Đặc điểm chất lượng và định hướng sử dụng cát trắng khu vực phong hoà thừa thiên huế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT NGUYỄN TIẾN PHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG CÁT TRẮNG KHU VỰC PHONG HÒA - THỪA THIÊN HUẾ Chuyên ngành: Địa chất khống sản thăm dị Mã số: 60.44.59 LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Tiến Dũng Hà Nội - 2011 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình Tác giả luận văn Nguyễn Tiến Phương MỤC LỤC Danh mục bảng Danh mục hình vẽ .6 MỞ ĐẦU Chương 13 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT - KHOÁNG SẢN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 13 1.1 KHÁI QUÁT VỀ VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN 13 1.1.1 Vị trí địa lý 13 1.1.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên 13 1.2 SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT 15 1.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG NGHIÊN CỨU 16 1.3.1 Đặc điểm địa tầng 16 1.3.2 Đặc điểm kiến tạo 26 1.3.3 Đặc điểm địa mạo 27 1.3.4 Đặc điểm khoáng sản 31 1.4 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT - KHỐNG SẢN KHU VỰC PHONG HỒ 33 1.4.1 Địa tầng 33 1.4.2 Magma 37 1.4.3 Khoáng sản 39 Chương 41 ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG VÀ TIỀM NĂNG CÁT TRẮNG KHU VỰC PHONG HÒA, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ 41 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÁT THẠCH ANH 41 2.1.1 Khái niệm 41 2.1.2 Phân loại cát theo nguồn gốc 41 2.1.3 Phân loại cát theo lĩnh vực sử dụng 42 2.1.4 Yêu cầu chất lượng lĩnh vực sử dụng cát thạch anh 43 2.2 ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ VÀ CHẤT LƯỢNG CÁT TRẮNG KHU VỰC PHONG HÒA 51 2.2.1 Vị trí phân bố địa tầng chứa cát trắng 51 2.2.2 Đặc điểm thành phần vật chất cát trắng 51 2.2.3 Tính chất công nghệ cát trắng 58 Chương 63 ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG CÁT TRẮNG KHU VỰC PHONG HÒA, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ 63 3.1 ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG CÁT TRẮNG KHU VỰC PHONG HÒA 63 3.1.1 Phương pháp đánh giá tài nguyên xác định 63 3.1.2 Phương pháp đánh giá tài nguyên dự báo 64 3.1.3 Kết qủa dự báo tiềm cát trắng 64 3.2 ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG CÁT TRẮNG KHU VỰC PHONG HÒA 66 3.2.1 Hiện trạng cơng tác thăm dị, khai thác chế biến cát trắng khu vực Phong Hòa 66 3.2.2 Định hướng sử dụng cát trắng khu vực Phong Hòa 68 KẾT LUẬN 101 Danh mục công trình công bố tác giả Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG STT Nội dung Trang Bảng 2.1 u cầu mơ thức cỡ hạt lượng sót lại rây NO63 cát xây dựng Bảng 2.2 Yêu cầu kỹ thuật cát thạch anh beton thủy kỹ thuật Bảng 2.3 Yêu cầu kỹ thuật cát rải đường sắt Bảng 2.4 Cát thủy tinh chia hạng: đặc biệt, nhất, nhì, ba, theo thành phần hóa học Bảng 2.5 Cát thủy tinh chia hai hạng: hạng cao hạng thường theo độ hạt Bảng 2.6 Bảng phân loại cát thủy tinh Liên Xô (cũ) Bảng 2.7 Bảng phân loại cát thủy tinh theo tiêu chuẩn Ba Lan Bảng 2.8 Bảng phân loại cát thủy tinh dựa vào hàm lượng tổng sắt Bảng 2.9 Bảng phân loại cát khuôn đúc theo tiêu chuẩn Liên Xô (cũ) Bảng 2.10 Bảng tiêu công nghiệp cát làm gốm mỏng Liên Xô cũ Bảng 2.11 Tổng hợp kết phân tích mẫu khống vật Bảng 2.12 Kết tính thống kê thơng số độ hạt Bảng 2.13 Thống kê kết phân tích mẫu trọng sa Bảng 2.14 Kết xử lý thống kê mẫu hoá Bảng 2.15 Kết xử lý thống kê mẫu hố (đã loại mẫu có hàm lượng TFe2O3 > 1%) Bảng 2.16 Đặc trưng thống kê bè cỡ hạt theo mẫu đơn Bảng 2.17 Tổng hợp tiêu có lý-kỹ thuật cát trắng khu vực Phong Hịa Bảng 2.18 Kết phân tích hóa mẫu ngun khai Bảng 2.19 Kết phân tích bè cỡ hạt mẫu nguyên khai Bảng 2.20 Kết phân tích hàm lượng bè cỡ hạt sau tuyển (%) Bảng 2.21 Kết phân tích thành phần hóa sau tuyển 43 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 44 45 46 46 47 47 48 49 50 52 52 53 53 55 57 57 59 59 61 61 STT Nội dung Trang 22 Bảng 3.1 Tổng hợp kết đánh giá tài nguyên cát trắng xác nhận cho khu vực mỏ thăm dò Bảng 3.2 Tổng hợp kết đánh giá tiềm tài nguyên cát trắng Khu vực Phong Hòa, huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế Bảng 3.3 Tổng hợp kết thăm dò đánh giá trữ lượng tài nguyên cát trắng khu vực Phong Hòa, tỉnh Thừa Thiên Huế Bảng 3.4 Những thay đổi giá cát trắng silic theo chất lượng thị trường Đài Loan Hàn Quốc Bảng 3.5 Thành phần tạp chất cát theo cỡ hạt Bảng 3.6 Bảng tổng hợp khống vật cát trắng tính chất từ Bảng 3.7 Kết phân tích hố học cát trắng sau tuyển Bảng 3.8 Bảng phân loại cát thủy tinh dựa vào hàm lượng tổng sắt Bảng 3.9 Bảng phân loại cát khuôn đúc theo tiêu chuẩn Liên Xô Bảng 3.10 Bảng tiêu công nghiệp cát làm gốm mỏng Liên Xô cũ Bảng 3.11 Bảng yêu cầu độ hạt nguyên liệu sản xuất men frit Bảng 3.12 Thành phần hóa nguyên liệu dùng nấu men frit Bảng 3.13 Bảng thông kê đơn phối liệu cho sản phẩm men frit Bảng 3.14 Yêu cầu chất lượng cốt liệu đá bột gió Bảng 3.15 Bảng thơng kê phối liệu cho m2 số sản phẩm đá bretone sản xuất từ cát trắng 65 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 66 67 70 72 73 77 78 91 92 92 93 93 95 95 Danh mục hình vẽ STT Ni dung Trang Hình 1.1 Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu Hình 1.2 Bề mặt tích tụ nguồn gốc biển gió hình thành vào thời kỳ biển tiến Flandian vùng Phong Hiền Hình 1.3 Bề mặt thềm bậc I với cát thạch anh màu trắng (mQ21-2pb2) vùng Phong Nguyên Hình 1.4 Sơ đồ địa chất vùng Phong Hịa, tỉnh Thừa Thiên Huế tỷ lệ 1:50.000 Hình 1.5 Mặt cắt địa chất theo tuyến khu vực xã Phong Hịa tỷ lệ 1:1000 Hình 2.1 Biểu đồ tần suất xuất SiO2 (chưa loại thơ) Hình 2.2 Biểu đồ tần suất xuất SiO2 (đã loại thô) Hình 3.1 Những ứng dụng từ dioxit silic ngành cơng nghiệp Hình 3.2 Sơ đồ tuyển làm cát trắng Hình 3.3 Sơ đồ nhà máy tuyển cát trắng tiêu biểu Hình 3.4 Mơ hình thủy tinh kim loại với thành phần kim loại khác 14 10 11 30 31 34 35 55 56 69 75 76 82 12 Hình 3.5 Quá trình se sợi thủy tinh dệt thành vải 87 13 14 Hình 3.6: Quy trình sản xuất vật đúc khn cát Hình 3.7: Tỷ lệ công nghệ khuôn sản xuất đúc Hình 3.8 Giản đồ trình sản xuất SoG Si từ cát trắng (cát thạch anh) 89 90 15 97 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Thừa Thiên Huế số tỉnh ven biển Việt Nam có tiềm lớn cát trắng (cát thạch anh) Đây nguồn tài nguyên quý giá, nguyên liệu cung cấp cho nhu cầu sản xuất nhiều ngành công nghiệp quan trọng, đặc biệt ngành sản xuất vật liệu xây dựng cao cấp điện tử Trên sở kết nghiên cứu, khảo sát nhà Địa chất trước kết nghiên cứu gần cho thấy khu vực Phong Hòa thuộc huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế có tích tụ cát trắng với qui mơ lớn, chất lượng tốt, đáp ứng yêu cầu sử dụng lĩnh vực công nghiệp như: sản xuất thủy tinh dân dụng kính xây dựng, men frit, hình tinh thể lỏng, cơng nghiệp hóa học, đặc biệt khả đáp ứng yêu cầu liệu nguyên cho sản xuất chất bán dẫn sử dụng ngành cơng nghiệp địi hỏi kỹ thuật cao thủy tinh kết tinh, pin lượng mặt trời, Theo kết công tác đo vẽ đồ địa chất tìm kiếm khống sản tỷ lệ 1:200 000; 1: 50 000 Cục Địa chất Khống sản Việt Nam, cơng tác tìm kiếm khoáng sản nhiều năm qua phát khoanh định diện tích phân bố thành tạo cát trắng khu vực Phong Hòa, huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế, Trên sở kết nghiên cứu nhà Địa chất nước chun gia cơng nghệ nước ngồi như: Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc cho vùng có tiềm lớn cát thạch anh với chất lượng tốt Tuy nhiên, chưa có cơng trình nghiên cứu đề cập cách đầy đủ có hệ thống đặc điểm phân bố, chất lượng; đặc biệt việc nghiên cứu đánh giá làm rõ tiềm năng, triển vọng khả sử dụng thành tạo cát trắng vùng Phong Hịa nói riêng tỉnh Thừa Thiên Huế nói chung Vì vậy, thời gian qua công tác khai thác chế biến cát trắng cấp, ngành tỉnh Thừa Thiên Huế quan tâm Song, hoạt động khai thác chế biến cát trắng nhìn chung chưa có định hướng dựa qui hoạch tổng thể nên dẫn đến việc đầu tư hiệu quả, tài nguyên chưa sử dụng hợp lý, khơng mục đích, cịn gây lãng phí ô nhiễm môi trường Việc nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm địa chất, chất lượng dự báo tiềm cát trắng vùng Phong Hòa, tỉnh Thừa Thiên Huế làm sở định hướng cho việc sử dụng chúng lĩnh vực công nghiệp khác nhiệm vụ đặt cấp thiết Đề tài: "Đặc điểm chất lượng định hướng sử dụng cát trắng khu vực Phong Hòa - Thừa Thiên Huế” đặt giải nhằm đáp ứng yêu cầu nêu MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm địa chất, chất lượng dự báo tiềm cát trắng khu vực Phong Hòa, tỉnh Thừa Thiên Huế làm sở định hướng cho việc khai thác sử dụng hợp lý chúng phát triển ngành công nghiệp ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu thành tạo chứa cát trắng khu vực Phong Hòa, huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế 3.2 Phạm vi nghiên cứu tồn diện tích phân bố thành tạo trầm tích tuổi Holocen sớm - nguồn gốc biển, biển gió liên quan đến cát trắng thuộc khu vực Phong Hòa, huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4.1 Tổng hợp, phân tích khái qt hố kết đo vẽ đồ địa chất khu vực, kết tìm kiếm khống sản cơng trình nghiên cứu địa chất nhằm làm sáng tỏ đặc điểm địa chất, vị trí địa tầng thành tạo cát trắng vùng nghiên cứu 4.2 Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, thành phần vật chất, chất lượng cát trắng khu vực Phong Hòa 4.3 Nghiên cứu đánh giá chất lượng cát trắng theo lĩnh vực sử dụng sở phân tích thành phần vật chất tính chất vật lý chúng 4.4 Đánh giá tiềm tài nguyên cát trắng khu vực Phong Hòa làm sở khoa học cho việc đề xuất công tác khai thác sử dụng hợp lý cát trắng tỉnh Thừa Thiên Huế PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để thực tốt nhiệm vụ nêu trên, tác giả sử dụng hệ phương pháp sau: 5.1 Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu Đã tiến hành thu thập tài liệu địa hình, địa mạo, địa chất, địa chất thủy văn, khoáng sản vùng nghiên cứu; Đồng thời tổng hợp, xử lý hệ thống hóa tồn tài liệu thu thập liên quan đến vùng nghiên cứu 5.2 Khảo sát thực địa - Tiến hành khảo sát thực địa, nghiên cứu đặc điểm địa hình, địa mạo, cấu trúc địa chất, đặc điểm thành phần khoáng vật, độ hạt, màu sắc, đặc điểm phân bố thành tạo cát trắng khu vực Phong Hòa - Lấy bổ sung số mẫu: mẫu trọng sa, mẫu hóa, mẫu độ hạt, mẫu quang phổ ICP 5.3 Phương pháp nghiên cứu phòng - Tổng hợp kết phân tích bổ sung: mẫu trọng sa, mẫu hóa, độ hạt, quang phổ ICP - Phân tích xử lý tài liệu, tổng hợp, đối sánh để đánh giá khả sử dụng cát trắng lĩnh vực công nghiệp khác sở so sánh với tiêu kỹ thuật chúng 5.4 Phương pháp đánh giá tài nguyên khoáng sản - Đã tiến hành phân tích, lựa chọn phương pháp đánh giá tài nguyên phù hợp vớí đặc điểm thành tạo cát trắng tài liệu địa chất- khoáng sản có 92 3.2.2.8 Sản xuất đồ gốm Trong sản xuất đồ gốm sử dụng cát thạch anh để hạn chế độ co ngót sản phẩm nên yêu cầu cát phải tinh khiết Tùy theo công nghệ thiết bị sản xuất mà có yêu cầu tiêu công nghiệp khác nhau, yêu cầu kỹ thuật cát thạch anh dùng làm đồ gốm mỏng Liên Xô bảng 3.10 Bảng 3.10 Bảng tiêu công nghiệp cát làm gốm mỏng Liên Xô cũ Các tiêu Loại I (%) Loại II (%) SiO2 không 95 93 Fe2O3 TiO2 không 0,2 0,3 CaO không MKN không Kaolin không Lượng sót lại rây N4 khơng q Độ ẩm 5 Tạp chất (ngồi felspat) Khơng cho phép Không cho phép Như đối sánh với tiêu công nghiệp bảng cho thấy cát trắng khu vực Phong Điền đạt loại I sản xuất đồ gốm 3.2.2.9 Sản xuất men frit Sản xuất men frit toán phức tạp sử dụng nhiều loại nguyên liệu khác yêu cầu tiêu thành phần hóa, độ hạt nguyên liệu phải tuân thủ theo toán định, không sẻ ảnh hưởng đến chất lượng men Bảng 3.11 Bảng yêu cầu độ hạt nguyên liệu sản xuất men frit Số TT Nguyên liệu Cát thạch anh Felspat Dolomit Đá vôi Zircon Cỡ hạt sàng 200ηm (%)