực vật mà còn có nhiệm vụ bảo vệ than bùn khỏi tiếp xúc với không khí Bề mặt của than bùn không thể nào vượt quá mực nước Tuy nhiên, nước thường chứa các loại axit hòa tan do các vi khuẩn tiết ra trong quá trình phân hủy thực vật Các axit này, trong chừng mực nào đó, lại tác dụng một cách có hiệu quả bằng cách tiêu diệt trở lại các vi khuẩn Do vậy, quá trình phân hủy thực vật có lúc bị ngăn cản

Độ sâu của mức nước rất cần thiết cho sự phát triển của thực vật Để thực vật phát triển phong phú, nước cần có một độ sâu vừa phải để thực vật bắt rễ Vả lại, dòng chảy phải thật chậm để các vi khuẩn không bị dòng nước cuốn đi nhanh chóng Các loại thực vật này không thể sống được khi độ sâu của nước quá lớn Hơn nữa, sự bảo tồn của than bùn cũng đòi hỏi sự hiện diện của nước Thường thường trong quá trình tạo than, tốc độ phát triển của thực vật tăng cùng với sự nâng cao của mực nước Nhưng một điều quan trọng là giới hạn của mực nước cũng có ảnh hưởng đến sự phát triển của mỏ than Nếu mực nước dâng nhanh hơn sự phát triển của thảm thực vật, thảm thực vật và than bùn sẽ

bị chìm ngập vì độ sâu của mực nước quá lớn Thực vật sẽ chết và sự phát triển của mỏ than bùn cũng sẽ kết thúc

Một điểm quan trọng khác là nước phải trong, nghĩa là vật liệu trầm tích trong nước càng ít càng tốt Nước giàu bùn hoặc giàu cát sẽ ngăn cản sự phát triển của mỏ than

bùn Trong trường hợp này, nếu mỏ than được hình thành cũng chỉ ở dạng sét than mà thôi, nghĩa là không có những mỏ than bùn tốt

1.2.2 Đặc điểm đáy của đầm lầy

Vật liệu nơi đáy của các đầm lầy cũng đóng góp một phần quan trọng trong sự tạo than Trong môi trường tích tụ than, nếu đáy là sét, điều kiện tạo than sẽ dễ dàng hơn trong môi trường do cát khống chế

1.3 SỰ PHÂN HỦY VÀ ĐỘC TÍNH CỦA THAN BÙN

Sự biến đổi từ các tàn tích thực vật sang than bùn có liên quan đến những tác động sinh hóa Tác động này tạo nên sự phân hủy từng phần của tàn tích thực vật Phần còn lại tiếp tục bị phân hủy theo thời gian Than bùn có nhiều loại, mỗi loại phụ thuộc vào môi trường thành lập, thực vật, tính chất và thời gian tác động của các loại vi khuẩn Than bùn cũng có nhiều cấp tốt xấu khác nhau, mỗi cấp tùy thuộc vào mức độ phân hủy của

Trong quá trình phân hủy, các loại vi khuẩn tác động mạnh nhất ở gần mặt nước Các thành phần của thực vật bị phân hủy cùng một lượt, nhưng có chất bị phân hủy dễ như nguyên sinh chất, tinh bột,… các chất khó bị phân hủy như nhựa cây, sáp, cutin,… Các thành phần khó phân hủy thường rơi vào đáy của đầm lầy

David – White (1967), trong công trình nghiên cứu của mình, đã đưa ra kết quả của sự phân hủy như sau:

Con số trong ngoặc đơn là thứ tự mà vi khuẩn tác động Theo đó, sáp và nhựa cây

là các chất khó bị phân hủy, do đó sự phân hủy diễn ra chậm nhất

1.4 MỐI LIÊN HỆ GIỮA THAN BÙN, THAN NÂU, THAN ĐÁ VÀ THAN ANTHRAXIT

Mỗi loại than trên đây thể hiện một giai đoạn biến đổi của di tích thực vật Than bùn là giai đoạn đầu trong quá trình hình thành than mỏ Do đó, than bùn từng được xem

là một loại than đá đang được hình thành Trên cơ sở này, người ta đã thử nghiệm bằng cách ép than bùn ở áp suất cao, và sản phẩm thu được gần giống với loại than đá Trước đây, đã có một số công ty chất đốt trên thế giới cũng đưa vào sản xuất loại than đá nói trên

Từ than bùn đến than anthraxit rõ ràng có sự thay đổi thành phần hóa học một cách rõ rệt và được thể hiện qua các giá trị điển hình sau đây:

Sự biến đổi từ thực vật sang than bùn đến anthraxit được chia thành hai giai đoạn (H.1.1):

Thành phần Loại than bùn

Hình 1.1 : Sự tích tụ của thực vật biến đổi thành than do sự phân hủy và sức ép

(Longwell và Foster Flint,1955)

- Giai đoạn sinh hóa là giai đoạn trong đó có sự biến đổi từ thực vật sang than

bùn Giai đoạn này xảy ra nơi các đầm lầy Thời gian hình thành từ hàng trăm đến hàng ngàn năm và hiện nay vẫn đang còn tiếp tục ở nhiều nơi Vị trí hình thành của than bùn là

ở gần mặt đất

- Giai đoạn địa hóa: gồm một loạt các biến cố liên tiếp liên quan đến những tác

động địa chất Than bùn lần lượt bị chôn vùi và bị nén ép dưới các lớp đá trầm tích khác Chất bốc tiếp tục thoát ra, đồng thời tỉ lệ cacbon càng gia tăng theo thời gian Than bùn lần lượt biến thành than nâu, từ than nâu sang than đá, rồi từ than đá sang than anthraxit Hình 1.1 là một trong những thí dụ của sự biến đổi đó

Thông thường, khi các lớp đá bị uốn nếp, chất bốc trong than càng lúc càng bị mất

đi và tỉ lệ cacbon tập trung càng cao Do chất bốc thấp, anthraxit khó bốc cháy và khi đốt hầu như không có khói Ngược lại, than bùn hoặc than nâu bốc cháy dễ dàng và toả ra nhiều khói

1.5 VÀI NÉT VỀ THAN BÙN THẾ GIỚI:

Theo tài liệu đến năm 1990 (Kislov, N.V., Khrustaliev, B.M., 1990), tổng diện tích các mỏ than bùn trên thế giới khoảng 400 - 500 triệu ha (3 - 3,5 % diện tích bề mặt trái đất) với trữ lượng khoảng 400 - 500 tỉ tấn Than bùn gồm có nhiều loại (G Schwerdtfeger, 1996):

- Than bùn rêu: chủ yếu phân bố ở vùng cực Bắc

- Than bùn rêu, than bùn lau sậy, than bùn rừng (cây gỗ, cây bụi, thân thảo): chủ yếu phân bố ở vùng ôn đới

- Than bùn rừng ngập mặn (Mangro), than bùn đầm lầy rừng: chủ yếu phân bố ở

vùng nhiệt đới Đây là loại than bùn đặc trưng của Việt Nam

Than bùn thế giới (Hukohoby, Cλyka, 1964) chủ yêu tập trung ở các vùng lạnh (H.1.2) từ vĩ độ 45 - 75o B Liên Xô là nước đứng đầu thế giới về trữ lượng than bùn, chiếm khoảng 60 % trữ lượng than bùn toàn thế giới Các nước có trữ lượng than bùn lớn sau Liên Xô là Phần Lan (12 %), Canada (9 %), Mỹ (5 %) Các nước trên đây đều nằm trong vùng có nhiều than bùn

Ở Phần Lan, diện tích các mỏ than bùn chiếm trên 10 triệu ha, chiếm 31,9% diện tích lãnh thổ với trữ lượng khoảng 30 tỉ tấn; ở Mỹ khoảng 6 triệu ha với trữ lượng 15 tỉ tấn; ở Trung Quốc khoảng 23 triệu ha với trữ lượng 1,7 tỉ tấn;…

Việt Nam nằm trong vùng cĩ ít than bùn Trữ lượng than bùn cĩ thể đạt 1 tỉ m3 (Trần Xuân Toản, 1990) Trước đây, mỏ than bùn lớn nhất và chất lượng tốt nhất là các

mỏ than bùn U Minh thuộc hai tỉnh Cà Mau và Kiên Giang với trữ lượng khoảng 300 triệu tấn (Đồn Sinh Huy và nnk, 1978)

Hình 1.2 : Bản đồ phân bố than bùn thế giới (theo Hukohoby, Cλyka, 1964) (1) Vùng nhiều than bùn

(2) Vùng ít than bùn thuộc vùng ôn đới (3) Vùng ít than bùn thuộc vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới (4) Vùng ít than bùn thuộc các vùng núi

(5) Vùng ít than bùn thuộc hai cực (6) Vùng rất ít than bùn

CHƯƠNG 2 TÌM KIẾM THAN BÙN

2.1 ĐỊNH NGHĨA

Tìm kiếm là giai đoạn đầu tiên trong nghiên cứu than bùn Đây là công tác tổng

hợp các tài liêu địa chất nhằm mục đích phát hiện các mỏ than bùn có triển vọng Công tác tìm kiếm dựa trên các tiền đề và dấu hiệu địa chất Do vậy, công tác tìm kiếm liên quan một cách chặt chẽ đến sự đo vẽ bản đồ địa chất tỉ lệ lớn (thường là 1/200.000) và bản đồ địa chất ảnh Có thể chia giai đoạn tìm kiếm thành hai phần:

2.1.1 Tìm kiếm sơ bộ

Có mục đích phát hiện các biểu hiện các mỏ than bùn, khoanh được ranh giới diện tích các mỏ than Muốn vậy, vấn đề cơ bản là vẽ bản đồ địa chất khu vực Thông thường bản đồ địa chất ở đây là tài liệu có trước; nói đúng hơn, đây là tài liệu tham khảo

2.1.2 Tìm kiếm chi tiết

Tiến hành làm rõ hơn diện tích đã khoanh được trong giai đoạn tìm kiếm sơ bộ

Trong giai đoạn tìm kiếm chi tiết, cần thực hiện một số lỗ khoan nông với mạng lưới thưa để bổ sung và hình thành một số mặt cắt địa chất Tuy nhiên, vì các mỏ than bùn

xuất hiện đơn giản trong các đầm lầy, hai giai đoạn trên thường được gom chung

Công tác tìm kiếm than bùn được thực hiện qua ba bước theo thứ tự:

- Công tác chuẩn bị: Là công tác trong phòng trước thực địa, bao gồm lập dự toán công trình theo thời gian, khối lượng công việc và chi phí thực hiện, đặc biệt là tổng hợp tài liệu chuẩn bị cho bước thực địa

- Công tác thực địa: Là công tác kiểm tra lại tài liệu đã tổng hợp qua một số lỗ

để định hướng cho công tác tìm kiếm Các tiền đề địa chất đó thường là:

2.2.1 Hoạt động kiến tạo

Đối với các mỏ than bùn ven biển, sự lún đáy chậm là là điều kiện tốt cho sự hình thành và phát triển các mỏ than bùn Nếu tốc độ trầm tích và tốc độ sụt lún tương đương

là điều kiện thuận lợi nhất cho sự tạo than

2.2.2 Địa tầng

Than bùn thuộc loại trầm tích trẻ chủ yếu được hình thành trong giai đoạn Holocen

Than bùn Việt Nam có hai thời kỳ thành tạo mang tính qui luật:

- Than bùn trước biển tiến Holocen giữa: than bùn nằm bên dưới lớp trầm tích

biển tiến Holocen giữa (sét, sét bột cát) Than này bị chôn vùi dưới một lớp phủ dày nên không tiện cho việc tìm kiếm Hơn nữa, than bùn này không phổ biến và cũng khó có thể khai thác sử dụng hiệu quả (H.2.1; H.2.2)

Hình 2.1: Lỗ khoan 73 xã Long Thành ( khu Bo Bo – Mỏ Vẹt),

huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An

Hình 2.2: Lỗ khoan 82 xã Mỹ Thanh ( cạnh sông Vàm Cỏ Tây),

huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An

- Than bùn sau biển tiến Holocen giữa: loại than bùn này phổ biến hơn cả Nhiều mỏ nằm lộ thiên Hiện nay, đây là đối tượng tìm kiếm và khai thác

2.2.3 Địa mạo

Tiền đề địa mạo có thể nói là yếu tố quan trọng nhất và dễ quan sát nhất để phát hiện các mỏ than bùn Như đã biết, sự hình thành than bùn chỉ có thể xảy ra nơi các trũng thấp, có mực thủy tĩnh gần mặt đất, ngang mặt đất hoặc cao hơn mặt đất Đối với than bùn ven biển, các trũng thấp này nằm xấp xỉ với mực nước biển Điều này rất dễ thấy nơi các khu vực đầm lầy mặn ven biển hiện nay

2.2.4 Thực vật

Nơi nào thực vật phát triển thuận lợi thì có nhiều khả năng tạo than Sự hiện diện của thảm thực vật trên mặt là chỉ thị cho các mỏ than bùn đáng tin cậy Nơi các khu vực đầm lầy mặn ven biển hiện tại bị ngập triều hàng ngày, sự phát triển phong phú của thảm thực vật rừng ngập mặn như Đước, Mắm, Vẹt, Giá, Bần, Dừa nước, Chà là,… là biểu hiện của sự xuất hiện các mỏ than bùn Nơi các đầm lầy ngọt, sự xuất hiện phong phú của thực vật thân thảo và thực vật thuộc họ Lác cũng thường là biểu hiện của than bùn

2.2.5 Trầm tích

Than bùn được xem như là một môi trường trầm tích đặc biệt Nơi môi trường này thường chỉ lắng đọng vật liệu mịn như sét hoặc bột; nơi nước ít dao động, ít chịu ảnh hưởng của vật liệu sông Hai vùng đất phèn rộng lớn Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên và đầm lầy U Minh là các vùng đầm lầy nằm xa sông Cửu Long, chứa nhiều than bùn nhất của đồng bằng sông Cửu Long

Các trằm, các bàu của các vụng biển bị cô lập với biển cũng có những đặc điểm tương tự

2.3 DẤU HIỆU TÌM KIẾM

Khác với tiền đề tìm kiếm là tìm ra qui luật phân bố, dấu hiệu tìm kiếm là tìm ra những chứng cớ cho thấy sự có mặt của than bùn trong vùng nghiên cứu Các chứng cớ

đó thể hiện qua nhiều hình thức: các vết lộ, các thông tin do sự hoạt động của con người,

do phỏng vấn,…

2.3.1 Các vết lộ

Do than bùn hình thành trên mặt đất hoặc bị chôn vùi dưới một lớp phù sa mỏng, nên thường lộ ra ngay trên mặt đất Điều này rất dễ thấy khi đi qua các đầm lầy Hình ảnh này gợi ra ngay sự hiện diện của than bùn trong khu vực nghiên cứu

2.3.2 Hoạt động của con người

- Người địa phương gần các khu mỏ thường khai thác than bùn làm chất đốt Đây

là một chứng cớ cho thấy sự có mặt của than bùn trong khu vực

- Các công trình xây dựng hoặc đào kinh thủy lợi phục vụ cho nông nghiệp cho thấy than bùn được đưa lên trên mặt đất Ở đồng bằng sông Cửu Long, nhất là trong vùng

Tứ Giác Long Xuyên và Đồng Tháp Mười, với mật độ kinh thủy lợi dày đặc đã đưa than bùn lên nằm dọc hai bên bờ kinh

Ngoài sự có mặt của than bùn một cách rõ ràng, còn có thể dự đoán được bề dày,

bề rộng, lớp phủ của các mỏ than Các di tích khác như thân cây, rễ cây, lá cây chưa phân hủy hết cũng quan sát được Đây thực sự là những chứng cớ rất quan trọng phục vụ tích cực cho công tác tìm kiếm

2.3.3 Phỏng vấn

Người tìm kiếm than bùn trước hết nên tiếp xúc với xã, phường, quận huyện địa phương và nói rõ mục đích của công việc mình làm; thông báo cho UBND phường xã quận, huyện về công tác của mình để họ có thể giúp đỡ, hướng dẫn đến các mỏ than bùn hoặc đến những vị trí được xem là có khả năng có than bùn Cũng có thể dọ hỏi nông dân, là những người rất quen thuộc trên địa bàn của họ

Nếu cuộc điều tra có kết quả tích cực, ta có thể kiểm tra ngay tại chỗ dựa trên các

thông tin đã được chọn lọc Nhờ họ hướng dẫn đến địa điểm có than bùn là hay nhất vì

họ rất quan thuộc đường đi nước bước tại địa phương

2.4 PHƯƠNG PHÁP TÌM KIẾM

2.4.1 Phương pháp địa chất ảnh

Sau khi đã có những tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm, ta nghĩ đến các phương pháp nghiên cứu Phương pháp phổ biến và có hiệu quả nhất là phương pháp địa chất ảnh Có thể thành lập bản đồ địa chất để tìm kiếm than bùn Nhưng ít khi ta thực hiện được vì quá tốn kém Có thể dùng ngay tất cả những tài liệu địa chất đã có sẵn dù tỉ lệ không được như ý muốn Từ các tài liệu về địa chất, hiện trạng, thảm thực vật, mạng lưới thủy văn,…

ta hình thành một bản đồ địa chất ảnh là đủ Đây là một phương pháp hiện đại, rất chính xác và rất kinh tế

2.4.1.1 Một số nguyên tắc chung về ảnh

Công tác sử dụng ảnh vệ tinh hoặc ảnh hàng không là một phương pháp hết sức đắc lực hiện nay để giải đoán các đơn vị trầm tích nói chung và than bùn nói riêng Tuy nhiên, muốn làm tốt công tác này, cần dựa trên một số nguyên tắc cơ bản về địa chất học

Vả lại, sự giải đoán ảnh tương đối đơn giản, nhưng đòi hỏi nhiều kinh nghiệm thực tế về các dạng đất đai và địa hình tương ứng của nó ngoài thiên nhiên Nguyên tắc cơ bản nhất

là mối tương quan giữa địa hình và hình dạng đất đai thường có một nguyên nhân hình thành riêng biệt và cần theo dõi phương cách nào đã tạo ra chúng Tiếp theo, nghiên cứu những đặc điểm nổi bật thể hiện trên hình dạng đất đai đó như mạng thoát thủy, thảm thực vật, màu sắc xuất hiện trên ảnh

- Sự thoát thủy trên mặt đất phụ thuộc một cách chặt chẽ vào tính chất thẩm thấu

của vật liệu nơi đó Do đó, mạng thoát thủy hoặc kiểu thoát thủy của một vùng có thể cung cấp cho ta một số thông tin ban đầu về tính thẩm thấu của vật liệu trầm tích Sự thẩm thấu này liên quan đến cấp hạt của vật liệu Sạn hoặc cát thường rất thẩm thấu, nên những vùng nào bên trên có các vật liệu này thì nơi đó có ít dòng chảy và các dòng chảy, nếu có, cũng có ít phụ lưu Do đó, nơi đây không có mặt ao, hồ hoặc đầm lầy Mặt khác, bùn hoặc sét thường không thẩm thấu, nên những vùng nào bên trên có những vật liệu này sẽ có nhiều dòng chảy và dòng chảy có nhiều phụ lưu Ở đây, sự hiện diện ao, hồ, lung, đìa là những nét đặc trưng

- Thường thường một số thực vật chỉ sống trên một một loại đất nào đó thích hợp

cho chúng Có thể dựa vào thảm thực vật này để giải đoán đất đai nằm bên dưới chúng Ở đây, giữa thảm thực vật và đất đai thường có mối quan hệ mật thiết với nhau Ví dụ, hội đoàn năng có mặt nơi các bưng phèn bị ngập sâu trong mùa lũ và thoát nước kém; hội đoàn cỏ Xuân thảo, cỏ Sả, cỏ Đuôi chó có mặt nơi các thềm cao Phù sa cổ, Sen, Nghể thường có mặt nơi các lung đìa,…

- Điểm mấu chốt là màu sắc trên ảnh hàng không Màu sắc này thay đổi từ trắng

đến đen Sự khác biệt này do nhiều nguyên nhân khác nhau, do đó ta phải thận trọng Sự thay đổi màu cũng do nhiều nguyên nhân khác nhau như bóng, mây Sự ấn loát không cẩn thận cũng đưa đến những sai lầm đáng tiếc trong việc giải đoán ảnh Vì vậy, màu sắc trên ảnh là một điểm căn bản, nhưng không hoàn toàn tuyệt đối Tuy nhiên, nếu được phối kiểm kỹ lưỡng với nhiều yếu tố khác hiển nhiên hơn, màu sắc có thể giúp ta phân biệt được cát, bùn, sét, sạn, sỏi và đặc biệt là than bùn

Màu sắc của đất đai phụ thuộc vào lượng nước Nếu đất chứa nhiều nước, sẽ có màu tối hơn Vì vậy, cát và sỏi thường in dấu trắng cho đến xám sáng Bùn hoặc sét thường cho màu xám sáng đến màu đen Nhưng cũng lưu ý rằng, lúc khô, bùn và sét thường màu sáng gần như cát hoặc sỏi Thường thường, ngoài thiên nhiên, các trầm tích hữu cơ hoặc than bùn có màu đặc trưng nhất Hơn nữa, than bùn là nơi úng thủy vì mực nước ngầm nằm gần hoặc sát mặt đất nhiều tháng trong năm, vì vậy, than bùn giữ nhiều nước và có khuynh hướng in đậm màu đen hơn các vật liệu khác Trên thực tế, màu sắc trên ảnh, đặc biệt là ảnh hàng không của than bùn gần trùng với màu sắc của chúng ngoài thiên nhiên và màu này thường không thay đổi mấy trong năm Vả lại, địa hình của sét than hoặc than bùn đều có dạng lõm rất đặc trưng

Các yếu tố mạng thoát thủy, thảm thực vật, màu sắc của than bùn và địa hình là các chìa khóa cho công tác giải đoán ảnh

2.4.1.2 Các bước tiến hành

- Sơ đồ địa chất ảnh về than bùn

Sơ đồ địa chất ảnh than bùn sẽ giúp ta làm quen với vùng nghiên cứu, đồng thời chỉ ra những điều cần thiết cho bước kế tiếp Trong bước này, công tác tổng hợp tài liệu, các loại bản đồ như địa chất, địa mạo, thổ nhưỡng, thảm thực vật, sử dụng đất là rất cơ bản Với số liệu này, có thể khoanh được diện tích có triển vọng về than bùn và các dấu hiệu tìm kiếm khác

Ảnh vệ tinh thường có tỉ lệ nhỏ, nên chỉ cho ta thấy những cấu trúc lớn Ví dụ mỏ than bùn ở U Minh có diện tích hàng chục cây số vuông hoặc các lòng sông cổ dài hàng chục cây số chứa than từ biên giới Campuchia đổ vào Đồng Tháp Mười hoặc Tứ Giác Long Xuyên

Ngược lại, sau khi đã nhận diện những cấu trúc lớn trên ảnh vệ tinh, ảnh hàng không giúp ta theo dõi một cách chi tiết hơn Ảnh này giúp ta phân biệt các hình dạng đất

đai, nguồn gốc, tuổi đối với các yếu tố địa hình, mối quan hệ giữa thảm thực vật và các hình dạng đất đai đó mà đặc biệt là than bùn

- Sơ đồ địa chất thực địa về than bùn

Trên sơ đồ địa chất ảnh, ta đã khoanh sơ bộ được diện tích của thân quặng, nhưng muốn biết bề dày và thành phần của từng lớp than phải nhờ đến các lỗ khoan nông

Từ sơ đồ địa chất ảnh, ta có thể chọn lộ trình, bố trí mạng lưới khoan thăm dò các khu mỏ Như vậy, việc chọn lựa các lỗ khoan hoặc các tuyến khoan ở đây đều được chuẩn bị trước Các lỗ khoan giúp ta nắm được bề dày, giới hạn trên và dưới của mỏ than Từ đây, việc xây dựng mặt cắt qua khu mỏ trở nên đơn giản và đầy đủ Do đó, một vấn đề không kém phần quan trọng là thu thập, sắp xếp, lựa chọn các mẫu than để phân tích Bước này còn là dịp để hoàn chỉnh ranh giới của khu mỏ đã vạch ra trong bước sơ

đồ địa chất ảnh và tính toán sơ bộ trữ lượng các mỏ than

2.4.2 Thực địa tìm kiếm

2.4.2.1 Thiết bị khoan

Khác với thiết bị khoan các khoáng sản rắn, thiết bị khoan than bùn rất đơn giản

mà Phòng Địa Chất - Địa Mạo thuộc Viện Địa Lý Tài Nguyên TPHCM đã sử dụng hàng chục năm qua Thiết bị này vừa gọn nhẹ vừa cơ động trong di chuyển Đây là một phương pháp rất hiệu quả Một bộ khoan gồm có:

- Lưỡi khoan: là một ống khoan bằng thép hoặc nhôm hợp kim dài khoảng 1 m,

đường kính khoảng 5 cm Trên chiều dài của ống khoan, có khoét một rãnh dài gần suốt chiều dài của ống khoan Rãnh này vừa để lấy mẫu, vừa xem được sự khác biệt giữa các lớp than bùn hoặc các lớp cát hoặc sét xen kẹp… Đầu lưỡi khoan được vạt xéo và bóp nhọn dạng bầu có đường kính nhỏ hơn đường kính của lưỡi khoan Đầu nhọn giúp cho lưỡi khoan xuyên qua các lớp than dễ dàng đồng thời giữ được mẫu than khi kéo lên khỏi mặt đất mà không để tuột mẫu

- Tay cầm: là một ống sắt ngắn khoảng 0,5 m nối với một thanh ngang ở đầu trên

dài khoảng 0,3 m Thanh ngang dùng để xoay, rất tiện lợi khi khoan và đưa mẫu lên Tay cầm có thể ráp nối với lưỡi khoan một cách dễ dàng qua một cái chốt nhỏ bằng sắt

- Cần khoan: là những thanh thép đặc tròn, dài khoảng 1,0 – 1,5 m, đường kính

khoảng 2 cm Cần khoan có thể ráp nối với lưỡi khoan và tay cầm Muốn khoan sâu bao nhiêu mét thì ráp bấy nhiêu cần Thông thường ít có mỏ than bùn nào dày đến 10 m Do

đó, khi ra ngoài thực địa, mỗi tốp khoan chỉ cần vài ba cần khoan là đủ Qua kinh nghiệm, bề dày của than bùn dày nhất là khoảng 7 m Đó là than bùn của Trấp Rùng Rình, thuộc huyện Đức Huệ, tỉnh Long An hoặc than bùn Lung Lớn, Mốp Văn Tây thuộc tỉnh Kiên Giang

Ngoài bộ khoan, có thể dùng cuốc, xẻng để lấy mẫu với số lượng lớn Tuy nhiên, phương pháp này thường sử dụng cho các mỏ than bùn nằm lộ thiên hoặc có lớp phủ mỏng

2.4.2.2 Người tìm kiếm

Thường là một kỹ sư lành nghề, thông thạo địa hình địa vật, biết sử dụng bản đồ, biết phân tích ảnh Đi theo người tìm kiếm là vài công nhân giúp việc Mỗi tốp khoan cần có:

- Giày ống (cho từng người)

Thức ăn, thức uống nếu cần

Vài con dao và dụng cụ để lấy mẫu (túi, bịch nylon, dây buộc,…)

2.5 ĐÁNH GIÁ CÁC MỎ TRONG GIAI ĐOẠN TÌM KIẾM

Trong giai đoạn tìm kiếm dù khoan với mạng lưới rất thưa, nhưng cũng có thể rút

ra một số nhận xét sau giai đoạn tìm kiếm:

2.5.1 Đầm lầy không có than bùn

Trong công tác tìm kiếm trên có thể gặp rất nhiều trường hợp xảy ra Có nhiều vùng được ghi nhận trên bản đồ địa chất ảnh là có than bùn nhưng khi đến khoan thì chỉ

là loại sét hoặc sét than Ví dụ một lỗ khoan:

- 0 – 0,3 m : Sét hữu cơ

- 0,3 – 2,0 : Sét than bùn

Cần ghi nhận chính xác vị trí trên bản đồ sau khi đã có một vài lỗ khoan tìm kiếm

2.5.2 Đầm lầy ít than bùn hay có than bùn nhưng không thể khai thác hay không nên khai thác

Cần nêu lên một vài trường hợp cụ thể cho trường hợp này:

- Trong mỏ có lớp than bùn dày 0,7 m nằm bên dưới lớp phủ dày 0,3 m

- Trong mỏ có lớp than bùn dày 2,5 m nằm dưới lớp phủ dày 0,8 m

- Trong mỏ có lớp than bùn dày đến 5,0 m nằm dưới lớp phủ quá dày là 1,5 m

Ví dụ: Trong một lỗ khoan ở Hải Lăng (Quảng Trị), một lớp than bùn dày 3,0 m nhưng bị chôn vùi bên dưới một lớp sét dày 2,4 m Vả lại, trên mỏ than bùn này hiện nay

là đất trồng lúa ổn định Hoặc hai bên sông Ô Lâu (Phong Điền, Thừa Thiên Huế), cũng gặp một trường hợp tương tự: một lớp than bùn dày 3,0 m nhưng bị chôn vùi bên dưới một lớp sét sông dày 1,1 m Trên mỏ than là đất trồng lúa ổn định

- Lớp than bùn thường xen kẹp các lớp sét hoặc cát

- Lớp than bùn lẫn nhiều cát hoặc sét

- Các mỏ than bùn có diện tích nhỏ (thường nhỏ hơn 1 ha)

- Các mỏ than bùn trong đó có nhiều khó khăn khi khai thác, như :

Không có mặt bằng để tập kết than bùn

Đường giao thông quá xa khu mỏ hoặc đi lại khó khăn

Đất đai trên than bùn được đánh giá là tốt cho nông nghiệp, cao hơn giá trị khai thác than bùn

Mỏ than bùn nằm dưới mực nước sâu, không có khả năng hạ thấp được

Nói tóm lại, trên phiếu điều tra của mỗi lỗ khoan cần ghi chú đầy đủ các chi tiết: hiện trạng sử dụng đất, bề dày của lớp phủ, tính chất của đáy mỏ than bùn Cần nêu cho được lý do nào mỏ than không thể khai thác (diện phân bố nhỏ, quá ít than, bề dày lớp phủ lớn, phương tiện giao thông khó khăn, đất đang canh tác, đất đang được phủ rừng hoặc than bùn quá nhiều tro,…)

Phải ghi tất cả các đặc điểm của lỗ khoan lên trên bản đồ

2.5.3 Đầm lầy có các mỏ than bùn có thể khai thác

Ngoài những ngoại lệ như đã nêu ở trên, ta cần vẽ đúng diện tích phân bố của than bùn lên bản đồ địa hình; ghi hướng bản đồ, tỉ lệ bản đồ 1/10.000, 1/25.000 và ngày tháng năm lên bản đồ

Muốn có chi tiết đó, ta phải tiến hành bước kế tiếp Đó là bước thăm dò

CHƯƠNG 3 THĂM DÒ THAN BÙN

3.1 ĐỊNH NGHĨA

Thăm dò là giai đoạn tiếp theo giai đoạn tìm kiếm Đây là bước tổng hợp các tài

liệu địa chất để đánh giá sự phân bố, trữ lượng, chất lượng, điều kiện khai thác, đồng thời

đề xuất xây dựng nhà máy cho công việc khai thác mỏ

Thực ra, vấn đề thăm dò khoáng sản nói chung cũng như than bùn đã có những qui trình thực hiện đánh giá cụ thể tùy theo mức độ chi tiết mỏ do Tổng Cục Địa chất Việt Nam qui định Ở đây, nhóm tác giả chỉ mong muốn góp phần về mặt ý nghĩa khoa học, đặc biệt là đóng góp những kinh nghiệm thăm dò đối với các mỏ mang ý nghĩa địa phương cũng như các loại hình mỏ phức tạp (dạng lòng sông cổ,…)

Thăm dò cũng chia làm hai bước như giai đoạn tìm kiếm:

- Thăm dò sơ bộ: chỉ được tiến hành nơi các khu mỏ được đánh giá là có triển

vọng trong giai đoạn tìm kiếm Mục đích của bước này là xác định tính qui mô của mỏ như hình dạng, kích thước, trữ lượng, chất lượng một cách khái quát; nhưng phân biệt cho được các khu vực nhằm chọn ra các khu vực ưu tiên nhất để chuẩn bị cho bước thăm

dò chi tiết Mạng lưới thăm dò thưa

- Thăm dò chi tiết: thực hiện sau bước thăm dò sơ bộ và chỉ thực hiện nơi các

khu vực mỏ có triển vọng nhất để chuẩn bị cho bước khai thác Mạng lưới khoan thường

là 100 x 100 m Trong bước này, trên từng khu vực, trữ lượng, chất lượng sẽ được đánh giá một cách chính xác Bước này cũng là bước lập phương án kỹ thuật, điều kiện khai thác và kiến nghị xây dựng nhà máy sản xuất

Cũng như trong giai đoạn tìm kiếm, do than bùn phân bố đơn giản, có thể gom chung hai bước này thành một

mỏ than bùn không còn kéo dài nữa, người thăm dò đi trở lại điểm B theo hướng B - A

và khoan thăm dò kỹ hơn, cứ 20 m cho đến khi tìm thấy lại than bùn, ví dụ đó là điểm B’ Đây là điểm giới hạn của mỏ và điểm chính xác nhất

Tại B’, người thăm dò đi theo hướng mới thẳng góc với A - B và đi khoảng cách

100 m, ví dụ đó là điểm C Tại điểm C có hai trường hợp xảy ra:

- Nếu tại điểm C có than bùn, người thăm dò đi trở lại theo hướng A - B và cứ 100

m, thì cắm cọc mốc và khoan thăm dò cho đến khi không tìm thấy than bùn, ví dụ đó là điểm C’ Từ C’ ta đi ngược lại theo hướng song song với B - A và cứ 20 m lại khoan thăm dò cho đến khi tìm thấy trở lại than bùn, ví dụ đó là điểm C’’ giống như điểm B’ ở trên tuyến AB C’’ là điểm giới hạn của mỏ và là điểm chính xác nhất

- Nếu tại điểm C không có than bùn,người thăm dò đi theo hướng B - A và tiếp tục khoan thăm dò từng 100 m cho đến khi tìm thấy trở lại than bùn, ví dụ đó là điểm C’ Từ C’ đi trở lui về C, khoan thăm dò từng 20 m cho đến khi không còn tìm thấy than bùn nữa, ví dụ đó là điểm C’’ Điểm C’’ chính là điểm giới hạn của mỏ và là điểm chính xác nhất

Từ C’’, đi theo hứơng B - A và cứ 100 m cắm cọc mốc và khoan thăm dò cho đến khi không tìm thấy than bùn, ví dụ đó là điểm D Từ đó, ta có thể xác định được điểm giới hạn của than bùn D’ như các trường hợp trước

Từ đây, ta có thể trở về A để xác định điểm A’, A’’ như các trường hợp trên Rồi

từ A’’ có thể đi theo hướng có thể đi theo hướng mới thẳng góc với A - B tại A’’ và tiếp tục như các trường hợp trước cho đến hết thân than Nhờ cách thăm dò chi tiết này, có thể vẽ được ranh giới mỏ một cách chính xác

3.2.2 Phương pháp Kraxulin

Ta có thể chọn một phương pháp khác, đó là phương pháp Kraxulin Đầu tiên

chọn tuyến trục chính dọc theo chiều dài của thân than Sau đó, bố trí các tuyến ngang

vuông góc với truyến trục cách nhau 100 m., khống chế trên toàn bộ khu mỏ

Phương pháp này gọn nhẹ và dễ thực hiện Tuy nhiên, vẫn có sự bổ sung cần thiết nơi các vị trí còn nghi ngờ Bổ sung của phương pháp này là đầu các tuyến trục và tuyến ngang bằng cách thăm dò kỹ hơn Phương pháp giống y như phương pháp của Ferronnìere Nghĩa là đầu các điểm tiếp tục đi khoảng 50 - 200 m cho đến khi chắc chắn

không còn kéo dài nữa Người thăm dò đi trở lại và khoan thăm dò kỹ hơn, cứ 20 m một, cho đến khi gặp lại than bùn Đó mới chính là giới hạn chính xác của mỏ

Nên nhớ, dù theo phương pháp nào đi nữa, trong quá trình thăm dò, trong mỗi lỗ khoan cần ghi nhận:

- Màu của than bùn

- Tính chất của lớp đáy hoặc gần lớp đáy

- Đưa tất cả các lỗ khoan lên bản đồ

- Trên các mỏ than dài và hẹp (lòng sông cổ), tốt hơn hết là đi trên những tuyến ngang thẳng góc với với tuyến dọc (tuyến trục) Khoảng cách giữa các tuyến ngang cách nhau khoảng 20 m

- Trên các mỏ than bùn rộng lớn không tìm ra điểm chuẩn hoặc các mục tiêu trên

bản đồ, ta có thể dùng các cọc mốc trên đầu cọc có cờ hiệu mà từ xa có thể quan sát được Khoảng cách giữa các cọc mốc khoảng 1.000 m Phải nhờ máy định vị xác định cọc mốc và đưa lên bản đồ một cách chính xác

- Trên các mỏ than bùn có các lớp cỏ cao (2-3 m) như ở khu vực Đồng Tháp Mười, tốt hơn hết là nên khai thông một lối đi trong mỏ theo hướng đã được xác định (địa bàn) Kinh nghiệm cho thấy chỉ cần dùng chân đạp lớp cỏ này nằm rạp xuống đất là được

3.3 LẤY MẪU

3.3.1 Số lượng mẫu phải lấy

Trong khi khoan thăm dò mỏ, cần tiến hành lấy mẫu phân tích để đánh giá chất lượng mỏ than Số mẫu cần lấy được đề ra theo nguyên tắc tối thiểu:

- 3 hay 4 mẫu cho mỏ rộng 10 ha

- 6 hay 8 mẫu cho mỏ rộng 40 ha

Nhưng theo kinh nghiệm của bản thân nhiều năm nghiên cứu thăm dò các mỏ

than: tốt hơn cả là khi gặp một loại than bùn khác biệt thì cần lấy mẫu ngay

3.3.2 Thành phần mỗi mẫu

Mẫu thường lấy là 250 - 400 g Mẫu ở đây là mẫu trộn của ba phần ở ba độ sâu khác nhau trên lỗ khoan: mẫu trên cùng (tất nhiên mẫu nằm bên dưới lớp phủ, nếu có), mẫu lưng chừng giữa và mẫu gần đáy Lấy mẫu ở những điểm khác nhau nhưng hay hơn

cả là mẫu đặc trưng ở phần trung tâm mỏ Nhớ lấy mẫu đừng cho vấy bẩn lớp phủ và vứt

bỏ các thành phần ngoại lai

3.3.3 Mẫu bổ sung

Khi gặp các mỏ than bùn tốt, quan trọng (chất lượng tốt, trữ lượng lớn, vị trí thuận lợi,…), ta có thể lấy thêm mẫu bổ sung Đây là những mẫu dành cho phần nghiên cứu đặc biệt

3.4 CHỈNH SỬA

Đây là một bước rất quan trọng sau những đợt thực địa Lợi dụng những ngày nghỉ, ta phải chỉnh sửa, kiểm kê, ghi chép lại một cách chính xác tất cả những thông tin thu thập được Phải ghi đúng vị trí lỗ khoan lấy mẫu, lỗ khoan thăm dò, vì nếu không ghi chép lại sẽ bị lãng quên một cách phí phạm

3.4.1 Bản đồ phân bố than bùn

Phải làm rõ trên bản đồ:

- Dòng chảy và hướng chảy

- Đường mòn, đường tráng đá, đường nhựa

- Tỉnh lộ, hương lộ

- Ranh giới làng, xã,…

- Lỗ khoan thăm dò: chấm màu đỏ

- Lỗ khoan lấy mẫu: chấm đỏ và vòng đỏ

Trên phiếu mẫu, phải ghi đầy đủ các chỉ dẫn sau đây: (B.3.1, B.3.2)

- Mỏ : ghi một cách rõ ràng, tên sông, tên suối, hướng chảy của nó qua mỏ

- Làng, xã: các mỏ than bùn có thể chiếm diện tích của nhiều xã Phải ghi rõ tên các làng xã có liên quan

- Nên chọn các địa danh dễ nhớ có ghi trên bản đồ để đặt tên cho mỏ than Ví dụ:

mỏ than bùn Phong Chương

- Diện tích: tính diện tích mỏ

- Đặc điểm của lớp phủ: sét, bột, cát, sét than, cỏ mục

- Mực nước trong mỏ: ngập mấy tháng trong năm, có thể hạ mực nước được không và hạ bằng cách nào (đào kinh,…)

- Đặc điểm của mỏ than: than thuộc loại đầm lầy ven biển, lòng sông cổ, vụng biển,… Màu sắc của than màu đen hay nâu; lớp kẹp trong than; than thuộc loại nhiều tro hay ít tro

- Sở hữu chủ đất: đất thuộc về một chủ, 2 chủ hay nhiều chủ Ghi rõ danh tánh từng người

- Cá nhân hoặc cơ quan khi khai thác

- Mặt bằng tập kết than: xác định sơ bộ mặt bằng sử dụng để phơi than khi khai thác Khoảng các từ mỏ đến lộ, khoảng cách từ mỏ đến ga xe lửa, đến bến xe,…

- Nhận xét: nên ghi một số ý kiến hay: các ý kiến liên quan đến các vùng phụ cận của mỏ hoặc phương tiện giao thông chung quanh khu mỏ

3.4.3 Hoàn thành mẫu trung bình

Đó là các mẫu phân tích trong phòng thí nghiệm (độ tro, chất bốc, nhiệt lượng,…)

Mẫu ở đây là mẫu trung bình Mẫu lấy khoảng 250 g Đây là phần trộn chung của ba

phần đều nhau trên lỗ khoan gồm: mẫu lấy bên dưới lớp phủ, mẫu lấy lưng chừng giữa lỗ khoan và mẫu lấy trên phần đáy của lỗ khoan Ba phần này được trộn chung bằng tay để

có mẫu gọi là mẫu trung bình Trên mỗi mẫu đều có dán nhãn với những chỉ dẫn cần thiết như:

- Cơ quan thực hiện

- Làng hoặc xã

- Mỏ và tên mỏ

- Số hiệu lỗ khoan hay số hiệu mẫu trung bình

Toàn bộ tài liệu thu thập (B.3.1, B.3.2) đều được chuyển đến Trưởng đoàn

Sở hữu chủ : ……… Người hoặc cơ quan khai thác: ……… Mặt bằng để tập kết than: ……… Công nhân (giá cả) : ………

Mỏ than nằm các đường: ………

Mỏ than nằm cách ga, bến xe: ……… Ngày … tháng … Năm … Người thăm dò

Gởi phân tích : ngày … tháng … Năm …

Nhận xét của người thăm dò (ví dụ):

- Than bùn tốt thuộc vùng núi, nhưng than bùn do một con suối lớn chảy qua, như vậy có độ tro khá cao

- Phần trung tâm của khu mỏ bị ngập 6 tháng trong năm Mực nước trong

mỏ chỉ có thể hạ thấp bằng cách đào kinh

Nhận xét của Trưởng đoàn (ví dụ):

CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH THAN BÙN

Than bùn lấy về cần được phân tích ngay một cách cẩn thận Một sự nghiên cứu không tường tận không giúp ta hiểu hết tất cả những vật liệu ngoại lai chứa trong than nhất là những vật liệu ngoại lai mịn hạt Do đó, vấn đề phân tích trong phòng thí nghiệm đóng góp một phần quan trọng để đánh giá bản chất của than bùn

4.1 PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT

Phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật là tất cả những yêu cầu có tính công nghiệp liên quan đến chất lượng của than bùn Cần phân tích tỉ trọng, độ ẩm, độ tro, nhiệt lượng, chất bốc, axit humic, độ phân giải,… trong cùng một vỉa than Khi than bùn thuộc các đầm lầy khác nhau, nên lấy mẫu có cùng trọng lượng, cùng thể tích đồng thời đốt cháy chúng trong những điều kiện giống nhau để tiện việc so sánh sự cháy cũng như độ tro thu hồi được

Cần đề phòng loại than bùn có nhiều tro Tro là sản phẩm của sông suối đem lại trong quá trình trầm tích Các mỏ than gần sông suối thường có nhiều tro do các vùng lân cận cung cấp Kinh nghiệm cho thấy, khi than bùn mới lấy lên có lẫn nhiều vệt trắng hoặc đỏ và có màu xám khi sấy khô là loại than bùn có độ tro cao Cũng cần lưu ý các lớp sét mỏng trong các vỉa than làm giảm chất lượng của than

4.2 PHÂN TÍCH TUỔI THAN BÙN

Tuổi của than bùn có thể là tương đối hoặc tuyệt đối Tuổi tương đối dựa vào thang niên đại địa chất Tuổi tuyệt đối được xác định bằng số năm

4.2.1 Tuổi tương đối

Ở các vùng nhiệt đới, ôn đới hay cận cực Bắc, than bùn phần lớn có tuổi Holocen (Q2) và có tuổi nhỏ hơn 10.000 năm (Andriesse, 1974; Driessen, 1977)

Ở Việt Nam, than bùn cũng có tuổi Holocen và có hai thời kỳ thành tạo mang tính qui luật, trong đó lớp sét biển tiến cực đại có tuổi 6.000 năm (Q2

2

) là một mốc thời gian quan trọng

- Than bùn trước 6.000 năm: than bùn này nằm bên dưới lớp trầm tích sét biển màu xám xanh, nhão giàu di tích động vật biển Do bị chôn vùi, việc tìm kiếm và thăm

dò than bùn này là không kinh tế

- Than bùn sau biển tiến 6.000 năm: loại than bùn này phổ biến hơn cả Nhiều mỏ than nằm lộ thiên Đây là đối tượng tìm kiếm và thăm dò chính

4.2.2 Tuổi tuyệt đối

Ở đồng bằng sông Cửu Long, đã có một số kết quả phân tích tuổi tuyệt đối bằng phương pháp C14 (Liên đoàn Địa chất 6, 1966)

- Than bùn của đầm, lầy ven biển cổ thuộc vùng Tứ Giác Long Xuyên có tuổi là 5.080 ± 55 năm Độ sâu lấy mẫu (-1,1 m) là đáy của lớp than

- Than bùn của Lung Lớn (lòng sông cổ) ở Kiên Lương thuộc tỉnh Kiên Giang có tuổi là 2.605 ± 74 năm Độ sâu lấy mẫu (-4 đến -4,5 m) là đáy của lớp than

- Than bùn của đầm lầy ven biển cổ thuộc khu vực rừng U Minh thuộc tỉnh Cà Mau và Kiên Giang có tuổi tuyệt đối là 902 ± 64 năm Độ sâu lấy mẫu là – 2 m

Ở một số nước, có nhiều kết quả về tuổi tuyệt đối của than bùn Sau đây là vài ví dụ:

- Trong một mỏ than bùn ở Sarawak, tuổi tuyệt đối được xác định từ dưới lên trên cho thấy (Anderson, 1964): các lớp than bùn sâu nhất có tuổi là 4.300 năm; các lớp lưng chừng có tuổi 3.900 năm và các lớp trên cùng có tuổi là 2.300 năm

- Than bùn Florida có tuổi là 4.400 năm (Lucas, 1982)

Nói tóm lại, để đánh giá bản chất của các mỏ than, khâu phân tích đòi hỏi một chi phí đáng kể để bảo đảm kết quả sử dụng và tránh được những thiệt hại về sau

4.3 PHÂN TÍCH BÀO TỬ VÀ PHẤN HOA

4.3.1 Bào tử và phấn hoa

Bào tử và phấn hoa là những bộ phận quyết định sự sống của thực vật có mạch

Do có vỏ cứng, chúng có thể chịu đựng tốt với môi trường bên ngoài Bào tử và phấn hoa

là những di tích thực vật được bảo tồn tốt trong các loại trầm tích bở rời, đặc biệt trong than bùn và cả trong các loại đá trầm tích Bào tử và phấn hoa thường phong phú và cũng tương đối dễ xác định Vì vậy, sự hiện diện và tính phong phú của bào tử và phấn hoa

trong các trầm tích được sử dụng như là một chỉ thị đích thực cho thành phần của các hội đoàn thực vật (plant communities) mọc lên tại chỗ hoặc chung quanh trong thời kỳ hiện

tại hoặc quá khứ

Bào tử và phấn hoa có thể là sản phẩm trầm tích tại chỗ, nhưng cũng có thể từ xa đưa lại dưới tác động của gió hoặc nước

Nghiên cứu bào tử và phấn hoa có quan hệ chặt chẽ với các ngành khoa học khác như thực vật, cổ sinh vật học, địa tầng học, cổ địa lý, cổ khí hậu

Bào tử là các mầm đơn bào, kích cỡ hiển vi, sinh ra từ các cá thể thực vật trong

điều kiện sinh sản vô tính Bào tử thường có dạng cầu hoặc bầu dục

Phấn hoa là tập hợp các hạt phấn chứa trong bao phấn của thực vật có hạt Phấn

hoa thường có màu vàng, đôi khi màu đỏ, nâu, trắng hay lam Phấn hoa thường có dạng cầu hoặc bầu dục, tứ giác, tam giác

Cả hai loại bào tử và phấn hoa đều có lớp vỏ rất cứng Với đặc điểm của lớp vỏ cứng này, bào tử và phấn hoa được bảo tồn tốt trong các trầm tích dưới các điều kiện khác nhau Đặc biệt, trong than bùn, các bào tử và phấn hoa được gặp nhiều nhất và được bảo tồn tốt nhất

Tuy nằm lẫn lộn trong các trầm tích như cát, bột, sét, than bùn, các bào tử và phấn hoa có kích thước rất nhỏ (10 - 200 μm) vẫn được gia công để tách rời chúng khỏi các vật liệu trầm tích hoặc đá Ta phải dùng đến các phương tiện vật lý và hóa học Do kích thước nhỏ, muốn nghiên cứu bào tử và phấn hoa phải dùng đến kính hiển vi

Tuy kích thước nhỏ, nhưng nhờ hình dáng, kích thước và cấu tạo của bào tử và

phấn hoa, người ta phân biệt các chi, loài thực vật khác nhau thường có hình dáng bào

tử và phấn hoa cũng khác nhau Đây là một điểm rất quan trọng và cơ bản để xác định

các chi loài thực vật

Do đó, phương pháp nghiên cứu bào tử và phấn hoa không những xác định các dạng bào tử và phấn hoa khác nhau có tính cách định tính, mà còn có thể tính tỉ lệ phần trăm của chúng có mặt trong các mẫu trầm tích

Trên cở sở kết quả phân tích định tính và định lượng, ta có thể tính toán, thành lập các phổ bào tử phấn hoa, các biểu đồ bào tử phấn hoa và các phức hệ bào tử phấn hoa

4.3.2 Phổ, biểu đồ và phức hệ bào tử và phấn hoa

4.3.2.1 Phổ bào tử và phấn hoa

Là số lượng bào tử và phấn hoa, số lượng phần trăm bào tử và phấn hoa và số lượng chi, loài của thực vật trong mỗi mẫu vật thuộc tầng trầm tích trong lỗ khoan Trong phổ phấn, ta phải xác định:

- Phần trăm của bào tử, phấn hoa hạt trần, phấn hoa hạt kín của thực vật

- Các chi, loài có trong mỗi mẫu

- Phần trăm của các chi, loài

4.3.2.2 Biểu đồ bào tử và phấn hoa

Là toàn bộ các phổ phấn của các mẫu trầm tích trong lỗ khoan Trên biểu đồ bào

tử và phấn hoa, cho thấy sự biến đổi của các chi, loài thực vật trong các tầng trầm tích từ dưới lên trên

4.3.2.3 Phức hệ bào tử phấn hoa

Là tập hợp của các phổ bào tử và phấn hoa trên biểu đồ bào tử và phấn hoa, có tỉ

lệ phần trăm và thành phần chi, loài tương đối giống nhau Nó khác với phức hệ nằm trên

và nằm dưới nó về tỉ lệ phần trăm cũng như thành phần chi, loài Tùy theo lỗ khoan nông hay sâu Trong một lỗ khoan thường có nhiều phức hệ bào tử và phấn hoa khác nhau

4.3.3 Ưu và khuyết điểm của phương pháp bào tử và phấn hoa

- Trong các phổ bào tử phấn hoa, ngoài di tích của thực vật tạo than là thực vật sinh trưởng và phát triển tại chỗ, còn có các di tích của các loài thực vật từ các vùng xa đưa lại Môi trường trung gian là gió và nước Trong các phổ phấn cũng tìm thấy các di tích của thực vật sinh trưởng và phát triển chung quanh các vùng đầm lầy, được gọi là

thực vật địa phương (Blasco F., et al, 1980) Đây là những trở ngại cho các nhà phân

tích thiếu kinh nghiệm, vì đây là thực vật không đóng góp cho sự tạo than

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu về bào tử và phấn hoa đã thống kê được và cho biết, các di tích do nước và gió mang lại cũng như các di tích thực vật địa phương chỉ chiếm khoảng vài phần trăm (M.E Zubkovits, 1968)

- Hàm lượng bào tử và phấn hoa hóa thạch trong các trầm tích phụ thuộc vào

thành phần thạch học của vật liệu trầm tích Trong than bùn và sét than, bào tử và phấn

hoa thường phong phú nhất và cũng được bảo tồn tốt nhất Ngược lại, bào tử và phấn hoa nghèo nhất và được bảo tồn ít nhất trong các trầm tích thô hạt có nguồn gốc lục địa

- Do bào tử và phấn hoa đều có lớp vỏ dày nên luôn luôn được bảo tồn tốt dưới các điều kiện khác nhau, ngay cả khi có hiện tượng tái trầm tích xảy ra Ở đây, đôi khi khó xác định dạng nào là dạng trầm tích tại chỗ, dạng nào là dạng tái trầm tích Đó là trường hợp của của các trầm tích cổ Ngược lại, than bùn do mới được hình thành hoặc đang được hình thành, chưa có những xáo trộn, nên không có hiện tượng tái trầm tích xảy

ra Do đó, nó không gây khó khăn cho người phân tích

4.3.4 Ý nghĩa của nghiên cứu bào tử và phấn hoa

- Nghiên cứu bào tử và phấn hoa có thể dùng để liên hệ các lỗ khoan khác nhau nằm xa nhau trên cơ sở các phức hệ bào tử và phấn hoa Điều này rất có ý nghĩa trong địa tầng học, đặc biệt là các tầng trầm tích không có hóa thạch

- Nghiên cứu bào tử và phấn hoa có thể dùng để xây dựng lại lịch sử phát triển của thực vật tại khu vực nghiên cứu, đồng thời sự thay đổi khí hậu đã tạo ra chúng

CHƯƠNG 5 ĐẶC ĐIỂM LÝ HÓA CỦA THAN BÙN

5.1 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA THAN BÙN

5.1.1 Màu sắc của than bùn

Màu sắc của than bùn thay đổi theo thành phần cấu tạo, tuổi của than và các điều kiện khống chế khi thành tạo

Do sự phân hủy không hoàn toàn, than bùn là một chất xốp, nhẹ, màu nâu hoặc đen Than bùn phân hủy càng cao, càng sẫm màu và sự nén dẽ càng lớn Trong than bùn,

có thể tìm lại di tích của thực vật và đôi khi, một ít khoáng chất Các khoáng chất này thường là sét, bột hoặc cát và do nước hoặc gió đem lại trong quá trình trầm tích Thường thường, các khoáng chất này do vật liệu từ các vùng lân cận cung cấp Chính sự hiện diện của các khoáng chất này đã làm cho than bùn đổi màu

5.1.2 Nước trong than bùn

Than bùn không thể hình thành được nếu không có nước Nơi tạo than là nơi ẩm ướt Do đó, than bùn có một tính chất rất độc đáo: đó là tính hút nước một cách mạnh mẽ Chính đặc điểm này tạo nên những bất lợi về mặt kinh tế: hong lâu khô, sấy lâu khô, tốn kém khi di chuyển vì nặng nề

Khi còn nằm trong đầm lầy, than bùn có thể chứa 80 - 90 % nước, đôi khi đến 95

% Khi đưa than bùn lên khỏi mặt đất, lượng nước có thể giảm xuống còn khoảng 60 - 70

%, do hiện tượng phơi khô tự nhiên Có thể tiếp tục làm giảm lượng nước trong than bùn hơn nữa bằng cách phơi ngoài trời, hong nắng hoặc bằng các phương pháp nhân tạo khác Than bùn thương mại, sau khi hong khô tự nhiên, chỉ còn giữ lại một lượng nước khoảng

25 - 30 % Trong phòng thí nghiệm, bằng phương pháp sấy nhân tạo có thể rút nước xuống còn 15 % hoặc có thể sấy khô hoàn toàn ở nhiệt độ 105oC

Nước trong than bùn thuộc nhiều dạng khác nhau:

- Nước ở trạng thái tự do, đây là lượng nước nằm trong các lỗ hổng của khối than bùn Nước này có thể tách ra dễ dàng khi đưa than bùn từ mỏ lên bãi tập kết

- Nước mao dẫn: nước này mất đi dễ dàng khi hong khô tự nhiên

- Nước hấp phụ: đây là lượng nước do các keo mùn hấp phụ Nước này khó tách được kể cả phương pháp hong, sấy tự nhiên hoặc ép nhân tạo

Nước do các keo mùn hấp phụ có một ý nghĩa rất quan trọng Khi than bùn đã được sấy khô (thường là than bùn thương mại) chất keo mùn rất bền và không có khả năng tái hấp phụ lượng nước đã mất đi khi sấy khô Như vậy, nước hấp phụ do keo mùn

chỉ có tác dụng một chiều Lợi dụng tính chất này, than bùn mới khai thác lên, đem nhào trộn cẩn thận rồi đem phơi khô ngoài trời sẽ cho ra một loại than bùn rắn chắc và ổn định

và khả năng giữ lại nước rất ít ỏi Ngược lại, nếu phơi khô than bùn tự nhiên mà không nhào trộn, ta chỉ có một loại than bùn ít rắn chắc Loại than bùn này sẽ phân rã một cách

dễ dàng vì có khả năng giữ lại nước một cách dễ dàng hơn là loại than bùn bị ép hoặc nhào trộn

Toàn bộ lượng nước chứa trong than bùn được gọi là độ ẩm chung của than bùn

và được ký hiệu là Wch Khi đưa than bùn từ mỏ lên và phơi ngoài trời, một phần nước bị mất Phần nước này được gọi là độ ẩm ngoài (Wng) Nếu sấy than ở nhiệt độ 105oC, than

sẽ khô hoàn toàn Lượng nước mất đi trong quá trình sấy này được gọi là độ ẩm trong hay độ ẩm phân tích (Wpt), như vậy:

Wch = Wng + Wpt

5.1.3 Tỷ trọng

Thực sự, rất khó xác định tỷ trọng của than bùn vì tỷ trọng thay đổi theo cấu trúc

và mức độ khô nhiều hay khô ít của than bùn Thông thường, loại than bùn còn nhiều xơ, sợi thường nhẹ và nổi trên mặt nước Trong khi đó, loại than bùn mềm, nhão hoặc đôi khi lỏng thường có tỷ trọng gần bằng 1

Ở trạng thái khô (than bùn thương mại), than bùn bở, giòn, dễ vỡ Trong trường hợp này, tỷ trọng giảm đi một cách đáng kể, có thể còn 0,5 Tuy nhiên, đối với loại than bùn phân hủy mạnh, keo mùn ưu thế, than bùn sẽ cứng, chắc và tỷ trọng sẽ cao hơn Do

đó, dù than khô, tỷ trọng có thể lớn hơn 1

Sự khác biệt về tỷ trọng nêu lên trên đây còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bản chất của thực vật tạo bùn, môi trường, mức độ phân hủy Than bùn càng chứa nhiều khoáng chất, tỷ trọng càng tăng Đây là trường hợp chung của than bùn nhiệt đới, cụ thể là than bùn Việt Nam Các mẫu phân tích các loại than bùn ở Việt Nam thường có tỷ trọng lớn hơn 1

5.1.4 Thể trọng

Thể trọng (D) của than bùn là trọng lượng của một đơn vị thể tích than bùn Thể trọng được tính theo trọng lượng khô (g/cm3 hoặc kg/m3) Thể trọng là một trong những đặc điểm quan trọng của than bùn vì nhiều tính chất khác có liên quan chặt chẽ đến nó

Vì lý do này, có thể dùng thể trọng như một chỉ tiêu để phân loại than bùn

Thể trọng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nén dẽ, thành phần thực vật, thành phần khoáng vật, độ sâu lấy mẫu cũng như độ ẩm trong thời gian lấy mẫu Vì thế, thể trọng thay đổi một cách rộng rãi từ loại than bùn phân hủy ít đến loại than bùn phân hủy nhiều

và cũng thay đổi từ trên mặt xuống đáy của mỏ than Do đó, muốn tính thể trọng của một

mỏ than bùn, cần phân tích nhiều mẫu và tính giá trị trung bình

Than bùn ở các khu vực ôn đới có thể trọng nhỏ, thường khoảng 300 – 400 kg/m3 Than bùn Nam Việt Nam, do lẫn nhiều khoáng chất, thể trọng lớn hơn thường vào khoảng 600 kg/m3

5.2 TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA THAN BÙN

5.2.1 Hợp chất hữu cơ và thành phần nguyên tố

5.2.1.1 Hợp chất hữu cơ

Thành phần các chất hữu cơ hoàn toàn phụ thuộc vào thực vật tạo than, mức độ phân hủy và môi trường trong đó than bùn được hình thành Khoa học về than bùn đã xác định được 5 nhóm hợp chất hữu cơ căn bản sau đây:

- Các hợp chất hữu cơ hoà tan trong nước

- Các hợp chất hữu cơ hòa tan trong ete và rượu

Thành phần xenluloz và hemixenluloz chiếm khoảng 5 - 40 % Than bùn thân gỗ thường có hàm lượng xenluloz và hemixenluloz thấp

Lignin và các chất dẫn xuất từ lignin thường có thành phần lớn nhất vì lignin ít bị rửa trôi hơn các chất khác Lignin cũng rất bền đối với sự tác động của vi sinh vật Thực vật tạo than có ảnh hưởng đến thành phần của lignin Lignin thường dao động trong khoảng 20 - 50 % Than bùn thân gỗ ở các vùng nhiệt đới đặc biệt có hàm lượng lignin rất lớn Ví dụ, than bùn thân gỗ của đầm lầy ven biển ở Bornéo (Indonesia) có hàm lượng liginin đến 75 % Tương tự, than bùn ven biển ở Mã Lai là 56 - 73 %

Cuối cùng, nitơ tổng số thường chiếm một tỷ lệ thấp, dao động từ 0,3 - 4 %

5.2.1.2 Thành phần nguyên tố

Đây là tỷ lệ phần trăm của các nguyên tố trong than Thành phần nguyên tố của than bùn thay đổi theo mẫu vật phân tích, thành phần thực vật, mức độ phân hủy của thực vật và theo cả độ sâu của mỏ than

Nhiều mẫu phân tích cho thấy than bùn gồm có cacbon, oxy, hydro, một số các khoáng chất khác, kể cả khoáng vi lượng Tuy vậy, các thành phần trên đây đều rất biến thiên, do đó, muốn xác định thành phần nguyên tố một cách chính xác, cần phân tích nhiều mẫu và lấy giá trị trung bình

Trong các nguyên tố tạo than, thành phần cacbon, oxy, hydro là nổi bật vì nó chiếm gần hầu hết thành phần của than bùn Cacbon là thành phần chủ yếu của than bùn Than bùn càng già càng chứa nhiều cacbon Trong cùng một mỏ, loại than bùn có màu đen thường chứa nhiều cacbon hơn

Thành phần cacbon quyết định khả năng tạo nhiệt của than bùn và là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp hóa học

Trái với cacbon, loại than bùn càng già càng chứa ít oxy Vì vậy, trong các loại than như than bùn, than nâu, than đá, than anthraxit thì than bùn có hàm lượng oxy cao nhất

So với cacbon và oxy, hydro chỉ chiếm một lượng nhỏ trong than bùn Cũng giống như oxy, than bùn càng già, hàm lượng hydro càng ít

Ba nguyên tố cacbon, oxy, hydro chiếm gần hầu hết thành phần nguyên tố Phần còn lại dành cho nhiều khoáng chất khác, trong đó mỗi khoáng chất chỉ chiếm một tỉ lệ rất nhỏ Các nguyên tố thường gặp trong các loại than bùn ở Việt Nam là: N, P, K, S, Zn,

Mg, Al, Fe, Pb, Cu,…

Đối với than bùn nhiệt đới, như than bùn Việt Nam, hàm lượng sắt và nhôm thường cao và đặc biệt là cao hơn than bùn ôn đới

5.2.2 Tro hay khoáng chất

Tro là chất vô cơ không cháy được Đó là thành phần còn lại sau khi than đã cháy hết Thành phần của tro rất đa dạng: sét, bột, cát và các chất khác Đối với than bùn, tro được coi là chất dơ Tro phụ thuộc vào bản chất của thực vật, chất khoáng lẫn trong than bùn, độ phân hủy của than bùn Loại than bùn thuộc loại thân gỗ thường có nhiều tro

Tro trong than bùn được cung cấp từ nhiều nguồn khác nhau

- Khoáng chất: các khoáng chất này được đưa vào các mỏ than bùn trong giai đoạn tạo than do trọng lực, do gió và phần lớn là do sông, suối đem lại chứ không phải

do thực vật tạo ra Đó là sản phẩm của các loại đá như sạn sỏi, cát, bột hoặc sét,…

- Kết tủa hóa học: đây là các sản phẩm như vôi, photphat, pyrit, sunfat sắt Có thể nhận diện các sản phẩm này bằng mắt thường hoặc kính hiển vi

- Di tích động vật: đây là các sản phẩm của các động vật có xương sống, di tích của các loại vỏ vôi của các loại Nhuyễn thể (Mollusca), vỏ silic của các loài Tảo

(Diatomeae),… Tất cả các sản phẩm trên đây có thể nhận diện bằng mắt thường hoặc

kính hiển vi

- Các nguyên tố hóa học mà thực vật đã hấp thụ trong đất: các khoáng chất này

tham gia trong thành phần cấu tạo của thực vật Đó là Si của các họ Hòa thảo (Poaceae),

họ Cói (Cyperaceae), muối Ca, Fe, K, Mg, Na,…

Tất cả các sản phẩm này rất khó nhận diện dưới kính hiển vi, chỉ biết được khi phân tích hóa học của tro

Ngoài các khoáng chất kể trên, cần ghi nhận thực vật cũng có khả năng đồng hóa một số khoáng vi lượng trong môi trường đầm lầy để phát triển Các khoáng chất này đã tìm thấy trong tro của một số mỏ than bùn

Ngoài thực địa, theo kinh nghiệm có thể lầm lẫn khi đánh giá mức độ ròng của than bùn chỉ dựa trên màu sắc Thực vậy, một loại sét hoặc cát ẩm ướt có màu đen từ các kênh, mương đưa lên thường tạo cho ta cảm giác đó là một loại than bùn, nhưng thực chất là một loại sét than có độ mùn rất thấp Khi đưa mẫu về phòng thí nghiệm phân tích

và soi dưới kính hiển vi, sẽ thấy ngay sự lầm lẫn đó

Tất cả tro trong than bùn thường được gọi là độ tro và được ký hiệu là A Độ tro là

một trong những chỉ tiêu để đánh giá và sử dụng than bùn Sau đây là vài ví dụ để tham khảo

+ Ở Ailen, than bùn được chia ra:

- Than bùn tốt : độ tro < 5 % (trọng lượng than)

- Than bùn trung bình: độ tro từ 5 – 10 %

- Than bùn xấu : độ tro từ 10 – 25 %

+ Ở Liên Xô (V.V Kraxulin, 1981), than bùn được chia ra:

- Than bùn ít tro : độ tro < 10 %

- Than bùn trung bình: độ tro 10 – 30 %

- Than bùn nhiều tro : độ tro > 3o % Than bùn có độ tro > 35 % được xem là không có giá trị trong công nghiệp

+ Ở Pháp (Ferronnière, 1949), than bùn được chia ra:

- Than bùn rất tốt: độ tro < 5 %

- Than bùn có ích: độ tro 5 – 15 %

- Than bùn trung bình: độ tro 15 – 40 %

- Than bùn xấu: độ tro > 40 %

Tuy nhiên, do nhu cầu từng địa phương có thể linh động về độ tro để sử dụng nên mỗi nước có thể sử dụng than bùn với độ tro khác nhau

Ở Việt Nam, than bùn được quy định rộng rãi hơn Được gọi là than bùn thực sự khi than bùn đó có độ tro < 50 %

5.2.3 Nhiệt lượng

Đó là nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị trọng lượng than Nhiệt lượng của than bùn tỷ lệ nghịch với độ ẩm và độ tro Thực vậy, nước và tro hấp thụ một phần nhiệt để đốt nóng chính nó và tạo ra những biến đổi hóa học giữa các chất tạo nên chúng Do đó, độ ẩm và độ tro càng lớn thì nhiệt lượng cháy càng nhỏ

Nhiệt lượng là một chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng than Nhiệt lượng được

ký hiệu là Q và tính theo cal/g hoặc kgcal/kg Thông thường, giá trị này được tính ở trạng thái khô và ký hiệu là Qk

5.2.4 Chất bốc

Chất bốc là sản phẩm khí và hơi do sự phân hủy của các chất hữu cơ tách ra khỏi than bùn khi nung nóng ở nhiệt độ 900oC trong điều kiện không có không khí Thành phần khí gồm: oxy, hydro, nito, methan, khí cacbonic, hydrosunfua,…

Chất bốc phụ thuộc rõ rệt vào tuổi của than bùn Chất bốc lớn nhất ở than bùn rồi giảm dần từ than bùn đến than nâu và than đá

Chất bốc là chất gây nên hiện tượng cháy Ngược lại, cacbon là nguồn cung cấp hơi nóng, bền vững và lâu dài hơn chất bốc Tỷ lệ giữa cacbon và chất bốc nói lên đặc

điểm quan trọng của than Tỷ lệ này được gọi là tỷ lệ đốt cháy Tỷ lệ này cao ở than

anthraxit và rất thấp ở than nâu hoặc than bùn Chất bốc là một trong những chỉ tiêu cho biết mức độ biến chất của than bùn và được ký hiệu là V

5.2.5 Lưu huỳnh

Lưu huỳnh được xem là chất dơ của than bùn Đó là chất độc cho cây trồng và có mặt trong than bùn dưới dạng hữu cơ, sunfat hoặc pyrit (S2Fe) Vì lưu huỳnh là một aminoaxit cho nên lưu huỳnh có mặt trong hầu hết các chi, loài thực vật Tuy nhiên, lưu

huỳnh nhiều hay ít cũng tùy thuộc vào loại thực vật tạo ra nó Than bùn Sphagnum chứa

lưu huỳnh thấp, từ 0,05 - 0,25 % (Bear, 1955) Than bùn do các loại thực vật như Lau, Sậy, cây bụi hoặc thân gỗ có hàm lượng lưu huỳnh cao hơn, thường 0,2 - 1,5 % Than bùn thuộc các đầm lầy ven biển Việt Nam chứa lưu huỳnh dưới dạng pyrit với hàm lượng rất cao, có thể lên tới 4 % hoặc hơn

5.2.6 pH của than bùn

pH là một thông số quan trọng và có thể xác định một cách dễ dàng Từ pH, ta có thể hiểu phần nào về sự hình thành loại than bùn

Than bùn Nam Việt Nam là than bùn nhiệt đới, đặc biệt là than bùn thuộc các đầm lầy ven biển, chứa nhiều pyrit (S2Fe) nên pH thường thấp (3 – 4,5) hoặc đôi khi rất thấp (2,5) Tuy nhiên, các loại than bùn thuộc lòng sông cổ hoặc các loại thung lũng giữa núi

có pH cao hơn

5.2.7 Chất mùn

Chất mùn là sản phẩm phân hủy các chất hữu cơ Chất mùn hiện diện dưới dạng keo, giàu cacbon, thường có màu nâu hoặc đen Ở trạng thái khô, chất mùn có màu đen, cứng giòn có khả năng hấp thụ nhiều nước và chất dinh dưỡng

Chất mùn hòa tan từng phần trong các dung dịch kiềm, bị kết tủa trong các loại axit và đặc biệt là rất bền dưới tác dụng của các vi sinh vật trong điều kiện yếm khí Ngược lại, trong điều kiện thoáng khí, chất mùn có thể bị biến đổi bởi một số các loại nấm

Chất tạo nên cơ bản chất mùn là lignin Tất nhiên, lignin là một chất rất bền Lignin gặp hầu hết ở các giống thực vật thượng đẳng

Thành phần hóa học của chất mùn gồm có: cacbon, oxy, hydro và nitơ Ngoài các chất cơ bản trên đây, chất mùn còn chứa lưu huỳnh, photpho, canxi, kali và một số nguyên tố vi lượng khác

Có thể chia chất mùn thành các loại chính sau đây:

- Axit fulvic: hoà tan trong nước, kết tủa trong axit thường có màu vàng hoặc nâu vàng Thành phần cacbon thường nhỏ hơn 55 %

- Axit hymêtomêlanic: không hòa tan trong nước Thành phần cacbon vào khoảng

CHƯƠNG 6 PHÂN LOẠI THAN BÙN

Như đã biết, bản chất của than bùn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: tuổi địa chất, loại thực vật tạo than, mức độ phân hủy, địa hình, địa mạo,… Điều này cho thấy, việc sử dụng và chế biến than bùn không phải đều giống nhau cho tất cả các lọai than bùn Để việc sử dụng và chế biến than bùn đúng đắn và có lợi nhất, điều quan trọng trước tiên là phải phân loại chính xác của từng mỏ than

6.1 CÁCH PHÂN LOẠI

6.1.1 Phân loại theo địa hình, địa mạo

Phân loại than bùn theo phương pháp này có liên quan đến địa hình, sự phát sinh

và phát triển của đầm lầy Các điều kiện như thủy văn, nguồn gốc của đầm lầy, hoặc bản chất của than bùn đều có liên quan đến địa hình, địa mạo Trong cách phân loại theo địa hình, địa mạo có thể phân chia:

- Dựa trên độ cao, có thể phân chia than bùn ra hai loại: than bùn vùng núi và than bùn đồng bằng

- Dựa trên kiểu phân bố, có thể chia than bùn ra các loại: than bùn đầm lầy mặn, than bùn đầm lầy lợ, than bùn đầm lầy ngọt, than bùn thung lũng,…

- Dựa trên nguồn gốc của đầm lầy, có thể chia than bùn ra các loại: than bùn đầm lầy ven biển, than bùn lòng sông cổ, than bùn đoạn sông bỏ, than bùn bưng sau đê,…

6.1.2 Phân loại theo đặc điểm hóa học

Dựa trên các chất dinh dưỡng của than bùn có thể chia than bùn ra 3 loại:

- Than bùn giàu chất dinh dưỡng

- Than bùn có chất dinh dưỡng trung bình

- Than bùn nghèo chất dinh dưỡng

Thường thường có mối quan hệ chặt chẽ giữa phân loại hóa học và vị trí địa hình của than bùn Môi trường của than bùn giàu chất dinh dưỡng là do ảnh hưởng của lũ đem lại Trong khi đó, than bùn nghèo chất dinh dưỡng vì nước trong và nước trong mỏ than chủ yếu là nước mưa

Than bùn cũng có thể phân loại theo tính chất hóa học vốn có của nó Sự phân loại này chủ yếu dựa trên các hợp chất hóa học hữu cơ của than bùn Đó thành phần các hợp chất hữu cơ tan trong nước, tan trong ete, trong rượu, hàm lượng của xenluloz, lignin, axit humic,…