Đánh giá tiềm năng khoáng sản kaolin vùng bắc bộ việt nam và định hướng sử dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LÊ ĐỖ TRÍ

ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG KHOÁNG SẢN KAOLIN
VÙNG BẮC BỘ VIỆT NAM VÀ ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

Hà Nội - Năm 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LÊ ĐỖ TRÍ

ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG KHOÁNG SẢN KAOLIN
VÙNG BẮC BỘ VIỆT NAM VÀ ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG
Ngành: Kỹ thuật địa chất
Mã số: 62.52.05.01

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS Nguyễn Văn Lâm
2. TS Trần Ngọc Thái

Hà Nội - Năm 2016


Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào.
Nghiên cứu sinh

Lê Đỗ Trí


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN
KPH: Không phân hạng
VLCL: Vật liệu chịu lửa
TN: Tài nguyên
XNK: Xuất nhập khẩu
THCSKV: Tổ hợp cộng sinh khoáng vật
VPH: Vỏ phong hóa
DGMV: Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Khái quát các đặc điểm chính của các khoáng vật nhóm kaolinit
Bảng 2.2. Mối quan hệ giữa mức độ phong hóa, kiểu VPH với kaolin phong
hoá từ pegmatit, granit
Bảng 2.3. Mối quan hệ giữa mức độ phong hóa, kiểu VPH với kaolin phong
hoá từ magma xâm nhập thành phần bazơ (biến đổi gần hoàn toàn)
Bảng 3.1. Vị trí phân bố khoáng vật halloysit trong VPH phức hệ Tân Phương
Bảng 3.2. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin
mỏ Láng Đồng
Bảng 3.3. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin
khu vực Yên Thái - Báo Đáp
Bảng 3.4. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin

mỏ Đồng Bến
Bảng 3.5. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin
mỏ Phú Lạc
Bảng 3.6. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin
mỏ Minh Tân
Bảng 3.7. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần hóa chính của
kaolin mỏ Khe Mo
Bảng 3.8. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin
mỏ Pạc Sẹc Lẻng
Bảng 3.9. Kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của kaolin
mỏ Minh Xương
Bảng 3.10. Tổng hợp đặc điểm kaolin ở một số mỏ vùng Bắc Bộ Việt Nam
Bảng 4.1. Tổng hợp tài nguyên kaolin xác định vùng Bắc Bộ Việt Nam
Bảng 4.2. Tài nguyên dự báo kaolin một số khu vực vùng Bắc Bộ Việt Nam
Bảng 4.3. Tổng hợp tài nguyên kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam


Bảng 4.4. Tài nguyên các hạng kaolin - pyrophyllit công nghiệp mỏ Pạc Sẹc Lẻng
Bảng 4.5. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp mỏ Láng Đồng
Bảng 4.6. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp khu Văn Yên - Trấn Yên
Bảng 4.7. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp mỏ Đồng Bến
Bảng 4.8. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp mỏ Minh Tân
Bảng 4.9. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp mỏ Phú Lạc
Bảng 4.10. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp mỏ Khe Mo
Bảng 4.11. Tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp mỏ Minh Xương
Bảng 4.12. Tỷ lệ phần trăm tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp
Bảng 4.13. Tài nguyên kaolin theo hạng kaolin công nghiệp
Bảng 5.1. Thành phần hóa học của kaolin lọc
Bảng 5.2. Thành phần cỡ hạt và chỉ tiêu cơ lý
Bảng 5.3. Yêu cầu chất lượng kaolin dùng sản xuất gạch samot và gạch nửa acid

Bảng 5.4. Yêu cầu, chỉ tiêu kaolin dùng sản xuất gạch samot
Bảng 5.5. Tổng hợp chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu kaolin trong các
ngành công nghiệp theo hàm lượng Al2O3 và Fe2O3
Bảng 5.6. Sản lượng khai thác kaolin tại một số nước trên thế giới
Bảng 5.7. Sản lượng gạch ceramic của 30 nước và toàn thế giới
Bảng 5.8. Sản lượng sản xuất và tiêu dùng nội địa của một số nước trong Asean
Bảng 5.9. Kim ngạch xuất nhập khẩu của một số nước trong Asean
Bảng 5.10. Số liệu xuất khẩu sứ vệ sinh của một số nước trên thế giới
Bảng 5.11. Tổng công suất lắp đặt từ 2008 - 2013
Bảng 5.12. Kim ngạch xuất, nhập khẩu gạch ốp lát giai đoạn 2008 - 2013
Bảng 5.13. Tổng hợp công suất và sản lượng tiêu thụ sứ vệ sinh
Bảng 5.14. Kim ngạch XNK sứ vệ sinh giai đoạn 2008 - 2013


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ không gian vùng nghiên cứu
Hình 1.2. Sơ đồ các đơn vị kiến tạo và hệ thống đứt gãy chính vùng Bắc Bộ
Việt Nam
Hình 2.1. Đường cong mật độ xác suất của quy luật phân bố chuẩn
Hình 3.1. Vị trí phân bố các mỏ, điểm kaolin theo đơn vị hành chính và trên
bình đồ cấu trúc - kiến tạo vùng Bắc Bộ Việt Nam
Hình 3.2. Sơ đồ phân bố dải khoáng hóa kaolin - pyrophyllit trên bình đồ cấu
trúc kiến tạo vùng Bắc Bộ Việt Nam
Hình 3.3. Thân kaolin khu Ngòi Xum - Ngòi Ân, Lào Cai
Hình 3.4. Thân kaolin số 6 khu Yên Thái - Báo Đáp, Yên Bái
Hình 3.5. Sơ đồ địa chất thân kaolin số 6 khu Yên Thái - Báo Đáp
Hình 3.6. Thân kaolin số 8 mỏ Phương Viên, Phú Thọ
Hình 3.7. Thân kaolin Dốc Kẻo, Phú Thọ
Hình 3.8. Ranh giới thân kaolin với đá vây quanh tại mỏ Hang Dơi, Thạch
Khoán, Phú Thọ

Hình 3.9. Thân kaolin mỏ Láng Đồng, Thạch Khoán, Phú Thọ
Hình 3.10. Ranh giới các đới phong hóa tại mỏ Đồng Bến, Tuyên Quang
Hình 3.11. Thân kaolin mỏ Đồng Bến, Hàm Yên, Tuyên Quang
Hình 3.12. Thân kaolin mỏ Phú Lạc, Đại Từ, Thái Nguyên
Hình 3.13. Thân kaolin tại mỏ Nà Thức, Thái Nguyên
Hình 3.14. Thân kaolin mỏ Bích Nhôi, Minh Tân, Hải Dương
Hình 3.15. Thân kaolin mỏ Khe Mo, Thái Nguyên
Hình 3.16. Thân kaolin mỏ Cưa Đá - Tấn Mài, Quảng Ninh
Hình 3.17. Thân kaolin mỏ Minh Xương, Phú Thọ
Hình 3.18. Hình ảnh phân tích SEM mẫu kaolin mỏ Láng Đồng, Phú Thọ
Hình 3.19. Hình ảnh phân tích TEM khoáng vật haloysit mỏ Láng Đồng


Hình 3.20. Kết quả phân tích XRD mẫu kaolin mỏ Láng Đồng, Phú Thọ
Hình 3.21. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Láng
Đồng, Phú Thọ
Hình 3.22. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Đồng
Bến, Thái Nguyên
Hình 3.23. Hình ảnh phân tích SEM mẫu kaolin mỏ Phú Lạc, Thái Nguyên
Hình 3.24. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Phú Lạc
Hình 3.25. Hình ảnh phân tích SEM mẫu kaolin mỏ Minh Tân, Hải Dương
Hình 3.26. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Minh
Tân, Hải Dương
Hình 3.27. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Khe Mo
Hình 3.28. Hình ảnh phân tích SEM mẫu kaolin - pyrophylit mỏ Pạc Sẹc
Lẻng, Quảng Ninh
Hình 3.29. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al 2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Pạc Sẹc
Lẻng, Quảng Ninh
Hình 3.30. Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Al2O3 (a) và Fe2O3 (b) mỏ Minh
Xương, Phú Thọ

Hình 5.1. Sơ đồ phân vùng định hướng sử dụng kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam
Phụ lục


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT - KHOÁNG SẢN VÙNG BẮC BỘ
VIỆT NAM ...................................................................................................... 7
1.1. Khái quát điều kiện tự nhiên và lịch sử nghiên cứu địa chất ..................... 7
1.1.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................... 7
1.1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất và kaolin vùng Bắc Bộ ............................ 10
1.2. Đặc điểm địa chất - khoáng sản ............................................................... 11
1.2.1. Vị trí vùng nghiên cứu trong bình đồ cấu trúc Việt Nam ..................... 12
1.2.2. Địa tầng ................................................................................................. 15
1.2.3. Magma xâm nhập .................................................................................. 19
1.2.4. Khái quát về cấu trúc kiến tạo vùng Bắc Bộ Việt Nam .......................... 22
1.2.5. Khoáng sản ........................................................................................... 24
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 27
2.1. Cơ sở lý luận ............................................................................................ 27
2.1.1. Khái niệm về kaolin và nguồn gốc thành tạo........................................ 27
2.1.2. Một số khái niệm khác có liên quan ..................................................... 34
2.2. Cấu trúc vỏ phong hóa và các liên quan đến thành tạo kaolin................. 35
2.2.1. Khái niệm vỏ phong hóa (VPH) ........................................................... 35
2.2.2. Kiểu VPH .............................................................................................. 35
2.2.3. Sản phẩm phong hóa và đới phong hóa ................................................ 35
2.3. Các phương pháp nghiên cứu................................................................... 38
2.3.1. Phương pháp tiệm cận có hệ thống kết hợp với phương pháp nghiên
cứu địa chất truyền thống ................................................................................ 38
2.3.2. Các phương pháp nghiên cứu thành phần vật chất ............................... 38
2.3.3. Phương pháp mô hình hóa .................................................................... 39

2.3.4. Các phương pháp đánh giá tài nguyên .................................................. 46


2.3.5. Phương pháp dự báo tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp theo mối
quan hệ giữa hàm lượng và tài nguyên ........................................................... 50
2.3.6. Phương pháp đối sánh kết hợp với ý kiến chuyên gia .......................... 54
CHƢƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM KAOLIN VÙNG BẮC BỘ VIỆT NAM ......... 55
3.1. Đặc điểm phân bố..................................................................................... 55
3.1.1. Kaolin phong hoá .................................................................................. 55
3.1.2. Kaolin nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi .................................... 57
3.1.3. Kaolin tái trầm tích ................................................................................ 58
3.2. Đặc điểm hình thái thân kaolin vùng Bắc Bộ .......................................... 58
3.2.1. Hình thái thân kaolin nguồn gốc phong hóa ......................................... 58
3.2.2. Hình thái thân kaolin nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi ............. 67
3.2.3. Hình thái thân kaolin tái trầm tích ........................................................ 67
3.3. Đặc điểm chất lượng kaolin ..................................................................... 68
3.3.1. Kaolin nguồn gốc phong hóa ................................................................ 69
3.3.2. Kaolin nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi .................................... 82
3.3.3. Kaolin nguồn gốc tái trầm tích .............................................................. 86
CHƢƠNG 4. TIỀM NĂNG TÀI NGUYÊN KAOLIN VÙNG BẮC BỘ
VIỆT NAM..................................................................................................... 92
4.1. Tài nguyên xác định ................................................................................. 92
4.2. Tài nguyên dự báo .................................................................................... 92
4.3. Dự báo tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp theo mối quan hệ giữa
hàm lượng và tài nguyên. ................................................................................ 95
CHƢƠNG 5. ĐỊNH HƢỚNG VÀ PHÂN CHIA KHU VỰC SỬ DỤNG
KAOLIN VÙNG BẮC BỘ VIỆT NAM .................................................... 106
5.1. Các lĩnh vực sử dụng kaolin và yêu cầu chất lượng .............................. 106
5.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm sử dụng kaolin ................ 112
5.2.1. Trên thế giới ........................................................................................ 112

5.2.2. Ở Việt Nam ......................................................................................... 116
5.3. Định hướng sử dụng ............................................................................... 121
5.3.1. Nguyên tắc định hướng ....................................................................... 121
5.3.2. Định hướng sử dụng hợp lý kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam............... 124
5.4. Phân chia khu vực sử dụng .................................................................... 128
5.4.1. Nguyên tắc phân chia .......................................................................... 128
5.4.2. Phân chia khu vực sử dụng hợp lý kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam .... 130
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 135
1. KẾT LUẬN: .............................................................................................. 135
2. KIẾN NGHỊ: ............................................................................................. 136


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Kaolin là loại khoáng chất công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực. Chúng được dùng làm nguyên liệu trong sản xuất gốm sứ, gạch
chịu lửa, xi măng; làm chất độn trong sản xuất giấy, sơn, phân bón, cao su, chất
dẻo v.v. Trong những năm gần đây, các ngành công nghiệp sử dụng kaolin
không ngừng phát triển và trở thành một trong những ngành có đóng góp
không nhỏ cho nền kinh tế của đất nước. Theo Quy hoạch tổng thể phát triển
vật liệu xây dựng đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030 được Thủ tướng
Chính phủ phê duyệt theo Quyết định số 1469/QĐ-TTg ngày 22 tháng 8 năm
2014, nhu cầu các sản phẩm vật liệu ốp lát năm 2015 là 320 triệu m2; năm 2020
là 470 triệu m2; sứ vệ sinh 12,69 triệu sản phẩm vào năm 2015 và 20,68 triệu
sản phẩm vào năm 2020 v.v. [13]
Toàn bộ lãnh thổ Việt Nam nói chung và vùng Bắc Bộ Việt Nam nói

riêng, đến nay đã được điều tra lập bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1/500.000
đến tỷ lệ 1/200.000 và phần lớn đã được điều tra lập bản đồ địa chất khoáng
sản tỷ lệ 1/50.000; một số diện tích triển vọng đã được tìm kiếm, thăm dò và
khai thác khoáng sản các loại, trong đó có kaolin. Những công trình nghiên cứu
liên quan đến kaolin về cơ bản đã giải quyết nhiều vấn đề lý luận về nguồn gốc
thành tạo, thành phần vật chất, nhưng chưa có công trình nào nghiên cứu
chuyên sâu về đánh giá tiềm năng tài nguyên kaolin và tài nguyên các hạng
kaolin công nghiệp ở trạng thái nguyên khai với nguồn gốc thành tạo khác
nhau làm cơ sở đề xuất định hướng sử dụng hợp lý, tiết kiệm tài nguyên
khoáng kết hợp với bảo vệ môi trường.
Đề tài “Đánh giá tiềm năng khoáng sản kaolin vùng Bắc Bộ Việt
Nam và định hướng sử dụng” được đặt ra nhằm giải quyết những yêu cầu
cấp bách do thực tiễn đòi hỏi.


2

2. Mục tiêu của luận án
- Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, thành phần vật chất và mối
quan hệ giữa các hạng kaolin công nghiệp ở trạng thái nguyên khai với các
kiểu nguồn gốc thành tạo kaolin ở Bắc Bộ Việt Nam.
- Đánh giá tiềm năng tài nguyên và tài nguyên các hạng kaolin công
nghiệp ở trạng thái nguyên khai, từ đó đề xuất định hướng sử dụng hợp lý,
hiệu quả nguồn tài nguyên kaolin trong vùng nghiên cứu.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu làm rõ mối quan hệ của khoáng sản kaolin với các thành
tạo địa chất và đặc điểm phân bố kaolin trong vùng Bắc Bộ Việt Nam.
- Nghiên cứu làm sáng tỏ thành phần vật chất, tính chất kỹ thuật và
công nghệ của kaolin làm cơ sở dự báo tài nguyên kaolin và tài nguyên các
hạng kaolin công nghiệp ở trạng thái nguyên khai.

- Đánh giá tài nguyên kaolin và tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp
ở trạng thái nguyên khai trên cơ sở sử dụng tổng hợp các nguồn dữ liệu địa
chất - khoáng sản và kết quả tìm kiếm, thăm dò.
- Định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên kaolin trong phát triển kinh tế
- xã hội, đặc biệt trong chiến lược phát triển công nghiệp sản xuất gốm sứ xây
dựng đến năm 2020, định hướng đến năm 2030.
- Nghiên cứu phân vùng sử dụng kaolin bảo đảm nguyên tắc sử dụng
hiệu quả, tiết kiệm, kết hợp với bảo vệ môi trường.
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: các mỏ, điểm khoáng sản kaolin trong vùng
Bắc Bộ Việt Nam.
- Phạm vi nghiên cứu: vùng Bắc Bộ Việt Nam (phần đất liền) được giới
hạn từ biên giới Việt - Trung, Việt - Lào đến hết địa phận tỉnh Ninh Bình.
5. Các phƣơng pháp nghiên cứu chính


3

- Phương pháp tiệm cận có hệ thống kết hợp với phương pháp nghiên
cứu địa chất truyền thống.
- Phương pháp nghiên cứu thành phần vật chất.
- Phương pháp mô hình hóa.
- Phương pháp đối sánh kết hợp với ý kiến chuyên gia.
6. Những điểm mới của luận án
6.1. Góp phần làm rõ hơn về đặc điểm phân bố và cấu trúc của các kiểu
vỏ phong hóa (VPH) chứa kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam; xác định sự có mặt
của khoáng vật haloysit trong trong pegmatit phong hóa mạnh và trung bình
của phức hệ Tân Phương.
6.2. Kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam có 3 kiểu nguồn gốc và thể hiện rõ
tính không đồng nhất với sự có mặt của 5 hạng kaolin công nghiệp. Trong đó,

hạng I, II, III chủ yếu thuộc kiểu mỏ phong hóa từ pegmatit và kiểu mỏ nhiệt
dịch biến chất trao đổi; hạng IV và không phân hạng (KPH) chủ yếu thuộc
kiểu mỏ phong hóa từ granit, aplit, ryolit, felsit, gabro bị felspat hóa, đá trầm
tích, đá biến chất và kiểu mỏ tái trầm tích.
6.3. Làm rõ mối quan hệ phụ thuộc giữa hàm lượng oxyt sắt (Fe 2O3)
với các thông số địa chất thân khoáng cho phép dự báo tài nguyên các hạng
kaolin công nghiệp ở trạng thái nguyên khai theo chỉ tiêu hàm lượng oxyt sắt.
6.4. Đề xuất các nguyên tắc cơ bản về định hướng sử dụng hợp lý
nguyên liệu kaolin theo các hạng quặng công nghiệp phục vụ chiến lược phát
triển ngành công nghiệp sản xuất gốm sứ, VLCL và các ngành công nghiệp
khác có sử dụng kaolin.
6.5. Dựa vào tiềm năng tài nguyên, điều kiện kinh tế - địa lý, cơ sở hạ
tầng và nhu cầu và thị trường tiêu thụ, vùng nghiên cứu được phân thành 4
khu vực nguyên liệu kaolin; trong đó khu vực 1, khu vực 2 và khu vực 3 có vị
trí và vai trò quan trọng phát triển công nghiệp gạch ốp lát, gốm sứ, VLCL.


4

7. Các luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam phân bố tập trung trong
các cấu trúc: địa khu biến chất cao Hoàng Liên Sơn, đai tạo núi nội lục
Paleozoi sớm Đông Bắc Bộ và rift nội lục Paleozoi muộn - Mesozoi An Châu
và có tiềm năng lớn; trong đó kaolin phong hoá từ pegmatit thuộc phức hệ
Tân Phương và phức hệ Tân Hương thuộc địa khu biến chất cao Hoàng Liên
Sơn chiếm trên 50% tổng tiềm năng tài nguyên kaolin vùng nghiên cứu.
Luận điểm 2: thành phần, chất lượng và khả năng sử dụng của kaolin
vùng Bắc Bộ Việt Nam phụ thuộc vào nguồn gốc điều kiện thành tạo; trong đó:
+ Kaolin nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trao đổi với các khoáng vật
đặc trưng dickit, nacrit, thạch anh, pyrophylit, alunit, chủ yếu thuộc hạng I, II,

III, giàu Al2O3, nghèo Fe2O3 và độ chịu lửa cao cần ưu tiên sử dụng làm
nguyên liệu sản xuất gạch granit, sứ vệ sinh và VLCL.
+ Kaolin phong hóa từ pegmatit với các khoáng vật đặc trưng kaolinit,
ilit, haloysit, goethit, chủ yếu thuộc hạng I, II, III và có tính khả tuyển cao,
Fe2O3 thấp, độ chịu lửa trung bình đến thấp cần ưu tiên sử dụng làm nguyên
liệu sản xuất sứ vệ sinh, gạch granit, gạch ceramic, men gốm sứ và chất độn
trong sản xuất giấy.
+ Kaolin tái trầm tích và kaolin phong hóa từ đá các đá granit, aplit,
ryolit, felsit, gabro bị felspat hóa, đá trầm tích, đá biến chất chủ yếu thuộc
hạng IV và KPH, Fe2O3 cao cần sử dụng làm nguyên liệu sản xuất xương
gạch ceramic, gốm sứ dân dụng, chất độn trong sản xuất thuốc trừ sâu, xà
phòng...
8. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của luận án
8.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần nhận thức đầy đủ và toàn
diện hơn về diện phân bố, đặc điểm chất lượng, tiềm năng tài nguyên và các


5

lĩnh vực sử dụng kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam; đồng thời góp phần hoàn
thiện phương pháp đánh giá tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp ở trạng
thái nguyên khai trong vùng nghiên cứu nói riêng và khoáng sản kaolin trên
cả nước nói chung.
8.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần cung cấp cho các nhà quản
lý và các cơ quan những số liệu tổng hợp chung về chất lượng, tài nguyên các
hạng kaolin công nghiệp và khả năng khai thác, sử dụng hợp lý nguồn tài
nguyên này phục vụ nhu cầu cho các lĩnh vực công nghiệp khác nhau.
- Định hướng, phân chia khu vực sử dụng sử dụng hợp lý kaolin vùng

Bắc Bộ Việt Nam, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và quản lý Nhà nước
về tài nguyên khoáng sản.
9. Cơ sở tài liệu của luận án
Luận án được hoàn thành trên cơ sở tài liệu thực tế do NCS thu thập,
khảo sát thực địa và phân tích mẫu từ năm 2009 đến nay. NCS đã thu thập và
xử lý bằng phần mềm máy tính hàng nghìn mẫu hóa kaolin, phân tích bổ sung
gần 100 mẫu kaolin, gồm phân tích thành phần hóa, độ hạt (34 mẫu); thạch học
(10 mẫu); nhiệt và rơnghen (24 mẫu), hiển vi điện tử quét, hiển vi điện tử
truyền qua (30 mẫu) thuộc các kiểu nguồn gốc khác nhau. Ngoài ra, NCS còn
thu thập thông tin, số liệu từ các báo cáo đo vẽ bản đồ địa chất khoáng sản khu
vực tỷ lệ 1/200.000 và 1/50.000, các báo cáo tìm kiếm, thăm dò, hiện trạng sản
xuất, chế biến, tiêu thụ kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam, các tài liệu về kaolin đã
công bố trong và ngoài nước trên các tạp chí chuyên ngành, sách xuất bản và
trên mạng internet.
10. Kết cấu của luận án:
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 5 chương:
Chương 1: Đặc điểm địa chất - khoáng sản kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam.


6

Chương 2: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu.
Chương 3: Đặc điểm kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam.
Chương 4: Tài nguyên kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam.
Chương 5: Định hướng sử dụng và phân chia khu vực sử dụng kaolin
vùng Bắc Bộ Việt Nam.
11. Nơi thực hiện luận án
Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Khoa Địa
chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của
PGS.TS Nguyễn Văn Lâm và TS Trần Ngọc Thái.

Trong quá trình hoàn thành luận án, NCS đã nhận được sự quan tâm,
giúp đỡ của Ban Giám hiệu trường Đại học Mỏ - Địa chất, Phòng Đào tạo sau
Đại học, Khoa Địa chất, Bộ môn Tìm kiếm thăm dò, cũng như sự giúp đỡ của
Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Cục Kiểm soát hoạt động
khoáng sản miền Bắc, Cục Kiểm soát hoạt động khoáng sản miền Nam, Sở
Tài nguyên và Môi trường các tỉnh, Viện Thông tin lưu trữ địa chất, Viện
khoa học Địa chất và Khoáng sản, Văn phòng Hội đồng đánh giá trữ lượng
khoáng sản quốc gia, Viện Khoa học công nghệ Vật liệu xây dựng, Liên đoàn
địa chất Đông Bắc, Tây Bắc, và các bạn đồng nghiệp. NCS cũng nhận được
sự động viên, giúp đỡ tận tình của GS.TS Đồng Văn Nhì, PGS.TS Đặng Xuân
Phong, PGS.TS Đỗ Đình Toát, PGS.TS Nguyễn Quang Luật, PGS.TS
Nguyễn Khắc Giảng, PGS.TS Nguyễn Phương, TS Đỗ Văn Nhuận, PGS.TS
Lương Quang Khang, TS Nguyễn Tiến Dũng, PGS.TS Kiều Quý Nam,
PGS.TS Bùi Hoàng Bắc, TS Khương Thế Hùng và nhiều nhà khoa học khác.
NCS xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các cán bộ hướng dẫn, lãnh đạo
các cơ quan và các nhà khoa học đã có các công trình nghiên cứu trước và cho
phép NCS được tham khảo, kế thừa và sử dụng trong luận án này.


7

CHƢƠNG 1
Đ Ặ C

Đ I Ể M

K H O Á N G

S Ả N
V I Ệ T

Đ Ị A

C H Ấ T

V Ù N G

B Ắ C

B Ộ

N A M

1.1. Khái quát điều kiện tự nhiên và lịch sử nghiên cứu địa chất
1.1.1. Điều kiện tự nhiên
1.1.1.1. Vị trí vùng nghiên cứu
Vùng Bắc Bộ Việt Nam là một khái niệm để chỉ vùng địa lý ở phía bắc
nước ta gồm 25 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương. Về mặt địa lý tự
nhiên, vùng Bắc Bộ Việt Nam có thể được chia thành ba vùng nhỏ là Đông
Bắc Bộ, Tây Bắc Bộ và Đồng bằng sông Hồng, có ranh giới nghiên cứu: phía
nam từ Ninh Bình trở ra, phía bắc giáp Trung Quốc, phía tây giáp Lào và phía
đông giáp biển Đông; với diện tích116.334 km2.

Hình 1.1. Sơ đồ không gian vùng nghiên cứu (nguồn: DGMV, 2005)


8

1.1.1.2. Đặc điểm địa hình
Vùng nghiên cứu có địa hình đa dạng và phức tạp, đó là sự đan xen của

các kiểu địa hình núi cao, núi trung bình, đồi núi thấp và địa hình đồng bằng
được hình thành trong những khu vực có điều kiện địa chất - kiến tạo với lịch
sử phát triển riêng. Chính vì vậy, địa hình ở các vùng nhỏ cũng có những đặc
điểm riêng.
- Vùng Đông Bắc Bộ: địa hình rất đa dạng và thay đổi với đặc điểm
chung là các dãy núi đá vôi và thung lũng hướng vòng cung như cánh cung
Sông Gâm, cánh cung Ngân Sơn, cánh cung Bắc Sơn, thung lũng sông Nà Rì,
thung lũng Sông Cầu v.v. Ngoài ra, còn có các bề mặt bán bình nguyên khá
bằng phẳng với độ cao khoảng 2.000m như Tây Côn Lĩnh (2.419m), Kiều
Liêu Ti (2.402m). Giáp với đồng bằng là khu vực trung du với đặc điểm hình
thái gồm những đồi đỉnh bằng, sườn thoải, xen kẽ với những thung lũng rộng,
đáy phẳng.
- Vùng Tây Bắc Bộ: địa hình có đặc điểm là những dãy núi và thung
lũng chạy song song theo phương tây bắc - đông nam với dãy núi cao Hoàng
Liên Sơn có những đỉnh cao nhất Việt Nam như đỉnh Phan Si Pan (3.143m),
Pu Ta Leng (3.096m), Pu Luông (2.985m), Sa Phìn (2.874m). Đặc điểm nổi
bật là các dãy núi có sống núi rõ và hẹp, sườn núi dốc, mức độ phân cắt sâu
và ngang đều lớn, quá trình bóc mòn và xâm thực xảy ra rất mạnh. Tuy nhiên,
vẫn gặp những bề mặt khá bằng phẳng, những bán bình nguyên nằm ở độ cao
khác nhau như cao nguyên Mộc Châu kéo dài từ Yên Châu đến suối Rút, độ
cao trung bình 1.000m. Ngoài ra còn gặp địa hình đồi - đồng bằng - thung
lũng có diện phân bố hạn chế.
- Vùng Đồng bằng Sông Hồng: có địa hình không hoàn toàn đồng nhất,
tương đối bằng phẳng, thấp dần từ tây bắc xuống đông nam, từ các thềm phù
sa cổ cao từ 10 - 15m xuống đến các bãi bồi cao từ 2 - 4m ở trung tâm, với hệ


9

thống sông ngòi dày đặc, đôi khi xuất hiện những đồi núi thấp phân bố đơn lẻ

hoặc tập trung với diện tích hạn chế.
1.1.1.3. Sông suối
Trong vùng có mạng lưới sông suối dày đặc, trung bình trên 1km2 có
gần 1km sông suối với 03 hệ thống sông chính gồm:
- Hệ thống sông Bằng Giang - Kỳ Cùng: gồm hai sông chảy ngược
hướng nhau, nhưng gặp nhau ở Quảng Tây - Trung Quốc. Sông Bằng Giang
bắt nguồn từ Nà Vài ở độ cao khoảng 600m, chảy theo hướng đông nam qua
Thị xã Cao Bằng đến Thủy Khẩu thì sang Trung Quốc. Sông có khoảng 26
phụ lưu, diện tích lưu vực khoảng 4.560km2. Sông Kỳ Cùng bắt nguồn từ Ba
Xá ở độ cao 625m, chảy theo hướng tây bắc qua Thị xã Lạng Sơn, đến Thất
Khê thì ngoặt sang Trung Quốc. Sông có khoảng 79 phụ lưu, diện tích lưu
vực khoảng 6.660km2.
- Hệ thống sông Thái Bình: do ba con sông hợp thành là sông Cầu,
sông Thương, sông Lục Nam và đổ ra Biển Đông qua các cửa Nam Triệu, cửa
Cấm, cửa Văn Úc và cửa Thái Bình. Hệ thống sông Thái Bình có diện tích
lưu vực khoảng 12.680km2, chế độ thuỷ văn cũng có một mùa lũ, một mùa
cạn và lượng phù sa ít hơn nhiều so với hệ thống sông Hồng.
- Hệ thống sông Hồng: đây là hệ thống sông lớn thứ hai trên lãnh thổ
Việt Nam với diện tích lưu vực rộng khoảng 61.400km2. Sông Hồng chảy qua
nước ta có chiều dài khoảng 556km, chảy theo hướng đông nam qua Lào Cai,
Yên Bái, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hà Nội rồi đổ ra vịnh Bắc Bộ ở cửa chính Ba
Lạt, ngoài ra còn 3 cửa phụ của 3 phân lưu là cửa Trà Lý, cửa Lạch Giang và
cửa Đáy. Hệ thống sông Hồng có tới 614 phụ lưu, trong đó 2 phụ lưu quan
trọng nhất là sông Đà và sông Lô. Chế độ thủy văn của hệ thống sông Hồng
có mùa lũ kéo dài 5 tháng (tháng 6 - 10), chiếm khoảng 75% tổng lượng
nước, trong đó đỉnh lũ là tháng 8 hàng năm.


10

1.1.1.4. Cơ sở hạ tầng
Có mạng lưới giao thông tương đối phát triển, nhất là các tỉnh đồng
bằng sông Hồng, bao gồm đường bộ, đường thủy, đường sắt, đường hàng
không. Hiện nay, đang được xây mới, cải tạo nâng cấp theo hướng hiện đại
nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế của vùng và cả nước.
Có mức độ phát triển kinh tế, mật độ dân cư không đồng đều. Trong đó,
miền núi phía Bắc còn nhiều khó khăn, tốc độ phát triển kinh tế chậm, đời
sống của nhân dân thấp và dân trí chưa cao. Các tỉnh trung du và đồng bằng
sông Hồng có mật độ dân số cao, cơ sở hạ tầng và kinh tế phát triển mạnh mẽ
là thị trường tiêu thụ hàng hóa lớn nhất.
1.1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất và kaolin vùng Bắc Bộ
Công tác nghiên cứu khoáng sản kaolin vùng Bắc Bộ Việt Nam gắn
liền với công tác điều tra địa chất, đo vẽ bản đồ khoáng sản, công tác tìm
kiếm, thăm dò và các nghiên cứu chuyên đề khác, có thể chia làm 2 giai đoạn:
- Giai đoạn trước năm 1954: chủ yếu là các công trình của các nhà địa
chất Pháp nghiên cứu về địa chất khu vực kết hợp với tìm kiếm khoáng sản
nhưng ở mức độ sơ lược. Tiêu biểu là các công trình đo vẽ lập bản đồ địa chất
Đông Dương tỷ lệ 1/2.000.000 của J. Fromaget (1937) và một số văn liệu như
"Cấu tạo địa chất, các nham thạch, các mỏ và các mối quan hệ có thể của
chúng với kiến tạo xứ Đông Dương" của J. Fromaget (1941).
- Giai đoạn sau năm 1954: sau ngày miền Bắc được hoàn toàn giải
phóng, công tác điều tra địa chất khu vực, tìm kiếm và thăm dò khoáng sản,
trong đó có kaolin được tiến hành một cách có hệ thống và đạt được nhiều
thành tựu to lớn, tiêu biểu là các công trình nghiên cứu:
+ Công tác điều tra địa chất khu vực có các công trình: đo vẽ bản đồ địa
chất phần miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1/500.000 do A.E. Đovjikov chủ biên năm
1965; Loạt tờ bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1/200.000 thành lập từ năm


11

1969 - 1978 và được hiệu đính vào những năm 1999 - 2000; Loạt tờ bản địa
chất và khoáng sản tỷ lệ 1/50.000; Bản đồ địa chất đệ tứ Việt Nam tỷ lệ
1/1.000.000 (Nguyễn Đức Tâm và Đỗ Tuyết đồng chủ biên, 1994); Bản đồ vỏ
phong hóa và trầm tích Đệ tứ Việt Nam tỷ lệ 1/1.000.000 (Ngô Quang Toàn
chủ biên, 1999).
+ Các đề tài nghiên cứu khoa học liên quan đến kaolin có các công
trình nghiên cứu về: "Quaczit thứ sinh vùng Tấn Mài và một số khoáng sản
liên quan với chúng" Trần Xuân Toản (1983); "Thành phần khoáng vật của
một số kiểu kaolin vỏ phong hóa ở Việt Nam và phương pháp tính định lượng
khoáng vật các thành tạo kaolin phong hóa" Trần Ngọc Thái, Trương Quang
Di và nnk, (1991); "Nghiên cứu các nguồn kaolin ở Hoàng Liên Sơn - Vĩnh
Phú phục vụ sản xuất giấy và xuất khẩu" Lý Bá Tiến và nnk, (1993); "Địa
chất Đệ tứ và đánh giá tiềm năng khoáng sản liên quan" Đề tài KT 01 - 07,
Nguyễn Địch Dỹ chủ biên, (1996); "Nghiên cứu cơ sở khoa học để xây dựng
Quy phạm phân cấp tài nguyên - trữ lượng kaolin Việt Nam, Văn phòng đánh
giá trữ lượng khoáng sản - Đề tài cấp Bộ, (2002); "Đánh giá giá trị kinh tế các
khoáng chất công nghiệp Việt Nam và kiến nghị phương hướng sử dụng"
Nguyễn Viết Lược và nnk, (1998); "Báo cáo xác lập luận cứ khoa học, đánh
giá định lượng, định hướng phát triển việc sử dụng hợp lý tài nguyên khoáng
sản Việt Nam đến năm 2020" Nguyễn Linh Ngọc và nnk, (2001).
Tóm lại: các công trình nghiên cứu nêu trên đã làm sáng tỏ về địa
tầng, magma và khoáng sản liên quan nói chung, kaolin nói riêng, nhưng
chưa có đề cập nghiên cứu chuyên sâu về đánh giá tiềm năng tài nguyên
kaolin và tài nguyên các hạng kaolin công nghiệp ở điều kiện tự nhiên với
nguồn gốc thành tạo khác nhau làm cơ sở đề xuất định hướng sử dụng hợp lý,
tiết kiệm tài nguyên khoáng kết hợp với bảo vệ môi trường.
1.2. Đặc điểm địa chất - khoáng sản

12

1.2.1. Vị trí vùng nghiên cứu trong bình đồ cấu trúc Việt Nam [47]
Theo Trần Văn Trị, Vũ Khúc và nnk (2009), trên bình đồ cấu trúc kiến
tạo Việt Nam, vùng Bắc Bộ Việt Nam thuộc các đơn vị kiến tạo chính được
thể hiện ở hình 1.2, trong đó các đơn vị kiến tạo có liên quan đến kaolin gồm:
1.2.1.1. Các địa khu lục địa tiền Cambri tái cải biến trong Phanerozoi
được đặc trưng bởi địa khu biến chất cao Hoàng Liên Sơn và Phu Hoạt - Nậm
Sư Lư, gồm:
- Địa khu Hoàng Liên Sơn gồm hai á địa khu là Phan Si Pan và Núi
Con Voi, trong đó:
+ Á địa khu Phan Si Pan (đới Phan Si Pan - A.E. Đovjikov, 1965) nằm
kẹp giữa đới đứt gãy Sông Hồng và các đứt gãy phân đoạn Mường Hum,
Nghĩa Lộ, Phù Yên - hồ Hòa Bình.
+ Á địa khu Núi Con Voi (đới Sông Hồng - A.E. Đovjikov, 1965) gồm
các đá biến chất cao và siêu cao có dạng nêm kiến tạo kiểu địa luỹ nằm kẹp
giữa hai địa hào Đệ Tam trên các đới đứt gãy Sông Chảy ở phía đông bắc và
Sông Hồng ở phía tây nam.
- Địa khu Phu Hoạt - Nậm Sư Lư gồm hai á địa khu là Phú Hoạt và
Nậm Sư Lư; trong đó vùng nghiên cứu chỉ có á địa khu Nậm Sư Lư.
Á địa khu Nậm Sư Lư thuộc phần tây bắc của địa khu Phu Hoạt - Nậm
Sư Lư. Ở nhiều nơi, á địa khu này bị che phủ bởi trầm tích Paleozoi nên chỉ
còn lộ ra một vòm đá biến chất khoảng 129 km2 dưới dạng tách biệt ở vùng
Nậm Sư Lư cách Thành phố Điện Biên khoảng 30km về phía đông nam.
1.2.1.2. Hệ tạo núi đa kỳ Neoproterozoi - Mesozoi sớm gồm phân hệ
tạo núi đa kỳ Neoproterozoi - Mesozoi sớm Việt - Trung và phân hệ tạo núi
đa kỳ Paleozoi giữa - Mesozoi sớm Đông Dương, gồm:
- Phân hệ tạo núi đa kỳ Neoproterozoi - Mesozoi sớm Việt - Trung gồm
đai tạo núi nội lục Paleozoi sớm Đông Bắc Bộ và Tây Bắc Bộ, trong đó:

13


14

+ Đai tạo núi nội lục Đông Bắc Bộ phát triển trên vỏ lục địa
Neoproterozoi phân bố ở phía bắc địa khu Hoàng Liên Sơn, gồm các đới Tây
Việt Bắc (phụ đới Sông Lô và phụ đới Sông Gâm) và Đông Bắc Bộ (phụ đới
Đông Việt Bắc và phụ đới Quảng Ninh).
+ Đai tạo núi nội lục Tây Bắc Bộ nằm về phía bắc đới khâu sông Mã,
tiếp giáp với hệ rift Permi muộn - Mesozoi sông Đà - Tú Lệ qua đới đứt gãy
sâu Sơn La - Hà Trung, phía tây bắc bị đứt gãy trượt bằng phải Lai Châu Điện Biên cắt chéo.
- Phân hệ tạo núi đa kỳ Paleozoi giữa - Mesozoi sớm Đông Dương gồm
nhiều đai tạo núi, nhưng trong vùng nghiên cứu chỉ có mặt đới Điện Biên Luang Prabang thuộc đai tạo núi Indosini Mekong.
Trong vùng nghiên cứu, đới Điện Biên - Luang Prabang chiếm phần cực
tây các tỉnh Lai Châu, Điện Biên. Các thành tạo Paleozoi thượng - Mesozoi tạo
thành phức nếp lõm Nậm U có trục hơi cong theo phương á kinh tuyến.
1.2.1.3. Các trũng nội lục Paleozoi muộn - Kainozoi gồm hệ rift nội lục
Permi muộn - Mesozoi, hệ rift nội lục sau va chạm Mesozoi và trũng nội lục
Kainozoi, gồm:
- Hệ rift nội lục Permi muộn - Mesozoi gồm các trũng nội lục có nguồn
gốc phân dị và thời gian hình thành khác nhau, đó là các rift nội lục Permi
muộn - Mesozoi Sông Hiến - An Châu ở Đông Bắc Bộ và Sông Đà - Tú Lệ ở
Tây Bắc Bộ.
- Hệ rift nội lục sau va chạm Mesozoi được đặc trưng bởi rift Sầm Nưa
- Hoành Sơn. Trong vùng nghiên cứu chỉ xuất hiện phần tây bắc của rift Sầm
Nưa - Hoành Sơn phân bố ở khu vực Điện Biên. Hệ rift này nằm chồng lên
móng không đồng nhất từ tiền Cambri đến Paleozoi.
- Các trũng nội lục Kainozoi nằm chồng trên các móng đa nguồn được

đặc trưng bởi trũng châu thổ Sông Hồng.