Hiệu quả phương pháp đo sâu điện và phổ gamma mặt đất xác định tầng phong hóa chứa quặng vermiculit khu Làng Mạ, Phố Ràng, Bảo Yên, Lào Cai

Nội dung text: Hiệu quả phương pháp đo sâu điện và phổ gamma mặt đất xác định tầng phong hóa chứa quặng vermiculit khu Làng Mạ, Phố Ràng, Bảo Yên, Lào Cai

1. T¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 54, 04/2016, (Chuyªn ®Ò §Þa vËt lý), tr.84-90 HIỆU QUẢ PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN VÀ PHỔ GAMMA MẶT ĐẤT XÁC ĐỊNH TẦNG PHONG HÓA CHỨA QUẶNG VERMICULIT KHU LÀNG MẠ, PHỐ RÀNG, BẢO YÊN, LÀO CAI NGUYỄN VĂN TUYÊN, TRỊNH QUỐC HÀ Liên đoàn địa chất Xạ - Hiếm Tóm tắt: Quặng Vermiculit đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: nông nghiệp, công nghiệp, quốc phòng, bảo vệ môi trường. Trong quá trình thi công đề án “Đánh giá quặng vermiculit khu Phố Ràng, tỉnh Lào Cai”; do Liên đoàn Địa chất Xạ - Hiếm thực hiện đã khoanh định được tầng phong hóa chứa quặng vermiculite bằng phương pháp đo sâu điện và phổ gamma. Phương pháp đo sâu điện nhằm mục đích dự báo chiều dày vỏ phong hóa (khả năng tồn tại quặng vermiculit) để định hướng công tác khoan, khai đào. Phương pháp đo phổ gamma nhằm khoanh định các diện tích chứa quặng vermiculit trên mặt trong diện tích phân khu làng Mạ. Hai phương pháp này đã xác định được các đới phong hoá chứa quặng theo chiều rộng, theo đường phương và độ sâu tồn tại các thân quặng. Kết quả cho thấy, đối với quặng vermiculit, theo thống kê, vị trí thân quặng phù hợp với đới điện trở suất tương đối thấp (từ vài chục đến 300 m), tạo thành vùng điện trở suất thấp tương đối rõ trên các tuyến. Kết quả đạt được cho thấy việc lựa chọn hệ phương pháp nghiên cứu là có cơ sở khoa học và đạt hiệu quả cao, đáp ứng mục tiêu nhiệm vụ đề ra. 1. Giới thiệu Quá trình phong hóa biến đổi biotit Mg-Fe Quặng vermiculit ở Việt Nam được phát thành vermiculite là sự kết hợp giữa quá trình hiện từ thập kỉ 80 của thế kỉ XX nhưng đến năm thủy hóa, thủy phân với sự thay thế K+ bằng tổ 2+ 2002 mới thực sự được quan tâm nghiên cứu. hợp Mg-H20 kèm theo quá trình oxi hóa Fe Việc nghiên cứu vermiculit ở Việt Nam mới ở thành Fe3+ và sự hòa tan, mang đi của K+. giai đoạn khởi đầu nhưng cho thấy tiềm năng Thân quặng vermiculite chỉ phân bố trong vermiculit là khá lớn. nội bộ vỏ phong hóa phát triển trên các thể đá Đặc điểm quặng vermiculit trong vùng gneiss amphibol, amphibolit bị migmatit hóa, nghiên cứu: biotit hóa. Thân quặng vermiculite thường có Quá trình phong hóa tạo vỏ phong hóa chứa dạng chuỗi ổ, chuỗi thấu kính có kích thước vermiculite ở vùng nghiên cứu được đặc trưng khác nhau tập trung thành đới quặng giả lớp. bởi sự tích lũy Al3+ và Fe3+, sự rửa trôi các Các đới quặng vermiculite có kích thước rất nguyên tố kiềm và kiềm thổ, sự oxy hóa mạnh khác nhau, chiều rộng từ 1 - 2m đến 40 - 50m, mẽ Fe2+ thành Fe3+ và được bổ sung nhiều kéo dài từ 100 - 200m đến 500 - 600m (hình 1). nước. Thân quặng vermiculite có cấu trúc phức Quá trình thành tạo vermiculite diễn ra từ tạp với cấu tạo da báo đặc trưng. Quặng có tính khi đá gốc giàu biotit Mg - Fe bắt đầu bị tác phân đới rất rõ ràng về thành phần vật chất, cấu động của quá trình phong hóa cho đến khi các tạo, kiến trúc theo chiều thẳng đứng. sản phẩm phong hóa đạt đến mức độ phong hóa mạnh nhưng vẫn còn giữ được cấu trúc, trong tiến trình đó sự biến đổi từ biotit thành vermiculite ngày càng triệt để và hoàn chỉnh. Sau đó, khi các sản phẩm phong hóa đạt đến mức phong hóa mạnh mà không còn giữ được tàn dư cấu trúc đá gốc nữa thì vermiculite bị phá hủy và biến đổi thành kaolinit. Hình 1. Mẫu quặng vermiculit 84
2. 2. Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu Công tác đo được thực hiện tại các tuyến a. Đặc điểm địa chất dự kiến bố trí lỗ khoan. Sử dụng máy đo Hệ tầng Ngòi Chi (PPnc) SuperSting. Nguồn cung cấp điện dùng ắc quy Dựa vào đặc điểm thành phần thạch học và 12V - 80Ah. Máy được kiểm chuẩn tại Liên mức độ biến chất, các đá của hệ tầng Ngòi Chi đoàn Vật lý địa chất. chia thành hai tập. Mục tiêu phương pháp đo sâu điện nhằm phát hiện các đới phá hủy, đánh giá chiều dày - Tập 1 (PPnc1): Nằm chuyển tiếp lên phần cao của hệ tầng Núi Con Voi, lộ ra ở phía đông vỏ phong hóa để dự báo quy mô, độ sâu có thể và phía nam thành dải kéo dài theo phương tây của thân quặng vermiculit, định hướng cho bắc - đông nam, thành phần chủ yếu: đá phiến công tác khoan, khai đào. thạch anh - biotit - silimanit, đá phiến thạch anh Khoảng cách điểm đo trên tuyến bằng 20m. - biotit - silimanit có granat, xen kẹp thấu kính khoảng cách tuyến 200m. quarzit, amphibolit. Chiều dày tập: 500m; Khối lượng điểm đo sâu điện trở đã thực hiện là: 153 điểm / 07 tuyến. - Tập 2 (PPnc2): Lộ ra phía đông diện tích nghiên cứu tạo thành dải kéo dài theo phương Sau khi tính điện trở suất biểu kiến, số liệu tây bắc - đông nam. Thành phần chủ yếu: đá được đưa vào phần mềm máy tính RES2D để phiến thạch anh - felspat - biotit - silimanit có xử lý và vẽ mặt cắt điện trở suất thực theo granat, đá phiến thạch anh có silimanit, đá tuyến. phiến biotit - thạch anh, xen kẹp thấu kính b) Phương pháp đo phổ gamma mặt đất quarzit, amphibolit. Chiều dày của tập: 500m; Mục tiêu phương pháp phổ gamma mặt đất nhằm xác định các đới chứa quặng, đới biến đổi Hệ Đệ tứ không phân chia lộ trên mặt hoặc nằm dưới sâu không quá 1m. Các trầm tích Đệ tứ chủ yếu phân bố dọc Công tác đo phổ gamma được thực hiện tại theo các suối lớn thành các dải hẹp chiều dài từ các đoạn tuyến dự kiến có thân quặng cắt qua 500m đến hơn 1.000m, chiều rộng từ vài chục và các đoạn tuyến có các đới biến đổi. Sử dụng đến trăm mét. Thành phần chủ yếu là sét, bột ít máy đo Gad 6 do Canada sản xuất. hơn cát, sạn, hòn, tảng lăn phủ trực tiếp trên đá Khoảng cách điểm đo trên tuyến bằng 10m. gốc cổ. Phần trên mặt đang được nhân dân Khối lượng điểm đo phổ gamma mặt đất đã trong vùng canh tác trồng lúa, hoa màu. Chiều thực hiện là: 1483 điểm. dày 1 đến 5m. 4. Kết quả xử lý tài liệu b. Kiến tạo + Kết quả đo sâu điện trở suất đối xứng Trong quá trình khảo sát ít phát hiện được - Đặc điểm chung của trường điện trở suất: các dấu hiệu trực tiếp liên quan đến đứt gãy, tuy điện trở suất trong diện tích đánh giá biến đổi nhiên theo tài liệu 1: 50.000 kết hợp dấu hiệu khá mạnh, từ 5 m đến 8.000 m; phổ biến từ gián tiếp (địa hình, địa mạo), vùng nghiên cứu 5 m đến 300 m. Điện trở suất phần trên mặt có 3 hệ thống đứt gãy gồm: Hệ thống phương (từ 0 m đến khoảng 20m) đất đá có điện trở suất TB - ĐN là hệ thống đứt gãy lớn nhất trong tương đối thấp, từ vài m đến 500 m. Phía vùng nghiên cứu dọc theo các đứt gãy các đá bị dưới thường là các đá có điện trở suất cao, trên migmatit hoá mạnh, hệ thống ĐB - TN và hệ thống á kinh tuyến phân bố đều trong diện tích. 1.000 m. - Đặc điểm của trường điện trở suất liên 3. Công tác Địa vật lý quan đến cấu trúc và thân quặng vermiculit, Phương pháp và khối lượng công tác tiến phản ánh cấu trúc địa chất tổng thể (mức độ hành phong hóa, đới thấm nước hoặc phá huỷ ). Với mục tiêu và nhiệm vụ của đề án, các Riêng đối với quặng vermiculit, theo thống kê, phương pháp địa vật lý đã áp dụng: vị trí thân quặng phù hợp với đới điện trở suất - Phương pháp đo sâu điện trở đối xứng. tương đối thấp (từ vài chục đến 300 Ωm), tạo - Phương pháp đo phổ gamma mặt đất. thành đới điện trở suất thấp tương đối rõ trên a) Phương pháp đo sâu điện trở đối xứng các tuyến. 85
3. giá trị nhỏ hơn 300 Ωm phân bố từ cọc -500 đến cọc -420 và nằm ở độ sâu từ 0m đến 61m. Đới này bao trùm toàn bộ dị thường phổ số 2. Đặc trưng dị thường phổ số 2 trên tuyến 27 có tỉ số K / Th max = 5,1% với Th min = 11,5 ppm. Dựa vào kết quả đo sâu điện và đo phổ, chúng tôi dự kiến thi công khoan tại cọc -440. + Kết quả đo địa vật lý tuyến T50 (hình 6): Tuyến 50 tồn tại 2 dị thường phổ số 8 và số 9. Dị thường phổ số 8 dài 130m từ cọc +30 đến cọc +210. Kết quả đo sâu tồn tại một khối điện trở nhỏ hơn 300 m phân bố từ cọc +70 đến cọc +240. Tại cọc +180, giá trị điện trở nhỏ hơn 300 m, phân bố từ 0 m đến 54m. Chúng tôi dự kiến công trình khoan tại cọc +180. Dị thường phổ số 9: phân bố từ cọc +380 đến cọc +520. Kết quả đo sâu tồn tại khối điện Hình 2. Vết lộ chứa quặng Vermiculit trở nhỏ trên mặt, phân bố từ cọc + 360 đến cọc +390 và từ cọc + 440 đến + 470 với độ sâu từ + Kết quả đo địa vật lý tuyến T04 (hình 3): 19m đến 33m (cọc +410); từ 0m đến 21m (cọc Tuyến T04 được đo sâu từ cọc +97 đến cọc +460). +113, bao trùm toàn bộ dị thường phổ số 17. Dị Dựa vào kết quả đo phổ và đo sâu điện, thường phổ phân bố từ cọc +103 đến cọc +109, chúng tôi dự kiến công trình khoan tại cọc có đặc trưng Th min = 5,7 ppm và tỉ số K/Th + 410. max = 8%. Đây là dị thường phổ rõ nét nhất của + Kết quả đo địa vật lý tuyến T54 (hình 7): thân quặng 8. Tuyến 54 tồn tại dị thường phổ số 8 dài 100 Kết quả đo sâu điện đã xác định được một m, từ cọc 950m đến cọc 195m. Dị thường này dải điện trở < 300 m, phân bố theo chiều sâu có tỉ số K / Th max = 3,9 % và Th min = 7,1 của đới điện trở nhỏ từ 0m đến 18m (cọc +103; ppm. Kết quả đo sâu điện từ cọc + 40 đến cọc cọc +105); từ 0m đến 13m (cọc +107; +109). +240 cho thấy: Xác định được hai khối điện trở Dựa vào kết quả đo phổ và đo sâu điện, nhỏ nằm trên đoạn tuyến đo sâu. Cụ thể: chúng tôi dự kiến thi công khoan tại cọc +106 + Hai khối nằm kề cận và bao phủ dị với độ sâu 20m. thường phổ số 8, từ cọc +80 đến cọc +160 và từ + Kết quả đo địa vật lý tuyến T11 (hình 4): cọc +180 đến cọc +220 có độ sâu tồn tại từ 0m Trên tuyến 11, tồn tại một dị thường phổ từ đến 22m (cọc +120) và từ 0m đến 48m (cọc cọc +60 đến cọc +180 (DT. 5), rộng 120m. Đặc +190). Lót đáy dưới hai khối điện trở nhỏ là trưng dị thường có tỉ số K/Th max = 4,4% với khối điện trở lớn từ 300 Ωm tới hàng ngàn ôm Th min = 4,8 ppm; giá trị điện trở nhỏ hơn 300 mét. Chúng tôi dự kiến công trình khoan tại các Ωm từ 0m đến 50m (cọc +140). cọc +12 và +19. Dựa vào kết quả đo phổ và đo điện, chúng Đánh giá chung: Kết hợp kết quả đo sâu tôi dự kiến công trình khoan tại cọc +140. điện cùng với kết quả đo phổ gamma mặt đất đã + Kết quả đo địa vật lý tuyến T27 (hình 5): góp phần xác định tầng phong hóa chứa quặng Tuyến 27, chúng tôi đo sâu điện từ cọc -500 vermiculit và bố trí các công trình khoan, hào đến cọc -280; kết quả đo sâu điện đã phản ánh trên các tuyến. Kết quả tài liệu Địa vật lý giúp được khối điện trở nhỏ hơn 300 Ωm, phân bố từ mở các công trình khoan, hào. Tỷ lệ gặp quặng độ sâu 0m đến 17m. Đới điện trở suất nhỏ có đạt 100%. 86
4. Hình 3. Kết quả đo sâu điện và phổ gamma Tuyến 04 Hình 4. Kết quả đo sâu điện và phổ gamma Tuyến 11 87
5. Hình 5. Kết quả đo sâu điện và phổ gamma Tuyến 27 Hình 6. Kết quả đo sâu điện và phổ gamma Tuyến 50 88
6. Hình 7. Kết quả đo sâu điện và phổ gamma Tuyến 54 Hình 8. Sơ đồ đồ thị phổ gamma 5. Kết luận 2) Tài liệu đo đạc đảm bảo tính trung thực, 1) Phương pháp phổ gamma đã xác định khách quan. Quy trình đo đạc, thu thập và xử lý được các đới dị thường quặng vermiculit trên số liệu thực hiện đúng theo quy phạm địa vật lý mặt, kết quả biểu diễn trên hình 8. Phương pháp hiện hành. Bài báo được hoàn thành trên cơ sở thu đo sâu điện đã dự đoán, khoanh định được bề dày tầng phong hóa chứa quặng vermiculit vùng thập, xử lý, tổng hợp các kết quả khảo sát của nghiên cứu. tập thể tác giả trong khuôn khổ đề án “Đánh giá quặng vermiculit khu Phố Ràng, tỉnh Lào Cai”. 89
7. TÀI LIỆU THAM KHẢO [4]. Lê Khánh Phồn. Giáo trình “Thăm dò phóng xạ”. [1]. Bộ công nghiệp, 1998. Quy phạm kỹ thuật [5]. Trần Ngọc Thái, Nguyễn Thanh Tùng và thăm dò điện. nnk, 2004. Báo cáo nghiên cứu triển vọng và [2]. Trịnh Quốc Hà, 2015. Báo cáo kết quả đề khả năng sử dụng vermiculite trên một số diện án “Đánh giá quặng vermiculit khu Phố Ràng, tích thuộc đới Sông Hồng và đới Phan Si Pan, tỉnh Lào Cai”. Lưu trữ địa chất. Hà Nội. [6]. Nguyễn Thanh Tùng, 2013, Luận án tiến sĩ [3]. Nguyễn Trọng Nga, 1997. Thăm dò điện “Các thành hệ quặng vermiculite ở đới Sông phân giải cao. Trường đại học Mỏ - Địa chất. Hồng và đới Phan Si Pan”. ABSTRACT Application of vertical electrical sounding and spectrum gamma methods to explore vermiculite deposits within weathering layer in LangMa area, PhoRang district, BaoYen, LaoCai Nguyen Van Tuyen, Trinh Quoc Ha Radioactive & Rare Minerals Division In this study, we applied vertical electrical method and spectrum gamma method to define vermiculate deposits in the weathering layer. The idea to use these methods emerges from the fact that the conductive and radioactive characteristics of the deposits are distinct from host rock. Our survey results can help to map the deposit distribution and to direct drilling process. ĐÁNH GIÁ MỨC LIỀU HIỆU DỤNG TRONG CÁC HỘ DÂN CƯ (tiếp theo trang 79) ABSTRACT Assessment effective dose level in some households in DauCo - DongCuu - ThanhSon - PhuTho Nguyen Thai Son, Radioactive & Rare Minerals Division Le Khanh Phon, The Vietnam Geophysics Association of Science and Technology Nguyen Van Lam, Hanoi University of Mining and Geology HaThanh - DauCo areas, DongCuu village with radioactive thorium - uranium anomalies within the pegmatite body, radioactive anomalies in granite aplite, pegmatite granite, mica schist amphibolite. Radioactive anomaly in nature mainly thorium, uranium not high. In this work, the external and internal (through breathing and eating) effective dose were estimated based on the measurements of gamma dose rate, radioactive concentration gas of radon and thoron in 42 households and radioactivity analysis of food and water samples in the survey area. The results show that 5/42 of households have indoor gamma dose rate larger than 0.6μSv/h, the level of dose rate from 5.03 to 18.63 mSv/year apprear in 16/42 households, and of which 3 households suffer a larger dose of 10 mSv/year. Thoron radioactivity gas concentrations contributed significantly to the results of internal effective dose and total effective dose in the households where the dose rate is high. 90