1. Mỏ magma:
Trong quá trình thành tạo các đá magma có thành phần khác nhau: axit, trung tính, bazơ, siêu bazơ, kiềm đều có thể dẫn đến các tích tụ graphit vảy nhỏ (1 mm). Các mỏ này xuất hiện trong điều kiện phân dị kết tinh ở nhiệt độ 6500C. Các khí CO, CO2
trong magma tác dụng với H2 cho lắng đọng các vảy C và H2O dạng hơi. Những tích tụ này ở dạng ổ, túi, mạch trong các đá magma sinh ra chúng. Các vảy nhỏ phân tán khó khai thác. Loại này ít có giá trị công nghiệp.
2. Mỏ skarno:
Hình thành do quá trình biến chất tiếp xúc trao đổi tạo các tích tụ graphit vảy nhỏ < 1mm. Tích tụ dưới dạng túi, ở, bướu nhỏ, mạch nhỏ ít có giá trị công nghiệp.
Thường gặp trong đá gneis. Thân quặng dạng mạch và mạng mạch. Graphit có dạng vảy rõ ràng và khá tinh khiết; cộng sinh với biotit, muscovit, octocla. Loại hình mỏ này phổ biến, rất có giá trị công nghiệp và quy mô lớn, cung cấp graphit chủ yếu cho công nghiệp.
Việt Nam thường gặp các tụ khoáng dọc sông Hồng như Nậm Thi (Lào cai); Mậu A, Khe Nu (Yên Bái).
4. Mỏ biến chất khu vực:
Thành tạo do kết quả biến chất ở dưới sâu của các đá trầm tích có chứa vật chất hữu cơ. Mỏ graphit có dạng vỉa và thấu kính dày trong gneis và đá phiến kết tinh. Vảy graphit xen kẻ với vảy mica, thạch anh. Kiểu mỏ này là nguồn nguyên liệu quan trọng nhất hiện nay.
Kiểu mỏ này bao gồm các tích tụ khoáng graphit quy mô nhỏ, gặp khá phổ biến ở vùng thái Nguyên, Bắc cạn, Quảng Nam, Quảng Ngãi liên quan chặt chẽ với đá biến chất khu vực như: gneis biotit, đá phiến thạch anh – silimanit, đá phiến thạch anh – mica – silimanit tuổi Proterozoi. Các lớp graphit có bề dày từ vài cm tới vài mét, k1eo dài không liên tục hàng km. Hàm lượng graphit trong thân quặng thấp từ 0,5 – 20%.
Việt Nam có cá tụ khoáng:
- Tụ khoáng Nậm Thi - huyện Bảo Thắng - tỉnh Lào Cai: Quặng hoá nằm trong các đá trầm tích biến chất phức hệ sông Hồng tuổi Proterozoi sớm - giữa. Mỏ có 8 thân quặng dạng mạch, dạng thấu kính, trong đó có 2 thân lớn nhất, mỗi thân dài 3.500m, sâu 500m; hàm lượng C = 12,45%, độ tro A = 17,43%, chất bốc V = 5,5%. Các thân còn dài 90 – 1.150m, hàm lượng C = 80 – 95% với quặng nguyên khai có hàm lượng C = 2 – 2,5% và có rất nhiều lợi ích trong điều kiện khai thác lộ thiên.
Trữ lượng các cấp A + B + C1 + C2 là 12.871 ngàn tấn, thoả mãn nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất khẩu, nhưng quặng có hàm lượng nghèo.
- Tụ khoáng Hưng Nhượng thuộc huyện Sơn Tịnh - tỉnh Quảng Ngãi nằm trong các đá biến chất giữa hệ tầng Tiên An (PR1-2 ta) và các xâm nhập phức hệ Hải Vân (β43hv), chiều dài 12 km, rộng 7,5 km. Tụ khoáng có 10 chùm thân quặng, trong đó có 6 thân quặng đã được tìm kiếm đánh giá. Hàm lượng C chung: 1,44 – 47,74%. Trữ lượng các cấp C1 + C2 là 690 ngàn tấn, tài nguyên dự báo 4,376 ngàn tấn.
Quặng có 2 dạng: đặc sít và xâm tán. Loại đặc sít chất lượng cao, hàm lượng C là 38,47% với kích thước các vảy graphit đạt 50 – 300mm. Loại xâm tán chất lượng thấp có hàm lượng C = 6,54%. Ngoài graphit, tụ khgoáng còn có một lượng lớn silimanit chất lượng cao để sản xuất gạch sa mốt.
Chương 16. NHÓM ĐÁ QUÝ VÀ BÁN QÚY. 16. 1. Những khái niệm cơ bản.
Đá qúy là những khoáng vật hoặc đá có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo, ở dạng vô cơ hay hữu cơ được sử dụng chủ yếu để chế tác hàng trang sứu và những sản phẩm mỹ nghệ treang trí. Đá quý là những khoáng vật như kim cương, rubi, emơrot, berin, nefrit, ngọc bích,…
Ngày nay đã phát hiện được khoảnh 100 khoáng vật được gọi là đá quý và bán qúy. Trong số đó có khoảng 20 khoáng vật được sử dụng trong công nghiệp và y học. “Ngọc” là thuật ngữ chỉ các đá quý đã được chế tác thành đồ trang sức.
Đá qúy học là khoa học nghiên cứu về đá quý và bán qúy. Đá qúy học (Ngọc học) có nhiệm vụ nghiên cứu về khoáng vật học, địa chất khoáng sản, đá quý, nghiên cứu điều tra các mỏ đá quý. Ngoài ra còn phải xây dựng phương pháp nghiên cứu, giám định, phân hạng, nghiên cứu các phương pháp gia công chế tác đá qúy thành hàng trang sức, đồng thời đánh giá đá quý thô và sản phẩm đá chế tác trong lĩnh vực kinh doanh đá quý.
16. 2. Các đặc điểm và tính chất của đá quý – bán qúy.
Phần lớn đá quý và bán quý thuộc nhóm khoáng vật silicat và oxit, chỉ có một số ít ở dạng đơn chất (kim cương). Những hợp chất này có độ bền hoá học cao (không bị axit hoặc kiềm ăn mòn).
Độ cứng là tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng quan trọng nhất của đá quý. Đá qúy có độ cứng rất cao, nó ảnh hưởng lớn đến quá trình gia công và đánh bóng. Theo thang độ cứng của Mohs thì độ cứng của đá quý và bán qúy dao động từ 5 – 10 (trong đó chủ yếu từ 6,5 đến 9).
Ánh là khả năng phản xạ ánh sáng tác dụng lên mặt đá quý tới mắt người quan sát. Ánh của đá càng mạnh chứng tỏ khả năng phản xạ của đá càng cao 9tức là độ lấp lánh cao).
Màu sắc do các nguyên tố cấu trúc tạo nên (màu tự sắc), màu do tạp chất gây ra (màu ngoại sắc), màu do hiện tượng ánh sáng đặc biệt như tán xạ bề mặt, phản chiếu trong màu giả sắc).
Độ trong suốt là khả năng xuyên mạnh hay yếu của đá quý. Màu sắc có ảnh hưởng lớn đến độ trong suốt của đá quý và bán quý.
16. 3. Các chỉ tiêu giá trị của đá quý và bán quý.
Giá trị của đá quý tự nhiên phụ thuộc vào các chỉ tiêu sau:
Đẹp – Chỉ tiêu này thể hiện ở màu sắc, độ lấp lánh, độ trong suốt, các hiệu ứng sao, mắt mèo. Đây là chỉ tiêu chất lượng quan trọng nhất cho bất kỳ loại đá qúy và bán qúy nào.
Bền vững – Đá phải bền vững trong sử dụng hằng ngày chống lại được tác động cơ học, hoá học, nhiệt độ, ánh sáng.
Hiếm – Chỉ tiêu này phụ thuộc vào cung – cầu, nếu cung ít, cầu nhiều sẽ làm tăng giá trị của đá.
Hoàn hảo – Đây là chỉ tiêu thể hiện mức độ khuyết tật gây ra do các bao thể bên trong và bên ngoài viên đá quý cũng như sự sai lệch về cấu trúc.
Các loại đá quý sau khi đã được chế tác thành ngọc đều được đặc trưng bởi 4 chỉ tiêu chất lượng sau:
- Màu sắc: Độ lấp lánh và các hiệu ứng quang học là chỉ tiêu quan trọng quyết định giá trị của viên đá quý. Màu càng đẹp, hiếm thì giá trị cao. Viên đá quý có màu sắc đẹp thì gam màu phân bố đều trong đá.
- Trong lượng: Đá quý có trọng lượng, kích thước càng lớn thường cao hơn so với viên đá quý cùng loại có trọng lượng nhỏ hơn.
- Độ tinh khiết và hoàn hảo chỉ mức độ khuyết tật gây ra do các bao thể bên trong của viên đá quý.
Trong 4 chỉ tiêu chất lượng của đá nêu trên thì 2 chỉ tiêu có thể cải tạo nâng cấp được đó là màu sắc và độ tinh khiết.
16. 4. Phân loại đá quý và bán qúy ở Việt Nam.
Bảng Phân loại đá quý theo Tổng cục Mỏ - Địa chất và Nghị định 65/CP Tổng cục Mỏ - Địa chất (246/MĐC) Nghị định 65/CP
Nhóm I Nhóm I
1. Kim cương
2. Corindon đỏ, đỏ cam, đỏ tía, hồng (rubi) 3. Corindon xanh, xanh lục, lục, lục vàng, tia
(saphia)
4. berin lục xanh, lục (emơrot)
5. Crizoberin vàng, vàng kim, vàng nâu, vàng lý, vân mắt mèo 6. kim cương 7. Rubi 8. saphia 9. Emơrot Nhóm II Nhóm II (các loại đá quý khác) 1. Granat trong suốt, vàng lục, nâu lục, nâu
(andradit)
2. Granit đỏ tía (rodolit) 3. Granat đỏ (pirop)
4. Spinen quý, đỏ tía, đỏ da cam
5. berin bán trong xanh lục, xanh vân mắt mèo (aquamarin)
6. Berin bàn trong màu vàng kim, vàng lý 7. Topaz các màu và không màu
8. Thạch anh tinh thể màu tím (ametit) 9. Opan qúy màu trắng, đỏ tía
10. Nephrit, jadeit màu lý (đá ngọc)
12. Aquamalin 13. Berin 14. Spinen 15. Tuamalin 16. zircon 17. Ametit 18. Điopxit 19. Opan 20. Granat 21. Tectit
Chương 17. NHÓM VẬT LIỆU XÂY DỰNG VÀ GỐM SỨ. 17. 1. Các đá magma, biến chất, carbonat dùng làm vật liệu xây dựng.
1. Các đá magma, biến chất
Các đá magma và biến chất được sử dụng nhiều trong ngành xây dựng vì chúng có tính năng chịu lạnh, độ chống ăn mòn cao và có khả năng làm 9dá trang trí áp lát. Các đá magma và biến chất được dùng nhiều trong việc sản xuất đá dăm phục vụ xây dựng. Trong nhiều trường hợp người ta khai thác tổng hợp lấy đá khối để làm vật liệu xây dựng và ốp lát, đá dăm xây dựng.
Các đá granit , granitporphyr , labradorit, quarzit, đá hoa,… được dùng sản xuất đá ốp lát có chất lượng cao. Các đá bazan, diaba, andezit – bazan, amfibolit dùng để đúc đá được dùng nhiều trong đời sống.
Đá lợp (đá bảng) và một số loại đá phiến được dùng làm đá ốp lát, sản xuất vật liệu cách điện, làm phối liệu xi măng và chất độn trong nhiều chế phẩm khác.
2. Các đá carbonat
Trong ngành sản xuất vật liệu xây dựng thì các đá carbonat (đá vôi, manheziyt, đolomit, đá phấn) dùng để sàn xuất đá hộc, đá dăm, xi măng và đá ốp lát. Một số lượng lớn đá vôi dùng sản xuất vôi sống là chất liệu quan trọng tham gia vào thành phần vữa xây dựng và quét tường
Đá vôi chất lượng cao dùng sản xuất xi măng với các chỉ tiêu sau: (%) MgO < 4, SO3 ≤ 1-3, K2O + Na2O ≤ 1, P2O5 ≤ 0,4.
17. 2. Cát, cuội, sỏi.
Trong ngành xây dựng không bao giờ thiếu mặt cát, cuội, sỏi cùng sắt thép xi măng làm nên khung xương sống của các công trình xây dựng.
Cát thạch anh dùng để sản xuất thủy tinh và gốm sứ cần chú ý đến giới hạn cho pgép của các nguyên tố và hợp chất có hại như Fe, Cr, Ti, V, Ni và Ca, Al2O3. Ngoài ra cát thạch anh còn dùng sản xuất gạch silicat, gạch dinat.
Cát được dùng nhiều nhất để làm chất độn bê tông thì hàm lượng sét trong cát phải được giới hạn tức mức tối đa, có nghĩa là cát càng ít thì chất lượng bê tông càng tốt. Ngoài ra cát còn dùng tạo khuôn đúng trong luyện kim như khuôn đúc gang thép.
Loại hình có giá trị nhất đối với cát, cuội, sỏi là là nguồn gốc phong hoá vụn phân bố trên thung lũng sông, doi cát, tam giác châu hoặc các nón khoáng vật, các chân núi. Trong đó cát, cuội, sỏi thuộc thành tạo aluvi có giá trị hơn cả vì chúng được chọn lọc tốt cả về độ hạt và thành phần.
Đối với một số nước cát, cuội có nguồn gốc biển có quy mô lớn, chất lượng cao vì được chọn lọc tốt, song cần chu ý sử lý độ nhiễm mặn của sản phẩm sau khi khai thác.
17. 3. Felspat, sét, kaolin.
1. Felspat
Felspat là nhóm khoáng vật có mặt trong nhiều loại đá, nhất là nhóm đá axit và trung tính. Felspat có nhiều khoáng vật microclin, octhoclase, plagiocla có 6 khoáng vật tạo nên loạt thay thế đồng hình từ anbit Na[AlSi3O8] đến anoctit Ca[Al2Si2O8]. Ngoài ra còn có khoáng vật sanidin, anoctocla và adule (felspat K – Na dạng thủy tinh).
Felspat được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhất là làm nguyên liệu gốm sứ, thủy tinh.
Trong công nghiệp gốm sứ dùng felspat để sản xuất các đồ sứ tráng men, sứ cách điện, sứ xây dựng. Felspat là thành phần chính của phối liệu sản xuất gốm sứ.
Felspat giàu kali và không lẫn thạch anh được dùng sản xuất que hàng điện. Các loại hình mỏ cung cấp sản lượng khai thác felspat đáng kể là nguồn gốc magma, pegmatit, nhiệt dịch và biến chất.
Việt Nam phát hiện được nhiều thân quặng pegmatit ở Lào Cai, Phú Thọ, Hà Tĩnh, Quảng Nam, Bình Định, Kon Tum. Trong đó felspat được khai thác nhiều, quy mô lớn là vùng mỏ Thạch Khoán, Phú thọ.
2. Sét - Kaolin
Sét là loại thành tạo dạng đất mà trong đó các phần tử có độ hạt 0,01 – 0,001 mm (0,001mm chiếm tới 23%); bao gồm các khoáng vật thuộc nhóm sét, monmorilonit (Al1,67Mg0,33)[Si4O10][OH]2, beidelit (Ca, Na)0,3Al2(OH)2.[Al,Si]410.4H2O, hydromica. Sét thường có độ dẻo cao, nâu xám đen, trắng xám, xám. Sét đơn khoáng chỉ chứa một loại khoáng vật, ví dụ: Kaolin là loại sét đơn khoáng, trong đó chỉ chứa kaolinit Al4[Si4O10][OH]8. Kaolinit ít dẻo, trắng xám hay vàng nâu do lẫn oxyt sắt.
a. Các tính chất kỹ thuật của sét và kaolin
- Tính dẻo: Đó là đặc tính xuất hiện khi sét và kaolin tương tác với nước, khả năng dẻo khiến hỗn hợp sản phẩm có thể tạo được các hình dáng mà ta mong muốn. Sét có độ hạt càng nhỏ thì cáng dẻo. Sét có khoáng vật monmorilonit tạo độ dẻo cao nhất.
- Tính trương nở: Thể tích có thể tăng gấp 2,5 lần khi sét, kaolin ngâm nước. - Tính hấp phụ: Là khả năng bắt giữ vật chất hữu cơ trên bề mặt của chúng. - Tính co ngót: Khi sét ngậm H2O và nung nóng, chúng sẽ bị co lại.
- Tính kết khối: Khi nung nóng, sét tạo thành thể rắn chắc có tính chất chịu nhiệt.
b. Công dụng
Sét, kaolin để sản xuất các sản phẩm đồ gốm sứ, gốm, sành; sản xuất các chất kết tinh (hỗn hợp xi măng 1/3 sét và 2/3 đá vôi); sản xuất dung dịch cho kỹ nghệ khoan; sản xuất các màng lọc trong công nghiệp dầu khí; sản xuất vật liệu xây dựng.
Sét chịu lửa và khó nóng chảy dùng để sản xuất gạch dinat, gạch samot và các vật liệu chịu lửa khác. Sét khó chảy còn dùng sản xuất đá ốp lát và các ống dẫn nước.
Sét và kaolin được thành tạo trong các loại hình nguồn gốc mỏ nhiệt địch, phonng hoá, trầm tích và trầm tích – phun trào. Trong đó mỏ phong hoá và trầm tích có giá trị nhất.
Sét và kaolin trên lãnh thổ Việt Nam phân bố ở nhiều nơi. Đáng kể nhất là các mỏ sét xi măng Đồng Tiến, Đồng Đăng (Lạng Sơn), Kim Bảng (Hà Nam), Bỉm Sơn (Thanh Hoá), Chợ mới (Bắc Kạn), Khe Mo (Thái Nguyên).
BÀI TẬP SỐ 4 Thực tập mẫu không kim loại.
HỌC LIỆU Học liệu bắt buộc:
1- PGS. TS. Nguyễn Quang Luật – Địa chất các mỏ khoáng đại cương, Hà Nội, năm 2005.
2- Nguyễn Văn Nhân – Các mỏ khoáng, NXB Đại học Quốc gia hà Nội, năm 2004.
3- TS. Trần Anh Ngoan – Địa chất các mỏ khoáng sản, Hà Nội, năm 3003.
Học liệu tham khảo:
1- PGS. TS. Phạm Quang Trường, PGS. TS. Nguyễn Quang Luật – Giáo trình Sinh khoáng học, trường đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, năm 2005.
2- Nguyễn Văn Chữ – Địa chất Khoáng sản Đại cương, năm 1979. 3- Kiến trúc, cấu tạo quặng (bảng tiếng Nga).
MỤC LỤC
Trang
Phần thứ nhất: ĐẠI CƯƠNG...1
Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỊA CHẤT CÁC MỎ KHOÁNG SẢN...1
1.1. Vài nét về lịch sử phát hiện và vai trò của khoáng sản trong đời sống xã hội...1
1.2. Mục đích, nhiệm vụ và nội dung môn học...2
1.3. Các phương pháp nghiên cứu...2
1. 4. Những khái niệm cơ bản...3
1. 5. Phân loại khoáng sản...3
1. 6. Phân loại mỏ khoáng sản theo nguồn gốc (V.I Smirnov)...4
Chương 2. THÀNH PHẦN TRUNG BÌNH CỦA VỎ TRÁI ĐẤT VÀ TỔ HỢP CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG TỰ NHIÊN...5
2.1. Cấu trúc và thành phần trung bình của vỏ Trái đất...5
2. 2. Đặc điểm nguyên tố tạo đá và tạo quặng...6
2. 3. Tổ hợp các nguyên tố hóa học trong tự nhiên...6
Chương 3. QUÁ TRÌNH TẠO KHOÁNG VÀ...8
ĐỊA CHẤT THÂN KHOÁNG...8
3. 1. Phương thức kết đọng vật chất trong quá trình tạo khoáng...8
3. 2. Các cấu tạo địa chất khống chế sự tạo khoáng...9
3. 3. Các quá trình tạo khoáng...9
3. 4. Thân khoáng và địa chất thân khoáng...9
3. 5. Thành phần của quặng và các phương pháp nghiên cứu quặng...12
3. 6. Cấu tạo và kiến trúc quặng...13