Chương I: Đặc điểm địa lí tự nhiên, kinh tế nhân văn và lịch sử nghiên cứu địa chất khu vực Bản Cầm

1.1.Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế nhân văn

1.1.1. Vị trí địa lý

     Khu vực nghiên cứu có diện tích khoảng 6,4 ha,thuộc khu vực xã Bản Cầm, huyện Bảo Thắng ,tỉnh Lào Cai, được giới hạn bởi các điểm góc 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 và 8 có tọa độ ô vuông như sau:

                   Bảng 1.1: Tọa độ các điểm giới hạn khu vực nghiên cứu

Điểm góc

HÖ to¹ ®é VN2000 mói 30

X(m)

Y(m)

1

431.773

2.489.812

2

431.848

2.489.843

3

431.901

2.489.738

4

432.081

2.489.763

5

432.088

2.489.605

6

432.007

2.489.514

7

431.856

2.489.545

8

431.856

2.489.621

               Sơ đồ vị trí địa lí khu vực nghiên cứu Bản Cầm, xã Bản Cầm, huyện Bảo Thắng, tỉnh Lào Cai

1.1.2.  Đặc điểm địa hình

      Khu vực nghiên cứu và diện tích xung quanh, theo đặc điểm hình thái, chia ra làm 3 kiểu địa hình: xâm thực bóc mòn, địa hình đá vôi karst và địa hình tích tụ.

        a) Địa hình xâm thực bóc mòn

       Nằm ngoài khu vực nghiên cứu , bao gồm các dải núi thoải, lượn sóng đường sống núi kiểu yên ngựa. Lớp vỏ phong hóa dày gồm sét và sét pha dày 1-2m đến vài chục mét. Tầng đá gốc gồm đá phiến thạch anh sericit và cát kết dạng quazit.

        b) Địa hình karst

            ChiÕm diÖn tÝch chÝnh cña khu vực nghiên cứu, bao gåm c¸c nói ®¸  vôi với sườn dốc, nhiều khi dốc đứng đến 60-700, đỉnh núi nhọn lởm chởm, dạng cánh đồng karst tạo ra dạng địa hình hiểm trở. Các dãy núi đá vôi kéo dài theo hướng Đông Bắc – Tây Nam, độ cao cơ sở 130 – 140m. Các đỉnh núi đá vôi trong khu vực có cao trình lớn nhất là 291.6m. Cấu thành nên địa hình này là các thành tạo đá vôi mức tuổi Cambri thuộc hệ tầng Hà Giang. Thảm thực vật nghèo nàn chủ yếu là các cây thảo mộc và dây leo.

        c) Địa hình tích tụ

              Bao quanh c¸c  núi ®¸ v«i là  địa hình bằng phẳng, cã ®é cao trung b×nh kho¶ng 130 - 140m được  nh©n d©n ®Þa ph­¬ng c¶i t¹o ®Ó canh t¸c trồng ng«, c©y ¨n qu¶ và hoa màu. T¹o nên kiểu địa hình này là các trầm  tích Đệ tứ gồm cát, bột, sét, đất lẫn mùn thực vật lẫn các mảnh đá cát kết và sét kết nguồn gốc phong hóa và tích tụ hỗn hợp.

1.1.3.  Đặc điểm khí hậu

      Lào Cai nói riêng và khu vực vùng núi phía Bắc nói chung có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa. Hàng năm được chia làm hai mùa rõ rệt.

a)     Mùa khô

            Mùa khô bắt đầu từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau, có nhiệt độ trung bình từ 22 - 230C; tháng nóng nhất là tháng 7, nhiệt độ trung bình 30 - 320C. Tháng lạnh nhất là tháng 1 có nhiệt độ trung bình từ 14 - 150C. Biên độ nhiệt độ ngày- đêm 7 - 80C, đặc biệt vào các tháng 6, 7, 8, 9, 10, sự chênh lệch giữa nhiệt độ cao nhất và thấp nhất rất lớn. Nhiệt độ cao nhất là 39 – 400C, nhiệt độ thấp nhất là 4 – 50C.

              b) Mùa mưa

-     Mùa mưa bắt đầu từ tháng 3 đến tháng 9, mưa nhiều nhất vào tháng 8 với số ngày mưa trung bình trong tháng là 14,9 ngày; mưa nhất là tháng 12 với số ngày mưa trung bình là 2,7 ngày. Lượng mưa lớn nhất trung bình qua các năm vào khoảng 390mm/tháng.

     1.1.4.  Giao thông

          Khu vực nghiên cứu có điều kiện giao thông khá thuận lợi. Cách đường quốc lộ 70 hiện đang được nâng cấp, cải tạo  khoảng 1km về phía Tây Bắc. Cách thành phố Lào Cai khoảng 15km, cách Hà Nội 300km. Các đường giao thông khác xung quanh hiện nay là đường cấp phối và đường đất.

     1.1.5.  Kinh tế nhân văn

           Dân cư trong vùng phân bố không đồng đều và tương đối thưa thớt bao gồm các dân tộc như: Kinh, Vụi, Tày, Nùng... Các dân tộc ở đây sống tập trung  thành từng thôn, bản dưới chân núi nơi có địa hình thấp và dọc theo  đường quốc lộ 70. Trình độ dân trí và mức sống tương đối khá, nghề nghiệp chính là nông nghiệp, số ít làm lâm nghiệp. Trung tâm xã có trạm xá, trường học, có bưu điện, hầu hết đã có điện lưới quốc gia. Nhìn chung đời sống vật chất và tinh thần của nhân dân đang ngày càng được nâng cao.

1.2.         Lịch sử nghiên cứu địa chất

             Lịch sử nghiên cứu địa chất của khu vực nghiên cứu gắn liền với lịch sử nghiên cứu địa chất khu vực Lào Cai và vùng Tây Bắc. Toàn bộ diện tích khu vực nghiên cứu nằm trong dải đá vôi của hệ tầng Hà Giang, từ trước tới nay đã được nhiều nhà địa chất trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu, đặc biệt từ năm 1965 trở lại đây.

              Năm 1965, Dovjicov A.E và nnk đã tiến hành đo  vẽ bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1: 500 000, trong đó có các thành tạo lục nguyên cacbonat được xếp vào tuổi Cambri thuộc hệ tầng Hà Giang.

               Năm 1990 Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam hoàn thành tờ bản đồ địa chất Bắc Quang số hiệu F 48 – XV tỷ lệ 1: 200 000 do  Trần Xuyên làm chủ biên. Toàn bộ đá vôi bị vụi hóa khu vực Bản Cầm – Lào Cai được mô tả chi tiết trong hệ tầng Hà Giang mức tuổi Cambri.

             Trong hệ thống bản đồ địa chất tỷ lệ 1: 50 000, khu vực nghiên nằm trong loạt tờ Bắc Hà được thành lập năm 1999 – 2001. Các đá vôi hệ tầng Hà Giang được vẽ và mô tả chi tiết về thành phần vật chất và đặc điểm phân bố không gian.

                     Chương II: Đặc điểm địa chất khu vực BC

       2.1  Địa tầng

       2.2  Kiến  tạo

    Khu vùc nghiên cứu lµ mét bé phËn r×a phÝa t©y cña vïng ®Þa chÊt §«ng B¾c ViÖt Nam.VÒ phÝa t©y lµ d¶i nói Con Voi møc tuæi Paleoproterozoi.

    Các đá trầm tích của khu vực nghiên cứu có tuổi Cambri hệ tầng Hà Giang. Các đá vôi, đá sét vôi bị biến dạng và uốn nếp, tạo nên một đơn tà, đường phương mặt trục á kinh tuyến. Các hệ thống đứt gãy kiến tạo chủ yếu theo phương á kinh tuyến. Đồng sinh với chúng là các hệ thống mặt trượt và các đới dăm kết kiến tạo quy mô nhỏ. Sự có mặt của các đứt gãy kiến tạo đã làm suy giảm các chỉ tiêu cơ lí và dập vỡ khối đá ở các mức độ khác nhau.

       2.3  Khoáng sản liên quan

                 Theo tài liệu địa chất thu thập được, trong khu vực nghiên cứu không có khoáng sản kim loại. các khoáng sản chủ yếu là các khoáng sản phi kim loại, đá vôi và đá sét vôi.

                Đá vôi: Là khoáng sản chủ yếu của khu vực nghiên cứu, đã được khai thác làm vật liệu xây dựng phục vụ nhu cầu xây dựng của trị trấn Bản Cầm và các vùng lân cận. Đá vôi thuộc hệ tầng Hà Giang mức tuổi Cambri, gồm các lớp đá cấu tạo phân lớp trung bình đến phân lớp mỏng, có thành phần thạch học không đồng nhất. Hàm lượng các  khoáng vật chủ yếu gồm calcit 60  90%, dolomite 1 2% đến 9 10%, thạch anh vi hạt và ẩn tinh 1  2%, sét 1 5%. Thành phần hóa học gồm CaO 32,48  50,48%, MgO 3,10  9,40%, SiO2 2,75 18,57%, Al2O3 0,64  3,82%, SO3 0,09  0,26%, lượng chất không tan 1,24  28,32%.

       2.5  Đặc điểm địa chất thủy văn

a)    Đặc điểm nước trên mặt

                Trong diện tích khu vưc nghiên cứu không có sông, suối chảy qua, không có các điểm xuất lộ nước. Độ cao địa hình từ cốt + 130m trở lên, nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa, độ dốc sườn 150 – 200 nên thoát nước rất nhanh. Do vậy nước trên mặt của khu vực nghiên cứu là không có.

           b) Đặc điểm nước dưới đất

                  Khu vực nghiên cứu, nước dưới đất tồn tại trong các khe nứt, hang hốc karst của đá vôi. Đối tượng nghiên cứu là tầng đá cứng, nứt nẻ nhiều và phân bố trên mực xâm thực địa phương. Do đó về tổng thể đây là tầng không chứa nước ngầm.

2.6    Đặc điểm địa chất công trình

              Khu vực nghiên cứu có độ chênh cao lớn so với mực xâm thực của địa phương (+ 130m) và sườn núi trong diện phân bố đá vôi thường có độ dôc 15 – 200, ở khu vực này thảm thực vật thường kếm phát triển, chỉ có một số loại cây thấp.

              Đá vôi màu xám xanh của hệ tầng Hà Giang thường bị nứt nẻ mạnh, các hiện tượng karst phát triển, phân cắt thành các khối đá riêng biệt,có kích thước lớn dễ gây sạt lở. Mặc dù đá vôi có cường độ tương đối lớn nhưng do các hoạt đọng kiến tạo, khá nhiều đoạn đá vôi bị biến dạng,vi uốn nếp làm suy giảm các chỉ tiêu cơ l‎í, chứa đựng nguy cơ sạt đổ.

                     Chương III: Đặc điểm đá vôi khu vực BC

        Đá vôi Bản Cầm có cấu trúc chung gồm các lớp đá vôi, vôi dolomit và dolomit phân lớp xen một vài hệ lớp đá phiến sét vôi. Lớp đá vôi có chiều dày từ vài cm đến vài chục cm, đôi chỗ chiều dày đến 50-60cm. Tính phân nhịp của đá tầng đá trầm tích thể hiện bởi sự xen kẹp các lớp mỏng đá phiến sét vôi. Khối lượng đá phiến sét vôi không lớn với các tập dày vài chục cm đến dưới 1m.

        Theo đặc điểm cấu trúc địa chất, toàn bộ khu vực nghiên cứu được xem là một thân quặng tương đối đồng nhất. Chiều dài thân quặng trùng với đường phương chung của khu vực nghiên cứu, dao động trong khoảng 100 đến 300m; chiều rộng vuông góc với đường phương với kích thước từ vài mét đến 270m; chiều dày tính từ  cao trình +130m lớn nhất đạt 139m.

       3.1  Đặc điểm thành phần vật chất                                                    

       3.1.1 Đặc điểm thạch học

         Trên cơ sở phân tích lát mỏng và tổng hợp tài liệu có trước chúng tôi nhận thấy đá vôi Bảm Cầm khá đồng nhất gồm đá vôi, đá vôi dolomit, dolomit và các lớp mỏng đá sét vôi.

         Đá vôi cấu tạo phân lớp trung bình đến phân lớp mỏng. Chiều dày dao động từ 3  4cm đến vài chục cm. Bằng mắt thường, đá vôi cấu tạo sọc dải màu xám xanh. Dưới kính hiển vi, đối với đá vôi có thể phân biệt các loại đá vôi hạt nhỏ, đá vôi tái kết tinh không đều và đá vôi hạt mịn. Thành phần khoáng vật gồm calcit 60 ®Õn 90%, dolomit 1-2 % đến 9-10%, thạch anh vi hạt và ẩn tinh 1-2%, sét 1-5%.

 Đá sét vôi hiện diện dưới dạng các lớp mỏng xen kẹp với đá vôi bị vôi hoá. Đá màu xám ghi đến xám xanh, kiến trúc ẩn tinh. Thành phần khoáng vật gồm sét 56-60%, calcit và dolomit 20-30%, sericit và vi hạt thạch anh 5-6%.

         3.1.2 Thành phần hóa học

a)    Hàm lượng các nguyên tố chính.

                   Trên cơ sở thu thập và tổng hợp tài liệu phân tích về thành phần hóa học đá vôi khu vực Bản Cầm với 8 chỉ tiêu: CaO, MgO, Al2O3, SiO2, Fe2O3, SiO3, CKT và MKN, kết quả thống kê thành phần hóa học của đá vôi khu vực Bản Cầm được thể hiện ở bảng 1.

          Bảng 1: Bảng thống kê thành phần hóa học  của đá vôi khu Bản Cầm

                T.số thống kê

                  Kết quả phân tích ( tính theo % )

CaO

MgO

Al2O3

SiO2

Fe2O3

SiO3

CKT

MKN

Trung bình

42,371

6,57

1,782

9,208

1,152

0,1615

8,622

40,303

Min

32,48

3,1

0,64

2,75

0,6

0,09

1,24

31,56

Max

50,82

9,4

3,82

18,57

2

0,26

28,32

43,16

Số mẫu

20

20

20

20

20

20

20

20

          Từ kết quả phân tích cho thấy, hàm lượng trung bình các oxit tạo đá trong tầng đá vôi khu Bản Cầm như sau.

- Hàm lượng CaO dao động từ 32,48 đến 50,82%, trung bình 42,37%

- Hàm lượng MgO dao động từ 3,10  đến 9,40%, trung bình 6,57%

- Hàm lượng SiO2 dao động từ 2,75 đến 18,57%, trung bình 9,208%

- Hàm lượng Al2O3 dao động từ 0,64 đến 3,82%, trung bình 1,78%

- Hàm lượng SO3 dao động từ 0,09 đến 0,26%, trung bình 0,16%.

- Lượng các chất không tan, dao động từ 1,24 đến 28,32%, trung bình 8,6%.

Theo các bảng phân loại, đá vôi Bản Cầm có thành phần hoá học rất không đồng nhất, thuộc loại đá vôi không sạch, giầu chất không tan.

Đá vôi Bản Cầm về cơ bản không có khả năng sử dụng cho công nghệ sản xuất xi măng. Chúng chỉ có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng thông thường.

b)    Nguyên tố vi lượng

           Theo kết quả tổng hợp tài liệu phân tích 10 mẫu quang phổ  xác định được hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong đá vôi và được thể hiện trong bảng sau.

        Bảng 2: Bảng hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong đá vôi Bản Cầm.

          TT

Sè hiÖu mÉu

Al

Si

Mg

Ca

Fe

V

Mn

Ti

Cu

Ag

Pb

Y

Yb

Zr

1

QP. 1NT

1%

700

1%

>5%

700

<1

10

_

<1

_

_

_

_

2

QP. 2NT

1%

700

1%

>5%

700

1

50

<1

_

_

<1

<0,3

1

3

QP. 3NT

700

500

700

>5%

1%

1

30

_

_

_

<1

<0,3

1

4

QP. 4NT

700

500

1%

>5%

1%

<1

20

_

<1

<10

_

_

_

5

QP. 5NT

700

500

1%

>5%

700

1

30

_

1

<10

_

_

<1

6

QP. 6NT

1%

1%

1%

>5%

1%

<1

20

_

1

_

<1

<0,3

1

7

QP. 7NT

700

1%

2%

>5%

500

_

10

_

_

_

<1

<0,3

<1

8

QP. 8NT

500

700

700

>5%

500

_

30

_

_

<10

<1

_

1

9

QP. 9NT

500

500

500

>5%

500

<1

50

<1

1

<10

_

_

_

10

QP. 10NT

700

700

500

>5%

700

1

50

1

<1

_

_

_

_

§é nh¹y ®Çu tiªn t×m thÊy (%)

0,001

0,001

0,001

0,03

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

0,0001

0,001

0,001

0,0003

0,001

Chú thích: (-) kh«ng t×m thÊy; 0,1: 0,0001%; 0,2: 0,0002%; 0,3: 0,0003%; 0,5: 0,0005%; 0,7: 0,0007%

(Phân tích tại xí  nghiệp phân tích Liên đoàn BĐ Địa chất Miền Bắc)

Nhận xét: Hàm lượg các nguyên tố kim loại trong đá vôi Bản Cầm rất thấp. Vắng mặt các nguyên tố kim loại có giá trị như vàng, bạc; các nguyên tố kim loại như đồng, chì và kẽm đều có giá trị rất thấp, dưới mức Clask.

           3.1.3 Thành phần khoáng vật

           Thành tạo nên các đá vôi khu vực nghiên cứu bao gồm các khoáng vật: calcite, dolomit, thạch anh, serisit, sét…

            Theo kết quả phân tích mẫu lát mỏng cho thấy các đá bao gồm hai khoáng vật tạo đá chính là calcit, dolomit. Hàm lượng calcite ( 60  90%), dolomit ( 1 – 2% đến 9-10%).

           3.2. Tiềm năng đá vôi làm vật liệu xây dựng thông thường phục vụ tuyến đường xuyên Á

           3.2.1 Đặc tính kỹ thuật của các thành tạo đá vôi

a)    Tính chất cơ lý của các thành tạo đá vôi

Theo kết quả phân tích mẫu cơ lý tại khu vực nghiên cứu được thể hiện dưới bảng sau:

                                   Bảng 3: Kết quả phân tích cơ lý đá vôi

Các chỉ tiêu kiến nghị

Các kêt quả phân tích

max

min

TB

Dung trọng khô (C)

2,58

2,61

2,60

Tỷ trọng ( )

2,72

2,74

2,73

Tỷ lệ khe hở (  )

0,05

0,05

0,05

Độ khe hở (n%)

4,40

5,10

4,90

Cường độ kháng ép khô (KG/cm2)

690,50

796,20

736,17

Cường độ kháng ép kéo khô (KG/cm2)

62,80

71,70

66,27

Cường độ kháng cắt

Lực dính (KG/cm2)

55,00

65,00

61,00

Góc ma sát (0)

38,50

40,10

39,23

Qua bảng trên có thể nhận thấy, đặc tính cơ lý của đá vôi Bản Cầm dao động trong phạm vi hẹp và khá đồng nhất trong toàn khối. Giá trị cường độ kháng ép khô trung bình đạt tới 736,17KG/cm2; giá trị lớn nhất đên 796,2 kG/cm2, giá trị bé nhất cũng đạt đến 659,50 KG/cm2.  Đây là loại đá vôi có chất lượng tương đối tốt về các chỉ tiêu cơ lý.

b)    Độ mài mòn tang quay Los Angerless

            Tuỳ theo yêu cầu chất lượng và lĩnh vực sử dụng khác nhau, đòi hỏi những chỉ tiêu chất lượng khác nhau. Ngày nay nhiều công trình đòi hỏi chất lượng cao như làm nhà cao tầng, đường cao tốc v.v... thì chất lượng của đá xây dựng cũng đòi hỏi ngày càng cao.

 Đá xây dựng dùng trong giao thông (đường ô tô cao tốc, đường sắt..) ngoài chỉ tiêu nêu trên, thì các số liệu độ mài mòn tang quay là những chỉ tiêu quan trọng. 

Để nghiên cứu độ mài mòn trong tang quay và độ bám dính trong khu vực nghiên cứu, đã lấy 5 mẫu đại diện cho các loại đá khác nhau. Kết quả phân tích cho thấy độ mài mòn tang quay dao động từ 29,50 đến 30,80 %, trung bình 29,82% (bảng 4):

Bảng 4: Kết quả thí nghiệm mài mòn tang quay Los Angerless

STT

SHM

Cấp hạt %

Ghi chú

5-10 mm

10-20 mm

20-40mm

TB

1

BC 2

29,9

29,2

28,2

29,1

2

BC 4

31,0

30,4

30,1

30,5

3

BC 6

30,1

29,6

28,8

29,5

4

BC 9

30

29,3

28,9

29,2

5

BC 14

31,6

30,7

30,1

30,8

Bảng 5: TCVN 1771 : 1987 về độ mài mòn tang quay Los Angerless

Mác của đá dăm sỏi và sỏi dăm

Độ mài mòn (%)

Đá trầm tích

cacbonat

Đá phún xuất biến chất và các đá trầm tích khác

Sỏi dăm

Mn – I

Mn – II

Mn – III

Mn - IV

Đến 30

Lớn hơn 30 đến 40

 Lớn hơn 40 đến 50

Lớn hơn 50 đến 60

Đến 25

Lớn hơn 25 đến 35

Lớn hơn 35 đến 45

Lớn hơn 45 đến 55

  Đến 20

Lớn hơn 20 đến 30

Lớn hơn 30 đến 30

Lớn hơn 45 đến 55

                  Từ bảng 4 so sánh với  bảng TCVN 1771 – 1987 thì chất lượng đá khu vực Bản Cầm có chất lượng khá tốt, có thể xếp vào nhóm Mn – I.

c)     Đặc tính bám dính nhựa đường

      Dựa trên kết quả phân tích mẫu bám dính nhựa đường cho thấy hầu hết các mẫu được lấy tổng hợp phân bố đồng đều trên diện tích khu mỏ, các mẫu đều có khả năng bám dính tốt, đạt cấp 4 theo tiêu chuẩn TCVN 1771 – 1987, được thể hiện ở bảng sau:

             Bảng 6: Bảng kết quả thí nghiệm độ bám dính của đá vôi Bản Cầm

STT

Ký hiÖu mÉu

§é b¸m dÝnh

Ghi chó

1

BD1

CÊp 4

B¸m dÝnh tèt

2

BD2

CÊp 4

B¸m dÝnh tèt

3

BD3

CÊp 4

B¸m dÝnh tèt

4

BD4

CÊp 4

B¸m dÝnh tèt

5

BD5

CÊp 4

B¸m dÝnh tèt

d)    Tính năng phóng xạ

Các kết quả phân tích các mẫu phóng xạ cho thấy, các đá vôi Bản Cầm có cường độ phóng xạ rất thấp (<5mR/h). Hàm lượng U, Th rất thấp đều xấp xỉ  trị số Clask.

Bảng 4.3. Kết quả phân tích các nguyên tố phóng xạ và đất hiếm                                đá vôi khu vực Bản Cầm

STT

Sè hiÖu mÉu

Tªn ®¸

Hµm l­îng ( ppm )

Ghi chó

U

Th

TR

1

X. 1

§¸ v«i

2,22 ± 0,4

7,14 ± 0,9

16,26 ± 3,20

2

X. 2

§¸ v«i

3,15 ± 0,5

5,41 ± 0,9

12,10 ± 2,12

3

X. 3

§¸ v«i

2,67 ± 0,4

3,91 ± 0,9

9,42 ± 1,72

4

X. 4

§¸ v«i

4,31 ± 0,6

6,85 ± 0,9

14,63 ± 2,52

5

X. 5

§¸ v«i

3,22 ± 0,5

4,44 ± 0,9

13,19 ± 2,32

(Phân tích tại Viện KH và KT Hạt nhân)

          Có thể thấy rằng, sử dụng các đá vôi làm vật liệu xây dựng cũng như quá trình khai thác không làm ảnh hưởng đến môi trường và an toàn phóng xạ đối với con người.

       Nhận xét: Từ các kết quả phân tích về các thông số đặc tính kỹ thuật trên cho thấy đá vôi khu vực Bản Cầm đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu cho sản xuất đá xây dựng thông thường như dai đường cao tốc…