I. KHÁI NIỆM VỀ ĐÁ ỐP
LÁT
Trong thiên nhiên có nhiều loại đá có màu
sắc, vân hoa đẹp, độ bền cơ học tốt được con người khai thác, gia công tạo hình
(thành các khối và các tấm có kích thước khác nhau), đánh bóng, mài trơn, mài
thô hoặc thổi cát, phun lửa tạo mặt ráp, v.v…để ốp hay lát vào các vị trí thích
hợp bên trong và bên ngoài hoặc xây các bức tường, các cột trụ, cầu thang, lối
đi, v.v… của các công trình kiến trúc.
Trong thương mại và công nghiệp, đá ốp
lát thường được phân thành các nhóm có liên quan với nguồn gốc thành tạo, đó
là:
- Nhóm “granit”, gồm các đá nhóm
alumosilicat nguồn gốc magma, biến chất có thành phần axit, trung tính, kiềm,
bazơ đến siêu bazơ.
- Nhóm “đá hoa” là đá trầm tích carbonat
như đá vôi, dolomit, travertin và đá carbonat biến chất như đá hoa.
- Nhóm đá phiến, bao gồm các đá trầm tích
bột kết, sét kết, cát bột kết biến chất thấp đến đá phiến, đá phiến lục dạng
lớp mỏng 5 – 30 mm.
- Nhóm cát kết.
Nhóm đá granit
và đá hoa là thông dụng nhất và được thị trường tiêu thụ với khối lượng ngang
nhau. Các nhóm đá còn lại được sử dụng rất hạn chế.
II. PHÂN CHIA NHÓM MỎ ĐÁ ỐP LÁT CHO THĂM DÒ
Việc phân chia nhóm mỏ đá ốp lát phục vụ
cho công tác thăm dò là việc làm cần thiết để làm cơ sở cho việc xác định mức
độ nghiên cứu, mức đầu tư hợp lý cho công tác thăm dò mỏ. Bởi lẽ, mức độ nghiên
cứu và mức đầu tư cho công tác thăm dò có mối quan hệ chặt chẽ với độ phức tạp
về cấu trúc địa chất mỏ, hình thái thân đá ốp lát, sự biến đổi chất lượng, chiều dày và hàng loạt các nhân tố khác. Xuất phát từ nhận
thức nêu trên các mỏ đá ốp lát hoặc các khoảnh mỏ lớn có khả năng khai thác độc
lập được phân chia thành các nhóm mỏ trên cơ sở độ phức tạp về cấu trúc địa
chất hình thái, sự ổn định về chất lượng, chiều dày, kích thước của thân khoáng
để làm căn cứ lựa chọn hệ thống thăm dò, mật độ công trình thăm dò.
Thực tiễn điều tra địa chất các mỏ đá ốp
lát trong những năm qua cho thấy các mỏ đá ốp lát ở Việt
Những kết quả nghiên cứu lý thuyết của
các nhà địa chất Liên Xô trước đây và thực tiễn thăm dò, khai thác các mỏ đá ốp
lát ở Việt Nam và các nước đã chỉ ra rằng những yếu tố như kiểu nguồn gốc công
nghiệp, kiểu hình thái, mức độ phức tạp về cấu trúc địa chất, bao gồm cả mức độ
lộ đá gốc tươi trên bề mặt, điều kiện thế nằm, sự biến đổi chiều dày, chất
lượng (màu sắc, thành phần thạch học, khe nứt, độ bóng, v.v...), kích thước,
v.v... của thân đá ốp lát là những nguyên nhân chính
gây khó, dễ cho công tác thăm dò. Chính những yếu tố này là những tiêu chuẩn
chính làm cơ sở cho việc phân chia nhóm mỏ thăm dò.
1. Kiểu nguồn gốc công
nghiệp
Các mỏ đá ốp lát Việt
Thực tế hiện nay ở nước ta các mỏ đá ốp
lát đã thăm dò và đang khai thác chủ yếu là các mỏ granit, gabro, diorit,
monzonit nguồn gốc magma xâm nhập; spilit nguồn gốc magma phun trào; đá vôi, đá
vôi dolomit nguồn gốc trầm tích; đá hoa nguồn gốc biến chất và một lượng không
đáng kể đá phiến nguồn gốc biến chất. Trong tương lai chắc chắn cũng chỉ thăm
dò và khai thác các loại đá này. Như vậy, có thể xem cả 3
kiểu nguồn gốc (magma, trầm tích và biến chất) nêu trên là các kiểu nguồn gốc
công nghiệp của đá ốp lát.
2. Kiểu hình thái
Hình thái mỏ khoáng được
hiểu là những nét chủ yếu về hình dạng các thân khoáng tạo nên mỏ. Để luận giải về phương
pháp thăm dò, lựa chọn hệ thống thăm dò, các nhà địa chất thường phân hình thái
các mỏ khoáng thành các kiểu: vỉa, dạng vỉa, lớp, khối, mạch, mạng mạch, thấu
kính, ổ, bướu, v.v... và xem các kiểu hình thái như là
nhân tố có ý nghĩa quyết định đến việc lựa chọn phương pháp và kỹ thuật thăm
dò.
Các mỏ đá ốp lát ở Việt Nam có hình thái
đặc trưng là các khối đặc xít (mỏ granit Đa Hàm, Núi Kiến, Đồi Mai, Núi Le; đá
vôi Núi Bền, La Hiên; đá hoa Yên Bái, Quỳ Hợp, v.v...); thấu kính (mỏ granit đỏ
An Trường, gabro Sông Côn, diorit Kim Sơn II, spilit Ngọc Lạc, v.v...); dạng vỉa
(đá vôi Núi Nhồi, Đông Nam, v.v...); bãi tảng lăn (Tân Dân, Hòa Tâm, Núi Dung,
Kim Sơn I, Núi Chà, v.v...). Ngoài ra, còn có dạng thể tường
và một vài dạng khác.
Thông thường khi xem xét hình thái các
thân đá ốp lát gốc, có thể dựa vào 2 chỉ số chính có thể định lượng được đó là
hệ số biến đổi chiều dày và độ phức tạp về ngoại hình (hình dạng) của thân đá
ốp lát.
+ Về hệ
số biến đổi chiều dày
Theo V.I. Smirnov (1962) và thực tế áp
dụng nhiều năm ở Việt
; 
trong đó :
s : Bình quân phương sai
(%)
mi : Chiều dày tại các điểm công trình thăm dò (m)
: Chiều dày trung bình (m)
n : Số lượng điểm tham gia
tính toán
Hệ số
biến thiên chiều dày thân khoáng là yếu tố quyết định mức độ phức tạp về hình
thái thân khoáng và quyết định mật độ mạng lưới thăm dò. Do vậy, trong những năm
từ 1950 - 1985 có rất nhiều nhà nghiên cứu đã quan tâm đến việc xác định hệ số
này. Những năm sau 1975 nhiều nhà nghiên cứu cho rằng hệ số biến đổi chiều dày
Vm chỉ nên tính toán bên trong chu vi thăm
dò. Hệ số biến đổi chiều dày đối với các mỏ đá ốp lát công
nghiệp phần lớn có Vm < 100%. Như vậy có thể phân định Vm
theo các mức:
Mức
độ ổn định |
Vm
% |
|
Ổn định |
< 40 |
|
Không ổn định |
40 - 60 |
|
Rất không ổn định |
60 - 100 |
+ Độ
phức tạp ngoại hình
Độ phức tạp về ngoại hình của thân đá ốp
lát được đánh giá theo L.I.Tretoverikov và
V.P.Oksenenko (1962) bởi giá trị của modul đường viền (m):
trong đó:
Ltt :
btt : Chiều dài
ranh giới thăm dò.
Stt : Diện tích
thực tế thăm dò.
Mức độ phức tạp về ngoại hình theo giá trị m được sử dụng để phân
chia nhóm mỏ đá ốp lát như sau:
|
Mức
độ phức tạp |
mm % |
|
Đơn giản |
1,0
- 1,4 |
|
Tương đối phức tạp |
1,4
- 1,6 |
|
Phức tạp |
1,6
- 1,8 |
|
Rất phức tạp |
>
1,8 |
Tương tự hệ số biến
đổi về chiều dày (Vm) sự phức tạp ngoại hình thân khoáng có ảnh
hưởng quyết định mức độ phức tạp về hình thái thân khoáng và cách thức lựa chọn
hệ thống thăm dò hợp lý. Do đó, rất nhiều nhà nghiên cứu đã chú ý nghiên cứu vấn đề này.
Các mỏ đá ốp lát có hệ số biến đổi chiều
dày trên 100% và modul đường viền m > 1,8 hầu như không
có giá trị công nghiệp.
3. Mức độ phức tạp về cấu tạo địa chất
Mức độ phức tạp về cấu tạo địa chất mỏ khoáng
được hiểu là mỏ được cấu thành từ một hay nhiều thân đá ốp lát, sự phân nhánh
của các thân đá ốp lát, các thân đá ốp lát thuộc một hay nhiều phân vị địa
tầng, mức độ đồng nhất tương đối về thành phần thạch học, hóa học, sự xen kẹp
của các loại đá phi nguyên liệu; địa hình, địa mạo ảnh hưởng đến cấu tạo thân
khoáng như thế nào, đứt gãy làm phức tạp hoá thân khoáng ra sao, ranh giới
phong hoá phức tạp đến mức độ nào, v.v...
Việc xem xét và tổng hợp
phân tích các tài liệu địa chất của các mỏ đá ốp lát đã tìm kiếm, thăm dò cho
thấy các mỏ đá ốp lát chủ yếu được cấu thành từ một thân khoáng, chỉ đôi khi mỏ
cấu thành từ 2 đến 3 thân khoáng (theo diện); các mỏ có đặc điểm lộ trên mặt
hoặc bị phủ bởi đất đá phong hoá từ mỏng đến dày; các yếu tố kiến tạo như đứt
gãy, khe nứt có ảnh hưởng đến cấu tạo địa chất mỏ và độ nguyên khối, tỉ lệ thu
hồi đá ốp lát; thành phần thạch học và màu sắc của đá trong mỏ không đồng nhất,
nhiều mỏ có sự xen kẹp và xuyên cắt của đá mạch ảnh hưởng đến chất lượng đá ốp
lát; ranh giới phong hoá không đồng nhất, mỏ thì khá đơn giản, mỏ lại khá phức
tạp.
Nói chung, có
rất nhiều yếu tố là tác nhân gây nên sự phức tạp về cấu tạo địa chất. Tuy
nhiên, trong một chừng mực nào đó chỉ có thể xem xét và đánh giá theo giá trị định lượng các yếu tố "mức độ lộ đá gốc
tươi" và "độ phức tạp về nứt nẻ". Còn các yếu
tố khác chỉ có thể đánh giá định tính.
+ Về mức độ lộ đá gốc tươi
Như đã biết mức độ
lộ đá gốc tươi có ý nghĩa rất quan trọng trong việc lựa chọn loại công trình
thăm dò (hào, đo khe nứt trên mặt, khoan, giếng, v.v...) và có ảnh hưởng lớn
đến độ tin cậy của công tác thăm dò (đối với mỏ bị phủ chỉ thăm dò bằng khoan
và khi đó chủ yếu chỉ bắt gặp được các hệ thống khe nứt nằm ngang và dốc thoải,
đồng thời thường tạo nên các vết nứt nhân tạo, do đó độ tin cậy về nghiên cứu
khe nứt bao giờ cũng thấp hơn so với mỏ lộ được thăm dò bằng các công trình đo
khe nứt trên mặt kết hợp với khoan). Có thể chia một cách tương đối mức độ lộ
đá gốc tươi thành 3 mức, đó là:
Đơn giản:
lộ tốt.
Trung bình: lộ yếu.
Phức tạp:
phủ kín.
+ Về độ
phức tạp về nứt nẻ
Độ nứt nẻ hay nói
cách khác là mức độ phát triển các khe nứt có ảnh hưởng quyết định đến độ
nguyên khối, cũng như độ thu hồi đá khối của mỏ đá ốp
lát. Độ nguyên khối càng lớn, độ thu hồi đá khối càng
cao thì giá trị mỏ càng cao và ngược lại, độ nguyên khối càng nhỏ, độ thu hồi
đá khối càng thấp thì giá trị mỏ càng thấp. Độ nguyên khối và độ thu hồi đá khối có mối quan hệ chặt chẽ với số lượng và sự
phân bố của các hệ thống khe nứt và khoảng cách giữa các khe nứt song song
trong từng hệ thống. Độ phức tạp về khe nứt của đá có thể quy một cách tương
đối thành 3 mức như sau:
Đơn giản: 2 - 3 hệ thống
khe nứt chính.
Trung bình: 3 hệ
thống khe nứt chính và các khe nứt cát tuyến, trong đó khoảng cách giữa các khe nứt song song đáp ứng L
£ 2 m.
Phức tạp: 3 hệ thống khe nứt chính và các hệ
thống khe nứt cát tuyến, trong đó khoảng cách giữa các khe nứt song song đáp
ứng L £ 1,5 m.
Đối với mỏ đá ốp lát thuộc nhóm “đá hoa”,
ngoài các yếu tố trên, khi xem xét về cấu tạo địa chất còn phải xét thêm về mức
độ phát triển karst:
Mức
độ phát triển karst |
Hệ
số karst |
|
Ít phát triển |
£ 10% |
|
Phát triển |
10
- 20% |
|
Rất phát
triển |
> 20% |
4. Điều kiện thế nằm của thân đá ốp lát
Thế nằm và sự biến đổi thế
nằm của thân đá ốp lát có ảnh hưởng lớn đến mức độ khó, dễ của công tác thăm dò
và có ý nghĩa rất quan trọng trong việc lựa chọn hệ thống thăm dò hợp lý. Những thân khoáng có
đường phương kéo dài và ít thay đổi thì khi thăm dò thường bố trí các tuyến thăm
dò song song với nhau và cắt vuông góc với đường phương thân khoáng. Đối với các thân khoáng kiểu này khi thế nằm cắm dốc, công trình
thăm dò trên tuyến thường dày hơn khoảng cách tuyến. Ngược lại, khi
đường phương thân khoáng uốn lượn, thì thường bố trí các tuyến thăm dò không
song song hoặc dạng tỏa tia. Những thân khoáng dạng
vỉa, dạng khối nằm ngang hoặc dốc thoải thường được thăm dò theo
ô mạng hình vuông, hình chữ nhật.
Có thể phân chia góc dốc của các thân đá
ốp lát thành các mức: thoải (< 30o), dốc (30 - 45o),
rất dốc (45 - 80o) và dốc đứng (80 - 90o). Các thân đá ốp lát dạng khối thường là thoải, nằm ngang; các thân
dạng thấu kính thường là dốc, các thân dạng thể tường thường là rất dốc đến dốc
đứng, các thân dạng vỉa thay đổi từ thoải đến rất dốc.
5. Sự biến đổi chất
lượng
Đá ốp lát là một loại vật liệu xây dựng
có tính trang trí, do đó chất lượng đá ốp lát chủ yếu được đánh giá trên cơ sở
các chỉ tiêu sức tô điểm của đá (màu sắc, độ bóng, vân hoa), độ bền cơ học
(dung trọng, tỉ trọng, độ bền nén, độ hút nước, hệ số hóa mềm, độ mài mòn, độ
chịu băng giá, v.v...), hàm lượng các khoáng vật có hại (các khoáng vật sulfur
trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm dễ bị oxy hóa làm cho đá bị hoen ố),
độ nguyên khối và tỉ lệ thu hồi đá khối.
Với đặc thù trong thăm dò đá ốp lát, chỉ
tiêu sức tô điểm (màu sắc, vân hoa) được đánh giá qua phân tích mẫu kỹ thuật
(có kích thước 20x20 cm hay 30x30 cm), quan sát mắt thường, còn độ bóng của đá
được đánh giá qua việc gia công mài bóng một số lượng mẫu rất có giới hạn lấy
đặc trưng cho từng loại đá trong mỏ nên rất khó đánh giá mức độ biến đổi của
các chỉ tiêu này theo giá trị định lượng.
Đối với các thành phần
có hại, cũng tương tự như vậy. Chỉ tiêu này được đánh giá
thông qua một số lượng hạn chế mẫu phân tích khoáng tướng, mẫu phân tích hóa
silicat (quy hàm lượng các khoáng vật sulfur về hàm lượng SO3).
Như vậy, để đánh giá sự biến đổi chất lượng của đá ốp lát theo giá trị định
lượng chỉ có thể tiến hành xác định hệ số biến đổi của một số thông số như dung
trọng, độ bền nén, độ hút nước, tỉ lệ thu hồi đá khối theo công thức:
; 
trong đó:
s : Bình quân phương sai,
%.
Ci : Hàm lượng tại các mẫu,
hoặc công trình (tỉ lệ thu hồi đá khối), %
: Hàm lượng trung bình, %.
n : Số lượng mẫu hoặc công
trình tham gia tính toán.
Giá trị về mức độ biến đổi cũng tương tự
hệ số biến đổi chiều dày và cụ thể được phân thành 3 mức như sau:
|
Mức độ ổn định |
Vc,
% |
|
Ổn định |
£ 40 |
|
Không ổn định |
40
- 60 |
|
Rất không ổn định |
60
-100 |
Các mỏ đá ốp lát có hệ số biến đổi chất
lượng Vc > 100% trong thực tế sẽ không
có giá trị công nghiệp.
6. Kích thước (quy mô)
mỏ đá ốp lát
Quy mô các mỏ đá ốp lát có ảnh hưởng nhất
định đến việc bố trí các công trình thăm dò. Về nguyên tắc, để thăm dò cùng một
cấp trữ lượng, công trình thăm dò ở các mỏ quy mô nhỏ sẽ dày hơn là ở các mỏ
quy mô lớn.
Theo phân loại quy mô mỏ khoáng ở Việt
Từ cơ sở các số liệu đã trình bày và thực
tiễn thăm dò khai thác các mỏ đá ốp lát Việt
- Đối với các mỏ đá lăn
không cần thiết phải phân chia nhóm mỏ thăm dò.
- Đối với các mỏ đá ốp lát gốc:
Nhóm I: Là những mỏ (khoảnh
mỏ) gồm các thân dạng khối hoặc vỉa kích thước lớn, trung bình, nằm ngang hoặc
dốc thoải, có cấu trúc địa chất (lộ tốt, có mặt 2 - 3 hệ thống khe nứt chính,
v.v...) và ngoại hình (m
< 1,4) đơn giản ; chiều dày và chất lượng ổn định
(Vm và Vc < 40%) trong toàn thân đá ốp lát.
Hiện nay, qua thực tế thăm dò và khai
thác chưa phát hiện mỏ đá ốp lát thuộc nhóm mỏ này.
Nhóm II: Là những mỏ (khoảnh mỏ)
gồm các thân dạng khối, dạng vỉa, thấu kính, thể tường kích thước trung bình,
nhỏ (đôi khi là rất nhỏ) nằm ngang đến dốc đứng, có cấu trúc địa chất (lộ yếu
đến lộ tốt, có mặt 3 hệ thống khe nứt chính và các khe nứt cát tuyến với khoảng
cách giữa các khe nứt song song thỏa mãn l £ 2 m) và ngoại hình (m < 1,4 - 1,6) tương
đối phức tạp, chiều dày và chất lượng không ổn định (Vm và Vc
: 40 - 60%) trong toàn thân đá ốp lát.
Thuộc nhóm mỏ này có
thể là các mỏ đá ốp lát nhóm “granit” nguồn gốc magma xâm nhập, magma phun
trào, nhóm “đá hoa” nguồn gốc trầm tích và biến chất như các mỏ An Trường, Núi
Le, Đăm Ri, Đồi Mai, Kim Sơn, Núi Kiến - Đa Hàm, Sông Côn, núi Gập Ghềnh, Đông Nam
Núi Cấm, đá vôi Vĩnh Thịnh, đá hoa Quỳ Hợp, Lục Yên, v.v...
Nhóm III: Là những mỏ (khoảnh mỏ)
gồm các thân dạng khối, dạng vỉa, thấu kính, thể tường kích thước nhỏ và rất
nhỏ nằm ngang đến dốc đứng, có cấu trúc địa chất (bị phủ kín, có mặt 3 hệ thống
khe nứt chính và cát tuyến, khoảng cách giữa các khe nứt chỉ thỏa mãn l £ 1,5m) và ngoại hình (m < 1,6 - 1,8) phức
tạp, chiều dày và chất lượng rất không ổn định (Vm và Vc
: 60 - 100%) trong toàn thân đá ốp lát.
Thuộc nhóm mỏ này có thể là mỏ granit Núi 282 Canh Vinh, Bình Định, mỏ đá phiến Nậm Ban,
Lai Châu.
III. LOẠI HÌNH CÔNG
TRÌNH VÀ MẠNG LƯỚI THĂM DÒ ĐỊNH HƯỚNG ĐỐI VỚI TỪNG CẤP TRỮ LƯỢNG VÀ TỪNG NHÓM
MỎ ĐÁ ỐP LÁT
1. Loại hình công trình
thăm dò
Các thân đá ốp lát được đặc
trưng bởi dạng khối, dạng vỉa, thấu kính, thể tường lộ trên mặt hoặc bị phủ từ
mỏng đến dày.
Với các đặc điểm trên, trong thăm dò có thể sử dụng các loại công trình:
a. Các “ô chuẩn” đo đếm đá lăn
Loại hình công trình này chỉ áp dụng cho
các mỏ đá ốp lát tảng lăn. Mục đích của các trạm đo
đếm đá lăn là thống kê số lượng, kích thước các tảng
đá lăn chung và đá lăn đạt yêu cầu gia công đá ốp lát. Diện tích các trạm đo
đếm này tuỳ thuộc vào đặc điểm từng mỏ đá lăn song
càng rộng càng mang tính đại diện và thường không dưới 100 m2.
b. Các công trình khai đào
Trong thăm dò các mỏ đá ốp lát để thu nhận được thông tin đầy đủ và có chất lượng thường sử
dụng các công trình dọn sạch vết lộ, hào, giếng, moong khai thác thử. Riêng công trình lò, trong điều kiện Việt
+ Hào: Được thi công khi
nghiên cứu các thân đá ốp lát cắm dốc, lộ trực tiếp trên bề mặt hoặc bị phủ bởi
lớp phủ mỏng. Ngoài các thông tin bình thường như màu sắc đá,
thành phần thạch học của đá, v.v… hào còn cho thông tin về khe nứt, độ nguyên
khối. Đặc biệt, công trình hào cho phép theo
dõi được các đới khe nứt gần nhau, đới vỡ vụn và các khe nứt lớn. Tài liệu hào
phải mang tính chuyên dụng bằng cách đưa lên bản vẽ tất cả các khe nứt, toàn bộ
các số đo về khe nứt và khoảng cách giữa các khe nứt song song kề nhau.
+ Giếng: Được thi công nhằm xác
định chiều dày lớp đất phủ hoặc mở tầng trên cùng của tầng có ích để có thể
quan sát trực tiếp đá ở các thành và đáy công trình, lấy mẫu nguyên khối cho
thí nghiệm cơ lý. Công trình giếng có thể cho phép hiểu biết
một phần nào về định hướng của khe nứt, nhưng không thể sử dụng để đánh giá
định lượng khe nứt, vì tiết diện giếng quá nhỏ.
+ Công
trình dọn sạch: Được
sử dụng đối với mỏ lộ tốt hoặc bị phủ rất mỏng. Công trình
dọn sạch có kích thước 10x10 m và lớn hơn. Đây là loại
công trình cho thông tin về định hướng (yếu tố thế nằm) và cường độ (khoảng
cách giữa các khe nứt song song và mối tương hỗ giữa các hệ thống khe nứt) khe
nứt tốt nhất.
+ Moong
khai thác thử: Đây
là loại công trình bắt buộc trong thăm dò các mỏ đá ốp lát. Moong khai thác thử
cho biết các thông tin về chiều dày đới phong hoá, yếu tố thế nằm của các hệ
thống khe nứt, độ nguyên khối, độ thu hồi đá khối thuộc các cấp khối khác nhau,
lấy mẫu công nghệ nghiên cứu tính chất trang trí, công nghệ gia công đá ốp lát
và tỷ lệ thu hồi sản phẩm cuối cùng.
Tài liệu của các
công trình khai đào cần phù hợp với mục tiêu và mức độ chi tiết của công tác
thăm dò. Trước hết tài liệu phải thể hiện được đặc điểm,
hướng và cường độ xuất hiện khe nứt, màu sắc, thành phần thạch học của đá và là
cơ sở để lấy các loại mẫu nghiên cứu.