TIỀM NĂNG SA KHOÁNG TITAN-ZIRCON CÔNG NGHIỆP TRONG TẦNG CÁT ĐỎ THUỘC HỆ TẦNG PHAN THIẾT Ở DẢI VEN BIỂN NAM TRUNG BỘ
NGUYỄN VĂN THUẤN- TRẦN VĂN THẢO
1-Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam;
2-Liên đoàn Địa chất Trung Trung Bộ, TP Quy Nhơn, Bình Định
Tóm tắt: Tầng cát đỏ, thuộc hệ tầng Phan Thiết, phân bố ở vùng ven biển các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận và bắc Bà Rịa – Vũng Tàu, có diện tích rộng, chiều dày lớn. Cuối năm 2007 – đầu năm 2008, Liên đoàn Địa chất Trung Trung Bộ đã phát hiện sa khoáng titan-zircon trong tầng này với tài nguyên dự báo (334a+334b) là 130 triệu tấn với hàm lượng titan-zircon ≈ 0,9 %, trong đó zircon chiếm khoảng 15-20 %. Với phát hiện ban đầu rất có ý nghĩa này, đề nghị Nhà nước sớm đầu tư điều tra, đánh giá để có cơ sở khoa học quy hoạch và phát triển lĩnh vực khoáng sản titan-zircon ở Việt Nam.
I. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT
Tầng cát đỏ thuộc hệ tầng Phan Thiết (mbQ12-3 pt) là một thành tạo địa chất có diện phân bố rộng rãi nhất trong các phân vị Đệ tứ vùng ven biển Nam Trung Bộ, thuộc các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận và bắc Bà Rịa – Vũng Tàu [4]. Diện lộ trên bề mặt của chúng khoảng 1000 km2, còn lại bị các trầm tích trẻ hơn phủ lên. Cát đỏ Phan Thiết là một thành tạo địa chất Đệ tứ độc đáo của Việt Nam nói riêng, và của thế giới, nói chung.
Mặt cắt tổng hợp sơ bộ các lỗ khoan cho thấy các thành tạo cát đỏ thuộc hệ tầng Phan Thiết có thế nằm ngang hoặc nghiêng thoải ra biển, cấu thành 3 nhịp, bao gồm: nhịp dưới đáy có màu đỏ, dày 5-15 m; nhịp giữa gồm các nhịp màu vàng – vàng phớt nâu ở phần dưới và các nhịp màu đỏ – đỏ loang lổ trắng ở phần trên, dày 30-40 m; nhịp trên với phần dưới màu vàng, phần trên màu đỏ, dày khoảng 25-30 m. Thành phần độ hạt trung bình: sạn (>1 mm): 1,05 %, cát hạt lớn (1-0,5 mm): 2,13 %, cát hạt vừa (0,3-0,5 mm): 24,5 %, cát hạt nhỏ (0,1-0,3 mm): 59,43 %, bột (0,1-0,07 mm): 8,47 %, sét (<0,07 %): 4,41 %. Các thành tạo này phần lớn bị nén ép yếu, ở trạng thái khô, bóp nhẹ chúng bị vỡ vụn thành những hạt rời rạc, thể trọng tự nhiên trung bình khoảng 1,7. Tại một số vị trí thuộc ranh giới mặt bào mòn gặp lớp mỏng sạn-cát màu xám trắng dạng bê tông, hạt vụn được gắn kết tương đối tốt bằng keo vôi và silic, song chưa trải qua giai đoạn thành đá.
Đôi khi ở đáy trầm tích cát đỏ gặp các lớp cuội-sạn màu xám lót đáy. Bề dày của tầng cát đỏ thay đổi từ 25,5 m (vùng An Hải) đến hơn 85,5 m (vùng Hàm Tiến). Các thành tạo này phủ bất chỉnh hợp lên hệ tầng Mộ Tháp (mN2-Q1 mt), hệ tầng Mũi Né (mQ12 mn) và nhiều thành tạo có tuổi khác nhau. Đồng thời, chúng bị các trầm tích tuổi Pleistocen muộn và Holocen phủ lên.
Về nguyên nhân thành tạo màu đỏ độc đáo của hệ tầng Phan Thiết hiện nay còn nhiều ý kiến khác nhau. Các tác giả đưa ra các quan điểm chủ yếu mang tính suy luận, thiếu những chứng cứ khoa học thuyết phục.
II. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA MẠO
Địa hình của thành tạo cát đỏ hệ tầng Phan Thiết thuộc kiểu thềm tích tụ nguồn gốc biển. Chúng tồn tại dưới dạng thềm sót, bề mặt cao hơn mực nước biển từ 10 đến hơn 100 m; phân bố từ mép biển vào sâu trong đất liền từ 5 đến 20 km, kéo dài không liên tục dọc theo bờ biển từ nam Ninh Thuận qua tỉnh Bình Thuận đến rìa phía bắc tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, khoảng 250 km. Bề mặt địa hình khá bằng phẳng hoặc rất thoải, với độ nghiêng bề mặt khoảng 1-20, ít khi đến 100 và có xu hướng nghiêng ra biển. Độ cao tuyệt đối của bề mặt thềm cát đỏ từ 10 đến hơn 100 m. Do tác động xâm thực của nước vào mùa mưa, đã hình thành các mương xói, rãnh xói, đặc biệt là các vách sạt lở dốc 50-700, hoặc dựng đứng, có độ cao từ vài đến hàng chục mét, kéo dài dọc bờ biển. Bề mặt xuất lộ của tầng cát đỏ có các dạng địa hình đồi thoải, bãi bằng phẳng, các lòng chảo có đáy bằng. Nhiều vị trí của tầng cát đỏ bị các trầm tích trẻ hơn phủ lên, bị gió thổi mòn lộ ra bề mặt cát đỏ có độ gắn kết chắc hơn, tạo dạng địa hình “cửa sổ” mài mòn màu đỏ thẫm với nền phủ màu trắng xung quanh khá độc đáo.
III. ĐẶC ĐIỂM KHOÁNG SẢN
1. Sơ lược lịch sử nghiên cứu và phát hiện
Trong những năm 1985-1989, Nguyễn Thị Kim Hoàn [6] và các cộng sự thực hiện Đề tài nghiên cứu về triển vọng sa khoáng titan ven biển Việt Nam đã dự báo về triển vọng sa khoáng trong cát đỏ ven biển Nam Trung Bộ. Năm 1989, khi thực hiện “Báo cáo tìm kiếm nước dưới đất vùng Phan Rang – Tháp Chàm”, Nguyễn Hữu Nghê [5] đã nhận định: trầm tích biển tướng doi cát hệ tầng Phan Thiết (mbQ12-3pt) rất giàu khoáng vật quặng. Hàm lượng ilmenit từ 2 đến 3 kg/m3 đến 1 % trong cát; rutil: 65-150 g/m3; zircon: 230-250 g/m3. Năm 1999, trong Báo cáo thuyết minh Bản đồ địa chất và khoáng sản tờ Phan Thiết tỷ lệ 1:200.000 [4], các tác giả đã mô tả sự có mặt các khoáng vật titan trong tầng cát đỏ với hàm lượng 2-5 kg/m3, không có ý nghĩa công nghiệp. Năm 2005, trong “Báo cáo các phát hiện mới về sa khoáng ven biển Phan Thiết – Hồ Tràm” Đào Mạnh Tiến đã nhận định: ngoài tiềm năng sa khoáng trong các thành tạo Holocen, các thành tạo Pleistocen (cụ thể là cát đỏ) nguồn gốc biển cũng rất có triển vọng về sa khoáng.
Trong những năm 2005-2008, Liên đoàn Địa chất Trung Trung Bộ được Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam giao nhiệm vụ: “Đánh giá sa khoáng ven biển từ Khánh Hoà đến Bà Rịa – Vũng Tàu”, với đối tượng chính chứa sa khoáng là cát xám-vàng. Cùng với việc đánh giá các đối tượng cát xám-vàng thành tạo do gió chứa sa khoáng; cuối năm 2007 đầu năm 2008, Liên đoàn đã phát hiện tầng cát đỏ, thuộc hệ tầng Phan Thiết, chứa sa khoáng có ý nghĩa công nghiệp với quy mô lớn, thuộc dải ven biển các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận và Bà Rịa – Vũng Tàu.
2. Kết quả khảo sát chi tiết các diện tích cát đỏ
Trên cơ sở nghiên cứu biểu hiện quặng trên mặt của tầng cát đỏ, cuối năm 2007, Liên đoàn Địa chất Trung Trung Bộ đã nhận định: có khả năng phần dưới của tầng cát đỏ chứa sa khoáng đạt hàm lượng công nghiệp. Từ nhận định này, 6 diện tích đã được chọn để thiết kế khoan kiểm tra khả năng chứa sa khoáng ở dưới sâu, bao gồm các vùng: Từ Hoa – Từ Thiện, Sơn Hải 2 (vùng An Hải, tỉnh Ninh Thuận), Tân Phú, Hòn Rơm – Thiện Ái, Phú Hải – Hàm Tiến (vùng Bắc Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận), Tiến Thành – Tân Thành (vùng Nam Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận). Tổng diện tích lựa chọn khảo sát chi tiết là 183 km2, chiếm khoảng 15 % diện phân bố tầng cát đỏ. Trong diện tích này đã khoan 18 lỗ khoan máy, độ sâu từ 25,5 m đến 103,5 m, với tổng khối lượng 1.094 m và đào 1 giếng sâu 8 m kiểm tra lỗ khoan trong diện tích lựa chọn. Kết quả cho thấy:
– Trong tất cả 18 lỗ khoan đều phát hiện được sa khoáng đạt hàm lượng công nghiệp với chiều dày lớn.
– Mẫu đã phân tích có hàm lượng sa khoáng tổng hợp (ilmenit, zircon, rutil) đạt trung bình 0,71-1,82 % (11,9-30,9 kg/m3), nhiều mẫu đạt hàm lượng 2-5 % (34-84 kg/m3); trong đó zircon chiếm 15-20% trọng lượng sa khoáng tổng hợp. Các mẫu đã được phân tích kiểm tra, đối sánh với các tài liệu khác.
– Chiều dày tầng chứa sa khoáng công nghiệp từ 21,7 đến 89 m, trung bình là 40,7 m.
– Tài nguyên dự báo cho 6 khu khảo sát chi tiết là 130 triệu tấn sa khoáng tổng hợp.
– Tại lỗ khoan ở vùng Phú Hải – Hàm Tiến đã tiến hành đào 1 giếng kiểm tra. Kết quả phân tích mẫu giữa công trình khoan và công trình giếng cơ bản trùng nhau, độ sai lệch trong giới hạn cho phép.
– Điều kiện khai thác sa khoáng rất thuận lợi.
STT
Vùng Diện tích
(km2) Số lỗ khoan Bề dày TB
(m) Hàm lượng
TB
(%) Tài nguyên dự báo (triệu tấn)
Sa khoáng
tổng hợp Zircon
1 Từ Hoa – Từ Thiện 22 03 21,47 0,73 5,89 0,78
2 Sơn Hải 2 16 03 29,73 0,74 5,84 0,84
3 Tân Phú 11 01 46,5 0,71 6,17 1,04
4 Hòn Rơm – Thiện Ái 57 04 48,5 0,94 44,06 8,11
5 Phú Hải – Hàm Tiến 31 03 68,27 1,39 50,01 7,44
6 Tiến Thành – Tân Thành 46 04 29,5 0,74 17,01 3,23
Tổng cộng 183 18 128,98 21,43
3. Các diện tích cát đỏ chưa được khảo sát chi tiết
Các diện tích còn lại của tầng cát đỏ khoảng 1.300 km2, chiếm khoảng 85 %, mới được khảo sát theo lộ trình khái quát và lấy mẫu định hướng ở các vách vết lộ. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng các mẫu đều đạt trên mức chỉ tiêu công nghiệp tối thiểu. Tài nguyên dự báo cho các diện tích này có thể tới hàng trăm triệu tấn sa khoáng.
4. Vài nét về đặc điểm quặng sa khoáng trong cát đỏ
Trong tầng cát đỏ chứa sa khoáng đạt chỉ tiêu công nghiệp tỷ lệ trung bình thành phần khoáng vật chính bao gồm: thạch anh = 89,81 %, sét = 7,54 %, ilmenit = 1,13 %, rutil = 0,16 %, anatas = 0,04 %, leucoxen = 0,71 %, zircon = 0,26 % (Bảng 2).
Bảng 2. Tỷ lệ các khoáng vật chính trong tầng cát đỏ
(Tổng hợp các mẫu tại 1 lỗ khoan ở vùng Phú Hải – Hàm Tiến)
Số TT Tên khoáng vật Tỷ lệ khoáng vật, % Ghi chú
từ … đến TB
I Phần sét 1,6-14,7 % 7,54 % Tỷ lệ trong mẫu
II Phần từ cảm rất ít rất ít Tỷ lệ trong mẫu
Magnetit có – rất ít Có Tỷ lệ trong phần từ cảm
Martit có – rất ít Có
III Phần điện từ 0,50-3,66 % 1,66 % Tỷ lệ trong mẫu
Ilmenit 35-86 % 68 % Tỷ lệ trong phần điện từ
Limonit rất ít – ít Không xác định
Granat 0 – rất ít
Hematit 0 – rất ít
Amphibol 0 – rất ít – 28 %
Epidot 0 – rất ít – 24 %
Tourmalin 3-19 %
Monazit rất ít rất ít
Sphen 0 – rất ít rất ít
IV Phần không điện từ nặng 0,09-0,96 % 0,36 % Tỷ lệ trong mẫu
Zircon 65-78 % 73% Tỷ lệ trong phần không điện từ nặng
Rutil 3-6 % 4,4%
Anatas 1 % 1,0%
Leucoxen 14-28 % 19,6%
Kyanit 0 – ít Không xác định
Corindon 0-2 hạt
Brookit rất ít
V Phần không điện từ nhẹ 81,62-97,81 % 90,44 % Tỷ lệ trong mẫu
Thạch anh 97-100 % 99,3 % Tỷ lệ trong phần không điện từ nhẹ
Felspat + KV khác 0-10 %
Kết quả thống kê cho thấy mức độ biến thiên hàm lượng ilmenit từ 22,22 đến 50,36 %, trung bình 33,73%; mức độ biến thiên hàm lượng zircon từ 9,17 đến 59,47 %, trung bình 35,19 %. Như vậy, hàm lượng ilmenit và zircon phân bố trong cát đỏ thuộc loại rất đồng đều đến đồng đều. Độ hạt quặng sa khoáng trung bình: cát hạt nhỏ (0,1-0,3 mm) chiếm 28,75 %, bột sét (<0,1 mm) chiếm 71,04 %. Thành phần hoá học trung bình của tinh quặng ilmenit: TiO2 = 49,86 %, CrO3 = 0,05 %, Fe2O3+FeO = 34,79 %.
IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
1. Tầng cát đỏ thuộc hệ tầng Phan Thiết (mbQ12-3 pt) là một thành tạo địa chất có diện phân bố rộng rãi nhất trong các phân vị Đệ tứ vùng ven biển Nam Trung Bộ thuộc các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận và bắc Bà Rịa – Vũng Tàu. Diện lộ trên bề mặt của chúng khoảng 1000 km2, còn lại bị phủ bởi các trầm tích trẻ hơn, tổng diện tích phân bố dự kiến khoảng 1200 km2. Chiều dày tầng cát đỏ từ vài chục đến gần 100 m. Thành phần tầng cát đỏ chủ yếu là cát thạch anh hạt vừa đến nhỏ, có độ chọn lọc và mài mòn tốt; thứ yếu là bột sét.
2. Tầng cát đỏ nói trên chứa sa khoáng titan-zircon có hàm lượng trung bình không cao (~0,9 %) ; song tỉ lệ zircon trong sa khoáng khá cao (15-20 %), chiều dày trung bình đạt hàm lượng công nghiệp lớn (~40 m), diện tích phân bố rất rộng. Tài nguyên dự báo bước đầu cho phần điều tra chi tiết 183 km2 là 130 triệu tấn; phần còn lại khoảng 1.000 km2 mới được điều tra sơ bộ có thể đạt hàng trăm triệu tấn sa khoáng. Như vậy, tiềm năng titan-zircon ở các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận và Bà Rịa – Vũng Tàu là rất lớn.
3. Nguyên liệu titan được sử dụng trong nhiều lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế, nhu cầu sử dụng ngày càng tăng. Hiện chưa có nguyên liệu khác thay thế. Đề nghị Nhà nước sớm đầu tư điều tra, đánh giá sa khoáng titan-zircon trong tầng cát đỏ Phan Thiết để quy hoạch và phát triển thành ngành công nghiệp mũi nhọn của Việt Nam. Việc điều tra, đánh giá cần được tiến hành bài bản, từng bước; việc quy hoạch phát triển ngành titan-zircon phải dựa trên trữ lượng có độ tin cậy; khai thác cần được tiến hành với quy mô lớn và công nghệ tiên tiến, bảo vệ môi trường. Quặng khai thác phải được chế biến sâu, ở mức xỉ titan, tiến tới là pigment.
VĂN LIỆU
1. Đào Thanh Bình, Phạm Văn Hát, 1983. Báo cáo Kết quả tìm kiếm tỷ mỷ ilmenit vùng Chùm Găng – Thuận Hải. Lưu trữ Địa chất. Hà Nội.
2. Lê Đức An, 1999. Bàn về quá trình tạo màu của cát đỏ Phan Thiết. TC Địa chất, A/250 : 36-40. Hà Nội.
3. Nguyễn Biểu (Chủ biên), 1995. Báo cáo Điều tra địa chất và khoáng sản vùng ven bờ (0-30 m nước) miền Trung (Nga Sơn – Vũng Tàu). Lưu trữ Địa chất. Hà Nội
4. Nguyễn Đức Thắng (Chủ biên), 1999. Địa chất và khoáng sản tờ Phan Thiết tỷ lệ 1:200.000. Cục ĐC&KS VN. Hà Nội.
5. Nguyễn Hữu Nghê, 1989. Báo cáo Tìm kiếm nước dưới đất bằng tổ hợp các phương pháp địa vật lý vùng Phan Rang – Thuận Hải. Lưu trữ Địa chất. Hà Nội.
6. Nguyễn Kim Hoàn (Chủ biên), 1985. Báo cáo Đặc điểm địa chất và triển vọng khoáng sản titan sa khoáng ven biển Việt Nam. Lưu trữ Địa chất. Hà Nội.
7. Nguyễn Thanh Bình, 1988. Báo cáo Kết quả công tác thăm dò sơ bộ mỏ sa khoáng ilmenit – ziricon Hàm Tân – Thuận Hải. Lưu trữ Địa chất. Hà Nội.
8. Nguyễn Văn Cường (Chủ biên), 2001. Báo cáo Kết quả đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản nhóm tờ Hàm Tân – Côn Đảo tỷ lệ 1:50.000. Lưu trữ Địa chất. Hà Nội.
9. Trần Nghi, Nguyễn Địch Dỹ, Đinh Văn Thuận, Vũ Văn Vĩnh, Ma Kông Cọ, Trịnh Nguyên Tính, 1998. Môi trường địa chất và cơ chế thành tạo cát đỏ Phan Thiết. TC Địa chất, A/245 : 10-20. Hà Nội.
10. Trương Công Hữu, 1996. Báo cáo Kết quả điều tra địa chất bổ sung khu mỏ ilmenit Gò Đình – Hàm Tân – Bình Thuận. Lưu trữ Địa chất. Hà Nội.