2.3.1. Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu
Bao gồm tham khảo, thu thập và tổng hợp các dạng tài liệu: các cơng trình nghiên cứu về địa chất, khống sản, trầm tích, kiến tạo, có liên quan tới khu vực ven biển Cửa Tùng - Cửa Việt, Quảng Trị. Trong quá trình thu thập tổng hợp tài liệu, học viên đặc biệt quan tâm và sử dụng nguồn tài liệu của Liên đoàn Địa chất Bắc Trung Bộ. Trong đó tài liệu chính là báo cáo kết quả thực hiện đề án “Điều tra, đánh giá triển vọng sa khoáng ven biển từ Thanh Hoá đến Thừa Thiên
Huế”; Các báo cáo tìm kiếm, thăm dị và tài liệu khai thác các mỏ titan - zircon sa khoáng trong phạm vi khu vực ven biển Cửa Tùng - Cửa Việt, Quảng Trị.
2.3.2. Các phương pháp nghiên cứu thực địa
Việc nghiên cứu thực địa được tiến hành bằng các lộ trình khảo sát các điểm lộ, khoan đào lấy mẫu phục vụ nghiên cứu địa tầng, đo đạc các dị thường bằng các phương pháp địa vật lý, lấy mẫu phân tích chất lượng và chụp ảnh bề mặt địa hình khu vực nghiên cứu...
2.3.2.1. Lộ trình khảo sát địa chất
Mục tiêu nhiệm vụ của phương pháp là lộ trình điều tra phát hiện và khoanh định các thân quặng quặng sa khoáng và làm rõ đặc điểm phân bố của chúng, đồng thời lựa chọn các thân quặng triển vọng để đánh giá chi tiết.
Lộ trình được tiến hành theo các tuyến vng góc hoặc gần vng góc với phương kéo dài của trầm tích, khoảng cách giữa các hành trình cách nhau 350÷450m, điểm quan sát cách nhau 200÷250m, mật độ điểm quan sát 7 điểm/km2. Trên hành trình mơ tả liên tục và thu thập các tài liệu về địa hình, địa mạo; đặc điểm, thành phần trầm tích và các thơng tin về dân cư, tình trạng thảm thực vật; đặc điểm đường bờ biển… Dọc hành trình sử dụng máy đo xạ CPΠ-68- 01, mở máy liên tục để quan sát các dị thường xạ; số liệu được ghi 25 m/1điểm và đan dày chi tiết hóa dị thường với khoảng cách tuyến 100m, điểm đo trên tuyến 10÷20m.
Lộ trình sử dụng bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 (hoặc 1:50.000 phóng lên tỷ lệ 1:25.000 đối với vùng chưa có bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000), hệ VN-2000 kinh tuyến trục 105o, múi chiếu 6o. Các điểm khảo sát địa chất, vết lộ đá gốc, vị trí lấy mẫu trọng sa…được định vị bằng GPS và địa bàn thước dây.
2.3.2.2. Phương pháp lấy mẫu
gặp đối tượng chứa quặng hoặc dị thường địa vật lý và được bố trí lấy kiểm tra cho tất cả các đối tượng chứa quặng. Mẫu được lấy ở hố sâu 0,4÷0,7m với trọng lượng 1kg, rút gọn lấy 500g gửi gia cơng, phân tích, cịn lại đãi ngay tại thực địa để có thơng tin cho cơng tác tìm kiếm.
2.3.2.3. Cơng tác khoan
Công tác khoan là phương pháp chủ đạo để đánh giá quy mô, chất lượng, tiềm năng các thân quặng sa khống. Do trầm tích chứa quặng phổ biến có chiều dày <12m, nên cơng trình khoan sử dụng chủ yếu là khoan tay kiểu Úc, còn khoan máy chỉ áp dụng hạn chế cho một số khu vực có tầng quặng dày hơn 12m. - Khoan tay nhằm tìm kiếm và đánh giá các thân sa khoáng titan - zircon. - Khoan lấy mẫu tại các bãi triều thấp.
- Các lỗ khoan được bố trí theo mạng lưới.
- Sử dụng thiết bị khoan kiểu Úc. Loại thiết bị khoan này có ưu điểm tỷ lệ lấy mẫu cao, hạn chế được hiện tượng lẫn mẫu, trọng lượng khoan nhẹ, gọn, dễ tháo lắp di chuyển, phù hợp với đối tượng nghiên cứu, tuy nhiên khoan hoàn tồn bằng thủ cơng nên độ sâu khoan thường chỉ từ 10÷15m.
Bộ thiết bị khoan gồm (ảnh 2.1):
+ Lưỡi khoan bi có đường kính ngồi = 42mm, được gắn liền với ống
mẫu.
+ Ống mẫu dài 1,4m, có đường kính ngồi = 42mm, đường kính trong
(lõi khoan) = 37mm được gắn với lưỡi khoan và cần khoan.
+ Cần khoan có đường kính = 32mm; dài 1,0m được nối với nhau bằng ren thơ dễ tháo lắp.
+ Ống chống có đường kính = 50mm; dài 1,0m được nối với nhau bằng ren thô dễ tháo lắp.
Ảnh 2.1. Thiết bị khoan tay kiểu Úc
- Mẫu khoan lấy lên được sắp xếp trên khay tơn kích thước 1m x 0,01m x 0,01m theo thứ tự chiều sâu lỗ khoan và mẫu được mô tả chi tiết, lựa chọn để gửi phân tích.
2.3.2.4. Các phương pháp địa vật lý
a. Phương pháp đo xạ đường bộ
Phương pháp nhằm tìm kiếm, phát hiện và theo dõi sự duy trì của các dị thường xạ liên quan đến các thân quặng sa khoáng. Thiết bị đo sử dụng máy đo xạ đường bộ CPΠ-68–01. Máy có độ nhạy tốt, ổn định trong suốt thời gian thực hiện.
Mạng lưới đo: khoảng cách tuyến đo xạ từ 250m đến 500m, điểm đo cách nhau 20m, khi gặp dị thường đo chi tiết hoá theo mạng lưới 100 x 10m.
Phương pháp nhằm phát hiện, kiểm tra sự tồn tại của các thân quặng sa khống nằm dưới lớp phủ có chiều dày từ 0,8m đến 2m ở khu vực trên mặt có biểu hiện quặng sa khoáng nghèo. Thiết bị đo sử dụng máy đo xạ đường bộ CPΠ-68-01, được kiểm định theo quy định.
Các tuyến đo lỗ chng được bố trí ở các khu vực có dự kiến thiết kế khoan điều tra phát hiện quặng tỷ lệ 1: 25.000, bước đo trên tuyến 20m, khi gặp dị thường đan dày 5m hoặc 10m nhằm đảm bảo mỗi dị thường khống chế được 3 giá trị đo. Tại mỗi vị trí đo được tiến hành đục lỗ sâu từ 0,7 m đến 1,6m.
c. Phương pháp đo khí phóng xạ (eman)
Phương pháp này nhằm phát hiện đối tượng chứa sa khoáng nằm sâu dưới lớp phủ, khoanh định diện tích có dị thường khả năng liên quan đến sa khống và xác định làm rõ bản chất dị thường.
Công tác đo eman sử dụng máy đo RAD7 do công ty DURRIGE của Hoa Kỳ sản xuất. Mạng lưới đo eman trùng mạng lưới đo gamma lỗ choòng, khoảng cách các điểm đo 60m.
d. Cơng tác lấy và phân tích mẫu tham số xạ
Phương pháp này nhằm mục đích nghiên cứu mối quan hệ giữa trường phóng xạ với quặng sa khống. Mẫu được lấy trong các thân quặng, vây quanh quặng, phân bố trên mặt hoặc trong lỗ khoan, đại diện cho các vùng khác nhau.
2.3.3. Phương pháp nghiên cứu trong phịng
2.3.3.1. Phương pháp phân tích độ hạt
+ Phương pháp rây: sử dụng để phân cấp hạt đối với các mẫu có thành
phần chủ yếu là cát bột tới cuội sạn. Mẫu lấy phân tích khoảng 200gam, được trộn đều chia làm 4 phần, lấy đối đỉnh một nửa để phân tích. Sau đó được sấy khơ rồi mang rây qua các rây có kích thước lỗ từ 0,063mm đến 3,15mm; 5,0mm đến 7,0mm (tùy từng loại mẫu sẽ có nhiều hay ít cấp hạt). Các phần trầm tích
nằm lại trên rây sẽ được mang cân và sau đó tính ra hàm lượng phần trăm của chúng có trong mẫu.
+ Phương pháp phân tích Pipet: sử dụng phân tích độ hạt cho các trầm
tích hạt mịn: bùn sét, mẫu được lấy khoảng 100÷150gam, chia đối đỉnh, lấy một nửa mang phân tích. Mẫu được hòa trộn đều trong ống nghiệm chuyên dụng cùng với nước cất. Bản chất của phương pháp này là phân cấp độ hạt theo tốc độ lắng đọng của trầm tích trong môi trường nước (theo công thức của Stôc) tốc độ lắng đọng của hạt trầm tích nhanh hay chậm phụ thuộc vào trọng lượng, hình dáng và kích thước của hạt. Sau những khoảng thời gian nhất định sẽ có cấp hạt nhất định lắng đọng. Dựa vào những khoảng thời gian đó, người ta sẽ gạn lấy phần trầm tích lắng đọng ở đáy bình. Phần trầm tích này được mang sấy khô, đem cân để tính ra phần trăm cấp hạt, phần dung dịch còn lại được cho sang ống nghiệm khác để tiếp tục lắng đọng và phân chia các cấp hạt tiếp theo. Công việc tiếp diễn cho tới khi dung dịch lắng đọng hết (tới cấp hạt < 0,001mm).
Các phương pháp phân tích nêu trên thường được sử dụng kết hợp với nhau. Kết quả cuối cùng của phân tích độ hạt sẽ xác định thành phần (%) từng cấp hạt trầm tích có trong mẫu, đồ thị đường cong tích lũy, đồ thị đường cong phân bố cấp hạt và các giá trị thông số độ hạt Md: kích thước hạt trung bình (mm), So: độ chọn lọc, Sk: giá trị bất đối xứng,... Các giá trị này sẽ giúp luận giải cho điều kiện thành tạo của trầm tích cũng như giúp nghiên cứu điều kiện thủy thạch động lực của mơi trường lắng đọng trầm tích.
2.3.3.2. Nhóm phương pháp phân tích trọng sa
a. Gia công phân loại mẫu trọng sa
+ Chuẩn bị mẫu: Mẫu được sấy khô, qua rây 1mm để loại bỏ vỏ sò ốc,
que lá, sau đó cho vào dụng cụ chia đối đỉnh để chia mẫu và lấy trọng lượng từ 30 - 60g để gia cơng, phân loại và phân tích, cịn lại lưu phân tích.
Tuỳ thuộc đặc điểm mẫu, sẽ điều chỉnh trọng lượng phần mẫu gia cơng cho phù hợp. Nếu mẫu có độ hạt nhỏ, lượng sét nhiều >20% sẽ lấy trọng lượng từ 40 - 60g, nếu mẫu có độ hạt trung bình, lượng sét ít, lấy trọng lượng từ 30 - 35g. Phần mẫu đưa gia công, phân loại được cân trọng lượng bằng cân kỹ thuật có độ chính xác 10-2 g.
+ Rửa trong nước để loại bỏ sét, mùn. Thông thường, mẫu trọng sa tự
nhiên của sa khống ven biển khơng đãi hoặc chỉ rửa sét, mùn, nhưng thực tế gia công, phân loại mẫu vùng ven biển Thanh Hố cho thấy, mẫu có hàm lượng sét, mùn khá lớn và độ hạt quặng rất nhỏ, nếu khơng tách sét, mùn trước, thì khi lọc qua dung dịch nặng bromofooc, phần sét, mùn sẽ ơm bọc khống vật nặng, cản trở không cho lắng xuống dưới, do vậy thường sót khống vật nặng trong phần nhẹ. Phần sét mùn thải được sấy khơ và kiểm tra trên kính hiển vi, cân xác định trọng lượng để gộp với phần nhẹ sau khi lọc. Nếu trong phần sét, mùn có lẫn khoáng vật nặng, phải tiếp tục đãi để lấy phần khống vật cịn sót.
+ Lọc qua dung dịch nặng bromofooc để tách phần nặng và phần nhẹ.
Phần nặng và phần nhẹ sau lọc được sấy khô, cân trọng lượng, riêng phần nhẹ được kiểm tra dưới kính để phát hiện các khoáng vật nặng cịn sót. Nếu có khống vật nặng sót lại, tiếp tục lọc bromofooc phần nhẹ cho đến khi khơng cịn khoáng vật nặng lẫn trong phần nhẹ. Phần nặng được phân loại bằng nam châm chuyên dụng, tách ra 3 phần: điện từ, không điện từ nặng và từ cảm, sau đó cân trọng lượng từng phần và mang phân tích duới kính hiển vi.
Hình 2.6. Sơ đồ gia cơng mẫu trọng sa
Sét Q2 Khoáng vật nặng Mẫu cơ bản 5000 - 1500g Lấy ~ 200 g
Lưu phân tích Cân 20-30g
Tách sét Cát
Q1
Lọc Bromofooc Phần nhẹ kiểm tra
dưới kính
Rửa, sấy
Cân
Phân loại bằng nam châm
KV từ tính KV điện từ KV phi từ
Cân Cân
Phân tích
Xác định hàm lượng và tính khối lượng các khống vật (g)
Sấy khô Lưu địa chất
Q3 Phân tích Cân Phân tích Rây 1mm Q4 Thải Sấy
b. Phân tích mẫu trọng sa
Để nghiên cứu thành phần khoáng vật và đánh giá tài nguyên, trữ lượng sa khống ven biển, phân tích trọng sa là phương pháp chủ đạo.
Từng phần khoáng vật nặng điện từ, khơng điện từ, từ cảm được phân tích dưới kính hiển vi ánh sáng phản xạ có độ phóng đại 10 - 60 lần theo quy trình phân tích mẫu trọng sa tự nhiên, để xác định phần trăm thể tích các khống vật chứa titan (ilmenit, rutin, leucocen, anatas, brukit), zircon và monazit ở dưới kính trọng sa. Từ phần trăm thể tích tính chuyển ra được khối lượng (gam) các khoáng vật titan, zircon và monazit có trong mẫu; từ đó tính được phần trăm khối lượng các khoáng vật này trong quặng ngun khai theo cơng thức:
% 100 ) 100 ( 4 1 3 Q Q a d a d a A Trong đó: a: là % thể tích khống vật cần tính
d: là tỷ trọng khống vật đang tính hàm lượng
4: tỷ trọng trung bình các khống vật trong các phần
Q3: trọng lượng các phần nặng sau phân chia Q1: trọng lượng mẫu ban đầu
A: hàm lượng % khống vật cần tính trong quặng ngun khai
Để đánh giá chất lượng phân tích trọng sa, tiến hành kiểm tra nội bộ 5% và kiểm tra ngoại bộ 2% mẫu cơ bản.
c. Phân tích mẫu trọng sa tồn phần
Phân tích trọng sa tồn phần để xác định và tính hàm lượng phần trăm tất cả các khống vật có trong mẫu (khoảng 15 khống vật).
d. Phân tích mẫu thể trọng
Phân tích thể trọng nhằm xác định độ ẩm, thể trọng quặng phục vụ cho cơng tác dự tính, dự báo tài nguyên. Mẫu thể trọng nhỏ được phân tích xác định thể trọng tự nhiên, thể trọng khơ và hệ số nở rời của cát quặng.
2.3.3.3. Nhóm phương pháp phân tích hóa
- Phân tích hố tinh quặng titan
Nhằm xác định thành phần hoá học (tỷ lệ % trọng lượng các oxyt) của tinh quặng ilmenit, xác định thành phần có ích và thành phần có hại trong tinh quặng, từ đó đánh giá chất lượng quặng. Yêu cầu phân tích 13 chỉ tiêu: TiO2, Al2O3,V2O5, S, P2O5, CaO, MgO, FeO, Fe2O3, MnO, Cr2O3, ZrO2, SiO2. Kết quả phân tích, xử lý đã giúp cho việc đánh giá chất lượng quặng ilmenit. Hầu hết chất lượng quặng đều đáp ứng u cầu cơng nghiệp.
- Phân tích hố tinh quặng zircon
Nhằm xác định thành phần hoá học (tỷ lệ % trọng lượng các oxyt) của tinh quặng zircon, từ đó đánh giá chất lượng quặng. Yêu cầu phân tích 9 chỉ tiêu: ZrO2, TiO2, SiO2, Fe2O3, Al2O3, ThO2, U3O8, P2O5, HfO2. Kết quả phân tích, xử lý đã giúp cho việc đánh giá chất lượng quặng zircon. Hầu hết chất lượng quặng đều đáp ứng yêu cầu công nghiệp.
- Phân tích quang phổ ICP đồng thời 36 chỉ tiêu
Phân tích quang phổ ICP đồng thời 36 chỉ tiêu nhằm xác định các nguyên tố đất hiếm và nguyên tố phóng xạ có trong các khống vật và thân quặng. Từ đó đánh giá ý nghĩa kinh tế của chúng.
2.3.4. Phương pháp đánh giá tài nguyên khoáng sản
Để đánh giá tiềm năng tài nguyên sa khoáng titan – zircon khu vực ven biển Cửa Tùng - Cửa Việt, Quảng Trị, học viên căn cứ vào cơ sở tài liệu địa chất – khống sản hiện có, các kết quả khảo sát thực địa, kết quả tìm kiếm đánh giá, thăm dò, các kết quả lấy mẫu và phân tích mẫu trọng sa,…khoanh định các diện tích có triển vọng sa khống; đồng thời lựa chọn các phương pháp dự báo cho từng khu vực có mức độ triển vọng khác nhau. Phương pháp đánh giá tài nguyên dự báo được tiến hành theo các bước sau:
- Phân chia và khoanh nối định hướng các đối tượng (khu vực chứa quặng có triển vọng, trường quặng hoặc các mỏ có tiềm năng) đánh giá dự báo trên cơ sở bản đồ địa chất - dự báo.
- Đánh giá tài nguyên sa khoáng ven biển trong ranh giới các đối tượng được khoanh nối.
Trong phạm vi vùng nghiên cứu, do áp dụng nhiều phương pháp tìm kiếm khác nhau nên các chủng loại thông tin thu nhận được tương đối đa dạng, nhưng số lượng của từng chủng loại cịn hạn chế và tính đại diện chưa cao. Vì vậy, luận văn chỉ áp dụng một số phương pháp để dự báo tài nguyên sa khoáng titan - zircon như sau:
a. Phương pháp trung bình số học
Phương pháp trung bình số học được áp dụng tương đối rộng rãi trong dự báo tài ngun khống sản, do quy trình tính tốn đơn giản nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy cần thiết. Theo phương pháp này tài nguyên khoáng sản được tính theo cơng thức:
Q = V x D x C = S x M x D x C Trong đó:
Q - Tài ngun khống sản (tấn);
S - Diện tích tính tài nguyên (ngàn m2);
D - Thể trọng đối tượng chứa khoáng sản (tấn/m3); C - Hàm lượng thành phần có ích;
M - Chiều dày tầng chứa quặng sa khoáng (tầng sản phẩm);