CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ HOA VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1. Tổng quan về đá hoa
3.1. Đặc điểm phân bố đá hoa Miền Bắc Việt Nam
3.1.2. Đặc điểm phân bố đá hoa
Trong các thành tạo chứa đá hoa, chỉ có hệ tầng Bắc Sơn (C - P bs) phân bố ở Nghệ An, hệ tầng An Phú (NP - Є1 ap) phân bố ở Lục Yên, Yên Bình (Yên Bái), hệ tầng Hà Giang (Є2 hg) phân bố ở Hàm Yên (Tuyên Quang), hệ tầng Mia Lé (D1ml) phân bố ở Ba Bể (Bắc Kạn),... là có tiềm năng lớn và có giá trị kinh tế cao.
Vì vậy, luận án chỉ tập trung nghiên cứu các thành tạo đá hoa phân bố chủ yếu tại các vùng nêu trên.
a. Vùng Yên Bái
Trên địa bàn tỉnh Yên Bái, đá hoa trong hệ tầng An Phú (PR3-Є1ap) [6, 19, 43] phân bố thành dải kéo dài hơn 30 km theo phương tây bắc từ Mông Sơn (Yên Bình) đến Núi Chuông (Lục Yên), chiều rộng từ 2,0 đến 10 km. Hệ tầng An Phú được xác lập trên cơ sở kết quả công tác đo vẽ lập bản đồ địa chất - khoáng sản tỷ lệ 1: 50.000 nhóm tờ Đoan Hùng - Yên Bình (hình 3.6).
Thành phần thạch học của các đá thuộc hệ tầng An Phú chủ yếu là đá hoa, đá hoa - dolomit màu xám, xám sáng, trắng, trắng nhám hồng, trắng loang lổ vàng, trắng xám chứa phlogopit, dolomit, thạch anh, graphit, xen các dải đá hoa màu trắng, lớp mỏng dolomit, thấu kính quarzit, đá phiến thạch anh mica. Thế nằm đá
thường cắm đơn nghiêng có góc dốc phổ biến 400 đến 600, đôi chỗ 700 - 750. Các đá thuộc hệ tầng An Phú thường bị các thể xâm nhập (granit, granosyenit, pegmatit) xuyên cắt, ở gần các thể xâm nhập, đá thường bị biến đổi gây sừng hoá (sừng pyroxen, sừng horblend). Phần dưới hệ tấng An Phú có quan hệ chuyển tiếp lên trên các đá hệ tầng Thác Bà, phần trên bị các trầm tích Đệ tứ phủ lên.
Đặc điểm chi tiết của hệ tầng An Phú được mô tả theo mặt cắt chuẩn như sau:
- Đá hoa màu trắng: đá có màu trắng, hạt vừa đến nhỏ, đôi khi hạt lớn, kiến trúc hạt biến tinh, cấu tạo định hướng. Thành phần khoáng vật gồm calcit 97100%;
dolomit 03%; graphit, phlogopit vài hạt; thạch anh từ 1% đến ít.
- Đá hoa chứa dolomit: đá màu trắng, trắng xám, hạt vừa đến nhỏ, kiến trúc hạt biến tinh, cấu tạo định hướng. Thành phần khoáng vật gồm calcit 8589%;
dolomit 810%; graphit, phlogopit vài hạt.
- Đá hoa dolomit: đá có màu trắng phớt xám, hạt vừa đến nhỏ, kiến trúc biến tinh, cấu tạo định hướng. Thành phần khoáng vật gồm dolomit 7075%; calcit 2530%; thạch anh 23%; graphit, phlogopit vài hạt.
+ Khu vực Lục Yên
Đá hoa ở Lục Yên thuộc hệ hệ tầng An Phú chiếm diện tích khá lớn. Thành phần thạch học gồm đá hoa màu trắng, phần dưới xen kẹp lớp mỏng đá hoa dolomit trắng xám, phớt hồng, hạt mịn đến thô.
Các thành tạo của hệ tầng An Phú được chia làm 3 tập từ dưới lên như sau:
- Tập 1: đá hoa màu xám phân dải, phân lớp mỏng màu xám, xen lớp đá phiến thạch anh 2 mica, phiến thạch anh biotit. Chiều dày khoảng 200m.
- Tập 2: đá hoa dạng khối đến phân lớp dày, màu trắng kết tinh hạt lớn, đôi chỗ có graphit. Chiều dày khoảng 500 m. Thành phần khoáng vật gồm calcit 97 -
~100%, dolomit 0 - 3%, thạch anh 0 - 1%, phlogopit 0 - 1%, khoáng vật quặng hiếm.
- Tập 3: đá hoa dạng khối, màu trắng xám, đôi chỗ có muscovit, graphit.
Chiều dày 50 - 60m.
Các đá của hệ tầng An Phú nằm chỉnh hợp lên trên đá phiến của hệ tầng Thác Bà, đá có cấu tạo khối đến phân lớp dày. Phần thấp chủ yếu là đá hoa trắng xen lớp mỏng đá phiến thạch anh 2 mica (hình 3.7).
Chiều dày hệ tầng 300 - 500m.
Hình 3.7: Mặt cắt địa chất tuyến 3 (mỏ Minh Tiến 1) (theo Nguyễn Phương, 2010).
+ Khu vực Yên Bình
Đá hoa ở Yên Bình thuộc hệ tầng An Phú (NP- Є1 ap) được chia làm 3 tập theo thứ tự từ dưới lên như sau :
- Tập 1: đá hoa màu xám, cấu tạo phân lớp mỏng và có xâm nhiễm graphit tương đối đồng đều. Thành phần khoáng vật gồm calcit: 95-98%, graphit: 1-3%, ít muscovit, khoáng vật quặng có hydroxit sắt.
- Tập 2: đá hoa màu trắng, cấu tạo phân lớp dày đến dạng khối, kiến trúc hạt biến tinh, không có hoặc đôi chỗ có vảy graphit phân bố dọc theo khe nứt. Thành phần khoáng vật calcit từ 95 - 100%, graphit và muscovit gặp rất ít. Tập này chiếm khối lượng lớn trong vùng Mông Sơn và là đối tượng có giá trị làm chất độn cao cấp.
- Tập 3: đá vôi hoa màu trắng xám, cấu tạo phân lớp dày và có xâm nhiễm graphit. Tập này nằm ở phần cao của mặt cắt và có khối lượng không đáng kể.
Thành phần khoáng vật gồm calcit: 95-98%, muscovit ít, khoáng vật quặng <1%.
Đặc trưng phân bố đá hoa và quan hệ giữa chúng thể hiện trên mặt cắt địa chất (hình 3.8).
Hình 3.8: Mặt cắt địa chất Tuyến 5 (mỏ Đầm Tân Minh 2) và Tuyến 8 (mỏ Mông Sơn V, Nguyễn Phương, 2008- 2009)
b. Vùng Bắc Kạn - Khu vực Ba Bể
Kết quả tổng hợp tài liệu điều tra, thăm dò cho thấy các đá hoa trắng phân bố ở phân hệ tầng Mía Lé trên (D1ml2) tập trung ở các vùng Tân Lập, Bản Lồm, Vũ Muộn…[39] thuộc Ba Bể là có triển vọng hơn cả.
Trong mặt cắt của phân hệ tầng Mía Lé trên có 3 tập, từ dưới lên như sau:
- Tập 1: bao gồm đá hoa màu xám sáng, khi bị biến chất có màu xám sáng, phớt hồng, đến màu trắng không đều, phân lớp trung bình đến dày. Thành phần khoáng vật chủ yếu là calcit, còn có thể quan sát được bằng mắt thường các vẩy muscovit, dưới kính quan sát được hàm lượng đáng kể khoáng vật dolomit và ít thạch anh. Với những đặc điểm trên tập 1 không phải là đối tượng tìm kiếm đá hoa.
- Tập 2: Phân bố ở phần giữa của phân hệ tầng Mía Lé trên. Thành phần là đá hoa mầu xám, các thấu kính đolomit. Các đá có cấu tạo phân lớp vừa đến mỏng, màu trắng có các đốm quặng màu đen. Tập 2 không phải là đôi tượng tìm kiếm.
- Tập 3: Đá hoa màu trắng, đôi khi có các ổ, vết màu hồng nhạt. Đá phân lớp dày đến dạng khối, ở Bản Piặc, Hoàng Trĩ, có lớp dày đến 3m. Mức độ kết tinh của đá không đồng đều, mang tính địa phương rõ. Thành phần khoáng vật chủ yếu là calcit, các khoáng vật khác ít gặp và phân bố rất không đồng đều.
Đá hoa chỉ nằm trong tập 3, ở những nơi phân bố gần các thể xâm nhập granitoid phức hệ Phia Bioc, hoặc bị các thành tạo này xuyên cắt, gây biến đổi sừng hoá. Đá hoa không phân bố theo tập, lớp ổn định, mà tạo thành từng khu, có ranh giới chuyển tiếp với loại đá vôi có màu trắng hồng, loang lổ.
Hình 3.9: Đá hoa trắng mỏ Na Hai, Bắc Kạn (ảnh Nguyễn Xuân Ân, 2014) c. Vùng Tuyên Quang - Khu vực Hàm Yên
Kết quả tổng hợp tài liệu điều tra, thăm dò cho thấy các đá hoa khu vực Hàm Yên, Tuyên Quang chủ yếu phân bố ở phân hệ tầng Hà Giang trên (Є2hg2).
Dải núi đá hoa hệ tầng Hà Giang kéo dài gần 10 km theo phương tây bắc - đông nam.
Hệ tầng Hà Giang được phân thành hai phân hệ tầng:
- Phân hệ tầng Hà Giang dưới (Є2hg1) có thành phần chủ yếu là đá phiến silic, đá phiến actinolit, đá phiến sét - sericit, bột kết silic và ít đá vôi sét.
- Phân hệ tầng Hà Giang trên (Є2hg2) bao gồm đá hoa, đá vôi, bột kết vôi.... Tuy nhiên trong khu vực thăm dò, hệ tầng Hà Giang chỉ là dải đá hoa có thành phần thạch học khá đồng nhất, gồm các đá hoa hạt nhỏ đến hạt lớn. Đá màu trắng, trắng xám, xám loang lổ, đôi chỗ còn có màu xám, xám đen. Trong các tập đá hoa màu xám có kẹp các lớp sét vôi, cát kết vôi bị biến chất thành quarzit....
Đá hoa có cấu tạo phân lớp dày, dạng khối. Riêng đá hoa màu xám thường có cấu tạo phân lớp vừa đến phân lớp mỏng. Các lớp đá nằm nghiêng, cắm về Tây Nam theo phương vị hướng dốc thay đổi từ 2200 đến 2600, góc dốc thay đổi từ 150 đến 300. Đá hoa có cấu tạo khối, phân lớp dày. Chiều dày lớp rất không đều dao động từ 0,3 0,5m đến 2 3m, đôi khi có dạng khối hoặc phân lớp rất dày 5 6m.
Đá hoa màu trắng, trắng xám, đôi khi loang lổ, tương đối đồng nhất, kiến trúc hạt biến tinh. Độ hạt trung bình đến lớn, kích thước hạt từ 3 5,5mm.
Ngoài ra, vùng Việt Bắc đá hoa còn phân bố ở một số khu vực thuộc tỉnh Điện Biên, Hà Giang,...
d. Vùng Nghệ An
Cấu trúc địa chất của tỉnh Nghệ An khá phức tạp, gồm có 16 hệ tầng trầm tích và 6 phức hệ magma xâm nhập có thành phần, nguồn gốc cũng như tuổi hình thành khác nhau. Vì vậy, Nghệ An có nguồn khoáng sản được đánh giá thuộc loại rất phong phú và đa dạng [6, 10, 11, 41, 42]; đặc biệt nổi tiếng là đá hoa tinh khiết màu trắng (hình 3.10).
Tổng hợp các tài liệu nghiên cứu về địa chất và khoáng sản trên địa bàn tỉnh Nghệ An cho thấy các loại đá hoa ở Nghệ An đáp ứng yêu cầu sản xuất đá khối làm ốp lát, đồ mỹ nghệ và sản xuất bột nặng carbonat calci.
Có thể nói ở Nghệ An nguồn nguyên liệu đá hoa rất phong phú, đa dạng và có trữ lượng rất lớn, tập trung chủ yếu ở các huyện Quỳ Hợp, Quỳ Châu, Quỳnh Lưu, Anh Sơn, Con Cuông, Tân Kỳ. Đặc biệt đá hoa màu trắng tinh khiết tập trung chủ yếu ở các huyện Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Tân Kỳ, đá hoa sọc dải, đá hoa màu vàng có mặt ở các huyện Quỳ Châu và tây Nghĩa Đàn...
Về mặt địa chất, đá hoa phân bố trong địa bàn tỉnh Nghệ An tập trung chủ yếu trong hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs).
Đá hoa hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) có giá trị nhất tập trung với số lượng lớn chủ yếu xung quanh nếp lồi Bù Khạng, thuộc các huyện Quỳ Hợp, Quỳ Châu, Tân Kỳ, tây Nghĩa Đàn,… số ít phân bố dọc hai ven rìa của đứt gãy Sông Cả trên địa bàn các huyện Anh Sơn, Con Cuông, Tương Dương.
Đá hoa của hệ tầng Bắc Sơn có cấu tạo dải lớn kéo dài theo phương TB- ĐN phân bố ở các xã Châu Hồng, Châu Tiến, Liên Hợp,... chủ yếu nằm về phía bắc thị trấn Quỳ Hợp. Có thể do ảnh hưởng của hoạt động magma, biến chất khu vực rộng lớn quanh nếp lồi Bù Khạng. Vì vậy, hầu hết đá carbonat khu vực nghiên cứu đều bị hoa hóa rất mạnh, có màu trắng tinh khiết, cấu tạo khá rắn chắc. Tại Châu Hồng, Châu Tiến, Châu Cường, Liên Hợp hầu hết đá có độ hạt lớn đều, độ nguyên khối khá tốt (chiều dài khối đá đạt 1,5 - 3m).
Kết quả điều tra thăm dò đã phát hiện và khoanh định các thân khoáng đá hoa trắng với tài nguyên dự báo 261.471 ngàn tấn, 10 thân khoáng đá hoa chứa dolomit trắng có tài nguyên dự báo 22.235 ngàn tấn và 10 thân khoáng đá hoa dolomit trắng có tài nguyên dự báo 25.449 ngàn tấn. Cả 3 loại trên có tổng tài nguyên dự báo 309.155 ngàn tấn. Ngoài ra, còn 48 diện phân bố các thân đá hoa trắng, đá hoa chứa dolomit trắng và đá hoa dolomit trắng chưa tính tài nguyên dự báo do chưa có kết quả phân tích, mới chỉ được khảo sát bằng lộ trình địa chất trong khu vực đã khoanh định được 11 diện tích triển vọng tập trung các thân khoáng đá hoa trắng công nghiệp với tổng diện tích 26 km2.
* Khu vực Quỳ Hợp
Theo tài liệu đo vẽ địa chất ở các tỷ lệ khác nhau, cũng như các công trình điều tra, thăm dò địa chất khoáng sản trong vùng; căn cứ vào thành phần khoáng vật và thành phần hóa học có thể chia các đá của hệ tầng Bắc Sơn nghiên cứu thành 3 tập với các đặc điểm chính như sau:
+ Tập 1: Gồm chủ yếu là đá hoa, đá hoa dolomit màu trắng, trắng hồng hoặc trắng xám, hạt mịn đều, quy mô phân bố hẹp, phủ bất chỉnh hợp lên trên các đá hệ tầng La Khê. Các đá có cấu tạo phân lớp dày đến dạng khối, các lớp khác nhau về màu sắc, hướng cắm thay đổi với góc dốc 20- 300. Kiến trúc hạt mịn đến nhỏ, hạt không đều, kích thước hạt từ dưới 0,01 ÷ 0,2 mm, đôi chỗ dọc theo các mạch carbonat tái kết tinh có thể quan sát được các hạt có kích thước lớn hơn từ 0,02 - 0,04mm (hình 3.10).
Tại các vị trí có địa hình thấp hoặc phần ven rìa chúng bị phủ bởi lớp trầm tích Đệ tứ có chiều dày từ 1 - 4m. Thành phần khoáng vật chủ yếu gồm calcit và dolomit.
Thành phần hoá học: CaO: 32,03 54%; MgO từ 0,51 21,4%; SiO2:0,05 0,62%;
Fe2O3: 0,00 0,05%; Al2O3: 0,00 0,05%. Tính chất cơ lý: thể trọng trung bình 2,89T/m3; cường độ kháng nén 627KG/cm2; độ lỗ rỗng: 0,25%; độ hút nước: 0,20%.
+ Tập 2: Các đá của tập phân bố rộng rãi trong vùng nghiên cứu, gồm chủ yếu là đá hoa trắng. Chúng thường tạo thành vỉa, thấu kính dày từ 5 25m, có nơi tới 50 100m xen kẹp các vỉa, thấu kính đá vôi, vôi dolomit màu xám dày từ 2 10m. Đặc trưng của tập 2 là đá vôi bị hoa hoá mạnh, màu trắng, cấu tạo khối hoặc phân lớp dày, kiến trúc hạt nhỏ đến lớn (hình 3.11).
Thành phần khoáng vật gồm chủ yếu là calcit ≈ 100%, dolomit ít đến rất ít, thạch anh rất hiếm gặp. Thành phần hoá học: CaO: 54,0 55,7%; MgO: 0,05 0,5%;
SiO2: 0,00 0,4%; Al2O3: 0,00 0,05%; Fe2O3: 0,00 0,05%; độ trắng tự nhiên: 85
96%. Tính chất cơ lý: thể trọng ; 2,69 2,71T/m3, cường độ kháng nén 396 530KG/cm2, cường độ kháng kéo 41,5 54KG/cm2, độ hút nước 0,17 0,23%.
+ Tập 3: Gồm đá hoa, đá hoa dolomit có màu xám, xám tro - đen, cấu tạo khối đến phân lớp dày, kiến trúc hạt nhỏ đến hạt lớn.
Đã đánh giá trữ lượng, chất lượng cho 17 thân đá hoa trắng và 1 thân đá hoa dolomit trắng ở khu 3 khu Châu Hồng, Châu Tiến và đông bắc Châu Cường với tổng trữ lượng cấp 121 + 122 là 16.661 ngàn tấn, cấp 333 là 42.907 ngàn tấn.
Hình 3.11: Mặt cắt địa chất tuyến thăm dò Thung Phá Nghiến, Quỳ Hợp, Nghệ An (Mỏ Thung Phá Nghiến, Nguyễn Phương, 2009)
* Khu vực Tân Kỳ
Thành phần thạch học của hệ tầng gồm đá vôi bị hoa hoá tạo thành đá hoa hạt nhỏ đến lớn. Đá màu trắng, phân lớp dày đến dạng khối. Phần trên gồm đá hoa dạng khối, hạt từ trung bình đến lớn, màu trắng, đôi chỗ xám trắng. Thế nằm chung 140 - 145 20 - 250, có nơi dốc đến 300(hình 3.12, 3.13). Theo tài liệu đo vẽ địa chất trước đây, căn cứ vào màu sắc, đặc điểm thạch học, các đá hoa hệ tầng Bắc Sơn trong vùng được phân thành 3 tập từ dưới lên:
- Tập 1: Đá hoa dolomit, đá dolomit màu trắng, trắng xám, hạt mịn đều, có quy mô phân bố hẹp, chỉ gặp ở một số khu vực và thường tạo thành các lớp mỏng có chiều dày 5 - 25 m. Các đá của tập có ranh giới chuyển tiếp lên các đá hệ tầng La Khê. Chiều dày tập: 50 - 300 m.
- Tập 2: Các đá của tập 2 phân bố rộng rãi trong vùng nghiên cứu gồm: đá hoa màu trắng, trắng xám tạo thành lớp, thấu kính dày từ 5 - 25 m, có nơi tập đá hoa trắng dày đến 50 - 100 m xen kẹp không đồng đều các lớp, thấu kính đá hoa xám, xám trắng dày từ 2 - 10 m. Đặc trưng của tập là đá hoa bị hoa hóa mạnh, cấu tạo khối hoặc phân lớp dày, kiến trúc hạt nhỏ đến lớn. Trong tập nhiều khi còn gặp ít lớp mỏng đá hoa sét màu xám sáng xen kẹp. Chiều dày tập 300 - 350 m.
- Tập 3: Đá hoa tồn tại dưới dạng là các chỏm sót cắm đơn nghiêng hoặc dưới dạng là phần nhân của nếp lõm. Đá hoa của tập thường có màu xám, xám tro đen, cấu tạo khối đến phân lớp dày, kiến trúc hạt nhỏ đến hạt lớn. Chiều dày tập:
170 - 200 m.
Chiều dày hệ tầng từ 600 - 1000m.
.
Hình 3.12: Đá hoa trắng khu vực Tân Kỳ (ảnh Nguyễn Xuân Ân, 2013)
Hình 3.13: Mặt cắt khối Con Trâu, Tân Kỳ, Nghệ An (Lê Tiến Dũng, 2011) c. Các vùng khác
Ngoài các vùng tập trung chính nêu trên, ở Miền Bắc Việt Nam đá hoa còn phân bố ở tây Thanh Hóa, Điện Biên, Hòa Bình. Tại các vùng này, đá hoa phân bố với quy mô không lớn, chất lượng không cao và mức độ điều tra đánh giá còn hạn chế.