Ứng Dụng Địa Thống Kê Trong Đánh Giá Trữ Lượng Mỏ Bauxite Nhân Cơ Tại Đắk Nông

Tài liệu nghiên cứu Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường nghiên cứu ứng dụng địa thống kê trong đánh giá trữ lượng mỏ, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Người hướng dẫn: TS. Tạ Quốc Dũng
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Địa chất
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng địa thống kê đánh giá trữ lượng mỏ bauxite Nhân Cơ tại Đắk Nông
• Loại tài liệu: Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học cấp đại học
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• Mục Tiêu Nghiên Cứu Của Đề Tài
• Ý Nghĩa Khoa Học Và Thực Tiễn Của Đề Tài
• Đối Tượng Nghiên Cứu Và Địa Điểm Nghiên Cứu
• Phương Pháp Nghiên Cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Khái Quát Khu Vực Thăm Dò
• 1.1.1. Vị trí địa lý, hành chính
• 1.1.2. Đặc điểm hệ thống thuỷ văn
• 1.1.3. Đặc điểm giao thông
• 1.1.4. Đặc điểm kinh tế, nhân văn
• 1.1.5. Lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản
• 1.2. Đặc Điểm Địa Chất Mỏ Nhân Cơ - ĐắkNông
• 1.2.1. Điệp La Ngà (J2ln)
• 1.2.2. Hệ tầng Túc Trưng (βN2 – Q1tt)
• 1.2.3. Đặc điểm vỏ phong hóa các đá bazan
• 1.2.4. Đặc điểm các thân quặng bauxit
• 1.3. Phương Pháp Địa Thống Kê
• 1.3.1. Lịch sử Địa Thống Kê
• 1.3.2. Nguyên lý của địa thống kê
• 1.3.3. Kriging và CoKriging
• 2. CHƯƠNG 2: THU THẬP SỐ LIỆU, PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TRỮ LƯỢNG
• 2.1. Khu Vực Nghiên Cứu
• 2.2. Lấy Mẫu Và Xử Lý Số Liệu
• 2.2.1. Phương pháp lấy mẫu bằng hào giếng
• 2.2.2. Phương pháp lấy mẫu khoan ( =168mm)
• 2.2.3. Xử lý số liệu bằng địa thống kê
• 2.2.4. Phương pháp nội suy
• 2.3. Cách tính trữ lượng
• 2.3.1. Công thức tính trữ lượng
• 2.3.2. Nguyên tắc khoanh nối thân quặng và khoanh ranh giới thân quặng bauxite
• 2.3.3. Ranh giới thân quặng bauxit công nghiệp
• 2.3.4. Nguyên tắc phân khối trữ lượng
• 2.3.5. Nguyên tắc xếp cấp trữ lượng
• 2.3.6. Xác định các thông số tính trữ lượng
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Kết quả nghiên cứu và phân tích mẫu khoáng sản Bauxite – Daknong
• 3.2. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng phần mềm Geostatistic Enviroment (GS+) để xác định mô hình variogram hàm lượng Al2O3
• 3.3. Kết quả xây dựng bản đồ phân bố hàm lượng Al2O3
• 3.4. Kết quả xác định mô hình variogram chiều dày thân quặng
• 3.5. Kết quả xây dựng bản đồ phân bố chiều dày thân quặng
• 3.6. Nghiên cứu dự báo trữ lượng
• 3.7. Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân bố chiều dày phủ trên thân quặng
• 3.8. Nghiên cứu xây dựng bản đồ khai thác Bauxite
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 4.1. Kết luận về nghiên cứu và phân tích mẫu khoáng sản Bauxite - Daknong
• 4.2. Kết luận về nghiên cứu và phân tích mối tương quan và qui luật biến đổi của các yếu tố chi phối thân quặng Bauxite – Daknong
• 4.3. Kết luận về nghiên cứu xây dựng bản đồ phân bố hàm lượng Al2O3
• 4.4. Kết luận về nghiên cứu xây dựng bản đồ phân bố chiều dày thân quặng
• 4.5. Kết luận về dự báo trữ lượng
• 4.6. Kết luận về nghiên cứu xây dựng bản đồ phân bố chiều dày phủ trên thân quặng
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
• TÀI LIỆU TIẾNG ANH

Tóm tắt

I. Tổng quan về khu vực nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng địa thống kê đánh giá trữ lượng mỏ bauxite Nhân Cơ tại Đắk Nông tập trung vào việc phân tích đặc điểm địa chất, thủy văn và kinh tế xã hội của khu vực. Khu vực nghiên cứu nằm ở tỉnh Đắk Nông, với diện tích khoảng 510 km², bao gồm các đơn vị hành chính như thị trấn Kiến Đức và xã Kiến Thành. Địa hình chủ yếu là đồi núi, độ cao trung bình từ 600-700m, thuận lợi cho việc khai thác bauxite. Hệ thống thủy văn phát triển, với các con suối chảy theo hướng bắc nam, đổ vào sông Đồng Nai. Khu vực này có khí hậu nhiệt đới, chia thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô.

1.1. Đặc điểm địa lý và hành chính

Mỏ bauxite Nhân Cơ nằm ở tỉnh Đắk Nông, cách thị xã Gia Nghĩa 18 km về phía tây nam. Khu vực này được khống chế bởi các điểm tọa độ ĐN20 đến ĐN26, với diện tích nghiên cứu khoảng 51.000 ha. Địa hình chủ yếu là đồi núi, độ cao trung bình từ 600-700m, thuận lợi cho việc khai thác bauxite. Hệ thống thủy văn phát triển, với các con suối chảy theo hướng bắc nam, đổ vào sông Đồng Nai.

1.2. Đặc điểm kinh tế và nhân văn

Tỉnh Đắk Nông có dân số khoảng 400.000 người, với cộng đồng dân cư đa dạng gồm 31 dân tộc. Kinh tế chủ yếu dựa vào nông nghiệp và lâm nghiệp, chiếm 63.3% GDP. Khu vực mỏ Nhân Cơ chủ yếu nằm ở phía nam huyện Đắk R’Lấp, với dân cư chủ yếu làm nông nghiệp. Điều kiện kinh tế nhân văn khá thuận lợi cho công tác thăm dò địa chất.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng địa thống kê trong đánh giá trữ lượng mỏ bauxite Nhân Cơ sử dụng phương pháp lấy mẫu khoan và hào giếng. Các mẫu được phân tích theo tiêu chuẩn hóa cơ bản, với 61 mẫu được sử dụng để nghiên cứu. Phương pháp địa thống kê được áp dụng để xác định mô hình variogram, tìm tương quan không gian và quy luật biến đổi của hàm lượng Al2O3 và chiều dày thân quặng. Phần mềm Geostatistic Enviroment (GS+) được sử dụng để xử lý số liệu và xây dựng bản đồ phân bố hàm lượng Al2O3.

2.1. Phương pháp lấy mẫu và xử lý số liệu

Các mẫu được lấy từ 63 lỗ khoan trên diện tích gần 1 km², với thời gian khoan thăm dò kéo dài 4 năm. Mẫu được phân tích tại phòng thí nghiệm của Liên Đoàn 6, theo tiêu chuẩn hóa cơ bản. 61 mẫu được sử dụng để nghiên cứu, do hai mẫu có độ thu hồi dưới 20%.

2.2. Phương pháp địa thống kê

Phương pháp địa thống kê được áp dụng để xác định mô hình variogram, tìm tương quan không gian và quy luật biến đổi của hàm lượng Al2O3 và chiều dày thân quặng. Phần mềm Geostatistic Enviroment (GS+) được sử dụng để xử lý số liệu và xây dựng bản đồ phân bố hàm lượng Al2O3.

III. Kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng địa thống kê đã xác định được mô hình variogram hàm lượng Al2O3 và chiều dày thân quặng. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng Al2O3 phân bố không đồng đều, với giá trị trung bình khoảng 49.74%. Bản đồ phân bố hàm lượng Al2O3 và chiều dày thân quặng được xây dựng, giúp dự báo trữ lượng bauxite một cách chính xác. Nghiên cứu cũng xây dựng bản đồ khai thác bauxite, hỗ trợ công tác thăm dò và đánh giá trữ lượng khoáng sản tại Đắk Nông.

3.1. Kết quả phân tích mẫu khoáng sản

Kết quả phân tích mẫu khoáng sản cho thấy hàm lượng Al2O3 trung bình khoảng 49.74%, với độ lệch chuẩn thấp. Điều này cho thấy chất lượng quặng bauxite tại Nhân Cơ khá ổn định, phù hợp cho khai thác công nghiệp.

3.2. Kết quả xây dựng bản đồ phân bố

Bản đồ phân bố hàm lượng Al2O3 và chiều dày thân quặng được xây dựng dựa trên phương pháp địa thống kê. Kết quả cho thấy sự phân bố không đồng đều của hàm lượng Al2O3, với các khu vực có giá trị cao tập trung ở phía nam khu mỏ.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu ứng dụng địa thống kê đã đạt được kết quả quan trọng trong việc đánh giá trữ lượng mỏ bauxite Nhân Cơ. Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp địa thống kê có độ tin cậy cao, giúp dự báo trữ lượng một cách chính xác. Nghiên cứu cũng đề xuất áp dụng rộng rãi phương pháp này trong công tác thăm dò và đánh giá trữ lượng khoáng sản tại Việt Nam. Các bản đồ phân bố hàm lượng Al2O3 và chiều dày thân quặng là công cụ hữu ích cho việc lập kế hoạch khai thác bauxite tại Đắk Nông.

4.1. Kết luận về nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định được mô hình variogram hàm lượng Al2O3 và chiều dày thân quặng, với độ tin cậy cao. Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp địa thống kê là công cụ hiệu quả trong việc đánh giá trữ lượng bauxite.

4.2. Kiến nghị áp dụng

Nghiên cứu đề xuất áp dụng rộng rãi phương pháp địa thống kê trong công tác thăm dò và đánh giá trữ lượng khoáng sản tại Việt Nam. Các bản đồ phân bố hàm lượng Al2O3 và chiều dày thân quặng nên được sử dụng làm công cụ hỗ trợ trong quy hoạch khai thác bauxite.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở Đầu 16 phần lớn diện tích mỏ Nhân Cơ đã được tìm kiếm đánh giá trong "Đề án tìm kiếm đánh giá mỏ bauxite laterit Đạo Nghĩa và Bắc Gia Nghĩa, tỉnh Đắk Lắk" với khối lượng khoảng 300 giếng. Các công trình nói chung đã bố trí theo quy mô, kích thước thân quặng, nhưng phân bố không đều. Đầu năm 2006, một phần diện tích của mỏ đã được lấy mẫu công nghệ cho dự án xây dựng Nhà máy tuyển quặng và sản xuất alumin 300. Trên diện tích mỏ có mặt các thành tạo của Điệp La Ngà (J2ln), các đá bazan của hệ tầng Túc Trưng (βN2 – Q1tt), và các thành tạo Đệ Tứ.

Điệp La Ngà (J2ln) Các trầm tích Jura của Điệp La Ngà lộ ra chủ yếu ở nửa phần phía đông của mỏ tại ba nơi với tổng diện tích lộ khoảng 17 – 18 km2: dọc phần hạ nguồn của sông Daknong từ ngã ba suối Đăk Tih đổ vào sông Daknong, ở phần thượng nguồn của các nhánh suối Đăk Nic, trên đỉnh B’Nam B’Ra (899 m) và một diện tích nhỏ ở xã Quảng Khê (2 km2). Thành phần gồm cát kết hạt vừa - nhỏ màu xám cấu tạo khối xen cát bột kết; cát bột kết, cát kết hạt vừa xen bột sét, cấu tạo phân dải, bị sừng hoá yếu; đá phiến sét, sét bột màu đen, xám đen và phiến sét đen hạt mịn bị sericit hoá yếu. Bề dày chung của trầm tích Điệp La Ngà khoảng 500m, chúng bị uốn nếp theo hướng đông bắc – tây nam, bị xâm nhập granit tuổi Creta xuyên cắt và bazan N2 – Q1 phủ lên trên. Hệ tầng Túc Trưng (βN2 – Q1tt) Các thành tạo bazan của hệ tầng phủ trên hầu hết diện tích mỏ.

Theo các tài liệu nghiên cứu và khảo sát, có thể chia các thành tạo bazan thành hai pha dưới và trên chen giữa bởi các trầm tích tướng hồ. Bazan dưới phân bố rất rộng, chiếm hầu hết diện tích mỏ. Chúng có sự biến đổi độ hạt từ dưới lên trên: bazan hạt nhỏ giàu plagioclas, bazan hạt vừa và trên cùng là bazan hạt vừa - lớn với lượng bazan olivin tăng cao. Các đá thường gặp trong thành tạo bazan dưới là: bazan pyroxen, bazan olivin, plagioclas và hiếm hơn là hyalobazan.

Đá thường có màu xám đen, đen xanh, xám lục, cấu tạo đặc sít, dòng chảy, lỗ hổng. Kiến trúc porphyr với nền gian phiến, kiến trúc hạt nhỏ, hoặc khảm ofit. Các ban tinh Mở Đầu 17 thường gặp là plagioclas (8 – 15 %), ogit (7 – 15 %), ít hyperten, olivin (1 – 6 %) đôi khi (10%). Nền vi tinh gồm plagioclas (35–50 %), ogit (10–20 %), thủy tinh (10–20 %), và khoáng vật quặng (1–5 %).

Bazan trên tạo thành những thể nhỏ hoặc những vòm phủ rộng phân bố ở mức địa hình 600 – 700m. Diện phân bố hẹp và khó phân chia tách biệt ngoài thực tế. Các đá thường gặp trong các thành tạo này là bazan olivin và dolerit. Chúng thường có màu xanh đen, xám sẫm, xám đen; cấu tạo dòng chảy, đặc sít, lỗ hổng.

Dưới kính hiển vi đá có kiến trúc afia hoặc kiến trúc gian phiến, kiến trúc ofit hoặc khảm ofit (đối với dolerit). Thành phần khoáng vật chủ yếu là: plagioclas (40 – 50 %), ogit (10 – 15 % đối với bazan olivin và 30 – 35% đối với dolerit), thủy tinh (20 –25%) và (1 – 3%) đối với dolerit và manhetit. Các bazan của hệ tầng Túc Trưng có bề dày: 100 đến 150 m. Đặc điểm vỏ phong hóa các đá bazan : Mặt cắt cấu tạo vỏ phong hóa các đá bazan của hệ tầng Túc Trưng từ trên xuống gồm: đới thổ nhưỡng laterit, đới laterit chứa bauxite, đới litoma (sét cấu trúc), đới bazan biến đổi yếu (saprolit) và đới bazan rạn vỡ.

¾ Đới thổ nhưỡng laterit : Đới này có chiều dày 0,5 – 2,0 m; gồm cát, sét mịn xốp, ít dăm sạn laterit và chứa các mảnh kết vón bauxit có màu nâu vàng, nâu hồng. Nhiều nơi, đới thổ nhưỡng laterit nằm phủ trực tiếp trên đới laterit chứa bauxit. ¾ Đới laterit chứa bauxite : Đây là đới sản phẩm chủ yếu-kết quả của quá trình phong hóa laterit các đá bazan. Đới gồm các loại bauxit cấu tạo kết vón với hình dạng khác nhau, giả cầu và nằm xen trong sét.

Tỷ lệ và kích thước các kết hạch, các giả cầu thay đổi giảm theo chiều sâu. Ngược lại, hàm lượng kaolinit tăng theo chiều sâu còn hàm lượng gipxit và gơthit lại giảm. Chiều dày của đới từ 1,0 ÷ 10,0m, trung bình 4,0 ÷ 5,0m. Các thân quặng bauxit đều nằm trong đới này.

¾ Đới litoma (sét cấu trúc) : Đới này nằm ngang tiếp phía dưới đới laterit chứa bauxit, gồm các loại sét có màu sắc khác nhau, nằm xen kẽ, lộn xộn từ màu nâu đỏ, đỏ quánh, xám sáng, tím xanh, lốm đốm trắng, … Các khoáng vật thứ sinh gồm kaolinit, gipxit, hematit, haluazit. Chiều dày của đới litoma có nơi đạt đến vài chục mét. Một điều khá đặc biệt là đới litoma phát triển rộng rãi ở nửa phần phía đông của mỏ, còn nửa phần phía tây ít lộ ra. Mở Đầu 18 ¾ Đới bazan biến đổi yếu (Đới saprolit) : Gồm các bazan đã bị biến đổi ở mức độ khác nhau: thành sét, bột sét màu xám xanh, xám nâu.

Đôi khi chúng tạo thành những khối dạng cầu bên ngoài là sét, còn bên trong là bazan tươi hoặc bị rửa lũa. Đá còn giữ được cấu trúc của bazan dạng cầu. Thành phần khoáng vật gồm kaolinit, haluazit, gơtit, gipxit và felspat. Đới này dày vài ba mét.

¾ Đới bazan rạn vỡ : Nằm trên đá bazan gốc là đá bazan rạn vỡ, thô, nứt nẻ thành nhiều khối lớn nhỏ khác nhau và còn khá rắn chắc. Lấp đầy các khe nứt hoặc bám theo các khe nứt là các khoáng vật biểu sinh: kaolinit, haluazit, gơthit, dạng màng mỏng màu đen, chúng được tạo do tác dụng của nước và các oxyt. Bề dày của đới bazan rạn vỡ từ 4,0 ÷ 10,0 m. Đặc điểm các thân quặng bauxit Các thân quặng bauxit laterit trong phạm vi mỏ Nhân Cơ cũng giống như các mỏ khác của vùng quặng Đắk Nông, có liên quan chặt chẽ với vỏ phong hóa laterit các đá bazan N2 – Q1.

Căn cứ các tài liệu nghiên cứu bauxit laterit trước đây, chúng tôi đã khoanh vẽ 55 thân quặng lớn nhỏ trong đó có 20 thân quặng nằm trong các diện tích cấm thăm dò. Các thân quặng bauxite laterit phân bố khá dày và đều khắp trong phạm vi mỏ. Mức cao phân bố của các thân quặng giảm dần từ phần tây bắc (680 – 740 m), đông bắc (650 – 700 m) xuống phần trung tâm mỏ (600 – 650 m) và thấp nhất ở phần tây – tây nam mỏ (550 – 650 m). Kích thước và hình dạng của các thân quặng cũng rất khác nhau: từ vài trăm nghìn m2 đến hơn 10 km2.

Các thân quặng phát triển chủ yếu theo phương tây bắc – đông nam, bắc – nam và một ít theo phương đông bắc – tây nam. Chúng kéo dài từ 2 km đến 13 – 14 km; rộng từ vài trăm mét đến 1000 – 1200 m. Chiều dày của đới bauxite thay đổi từ: 1,0 – 12,0 m, trung bình 4,29 m và phụ thuộc vào yếu tố địa hình - địa mạo. Hàm lượng các hợp phần trong quặng bauxite nguyên khai thay đổi khá lớn : Al2O3 từ 31,71 ÷ 53,64 (%), trung bình 45,05 (%); SiO2: 1,04 ÷ 17,59 (%), trung bình 5,81 (%).

Thành phần vật chất trong các thân quặng gồm các mảnh, tảng, kết hạch, kết vón nằm trong sét mềm bở; tỷ lệ và kích thước của chúng giảm theo chiều sâu. Theo hình thái, phân chia các loại quặng bauxite khác nhau: bauxite dạng kết tảng, dạng xỉ, dạng giả Mở Đầu 19 cầu, kết vón và cuội tảng có nguồn gốc deluvi. Các đặc điểm về thành phần vật chất, kích thước, màu sắc, diện phân bố, hàm lượng các hợp phần của các loại quặng bauxite nêu trên ở mỏ Nhân Cơ cũng có nhiều nét tương đồng như quặng ở các mỏ khác của vùng quặng Daknong. Chất lượng quặng ở đây được xếp vào loại trung bình.

Tài nguyên dự báo quặng bauxit nguyên khai của toàn mỏ đạt: 656 triệu tấn, trữ lượng quặng tinh (hệ số thu hồi 0,41) đạt: 269 triệu tấn. Qua nghiên cứu tài liệu, chúng tôi thấy rằng: việc đánh giá trữ lượng của Lưxov I.M và Nguyễn Thanh Châu (1986) có độ tin cậy cao. Các tác giả đã đánh giá trữ lượng của từng mỏ được dựa trên những công trình cụ thể ở phần trung tâm và ngoại suy ra rìa xung quanh.V, Phạm Đình Hiến và những người khác (1990) dựa trên kết quả thăm dò Mỏ 1-5 so sánh với kết quả tìm kiếm trước đây và suy ra trữ lượng các mỏ còn lại, chưa được thăm dò. Việc suy diễn này còn mang tính chủ quan.

Phương Pháp Địa Thống Kê.1 Lịch sử Địa Thống Kê Địa thống kê được hiểu như một phương pháp phân tích số liệu thống kê liên quan đến các ngành khoa học Trái đất, trong đó một ứng dụng quan trọng là tính toán các thông số tại khu vực không thể lấy mẫu (unsampled location). Địa thống kê đã có ý nghĩa thống kê ứng dụng cho địa chất và nhiều hơn trong tổng quan khoa học Trái đất. Vào 1952, một số khái niệm sơ khai của Địa thống kê được giới thiệu trong một bài báo như support, spatial structure, selective mining units và grade-tonnage curves. Giai đoạn 1945 – 1965 : giai đoạn của Địa thống kê tuyến tính.

Hai tập của bộ sách Traité de Géostatistique Appliquée lần lượt được xuất bản vào 1962 và 1963 được viết bởi Matheron đã giới thiệu đến Variogram như một công cụ để tính toán giá trị trung bình của khối và phương sai của chúng và 4 mô hình variogram cũng đã được định nghĩa. Giai đoạn 1966 – 1974: giai đoạn của Địa thống kê vô tuyến tính. Một bài báo của Matheron vào 1967 với tiêu đề “A contribution to polemics in mathemetical geology” , Mở Đầu 20 đặt và giải quyết vấn đề về hướng xác định của dữ liệu, và simple kriging có thể được áp dụng đối với mô hình bước ngẫu nhiên với Stationary. Giai đoạn thứ ba bắt đầu từ 1975, giai đoạn phát triển và ứng dụng những phát triển của Địa thống kê vào các các ngành khoa học.

Krige viết cuốn Lognormal-de Wijsian Geostatistics for Ore Evaluation vào 1978 (và tái bản lần 2 vào 1981), giới thiệu các lý thuyết cơ bản về thống kê toán học, địa thống kê và những ứng dụng vào đánh giá mỏ quặng. Nguyên lý của địa thống kê.