CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG ĐỆ TỨ VÙNG NGHIÊN CỨUĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG ĐỆ TỨ VÙNG NGHIÊN CỨU
3.3. Kết quả nghiên cứu chất lượng các vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên
3.3.2. Nhóm vật liệu khoáng xây dựng hạt thô
Để đánh giá khả năng sử dụng chúng làm vật liệu xây dựng cho các lĩnh vực khác nhau, nghiên cứu sinh đã thu thập tài liệu đã có ở các mỏ đã và đang khai thác, đồng phân tích bổ sung về thành phần khoáng hóa, độ hạt, cơ lý.... Kết quả được trình bày ở các bảng 3.8, 3.9, 3.10.
Bảng 3.8. Thành phần hạt, hệ số độ hạt thành tạo vật liệu khoáng trầm tích Đệ Tứ
Thành tạo
aQ11tm [22]
a,apQ12
amQ12 a,apQ13(1) ambQ13(1)
amQ13(1) a,apQ13(2)
mQ13(2)
ambQ13(2)
amQ13(2) a,apQ21
abmQ21
mQ22 abmQ22
amQ22
a,apQ23 mabQ23 mvQ23
Bảng 3.9. Thành phần khoáng vật vật liệu khoáng hạt thô Đệ Tứ vùng nghiên cứu Thành
tạo vật Số
Thạch
liệu mẫu illit
khoáng anh
mQ13(2) 5 81-96 1-4
mQ22 ~150 98-99 0,78
mvQ23 ~150 95-96 -
Bảng 3.10. Thành phần hóa học các thành tạo vật liệu khoáng hạt thô Đệ Tứ vùng nghiên cứu
Thành tạo
Số vật liệu
mẫu
SiO2 TiO2
khoáng
mQ13(2) 5 86,77-96,69 0,14-0,75
mQ22 150 98,42-99,49 0,005-0,08
mvQ23 150 95,89 0,74
90
Bảng 3.11. Kết quả thăm dò cát cuội sỏi xây dựng vùng nghiên cứu (Nguồn: Cục Kiểm soát hoạt động khoáng sản miền Trung)
Mỏ, điểm khoáng sản
Sông Nhùng, Hải Lăng Sông Thạch Hãn
Sông Thạch Hãn, Như Lệ Sông Thạch Hãn, Hải Lệ Sông Thạch Hãn, Hải Lệ Sông Bến Hải
Lại Bằng, sông Bồ Khe Băng, sông Bồ Thôn Hạ, sông Hương Thủy Biều, sông Hương Thủy Bằng, sông Hương Thôn Hộ, Hương Trà Thủy Biều, sông Hương Cồn Sen, Phú Lộc
Điền Hương 1, Phong Điền Điền Hương 2, Phong Điền Quảng Ngạn, Quảng Điền Phú Đa, Phú Vang
Vinh An, Phú Vang
Từ số liệu ở các bảng trên, cho phép đánh giá chất lượng các vật liệu khoáng xây dựng hạt thô như sau:
3.3.2.1. Phụ nhóm cát, cuội, sỏi xây dựng
Như đã trình bày ở bảng 3.2, không những đất loại sét mà tiềm năng khoáng sản cát cuội sỏi như là vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên cũng rất lớn. Một số thành tạo trầm tích hạt thô xuất lộ ngay trên mặt nên khá thuận lợi trong thăm dò, khai thác. Trong khoảng 10 năm gần đây, khối lượng cát cuội sỏi xây dựng do các doanh nghiệp thăm dò, đánh giá trữ lượng được minh họa ở bảng 3.11.
Từ số liệu minh họa ở bảng 3.11 dễ dàng nhận thấy: khối lượng cát cuội sỏi do các đơn vị được cấp phép thăm dò, khai thác quá ít so với nhu cầu thực tế cũng như khối lượng cát cuội sỏi khai thác trái phép cung cấp.
a) Trầm tích biển Pleistocen thượng phần trên (mQ13(2))
Trầm tích này xuất lộ ở nhiều nơi, gồm các thành tạo trầm tích biển, thành phần là cát hạt mịn màu vàng nghệ, vàng nâu. Địa tầng từ trên xuống gồm:
+ Lớp 1: cát có lẫn rễ cây và xác thực vật hình thành do thảm thực vật phát triển trên thân khoáng sản cát tạo thành, cát có màu vàng xám, nâu đen, chiều dày trung bình là 0,30m;
+ Lớp 2: cát hạt mịn màu vàng nghệ, vàng nâu, thành phần thạch học chủ yếu là thạch anh.
- Đặc điểm thành phần vật chất
+ Thành phần hạt: kết quả lấy phân tích mẫu cát tại 06 vị trí cho kết quả như ở
bảng 3.12.
Bảng 3.12. Thành phần hạt các mẫu cát trầm tích biển Pleistocen thượng phần trên ký hiệu
mẫu ĐC1 ĐC6 ĐC10-1
ĐC11 ĐC16
ĐC23 Yêu cầu kỹ thuật
Qua kết quả trên cho thấy cát mịn trầm tích biển Pleistocen thượng, phần trên đạt tiêu chuẩn cát mịn sử dụng trong xây dựng.
+ Thành phần khoáng vật của cát: kết quả khảo sát đánh giá lớp cát hạt mịn có màu vàng nghệ, vàng nâu ở vùng nghiên cứu cho thấy thành phần khoáng vật chính của cát là thạch anh chiếm tỉ lệ 81 - 96%, phần còn lại là các khoáng vật trọng sa.
Để đánh giá hàm lượng các khoáng vật trọng sa trong cát đã phân tích 6 mẫu, kết quả như ở bảng 3.13.
Bảng 3.13. Kết quả phân tích thành phần khoáng vật các mẫu trầm tích biển Pleistocen thượng phần trên
Số hiệu
TT mẫu
1 ĐC1
2 ĐC6
3 ĐC10-1
4 ĐC11
5 ĐC16
6 ĐC23
Kết quả phân tích hàm lượng mica ở 06 mẫu cho kết quả hàm lượng thấp nhất là 0,12%, cao nhất là 0,6%. Qua đó cho thấy hàm lượng các khoáng vật nặng trong cát rất thấp, trung bình từ 0,1 - 1,0%, không có khả năng khai thác sa khoáng hay khoáng sản khác có giá trị cao hơn. Hàm lượng khoáng vật dễ bị phong hóa thấp, trung bình 0,5%. Đối chiếu với TCVN 7570:2006 cho thấy: cát ở vùng nghiên cứu đạt yêu cầu chất lượng cát xây dựng về thành phần khoáng vật.
+ Thành phần hóa học của cát: kết quả phân tích hóa học cơ bản 06 mẫu cát cho kết quả ở bảng 3.14.
93
Bảng 3.14. Thành phần hóa học các mẫu trầm tích biển Pleistocen thượng phần trên
TT
1 2 3 4 5 6
Đối chiếu kết quả trên với tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 cho thấy: cát trong vùng nghiên cứu đạt yêu cầu chất lượng cát xây dựng về thành phần hóa học.
+ Tính chất cơ lý của cát: qua kết quả phân tích các tính chất vật lý 06 mẫu cát cho kết quả ở bảng 3.15.
Bảng 3.15. Kết quả phân tích cơ lý các mẫu cát biển Pleistocen thượng phần trên
Mẫu ĐC1 ĐC6 ĐC10-1
ĐC11 ĐC16 ĐC23 Yêu cầu kỹ thuật
cát mịn
Đối chiếu kết quả trên với tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 cho thấy: cát trong vùng nghiên cứu đạt yêu cầu chất lượng cát xây dựng về tính chất cơ lý để phục vụ cho chế tạo bê tông cấp độ bền thấp hơn B15 (tức là mác bê tông < 200) và chế tạo vữa xây trát thông thường mác nhỏ hơn hoặc bằng M5.
94
+ Tính chất công nghệ: qua kết quả phân tích các tính chất công nghệ nhưkhối lượng thể tích xốp, hàm lượng bùn bụi sét, hàm lượng sét cục, hàm lượng tạp chất hữu cơ và hàm lượng cỡ hạt ≤ 0,14mm của 6 mẫu cát cho kết quả ở bảng 3.16.
Bảng 3.16. Tổng hợp giá trị tính chất công nghệ mẫu cát biển Pleistocen thượng phần trên
TT Ký hiệu mẫu
1 2 3
4 5 6 Yêu cầu kỹ thuật cấp độ bền bêtông > B30 Yêu cầu kỹ thuật cấp độ bền bêtông ≤ B30
Yêu cầu kỹ thuật vữa
+ Hàm lượng bùn bụi sét: kết quả phân tích thành phần bùn bụi sét 06 mẫu cát
cho hàm lượng bùn bụi sét thấp nhất 1,53%, cao nhất 1,79%. So sánh với yêu cầu kỹ thuật ≤ 3,0% cho thấy tất cả các mẫu đều đạt yêu cầu.
+ Lượng sét cục: kết quả phân tích lượng sét cục 06 mẫu cát cho hàm lượng sét cục thấp nhất 0,0%, cao nhất 0,06%. So sánh với yêu cầu kỹ thuật ≤ 0,25% cho
thấy tất cả các mẫu đều đạt yêu cầu.
+ Tạp chất hữu cơ: kết quả phân tích hàm lượng hữu cơ 06 mẫu cát cho thấy tất cả các mẫu đều không thấp hơn màu chuẫn, đều đạt yêu cầu kỹ thuật.
+ Hàm lượng Cl-: kết quả phân tích hàm lượng Cl- của 06 mẫu cát cho hàm
95
lượng Cl- thấp nhất 0,0025%, cao nhất 0,0036%. So sánh với yêu cầu kỹ thuật <
0,01 - 0,05% cho thấy tất cả các mẫu đều đạt yêu cầu.
Ảnh 3.7. Điểm khảo sát và lấy mẫu cát vàng tháng 5/2017 tại Thừa Thiên Huế
Như vậy, chất lượng cát của lớp cát hạt mịn màu vàng nghệ, vàng nâu đạt các tiêu chuẫn kỹ thuật quy định tại TCVN 7570:2006 và TCVN 7572:2006 đối với loại cát hạt mịn được sử dụng trong xây dựng để chế tạo bê tông cấp thấp từ B15 - B25
96
và để chế tạo vữa mác nhỏ hơn hoặc bằng M5.
b) Trầm tích biển Holocen trung (mQ22): vùng nghiên cứu có 3 khu vực tập trung cát (mQ22) được quy hoạch để thăm dò, khai thác gồm Gio Linh, Hải Lăng và Phong Điền. Phần diện tích còn lại với diện phân bố khá lớn có màu trắng xám hạt mịn, các nghiên cứu trước đây cho thấy không đáp ứng tiêu chuẩn để làm thủy tinh cao cấp hay những loại sản phẩm khác có giá trị tương tự.
97
- Đặc điểm thành phần hạt: kết quả phân tích thành phần hạt 08 mẫu được thể hiện ở bảng 3.17.
Bảng 3.17. Thành phần hạt các mẫu cát trầm tích biển Holocen trung ký hiệu
mẫu ĐC21 ĐC22 ĐC26 ĐC24 ĐC28 ĐC30 ĐC32 ĐC34 Yêu cầu kỹ thuật
Kết quả trên cho thấy: cát mịn trầm tích biển Holocen trung đạt tiêu chuẩn cát mịn sử dụng trong xây dựng.
- Thành phần khoáng vật của cát: khoáng vật chính của cát là thạch anh chiếm
98
tỉ lệ 89 - 97%, phần còn lại là các khoáng vật trọng sa. Để đánh giá hàm lượng các khoáng vật trọng sa trong cát đã phân tích 08 mẫu cát, kết quả thể hiện ở bảng 3.18.
Bảng 3.18. Kết quả phân tích khoáng vật các mẫu cát trầm tích biển Holocen trung Hàm lượng khoáng vật sa khoáng (%)
Số
TT hiệu
mẫu
1 ĐC21
2 ĐC22
3 ĐC24
4 ĐC26
5 ĐC28
6 ĐC30
7 ĐC32
8 ĐC34
Hàm lượng các khoáng vật nặng trong cát rất thấp, trung bình từ 0,1 - 1,0%, không có khả năng khai thác sa khoáng hay khoáng sản khác có giá trị cao hơn. Đối chiếu với TCVN 7570:2006: cát có thành phần khoáng vật đạt yêu cầu chất lượng cát xây dựng.
+ Thành phần hóa học: kết quả phân tích hóa học cơ bản 08 mẫu cát cho kết quả như ở bảng 3.19.
Bảng 3.19. Thành phần hóa học các mẫu cát trầm tích biển Holocen trung
TT
1 2
3 4
99
5 ĐC28
6 ĐC30
7 ĐC32
8 ĐC34
Đối chiếu TCVN 7570:2006: cát có thành phần hóa học đạt yêu cầu chất lượng cát xây dựng.
- Tính chất cơ lý của cát: kết quả phân tích các tính chất cơ lý 08 mẫu cát cho kết quả ở bảng 3.20.
Bảng 3.20. Tính chất cơ lý các mẫu cát cát trầm tích biển Holocen trung
Mẫu ĐC21 ĐC22 ĐC24 ĐC26 ĐC28 ĐC30 ĐC32 ĐC34 Yêu cầu kỹ thuật
cát mịn Theo TCVN 7570:2006: cát đạt yêu cầu chất lượng để dùng cho chế tạo bê tông cấp < B15 và chế tạo vữa mác M5.
- Tính chất công nghệ:
Qua kết quả phân tích các tính chất công nghệ: khối lượng thể tích xốp; các hàm lượng bùn bụi sét, sét cục, tạp chất hữu cơ và cỡ hạt ≤ 0,14mm của 08 mẫu cát cho kết quả như ở bảng 3.21.
100
Bảng 3.21. Tổng hợp giá trị tính chất công nghệ các mẫu cát biển Holocen trung
TT
1 2 3 4 5 6 7 8 Yêu cầu kỹ thuật cấp độ bền bêtông > B30 Yêu cầu kỹ thuật cấp độ bền bêtông ≤ B30 Yêu cầu kỹ thuật vữa
+ Hàm lượng bùn bụi sét: kết quả phân tích thành phần bùn bụi sét 08 mẫu cát
cho hàm lượng thấp nhất 1,25%, cao nhất 1,5%. So sánh với yêu cầu kỹ thuật (≤
3,0%) cho thấy tất cả các mẫu đều đạt yêu cầu.
+ Lượng sét cục: kết quả phân tích lượng sét cục 08 mẫu cát cho hàm lượng sét cục thấp nhất 0,02%, cao nhất 0,05%. So sánh với yêu cầu kỹ thuật (≤ 0,25%) thì tất cả các mẫu đều đạt yêu cầu.
+ Tạp chất hữu cơ: theo kết quả phân tích 08 mẫu cát thì tất cả các mẫu đều không thấp hơn màu chuẫn, đều đạt yêu cầu kỹ thuật.
+ Hàm lượng Cl-: kết quả phân tích 08 mẫu cát cho hàm lượng Cl- thấp nhất 0,002%, cao nhất 0,003%. So với yêu cầu kỹ thuật (< 0,01 - 0,05%) thì tất cả các mẫu đều đạt yêu cầu.
Như vậy, cơ bản đạt yêu cầu kỹ thuật theo Tiêu chuẩn TCVN 7570:2006, đáp ứng yêu cầu đối với cát hạt mịn dùng để chế tạo vữa xi măng. Tuy nhiên, hàm lượng hạt trên sàng 0,315mm và 0,14mm tương đối nhiều, môđun độ lớn cát thay
101
đổi từ 1,65 đến 1,72 là đáp ứng yêu cầu làm vữa tô trát nhưng chưa đạt yêu cầu đối với cốt liệu nhỏ để chế tạo bê tông nên cần nghiên cứu phối trộn với cát sông hoặc đá mi, cát nghiền để cải thiện tính chất, thành phần hạt và môđun độ lớn để phù hợp yêu cầu của tiêu chuẩn về cốt liệu nhỏ cho bê tông.
c) Trầm tích biển, biển gió Holocen thượng: trầm tích này phân bố dọc bờ
biển vùng nghiên cứu, hình thành các dải, cồn đụn cát ven bờ. Cát có màu vàng nhạt, xám vàng và thường chứa sa khoáng.
- Đặc điểm thành phần hạt của cát: kết quả phân tích 05 mẫu cho kết quả cho kết quả như ở bảng 3.22.
Bảng 3.22. Thành phần hạt cát nguồn gốc hỗn hợp biển, biển gió Holocen thượng ký hiệu
mẫu ĐC25 ĐC27 ĐC29 ĐC31 ĐC33 Yêu cầu kỹ thuật
Kết quả trên cho thấy: cát đạt tiêu chuẩn cát mịn sử dụng trong xây dựng.
- Thành phần khoáng vật của cát: theo kết quả phân tích, thành phần khoáng vật chính của cát là thạch anh chiếm tỉ lệ 85 - 98%, phần còn lại là các khoáng vật trọng sa, kết quả thể hiện ở bảng 3.23.
Bảng 3.23. Kết quả phân tích trọng sa 5 mẫu cát biển, biển gió Holocen thượng
Số
TT hiệu
mẫu
1 ĐC25
2 ĐC27
3 ĐC29 4 ĐC31 5 ĐC33
Kết quả cho thấy: hàm lượng các khoáng vật nặng trong cát rất thấp, trung bình từ 0,1 - 1,0%, không có khả năng khai thác sa khoáng hay khoáng sản khác có giá trị cao hơn. Đối chiếu với TCVN 7570:2006: cát có thành phần khoáng vật đạt yêu cầu chất lượng cát xây dựng.
- Thành phần hóa học của cát: kết quả phân tích hóa học cơ bản 05 mẫu cát cho kết quả như ở bảng 3.24.
Bảng 3.24. Thành phần hóa học các mẫu cát biển, biển gió Holocen thượng
TT
1 2 3 4 5
Đối chiếu kết quả trên với tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 cho thấy: cát có thành phần hóa học đạt yêu cầu chất lượng cát xây dựng.
- Tính chất cơ lý của cát: kết quả phân tích các tính chất cơ lý 05 mẫu cát cho kết quả ở bảng 3.25.
Bảng 3.25. Tính chất cơ lý các mẫu cát biển, biển gió Holocen thượng Mẫu
ĐC25 ĐC27 ĐC29
ĐC31
ĐC33 Yêu cầu kỹ thuật cát mịn
Theo TCVN 7570:2006: cát đạt yêu cầu chất lượng cát xây dựng để chế tạo bê tông cấp < B15 và chế tạo vữa mác M5.
- Tính chất công nghệ: kết quả phân tích các tính chất công nghệ: khối lượng thể tích xốp; các hàm lượng bùn bụi sét, sét cục, tạp chất hữu cơ và hàm lượng cỡ hạt ≤ 0,14mm của 05 mẫu cát cho kết quả như ở bảng 3.26.
Bảng 3.26. Tổng hợp tính chất công nghệ cát biển, biển gió Holocen thượng
TT
1 2 3 4 5 Yêu cầu kỹ thuật cấp độ bền bêtông > B30 Yêu cầu kỹ thuật cấp độ bền bêtông ≤ B30 Yêu cầu kỹ thuật vữa
+ Hàm lượng bùn bụi sét: hàm lượng bùn bụi sét thấp nhất 0,76%, cao nhất 1,02%. Với yêu cầu kỹ thuật ≤ 3,0% thì tất cả 5 mẫu đều đạt yêu cầu.
+ Lượng sét cục: kết quả phân tích 06 mẫu cát cho hàm lượng sét cục thấp nhất 0,07%, cao nhất 0,12%. So với yêu cầu kỹ thuật ≤ 0,25% là đạt yêu cầu.
+ Tạp chất hữu cơ: kết quả phân tích 05 mẫu cho thấy, tất cả các mẫu đều không thấp hơn màu chuẩn, đều đạt yêu cầu kỹ thuật.
Như vậy, cát ở thành tạo này cơ bản đạt yêu cầu làm vữa tô trát nhưng có lẫn
104
nhiều sa khoáng và tạp chất. Do đó, trong quá trình khai thác, cần tuyển lọc thu hồi sa khoáng và loại bỏ tạp chất thì sử dụng được trong xây dựng để chế tạo bê tông cấp độ bền thấp từ B15 - B25 (Mác từ 200-250) và vữa mác nhỏ hơn hoặc bằng M5.
Trước mắt, có thể sử dụng phần cát thải sau khai thác titan ở Phú Vang, Quảng Điền, Hải Lăng, Gio Linh, Vĩnh Linh để sử dụng như cát biển Holocen trung.
d) Trầm tích sông lũ Holocen thượng (apQ23)
Đây là các loại vật liệu xây dựng phổ biến ở cả nước và vùng nghiên cứu.
Chúng phân bố ở lòng sông suối, nhất là hạ lưu các sông lớn như Bến Hải, Hiếu, Thạch Hãn, Nhung, Ô Lâu, Bồ và Hương... và đã được thăm dò, khai thác để sử dụng cho các công trình xây dựng. Tham khảo các tài liệu cho thấy: càng về phía thượng nguồn thì hạt càng thô. Cát ở vùng thượng lưu sau khi sàng lọc loại bỏ sỏi sạn có thể đáp ứng để làm bê tông. Ở trung lưu và hạ lưu: sau khi loại bỏ tạo chất có thể đáp ứng để làm bê tông và vữa ở mác cao.
3.3.2.2. Phụ nhóm cát thủy tinh
Cát biển màu trắng xám (mQ22) là loại vật liệu (sản xuất kính xây dựng) xuất lộ trên mặt đất, phân bố rộng rãi ở đồng bằng ven biển vùng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế. Do đó, điều kiện thăm dò, khai thác loại tương đối thuận lợi. Mặt khác, cát trắng xám mQ22 lại có các thành phần hạt, hóa khoáng đáp ứng tiêu chuẩn nguyên liệu công nghiệp thủy tinh sau quá trình làm giàu cần thiết.
Do vậy, trong thời gian qua đã có nhiều đơn vị triển khai công tác nghiên cứu, thăm dò đánh giá chất lượng, trữ lượng cát thủy tinh ở một số mỏ [13, 14, 55, 60].
Kết quả nghiên cứu thành phần vật chất và trữ lượng cát thủy tinh vùng nghiên cứu được minh họa ở bảng 3.27 và bảng 3.28.
Bảng 3.27. Thành phần hạt (%) cát xám trắng trầm tích biển Holocen trung ở một số mỏ vùng nghiên cứu
(Nguồn: Cục Kiểm soát hoạt động khoáng sản miền Trung) Thành phần hạt (%)
Khu vực mỏ Ngã 5, Hải Lăng Hải Ba, Hải Lăng
Bắc Phong Điền
Trung tâm Phong Điền Nam Phong Điền Phú Vang
Bảng 3.28. Thành phần hóa học và trữ lượng cát thủy tinh các mỏ
(Nguồn: Cục Kiểm soát hoạt động khoáng sản miền Trung) Yếu tố
Khu mỏ SiO
Ngã 5, Hải Lăng Bải Ba, Hải Lăng Bắc Phong Điền Trung tâm Phong Điền Nam Phong Điền Phú Vang
Từ số liệu ở các bảng 3.27, 3.28 thấy rằng: trên diện tích hơn 61km2 đã có thể khai khác 162 triệu mét khối cát thủy tinh. Đối chiếu với TCVN 9036:2011 về nguyên liệu cát sản xuất thủy tinh, cát thạch anh trắng mQ22 một phần của vùng nghiên cứu đáp ứng yêu cầu kỹ thuật để sản xuất thủy tinh từ loại II đến loại IV đối với cát nguyên khai. Nếu qua quá trình tuyển rửa, làm giàu có thể nâng chất lượng cát nguyên liệu lên loại cao hơn. Phần có màu xám trắng thì chỉ đảm bảo làm vật liệu xây dựng như bê tông, vữa.
Tóm lại, cát thủy tinh là một trong loại khoáng sản có trữ lượng lớn của nước ta không những đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của nguyên liệu công nghiệp thủy tinh, mà còn có thể khai thác làm nguyên liệu tô trát trong xây dựng công trình.