HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THỨ 20 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BAN TỔ CHỨC Trưởng ban: Phó trưởng ban: Ủy viên thư ký: Ủy viên: PGS.TS Trần Đình Kiên PGS.TS Lê Hải An PGS.TS Nguyễn Quang Luật TS Nguyễn Phụ Vụ PGS.TS Nguyễn Trường Xuân TS Trần Thùy Dương TS Phạm Quang Hiệu GS.TS Võ Trọng Hùng TS Nguyễn Duy Lạc PGS.TS Nguyễn Văn Lâm PGS.TS Bùi Xuân Nam PGS.TS Nguyễn Phương TS Trần Đình Sơn TS Nguyễn Chí Tình PGS.TS Nguyễn Bình n TS Trần Xuân Trường TS Phạm Đức Thiên ThS Đinh Thị Xuân BAN BIÊN TẬP Trưởng ban: Ủy viên: TS Đinh Văn Thắng ThS Nguyễn Thị Ngọc Dung ThS Hoàng Thu Hằng TS Nguyễn Anh Dũng TS Trần Vân Anh TS Đỗ Văn Bình PGS.TS Đặng Vũ Chí PGS.TS Trần Thanh Hải TS Lê Thanh Huệ TS Nguyễn Đức Khoát PGS.TS Nguyễn Văn Sơn TS Vũ Bá Dũng TS Phan Thị Thái ThS Nguyễn Tài Tiến LỜI NÓI ĐẦU Hội nghị Khoa học lần thứ 20 Trường Đại học Mỏ - Địa chất tổ chức vào ngày 15 tháng 11 năm 2012 nhânịp dkỷ niệm 46 năm ngày thành lập Trường (15/11/196615/11/2012) Hội nghị diễn đàn để nhà khoa học, chuyên gia nước quốc tế gặp gỡ trao đổi, công bố kết nghiên cứu, thảo luận hợp tác giải vấn đề khoa học công nghệ đặt phát triển kinh tế - xã hội nước ta thời kỳ Hiện đại hóa, Cơng nghiệp hóa Hội nhập quốc tế Hội nghị khoa học lần thứ 20 mốc đánh dấu trưởng thành vượt bậc Nhà trường hoạt động nghiên cứu khoa học chuyển giao công nghệ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, góp phần thực thắng lợi Nghị Đại hội Đảng lần thứ XI Giáo dục - Đào tạo Khoa học Công nghệ Ban Tổ chức Hội nghị nhận hưởng ứng tích cực thầy, cô giáo, nghiên cứu sinh học viên cao học Trường đặc biệt có tham gia nhiệt tình nhiều nhà khoa học cơng tác quan nghiên cứu, sở sản xuất nước Ban Biên tập tiểu ban chuyên môn tuyển chọn 235 báo cáo khoa học có nội dung đa dạng, phong phú, phản ánh kết nghiên cứu khoa học thuộc nhiều lĩnh vực khác để công bố Tuyển tập Báo cáo khoa học Hội nghị theo lĩnh vực: - Cơ điện - Công nghệ thông tin - Dầu khí - Địa chất - Khoa học - Kinh tế QTKD - Khai thác mỏ - Tuyển khoáng - Lý luận trị - Mơi trường 10 - Trắc địa 11 - Xây dựng Để đảm bảo tính thời thơng tin khoa học kịp thời phục vụ Hội nghị, thành viên Ban Biên ập t Tiểu ban chuyên môn cố gắng việc tuyển chọn biên tập báo cáo khoa học Trong trình biên tập nhiều yếu tố khách quan, thời gian gấp nên tránh khỏi lỗi kỹ thuật, mong nhận thông cảm tác giả báo cáo bạn đọc Trường Đại học Mỏ - Địa chất xin chân thành cám ơn nhà khoaọch trường gửi báo cáo khoa học tới Hội nghị, hợp tác nhiệt tình, có hiệu quan góp phần vào thành công Hội nghị Mong kỳ hội nghị tiếp theo, Trường Đại học Mỏ - Địa chất tiếp tục nhận hợp tác nhiều để nội dung Hội nghị khoa học phong phú BAN BIÊN TẬP Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012 MỤC LỤC KHOA ĐỊA CHẤT Trang TIỂU BAN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH – ĐỊA CHẤT THỦY VĂN Phùng Hữu Hải, Bùi Văn Bình, Dương Văn Bình, Nguyễn Ngọc Dũng Một số kết nghiên cứu đặc trưng độ bền biến dạng đất hệ tầng Thái Bình khu vực huyện Kỳ Anh – Hà Tĩnh thí nghiệm nén ngang Phạm Thị Việt Nga, Nguyễn Văn Phóng Nghiên cứu sơ tính xúc biến đất yếu hệ tầng Hải Hưng vùng Hà Nội 11 Nguyễn Thị Thanh Nhàn, Nguyễn Thanh, Tạ Đức Thịnh Đánh giá, dự báo phân vùng cường độ hoạt động trượt lở đất đá sườn mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị Thừa Thiên Huế phương pháp mơ hình tốn – đồ với trợ giúp cơng nghệ GIS 16 Nguyễn Thị Nụ, Đỗ Minh Toàn, Nguyễn Viết Tình Bài tốn cố kết thấm phẳng tương đương thiết kế xử lý đất yếu giải pháp nước thẳng đứ ng, ứng dụng tính toán cho mặt cắt Km3+130 đường nối Vị Thanh – Cần Thơ 29 Nguyễn Văn Phóng Xác định số tiêu lý đất loại sét phân bố phổ biến đồng Bắc Bộ thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng (CPTu) 40 Đỗ Minh Toàn, Nguyễn Thị Nụ Đặc điểm sức kháng cắt đất loại sét yếu bão hòa phân bố tỉnh ven biển đồng sơng cửu long Lê Trọng Thắng, Nguyễn Văn Phóng Bước đầu nghiên cứu thông số động học đất thí nghiệm ba trục động 50 Đồn Văn Cánh, Nguyễn Thị Thanh Thủy, Phạm Quý Nhân, Nguyễn Thị Hạ, Tống Ngọc Thanh, Bùi Trần Vượng Sự biến động tài nguyên nước đất lãnh thổ Việt Nam: thách thức giải pháp 69 Phan Thị Thùy Dương, Dương Thị Thanh Thủy, Kiều Thị Vân Anh Đánh giá khả tự bảo vệ tầng chứa nước nứt nẻ - karst thành tạo cacbonat tuổi Cacbon – Pecmi vùng Bắc Sơn – Lạng Sơn 84 10 Hoàng Văn Hoan, Phạm Quý Nhân, Flemming Larsen, Trần Vũ Long, Nguyễn Thế Chuyên, Trần Thị Lựu Ảnh hưởng trình khuếch tốn tới phân bố độ mặn nước lỗ rỗng lớp trầm tích biển tuổi Đệ Tứ khu vực Nam Định 94 11 Nguyễn Minh Khuyến Nghiên cứu ảnh hưởng địa hình mặt đá gốc đến khả trữ nước đất tầng chứa nước bở rời nằm vùng lưu vực sông Cái, vùng Phan Rang, tỉnh Ninh Thuận 107 12 Nguyễn Chí Nghĩa, Đặng Hữu Ơn, Nguyễn Văn Lâm, Trần Thị Thanh Thuỷ, Nguyễn Thị Hoà Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng biến đổi khí hậu tới nước ngầm khả áp dụng chúng Hà Nội 116 13 Trần Thị Thanh Thủy, Nguyễn Chí Nghĩa Nghiên cứu ảnh hưởng khí tượng đến dao động mực nước đất tỉnh Thái Bình 124 59 14 Trần Quang Tuấn, Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Kim Ngọc Xác định tiêu chí khoanh định vùng cấm khai thác, vùng khai thác hạn chế vùng phép khai thác nước đất, áp dụng thử nghiệm địa bàn thành phố Hà Nội 131 15 Trần Quang Tuấn, Vũ Thu Hiền Áp dụng thử nghiệm thiết bị Riversurveyor Core System M9 phần mềm Riversurv eyor Live việc đo vận tốc, lưu lượng mặt cắt dịng sơng cho trạm thủy văn Thượng Cát 141 TIỂU BAN ĐỊA CHẤT – KHOÁNG SẢN 16 Khoanta Vorlabood, Trần Thanh Hải, Trần Bỉnh Chư Một số dấu hiệu dịch chuyển đới trượt vùng Pha Kiêng – Nam Bo, Muang Long, Luang Nam Tha, CHDCND Lào 150 17 Vũ Xuân Lực, Trần Thanh Hải, Lương Quang Khang ,Yoonsup Kim Tiến hóa kiến tạo thành tạo trầm tích biến chất vùng trung tâm nếp lồi Tạ Khoa ý nghĩa l ịch sử địa chất Tây Bắc Bộ 155 18 Hoàng Bá Quyết Tính liên tục địa tầng trầm tích Devon khu vực xã Vân An, huyện Hà Quảng, tỉnh Cao Bằng 170 19 Bùi Văn Chính, Ngơ Xn Đắc Đặc điểm thành phần khoáng vật, cấu tạo kiến trúc quặng đất mỏ Nam Nậm Xe, Lai Châu 183 20 Trần Bỉnh Chư, Ngơ Xn Đắc, Hồng Thị Thoa Đặc điểm cấu tạo – kiến trúc quặng sắt miền Bắc Việt Nam định hướng sử dụng 192 21 Hoàng Thị Thoa , Phạm Minh Nam, Ngô Xuân Đắc Đặc điểm thành phần khoáng vật, cấu tạo kiến trúc quặng thiếc – vonfram mỏ Núi Pháo, Đại Từ - Thái Nguyên 200 22 Nguyễn Văn Phổ, Seulgi Moon, Youngsook Huh, Jinhua Qin Tốc độ phong hóa hóa học đá silicat lưu vực Sông Hồng mức độ tiêu thụ CO2 205 23 La Mai Sơn, Lê Tiến Dũng, Phạm Trung Hiếu Tuổi U – Pb zircon đá gneis phức hệ Sin Quyền đới Phan Si Pan ý nghĩa địa chất 217 24 Nguyễn Trung Thành, Nguyễn Khắc Giảng, Phạm Thị Vân Anh, Lê Thị Ngọc Tú Đặc điểm chất lượng thành tạo cacbonat khu vực Đồng Hỷ, Thái Nguyên khả sử dụng 224 25 Đỗ Đình Tốt, Đỗ Văn Nhuận, Nguyễn Kim Long, Nguyễn Vă n Há ch, Lê Vă n Chinh Triển vọng puzzolan tỉnh Kon Tum định hướng sử dụng 231 26 Nguyễn Hữu Trọng, Hà Thành Như, Ngô Xuân Đắc Đặc điểm địa chất thạch học đá magma Mesozoi muộn khu vực Tây Kon Tum Đăk Rông – A lưới 245 27 Đặng Thị Vinh, Nguyễn Khắc Giảng, Ngơ Xn Đắc Đặc điểm hóa lý môi trường nước mặt khu vực tây nam hạ lưu Sông Đáy 259 28 Đỗ Mạnh An, Nguyễn Tiến Dũng, Bùi Hoàng Bắc, Khương Thế Hùng, Nguyễn Duy Hưng, Trương Hữu Mạnh Ứng dụng cơng nghệ GIS tìm kiếm khoáng sản wonfram khu vực Pleimeo, tỉnh Kon Tum 271 29 Nguyễn Tiến Dũng, Nguyễn Tiến Phương Đặc điểm chất lượng cát trắng Phong Hòa – Phong Chương, Thừa Thiên Huế khả sử dụng lĩnh vực công nghiệp 282 30 Khương Thế Hùng, Phạm Trung Hiếu Bàn luận số phương pháp định tuổi thành tạo khống hóa 295 31 Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Khắc Du, Phạm Như Sang, Hồng Như Lơ, Trần Xn Toản, Nguyễn Biên Thùy Một số kết nghiên cứu bước đầu mối quan hệ tượng trượt lở khai thác cát sỏi Sông Lô địa bàn tỉnh Phú Thọ 304 32 Nguyễn Quốc Phi, Bùi Viết Sáng, Nguyễn Phương, Phạm Hùng, Nguyễn Văn Nguyên Áp dụng số toán địa chất xử lý tài liệu để nâng cao hiệu cơng tác tìm kiếm quặng đa kim khu vực Suối Thầu – Sàng Thần, Hà Giang 311 33 Nguyễn Phương, Đỗ Văn Thanh, Trần Văn Thành Một số kết nghiên cứu đặc điểm quặng hóa mica vùng Khn Lầu, tỉnh Hà Giang 320 34 Nguyễn Phương, Đỗ Văn Thanh, Nguyễn Văn Dương Đặc điểm phân bố chất lượng quặng mangan khu vực Trà Lĩnh – Trùng Khánh, Cao Bằng 327 35 Phan Viết Sơn, Nguyễn Tiến Dũng, Nguyễn Duy Hưng, Trương Hữu Mạnh, Nguyễn Xuân Ân Áp dụng phương pháp toán logic phương pháp phân tích dengramm xử lý tài liệu địa hóa nguyên sinh khu mỏ đồng Tả Phời, Lào Cai 339 36 Nguyễn Anh Tuấn, Lương Quang Khang Đặc điểm quặng hóa tiềm quặng chì – kẽm khu vực Bản Vai – Bản Ran, Cao Bằng 344 37 Nguy ễn Trọng Toan, Phan Viết Sơn, Trương Hữu Mạnh Đặc điểm chất lượng khả s dụng đá sét làm nguyên liệu sản xuất xi măng khu vực Ngọc Lặc– Thanh Hóa 350 38 Phạm Thị Thanh Hiền, Nguyễn Khắc Du, Phạm Như Sang Một số đặc điểm ngọc học turmalin khu vực Khai Trung, Lục Yên, Yên Bái 357 39 Tạ Thị Toán, Nguyễn Khắc Du Thành phần pha sản phẩm sứ dân dụng sứ Bát Tràng 364 Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG ĐỘ BỀN VÀ BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT HỆ TẦNG THÁI BÌNH Ở KHU VỰC HUYỆN KỲ ANH HÀ TĨNH BẰNG THÍ NGHIỆM NÉN NGANG Phùng Hữu Hải, Bùi Văn Bình, Dương Văn Bình Nguyễn Ngọc Dũng, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Thí nghiệm nén ngang (PMT) thí nghiệm trường tiên tiến, quy trình đơn giản sử dụng Việt Nam Kết từ thí nghiệm PMT cung cấp chi tiêu học đất phù hợp với điều kiện làm việc thực tế đất nền, đặc biệt đất rời mà thí nghiệm phịng cịn hạn chế Kết nghiên cứu đề tài đối vớt đất thuộc hệ tầng Thái Bình khu vực huyện Kỳ Anh, Hà Tĩnh PMT xác định giá trị số tiêu địa chất cơng trình lớp - sét pha dẻo chảy – chảy, - sét pha dẻo mềm – dẻo cứng lớp – cát hạt mịn chặt vừa Các giá trị sử dụng tính tốn thết kế móng cơng trình tính độ lún sức chịu tải Các tiêu xác định từ kết PMT có quan hệ tương quan chặt với tiêu thí nghiệm phịng ngồi trời khác Sử dụng phương trình tương quan đánh giá trạng thái, sức chống cắt đất ngược lại nội suy khả biến dạng theo phương ngang đất xây dựng cơng trình có biến dạng ngang Kết nghiên cứu cho đất hệ tầng Thái Bình khu vực Kỳ Anh l lớp 3; xác định hệ số tương quan R>0.75 hệ số β (β =Pl’/Su) 17 20 cho ớp quan hệ mô đun nén ngang mô đun thẳng đứng EP = 0,57 x E0 lớp 2, EP= - E0 +30,4 lớp 3, EP=1.1xEspt – 23,7 lớp Mở đầu Chỉ tiêu độ bền, biến dạng tiêu cần thiết quan trọng thiết kế, xử lý cơng trình Thí nghiệm nén ngang (PMT) thiết bị thí nghiệm đại, quy trình đơn giản, thực điều kiện trạng thái tự nhiên đất nên tiêu đất xác định từ kết thí nghiệm đáng tin cậy phù hợp Mặt khác, lớp đất rời phương pháp thí nghiệm phịng chưa cung cấp tiêu phục vụ thiết kế phương pháp thí nghiệm nén ngang giải phần hạn chế thí nghiệm phịng Vì vậy, kết tính tốn trực tiếp gián tiếp từ kết thí nghiệm PMT đ tin cậy phù hợp , đ ặc b iệt đ ối v ới n hững cơng trìn h có tải trọng ngang Các nghiên cứu loại đất tùy theo tuổi, nguồn gốc, thành phần, trạng thái khu vực phân bố có giá trị đặc trưng cho độ bền, biến dạng Khu vực huyện Kỳ Anh - Hà Tĩnh nơi hoạt động xây dựng diễn mạnh mẽ, trọng tâm khu cơng nghiệp vũng Áng Mặt khác, đất trầm tích hệ tầng Thái Bình có bề dầy lớn, chiếm phần lớn diện tích khu vực nghiên cứu, đối tượng chịu tác dụng tải trọng cơng trình đặc biệt cơng trình vừa nhỏ đường giao thông, đường ống, bể chứa v.v Vì vậy, việc xác định giá trị đặc trưng cho độ bền, biến dạng đất trầm tích hệ tầng Thái Bình từ kết thí nghiệm PMT thí nghiệm phịng ngồi trời khác cần thiết Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình đồ địa chất tỷ lệ 1: 200.000 khu vực huyện Kỳ Anh trầm tích có tuổi Holocen phân bố chủ yếu từ độ sâu 0,0 m đến ,0m, phân chia thành lớp đất, lớp đất xếp theo thứ tự từ xuống sau [2]: - Lớp 1(lớp đất thổ nhưỡng): sét pha, màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm, lẫn thực vật; - Lớp 2: Sét pha, màu xám đen, trạng thái dẻo chảy đến chảy; - Lớp 3: Sét, màu xám vàng, xám nâu, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng; - Lớp 4: Cát hạt mịn – hạt nhỏ, màu xám vàng, trạng thái xốp; - Lớp 5: Lớp đất tàn tích xám vàng, nâu vàng, trạng thái nửa cứng Kết q u ả th í ngh iệm PMT khơng ch ỉ cung cấp ch ỉ tiêu trực tiếp mô đun nén ngang, áp lực giới hạn mà thông qua việc sử dụng phương trình tương quan cịn cung cấp tiêu gián tiếp sức kháng cắt khơng nước, số cố kết cho thiết kế Trong xây dựng, quy hoạch,…ở giai đoạn đầu cơng trình có tải trọng ngang sử phương trình tương quan xây dựng để tính tốn tiêu theo phương ngang từ tiêu theo phương thẳng đứng đất Điều phù hợp với điều kiện làm việc cơng trình tiết kiệm chi phí Vì vậy, xác định độ bền, biến dạng đất từ kết thí nghiệm PMT, mối quan hệ tương quan lập phương trình tương quan tương ứng, đánh giá mức độ tin cậy cho đất nói chung, đất hệ tầng Thái Bình phân bố khu vực huyện Kỳ Anh Hà Tĩnh nói riêng cần thiết Kết nghiên cứu tài liệu tham khảo quan trọng cho công tác khảo sát địa chất công trình, cơng tác quy hoạch xây dựng; đ ồng thời tư liệu tố t p hụ c vụ công tác giảng dạy nghiên cứu khoa học Đặc trưng độ bền, biến dạng xác định từ kết thí nghiệm nén ngang V,cm3 C D 2V0+Vc B’ B Đường chuẩn gen Đường thí nghiệm (P-V60) Đường hiệu V 60-V30 A’ A P0 ” A” Hình Biểu đồ thí nghiệm nén ngang B” Pf” P0 Pf Pl P, Bar Đặc trưng độ bền, biến dạng xác định từ kết thí nghiệm PMT thực phương pháp đồ thị, phương pháp tiến hành sau [3],: - Biểu đồ thí nghiệm PMT gồm đường, với thí nghiệm đạt yêu cầu kĩ thuật đường (1), (2) (3) có dạng hình 1, (1): Đường chuẩn gen, (2): Đường thí nghiệm (P-V60), (3): Đường hiệu (V60-V30) - Đường (2) chia làm đoạn: 0A, AB BC Ba đoạn tương đương với ba giai đoạn làm việc đất đá xung quanh ống nén: đoạn 0A (giai đoạn 1) tương đương với giai đoạn làm tròn, phẳng thành hố khoan, đoạn AB (giai đoạn - tuyến tính) tương đương với trạng thái làm việc tuyến tính đất nền, đoạn BC (giai đoạn 3) thể biến dạng dẻo c đất - Để xác định ba đoạn 0A, AB, BC cần vẽ đường hiệu (V60-V30), đường Đường (3) có dạng hình 1, đường (3) cần xác định điểm A”, B” Từ hai điểm A”, B” kẻ hai đường thẳng song song với trục tung cắt đường (2) hai điểm A B Hai điểm A, B chia đường (2) thành đoạn 0A, AB BC hình a) Xác định áp lực giới hạn thí nghiệm P0, Pf, Pl áp lực giới hạn cần xác định từ kết thí nghiệm PMT Từ điểm A, B kẻ đường thẳng song song với trục tung cắt trục hoành P0, Pf (P0 áp lực bắt đầu pha đàn hồi, Pf áp lực cuối cùng pha đàn hồi) Trên trục tung điểm có tọa độ (0, 2V0+Vc) kẻ đường thẳng song song với trục hoành cắt đường (2) D Từ D kẻ đường thẳng song song với trục tung cắt trục hoành Pl (Pl áp lực giới hạn chảy, Vc thể tích buồng đo, V thể tích ban đầu buồng đo, tương đương với áp lực P0) b) Xác định áp lực giới hạn thực tế Từ A, B, D kẻ đường thẳng song song với trục hoành, cắt đường (1) điểm A’, B’ D’ Hoành độ điểm P 0”, Pf” Pl” gọi độ cứng tương ứng màng Áp lực giới hạn thực tế xác định theo công thức: Pi’ = Pi - Pi” + Pt (1) đó: Pi’ áp lực giới hạn thực tế cần xác định, P i áp lực giới hạn thí n ghiệm, P i” độ ứng tương ứng màng, Pt áp lực thủy tĩnh được,được xác định bằng: P t = γnx h, h xác định theo công thức: h = a + b, a: chiều cao máy, b: chiều sâu mực nước đất thí nghiệm Vậy, áp lực giới hạn thực tế P0’, Pf’ Pl’ Áp lực giới hạn thực tế sử dụng tính tốn thiết kế c) Xác định mô đun nén ngang Ep Mô đun nén ngang (Ep) xác định từ kết thí nghiệm PMT tính theo cơng thức: Ep = 2,66 (Vc + Vm) đó:Vc thể tích buồng đo, Vm = (2) Vf − V0 , Vf, V0 tương ứng với P f, P0, dp = Pf’– P0’, dv = Vf – V0 Áp dụng phương pháp xử lý thống kê, đồ thị (đã trình bày trên) xác định đặc trưng độ bền, bến dạng (P0, Pf, Pl, Ep) tính tốn thơng số thống kê (độ lệch bình phương trung bình, hệ số biến đổi, giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính tốn) tương ứng cho đất hệ tầng Thái Bình phân bố khu vực huyện Kỳ Anh – Hà Tĩnh từ 60 biểu đồ kết thí nghiệm PMT lớp (lớp 2: Sét pha màu xám đen, trạng thái dẻo chảy, lớp 3: Sét pha màu xám vàng, trạng thái dẻo dẻo cứng lớp 4: Cát hạt nhỏ màu xám vàng, trạng thái chặt vừa) phân bố độ sâu khác Kết trình bày bảng 1, 2, Bảng Tổng hợp giá trị tiêu lớp xác định từ kết TN PMT Chỉ tiêu Giá trị Áp lực bắt đầu pha đàn hồi Áp lực cuối pha đàn hồi Áp lực giới hạn chảy Mô đun nén ngang Ký hiệu P0 Pf Pl Ep 5 Đơn vị x10 Pa x10 Pa Số lượng điểm TN x10 Pa x105Pa 11 Giá trị trung bình 0,77 1,17 1,72 6,12 Giá trị tiêu chuẩn 0,77 1,17 1,72 6,12 Hệ số biến đổi 0,43 0,33 0,24 0,40 GT TT theo giới hạn I 0,60 0,97 1,51 4,90 GT TT theo giới hạn II 0,67 1,05 1,59 5,40 Bảng Tổng hợp giá trị tiêu lớp xác định từ kết TN PMT Chỉ tiêu Giá trị Ký hiệu Đơn vị Số lượng điểm TN Giá trị trung bình Giá trị tiêu chuẩn Hệ số biến đổi GT TT theo giới hạn I GT TT theo giới hạn II Áp lực bắt đầu pha đàn hồi Áp lực cuối pha đàn hồi Áp lực giới hạn chảy Mô đun nén ngang P0 x10 5Pa Pf x10 5Pa Pl x10 5Pa Ep x10 5Pa 3,44 3,09 0,40 2,34 2,63 17,1 14,7 0,45 10,2 11,9 25 0,80 0,80 0,41 0,69 0,74 1,97 1,77 0,54 1,45 1,57 Bảng Tổng hợp giá trị tiêu lớp xác định từ kết TN PMT Chỉ tiêu Giá trị Ký hiệu Đơn vị Số lượng điểm TN Giá trị trung bình Giá trị tiêu chuẩn Hệ số biến đổi GT TT theo giới hạn I GT TT theo giới hạn II Áp lực bắt đầu pha đàn hồi Áp lực cuối pha đàn hồi P0 x10 5Pa Áp lực giới hạn chảy Pf x10 5Pa Mô đun nén ngang Pl x10 5Pa Ep x10 5Pa 4,78 4,78 0,31 4,10 4,40 32,2 27,0 0,44 21,6 23,7 14 1,31 1,31 0,28 1,14 1,21 2,73 2,73 0,34 2,32 2,48 Lập phương trình tương quan tiêu tính từ kết thí nghiệm PMT với tiêu thí nghiệm phịng ngồi trời khác 3.1 Mơ đun nén ngang với tiêu thí nghiệm phịng ngồi trời Chỉ tiêu mô đun nén ngang Ep xác định từ kết thí nghiệm PMT tiêu quan trọng thí nghiệm Hiện nay, với xu hướng ngày sử dụng nhiều cơng trình có phát sinh ápực l ngang cơng trình có thiết kế tầng hầm, đường hầm, cống ngầm,… điều đ ó đ ặt nh iệm vụ cho công tác khảo sát đ ịa chất cơng trìn h phải cung cấp thêm tiêu theo phương ngang đất xây dựng cơng trình Với giai đoạn mà ta có tiêu theo phương thẳng đứng đất nền, để đánh giá khả biến dạng theo phương ngang đất cần sử dụng phương trình tương quan xây dựng ch ỉ tiêu theo p hương thẳng đ ứng v ới mô đ un b iến d ạng ngang Vì ậy, v lập phương trình tương quan E p tính từ kết thí nghiệm PMT với tiêu thí nghiệm phịng ngồi trời khác, sử dụng phương trình tương quan đánh giá khả biến dạng theo phương ngang đất xây dựng cơng trình có tải trọng ngang giai đoạn đầu dự án hay nghiên cứu khu vực phục vụ cho quy hoạch cần thiết [1] Áp dụng xây dựng phương trình tương quan Ep với tiêu thí nghiệm phịng ngồi trời củ a đ ất hệ tầng Thái Bì nh phân bố khu vực Kỳ Anh – Hà Tĩnh, số phương trình tương quan xây dựng trình bày hình Tính chất cơng nghệ ngun liệu đá sét 4.1 Đặc điểm nguyên liệu phụ gia Để đánh giá khả sử dụng đá sét đá vôi khu vực Ngọc Lặc làm nguyên liệu sản xuất xi măng, tiến hành nghiên cứu mẫu công nghệ Nguyên liệu để thí nghiệm mẫu cơng nghệ gồm đá vơi đá sét khu vực Ngọc Lặc, kết hợp với quặng sắt phụ gia cao silic, than cám thạch cao Kết phân tích thành phần hố học nguyên liệu, tro than phụ gia trình bày bảng Bảng Thành phần hoá học nguyên liệu, tro than phụ gia Hàm lượng hoá học (%) Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O MKN Đá vôi loại 1,60 0,23 0,12 52,88 1,83 0,00 0,00 0,05 42,15 Đá vôi loại Sét phong hoá mạnh Sét phong hoá yếu Sét tổng hợp Cao silic Quặng sắt Tro than Thạch cao 2,98 0,78 0,35 49,43 2,72 0,00 0,00 0,05 42,50 69,56 13,54 6,70 0,06 0,70 0,00 0,00 2,80 5,69 70,89 13,22 5,91 0,05 0,97 0,00 0,00 2,68 5,12 70,23 77,20 24,48 54,37 2,64 13,38 8,60 9,40 25,81 0,12 6,31 7,02 50,90 10,69 0,04 0,06 0,11 0,20 0,54 32,09 0,84 0,32 0,23 1,70 0,30 0,00 0,00 0,18 0,17 43,31 0,00 0,00 0,00 0,19 kxđ 2,74 1,03 0,66 4,91 kxđ 5,41 4,55 10,36 0,00 21,20 4.2 Nghiên cứu chế tạo xi măng poorlăng 4.2.1 Tính tốn lựa chọn phối liệu - Cơ sở tính tốn lựa chọn phối liệu: thành phần hoá học nguyên liệu phụ gia điều chỉnh đưa vào tính phối liệu theo kết trình bày bảng Các hệ số chế tạo clanhke xi măng poorlăng (theo tiêu chu ẩn TCVN 2682: 1999và TCVN 7024: 2001) Kho ảng giá trị hệ số chế tạo clanhke đư ợc lựa chọn để nghiên cứu nằm khoảng xi măng pooclăng thông thường, cụ thể là: + Hệ số bão hồ vơi: KH = 0,90 - 0,95 (LSF = 92 - 98) + Modul silicat (MS): MS = 2,3 - 2,8 + Modul aluminat (MA): MA = 1,2 - 1,7 - Kết tính phối liệu: từ kết thành phần hoá học nguyên liệu tương ứng với hệ số chế tạo clanhke chọn cho thấy toán phối liệu cần nguyên liệu đá vôi, sét quặng sắt Hệ số chế tạo, tỷ lệ nguyên liệu phối liệu trình bày bảng Bảng Hệ số chế tạo thành phần phối liệu để chế tạo xi măng pooclăng Hệ số chế tạo phối liệu Tỷ lệ % nguyên liệu Ký hiệu mẫu KH LSF MS MA Đá vôi Đất sét Cao silic Quặng sắt PL1 1,02 103,42 3,02 1,41 81,77 17,03 0,00 1,20 PL2 0,98 100,06 3,00 1,30 81,20 17,04 0,00 1,76 PL3 1,00 102,29 3,16 1,50 81,73 17,20 0,00 1,07 PL4 1,00 101,45 2,83 1,21 82,99 15,08 0,00 1,92 4.2.2 Chế tạo phối liệu nung clanhke - Gia công ph ối liệu nung clanhke: m ẫu gia cơng đến kích thước≤ mm s khơ đến độ ẩm ≤ 0,1%, tr ộn nguyên liệu nghiền tới độ mịn ≤ 10% (lượng lại sàng có kích thư ớc lỗ 0,08 mm) Sau trộn với nước đóng bánh, tiến hành sấy khơ nung đến nhiệt độ 354 14000C, 14200C 14500C, sau làm ngu ội nhanh đến nhiệt độ < 5000C để nguội tự nhiên đến nhiệt độ phịng - Thành phần khống clanhke: Các mẫu clanhke phân tích thành phần khống tổng hợp bảng Bảng Tổng hợp thành phần khoáng clanhke Ký hiệu mẫu C3S C2S CL1 CL2 CL3 CL4 66,55 59,86 64,59 61,29 11,98 18,37 14,28 15,61 C3A 6,96 6,57 7,25 6,14 C4AF 9,30 9,91 8,64 10,64 4.2.3 Chế tạo xi măng - Thành phần phối liệu để chế tạo xi măng: xi măng chế tạo sở phối trộn theo tỷ lệ 96% clanhke với 4% thạch cao nghiền đến độ mịn ≤ 80µm để chế tạo mẫu xi măng tương ứng XM1, XM2, XM3, XM4 - Kết kiểm tra chất lượng xi măng poorlăng: chất lượng xi măng đánh giá theo yêu cầu TCVN 2682 -1999 TCVN 7024-2002 Kết kiểm tra chất lượng xi măng pooclăng trình bày bảng Bảng Kết kiểm tra chất lượng xi măng pooclăng Chất lượng mẫu xi măng nghiên cứu Chỉ tiêu thí nghiệm XM1 XM2 XM3 XM4 TCVN 2682-1999 1.Cường độ nén - ngày ≥31,0 32,50 31,20 32,06 31,02 - 28 ngày 55,35 52,00 54,43 50,67 ≥50,0 Độ mịn - Độ mịn (%) ≤ 12 2,80 3,10 2,10 3,15 - Bề mặt riêng (cm2/g) 3670 3500 3620 3510 ≥2800 Thời gian đông kết (phút) - Bắt đầu ≥45 113 110 100 121 - Kết thúc ≤ 375 157 135 132 145 Độ ổn định thể tích (mm) 0,0 0,0 0,0 0,0 ≤ 10 Hàm lượng SO (%) 2,37 2,44 2,37 3,36 ≤ 3,5 Hàm lượng MgO (%) 2,06 1,98 1,99 2,00 ≤ 5,0 Hàm lượng MKN (%) 0,91 0,78 0,86 0,81 ≤ 5,0 Hàm lượng CKT (%) 0,53 0,27 0,39 0,41 ≤ 1,5 Kết kiểm tra cho thấy cường độ nén sau ngày 28 ngày chi tiêu khác mẫu xi măng XM1, XM2, XM3 XM4 đạt yêu cầu xi măng poorlăng mác PC50 theo TCVN 2682-1999 TCVN 7024-2002 Kết luận Kết nghiên cứu nêu cho phép rút số kết luận sau: Từ đặc điểm thành phần hố học, tính chất lý kết thí nghiệm mẫu cơng nghệ đ ã trìn h bày, cho thấy đ sét kết, bột kết, đá phiến sét phong hoá mạnh phong hoá y ếu thuộc hệ tầng Cò Nòi (T1 cn) khu vực Ngọc Lặc, tỉnh Thanh Hố hồn tồn đạt tiêu làm nguyên liệu sản xuất xi măng Với lo ại ngu yên liệu: đá vô i Thú y Sơn, đá sét Ngọ c Lặc (pho ng ho mạnh phong hoá y ếu), quặng sắt, than cám, thạch cao có khả tạo khống t ốt, có hoạt tính ngun liệu 355 cao, đáp ứng yêu cầu làm nguyên liệu để sản xuất xi măng poorlăng PC50 đạt chất lượng theo TCVN 2682 - 1999 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Văn Ái nnk, 1983 Bản đồ địa chất - khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 tờ Ngọc Lặc - Lang Chánh Lưu trữ Trung tâm thông tin lưu trữ Địa chất Hà Nội [2] Nguyễn Trọng Toan nnk, 2010 Báo cáo thăm dò đá sét làm nguyên liệu xi măng khu vực Minh Tiến – Ngọc Lặc - Thanh Hóa Lưu trữ Trung tâm thông tin lưu trữ Địa chất Hà Nội [3] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6071 - 1995: Nguyên liệu để sản xuất xi măng poorlăng Hỗn hợp sét [4] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682 - 1999: Xi măng poorlăng - Yêu cầu kỹ thuật SUMMARY Quality and utilization of clay as a raw material for cement production in Ngoc Lac area, Thanh Hoa Nguyen Trong Toan, Phan Viet Son, Truong Huu Manh University of Mining and Geology In the Ngoc Lac area, the Co Noi formation (T1 cn) consist of shale,siltstone, sandstone,sandy siltstone When weathering they produce yellow-grey, grey – white, browngrey and purplly brown grey coloured clays Based on the degree of weatheringthe weathering profile can be sub-divied into strong weathered layer with thickness ranges from 8.5 to 30.1m and weakly waerthered layer, with thicknes ranges from 2.0 to 8.5m Results of chemical analysis of clay at Ngoc Lac indicate that SiO2, Al2O3 and Fe2O3 all meet standards for cement production; harmful contents are lower than permitted limits Mixing between clay and other materials such as limestone, iron ore, withcoal dust, gypsum are able to create high active materials, which meet technical requirements for production of PC50 Portland cement - following the TCVN 2682-1999 Người biên tập: TS Lương Quang Khang 356 Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM NGỌC HỌC CỦA TURMALIN KHU VỰC KHAI TRUNG, LỤC YÊN, YÊN BÁI Phạm Thị Thanh Hiền, Nguyễn Khắc Du Phạm Như Sang, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Turmalin vùng Lục yên, Yên bái tập trung nhiều thân pegmatit phân bố số nơi Minh Tiến, An Phú, Khai Trung Những phát turmalin đá gốc pegmatiT Khai Trungcho thấy tourmaline thường thạch anh, muscovit, anbit, lepidonit, beryl, spodumen Turmalin ặc đ trưng tinh hệ phương, có nhiều màu sắc hồng, xanh lam, xanh lục vỏ bí, đen nâu…, với kích thước lớn, độ suốt cao thích hợp cho việc chế tác đồ trang sức Khái quát đặc điểm địa chất Vùng nghiên cứu khu mỏ Khai Trung nằm huyện Lục Yên, Yên Bái Các thân pegmatit chứa đá quý phát năm gần người dân đào bới tiến hành khai thác - Địa tầng vùng nghiên cứu gồm đá biến chất cổ thuộc loạt Sông Chảy, bao gồm đá thuộc tầng hệ tầng Thác bà (PR 3- ε1 tb), hệ tầng An Phú (PR 3- ε1 ap), hệ tầng Hà Giang (ε2 hg) trầm tích bở rời hệ Đệ tứ Các đá hệ tầng Thác Bà lộ xung quanh khu vực Khai Trung, gồm chủ yếu đá phiến thạch anh - hai mica xen kẹp đá phiến thạch anh- muscovit thường bị migmatit hóa mức độ khác nhau, đơi chỗ có xen thấu kính quartzit, amphibolit Hệ tầng An Phú nằm chuyển tiếp hệ tầng Thác Bà, thành phần đá bao gồm đá hoa canxit xen đá hoa dolomit, đá vôi silic, đôi nơi xen ẹkp tập quartzit mỏng Đá hệ tầng có chứa spinel, turmalin, forsterit, amphibon, phlogopit rải rác gặp corindon Hệ tầng Hà Giang gồm đá phiến thạch anh - felspat - biotit, đá phiến thạch anh - felspat - mica, quarzit, lớp mỏng đá phiến actinolit, đơi chỗ có đá phiến silic chứa mangan dạng bột Trầm tích Đệ tứ phân bố chủ yếu diện tích rộng lớn thung lũng trung tâm xã Khai Trung thung ũng l suối nhỏ Các trầm tích bao gồm trầm tích aluvi sơng suối, tích tụ thung lũng karst, thung lũng sườn núi trầm tích bở rời sườn tích sườn đồi, sườn núi gồm cuội, sạn, sỏi tảng, bột sét lẫn cát, dăm sạn, tảng nhỏ Trong lớp trầm tích bở rời đệ tứ có chứa corindon, spinel, turmalin Các thành tạo magma vùng gồm có khối xâm nhập thuộc phức hệ Tân Lĩnh (PZ3 tl), phức hệ Điện Biên (P - T1 db), phức hệ Phia Bioc (γ T3n pb) Các đá magma xuyên cắt hệ tầng Thác Bà hệ tầng An Phú Phức hệ Tân Lĩnh có thành phần chủ yếu Gabro, Gabrodiorit, Dioritosyenit, syenit mạch aplit Phức hệ Điện Biên có thành phần gabodiorit, diorit thạch anh Phức hệ Phia Bioc có thành phần granit biotit, granit hai mica, granit muscovit mạch pegmatit, aplit Đặc điểm thạch học khoáng vật pegmatit chứa turmalin Trong khu vực Khai Trung, thân pegmatit tìm thấy có dạng thấu kính, kéo dài theo phương tây bắc – đơng nam phương vĩ tuyến có tuổi chưa xác định Pegmatit có màu trắng đục, hạt thơ,cấu tạo khối, kiến trúc pegmatit thường xen ổ, dải màu xám lục, nâu sẫm Bằng mắt thường quan sát khoáng vật turmalin dạng kim que màu hồng, màu lục, màu đen từ suốt đến đục, kích thước từ vài mm đến vài cm (hình 1, 2, 3, 4) Kết phân tích thành phần khoáng vật sau: thạch anh (10 – 40%) annbit (5 – 10% ) , muscovit (10 -30%), lepidonit (8 – 40%), turmalin (20 – 60%), gặp othit (LM01), Beryl (LM13), spodumen (LM06) Turmalin ặgp hầu hết mẫu, thường có dạng tinh thể nửa tự hình đến tự hình, dạng lăng trụ, tam giác cong (hình 5,6,7,8) 357 Hình Đá gốc chứa Turmalin Hình Đá gốc chứa lepidolit, turmalin Hình Lát mỏng chứa turmalin Hình Đá gốc chứa muscovit, turmalin Hình Đá gốc chứa beryl, muscovit Hình Lát mỏng chứa spodumen, turmalin 358 Hình Lát mỏng chứa beryl Hình Mọc ghép tinh thể turmalin Một số đặc điểm ngọc học turmalin khu mỏ Khai Trung 3.1 Hình thái, cấu trúc kích thước tinh thể Trên sở nghiên cứu đặc điểm tinh thể học số mẫu turmalin lấy từ thân pegmatit Khai Trung thấy Về turmalin ỏ thường có dạng lăng trụ phương (kéo dài theo trục bậc 3), gặp tinh thể lăng trụ ngắn Các tinh thể thường nhỏ có mức hiển vi, đơi có tinh thể lớn tới vài cm (1- 2cm) Các hình hay gặp lăng trụ [1010] [1120], tháp tam phương [1011], [0221] Các mặt lăng trụ mang dấu vết tăng trưởng dạng vết khía dọc, hay gặp tượng mọc ghép tinh thể turmalin (hình 9) Hình Dạng tinh thể đặc trưng tuamalin 3.2 Đặc điểm ngọc học Turmalin - Màu sắc Turmalin khu vực nghiên cứu có màu sắc từ sáng đến tối, màu từ đậm đến nhạt, phổ biến màu hồng đậm, hồng nhạt, xanh lam, đen, nâu (hình 10) Hình 10 Một số màu sắc turmalin Khai Trung 359 Kết phân tích thành phần hóa học cho thấy mẫu có màu hồng chứa nguyên tố săt Mn, tỷ số hàm lượng củ a ng uyên tố cao màu hồng đ ậm, ngược lại tỷ số hàm lượng Fe Mn thấp màu nhạt Trong tinh thể thường gặp phân đới màu từ tâm rìa cụ thể màu hồng nhạt tâm ngồi rìa tinh thể màu đậm Những mẫu tối màu hàm lượng Mg cao vượt trội - Độ suốt: turmalin khu vực nghiên cứu có độ suốt khác Có thể gặp từ loại đen xỉn không thấu quang đến loại bán suốt (hình 11) Thường gặp viên đá có độ suốt màu sắc khơng đồng phân đới, phân đới từ tâm rìa tinh thể từ xuống tinh thể Hình 11 Turmalin đục đến suốt - Chiết suất: kết phân tích cho thấy giá trị chiết suất turmalin dao động khoảng 1,63- 1,64 (lấy sau dấu phẩy chữ số) - Tỷ trọng: giá trị tỷ trọng dao động khoảng 2,9 – 3,1 (lấy sau dấu phẩy chữ số) - Tính phát quang: màu đỏ hồng đơi thấy phát quang tia cực tím thấy lân quang nhẹ, màu vàng phát quang cực yếu, cịn lại đa số khơng phát quang, người ta gọi turmalin loại trơ tia xạ - Đặc điểm bên trong: kết phân tích bao thể bên turmalin Lục Yên chứa bao thể rắn apatit, bao thể dạng vân tay, bao thể khí – lỏng bao thể turmalin turmalin Các bao thể apaptit (hình 12 ) gặp nhiều mẫu turmalin có màu hồng, độ suốt cao Bao thể có dạng lăng trụ sáu phương tự hình, phần đầu bao thể có dấu hiệu bị bào tròn Bên cạnh bao thể apatit tập hợp số bao thể có kích thước nhỏ hơn, có dạng lăng trụ sáu phương bị gặm mịn nhiều, phân bố khơng định hướng tinh thể Với đặc điểm nhận định rằng, bao thể apatit vừa bao tiền sinh vừa bao thể đồng sinh 360 Hình 12 Bao thể apatit, độ phóng đại 25X 966 Apatite 8000 Intensity (a.u) 6000 4000 2000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Wavenumber (cm-1) Giản đổ phổ raman apatit - Các bao thể khí -lỏng gặp phổ biến, bao thể khí - lỏng có kích thước từ vài chục mµ đến 100 mµ, khơng màu, có hướng xếp chạy dọc theo chiều dài tinh thể chủ Về màu sắc, chúng thường không màu nên không làm giảm nhiều độ suốt turmalin - Các bao thể dạng "trichites", thường gọi bao thể dạng búi tóc Các bao thể thường tập hợp bao thể hai pha đa pha, chứa dung thể tàn dư pegmatit, kết tinh đồng thời với tinh thể turmalin chủ Đôi chúng tập hợp thành đám dạng vân tay 361 Ảnh 13 bao thể dạng "trichites" turmalin hồng mỏ Khai Trung - Đơi gặp bao thể rắn tinh thể turmalin hệ trước Những bao thể turmalin có hình kim dài mảnh phân bố khơng định hướng tinh thể chủ Kết luận Qua kết nghiên cứu cho phép kết luận: Turmalin khu vực Khai trung có nhiều màu sắc, có nhiều màu đẹp màu hồng, màu lục, màu lam… Mặc dù có nhiều màu đẹp turmalin khu vực nghiên cứu có độ suốt từ thấp đến cao, có nhiều khe nứt, vết vỡ, hay dạng hang hốc, vết khía dọc bề mặt tinh thể Chính vậy, turmalin khu vực đạt mức độ đá bán quý Tùy thuộc vào kích thước turmalin chế tác sử dụng vào mục đích khác cho hợp lý có hiệu Những viên đáp ứng tiêu chuẩn màu sắc, độ tinh khiết, kích thước cân nặng chế tác thành đồ trang sức mặt nhẫn, mặt dây chuyền, vòng tai, hoa tai có giá trị thị trường Những loại có kích thước nhỏ chất lượng thấp dùng làm tranh đá quý, đồ mỹ nghệ lưu niệm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngụy Tuyết Nhung,Vũ Thu Hương, 1996 Turmalin Lục Yên đặc điểm ngọc học Tạp chí Địa chất, A/237 Hà Nội [2] Ngụy Tuyết Nhung nnk, 2005 Đặc điểm thành phần khoáng vật pegmatite chứa đá quý vùng Lục Yên Hội nghị Địa chất [3] Nguy Tuyet Nhung et al, 2003 Gem minerals in Luc Yen marble The 2nd International Workshop on Geo – an material – Scienc on Gem – minerals of Vietnam Ha Noi 362 [4] Ngô Văn Nghiêm, 1993.Báo cáo ịa đ chất tìm kiếm đánh giá đá màu vùng Minh Tiến Lục Yên- Yên Bái [5] Nguyễn Kinh Quốc nnk, 1995 Nguồn gốc, quy luật phân bố đánh giá tiềm đá quý, đá kỹ thuật Việt Nam Đề tài KT-01-09 SUMMARY Some gemological features of tuormaline in Khai Trung area, Luc Yen, Yen Bai Pham Thi Thanh Hien, Nguyen Khac Du, Pham Nhu Sang University of Mining and Geology In the Luc Yen district, Yen Bai province, tourmaline is occurred in the pegmatite bodies and distributed in some areas such as Minh Tien, An Phu and Khai Trung Recent results on study of tourmaline in pegmatites at Khai Trung area have found that tuarmaline is accociated with quart, mustcovite, albite and lepidonite, beryline, spodumenite Tourmaline crystals are of original system, have a variety colour such as pink, blue, green, deep brown, etc… large size, and highly transparency and therefore suitable for the making of jewelry Người biên tập: PGS.TS Nguyễn Văn Lâm 363 Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012 THÀNH PHẦN PHA TRONG SẢN PHẨM SỨ DÂN DỤNG CỦA SỨ BÁT TRÀNG Tạ Thị Toán, Nguyễn Khắc Du Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt : Thành phần pha của sản phẩm gốm sứ có ảnh hưởng đến các tính chất của sản phẩm tính chất học , nhiệt…Nghiên cứu thành phần pha để biết được sản phẩm đó có cấu trúc thế n ào, đã đạt thành phần pha mong muốn chưa để từ đó nghiên cứu được bài phối liệu, công nghệ sản xuất tối ưu Thành phần pha của các sản phẩm sứ Bát Tràng b ản đạt yêu cầu kỹ thuật Tuy nhiên, cần phải điều chỉnh bài phối liệu và công nghệ sản xuất để được sản phẩm có các tính chất tốt Mở đầu Làng nghề Bát Tràng thuộc huyện Gia Lâm thành phố Hà Nội , xa xưa đã nổi tiếng với nghề làm gốm sứ có sản phẩm rất đa dạng đồ g ốm gia dụng, đồ gốm làm đồ thờ cúng, đồ gốm sứ trang trí Các sản phẩm đã được tiêu thụ ở thị trường nước và được xuất khẩu thị trường thế giới với sản lượng lớn Hầu hết, đồ gốm Bát Tràng sản xuất theo lối thủ công, thể tài sáng tạo người thợ lưu truyền qua nhiều hệ Do tính chất nguồn nguyên liệu tạo xương gốm việc tạo hình sản phẩm làm tay bàn xoay , với việc sử dụng loại men khai thác nước theo kinh nghiệm nên đồ gốm Bát Tràng có nét riêng xương đầy, nặng, lớp men trắng thường ngả mầu ngà, đục Làng Bát Tràng làng gốm có dịng men riêng từ loại men xanh rêu với nâu trắng men rạn với xương gốm xốp có mầu xám nâu Để làm đồ gốm người thợ gốm phải qua khâu chọn , xử lí pha chế đất , tạo hình, trang trí hoa văn , phủ men, cuối nung sản phẩm Kinh nghiệm truyền thống dân làng gốm Bát Tràng "Nhất xương, nhì da, thứ ba dạc lị" Ngun liệu dùng để sản xuất đồ gốm của làng Bát Tràng chủ yếu là nguồn nguyên liệu sét tại chỗ và sét được nhập về từ mỏ sét Trúc Thôn , ngoài còn có thêm cao lanh ở Phú Thọ, Yên Bái và một số loại nguyên liệu khác Các sản phẩm gốm sứ Bát Tràng sau tạo hình xong được đưa vào nung , loại lò thợ gốm dùng để nung sản phẩm là lò hộp , lò đứng, lò thoi, lò tuynen…với nhiên liệu được sử dụng là than , dầu, gas Loại lò chủ yếu hiện na y là lò thoi và dùng nhiên liệu là gas , loại lò này không phải là lò truyền thống của làng Bát Tràng ngày xưa lò gas này đáp ứng được về điều kiện môi trường và một số yếu tố khác Các sản phẩm gốm sứ Bát Trà ng được trang trí hoa văn chủ yếu là vẽ thủ công đôi bàn tay khéo léo của những người thợ Các loại men để tráng lên bề mặt của sản phẩm men lam, men nâu, men trắng ngà, men rạn rất được ưa chuộng Cơ sở lý thuyết Các tính chất của sản phẩm gốm sứ có liên quan mật thiết đến thành phần pha và vi cấu trúc của vật liệu sau nung Vi cấu trúc của vật liệu được hiểu tổng quát là hình dạng , kích thước và sự liên kết giữa các tinh thể , hàm lượng và sự xen lẫn không gian giữa các pha nghĩa là về sự đồng nhất mật độ của vật liệu Thành phần pha và vi cấu trúc lại phụ thuộc vào thành phần khoáng , hóa của các nguyên liệu ban đầu , phụ thuộc vào thành phần phối liệu và các thông số kỹ thuật của công nghệ sản xuất vật liệu Sản phẩm gốm sứ thông thường chứa ba pha , đó là pha tinh thể , pha thủy tinh và pha khí Pha tinh thể thường là các khoáng Mulit , cristobalit, thạch anh tàn dư, feldspar tàn dư , Thành phần khoáng của gốm sứ cho ta biết sự có mặt của loại khoáng với hàm lượng của chúng và qua đó chúng ta có thể đánh giá được chất lượng của chúng Tổ hợp của các khoáng 364 cũng hình d ạng, kích thước của chúng có ảnh hưởng tới tính chất của sản phẩm gốm sứ Vì vậy để phân tích cấu trúc cũng sự có mặt các khoáng và hàm lượng của chúng có thể dùng các phương pháp sau: - Quan sát dưới kính hiển v i phản xạ; - Quan sát dưới kính hiển vi phân cực ; - Quan sát dưới kính hiển vi điện tử có độ phóng đại lớn ; - Quan sát dưới kính hiển vi điện tử quét SEM Ngoài còn có nhiều phương pháp khác cho ta biết cấu trúc của gốm sứ Tùy theo loại sản phẩm mà yêu cầu có tính chất khác , đối với sứ dân dụng thì yêu cầu về cường độ học rất quan trọng, ngoài còn yêu cầu về độ bền nhiệt , độ bền hóa, tính chất thẩm mỹ của sản phẩm Dưới là ảnh hưởng của một số yếu tố đến chất lượng sản phẩm Ảnh hưởng của lỗ xốp đến độ bền học Đa số sản phẩm gốm sứ đều có một độ xốp nhất định , các lỗ xốp làm giảm diện tích mặt cắt ngang chịu tải trọng học, có nghĩa lỗ xốp là nơi tập trung ứng suất phá hủy vật liệu Quan hệ giữa độ bền học và lượng lỗ xốp được xác định theo công thức của Ryshkewitch sau: σ = σoe-nX đó: σo-độ bền học của vật liệu không chứa lỗ xốp; n- hằng số, dao động từ 4-7; X- độ xốp tổng, % thể tích Công thức cho thấy độ xốp vật liệu khoảng 10% thì độ bền học vật liệu giảm xuống gần hai lần so với vật liệu không có lỗ xốp Ảnh hưởng của pha thủy tinh và pha tinh thể đến độ bền học Các nghiên cứu cho thấy pha thủy tinh có độ bền học thấp pha tinh thể ví dụ , môdul đàn hồi E của pha tinh thể mulit : (1,1-1,5).106kG/cm2; thạch anh: 0,9 106kG/cm2 ; pha thủy tinh : 0,7.106kG/cm2 Khi lượng pha thủy tinh vật liệu càng cao thì độ bền học của vật liệu càng thấp Mặt khác, pha thủy tinh có vai trò liên kết các hạt tinh thể vật liệu gốm sứ , nếu hàm lượng pha tinh thể vật liệu quá thấp không đủ vai trò liên kết thì độ xốp sẽ tăng lên và độ bền học của vật liệu lại giảm xuống Ảnh hưởng của kích thước và hình dáng các hạt của pha tinh thể đến độ bền học: Quan hệ giữ a kích thước hạt pha tinh thể và độ bền thực tế σ của gốm được diễn tả bằng biểu thức: σ = k.d-g đó : k - hệ số Knudsen; d-kích thước hạt; g-hằng số, đối với gốm g=0,75 Biểu thức cho thấy, độ bền của gốm tăng lên kích thước hạt giảm xuống Hình dạng các hạt có ảnh hưởng đến độ bền học của gốm , các tinh thể tạo với thành những kết hạt , hoặc có dạng hình kim phân bố đan xen với và nằm đều nền thủy tinh làm cho độ bền học tăng lên Ảnh hưởng của cấu trúc gốm sứ đến độ trắng và độ của sứ Số lượng và kích thước các lỗ xốp , số lượng và hình dạng , kích thước các hạt thạch anh tàn dư cũng các tinh thể mu lit đều có ảnh hưởng đến độ trắng Với hàm lượng lớn và kích thước nhỏ , các thành phần cấu trúc này đều làm tăng độ trắng của sứ lên Độ của sứ cũng phụ thuộc vào cấu trúc và thành phần pha của sứ Trong sứ thông thường chứa một lượng lỗ xốp kín với kích thước bé Chênh lệch chiết suất giữa không khí lỗ xốp kín và pha thủy tinh là khá lớn tạo điều kiện cho sự tán xạ và phản xạ tia sáng bởi thành lỗ xốp làm giảm mạ nh độ xuyên ánh sáng của sứ Sứ có lượng lỗ xốp kín ít làm tăng độ của sứ Chênh lệch chiết suất của pha thủy tinh và các hạt thạch anh tàn dư và các 365 tinh thể mulit nhỏ thì độ của sứ tăng lên và lượng pha thủ y tinh tăng cũng làm tăng độ của sứ Ảnh hưởng của độ xốp đến độ bền nhiệt Ngoài các yếu tố nêu độ xốp cũng ảnh hưởng đến độ bền nhiệt của gốm sứ , độ xốp và các vết nứt tế vi càng tăng thì độ bền nhiệt càng tăng 3.Kết quả nghiên cứu thành phần pha sản phẩm sứ dân dụng của sứ Bát Tràng Qua kết quả nghiên cứu thành phần pha mẫu sứ dân dụng được lấy đại diện từ các sở sản xuất gốm sứ của Bát Tràng bằng phương ph áp thạch học mẫu lát mỏng (phân tích kính hiển vi phân cực ) cho thấy các mẫu có thành phần pha tương đối đồng nhất giữa sản phẩm một xưởng sản xuất hay là giữa các xưởng sản xuất Mẫu sứ dân dụng thuộc loại gốm tinh với thành phần pha chính gồm có tinh thể thạch anh , tinh thể mulit , một ít tinh thể cristobalite, khoáng vật sét tàn dư và feldspar tàn dư Mẫu sứ có kiến trúc nửa tự hình , hạt nhỏ, dưới là đặc tính chính của pha: - Pha tinh thể: Ảnh chụp qua nicon ẫ Ảnh chụp qua nicon mẫu Ảnh chụp qua nicon mẫu Ảnh chụp qua nicon mẫu 1–Giả hình feldspar có chứa tinh thể mulit , -Tinh thể thạch anh, 3- Nền thủy tinh Thạch anh dạng hạt méo mó , hình góc cạnh rõ nét hoặc tròn , kích thước từ μm đến 20 μm; dưới 1nicon không màu , độ nổi thấp; dưới 2nicon có mầu giao thoa sáng trắng bậc 1, tắt làn sóng phân bố đều mẫu Giả hình hạt feldspar 1nicon thường thấy từng đám không rõ đường biên giới hoặc thấy rõ đường biên giới , màu thường suốt , nicon các vùng này thấy hoàn toàn tối, thậm chí còn tối là vùng vây quanh 366 Mulit dạng kim que , kích thước từ 5-10 μm nằm thành từng đám , cụm vật ch ất sét hoặc hạt feldspar ; dưới 1nicon không mầu , dưới 2nicon có màu giao thoa sáng trắng bậc - Pha thủy tinh nằm len lỏi giữa các hạt tinh thể thạch anh và các hạt tinh thể khác dưới 1nicon thường có mầu không được đồ ng nhất , phát hiện những nét xám đen , 2nicon thường tối và thấy sáng chủ yếu hiệu ứng lưỡng chiết của mulit gây nên Bọt khí có kích thước rất bé cỡ vài μm nicon thường có dạng hình t ròn có màu suốt, 2nicon thấy bọt khí tối hoàn toàn Ngoài cấu trúc còn lẫn vài tinh thể lạ wolastonit… Hàm lượng các pha được thể hiện ở bảng sau: Bảng Hàm lượng pha của sản phẩm sứ dân dụng ở Bát Tràng Số hiệu mẫu BT1 BT2 BT3 BT4 BT5 BT6 Thành phần pha Tinh thể 4-5% 4-5% 4-5% 5-6% 4-5% 5-6% mulit Tinh thể 10-15% 10-12% 12-15% 12-15% 12-15% 10-12% thạch anh Pha thủy 80-82% 80-85% 80-85% 78-82% 80-82% 80-83% tinh Pha khí 1% 1% 1% 1% 1% 1% Pha khác 1% 1% 1% 1% 1% 1% Kết luận Kết quả nghiên cứu cho thấy các sản phẩm sứ Bát Tràng của các sở sản xuất có thành phần pha tương đối giống , lượng pha khí tương đối nhỏ , lượng pha thủy t inh cao, lượng tinh thể mulit thấp so với lý thuyết , độ đồng nhất cấu trúc tương đối tốt , các pha phân bố đều , kích thước hạt tinh thể cùng loại tương đối đồng đều , kích thước hạt mulit nhỏ Để tăng các đặc tính tốt của sản phẩm lên tăng hàm lượng milit đến hàm lượng lý thuyết, tăng kích thước tinh thể mulit , để tinh thể mulit kết tinh hoàn chỉnh , giảm lượng pha thủy tinh có thể tăng nhiệt độ nung sản phẩm lên cao hoặc tìm bài p hối liệu có độ kết khối tốt Nhưng tăng nhiệt độ nung sản phẩm kéo theo tăng lượng nhiên liệu , mà giá thành nhiên liệu cao dẫn đến giá thành sản phẩm cao nên khó cạnh tranh thị trường Việc thay đổi bài phối liệu d ùng các nguyên liệu sản xuất sẵn có nước để tìm bài phối liệu tối ưu là việc thực hiện có tính khả thi Để giảm giá thành , nâng cao chất lượng sản phẩm cần nghiên cứu thêm bài phối liệu tối ưu dùng các nguyên liệu nước dựa vào điều kiện sản xuất cụ thể ở Bát Tràng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Huy Lê, Nguyễn Đình Chiến, Nguyễn Quang Ngọc, 2000, gốm Bát Tràng, nxb khoa học và xã hội [2] Huỳnh Đức Minh , Nguyễn Thành Đông, 2009, Công nghệ gốm sứ, NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội [3] Huỳnh Đức Minh , 2006, Khoáng vật silicat , nxb khoa học và kỹ thuật Hà Nội [4] Sacm Experimental center From technology through machinery to kiln for Sacmi tile, 1986 367 SUMMARY Battrang ceramic’s microstructure Ta Thi Toan,Nguyen Khac Du University of Mining and Geology Ceramic microstructure decides the characteristics of the products such as strength, heat resistence… Researches on microstructure in order to define the microstructure if it is satisfied the requirement that form the basis for creating the best manufacturing technology and material complexion The microstructure of Bat Trang ceramics are basically satisfy the technical requirement However, the manufacturing technology and material complexion need to be modified to get better quality products Người biên tập: PGS.TS Nguyễn Văn Lâm 368 ... tiếp theo, Trường Đại học Mỏ - Địa chất tiếp tục nhận hợp tác nhiều để nội dung Hội nghị khoa học phong phú BAN BIÊN TẬP Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà... cáo khoa học Hội nghị theo lĩnh vực: - Cơ điện - Công nghệ thông tin - Dầu khí - Địa chất - Khoa học - Kinh tế QTKD - Khai thác mỏ - Tuyển khoáng - Lý luận trị - Mơi trường 10 - Trắc địa 11 - Xây... ĐẦU Hội nghị Khoa học lần thứ 20 Trường Đại học Mỏ - Địa chất tổ chức vào ngày 15 tháng 11 năm 201 2 nhânịp dkỷ niệm 46 năm ngày thành lập Trường (15/11/196615/11 /201 2) Hội nghị diễn đàn để nhà khoa