Các đầm hồ nuôi tôm luôn bị ô nhiễm bởi các loại thức ăn thừa cũng nhƣ các chất bài tiết của chính con tôm. Các chất ô nhiễm dạng rắn lắng xuống đáy và bị phân huỷ trong điều kiện yếm khí tạo ra các sản phẩm tan vào nƣớc nhƣ: axit hữu cơ, sulphur hydro (H2S), ammoniac (NH4) cùng các loại chất hữu cơ khác. Chúng làm giảm lƣợng oxi hoà tan trong nƣớc, dễ gây mùi hôi thối, làm biến đổi chế độ pH của môi trƣờng nƣớc. Đây là môi trƣờng thuận lợi cho vi khuẩn gây bệnh phát triển. Sử dụng dolomit trong việc điều hoà pH của môi trƣờng nƣớc là một biện pháp rất tốt (hình 2).
Hình 2.Ứng dụng dolomit trong cải tạo môi trường nước trong các đầm nuôi
trồng thủy sản
Nguyên liệu dolomit khi nung nóng ở nhiệt độ 6500 tạo nên hỗn hợp MgO + CaCO3. Khi gặp nƣớc, nguyên liệu dolomit thiêu kết sơ bộ sẽ xảy ra các phản ứng hoá học sau:
23
CaCO3 + H+ = Ca+2 + HCO3-
Sự có mặt của HCO3- đƣợc xem nhƣ là một chất đệm của môi trƣờng, có thể duy trì đƣợc điều kiện pH của môi trƣờng ổn định. Nói cách khác, axit HCO3-
là tác nhân đệm của môi trƣờng nƣớc làm ổn định chế độ pH. Trong điều kiện pH môi trƣờng hạ thấp, tốc độ hoà tan dolomit nhanh hơn, ngƣợc lại, khi pH của môi trƣờng tăng, tốc độ hoà tan dolomit sẽ giảm. Do vậy pH môi trƣờng có sự tham gia của dolomit luôn đƣợc ổn định hoặc rất ít thay đổi.
Ngoài ra sử dụng hỗn hợp dolomit + zeolit để kiểm soát amoniac cũng là một giải pháp làm ổn định môi trƣờng nuôi tôm. Hiện nay sản phẩm này chủ yếu đƣợc nhập từ Thái Lan.
Có thể sử dụng bột dolomit làm trung hoà nƣớc sulphat. Ngƣời ta dùng tấm lọc chế từ dolomit sống hoặc dolomit đã đƣợc thiêu kết ở 700 o
C. Dolomit cũng đƣợc sử dụng làm chất kết tủa xử lý silic trong môi trƣờng nƣớc. Đá cục dolomit đƣợc nung sơ bộ thành hợp chất MgO - CaCO3 có tác dụng loại bỏ silic, đạt đƣợc nồng độ môi trƣờng dƣới 1 mg/l.
Với loại dolomit nung không hoàn toàn, trong thành phần sản phẩm chứa MgO - CaCO3 là hai loại kiềm khác nhau về hoạt độ, mạnh do MgO và yếu do CaCO3, độ mạnh yếu có tính cục bộ. Dựa trên tính kiềm, cơ chế điều chỉnh pH, tính đệm và tính kiềm cục bộ, dolomit và các sản phẩm chế biến đƣợc ứng dụng làm vật liệu lọc nƣớc với mục đích: khử độ chua, xử lý sắt, mangan cùng một số kim loại dễ tan và dễ kết tủa ở vùng pH cao, cũng nhƣ dùng để cải thiện, duy trì môi trƣờng sống hài hoà cho các loài thuỷ sản (tôm, cua,...).
Nhiều loại sản phẩm của thế giới đƣợc chế biến từ dolomit đang đƣợc lƣu hành rộng rãi để xử lý nƣớc sinh hoạt nhƣ Decarbolith (Đức) hoặc để xử lý môi trƣờng nuôi tôm của Thái Lan (dolomit + zeolit).
Ngoài ra, có thể sử dụng dolomit làm sạch nƣớc sinh hoạt, nƣớc công nghiệp và nƣớc thải. Tại vùng đồng bằng Bắc Bộ, nguồn nƣớc ngầm đƣợc sử dụng khá phổ biến cho sinh hoạt (giếng đào, giếng khoan), nƣớc thƣờng chứa nhiều sắt, mangan cùng một số kim loại nặng độc khác với hàm lƣợng tuy không cao nhƣng không đáp ứng đƣợc tiêu chuẩn cho phép về an toàn sức khoẻ. Chúng cần đƣợc xử lý nhằm nâng cấp nƣớc an toàn cho sinh hoạt. Về mùa khô, nhiều nguồn nƣớc mặt, nƣớc ngầm bị nhiễm chua và do bị chua nên nƣớc hoà tan nhiều kim loại khác nhƣ: nhôm, sắt, kẽm gây tình trạng ô nhiễm nặng nguồn nƣớc và không thể sử dụng (ăn mòn lớn, gây bệnh đãng trí...).
Dolomit và các sản phẩm chế biến từ chúng có thể sử dụng để góp phần giải quyết các vấn đề trên. Ngoài các tác dụng trên, dolomit còn dùng xử lý một
24
số chất màu trong nƣớc thải công nghiệp (dệt, nhuộm) và xử lý các loại khí thải chứa axit.
2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Khảo sát thực địa
Khảo sát thực địa tại các vết lộ quặng, lộ trình mặt cắt địa chất cắt qua đới quặng, trên các điểm lộ đá dolomit, theo các hành trình đã đƣợc chọn lựa nhằm thu thập thêm thông tin, phục vụ mục đích nghiên cứu cụ thể cũng nhƣ chính xác hóa một số yếu tố địa chất trong vùng và hy vọng phát hiện những vấn đề mới.
Công tác mẫu là công tác quan trọng nhằm làm sáng tỏ thành phần khoáng vật, hóa học, cấu tạo, kiến trúc, cho biết chất lƣợng cũng nhƣ tính chất cơ lý của dolomit giúp quy hoạch và định hƣớng sử dụng chúng. Nghiên cứu tiến hành lấy các mẫu nhƣ sau:
- Mẫu thạch học: đƣợc lấy tại các điểm lộ, công trình khai đào của các loại đá khác nhau trên lộ trình địa chất. Loại mẫu này nhằm nghiên cứu thành phần, kiến trúc, cấu tạo của đá bằng mắt thƣờng ở ngoài thực địa và trong phòng.
- Mẫu lát mỏng: đƣợc lấy tại các điểm quan sát nhằm nghiên cứu thành phần, cấu tạo, kiến trúc và xác định tên đá dƣới kính hiển vi phân cực.
- Mẫu phân tích hóa học: lấy tại các vết lộ tự nhiên, công trình dọn sạch... nhằm nghiên cứu và xác định các thành phần có ích, có hại chính giúp đánh giá chất lƣợng và định hƣớng sử dụng hợp lý dolomit. Mẫu hóa cơ bản phân tích các chỉ tiêu MgO, CaO, MKN, HO và hóa toàn diện phân tích các chỉ tiêu MgO, CaO, MKN, HO, SiO2, TiO2, Fe2O3, P2O5, SO3, Mn3O4. Kết quả đánh giá sai số phân tích cho thấy tập mẫu phân tích hóa cơ bản không phạm sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống, đảm bảo độ tin cậy trong đánh giá tài nguyên, trữ lƣợng và chất lƣợng dolomit.
- Mẫu cơ lý: nhằm xác định các tính chất cơ lý của đá nhƣ cƣờng độ kháng nén, kháng kéo, dung trọng, tỷ trọng, lực dính kết, góc ma sát.
- Mẫu phân tích quang phổ: nhằm phát hiện các nguyên tố quý, hiếm, phóng xạ có trong dolomit hay không để sử dụng chúng hợp lý tránh lãng phí tài nguyên và bảo vệ môi trƣờng.
- Mẫu Roentgen: xác định các khoáng vật có trong nhóm đá carbonat.
2.3.2. Phương pháp thạch học lát mỏng
Các mẫu dolomit đƣợc lựa chọn đại diện và gia công thành lát mỏng thạch học có độ dày tiêu chuẩn là 0,03mm. Kính hiển vi phân cực Leica DM750P đƣợc sử dụng để xác định đặc điểm thạch học của mẫu đá, xác định thành phần khoáng vật chính, khoáng vật phụ và các khoáng vật thứ sinh, đo kích thƣớc hạt
25
khoáng vật. Các khoáng vật đƣợc xác định bằng các thông số quang học của chúng ở dƣới một nicon, hai nicon và sử dụng ánh sáng hình nón nhƣ hình dạng tinh thể, cát khai, mặt sần, độ nổi, đa sắc, dấu kéo dài, màu giao thoa, góc tắt và quang dấu của chúng.
2.3.3. Phương pháp XRF
Phƣơng pháp phổ huỳnh quang tia X (XRF) phân tích hàm lƣợng các nguyên tố hóa học trong mẫu dựa trên sự phân tích các tia X đặc trƣng phát xạ từ các nguyên tố trong mẫu. Trong phƣơng pháp này, mẫu đƣợc đặt gần ống tia X và tia X đập vào mẫu sẽ phát ra tia X huỳnh quang và đƣợc phân tích bởi một quang phổ kế cho các phổ huỳnh quang (hình 3). Phƣơng pháp này nhằm phân tích các oxit tạo đá nhƣ: SiO2, CaO, MgO, Na2O, K2O, MnO, P2O5..., độ nhạy giới hạn phát hiện là 0,01%. Các nguyên tố vết nhƣ Mo, Pb, U, Y, Zn, Nb, Zr... , độ nhạy phát hiện là ppm.
Hình 3.Thiết bị xác định phổ huỳnh quang tia X
2.3.4. Phương pháp AAS
Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) phân tích các nguyên tố hóa học trong dung dịch mẫu trên cơ sở nguyên tắc làm bay hơi một lƣợng mẫu nhỏ trong dung dịch mẫu và kích thích đám hơi nguyên tử đủ để chúng bức xạ các ánh sáng đặc trƣng trong những nguồn phóng điện mạnh. Phƣơng pháp này dùng để phân tích các mẫu địa hóa. Mẫu tổng sau nghiền và các mẫu phân cấp hạt đƣợc phân tích AAS để đánh giá hàm lƣợng % CaO, MgO. Mẫu đƣợc nguyên tử hóa bằng ngọn lửa. Hệ AAS đƣợc sử dụng nghiên cứu là Pye Unicam SP9 (hình 4), với độ nhạy phân tích Ca, Mg là 0,001%. Thành phần hóa học mẫu đƣợc xác định bằng phƣơng pháp bán định lƣợng.
26
Phƣơng pháp này dùng để đánh giá hàm lƣợng các nguyên tố có hại trong các mẫu dolomit.
2.3.5. Phương pháp XRD
Nghiên cứu nhiễu xạ tia Roentgen (XRD) tiến hành đối với mẫu bột không định hƣớng trên máy D5005 Siemens, sử dụng bức xạ Cu (Kα1,2) (hình 5). Các thông số trong quá trình đo bao gồm hiệu điện thế 40 kV, dòng điện 30 mA bƣớc nhảy 0,02 °2Θ, thời gian ngƣng 0,3 giây, và phạm vi quét 4-68 °2Θ. Các giá trị d thu đƣợc đƣợc đối chiếu với hệ thống dữ liệu chuẩn để xác định các khoáng vật.
Hình 4.Thiết bị phân tích AAS Hình 5.Thiết bị phân tích XRD
2.3.6. Phương pháp toán địa chất
Để đánh giá các đặc trƣng thống kê của các thành phần hoá học phản ánh chất lƣợng của dolomit, nghiên cứu sử dụng các phƣơng pháp toán thống kê kết hợp với máy tính để xử lý các số liệu phân tích mẫu nhằm nghiên cứu chất lƣợng và dự báo tài nguyên trữ lƣợng dolomit. Các thông số địa chất đặc trƣng cho đối tƣợng nghiên cứu đƣợc xem xét các đặc trƣng thống kê sau:
- Xác định số lƣợng mẫu phân tích, thành lập toán đồ tần xuất, tần số xuất hiện mẫu.
- Kiểm nghiệm hàm phân bố bằng các toán đồ hoặc tiêu chuẩn độ lệch, độ nhọn.
- Lựa chọn mô hình hàm phân bố thống kê phù hợp và tiến hành ƣớc lƣợng các tham số đặc trƣng thống kê theo mô hình đã lựa chọn gồm:
+ Giá trị trung bình (X ): Giá trị trung bình đƣợc tính theo các công thức:
* N 1 i i x N 1 X
, khi thông số nghiên cứu tuân theo mô hình phân bố thống kê chuẩn.
27 * 2 ln i σ 2 1 lnx e
X , khi thông số nghiên cứu tuân theo mô hình phân bố loga chuẩn.
Với xi là giá trị của mẫu thứ i và N là số lƣợng mẫu nghiên cứu. + Phƣơng sai (2): Giá trị phƣơng sai đƣợc tính theo các công thức: * Nếu phân bố chuẩn:
N 1 i i 2 ) X (x 1 - N 1 σ
* Nếu phân bố loga chuẩn: σ e (e 2ln 1) 2 ln i σ σ lnx 2 2
+ Hệ số biến thiên (V): Hệ số biến thiên đƣợc xác định theo công thức: * Nếu phân bố chuẩn: X.100%
σ V
* Nếu phân bố loga chuẩn: V (e 1).100% 2
ln
σ
Giá trị tham số hệ số biến thiên V phản ánh mức độ biến hoá của các thông số nghiên cứu.
28
Chƣơng 3. ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ TÀI NGUYÊN DOLOMIT TỈNH NINH BÌNH
3.1. Tổng quan phân bố tài nguyên dolomit tỉnh Ninh Bình
Các thành tạo dolomit phân bố trên địa bàn tỉnh Ninh Bình chủ yếu liên quan với tập dƣới, phần thấp nhất của hệ tầng Đồng Giao. Phần thấp của hệ tầng chỉ đƣợc bóc lộ tại các khu bóc mòn sâu nhất. Do đó trên các bản đồ, trầm tích dolomit thƣờng chiếm phần nhân của các nếp lồi lớn, chúng có quan hệ không gian rất gần gũi với các trầm tích lục nguyên và phiến sét hệ tầng Tân Lạc.
Việc phân vùng diện tích phân bố tài nguyên dolomit tỉnh Ninh Bình dựa trên những yếu tố gồm: điều kiện địa lý - kinh tế, nhu cầu về thị trƣờng tiêu thụ, quy hoạch của tỉnh và an ninh quốc phòng, tiềm năng tài nguyên và chất lƣợng đá dolomit. Ngoài ra việc phân vùng còn dựa vào hiện trạng điều tra địa chất trong từng khu vực nghiên cứu của tỉnh.
Điều kiện địa lý - kinh tế là một trong những nguyên tắc quan trọng. Nơi nào có điều kiện địa lý thuận lợi (gần các khu công nghiệp, bến cảng, trục đƣờng giao thông quan trọng…), kinh tế phát triển sẽ đƣợc ƣu tiên thăm dò, khai thác trƣớc.
Nhu cầu về thị trƣờng tiêu thụ: Sản xuất phải có thị trƣờng thì mới phát triển. Vì vậy, khi phân vùng triển vọng cũng phải tính đến nguyên tắc này.
Quy hoạch các khu di tích lịch sử nhƣ Cố Đô Hoa Lƣ, khu du lịch sinh thái Tràng An, chùa Bái Đính, Tam Cốc - Bích Động và rừng quốc gia Cúc Phƣơng trên địa bàn tỉnh Ninh Bình cũng đƣợc tính đến.
An ninh quốc phòng: Nguyên tắc này đƣợc đề cập đến do có những khu vực rất có tiềm năng và chất lƣợng tốt nhƣng để bảo vệ an ninh quốc gia nên việc thăm dò, khai thác không thể tiến hành đƣợc.
Tiềm năng tài nguyên và chất lƣợng đá dolomit: Đây là nguyên tắc quan trọng, khu vực nào có nguồn tài nguyên đá dolomit dồi dào, chất lƣợng tốt sẽ đƣợc ƣu tiên quy hoạch thăm dò và khai thác trƣớc, khu vực nào có tiềm năng hoặc chất lƣợng dolomit kém hơn sẽ ít đƣợc ƣu tiên hơn.
Lƣơng Quang Khang và nnk, 2005 đã phân vùng triển vọng đá dolomit trên địa bàn tỉnh Ninh Bình nhƣ sau:
Vùng rất có triển vọng: Bao gồm các diện tích tập trung nhiều đá dolomit có
tiềm năng tài nguyên lớn, đã có thị trƣờng tiêu thụ. Điều kiện địa lý thuận lợi và không nằm trong khu vực cấm hoạt động khoáng sản. Cần đƣợc tiến hành tìm kiếm
29
đánh giá và thăm dò phục vụ khai thác trƣớc mắt và lâu dài. Bao gồm các khu: Đông Sơn (thị xã Tam Điệp) và Phú Long - Kỳ Phú (huyện Nho Quan).
Vùng có triển vọng: Bao gồm các vùng tập trung đá dolomit có tiềm năng tài
nguyên, đá có chất lƣợng đáp ứng yêu cầu của nhiều ngành công nghiệp nhƣng có điều kiện địa lý, kinh tế còn hạn chế. Bao gồm các khu: Thạch Bình và Phú Sơn (huyện Nho Quan).
Vùng không có triển vọng: Bao gồm các khu phân bố các đá trầm tích thuộc
hệ tầng Suối Bàng, Nậm Thẳm, Tân Lạc và Đệ Tứ.
Qua điều tra, khảo sát thực địa, nghiên cứu cũng xác nhận sự có mặt của 4 diện tích phân bố tập trung nguyên liệu dolomit (hình 6) gồm: (i) khu Đông Sơn, thị xã Tam Điệp; (ii) khu Phú Long - Kỳ Phú, huyện Nho Quan; (iii) khu Thạch Bình, huyện Nho Quan; và (iv) khu Phú Sơn, huyện Nho Quan.
3.2. Khu Đông Sơn, thị xã Tam Điệp
Khu Đông Sơn thuộc địa bàn thị xã Tam Điệp với diện tích khoảng 2,5 km2, tổng tài nguyên - trữ lƣợng ở cấp C2 + P1 là 403.990,0 ngàn tấn, trong đó trữ lƣợng cấp C2 đạt 163.238,0 ngàn tấn với khoảng 5.484,0 ngàn tấn dolomit bị phong hóa, vỡ vụn (Theo Lƣơng Quang Khang và nnk, 2006). Tại khu vực này đã có một số moong khai thác dolomit của nhân dân địa phƣơng, chủ yếu khai thác dolomit vụn trong phần vỏ phong hóa cơ học.
Các thành tạo dolomit phân bố trùng với các dải đồi thoải, phân cắt ít. Đồi "Con Lợn" chính là mỏ dolomit Yên Đồng. Đây là một khối núi đá nhỏ nằm trong dải đá dolomit Đông Sơn. Diện lộ dolomit của khu Đông Sơn - Tam Điệp không nằm trong vùng cảnh quan du lịch, xa các khu dân cƣ và các khu công nghiệp. Tham gia vào cấu trúc địa chất khu Đông Sơn bao gồm các địa tầng thuộc hệ tầng Tân Lạc, hệ tầng Đồng Giao và một phần hệ tầng Đệ Tứ. Trong đó hệ tầng Đồng Giao chiếm diện tích chủ yếu trong khu vực này, bao gồm khối núi đá lớn "Nam Tam Điệp", các khối núi độc lập, dải núi đá phía tây hồ Yên Thắng. Hệ tầng bao gồm tập dƣới và tập trên, trong đó tập dƣới chính là nguồn nguyên liệu dolomit.
Tập dƣới bao gồm các dải đồi núi thấp phân bố ở phía đông dải núi đá Nam Tam Điệp và các đồi Con Lợn, Đồi Ngang, Núi Voi Dƣới, Núi Vàng nằm rải rác trong khu nghiên cứu nổi trên nền địa hình bề mặt nằm ngang nguồn gốc xâm thực bóc mòn. Thành phần thạch học bao gồm các lớp dolomit phân lớp dày và khối. Các lớp dolomit phân lớp dày, cắm về phía tây nam, góc dốc 30-40o, đôi khi đến 60o
. Dolomit màu xám xanh, bề mặt xù xì dạng đá vôi, đôi chỗ có các mạch nhỏ calcit