Điều kiện thành tạo của ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp Nghệ An

Điều kiện thành tạo của ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp Nghệ An

VIỆN KHOA HỌC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

-

Chu Văn Lam

ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO CỦA RUBY - SAPHIR TRONG MỐI LIÊN QUAN VỚI BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI

VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP (NGHỆ AN)

Chuyên ngành: Khoáng sản học

Mã số: 62.44.59.01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN Sĩ ĐỊA CHẤT

Hà Nội - 2008

Công trình được hoàn thành tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản

Người hướng dẫn khoa học :

1 Nguyễn Xuân Khiển, phó giáo sư - tiến sĩ Địa chất 2 Trần Ngọc Thái, tiến sĩ Địa chất Phản biện 1: ………

………

Phản biện 2: ………

………

Phản biện 3: ………

………

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Nhà nước họp tại

Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản vào hồi giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc gia - Hà Nội

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hiện nay việc khai thác đá quý, đặc biệt là ruby - saphir ở nước ta nói chung và ở Quỳ Châu - Quỳ Hợp (Nghệ An) nói riêng đã và đang bị thu hẹp Mặc dù, gần đây Nhà nước đã đầu tư để tìm kiếm, thăm dò nhưng vẫn chưa tăng được trữ lượng đủ độ tin cậy để đưa vào khai thác

Một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên là do bản chất nguồn gốc và điều kiện thành tạo của ruby - saphir chưa được được làm sáng tỏ Hiện nay, có nhiều quan điểm khác nhau về nguồn gốc ruby - saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp Tuy một số công trình nghiên cứu gần đây đã xác lập nguồn gốc biến chất trao đổi, nhưng bên cạnh đó vẫn có quan điểm cho rằng chúng có nguồn gốc biến chất nhiệt động và nguồn gốc magma

Vì vậy, nghiên cứu “Điều kiện thành tạo của ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp (Nghệ An)” là một nhiệm vụ cấp thiết, nhằm góp phần giải quyết các vấn đề tồn tại nêu trên

2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN ÁN

Mục tiêu: Nhằm làm sáng tỏ điều kiện thành tạo ruby - saphir trong

mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp (Nghệ An)

từ đó xác lập các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm và dự báo triển vọng của chúng

Nhiệm vụ: - Nghiên cứu đặc điểm các đá biến chất trao đổi chứa ruby

- saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

- Nghiên cứu đặc điểm khoáng vật học của ruby - saphir trong các đá biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

- Luận giải điều kiện thành tạo ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

- Xác lập các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm, khoanh định các diện tích triển vọng ruby - saphir (gốc) vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

3 CƠ SỞ TÀI LIỆU XÂY DỰNG LUẬN ÁN

- Nguồn tài liệu chính: + Kết quả nghiên cứu “Đặc điểm cấu trúc địa chất

và thành phần khoáng vật đá quý và bán quý vùng Châu Bình (Quỳ Châu - Nghệ An)” - luận văn thạc sỹ địa chất (Chu Văn Lam, 2002); + Kết quả "Nghiên cứu đặc điểm phân bố, điều kiện thành tạo của đá quý vùng Châu Bình - Bản Ngọc làm cơ sở xác lập các diện tích có triển vọng phục vụ cho tìm kiếm thăm dò đá quý

ở Quỳ Châu - Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An" (Phạm Hòe, Chu Văn Lam và nnk - 2003); + Các kết quả phân tích mẫu bổ sung (thạch học, hóa silicat, hóa carbonat, microsond, plasma, bao thể) trong quá trình thực hiện luận án; Số lượng mẫu phân tích được sử dụng trong luận án: thạch học (590), thạch học bở rời (30), khoáng tướng (22), bao thể (30), microsond (35), thạch học định hướng (30), hoá carbonat (16), hoá silicat (65), plasma (35), huỳnh quang tia x (55), kích hoạt nơtron (35), xác định đá quý (ngọc học) (11), giác kế (35), tán xạ raman (20)

- Nguồn tài liệu hỗ trợ: Các kết quả nghiên cứu về địa chất và khoáng sản

đá quý của Phan Trường Thị, Lê Duy Bách (1969), Đinh Minh Mộng (1971), Phan Trường Thị (1987-1993), Nguyễn Văn Hương (1992), Nguyễn Kinh Quốc (1996), Đỗ Đức Quang (1997), Hoàng Xuân Nhật (1999), Đào Văn Toán (2000), Phạm Văn Long (2001)

4 CÁC LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ

Luận điểm 1: Ruby - saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp có nguồn gốc skarn, được thành tạo trong môi trường địa chất thuận lợi với sự có mặt của granitoid bão hoà nhôm, cao kali xuyên cắt đá hoa xen gneis hoặc najơdac và

hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam

Luận điểm 2: Môi trường hóa lý thành tạo ruby-saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp là môi trường kiềm, giàu Al, Ca, K, F, nghèo Si, có chứa Cr, Fe, Ti với nhiệt độ 450-700 o C, áp suất 2-5kbar, độ sâu trung bình - nông

5 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN

1 Xác lập các kiểu skarn chứa ruby-saphir theo vị trí cấu trúc thành tạo, gồm kiểu skarn magma, skarn mạch, skarn biến chất, đặc trưng bởi tính phân đới và cộng sinh khoáng vật Đồng thời làm sáng tỏ thành phần vật chất của một số khoáng vật tạo đá skarn như pyroxen và scapolit, làm dấu hiệu chỉ thị cho việc tìm kiếm ruby-saphir

2 Làm rõ thành phần hóa học của ruby-saphir trong các kiểu skarn

và quy luật biến thiên các nguyên tố chi phối màu sắc của ruby-saphir như

Cr, Fe , Ti trong các đới, giai đoạn phát triển skarn Tỷ lệ Cr 2 O 3 /FeO và chất lượng của ruby-saphir giảm dần theo thứ tự: đới calcit + ruby > đới calcit + phlogopit + ruby > đới scapolit + ruby > đới plagioclas + corindon > đới granat+mica+saphir

3 Làm rõ điều kiện thuận lợi cho sự thành tạo ruby-saphir: granitoid bão hoà nhôm, cao kali, thấp manhê, xuyên cắt đá hoa, độ trắng cao, xen gneis hoặc najơdac, gây biến chất trao đổi tạo ra môi trường kiềm, giàu Al,

Ca, K và các chất bốc H 2 O, F, nghèo Si, có chứa Cr, Ti, Fe

6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án đã làm sáng tỏ điều kiện thành tạo ruby

- saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi, là cơ sở để xác lập các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm và khoanh định các diện tích triển vọng phục vụ cho tìm kiếm, thăm dò, khai thác ruby - saphir ở Quỳ Châu - Quỳ Hợp và những vùng có cấu trúc địa chất tương tự

7 CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN

Luận án gồm 115 trang, 49 hình, 37 bảng và 41 ảnh

Mở đầu

Chương I Khái quát lịch sử nghiên cứu địa chất vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

Chương II Đặc điểm địa chất vùng

Chương III Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu

Chương IV Đặc điểm các đá biến chất trao đổi chứa ruby - saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

Chương V Đặc điểm khoáng vật học của ruby - saphir trong các đá biến chất trao

đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

Chương VI Điều kiện thành tạo của ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất

trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

Chương VII Tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm và dự báo triển vọng ruby-saphir vùng

Quỳ Châu - Quỳ Hợp

Nhân dịp này, NCS trân trọng cám ơn Ban Giám đốc, Ban Đào tạo Sau đại học Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Phòng Khoáng sản Kim loại đã tạo điều kiện thuận lợi cho NCS thực hiện luận án NCS xin chân thành cám ơn TS Phạm Hòe, PGS.TS Phạm Hồng Huấn, GS.TSKH Phan Trường Thị, PGS.TSKH Dương Đức Kiêm, TS Nguyễn Quang Nương, PGS.TS Bùi Minh Tâm, PGS.TS Ngụy Tuyết Nhung, PGS.TS Nguyễn Ngọc Khôi, TS Đỗ Quốc Bình, TS Nguyễn Văn Học, PGS.TS Nguyễn Kinh Quốc, TS Hoàng Sao, PGS.TS Nguyễn Ngọc Trường và các nhà khoa học trong và ngoài Viện đã góp ý, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án

Ngoài ra, NCS cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn sự giúp đỡ nhiều mặt, sự động viên không thể thiếu được của gia đình và bạn bè đồng nghiệp

CHƯƠNG I KHÁI QUÁT LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT

VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP I.1 GIAI ĐOẠN TRƯỚC NĂM 1954

Trong giai đoạn này các công trình nhìn chung mới chỉ nghiên cứu một cách khái quát về địa chất - khoáng sản vùng Theo đó, một số phân vị địa tầng, magma

đã được thành lập, ruby - saphir chưa được phát hiện

I.2 GIAI ĐOẠN SAU NĂM 1954

Trong giai đoạn này, ruby-saphir được nhiều nhà địa chất nghiên cứu, bước đầu làm rõ nguồn gốc biến chất trao đổi của ruby-saphir, các tiền đề địa chất và dấu hiệu tìm kiếm, điều kiện thành tạo, đặc điểm khoáng vật của ruby - saphir sa khoáng, đặc điểm phân bố, khoanh định các diện tích triển vọng và dự báo trữ lượng của chúng

Những vấn đề tồn tại: Về nguồn gốc của ruby - saphir còn có nhiều quan

điểm khác nhau: nguồn gốc biến chất trao đổi và nguồn gốc magma (Nguyễn Kinh Quốc, 1992-1995); nguồn gốc biến chất trao đổi (Phạm Hòe, Chu Văn Lam và nnk,

2003, 2005); nguồn gốc biến chất trao đổi và nguồn gốc biển chất nhiệt động (Phan Trường Thị, 1992-1993, Phạm Văn Long, 2003); nguồn gốc biến chất nhiệt động (Tạ Trọng Thắng và nnk, 2005)

Một trong những nguyên nhân dẫn đến tồn tại trên là do việc nghiên cứu nguồn gốc, điều kiện thành tạo ruby - saphir còn thiếu tính định lượng và tính hệ thống

CHƯƠNG II ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG

Vùng nghiên cứu bao gồm phần chủ yếu là phức nếp lồi Bù Khạng và một phần nhỏ ở đới uốn nếp Sông Cả phía tây bắc, thuộc đai sinh khoáng đá quý Nam - Đông Nam Á

II.1 ĐỊA TẦNG

Trong vùng phổ biến trầm tích biến chất hệ tầng Bù Khạng (NP-$1bk), ít hơn

là trầm tích lục nguyên hệ tầng Sông Cả (O3-S1sc), trầm tích lục nguyên carbonat hệ

tầng La Khê (C1lk), trầm tích carbonat hệ tầng Mường Lống (C-Pml) và các trầm tích

bở rời tuổi Đệ Tứ (Q)

II.2 MAGMA XÂM NHẬP

Gồm các thành tạo granitogneis phức hệ Đại Lộc (G/aD1đl); gabro, gabro

diabas phức hệ Núi Chúa (Gb/aT3nc); granit, granit biotit (pha 1), pegmatit

(pha 2) phức hệ Bản Chiềng (GPG/Ebc) và các đai mạch aplit

II.3 BIẾN CHẤT

II.3.1 BIẾN CHẤT NHIỆT ĐỘNG: Theo Phan Trường Thị và Lê Duy Bách

(1970) biến chất nhiệt động vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp có tính phân đới đồng tâm, theo hướng từ tâm ra có các đới từ nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp như sau: đới silimanit và siêu biến chất > đới staurolit-disten > đới anmadin > đới biotit > đới clorit-sericit Sản phẩm biến chất nhiệt động như các đá najơdac, đá hoa, đá gneis đóng vai trò làm tiền đề cho thành tạo ruby-saphir

II.3.2 BIẾN CHẤT TIẾP XÚC NHIỆT: Biến chất nhiệt thể hiện rõ, làm tái kết tinh

đá vôi thành đá hoa tạo thành riềm xung quanh khối xâm nhập granitoid

II.3.3 BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI: Biến chất trao đổi trong diện tích nghiên cứu diễn

ra mạnh mẽ, khá phong phú và đa dạng, nhưng liên quan với ruby-saphir chỉ có quá trình biến chất tiếp xúc trao đổi giữa granitoid phức hệ Bản Chiềng (GPG/Ebc) và

các đá trầm tích - biến chất lục nguyên - carbonat của hệ tầng Bù Khạng (NP-$1bk)

và hệ tầng Mường Lống (C-Pml)

II.3.4 BIẾN CHẤT ĐỘNG LỰC: Biến chất động lực gồm các biến đổi milonit

hoá, kataclasit hoá, đóng vai trò làm tác nhân quan trọng thúc đẩy quá trình phong hoá, xâm thực, hình thành sa khoáng ruby-saphir có ý nghĩa công nghiệp, đồng thời gây nên sự rạn nứt, dập vỡ làm giảm chất lượng ruby-saphir

II.4 CẤU TRÚC - KIẾN TẠO

Vùng nghiên cứu là một nếp lồi lớn bị phức tạp hóa bởi các nếp uốn nhỏ, với trục có phương tây bắc - đông nam, cấu thành bởi các thành tạo magma ở phần nhân và trầm tích - biến chất ở phần cánh Cấu trúc nếp uốn cũng như các thành tạo địa chất bị phá huỷ bởi 2 hệ thống đứt gãy chính: hệ thống phương tây bắc - đông nam và hệ thống phương á vĩ tuyến

CHƯƠNG III CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU III.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN

III.1.1 CÁC VẤN ĐỀ VỀ BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI

Định nghĩa biến chất trao đổi: Quá trình biến đổi thành phần hóa học của đá, được thực hiện bằng sự thay thế một số khoáng vật này bằng một số khoáng vật khác được gọi là biến chất trao đổi Sự thay thế thường được thực hiện khi có sự tham gia của chất lưu, hòa tan một số khoáng vật và kết tinh ngay một số khoáng vật khác sao cho trong quá trình thay thế của đá nói chung vẫn giữ được trạng thái cứng (Korjinxki D.S., 1982)

III.1.1.1 CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI

a Cơ chế di chuyển vật chất trong biến chất trao đổi: Cơ chế di chuyển vật chất trong quá trình biến chất trao đổi được Korjinxki D.S (1953) nghiên cứu và đưa ra

2 phương thức di chuyển:

- Khuếch tán: Khuếch tán là một quá trình di chuyển của thành phần hóa học qua môi trường rắn hoặc chất lưu đứng yên Quá trình này được quyết định bởi gradien nồng độ, các thành phần có xu hướng di chuyển từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp

- Thấm lọc: Thấm lọc là quá trình vận chuyển của thành phần hóa học bởi môi trường chất lưu chuyển động Quá trình này được quyết định bởi gradien áp suất Các chất lưu chuyển động qua các lỗ hổng, khe nứt của đá, vi khe nứt trong tinh thể khoáng vật gây biến chất trao đổi với chúng

b Sự biến đổi trong biến chất trao đổi: Bằng cơ chế khuyếch tán và thấm lọc,

vật chất mới được mang đến, các phản ứng hóa học xảy ra giữa vật chất mang đến

và đá ban đầu tạo ra sự biến đổi tổng hợp về thành phần hóa học và khoáng vật Các phản ứng phụ thuộc vào điều kiện lý hóa của môi trường như nhiệt độ, áp suất,

độ pH, vai trò của các nguyên tố, ngoài ra còn phụ thuộc vào điều kiện địa chất

III.1.1.2 CẤU TRÚC PHÂN ĐỚI CỦA BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI

a Tính phân đới giai đoạn: Được hình thành do tính giai đoạn trong quá trình

biến chất trao đổi, khác nhau về nhiệt độ, áp suất, thành phần, tính chất hóa lý của chất lưu và sự đóng mở khe nứt nhiều lần trong các giai đoạn phát triển kiến tạo

b Tính phân đới tướng: Được hình thành do thành phần của đá ban đầu, độ

linh động của các thành phần (Korjinxki D.S., 1969; Jaricov V.A., 1968), sự tương tác của các thành phần của chất lưu và đá (Korjinxki D.S.,1969, Xlưzin A.E., 1970), gradien nhiệt độ và gradien áp suất

III.1.1.3 TÍNH GIAI ĐOẠN CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI: Theo Korjinxki

D.S (1953) quá trình biến chất trao đổi nhiệt dịch được chia thành 4 giai đoạn: kiềm sớm, axit (khử kiềm), kiềm muộn, kết thúc Kiểu phân chia này đã phản ánh

sự tiến hóa kiềm - axit của các dung dịch nhiệt dịch Ngoài ra còn nhiều kiểu khác: phân chia giai đoạn theo nhiệt độ thành tạo, phân chia giai đoạn theo tổ hợp khoáng vật cộng sinh đặc trưng

III.1.1.4 PHÂN LOẠI CÁC THÀNH TẠO BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI: Có 4 cách phân loại

chính: 1- Phân loại theo thành phần vật chất mà đại diện là Lindgrena V (1901), Goldschmidt M (1933); 2- Phân loại theo nguồn gốc của Korjinxki D.S (1953-1970), Jarikov V.A (1965); 3- Phân loại theo cấu trúc địa chất của Colovev S.N (1952) và Nacovnic N I (1956); 4- Phân loại theo bản chất nguyên tố trao đổi (Pliusev E V., 1981; Barton, 1991) Trong đó cách phân loại thứ tư được áp dụng rộng rãi nhất

III.1.1.5 KIỂU BIẾN CHẤT TIẾP XÚC TRAO ĐỔI (SKARN)

a Khái niệm: Skarn là kiểu biến chất tiếp xúc trao đổi giữa các đá carbonat (ở

mức độ ít hơn, giữa đá silicat) với các thành tạo magma xâm nhập, dưới tác dụng

trực tiếp của dung dịch khí hóa - nhiệt dịch Thành phần chủ yếu của skarn là các khoáng vật silicat và alumosilicat Ca, Mg, Fe, tiêu biểu là pyroxen và granat

b Cơ chế thành tạo và nguồn gốc skarn: Có hai giả thuyết chính là Giả

thuyết khuếch tán - thấm lọc của Korjinxki D.S và Giả thuyết giai đoạn của Pilipenco P

Korjinxki D.S nhấn mạnh vai trò của nguồn magma, cơ chế khuếch tán - thấm lọc trong biến chất trao đổi Sự phân đới được giải thích bởi độ linh động của các nguyên tố, quá trình phân dị thành phần chất lưu Giả thuyết này khá thành công trong việc giải thích sự phân đới của khoáng vật phi quặng, nhưng chưa quan tâm đến sự phân đới của khoáng vật quặng

Pilipenco P nhấn mạnh vai trò của chất lưu, nguồn vật chất mà chất lưu lấy được trên đường đi, tính giai đoạn của quá trình do nhiệt độ giảm dần, mỗi giai đoạn đặc trưng bởi nguồn vật chất quặng khác nhau Sự phân đới được giải thích do tính giai đoạn của quá trình skarn Các giai đoạn tạo quặng được phân chia chi tiết Giả thuyết này giải thích khá thành công về sự phân đới của khoáng vật quặng ở

một số mỏ

c Phân loại skarn

c.1 Phân loại đá skarn: Có hai quan điểm chính phân loại đá skarn:

- Phân loại theo vị trí cấu trúc thành tạo skarn: Theo quan điểm này, tiêu biểu là Kerrick D M (1977), Konhev A A., Samoilov B C (1974), Persev H H (1977), Bucher (1981), Walther (1983), Frisch, Helgeson (1984), Jamtveit (1992), Meinert L.D (1992, 1995) phân chia dựa trên vị trí cấu trúc địa chất của các đá skarn, theo đó có thể chia thành 3 kiểu chính:

+ Kiểu skarn magma (magmatic skarn) (Kerrick D M., 1977), skarn tiếp xúc (contact skarn) (Konhev A A., Samoilov B C., 1974): gồm các thành tạo skarn nằm

ở rìa khối magma, tại ranh giới tiếp xúc trực tiếp giữa granitoid và đá vây quanh

+ Kiểu skarn mạch (vein skarn) (Kerrick D M., 1977; Bucher, 1981), Walther, 1983; Frisch, Helgeson, 1984), skarn dạng ống (tube skarn) (Konhev A A., Samoilov B C., 1974), skarnoid (Meinert L D., 1992, 1995)): Gồm các thành tạo skarn nằm theo khe nứt, gần tiếp xúc giữa đá xâm nhập và đá vây quanh

+ Kiểu skarn biến chất (metamorphic skarn) (Kerrick D M., 1977; Jamtveit, 1992), skarn phản ứng (reaction skarn) của Meinert L.D (1992, 1995), skarnoid (Persev H.H, 1977) : Gồm các thành tạo skarn nằm theo ranh giới giữa các lớp đá hoa và đá silicat, gần tiếp xúc giữa đá xâm nhập và đá vây quanh

Ưu điểm của cách phân loại này vừa nói lên được vị trí cấu trúc thành tạo, vừa phản ánh được cơ chế, nguồn gốc và điều kiện thành tạo, rất phù hợp với nghiên cứu đá skarn liên quan đến ruby-saphir

- Phân loại theo thành phần đá gốc bị thay thế (Sabưnin L.I., 1974; Einaudi M.T

và nnk., 1981; Sminov, 1982) Dựa trên thành phần của đá nguyên thủy bị thay thế,

chia ra 3 kiểu skarn: skarn Ca, skarn Mg và skarn silicat

Kiểu skarn Ca, được thành tạo do đá vôi bị thay thế

Kiểu skarn Mg, được thành tạo do đá dolomit bị thay thế

Kiểu skarn silicat, được thành tạo do các đá alumosilicat bị thay thế

Trong thực tế thường gặp đá không đồng nhất về thành phần (như đá hoa calcit-dolomit, sét kết - vôi, bột kết-vôi, cát kết - vôi, ) nên rất ít khi gặp kiểu skarn đơn thuần như trên mà thường gặp kiểu skarn hỗn hợp, khi đó không áp dụng được cách phân chia này

Mỗi một cách phân loại đều có ưu - nhược điểm riêng và khó có thể thỏa mãn cho tất cả các thành tạo skarn cũng như các mục tiêu cụ thể trong việc nghiên cứu của các nhà địa chất Dựa trên đặc điểm các đá skarn chứa ruby-saphir và mục tiêu

- nhiệm vụ đặt ra, luận án đã lựa chọn cách phân loại đá skarn theo vị trí cấu trúc thành tạo

c.2 Phân loại mỏ skarn: Có 5 kiểu phân loại chính dựa theo: - Vị trí của skarn với đá xâm nhập; - Thành phần khoáng sản đi cùng; - Thành hệ magma liên quan nguồn gốc; - Giai đoạn thành tạo skarn; - Theo thành hệ biến chất trao đổi, thành hệ quặng

III.1.2 CÁC VẤN ĐỀ VỀ RUBY - SAPHIR: Ruby, saphir là khoáng vật corindon có màu đẹp, có chất lượng ngọc Tên gọi ruby, saphir xuất xứ từ tiếng la tinh “rubber”

- màu đỏ, “saphires” - màu xanh Corindon tinh khiết chứa 52% Al và 48,8% O, công thức hoá là Al2O3 Ngoài ra, trong tinh thể corindon thường có mặt các nguyên tố phụ dưới dạng thay thế đồng hình với nguyên tử Al là Fe, Cr, Ti v.v với vai trò là các "sắc tố" gây nên màu sắc của ruby - saphir Nguồn gốc của ruby - saphir khá đa dạng, chúng liên quan đến các quá trình magma, biến chất trao đổi, biến chất nhiệt động và cả các quá trình trầm tích

III.2 HỆ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

III.2.1 PHƯƠNG PHÁP THU THẬP, PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP TÀI LIỆU

Thu thập, phân tích, tổng hợp các tài liệu đã có chủ yếu liên quan đến biến chất trao đổi và ruby-saphir ở vùng nghiên cứu, xác định các thành quả đã đạt được, các vấn đề còn tồn tại, các tài liệu cần kế thừa, các vấn đề cần nghiên cứu tiếp theo trong luận án

III.2.2 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA

Khảo sát, thu thập các tài liệu thực tế về các đá biến chất trao đổi chứa ruby-saphir và các thành tạo liên quan (magma xâm nhập, các đá trầm tích -

carbonat bị biến chất), đứt gãy, đới dập vỡ, nếp uốn Thành lập các mặt cắt, vết

lộ điển hình và lấy các loại mẫu

III.2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT

- Nghiên cứu thành phần vật chất đá biến chất trao đổi và khoáng vật ruby-saphir liên quan

- Nghiên cứu thành phần vật chất các thành tạo liên quan đến biến chất trao đổi, bao

gồm đá magma xâm nhập và đá vây quanh

- Phân tích mẫu đá và khoáng vật: Phân tích các loại mẫu thạch học, microsond, bao thể, hóa (hoá silicat, hoá carbonat), quang phổ plasma ICP, kích hoạt nơtron, khoáng tướng, ngọc học, giác kế

III.2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC TRƯỜNG QUẶNG

Nghiên cứu các các yếu tố cấu trúc địa chất như đứt gãy, khe nứt, đới dập vỡ, nếp uốn; các quan hệ tiếp xúc giữa các đá biến chất trao đổi chứa ruby-saphir và các thành tạo địa chất khác như magma xâm nhập, trầm tích-biến chất lục nguyên - carbonat; các ranh giới thạch địa tầng giữa đá carbonat với các trầm tích biến chất giàu nhôm Xác lập các yếu tố cấu trúc thuận lợi cho thành tạo ruby-saphir

III.2.5 PHƯƠNG PHÁP SO SÁNH

Dự báo mức triển vọng ruby-saphir của các diện tích bằng cách đối sánh với

mỏ chuẩn, luận giải điều kiện thành tạo, xác lập tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm saphir từ kết quả so sánh thành phần vật chất của các đá magma xâm nhập, các đá biến chất trao đổi, các khoáng vật ruby, saphir và các khoáng vật cộng sinh

ruby-CHƯƠNG IV ĐẶC ĐIỂM CÁC ĐÁ BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI CHỨA

RUBY - SAPHIR VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP

Ruby-saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp liên quan đến quá trình biến chất tiếp xúc trao đổi (skarn) giữa granitoid phức hệ Bản Chiềng (GPG/Ebc) và các đá trầm

tích - biến chất lục nguyên - carbonat của hệ tầng Bù Khạng (NP-$1bk) và hệ tầng Mường Lống (C-Pml) Dựa trên vị trí cấu trúc địa chất của các đá skarn, tham khảo

cách phân chia các kiểu đá skarn của Kerrick D M (1977), các đá skarn chứa sahir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp được phân thành 3 kiểu :

ruby Kiểu skarn magma (magmatic skarn), nằm tại tiếp xúc trực tiếp giữa granitoid và đá hoa

- Kiểu skarn mạch (vein skarn), nằm theo khe nứt trong đá hoa

- Kiểu skarn biến chất (metamorphic skarn), nằm theo tiếp xúc giữa đá hoa và

đá biến chất giàu nhôm

Đặc điểm của các kiểu skarn được thống kê ở bảng IV.1

Bảng IV.1: Đặc điểm các kiểu skarn vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

Kiểu skarn Kiểu skarn magma Kiểu skarn mạch Phụ kiểu Kiểu skarn biến chất

plagioclas-pyroxen Phụ kiểu granat- mica

Vị trí thành

tạo

Theo tiếp xúc trực tiếp giữa granitoid

Hình dạng

thân skarn Mạch, thấu kính

Mạch, mạch phân nhánh, thấu kính, bướu, ổ Mạch, thấu kính

Mạng mạch, mạch, thể phân nhánh, thấu kính, bướu, ổ Kiểu phân

đới Song song

Song song, đồng tâm đối xứng hoặc bất đối

Trật tự các

đới

1 Đới calcit

2 Đới calcit + ruby

3 Đới calcit + phlogopit + ruby

Diopsit, scapolit (meionit), phlogopit,

fucsit, spinel, olivin (forsterit), plagioclas,

chondrodit, grosular, uvarovit, ruby, saphir, amphibol

amphibol

Granat (grosular,

andradit), saphir,

mica (margarit, phlogopit, muscovit), clorit, manhetit

IV.1 KIỂU SKARN MAGMA VÀ SKARN MẠCH

Về cơ bản đặc điểm thành phần khoáng vật, hóa học và trật tự phân đới của 2 kiểu skarn này khá giống nhau

a Cấu trúc phân đới và thành phần hóa học (bảng IV.1, IV.1a): Mỗi đới skarn được đặc trưng bởi thành phần nhất định, hàm lượng các hợp phần Al2O3, SiO2,

K2O, Na2O có xu hướng giảm dần từ granitoid sang đá hoa (đới calcit), ngược lại CaO, MgO tăng dần Fe2O3+FeO tăng cao trong đới diopsit Trừ đới diopsit, còn các đới khác đều đói SiO2, dư Al2O3 có chứa Cr2O3, là điều kiện thuận lợi cho thành tạo ruby

b Thành phần khoáng vật (bảng IV.1, IV.15): Các đới đều có bề dày không ổn định, đôi khi số lượng đới không đầy đủ trong mặt cắt Thành phần khoáng vật của đới thường bao gồm một số tổ hợp khoáng vật đặc trưng, ít gặp dạng đơn khoáng

Các khoáng vật trong cùng một đới phân bố không đều Ruby chất lượng cao phân

bố chủ yếu trong đới calcit+phlogopit+ruby và đới calcit+ruby

IV.2 KIỂU SKARN BIẾN CHẤT

IV.2.1 PHỤ KIỂU PLAGIOCLAS-PYROXEN

a Cấu trúc phân đới và thành phần hóa học (bảng IV.1, IV.1a): Đới plagioclas+corindon (ruby, saphir) có thành phần nghèo SiO2, giàu Al2O3 có chứa

Cr2O3 và Fe2O3+FeO, là điều kiện thuận lợi để thành tạo cả ruby và saphir

b Thành phần khoáng vật (bảng IV.1, IV.1a): Thành phần khoáng vật gần tương tự như kiểu skarn magma và skarn mạch, nhưng tỷ lệ các biến thể khoáng vật khác nhau Tỷ lệ albit/anorthit trong plagioclas, hedenbergit/diopsit trong pyroxen, marialit/ meionit trong scapolit, saphir/ruby trong corindon của thành tạo này thường cao hơn so với kiểu skarn magma và skarn mạch

IV.2.2 PHỤ KIỂU GRANAT-MICA

a Thành phần hóa học (bảng IV.1a): So với các kiểu trên thì các đá này có thành phần chủ yếu là Al2O3, giàu Fe2O3 + FeO hơn, là điều kiện thuận lợi cho thành tạo saphir kích thước lớn

b Thành phần khoáng vật (bảng IV.1, IV.15): Thành phần khoáng vật tạo đá của phụ kiểu này phổ biến là granat, mica, nhưng hiếm gặp pyroxen, tỷ lệ andradit / uvarovit trong granat, (margarit + muscovit)/ (fucsit + phlogopit) trong mica của lớn hơn so với các kiểu và phụ kiểu trên Đặc biệt là trong phụ kiểu này chỉ gặp saphir kích thước lớn mà không gặp ruby Các khoáng vật quặng phổ biến là casiterit và manhetit

IV.3 CÁC GIAI ĐOẠN THÀNH TẠO

Căn cứ vào hiện tượng xuyên cắt và chồng gối giữa các thân skarn, quan hệ dịch chuyển, hiện tượng gặm mòn thay thế, các cân bằng pha thành tạo các tổ hợp khoáng vật cộng sinh, mối liên quan đến các pha magma xâm nhập, quá trình skarn được chia thành 3 giai đoạn : giai đoạn 1, giai đoạn 2, giai đoạn 3 Mỗi giai đoạn được đặc trưng bởi những tổ hợp cộng sinh khoáng vật phân bố ở những đới nhất định của skarn (bảng IV.15) Trong đó giai đoạn 2 có ý nghĩa nhất đối với quá trình thành tạo ruby-saphir

Kết quả nghiên cứu cho thấy các tổ hợp khoáng vật cộng sinh với ruby gồm:

Trong kiểu skarn magma và skarn mạch: 1 Plagioclas + ruby; 2 Scapolit +

ruby; 3 Phlogopit + chondrodit + ruby; 4 Rutil + ruby

Trong kiểu skarn biến chất: 5 Plagioclas + corindon (ruby, saphir); 6 Scapolit + corindon (ruby, saphir) (phụ kiểu plagioclas-pyroxen); 7 Granat + margarit + saphir (phụ kiểu granat-mica)