Chương III

Địa chất và khoáng sản

I. Địa chất

1. Lịch sử phát triển

Lịch sử phát triển địa chất lãnh thổ tỉnh Hà Nam gắn liền với lịch sử phát triển địa chất của vùng Ninh Bình và vùng đồng bằng sụt võng Hà Nội. Lịch sử đó có thể tóm tắt như sau:

1.1 Giai đoạn Proterozoi. Xảy ra một loạt quá trình kiến tạo độc đáo tạo thành tầng kiến trúc Proterozoi hay còn gọi là móng kết tinh của đồng bằng Hà Nội, mà ngày nay còn để dấu tích lộ ra ở một vài nơi ven rìa đồng bằng hoặc dạng “núi đảo” đơn độc như núi An Lão (huyện Bình Lục). Hầu hết các nhà nghiên cứu đều coi đây là quá trình phát triển một địa máng nguyên thủy nào đó, bao gồm một vùng rộng lớn ở Đông Nam Á.

1.2 Giai đoạn Paleozoi. Các tài liệu hiện có xác nhận, vào giai đoạn này xảy ra sự phát triển vật chất phân dị ở dưới sâu với khuynh hướng granit hóa vỏ trái đất tại vùng này, nghĩa là có sự gia tăng bề dày vỏ làm cho nó có cấu trúc kiểu vỏ lục địa điển hình với sự có mặt đầy đủ các lớp bazan, granit và lớp trầm tích.

1.3 Giai đoạn Paleozoi-Triat. Đây là giai đoạn phát triển địa máng Caledoni, Hecxini và Indoxini. Chúng phát triển kế thừa nhau nhưng chỉ có chu kỳ cuối là phát triển đầy đủ hơn. Vì vậy, Pusarovski coi lãnh thổ miền Bắc Việt Nam là một ví dụ về tính phát triển kéo dài của miền địa võng phát triển trên vỏ lục địa, còn Trần Đức Lương (1977) đề nghị gọi quá trình kiến tạo Paleozoi-Triat là quá trình địa máng tái sinh.

1.4. Giai đoạn Mezo-Kainozoi. Trong giai đoạn này xảy ra biến cải mạnh mẽ vỏ trái đất đã hình thành trước đó.

Vào Triat giữa, hiện tượng biển tiến mạnh mẽ, tạo ra điệp Đồng Giao với chủ yếu là đá vôi (các núi đá vôi ở tỉnh Hà Nam đều là đá vôi điệp Đồng Giao và có tuổi Triat giữa). Biển rút và trở thành lục địa vào cuối kỉ Triat do vận động nâng cao và uốn nếp. Nét đặc trưng của giai đoạn này là sụt lún đóng vai trò cơ bản và diễn ra trên cơ sở uốn nếp đã được cố kết cứng rắn hóa, vì thế tính chất di chuyển khối đã có và càng biểu hiện rõ nét hơn ở các thời kỳ sau.

Trong suốt giai đoạn Triat muộn- Paleogen, khuynh hướng nâng cao phân dị là căn bản. Cùng với vùng núi Ninh Bình, vùng núi Hà Nam cũng được thiết lập và do đó hiện tượng bóc mòn xảy ra mạnh mẽ. Vào cuối giai đoạn, chuyển động căng thẳng đã yếu dần. Sự yên tĩnh tương đối ấy tạo điều kiện hình thành các bề mặt san bằng mang tính chất khu vực, nhưng ngày nay, vết tích các bề mặt san bằng này chỉ còn lại rất ít ở đới Ninh Bình do bị phá hủy và biến dạng dữ dội gây nên bởi vận động Tân kiến tạo.

Trong giai đoạn Kainozoi, vùng đồng bằng sụt võng Hà Nội là nơi xảy ra những hoạt động kiến tạo sụt lún lớn nhất và mạnh mẽ nhất ở miền Bắc Việt Nam.

Hoạt động sụt lún này đã phá vỡ cấu trúc cổ tồn tại suốt cả thời gian dài sau Proterozoi trong vùng trũng Hà Nội. Vào giai đoạn Tân kiến tạo, đứt gãy sông Hồng đã hồi sinh cùng với các đứt gãy sông Chảy, sông Lô. Chúng hoạt động rất tích cực.

Về mặt kiến tạo, các đứt gãy này chia đồng bằng sụt võng Hà Nội thành những đới kéo dài theo hướng tây bắc-đông nam. Hoạt động của các đứt gãy này cũng mang tính kế thừa các giai đoạn trước. Chúng xác định phương các cấu trúc lớn và xu hướng các chuyển động trong toàn bộ vùng trũng. Ngoài đứt gãy chính còn xuất hiện hàng loạt các đứt gãy phụ theo hướng đông bắc-tây nam. Hoạt động của các hệ thống đứt gãy kể trên đã chia đồng bằng sụt võng Hà Nội thành nhiều đới, mỗi đới có những khối khác nhau. Các chuyển động sụt lún mạnh nhất vào Mioxen, lấp đầy bởi trầm tích vướng lục địa chứa than và biển của hệ tầng Phong Châu, hệ tầng Phù Cừ và điệp Tiên Hưng có chiều dày khoảng 5.000-6.000 mét.

Cuối Mioxen có xu thế nâng lên ít gây ra gián đoạn địa phương giữa trầm tích Mioxen và Plioxen. Đến Plioxen, đồng bằng bắt đầu giai đoạn sụt yếu ở vùng trung tâm. Trầm tích hạt mịn (cát, bột kết), nguồn gốc biển nông và tam giác châu của điệp Vĩnh Bảo được hình thành. Cuối Plioxen, các chuyển động nâng đã đưa các trầm tích này lên khỏi mặt nước và ở đó xảy ra quá trình bóc mòn.

Bước sang kỷ Đệ tứ, bắt đầu pha chuyển động Tân kiến tạo. Ở miền núi xung quanh đồng bằng sụt võng Hà Nội chỉ thấy có hiện tượng nâng lên. Quá trình nâng cao đã để lại hàng loạt bậc thềm ở vùng ven rìa đồng bằng ngày nay. Trên các bậc thềm này, độ dày trầm tích không quá 2m, còn ở trung tâm đồng bằng, trầm tích cùng tuổi có độ dày 40-60m. Các chuyển động nâng yếu dần, hoạt động kiến tạo trong vùng đồng bằng có phần yên tĩnh hơn. Khi đó, trong phạm vi đồng bằng tạo ra các lớp trầm tích cát bột tướng bãi bồi hoặc hỗn hợp sông biển. Bề dày trầm tích có nơi đạt 40-44m. Đây chính là trầm tích của hệ tầng Hà Nội.

Vào cuối Pleixtoxen muộn, một đợt biển tiến đã tràn ngập vào đồng bằng với mực nước dâng cao đến +15m so với ngày nay. Trên vách đá vôi ở nhiều nơi còn giữ lại dấu vết gặm mòn của mực biển kể trên. Đồng thời, chúng đã tạo ra lớp trầm tích hạt mịn chủ yếu là sét, bột nguồn gốc vũng, vịnh hoặc biển nông. Các trầm tích này hình thành trong điều kiện khá yên tĩnh. Chiều dày trầm tích không đồng nhất: Ở ven rìa đồng bằng chỉ dày một vài mét, trong khi đó ở trung tâm và ven biển có thể đạt tới 20m.

Vào đầu Holoxen, vùng đồng bằng Hà Nội nổi lên khỏi mặt nước. Dưới tác động của các nhân tố ngoại sinh, các quá trình phong hóa và bóc mòn xảy ra mạnh mẽ. Khi đó, trên bề mặt đồng bằng, mạng lưới sông ngòi chi chít cùng với khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều, tạo điều kiện thuận lợi cho các dòng sông xâm thực sâu và xâm thực ngang mạnh mẽ, làm cho bề mặt trầm tích bị bào mòn không đều, đồng thời quá trình phong hóa laterit đã tạo cho phần trên của trầm tích có màu sắc loang lổ.

Điều kiện của lục địa tồn tại không lâu thì vào Holoxen giữa (khoảng 4.200 năm cách ngày nay), một đợt biển tiến đột biến với biên độ 4-4,5m đã xảy ra. Mọi nơi trong phạm vi đồng bằng sụt võng Hà Nội và có thể trên cả miền Bắc Việt Nam, Những nơi có độ cao thấp hơn +3m, đều bị nước biển phủ kín. Các thành tạo hạt mịn trong giai đoạn này, hoặc vết gặm mòm của nước biển trên vách đá vôi đã chứng minh điều đó.

Sau đợt biển tiến Holoxen giữa, đồng bằng được nâng lên nhanh với biên độ 1-1,5m, sau đó nâng dần lên trên mặt nước biển và ổn định cho đến ngày nay.

2. Kiến tạo

2.1. Vị trí kiến tạo

Hà Nam nằm về phía đông nam miền kiến tạo Đông Bắc Bộ, chiếm một phần diện tích của vùng trũng Hà Nội mà từ lâu vẫn được coi là đới sụt lún sông Hồng. Các thành tạo của khu vực gối lên trên khâu tiếp giáp của hai miền kiến tạo Đông Bắc Bộ và Tây Bắc Bộ. Khâu tiếp giáp này được coi là móng của vùng trũng, có thành phần không đồng nhất, dày khoảng 8.000m. Đặc điểm của móng chưa được hiểu biết cặn kẽ.

2.2. Các đơn vị cấu trúc

Do vị trí nằm ở phần rìa của vùng trũng Hà Nội nên lãnh thổ Hà Nam có cấu trúc địa chất khá đơn giản, bao gồm hai đơn vị cấu trúc là vùng trũng Hà Nội và đới Ninh Bình.

2.2.1. Vùng trũng Hà Nội (hay đới võng chồng Kainozoi Hà Nội)

- Phức hệ cấu trúc móng uốn nếp, gồm các thành tạo có các thành phần không đồng nhất hình thành móng uốn nếp của vùng trũng Hà Nội. Chúng lộ rải rác ở ven rìa vùng trũng dưới dạng các núi sót nhỏ, bao gồm những thành hệ đá phiến kết tinh và cacbonat thuộc phần kéo dài về phía đông nam của đới sông Hồng và Ninh Bình.

- Phức hệ cấu trúc lớp phủ chồng; sự tái hoạt động của hệ đứt gãy sông Hồng trong giai đoạn Tân kiến tạo đã làm cho đới này có chuyển động âm trong suốt giai đoạn này do vậy đã lấp đầy trầm tích Neogen và hiện đại, phủ chồng lên trên các thành tạo cổ hơn. Phức hệ cấu trúc lớp phủ chồng gồm hai tầng cấu trúc:

+ Tầng cấu trúc Neogen bị che phủ bởi trầm tích Đệ Tứ và nằm bất chỉnh hợp trên những thành tạo cổ hơn, đặc trưng bởi thành tạo lục nguyên và molas chứa than nâu, tướng ven bờ là lục địa. Tầng cấu trúc Neogen được giới hạn từ núi Gôi thuộc huyện Vụ Bản (tỉnh Nam Định). Như vậy, trên lãnh thổ Hà Nam sẽ không có mặt tầng cấu trúc này.

+ Tầng cấu trúc Đệ Tứ phân bố rộng rãi trong những vùng trũng Hà Nội, phủ bất chỉnh hợp trên các tầng cấu trúc cổ hơn. Đặc trưng của tầng cấu trúc này là các thành tạo bởi rời có nguồn gốc khác nhau. Chiều dày chung 50-198m.

2.2.2. Đới Ninh Bình

Nằm dọc theo rìa tây nam của võng chồng Kainozoi Hà Nội. Nhìn chung đới có phương kéo dài tây bắc-đông nam, nhưng những hoạt động kiến tạo phức tạp trong và nhất là sau Inđôxini đã làm cho từng phần của đới có những đặc điểm khác nhau. Chẳng hạn ở phía tây huyện Kim Bôi (tỉnh Hòa Bình) do khối xâm nhập cùng tên xuyên lên và những đứt gãy phương tây nam-đông bắc cắt xén, nên đặc điểm cấu tạo của khu vực này tách biệt khỏi quang cảnh chung của đới, hoặc ở phía đông huyện Vụ Bản (tỉnh Nam Định) lại có cấu tạo gần với phương vĩ tuyến.

Trong đới lộ đầy đủ các phân tầng cấu tạo Inđôxini dưới và trên, các nếp uốn của chúng tuy kéo dài nhưng không hẹp như ở đới Sơn La. Cũng như đới Sơn La và đới Thanh Hóa, trong suốt Palêôzôi, đới này nằm trong chế độ địa võng chìm, nhưng khác với hai đới trên nó đóng vai trò kết thúc chế độ địa máng Inđôxini vào cuối Cacni đầu Nori và chuyển sang chế độ tạo núi với thành hệ molas chứa than của điệp Suối Bàng.

Ở Hà Nam, đới này chỉ quan sát thấy tại phần phía tây và tây nam của đới Ninh Bình, trong đó có các trầm tích hệ tầng Đồng Giao (T2 đg), hệ tầng Tân Lạc (T1.o.tl). Phương cấu trúc chung là tây bắc-đông nam.

3. Địa tầng

Về địa chất, tỉnh Hà Nam nằm ở rìa phía tây vùng trũng Hà Nội, không có mặt đầy đủ các trầm tích từ cổ đến trẻ. Các trầm tích cổ nhất là giới Paleoproterozoi lộ ra trong diện tích hẹp tại núi An Lão, đông nam huyện Thanh Liêm. Trầm tích Paleozoi vắng mặt hoàn toàn, các trầm tích Mezozoi nằm trọn phía tây nam của tỉnh thuộc hai huyện của Kim Bảng và Thanh Liêm, chiếm trên 80% diện tích, còn lại là các trầm tích Kainozoi, bao gồm các tích tụ Đệ Tứ thuộc hai hệ tầng Thái Bình và Hưng Yên.

3.1. Giới Paleoproterozoi

Loạt sông Hồng, hệ tầng Thái Ninh (PR1 tn)

Trên bản đồ địa chất Hà Nam, các trầm tích thuộc hệ tầng Thái Ninh phân bố ở diện hẹp thành một chỏm đồi nhỏ vùng giáp ranh giữa huyện Thanh Liêm (tỉnh Hà Nam) và huyện Vụ Bản (tỉnh Nam Định), giống với diện lộ của phức hệ sông Hồng trên bản đồ địa chất Hà Nội 1/200.000 (Hoàng Ngọc Kỷ và n.n.k, 1978), hoặc hệ tầng Nậm Cồ trên bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam (A.E. Đovjikov và n.n.k, 1965).

Các đá của hệ tầng này lộ ra rải rác, không có mặt cắt đầy đủ. Thành phần gồm: đá phiến thạch anh-mica, migmatit, đá phiến mica, gneis biotit dạng mắt, đá phiến kết tinh hai mica chứa silimanit. Chúng bị các trầm tích Kainozoi phủ bất chỉnh hợp lên trên, bề dày khoảng 500m (Phạm Đình Long, 1968).

3.2. Giới Mezozoi triat sớm

Hệ tầng Tân Lạc (T1.o.tl)

Mặt cắt chuẩn được xác lập đầu tiên ở vùng Tân Lạc (tỉnh Hòa Bình), định tuổi Triat sớm. Các trầm tích của hệ tầng Tân Lạc phân bố chủ yếu ở khu vực phía tây nam, thuộc địa phận các xã Thanh Bồng, Thanh Nghị (huyện Thanh Liêm). Chúng lộ ra dưới dạng nhân của nếp lồi hoặc tạo thành dải kéo dài theo phương tây bắc-đông nam. Mặt cắt điển hình được chia làm ba phần (Phan Cự Tiến và n.n.k,1977).

-Phần dưới dày khoảng 200-300m, chủ yếu là cát kết, cát kết tuf (tuf màu xám đỏ, tím đỏ) xen một vài lớp mỏng cát kết, tuf chứa cuội và thấu kính cuội kết. Cuội kết có thành phần chủ yếu là phun trào mafic, silic, độ mài tròn tốt, xi măng và vật liệu núi lửa.

- Phần giữa dày khoảng 400m, xen lẫn giữa bột kết, cát kết màu tím đỏ, xám nâu đỏ phân lớp mỏng đến vừa, đôi nơi có các lớp mỏng các kết tuf, sét vôi màu xám tím.

- Phần trên dày khoảng 100m, thành phần chủ yếu là đá sét vôi, vôi sét phân lớp mỏng, màu xám lục, xám xanh. Đôi chỗ đá vôi sét có dạng giun bò, vón cục hoặc một vài lớp mỏng phun trào mafic.

3.3. Triat, Anisi

Hệ tầng Đồng Giao (T2a.dg)

Trong phạm vi tỉnh Hà Nam, hệ tầng Đồng Giao lộ ra một diện rộng nằm ở góc tây nam và là đầu mút đông nam của dãy đá vôi Cúc Phương-Đồng Giao, được mệnh danh là “Hạ Long trên cạn”. Mặt cắt của hệ tầng chủ yếu lộ ra là đá vôi dưới dạng những dãy núi kéo dài theo phương tây bắc-đông nam, hoặc dạng khối khá đẳng thước. Hệ tầng được chia thành hai phần (Đovjikov A.E và n.n.k,1965):

- Phần dưới (T2.a.đg1) phân bố chủ yếu ở khu vực xã Thanh Nghị và một ít ở xã Liêm Sơn (huyện Thanh Liêm), chiếm khoảng 35-40% diện tích của hệ tầng. Các đá được đặc trưng bằng đá vôi chứa nhiều sét và vật chất hữu cơ màu xám đen, phân lớp mỏng, độ dày 250m.

- Phần trên (T2.a.đg2) các trầm tích của phụ hệ tầng trên này chiếm khoảng 60-65% tổng diện tích phân bố của hệ tầng và là đối tượng nghiên cứu chính cho công nghiệp xi măng và công nghiệp hóa chất. Chúng tập trung ở khu vực Thung Trứng, Liêm Sơn, Đồng Ao phía bắc Thanh Tân-Thanh Nghị (huyện Thanh Liêm). Tham gia vào mặt cắt của phụ hệ tầng trên chủ yếu là đá vôi xám sáng, xám tro. Ở những lớp trên cùng có xen đá vôi phân lớp mỏng, cát kết vôi xám sáng, dày từ 300-350m.

Bề dày chung của hệ tầng trong vùng nghiên cứu là 550-600m

3.4. Giới Kainozoi-Đệ Tứ

Trầm tích hệ Đê Tứ, thống Holoxen chiếm trên 2/3 diện tích của tỉnh Hà Nam. Các trầm tích này liên quan đến quá trình biến đổi của mực nước biển mà một phần do hoạt động kiến tạo khu vực, một phần chịu ảnh hưởng sau thời kỳ băng hà trên phạm vi toàn thế giới.

Dựa vào tài liệu thực tế quan sát được cũng như các lỗ khoan sâu khảo sát, thăm dò dầu khí ở đồng bằng sông Hồng- sông Thái Bình, trầm tích ở tỉnh Hà Nam có hai hệ tầng: Hệ tầng Hưng Yên, hệ tầng Thái Bình đều thuộc Holoxen do ông Hoàng Ngọc Kỷ (1978) mô tả và xác định.

3.5. Holoxen sớm-giữa

Hệ tầng Hải Hưng (QIV1-2hh)

Mặt cắt tiêu biểu của hệ tầng này được quan sát ở các lỗ khoan thuộc tỉnh Hải Hưng (cũ). Tại Hà Nam, hệ tầng Hải Hưng phân bố ở phía tây bắc Nam Định (đông nam Ninh Bình). Tại đây, trầm tích hệ tầng Hải Hưng cả hai kiểu nguồn gốc (Hoàng Ngọc Kỷ, 1978):

3.5.1.Trầm tích nguồn gốc biển (mQIV1-2hh)

Chúng lộ ra trên diện hẹp phía tây bắc tỉnh Hà Nam với thành phần chủ yếu là sét màu xám xanh, xám đen, giầu hóa thạch biển trùng lỗ và thân mềm.

Thành phần thạch học bao gồm: sét mônmôrilonhit chiếm chủ yếu, độ lựa chọn cao, có chứa khoảng 6% vật chất hữu cơ. Bằng nhiều kết quả nghiên cứu, phân tích khác nhau (thạch học, Rơnghen, nhiệt và cổ sinh học…) đã xác định những trầm tích này có nguồn gốc biển với bột, sét mịn dẻo, dày 2-5m. Đây là nguồn nhiên liệu để sản xuất gạch ngói, đồ gốm dung dịch khoan và nguyên liệu sản xuất xi măng.

3.5.2. Trầm tích biển-đầm lầy (mbQIV1-2hh)

Trầm tích biển-đầm lầy chiếm một diện tích nhỏ ở phía tây huyện Kim Bảng. Thành phần thạch học gồm bột, cát, sét, là chủ yếu. Thành phần hữu cơ 15-20% là những thực vật bảo tồn khá tốt. Toàn tầng có màu đen là đặc điểm nổi bật của nguồn gốc biển-đầm lầy. Các di tích thực vật nhặt được đều xác nhận là các loài sống ở đầm lầy ven biển hiện nay. Ngoài ra, trong thành phần cát, bột xám đen có lẫn nhiều vỏ sò, hến. Điều này chứng tỏ rằng, môi trường tạo thành trầm tích là đầm lầy ven biển.

Trong trầm tích biển-đầm lầy này, sét đen chiếm tỷ lệ cao cùng các thực vật chôn vùi. Vì vậy, tại khu vực này có than bùn (xã Ba Sao) có thể khai thác làm phân bón hữu cơ. Độ dày chung từ 5-25m.

3.6. Holoxen Muộn

Hệ tầng Thái Bình (QIV3tb)

Hệ tầng này phân bố rộng rãi trên địa bàn tỉnh Hà Nam, hầu như chiếm toàn bộ các huyện Duy Tiên, Lý Nhân, Bình Lục và gần 2/3 huyện Thanh Liêm. Đây là hệ tầng được tạo thành trẻ nhất, khoảng từ 3.000 năm đến nay, chiếm đến 90% diện tích phân bố của hệ Đệ Tứ trong toàn tỉnh. Mặt cắt địa chất đặc trưng của hệ tầng được quan sát, mô tả ở tỉnh Thái Bình. Trong phạm vi của tỉnh Hà Nam chỉ gặp các loại hình nguồn gốc thành tạo sau (Hoàng Ngọc Kỷ, 1978).

3.6.1. Trầm tích nguồn gốc sông-biển (amQIV3tb)

Diện phân bố chiếm toàn bộ huyện Bình Lục và phần đông nam huyện Thanh Liêm. Mặt cắt được mô tả gồm hai tập:

- Tập 1 (18,3-23,8m) bao gồm bột sét lẫn cát màu vàng, xám vàng, xám nâu, chứa ít vỏ sò, hến vụn nát, dày khoảng 4,5m.

- Tập 2 (23,8-0m) bao gồm sét bột màu nâu, xám sẫm, chứa phong phú các hóa thạch thân mềm và bào tử phấn hoa tuổi Holoxen muộn.

3.6.2. Trầm tích nguồn gốc sông (aQIV3tb)

Phân bố dọc ven sông Hồng, sông Đáy. Trầm tích sông được chia ra làm hai tướng: lòng sông và bãi bồi.

- Tướng lòng sông bao gồm chủ yếu là cuội, sỏi, cát. Thành phần kích thước hạt hoàn toàn dựa vào nguồn cung cấp vật liệu của từng con sông nên có sự khác biệt nhau rất nhiều. Cát của sông trong tỉnh Hà Nam thường có kích thước nhỏ, lẫn nhiều bột sét, thành phần đa khoáng có màu xám đen.

- Tướng bãi bồi bao gồm chủ yếu là sét, sét bột màu nâu, màu gụ, phân bố dọc theo hai bờ sông và các nhánh của chúng với chiều ngang vài trăm mét đến hàng chục kilômét, dày 5-10m (gần bờ sông) và 0,5-1m (xa lòng sông) hình thành dạng địa hình thấp, thoải dần theo chiều ngang xa lòng sông. Thành phần thạch học chủ yếu là bột sét tướng bãi bồi và cát bột tướng lòng sông.

3.6.3. Trầm tích nguồn gốc sông-đầm lầy (abQIV3tb)

Thành tạo sông-đầm lầy chiếm một diện tích đáng kể ở tây nam sông Hồng thuộc huyện Lý Nhân. Thành phần gồm sét màu nâu xen lớp sét đen, than bùn mỏng chứa tàn tích thực vật và bảo tử phân hóa tuổi Holoxen muộn, dày khoảng 1-3m.

II. Khoáng sản

Do vị trí nằm ở phần rìa của vùng trũng Hà Nội nên lãnh thổ tỉnh Hà Nam có cấu trúc địa chất khá đơn giản như trên đã trình bày. Điều đó khiến cho Hà Nam ít các loại khoáng sản có giá trị công nghiệp. Nổi bật nhất và có nghĩa kinh tế hơn cả là đá vôi, sét và thêm nữa là than bùn. Bảng tổng hợp dưới đây cho thấy sự phân bố các mỏ khoáng sản theo các huyện ở tỉnh Hà Nam.

STT Nhóm, phân nhóm khoáng sản Số lượng mỏ Nhóm phi kim loại Nhóm

nhiên liệu (than bùn)

Đơn vị hành chính Hóa chất Vật liệu xây dựng

1 Huyện Duy Tiên 2 2

2 Huyện Kim Bảng 10 1 7 2

3 Huyện Lý Nhân 1 1

4 Huyện Thanh Liêm 9 2 7

Cộng 22 3 17 2

1. Khoáng sản nhiên liệu (Than bùn)

Trong phạm vi tỉnh Hà nam, khoáng sản nhiên liệu có hai mỏ than bùn là than bùn Ba Sao và than bùn Hồ Liên Sơn (huyện Kim Bảng) nằm trong trầm tích Kainozoi, tuổi Holoxen sớm - giữa, nguồn gốc hồ - đầm lầy. Mỏ than bùn Ba Sao được khảo sát năm 1967 và có những đặc điểm cấu trúc, tính chất hoá lý đặc trưng cho cả hai mỏ.

1.1. Thung lũng than bùn Ba Sao dài 2 km, rộng 1 - 2km, nằm trên địa hình cacxtơ, bề mặt lồi lõm, chỗ dày nhất là 1,5m, chỗ mỏng nhất chỉ đạt 0,05m. Than bùn chỉ tập trung ở vùng trũng ngập nước. Mặt cắt điển hình (qua các công trình khai đào) gồm ba lớp từ dưới lên:

- Sét màu xám, xám đen lẫn nhiều thực vật hoá than, đôi chỗ lẫn cát, không mịn dẻo.

- Sét xám trắng, đôi chỗ lẫn ít cát và tạp chất sét mịn dẻo khá tốt, chiều dày 0,2 - 1,4m.

- Lớp than bùn màu xám đen, xám nâu, độ dày không ổn định (0,05 - 1,5m) lẫn nhiều thực vật chưa được phân huỷ hoàn toàn, bở, xốp nhẹ. Do ảnh hưởng của nước nên than bùn có chỗ sền sệt giống bùn nhão.

Lớp than bùn hầu như nằm ngang trên bề mặt thung lũng có chiều dày lớn dần từ đông bắc sang tây nam.

Mỏ than bùn Ba Sao được phân bố trên hai khu vực:

+ Khu tây nam Tam Chúc: than bùn tập trung thành những ổ thấu kính nhỏ, phân bố không đều và có trữ lượng khoảng 172,058m3.

+ Khu đông nam Tam Chúc (Ba Sao): theo cột địa tầng chung thì lớp than bùn thối nằm dưới lớp đất sét dày 1,5 - 3,5m, chiều dày lớp than bùn khoảng 1 - 12m.

Các kết quả phân tích cho thấy thành phần NPK trong than bùn Ba Sao có giá trị trung bình như sau: P2O5: 0,814%; N: 1,29%; K20; 1,48%; axit humic: 1,96%. Mỏ Ba Sao có trữ lượng 0,262 triệu tấn.

1.2. Mỏ than bùn hồ Liên Sơn được khảo sát năm 1999, phân bố dọc ven hồ Liên Sơn theo hướng bắc - nam, song tập trung chủ yếu ở phần phía nam của hồ. Khu vực tập trung khá hơn cả có chiều dài 800 - 900m, rộng 200 - 300m. Trên và dưới lớp than là sét bột màu đen, xám đen. Lớp than bùn màu nâu, xám nâu đen, dày gần 2m. còn chứa nhiều thực vật chưa phân huỷ hết. Mỏ than bùn hồ Liên Sơn có trữ lượng: 7,296 triệu tấn.

So với than bùn nhiều khu vực khác như Chương Mỹ, Xuân Mai thuộc tỉnh Hà Tây thì than bùn Ba Sao có chất lượng tốt hơn. Than bùn Ba Sao và hồ Liên Sơn có thể làm chất đốt hoặc làm phân bón vi sinh.

2. Khoáng sản làm vật liệu xây dựng, nguyên liệu công nghiệp hoá chất

Đây là nhóm khoáng sản quan trọng nhất của tỉnh Hà Nam, bao gồm đá vôi, đá sét, đôlômit và cát kết. Tuy vậy, các khoáng sản cát kết có quy mô nhỏ, đôlômit kém quan trọng, không có ý nghĩa quyết định tới sự phát triển công nghiệp khai khoáng của tỉnh mà chỉ có đá vôi và sét (đặc biệt là đá vôi) là có ý nghĩa quan trọng nhất.

2.1. Đá và Đá Đôlômit  chủ yếu ở 2 huyện Thanh Liêm và Kim Bảng. Tổng trữ lượng của 8 khu mỏ chính là 537,044 triệu tấn. Nếu tính cả tiềm năng dự báo thì tổng trữ lượng là 2.044,629 triệu tấn; trong đó:

- Đá vôi có thể sử dụng cho công nghiệp sản xuất xi măng là 685,432 triệu tấn.

- Đá vôi cho công nghiệp hoá chất là 320,636 triệu tấn.

- Đá vôi và đôlômít có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng thông thường là 1.074,703 triệu tấn, trong đó đá vôi xây dựng là 1.038,561 triệu tấn và đá đôlômít là 36,142 triệu tấn.

Về chất lượng đá vôi của Hà Nam

Các số liệu có được cho thấy chất lượng đá vôi Hà Nam nói chung không cao hơn các mỏ đá vôi trong các vùng lân cận như Hà Tây, Ninh Bình. Tuy nhiên, các mỏ đá vôi dùng để sản xuất xi măng của Hà Nam có thể đáp ứng yêu cầu phát triển của ngành công nghiệp này. Nếu loại trừ khả năng sai sót trong lấy mẫu, ranh giới giữa đá vôi hoá chất và đá vôi xi măng thật khó xác định rõ ràng, nhưng ranh giới giữa đôlômít với đá vôi thì đơn giản hơn nhiều, Do vậy, trong hầu hết các khu mỏ đá vôi ở tỉnh Hà Nam đều có mặt các tập đôlômít, làm cho độ tập trung trữ lượng đá vôi trong thân khoáng là không cao, phương hại tới các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật của mỏ.

Dưới đây là một số mỏ đá vôi và đôlômit chính:

- Đá vôi xi măng Bút Phong ở huyện Kim Bảng với đặc điểm địa chất là: đá vôi phân lớp dày 0,7 - 1,2 m chứa các ổ, dải đá vôi đôlômít dày 700m. Chiều dày đá vôi công nghiệp là 300 m. Thành phần: CaO 52,62%, SiO2 2,55%... Trữ lượng tiềm năng: 130,751 triệu tấn (thuộc loại mỏ lớn).

- Đá vôi xi măng Hồng Sơn ở huyện Kim Bảng với đặc điểm địa chất là:

mỏ đá vôi xi măng này là một phần của dải đá vôi hệ tầng Đồng Giao dài 600m, rộng 400 mét. Từ dưới lên gồm 5 lớp:

1. Đá vôi đen, chưa rõ chiều dày.

2. Đá vôi xám đen, xám trắng lộ thành 2 khối, dày 500 mét.

3. Đá vôi chứa đôlômít, dày 5 mét.

4. Đá vôi chứa nhiều đôlômít, dày 10 mét.

5. Đá vôi đôlômít.

Thành phần: CaO 53,96%, MgO 0,42%... Trữ lượng tiềm năng: 61,706 triệu tấn (mỏ vừa).

- Đá vôi xi măng Đồng Ao ở huyện Thanh Liêm với đặc điểm địa chất là: phân bố thành dải dài 1.200 m, rộng 50 - 500m. Phần đá vôi công nghiệp phân bố ở sườn tây bắc của dảy dài trên 600 m, rộng nhất 300m. Ở phía đông nam, đá vôi công nghiệp ở dạng thấu kính xen trong đôlômít. Đá có màu trắng, xám sẫm. Thành phần: CaO 52,69%, MgO 2,39%, SiO2 0,41%... Trữ lượng tiềm năng: 12,433 triệu tấn (mỏ nhỏ).

- Đá vôi xi măng Thanh Tân ở huyện Thanh Liêm với đặc điểm địa chất: mỏ là một phần dải đá vôi phân bố ở hai khu núi Mốc và núi Đá Giãi. Tại núi Đá Giãi diện phân bố đá vôi dài 570m, rộng 100 - 370m. Đá vôi màu trắng xám, rắn chắc, có khi có những thấu kính đôlômít. Thành phần: CaO 53,30%; MgO 2,05%... Trữ lượng tiềm năng 5,388 triệu tấn (mỏ nhỏ).

- Đá vôi hoá chất Kiện Khê ở huyện Thanh Liêm với đặc điểm địa chất: đá vôi lộ trong vùng đồng bằng. Diện tích đã thăm dò: dài 500m, rộng 100m. Đá vôi công nghiệp (đá vôi sạch) màu xám, xám xanh, xám trắng có hàm lượng  Calcit >95%. Thành phần: CaO 54,23 - 54,25%; MgO 0,61 - 0,55%. Trữ lượng tiềm năng 2,222 triệu tấn (mỏ nhỏ).

- Đá vôi hóa chất Thanh Sơn ở huyện Kim Bảng với đặc điểm địa chất khu mỏ nằm gần rìa tây Công ty Xi măng Bút Sơn, với tổng diện tích 3km2, mỏ là dải núi đá cacbonat kéo dài theo phương bắc- nam, phân bố ở độ cao 75- 326m, nằm trong hệ tầng Đồng Giao. Thành phần: CaO 54,30 - 55,19%; MgO 0,57 - 0,85%; SiO2 0,13 - 0,71%. Trữ lượng tiềm năng: 163,804 triệu tấn (công nghiệp hoá chất); 415,428 triệu tấn (công nghiệp xi măng); 12,463 triệu tấn (đá xây dựng).

- Đá vôi hoá chất Thanh Nghị ở huyện Thanh Liêm với đặc điểm địa chất: khu mỏ nằm sát bờ phải sông Đáy, cách quốc lộ 1A gần 1,5km. Đá vôi lộ ra từ độ cao 7,5 - trên 180m tạo ra những núi vách dốc, kéo dài theo phương á kinh tuyến. Đá vôi thuộc hệ tầng Đồng Giao, xét theo thành phần vật chất được chia thành 3 tầng đá vôi công nghiệp:

+ Đá vôi hoá chất (đá vôi sạch) Calcit 90 - 98%; đôlômít 0 - 3%; CaO 55,04- 55,33%; MgO 0,41 - 0,80%; Si02 0,05 - 0,16%...

+ Đá vôi xi măng Calcit 90 - 95%; đôlômit 3 - 5%; các khoáng vật khác nhỏ hơn 5%, CaO 53,89 - 54,94%; MgO 1,16 - 1,43%; Si02 0,09 – 0,20%...

+ Đá vôi xây dựng chiếm một tỷ lệ nhỏ, gồm các đá đôlômit; đôlômít - vôi màu xám tro, xám đen; kiến trúc hạt mịn nhỏ; cấu tạo phân lớp hoặc dạng thấu kính. Trữ lượng; tiềm năng 154,610 triệu tấn (công nghiệp hoá chất); 59,725 triệu tấn (công nghiệp xi măng); 0,337 triệu tấn (đá xây dựng) (mỏ lớn).

+ Đá vôi xây dựng Thanh Nghị ở huyện Thanh Liêm với đặc điểm địa chất khu mỏ là một phần trong hệ tầng Đồng Giao. Thành phần gồm đá vôi phân lớp dày, đôlômit bị cà nát mạnh, đá vôi bị đôlômit hoá. Thân quặng đá vôi có độ hạt nhỏ 0,1 - 0,3mm. Thành phần CaO 52,55%, MgO 2,3%; HO =1,15%. Trữ lượng tiềm năng 1,004 triệu tấn (mỏ nhỏ).

+ Đôlômit Bút Sơn ở huyện Kim Bảng với đặc điểm địa chất: đôlômit phân bố trong đá vôi hệ tầng Đồng Giao, tạo thành chỏm đồi thấp sườn thoải. Đôlômit thành tạo dưới dạng thấu kính gồm nhiều lớp. Mỏ gồm 3 khu vực: Hạnh Lâm, Bút Sơn, Tân Sơn. Trữ lượng tập trung chủ yếu ở Bút Sơn 51%, rồi đến Tân Sơn 33% và Hạnh Lâm chỉ có 16%.

Có hai loại đôlômit:

- Đôlômit rắn chắc, hạt trung đến mịn, màu xám đen.

- Đôlômit phong hoá phân bố ở trên mặt.

Đôlômit có thể sử dụng trong công nghiệp thuỷ tinh. Thành phần MgO 19,3- 22,68%, CaO 28,81 - 33,31%, HO 0,21 - 1,16%. Trữ lượng tiềm năng 36,142 triệu tấn (mỏ lớn).

2.2. Đất sét

Sét Hà Nam phân bố thành một dải không liên tục dọc theo phía tây quốc lộ 1A. Các mỏ sét thường nằm trên thung lũng trước núi đá vôi hoặc các phễu cacxtơ, tạo thành một mối quan hệ về không gian giữa đá vôi và sét đan xen, cài răng lược với nhau và đều có giá trị công nghiệp. Các mỏ sét ở phía đông quốc lộ 1A thường có quy mô nhỏ hơn, thường kém chất lượng công nghiệp và không ổn định.

Nhìn chung, sét ở Hà Nam đều phân bố trong trầm tích Đệ Tứ với đặc trưng chung là màu trắng phớt vàng, xám nâu, nâu gụ, màu sặc sỡ, dẻo, mịn. Nếu xét theo các đơn vị hành chính thì sét Hà Nam tập trung chủ yếu ở ba huyện theo mức độ ưu tiên nghiên cứu sử dụng là: Kim Bảng, Thanh Liêm và Duy Tiên. Các mỏ sét phân bố ở những nơi đều có điều kiện thuận lợi cho khai thác chế biến. Tuy nhiên, cần lưu ý tới mối quan hệ sản xuất công nghiệp, nông và lâm nghiệp, đặc biệt là sét gạch ngói ở vùng đồng bằng sản xuất nông nghiệp. Trữ lượng sét cho công nghiệp xi măng là 47,3 triệu tấn, vật liệu xây dựng khác là 33,8 triệu tấn.

Sét có thành phần hóa học cơ bản như dưới đây:

Thành phần Hàm lượng (%)

Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình

Al2O3 10 23,03 17,30

SiO2 51,12 68,90 67,74

Fe2O3 3,00 7,11 5,50

Một số mỏ sét và cát kết chính có thể kể ra như sau:

- Sét xi măng Thanh Tân ở huyện Thanh Liêm có đặc điểm là được phân bố trong lớp aluvi sông Đáy, mặt cắt chứa sét từ dưới lên gồm ba lớp:

* Lớp sét tạp sắc màu nâu xám, xám đen lẫn mùn thực vật.

* Lớp sét màu tạp sắc vàng xám hoặc vàng tươi, dày 0,7 - 3,3m, ngấm ít  hydrôxyt sắt, mịn, dẻo, đạt yêu cầu sản xuất xi măng.

* Lớp sét màu nâu nhạt, dưới chuyển sang vàng, dày 0,7 - 2,5m, tương đối dẻo, hạt nhỏ đến trung bình, có giá trị công nghiệp, chất lượng sét kém hơn lớp 2. Thành phần Si02 59,49%, Al203 17,78%, Fe203 7,27%... Trữ lượng tiềm năng 2,224 triệu tấn.

- Sét xi măng Khả Phong ở huyện Kim Bảng được phân bố trong trầm tích biển thuộc hệ tầng Hải Hưng thành dải dài 2.600m, rộng trung bình 250m. Mỏ gồm hai khu. Sét kết màu xám đen, xám tro, đôi khi phớt xanh. Trên mặt màu vàng và nâu sẫm do phong hoá. Khoáng vật sét chiếm 70%. Thành phần hoá học: CaO 0,63 - 4%; MgO 3%... Trữ lượng tiềm năng 21,453 triệu tấn.

- Sét xi măng Đồng Ao ở huyện Thanh Liêm được phân bố trong trầm tích  aluvi sông Đáy. Từ trên xuống gồm 3 lớp:

* Sét đen, xám đen, lẫn nhiều vụn thực vật có các ổ cát, dày 0,2 - 1,8m.

* Sét tạp sắc (nâu xám, xám xanh, xám tro, xám trắng), hạt mịn, dẻo, ít tạp chất, dày 0,3 - 1,3m, nằm ngang. Đây là lớp sét công nghiệp.

* Sét màu nâu, có kết hạch silic, dày 0,2 - 2m có giá trị công nghiệp. Mỏ sét phân bố ở hai khu:

- Khu Trung Đồng: lớp sét dài 975m, rộng 225m-600m, dày 2,6m.

- Khu Trung Thứ: lớp sét dài 1.950m, rộng 800-1.300m, dày 0,5-1,7m.

Thành phần Si02 60,24 - 60,35%; Al203 17,39 - 17,52%; Fe2O3 5,09- 5,94%... Trữ lượng tiềm năng: 4,406 triệu tấn.

- Sét gạch ngói Ba Sao ở huyện Kim Bảng có nguồn gốc đầm lầy ven biển được phân bố ở vùng đồi (Ba Sao) theo phương tây bắc - đông nam, dài 4,5km, rộng 1,5km. Có 4 lớp sét, trong đó có hai lớp công nghiệp (lớp 2 và 4) với tổng chiều dày hơn 10m. Khoáng vật sét 59,64%, thành phần lớp 2: SiO2 37,98 - 59%, Al203 17 - 18,02%; Fe2O3 9,35%... Trữ lượng tiềm năng 20,843 triệu tấn.

- Sét gạch ngói Yên Kinh (xã Xuân Khê - huyện Lý Nhân) nằm trong trầm tích hệ tầng Thái Bình có dạng lớp mỏng, nằm ngang, phân bố trong diện rộng, dày 0,5 - 10m, sét màu nâu gụ lẫn cát hạt nhỏ, độ dẻo và độ mịn chưa cao nhưng sản xuất ngói được. Hiện đã được khai thác để sản xuất gạch ngói với sản lượng 6 triệu viên/năm, trữ lượng tiềm năng 1 triệu m3.

- Sét gạch ngói Phủ Lý (lớp sét được khai thác để sản xuất gạch ngói) lộ trên mặt với diện tích vài km2 trong các trầm tích bở rời thuộc hệ tầng Thái Bình. Mỏ nhỏ.

- Sét gốm Đồng Văn ở huyện Duy Tiên lộ ngay trên mặt, dày 1,5m, phủ trên tầng sét là cát màu xám đen chứa tàn tích thực vật. Có thể dùng để sản xuất gạch ngói và gốm thô. Mỏ nhỏ.

- Sét gạch Duy Hải ở huyện Duy Tiên nằm trong trầm tích sông thuộc hệ tầng Thái Bình. Sét dạng lớp mỏng, nằm ngang, phân bố trên diện rộng 4,5km2, dày 1,2 - 3m. Sét màu nhũ gụ lẫn cát hạt nhỏ. Độ dẻo và mịn của sét chưa cao nhưng có thể sản xuất ngói được. Trữ lượng tiềm năng 7 triệu m3.

- Sét gạch ngói Thụy Lôi ở huyện Kim Bảng được phân bố trong trầm tích hệ tầng Hải Hưng thành dãy dài 2.100m, rộng 1.100 – 1.530m, dày 1,4m. Sét có màu xám xanh, xám tro, đôi khi phớt xanh. Trên mặt màu vàng và nâu sẫm do phong hoá, trữ lượng tiềm năng 5 triệu m3.

Cát kết Khe Non ở huyện Thanh Liêm nằm trong trầm tích lục nguyên cát bột kết, sét kết của hệ tầng Tân Lạc. Thành phần hoá học SiO2 66,48 – 87,72%, AI2O3 5,3 - 13,46%; Fe2O3 2,31 - 7,09%, trữ lượng tiềm năng 19,220 triệu tấn.

(Còn nữa)