Phân loại địa hóa các đá granitoid mesoi muộn - cenozoi vùng Tây Bắc Việt Nam

MỤC LỤC MỞ ĐẦU...9 CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ BỐI CẢNH ĐỊA ĐỘNG LỰC LIÊN QUAN VỚI CÁC THÀNH TẠO GRANITOID VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM...12 1.1.. Đề tài tập trung nghiên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ BỐI CẢNH ĐỊA ĐỘNG LỰC LIÊN QUAN VỚI CÁC THÀNH TẠO GRANITOID VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM 12

1.1 Lịch sử nghiên cứu 12

1.1.1 Giai đoạn trước năm 1954 12

1.1.2 Giai đoạn sau 1954 13

1.2 Đặc điểm các cấu trúc địa chất 18

1.2.1 Đới cấu trúc Fansipan 18

1.2.2 Đới cấu trúc Tú Lệ 19

1.2.3 Đới cấu trúc sông Đà 20

1.3 Bối cảnh địa chất, địa động lực của khu vực nghiên cứu 22

1.3.1 Rìa lục địa tích cực kiểu Ande (J - K1) do sự hút chìm của vỏ đại dương Pacific xuống dưới vỏ lục địa Âu – Á 22

1.3.2 Đai tạo núi Alpi (K2 - E) Sự va chạm giữa lục địa Ấn Độ và Âu Á 24

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Cơ sở lý thuyết 27

2.1.1 Định nghĩa granitoid 27

2.1.2 Phân loại granitoid của IUGS 28

2.1.3 Địa hóa của granitoid 29

2.1.4 Nguồn gốc của granitoid 31

2.1.5 Bối cảnh kiến tạo hình thành granitoid 32

2.1.6 Phân loại các kiểu I, S, M, A granitoid (kiểu thạch luận) 33

2.1.7 Phân loại granitoid dựa vào bối cảnh kiến tạo 35

2.1.8 Phân loại hóa học granitoid thuộc các bối cảnh kiến tạo chủ yếu

(WPG, ORG, VAG, COLG) 36

2.2 Sơ đồ phân loại mới cho các đá granitoid theo Frost B.R và nnk (2001) 37

2.2.1 Chỉ số Fe (Fe*) 37

2.2.2 Chỉ số kiềm - vôi giản lược (MALI) 38

2.2.3 Chỉ số bão hoà nhôm – Alumina Saturate Index (ASI) 39

2.3 Phương pháp nghiên cứu 40

2.3.1 Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu 40

2.3.2 Phương pháp do vẽ bản đồ địa chất 40

2.3.3 Phương pháp phân tích thạch học dưới kính 40

2.3.4 Phương pháp phân tích hoá silicat 40

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT CÁC ĐÁ GRANITOID MESOZOI MUỘN – CENOZOI VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM 42

3.1 Phức hệ Phusaphin (εγξ J3 – K1 pp) 42

3.2 Phức hệ Mường Hum (εγξ K2 mh) 45

3.3 Phức hệ Dương Qùy (εγξ K2 – E dq) 48

3.4 Phức hệ Yê Yên Sun (γ E1 ys) 51

3.5 Phức hệ Pu Sam Cap (εγξ E2-3 psc) 55

CHƯƠNG 4: PHÂN LOẠI ĐỊA HOÁ CÁC GRANITOID MESOZOI MUỘN – CENOZOI VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM 59

4.1 Phức hệ Phusaphin (εγξ J3 – K1 pp) 59

4.2 Phức hệ Mường Hum (εγξ K2 mh) 63

4.3 Phức hệ Dương Qùy (εγξ K2 – E dq) 65

4.4 Phức hệ Yê Yên Sun (γ E1 ys) 68

4.5 Phức hệ Pu Sam Cap (εγξ E2-3 psc) 71

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.2 Sơ đồ những đơn vị cấu trúc chủ yếu liên quan các thành tạo

granitoid vùng Tây Bắc Việt Nam

08

Hình 2 Biểu đồ phân loại QAPF (modal) cho các đá xâm nhập 17 Hình 2.2 Phân loại granitoid theo chỉ số bão hoà nhôm (dựa trên tỷ lệ

giữa Al2O3/(CaO + Na2O + K2O) - (A/CNK)) (theo Shand, 1927)

19

Hình 2.3 Biểu đồ Q – Ab – Or xác định nhiệt độ kết tinh ở PH2O = 5kb

(Winkler, 1979) cho các đá granitoid

20

Hình 2.4 (a) Biểu đồ tương quan hàm lượng giữa

FeOtot / (FeOtot + MgO) và SiO2 (b) Biểu đồ tương quan giữa (Na2O + K2O - CaO) và SiO2 (theo Frost B.R., 2001)

27

Hình 3.1 Sơ đồ phân bố các thành tạo granitoid vùng Tây Bắc Việt

NNam

30

Hình 4.1 Biểu đồ tương quan giữa FeOtot

/(FeOtot + MgO) và SiO2 của đá granitoid phức hệ Phusaphin

44

Hình 4.2 Biểu đồ tương quan giữa FeOtot

/(FeOtot + MgO) và SiO2 của đá A – granitoid (theo Frost B R và nnk 2001)

44

Hình 4.3 Biểu đồ tương quan giữa (Na2O + K2O – CaO) và SiO2 các đá

granitoid Phusaphin

45

Hình 4.4 Biểu đồ tương quan hàm lượng giữa FeOtot

/(FeOtot + MgO) và SiO2 của các đá granitoid phức hệ Mường Hum

46

Hình 4.5 Biểu đồ tương quan giữa (Na2O + K2O – CaO) và SiO2 của các

đá granitoid phức hệ Mường Hum

46

Hình 4.6 Biểu đồ tương quan hàm lượng giữa FeOtot

/(FeOtot + MgO) và SiO2 của các đá granitoid phức hệ Dương Quỳ

47

Hình 4.7 Biểu đồ tương quan giữa (Na2O + K2O – CaO) và SiO2 của các

đá granitoid phức hệ Dương Quỳ

47

Hình 4.8 Biểu đồ tương quan hàm lượng giữa FeOtot/(FeOtot + MgO) và

SiO2 của các đá granitoid phức hệ Yê Yên Sun

48

Hình 4.9 Biểu đồ tương quan giữa (Na2O + K2O – CaO) và SiO2 của các

đá granitoid phức hệ Yê Yên Sun

48

Hình 4.10 Biểu đồ tương quan hàm lượng giữa FeOtot/(FeOtot + MgO) và

SiO2 của các đá granitoid phức hệ Pu Sam Cap

49

Hình 4.11 Biểu đồ tương quan giữa (Na2O + K2O – CaO) và SiO2 của các

đá granitoid phức hệ Pu Sam Cap

49

DANH MỤC ẢNH, BẢNG BIỂU

Ảnh 3.1 Ban tinh felspat kali trên nền hạt nhỏ thạch anh, felspat bị biotit

hoá của granit granophyr Phusaphin, Văn Bàn, Lào Cai

35

Ảnh 3.2 Kiến trúc granophyr trong granit granophyr Phusaphin, Văn Bàn,

Lào Cai

35

Ảnh 3.3 Granit kiềm hạt nhỏ dạng gneis khối Mường Hum, Lào Cai 36

Ảnh 3.4 Granit kiềm hạt vừa dạng gneis (chứa afdvetsonit) khối Mường

Hum, Lào Cai

36

Ảnh 3.6 Felspat kali bị albit hoá trong granit kiềm khối Dương Quỳ, Lào

Cai

37

Ảnh 3.7 Granit amphibol phức hệ Yê Yên Sun - Nậm Xe – Văn Bàn 37

Ảnh 3.10 Ban tinh thô plagioclaz mọc ghép có đới trạng khảm apatit trong

syenit kiềm khối Tam Đường - xâm nhập Pu Sam Cap

38

Bảng 4.1 Kết quả phân tích hoá nguyên tố chính của các đá phức hệ

Phusaphin

44

Bảng 4.2 Kết quả phân tích hoá nguyên tố chính của các đá granitoid phức

Bảng 4.4 Kết quả phân tích hoá nguyên tố chính của các đá granitoid phức

hệ Yê Yên Sun

48

Bảng 4.5 Kết quả phân tích hoá nguyên tố chính của các đá granitoid phức

hệ Pusamcap

49

Bảng 4.6 So sánh kết quả phân tích theo phương pháp trước đây và phương

pháp mới của Frost B R và nnk ,2001

51

MỞ ĐẦU

Sự phát triển của kinh tế xã hội nói chung đã làm tăng nhu cầu sử dụng tài nguyên thiên nhiên của con người, trong đó có tài nguyên khoáng sản Khoáng sản có vai trò cực kỳ quan trọng và gắn liền với sự phát triển văn minh nhân loại Trong đó nguồn khoáng sản liên quan đến hoạt động magma nói chung và với granitoid nói riêng chiếm một khối lượng lớn và có ý nghĩa vô cùng quan trọng

Vùng Tây Bắc nước ta là một vùng khá phổ biến các đá granitoid, từ lâu đã được nhiều nhà địa chất trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu trong nhiều công trình đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ nhỏ (Lacroix, 1928; Fromaget, 1933; A.E Dovjicov, 1965; Bùi Phú Mỹ và nnk, 1971; Trần Văn Trị và nnk, 1977 ) và chúng được đo vẽ chi tiết hơn trong các loạt bản đồ địa chất 1/50.000 Vùng Tây Bắc Việt Nam (Tô Văn Thụ và nnk, 1997; Lê Văn Đệ, Nguyễn Đình Hợp và nnk,1994, Nguyễn Đình Hợp

và nnk, 1998, Nguyễn Đắc Đồng và nnk, 2002, Dương Quốc Lập, và nnk, 2004…) Đặc biệt có nhiều công trình chuyên sâu về thạch học, thạch luận các đá granitoid cũng như sinh khoáng liên quan (Phan Viết Kỷ, 1972, Nguyễn Kinh Quốc, 1977; Đào Đình Thục, 1981, 1995; Bùi Minh Tâm và nnk, 1994, 1995; Trần Trọng Hòa và nnk, 1996, 2003; Nguyễn Trung Chí và nnk, 1999, 2004; Ching – Ying Lan, 2000; Trần Tuấn Anh

và nnk, 2002, 2004;….) với nhiều quan điểm phân chia khác nhau đã làm cho bức tranh hoạt động granitoid vùng TBVN ngày càng sáng tỏ, trong đó có hoạt động granitoid tuổi Mesozoi muộn – Cenozoi Tuy nhiên, việc phân loại các đá granitoid vùng TBVN ngày càng trở nên phức tạp, không thống nhất, theo nhiều quan điểm khác nhau gây không ít khó khăn cho công tác nghiên cứu tổng hợp tài liệu và công tác Địa chất tiếp theo

Vì vậy, để làm đơn giản hóa việc phân loại, tiết kiệm công sức và kinh phí nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy và chặt chẽ trong việc nghiên cứu thạch luận và sinh

khoáng của các thành tạo granitoid nêu trên, học viên lựa chọn đề tài: “Phân loại địa

hóa các đá granitoid Mesozoi muộn – Cenozoi vùng Tây Bắc Việt Nam” nhằm phân

loại địa hóa các đá granitoid TBVN chỉ bằng các nguyên tố chính trên cơ sở so sánh với các loạt magma, kiểu thạch luận và kiểu kiến tạo granitoid đã được phân chia trước đây, ngoài việc phân loại thạch học theo tiêu chuẩn Quốc tế (IUGS)

Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

Đề tài tập trung nghiên cứu vấn đề phân loại địa hóa của granitoid vùng TBVN, chủ yếu trong diện tích được giới hạn bởi đứt gãy Sông Hồng đến đứt gãy rìa Tây Nam đới Sông Đà nhằm giải quyết các vấn đề sau:

- Nghiên cứu cấu trúc địa chất, các thành tạo granitoid và bối cảnh địa động lực liên quan vùng TBVN

- Phân tích thành phần vật chất các đá granitoid từ đó phân loại các đá granitoid (xác định tên gọi, loạt, kiểu…) theo các phương pháp phân loại trước đó

- Tiến hành phân loại địa hóa mới cho các đá granitoid vùng TBVN Sau đó đối sánh kết quả phân loại địa hóa mới với các kiểu phân chia trước đây và rút ra kết luận

Ngoài phần mở đầu và kết luận, bố cục luận văn gồm các chương:

Chương 1: Khái quát đặc điểm cấu trúc địa chất và bối cảnh địa động lực liên quan với các thành tạo granitoid vùng Tây Bắc Việt Nam

Chương 2: Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Đặc điểm thành phần vật chất các đá granitoid Mesozoi muộn – Cenozoi vùng Tấy Bắc Việt Nam

Chương 4: Phân loại địa hoá các granitoid Mesozoi muộn – Cenozoi vùng Tấy Bắc Việt Nam

Khoá luận được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình và sự quan tâm sâu sắc của TS Nguyễn Trung Chí, Viện Dầu khí Việt Nam – Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn, người đã đưa ra ý tưởng

và giúp đỡ em hoàn thành bản luận văn

Học viên cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, cô giáo trong Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN đã tạo điều kiện cho học viên trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn

Hình 1.1: Sơ đồ phạm vi vùng nghiên cứu

CHƯƠNG 1

KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT

VÀ BỐI CẢNH ĐỊA ĐỘNG LỰC LIÊN QUAN VỚI CÁC THÀNH TẠO

GRANITOID VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM

1.1 Lịch sử nghiên cứu

Diện tích nghiên cứu của luận văn được giới hạn từ đứt gãy sông Hồng ở phía Đông Bắc và đứt gãy sông Đà ở phía Tây Nam Vùng Tây Bắc có những dãy núi cao như dãy Hoàng Liên Sơn với đỉnh cao nhất là Phan Si Pan (cao 3143m)

Diện tích nghiên cứu có vị trí cấu trúc và lịch sử phát triển địa chất rất đặc biệt trong bình đồ cấu trúc lãnh thổ và Đông Nam Châu Á; đã được nhiều nhà địa chất trong, ngoài nước nghiên cứu từ lâu và đến nay vẫn còn nhiều vấn đề cần phải tiếp tục tranh luận và làm sáng tỏ Các thành tạo magma Việt Nam từ lâu đã được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu và đưa ra những sơ đồ phân chia khác nhau Trên cơ sở tổng hợp các tài liệu nghiên cứu đã có, có thể khái quát về lịch sử nghiên cứu địa chất khu vực

và granitoid ở Tây Bắc Việt Nam theo các giai đoạn sau:

1.1.1 Giai đoạn trước năm 1954

Ngay từ thập kỉ đầu tiên của thế kỷ XX, các nhà địa chất Pháp đã áp dụng thuyết địa di và phần nào thuyết trôi dạt lục địa để giải thích các vấn đề của địa chất Đông Dương mà đặc biệt là vùng TBVN

Trong giai đoạn này địa chất Đông Dương nói chung và Việt Nam nói riêng chủ yếu do người Pháp tiến hành Lúc đầu việc nghiên cứu địa chất còn mang tính tản mạn

“Bản đồ địa chất Đông Dương” tỷ lệ 1/4.000.000 (E Fuchs, 1882) chỉ là những nét phác thảo sơ lược về cấu tạo địa chất Đông Dương Deprat J đã có những công trình nghiên cứu chuyên đề hoặc tổng hợp về địa tầng ở Đông Dương và Vân Nam (1913,

1914, 1915) mà thành công nhất là những nghiên cứu về cổ sinh vật trong phân chia địa tầng Jacob C (1921) trong nghiên cứu của mình đã phản ánh rõ nét các địa chất

vùng Bắc Trung Bộ đến hạ lưu Sông Đà Bản đồ địa chất 1:1.000.000 đầu tiên ở vùng Vạn Yên (thuộc TBVN) do L Dussault (1929) thành lập đã thể hiện rộng rãi các yếu tố địa di (các nếp vảy chờm nghịch)

Những quan điểm cơ bản về vị trí địa chất và sự phân chia theo tuổi các thành tạo magma Việt Nam cũng như toàn Đông Dương được chứa đựng chủ yếu trong các công trình nghiên cứu của J Fromaget (1933,1937,1952) trong công trình về địa chất Tây Bắc Bắc Bộ và Thượng Lào đã chia các thành hệ địa chất theo “vật liệu” của

“loạt nền móng” và “loạt Đông Dương – Himalaya” Trong công trình này thuyết địa di vẫn là quan niệm chủ đạo với một số phân chia mới trong địa tầng khu vực và yếu tố cấu trúc địa phương

Trong thời gian này các nhà địa chất Pháp đã đặt nền móng cho việc nghiên cứu thạch luận magma kiềm (aegirin) được mô tả lần đầu tiên trong các đá magma vùng Phong Thổ - Lai Châu bởi Idding (1913) Bouret (1922, 1924) đã mô tả sơ lược các đá xâm nhập và biến chất ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ gồm các syenitogneis nephelin – hastingsit được mô tả ở khối Pia Ma (Tây Bắc Bắc Cạn)

Tiếp đến các đá “cocit” và “tinguait” được mô tả ở Cốc Pìa – Lai Châu (TBVN) bởi Lacroix (1928,1933) dưới dạng các đai mạch cắt syenit kiềm, granit kiềm Trong khi đó Fromaget (1933), cũng phát hiện các đai mạch kiềm như vậy ở Sin Cao – Đông Bắc Lai Châu tiêm nhập vào trong các trầm tích Trias

Lacroix (1933) và Fromaget (1933) cũng mô tả các đá sonkinit và syenit nephelin ở Pin Chải – phía Nam chợ PuTo (Bắc Lai Châu) Các tài liệu phân tích hóa học đá magma nêu trên của các nhà địa chất Pháp có giá trị rất cao trong những nghiên cứu thạch luận sau này

1.1.2 Giai đoạn sau 1954

a Thời kỳ 1960 – 1975

Đầu những năm 60 của thế kỷ trước việc nghiên cứu magma được các nhà địa chất Xô Viết và Việt Nam tiến hành gắn liền với nhiệm vụ đo vẽ bản đồ địa chất và

điều tra khoáng sản ở tỷ lệ trung bình Trong công trình “Bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam” tỷ lệ 1/500.000 (A E Dovjicov và nnk, 1965) lần đầu tiên vùng Tây Bắc Việt Nam được nghiên cứu tương đối đầy đủ về địa tầng, magma, kiến tạo theo quan điểm phân chia các đới tướng đá – cấu trúc Các đá magma kiềm được Izokh (1965) nghiên cứu và xếp vào loạt Fansipan bao gồm các phức hệ Phu Sa Phin, Đèo Mây, Mường Hum – Pia Ma, Nậm Xe – Tam Đường, Yê Yên Sun, Sông Chu – Bản Chiềng,

Pu Sam Cap, Chợ Đồn, có tuổi tuyệt đối tương ứng với Mesozoi muộn – Cenozoi Hầu hết các đá magma loạt Fansipan được định vị trong các đới cấu trúc – tướng đá Fansipan, Sông Hồng, Sông Đà, Võng Tú Lệ, Phu Hoạt và sông Lô

Các công tác đo vẽ địa chất cho từng tờ riêng lẻ tỷ lệ 1/200.000 ở vùng Tây Bắc được thực hiện kế tiếp theo sự chủ biên của các nhà địa chất Nguyễn Xuân Bao (1969), Bùi Phú Mỹ (1971), Nguyễn Vĩnh (1972)… đã có nhiều thành công trong việc phân chia chi tiết về địa tầng, magma, biến chất Các nghiên cứu chuyên sâu về đá magma được Nguyễn Văn Chiển, Lê Đình Hữu, Phan Viết Kỷ, Nguyễn Xuân Tùng (1972) thực hiện và phân chia theo các phức hệ Trong thời kỳ này có một số bài báo đề cập đến các thành tạo đá kiềm ở miền Bắc Việt Nam của Lê Đình Hữu và nnk (1963), Bùi Phú Mỹ (1972), Nguyễn Xuân Tùng (1972), Nguyễn Đức Hân (1973)…

b Thời kỳ năm 1975 đến nay

Sau ngày đất nước ta hoàn toàn thống nhất công tác nghiên cứu địa chất nói chung và magma nói riêng được đẩy mạnh và đã đạt được nhiều thành quả rực rỡ Trong thời kỳ này, công trình đầu tiên nghiên cứu tổng hợp khá chi tiết và hệ thống về địa chất khu vực TBVN là “Những vấn đề địa chất Tây Bắc Việt Nam” do Phan Cự Tiến chủ biên năm 1977 Mặc dù chưa hoàn chỉnh như một chuyên khảo nhưng với nội dung phong phú và nhiều số liệu cũng như luận giải giàu tính thuyết phục đã làm cho hình ảnh địa chất Tây Bắc sáng tỏ và ngày càng hấp dẫn

Trần Văn Trị và nnk (1977), trong công trình “Địa chất Việt Nam phần miền Bắc” đã phân chia vùng Tây Bắc Việt Nam thành các đơn vị cấu trúc như đới phức nếp

lồi sông Hồng, máng chồng Tú Lệ, võng Sông Đà, phức nếp lồi Sông Mã và hoạt động magma xâm nhập theo các thời kỳ và giai đoạn tương ứng với các đới cấu trúc mà chúng định vị

Bản chất phức tạp của địa chất Tây Bắc đã được nhiều công trình nghiên cứu chuyên sâu về địa tầng, magma, kiến tạo, sinh khoáng làm sáng tỏ hơn thêm như công trình của Vũ Khúc, Bùi Phú Mỹ (1985), Trần Đức Lương (1975 – 1977), Nguyễn Xuân Tùng và nnk (1977, 1982, 1986), Nguyễn Nghiêm Minh và Vũ Ngọc Hải (1987), Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị và nnk (1992)…

Trong thời gian này công tác đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ

lệ 1/50.000 được triển khai và đặc biệt ở TBVN những diện tích có triển vọng về khoáng sản và phức tạp về địa chất đều được ưu tiên triển khai, ví dụ các nhóm tờ Thanh Sơn – Thanh Thủy (Nguyễn Đình Hợp, 1989), nhóm tờ Thuận Châu (Lê Văn

Đệ - Nguyễn Đình Hợp, 1994), nhóm tờ Hòa Bình – suối Rút (Nguyễn Công Lượng, 1994)…

Từ những đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ lớn và nghiên cứu thạch học cấu trúc chi tiết đã xác lập được nhiều phức hệ magma kiềm mới như phứ hệ Phong Thổ (Tô Văn Thụ, Bùi Minh Tâm, 1996), phức hệ Dương Quỳ (Nguyễn Trung Chí, Nguyễn Đình Hợp, 1997)… Các thành tạo komatit, carbonatit cũng được xác lập từ những công trình nghiên cứu trong thời kỳ này Nhiều bài báo, báo cáo khoa học trên các tạp chí chuyên ngành các tuyển tập công trình hội nghị địa chất, hội thảo khoa học trong và ngoài nước đã đề cập nhiều đến địa chất và khoáng sản Tây Bắc trong thời gian này như Phan Trường Thị (1975 – 1997), Trần Phú Thành (1978), Lê Thạc Xinh (1978 – 1984), Đào Đình Thục (1981 – 1985)…

Điều đáng chú ý là trong các công trình nghiên cứu địa chất từ năm 1975 đến nay, các quan điểm động của học thuyết kiến tạo toàn cầu mới đã bắt đầu từng bước được vận dụng và phát triển ở nước ta Đó là những công trình của Lê Thạc Xinh và nnk (1975, 1984), Lê Duy Bách (1986, 1987, 1996), Phan Văn Quýnh (1980), Lê Như

Lai (1993 – 1995)….đã mang lại những đóng góp hết sức quan trọng trong luận giải lịch sử tiến hóa địa chất Việt Nam nói chung và TBVN nói riêng, tạo nên một bước ngoặt lớn làm thúc đẩy công tác nghiên cứu địa chất và sinh khoáng khu vực theo hướng định lượng hóa, hiện đại hóa

Hình 1.2: Sơ đồ những đơn vị cấu trúc chủ yếu liên quan các thành tạo granitoid vùng Tây Bắc Việt Nam.

1.2 Đặc điểm các cấu trúc địa chất

Các thành tạo magma ở Tây Bắc Việt Nam được định vị trong một số cấu trúc địa chất và liên quan tới những bối cảnh địa động lực nhất định trong một số giai đoạn của lịch sử phát triển địa chất khu vực

1.2.1 Đới cấu trúc Fansipan

Fansipan là đỉnh núi cao nhất Việt Nam (3143m), là một trong các đỉnh của dãy Hoàng Liên Sơn kéo dài theo phương Tây Bắc – Đông Nam, bên hữu ngạn sông Hồng, qua các tỉnh Lai Châu, Lào Cai và Yên Bái Đới cấu trúc Fansipan được sử dụng trong luận văn hoàn toàn trùng với tướng đá – cấu trúc Fansipan của Dovjicov (1965), nhưng với quan niệm nó là “Đai vỏ lục địa Hoàng Liên Sơn, thuộc lĩnh vực Bắc Bộ - Dương

Tử - Katazia” của Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị (1992), với tuổi hình thành là PaleoProterozoi – MesoProterozoi (PP – MP) và NeoProterozoi – Cambri sớm không phân chia (NP – ε1) Đai vỏ lục địa Hoàng Liên Sơn cùng với đai vỏ lục địa sông Đà

được quan niệm là những “mảnh ngoại lai”, đều mới phiêu trượt trong Paleozoi muộn – Mesozoi, từ Tây Bắc đến dọc theo đứt gãy trượt bằng trái sông Hồng và định vị ở vị trí hiện tại trên bình đồ cấu trúc Trước đó Trần Văn Trị và nnk (1977) đã ghép phần lớn đới Fansipan này với đới sông Hồng của Dovjicov (1965) thành “Đới phức nếp lồi sông Hồng” thuộc hệ uốn nếp Tây Bắc và sau đó Lê Như Lai (1995) cũng ghép như vậy nhưng với tên gọi “Khối cấu trúc Fansipan – sông Hồng”, với quan niệm đứt gãy

sông Hồng chỉ là những phá huỷ chia cắt khối cấu trúc Fansipan – Sông Hồng

Như vậy ranh giới Đông Bắc của đới cấu trúc Fansipan là đứt gãy trượt bằng trái sông Hồng còn ranh giới Tây Nam của đới là đứt gãy phân chia giữa nó với đới cấu trúc sông Đà từ Mai Châu qua Vạn Yên đến Nậm Xe và sang lãnh thổ Trung Quốc Đứt gãy này bị chồng phủ bởi các thành tạo Jura – Creta của đới cấu trúc Tú Lệ, đoạn

từ Mường Khoa đến Than Uyên

Tham gia vào đới cấu trúc Fansipan có các thành tạo biến chất Proterozoi hệ

tầng Lũng Pô (PP lp), Sinh Quyền (MP sq), Sa Pa (NP – ε1 sp), Cam Đường (ε1 cđ),

Bến Khế (ε– O1 bk), các trầm tích hệ tầng Sinh Vinh (O3–S sv), Bản Nguồn (D1 bn)

Các phức hệ magma tiêu biểu cho đới cấu trúc như Bảo Hà (ν1 bh), Ca Vịnh (γ1 cv),

Bản Ngậm – Xóm Giấu (γ2 xg), Po Sen (γ3 ps) và phức hệ đá kiềm Mường Hum “được

xem như là một chỉ thị cho bối cảnh tái cải trước rift của vỏ lục địa Baicalit Hoàng Liên Sơn dọc theo trục Mường Hum – Sa Pa” (Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị, 1992)

Móng kết tinh gồm các đá biến chất (quarzit, amphibolit, đá phiến kết tinh) Proterozoi, bị phủ không chỉnh hợp bởi các đá uốn nếp Paleozoi (chủ yếu là trầm tích lục nguyên tuổi Cambri đến Devon) Một số nơi có lớp phủ trầm tích – phun trào Mesozoi và các thể granitoid nhiều thế hệ xuyên cắt Đới có cấu trúc khối, tạo bởi các

hệ đứt gãy sụt bậc khác nhau

1.2.2 Đới cấu trúc Tú Lệ

Đới cấu trúc Tú Lệ được hình thành vào giai đoạn Jura – Paleogen, nằm kẹp giữa đới cấu trúc Fansipan và sông Đà Nó có ranh giới hoàn toàn trùng hợp với “máng chồng Tú Lệ” của Trần Văn Trị (1977) và “khối cấu trúc Tú Lệ” của Lê Như Lai (1995) Có nghĩa là ngoài diện tích Dovjicov (1965) phân ra dọc Quang Huy, Nghĩa

Lộ, Than Uyên, cấu trúc này còn được kéo dài về phía Tây Bắc theo trục dài của đới và giáp với biên giới Trung Quốc, đồng thời được giới hạn bởi các đứt gãy lớn hai bên giữa Sa Pa và thượng nguồn Nậm Mạ

Nó có dạng bồn trũng lấp đầy các trầm tích phun trào tuổi Jura – Creta Các dải hẹp trầm tích Trias lộ ở rìa (Tây Bắc) và dọc các đứt gãy ở trung tâm Phát triển phổ biến các đới biến chất động lực thẳng đứng đi kèm theo các đứt gãy trong đó đới lớn nhất chạy qua phần trục của võng Biến chất động lực trẻ phổ biến ở các đới Tú Lệ và Fansipan có quan hệ với phức hệ xâm nhập Fansipan

Về mặt địa hình, đới cấu trúc Tú Lệ có độ cao trên dưới 2000m bị phân cách mãnh liệt thành một gờ chia nước lớn của một phần sông Đà và sông Hồng Độ cao của đới không chỉ liên quan với sự nâng cao của “đới chờm mảng Hoàng Liên Sơn” (Lê Thạc Xinh, Nguyễn Văn Đạt, 1984) mà còn do sự nâng lên liên quan với hoạt động vòm nhiệt, hoạt động núi lửa, tạo nón núi lửa vào cuối Mesozoi – đầu Cenozoi

Khi nghiên cứu thành phần vật chất các magma đới cấu trúc Tú Lệ, Nguyễn Trung Chí và nnk (1996, 1997), Nguyễn Đình Hợp và nnk (1997) thấy rằng hoạt động magma chủ yếu xảy ra theo nhiều giai đoạn kế tiếp nhau, vừa thể hiện tính đồng magma giữa xâm nhập và phun trào vừa mang tính tương phản rõ nét, bao gồm các thành tạo phun trào mafic – axit á kiềm phức hệ Nậm Chiến và Phusaphin tuổi (J3 –

K1), các thành tạo phun trào mafic – axit kiềm phức hệ Ngòi Thia, đồng magma với các xâm nhập axit kiềm phức hệ Dương Quỳ tuổi (K2 – E) Các thành tạo granitoid á kiềm quá bão hòa nhôm, không có phun trào đi kèm (phức hệ Yê Yên Sun) đã đánh dấu cho sự khép lại của rift nội lục Tú Lệ vào đầu Paleogen (Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị, 1992)

1.2.3 Đới cấu trúc sông Đà

Đới cấu trúc sông Đà có diện tích trùng với “võng sông Đà” của Trần Văn Trị,

1977 Nó bao gồm địa máng sông Đà cũng như lớp phủ địa di của Fromaget (1941) hoặc phần lớn đới sông Đà, Ninh Bình, Sơn La của Dovjicov (1965) Theo quan niệm của Nguyễn Xuân Tùng và Trần Văn Trị (1992) đới cấu trúc sông Đà như một “Đai vỏ lục địa sông Đà” được hình thành trên vỏ đại dương biển rìa Paleozoi sớm Tây Nam Bắc Bộ thuộc lĩnh vực Bắc Bộ - Dương Tử - Katazia Đai vỏ lục địa sông Đà vào thời

kỳ Carbon muộn – Permi sớm (C3 – P1) và vào Permi muộn – Nori sớm (P3 – T3 n)

Đới cấu trúc sông Đà cũng hoàn toàn phù hợp với “Khối cấu trúc sông Đà” của Lê

Như Lai (1995)

Trong không gian hiện tại đới cấu trúc sông Đà kéo dài từ Bắc Côn Minh (Trung Quốc) theo hướng Đông Nam qua Sơn La, Ninh Bình – Thanh Hóa Phía Tây Nam ngăn cách với đới phức nếp lồi sông Mã của Trần Văn Trị (1977) bởi đứt gãy Thuận Châu hình cánh cung cong dần ra biển, còn phía Đông Bắc tiếp giáp với đới cấu trúc Fansipan bởi các đứt gãy khúc đoạn dọc sườn Đông Nam của Hoàng Liên Sơn mà nhiều nơi đới cấu trúc Tú Lệ vùi lấp và phá hủy hoặc ẩn dưới trũng địa hào Kainozoi

Hà Nội dọc vùng Sơn Tây – Ninh Bình ở lưu vực sông Đáy

Về bản chất kiến tạo của đới cấu trúc sông Đà có biểu hiện sụt lún tạo võng (bồn trũng) gần như liên tục kiểu “võng trong võng” (Lê Như Lai, 1995) Hay nói cách khác nó là một bồn trũng do tách giãn sau cung Mường Lát sông Mã vào Paleozoi sớm, phân cách với đai vỏ lục địa Hoàng Liên Sơn (Fansipan) theo Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị (1992) Các võng này được xem là những cấu trúc tích tụ sản phẩm trầm tích phun trào từ Paleozoi sớm đến Devon muộn hoặc muộn hơn và được đánh dấu bởi các trầm tích như: hệ tầng sông Mã (ε1-2 sm) gồm trầm tích lục nguyên - silic xen đá

phiến lục metabasalt; hệ tầng Bến Khế (ε2–O1 bk) – lục nguyên turbidit, lục nguyên

carbonat dạng flis; hệ tầng Sinh Vinh (O2 – S sv) – carbonat lục nguyên tướng biển

nông phong phú san hô, tay cuộn (kiểu bồn trũng cận lục địa)

Như vậy, đai vỏ lục địa sông Đà được “gắn kết” với đai vỏ lục địa Hoàng Liên Sơn (đới Fansipan) vào khoảng Paleozoi giữa (Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị, 1992)

“Chế độ tái cải trước rift nội lục” (N X Tùng, T V Trị, 1992) xảy ra dọc tuyến sông Đà được đánh dấu bằng một tổ hợp tương phản đặc trưng bao gồm các tập phun trào basalt cao kali, trachibasalt và một lượng trachiliparit xen kẹp với các trầm tích lục nguyên – carbonat và carbonat hệ tầng Bản Diệt (C2 – P1 bd)

Vào thời kỳ Pecmi giữa đến Trias muộn, do hệ quả vận động tách giãn theo các

hệ đứt gãy dọc sông Đà, các bồn trũng trước rift và rift nội lục được hình thành

Các thành tạo rift nội lục sớm nhất là các basalt olivin – trachibasalt trong hệ tầng Cẩm Thủy (P2 ct) (Đào Đình Thục và nnk, 1995) Ở phần cao của mặt cắt trũng

sông Đà có các tầng lục nguyên – mảnh vụn, carbonat và carbonat – lục nguyên của hệ tầng Viên Nam (P3 – T1 vn), Cò Nòi (T1 cn), Đồng Giao (T2a đg), Nậm Thẳm (T2l nt),

Mường Trai (T2-3 mt), Nậm Mu (T3c mn), còn ở phần trên cùng là các trầm tích lục địa

màu đỏ chứa than đặc trưng suối Bàng (T3 n-r sb)

Sự khép lại của rift sông Đà được tiếp theo bằng sự mở ra của rift lục địa Tú Lệ Rift này phát triển chồng gối lên trên các thành tạo cổ hơn của cấu trúc sông Đà và cấu trúc Fansipan (Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị, 1992)

1.3 Bối cảnh địa chất, địa động lực của khu vực nghiên cứu

Các phức hệ granitoid thời kỳ Mezozoi muộn – Cenozoi như Phusaphin (γξJ3 –

K1 pp), Mường Hum (εγξK2 mh), Dương Quỳ (εγξK2 – E dq), Yê Yên Sun (γE1 ys),

Pusamcap (εγξE2-3 pc) và các đá kiềm liên quan tuổi Paleogen (E) đều phân bố trong

các cấu trúc Fansipan, Sông Đà và Tú Lệ Tuy nhiên, theo tuổi hình thành của các granitoid kiềm và á kiềm nêu trên thì chúng có thể là sản phẩm của hoạt động tách giãn liên quan tới 2 bối cảnh địa động lực của khu vực nghiên cứu từ J – K cho đến ngày nay, đó là:

1.3.1 Rìa lục địa tích cực kiểu Ande (J - K 1 ) do sự hút chìm của vỏ đại dương Pacific xuống dưới vỏ lục địa Âu – Á

Theo Phan Trường Thị (1996) vào thời đoạn này kể từ Jura sớm đến Creta sớm các đai vỏ lục địa Fansipan, Sông Đà và Tú Lệ đã được ghép nối vào cuối Paleozoi và trở thành một bộ phận của bán đảo Đông Dương thuộc mảng Âu – Á Về phía Đông của lục địa Âu – Á và Đông Bắc, Đông Nam bán đảo Đông Dương đã xảy ra sự đụng

độ giữa các lục địa đã cố bền vững với mảng Thái Bình Dương Di chỉ của đới hút chìm đã bị che khuất bởi các cung đảo hiện tại Trên bình đồ hiện đại phải lưu ý một điều là vị trí của những đối tượng quan hệ với nó trong lịch sử phát triển địa chất rất khác xa với ngày nay (hình 1.3)

Sự xuất hiện các đai xâm nhập – phun trào kiềm – vôi dọc bờ biển từ Đông Bắc đến Đông Nam Trung Quốc và Đông – Đông Nam bán đảo Đông Dương (từ Nha Trang đến Nam Côn Sơn) hình thành đai ngoài của đai núi lửa Thái Bình Dương rất mãnh liệt vào Jura muộn và Creta sớm (J3 – K1) Khuynh hướng tiến hóa magma từ thuần túy kiềm – vôi với ưu thế acid (dacit và ignimbrit) Và cuối cùng là kiểu á kiềm cao kali rồi đột ngột kết thúc bởi những pha rời rạc mafic (diaba, dolerit )

Các tài liệu nguyên tố vết chuẩn hóa với MORB và tỷ lệ đồng vị Sr87

/Sr86 thay đổi trong khoảng 0,704 ÷ 0,708 cũng cho thấy xu hướng nói trên đồng thời xác

Hình 1.3: Sơ đồ địa cơ động Đông Nam Á trong Jura

(Mô phỏng theo Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị, 1992;

Daly và nnk, Holloway, 1982)

1 - Vỏ lục địa thực thụ; 2 - Vỏ lục địa chuyển tiếp sinh dọc Đông Đài Loan, Philippin,

Nam Côn Sơn – Natura và Java; 3 - Vỏ đại dương; 4a – Andesit;

4b: Dacit – Liparit; 5a – Granit; 5b: Granit – Granosyenit;

6 - Đới hút chìm vỏ đại dương

nhận nguồn sinh magma thuộc vỏ chuyển tiếp liên quan đến hút chìm Phương thức hoạt động bắt đầu bằng phun trào, phun nổ, kết thúc bằng hoạt động xâm nhập, phun

nổ và xâm nhập nông, hình thành nên các đai núi lửa – pluton có đặc trưng dạng tuyến

(Trần Khắc Tường và nnk, 1990; Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị, 1992; Phan Trường Thị, 1996)

Trong bình đồ cấu trúc nêu trên, theo các tài liệu được công nhận rộng rãi cho thấy rằng ở phía ngoài rìa Tây Nam Đông Nam Á có tồn tại một đới hút chìm vỏ đại dương Tethys đang bị thu hẹp mãnh liệt nhường chỗ cho vỏ đại dương của Ấn Độ Dương đang được mở ra Đới này nghiêng về lục địa Đông Nam Á và chi phối sự hình thành của đai granit chứa thiếc nổi tiếng kéo qua Đông Miến Điện, Tây Thái Lan, Tây bán đảo Malay đến các Đảo Thiếc (N X Tùng, T V Trị, 1992)

1.3.2 Đai tạo núi Alpi (K 2 - E) Sự va chạm giữa lục địa Ấn Độ và Âu Á

Lịch sử địa động Đông Nam Á trong Creta muộn – Paleogen được đặc trưng: (1) Vận động theo chiều kim đồng hồ để vào cuối giai đoạn miền nay đạt tới vị trí gần gũi so với hiện tại (2) Trượt bằng mãnh liệt dọc theo các đứt gãy hướng Tây Bắc – Đông Nam ở cả vùng miền Tây Nam như đứt gãy Lai Châu – Luang Prabang – Pursat,

Hạ lưu sông Mê Kông… (3) Vận động co rút kèm theo xiết ép của vỏ lục địa ở Tây Bắc Đông Nam Á và vận động tác giãn của vỏ này ở phía Đông Nam (P Tapponnier

và nnk, 1990; N X Tùng và T V Trị 1992)

Các hình ảnh địa động trên liên quan chặt chẽ với sự kiện địa động quan trọng xảy ra ở Đông bán cầu Từ Creta muộn và đặc biệt trong Paleogen toàn miền Trung Á chịu sức ép đến cả từ 2 phía Nam và Bắc (N X Tùng và T V Trị 1992)

Vào Paleogen sớm, Ấn Độ va chạm với Tibet thúc đẩy quá trình tạo núi Himalaya và tiếp tục hội tụ các vi mảng lục địa ở trung phần Âu – Á gây nên quá trình tạo núi Alpi Trong Paleogen giữa, Australia đã tách khỏi Nam Cực và di chuyển về phía Bắc Vào Paleogen muộn, hệ cung đảo đại dương được tạo thành ở Nam Thái Bình Dương (N X Tùng và T V Trị 1992) Về phía đông châu Á, một hệ thống đứt gãy tỏa tia xuất phát từ Bắc Tibet tỏa rộng về Đông – Đông Nam đã bao trùm toàn Trung Quốc và Đông Nam Á Kiến tạo tách giãn chế ngự rìa Đông và Đông Nam Á

Nó là nguyên nhân hình thành các biển rìa mới (bao gồm cả biển Đông)

Hình 1.4: Sơ đồ địa cơ động Đông Nam Á trong Creta

(Mô phỏng theo Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị, 1992;

Trong giai đoạn này ở lục địa Đông Nam Trung Quốc và Đông Đông Dương liên quan với trường ứng suất ép nén (K2) lần lượt từ trong ra ngoài lục địa xác lập được 2 đai magma có dạng chữ S lớn là đai granit chứa thiếc Đông Dương – Katazia (đai trong) và đai núi lửa – pluton Nam Đài Loan – Hải Nam – Nam Trung Bộ (đai ngoài) (theo Nguyễn Xuân Tùng, 1982) Trong phạm vi bán đảo Đông Dương đai granit chứa thiếc có bề rộng 30 – 50km (đai trong) uốn lượn qua các vùng Pia Oắc, Tam Đảo, Tây Thanh Hóa, Bù Khạng, Thà Khẹt, Savanakhet (đoạn cong về Tây của cấu trúc S), Trà My, Ma Ti, Núi Chứa Chan (đoạn cong về Đông) liên quan với các khối granit hình thành trong vỏ lục địa bị co rút hoặc có độ dày lớn và cố kết bền vững chúng có thành phần granit 2 mica, granit porphyr và porphyr syenit, thuộc loạt á kiềm quá bão hòa nhôm Các đá núi lửa – pluton (đai ngoài) liên quan đến sự va chạm của Thái Bình Dương với lục địa Đông Nam Á ở phía Đông Sau giai đoạn nén ép là giai đoạn tách giãn (E) phát sinh các phun trào và xâm nhập mafic – trung tính axit kiềm, xâm nhập nông và hệ đai mạch (hình 1.4)

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Cơ sở lý thuyết

2.1.1 Định nghĩa granitoid

Theo từ điển phân loại đá magma và giải thích các thuật ngữ xuất bản lần thứ 2

(R W Le Maitre, 2002) định nghĩa “granitoid là một thuật ngữ được dùng cho các đá

xâm nhập nhóm acid nhưng có thành phần khác nhau, ngày nay nó được dùng phổ biến như một từ đồng nghĩa với đá granit, có nghĩa là bất kỳ một đá xâm nhập nào có thành phần chủ yếu gồm thạch anh, feldspat kiềm và plagioclase Hiện nay các đá granitoid được phân chia trên biểu đồ phân loại các đá xâm nhập QAPF (Streckeisen, 1976) với các “trường” granit, granodiorit hoặc tonalit” (hình 2.1)

2.1.2 Phân loại granitoid của IUGS

Theo IUGS, việc phân loại cơ bản các đá magma phải dựa vào số lượng và

thành phần khoáng vật định mức (modal minerals) của đá, hay còn gọi là phân loại modal; có nghĩa là phải dựa vào tỷ lệ tương quan của các nhóm khoáng vật có mặt

trong đá được xác định dưới lát mỏng thạch học, trong đó các khoáng vật định mức theo số lượng được xác định như sau:

Q = thạch anh, tridymit, cristobalit

A = felspat kiềm bao gồm orthoclas, microclin, perthit, anorthoclas,

sanidin và plagioclas anbit (An0 đến An5)

P = plagioclase (An5 đến An100)và scapolit

F = các felspathoid hay foid bao gồm nephelin, leucit, kalsilit, analcim,

sodalit, nosean, hauyn, cancrinit và giả leucit

M = các khoáng vật mafic (bao gồm cả khoáng vật màu) và có liên quan,

ví dụ: mica, amphibol, pyroxen, olivin, các khoáng vật không thấu quang, các khoáng vật phụ (như zircon, apatit, titanit,), epidot, allanit, granat, melilit, monticelit , carbonat nguyên sinh

Các nhóm Q, A, P và F đƣợc gọi là các khoáng vật felsic, trong khi các khoáng vật của nhóm M đƣợc coi là các khoáng vật mafic, theo quan điểm của hệ thống phân loại modal

Quartzolit

Granitoid giµu th¹ ch anh

Granit

granit

Syeno- granit

Monzo- diorit

Grano-To na lit

Monzodiorit th¹ ch anh Monzogabro th¹ ch anh Diorit th¹ ch anh Gabro th¹ ch anh Anorthosit th¹ ch anh Diorit Gabro Anorthosit

Monzodiorit Monzogabro

Diorit chøa foid Gabro chøa foid Anorthosit chøa foid

Monzodiori chøa foid Monzogabro chøa foid

Monzosyenit foid

S ye nit foid

Syenit feldspar kiÒm

chøa foid

Syenit chøa foid

Monzonit chøa foid

Monzonit th¹ ch anh

Syenit th¹ ch anh

eldsp ar

Hình 2.1:Biểu đồ phân loại QAPF (modal) cho các đá xâm nhập

( theo Streckeisen, 1976) Các góc của tam giác kép là Q= thạch anh, A= felspat kiềm, P= plagioclas và F= foid

Tổng của Q + A + P + F + M = 100% Tuy nhiên, chú ý rằng trong đó không bao giờ có nhiều hơn 4 thông số, bởi lẽ các khoáng vật trong nhóm Q và F loại trừ nhau, có nghĩa là nếu có Q thì không có F và ngược lại

Các khoáng vật tạo đá chính của granitoid là thạch anh, feldspat kiềm và/hoặc plagioclase, khoáng vật màu (biotit, muscovit, amphibol, pyroxen ) không vượt quá 5 – 10% trong granit và không quá 15% trong granodiorit

Khoáng vật phụ: zircon, titanit (sphen), apatit, orthit (allanit), granat, cordierit, turmalin

2.1.3 Địa hóa của granitoid:

- Địa hóa nguyên tố chính (major elements):

Các đá granitoid thuộc nhóm đá acid (hay felsic) có hàm lượng SiO2 > 63%

Trong nhóm đá acid, còn có các đá núi lửa hay phun trào (rhyolit – dacid) và đá nông hay đá mạch (pegmatit, alaskit ) Các đá granit, granit feldspar kiềm thường có hàm lượng K2O cao và Na2O thấp hơn granodiorit, tonalit và ngược lại

Dựa vào mối tương quan giữa SiO2 – (Na2O + K2O), Cox và nnk (1979) đã xây dựng biểu đồ phân loại gọi tên cho các đá magma cả xâm nhập và phun trào với quan niệm các nhóm đá magma có cùng thành phần nhưng khác tướng (xâm nhập và phun trào) Trên biểu đồ này M Wilson (1989) đã đưa thêm đường cong phân chia hai loạt kiềm (AL) và á kiềm (SA) của Miyashiro (1968)

Dựa vào tương quan của ∑(Na2O + K2O) – FeO – MgO để phân biệt các đá granitoid loạt kiềm – vôi (CA) và loạt tholeit (TH) trong loạt á kiềm (SA)

Trên cơ sở tương quan giữa chỉ số kiềm – Alkaline Index (AI) = Al2O3/(Na2O +

K2O) và chỉ số Shand (1943) hay còn gọi là chỉ số bão hòa nhôm (ASI) (mol) =

Al2O3/(CaO + Na2O + K2O) để phân chia ra: Các đá granitoid quá bão hoà kiềm -

“Peralkaline” khi Al2O3/(Na2O + K2O) < 1; Các đá granitoid quá bão hoà nhôm -

“Peraluminous” khi Al2O3/(CaO + Na2O + K2O) > 1; và granitoid bão hòa nhôm -

“Metaluminous” khi Al2O3/(CaO + Na2O + K2O) < 1 Nhằm phân biệt nguồn gốc của

granitoid được hình thành từ manti, lớp vỏ lục địa, và nguồn gốc trộn lẫn giữa vỏ và manti

Hình 2.2: Phân loại granitoid theo chỉ số bão hoà nhôm (dựa trên tỷ lệ giữa Al 2 O 3 /(CaO + Na 2 O + K 2 O) - (A/CNK)) (theo Shand, 1927)

Dựa vào tỷ lệ các oxyt Fe+2

và Fe+3, Ishihara(1977) và Czemanske (1981) đã

chỉa ra loạt ilmenit và magnetit granit để chỉ ra nguồn gốc vỏ và dưới vỏ của granitoid

- Địa hóa nguyên tố vết (trace elements):

Đặc điểm nguyên tố vết và đồng vị của đá magma là những thông tin đặc biệt về nguồn gốc magma cũng như bối cảnh địa động lực hình thành chúng trong tự nhiên

Tùy theo từng loại đá granit (peralkaline, peraluminous, metaluminous ) mà các

nguyên tố vết (các nguyên tố đất hiếm – REE, nguyên tố có trường lực mạnh – HFSE như Ti, Ta, Nb, Zr, Hf, Y) có sự phân bố khác nhau trong pha lỏng khi nóng chảy từng phần hoặc kết tinh phân đoạn Sự phân bố của các nguyên tố vết trong đá magma nói chung thường được biểu diễn bằng việc chuẩn hóa với hàm lượng các nguyên tố vết của thiên thạch (chondrit), basalt sống núi đại dương (MORB), manti nguyên thủy (PM) hoặc granit sống núi đại dương (ORG) Ngoài ra, đối với các đá granitoid trên

biểu đồ nhện REE, dị thường âm/dương của Eu thường chỉ thị cho số lượng của

2.1.4 Nguồn gốc của granitoid

Thành phần khoáng vật normative của granit là Q, Ab, Or được tính toán từ

thành phần hóa học nguyên tố chính theo phương pháp CIPW

C, nếu ở đường cong địa nhiệt

40oC/km và P = 0,7GPa thì điểm nóng chảy ở 620oC (Clarke, 1992)

Ở vào khoảng 680oC và 0,5 GPa muscovit bắt đầu bị dập vỡ và nước thoát ra

Do phản ứng khử nước này mà đường cong nóng chảy bão hòa H2O xuất hiện, nước ngay lập tức làm gia tăng sự nóng chảy Phản ứng có thể xảy ra: Mu + Plag + Qtz = Kfs + Sil + Melt Chỉ khi biotit bắt đầu dập vỡ ở 760o

C thì thể nóng chảy granit được hình thành mới trở nên linh động và dâng lên như magma thực thụ

Hầu hết các đá granitoid xuất hiện ở gần rìa mảng hút chìm cổ hoặc hiện đại, do các magma acid điển hình là rất nhớt, nói chung, chúng dâng lên hết sức chậm và có xu thế nguội lạnh ở dưới sâu Đôi khi, các magma đó dâng lên tới bề mặt và khi đó lượng nước của chúng khá cao, chúng sẽ phun trào thành rhyolit

Có các loại magma acid như sau:

+ Do phân dị từ magma basalt

+ Magma acid kiểu độc lập (no silic, sản phẩm chủ yếu là rhyolit, dacid )

+ Magma acid kiểu chuyển tiếp giàu CaO, Al2O3 có thành phần từ trung tính đến acid và phổ biến các đá vụn núi lửa

+ Magma acid kiểu ignimbrit (giàu chất lưu – dạng phun nổ)

2.1.5 Bối cảnh kiến tạo hình thành granitoid

Các nghiên cứu cho đến nay đều cho thấy rằng: Granitoid nói riêng và các đá magma acid nói chung được hình thành trong các giai đoạn tạo núi, không tạo núi và chuyển tiếp giữa 2 giai đoạn này là giai đoạn sau tạo núi, cụ thể trong các bối cảnh kiến tạo chủ yếu sau:

- Giai đoạn tạo núi – Orogenic:

+ Bối cảnh cung đảo đại dương (OIA) – xuất hiện các đá granit cung núi lửa

(VAG)

+ Bối cảnh rìa lục địa tích cực (ACM) hoặc cung lục địa: xuất hiện các granit

cung lục địa (CAG)

+ Bối cảnh va chạm lục địa – lục địa: xuất hiện các đá granit va chạm lục địa –

Continental Collision Granite (CCG)

- Giai đoạn Sau tạo núi ( Post – Orogenic)

+ Bối cảnh nâng/sụt lục địa sau tạo núi: xuất hiện các đá granit sau tạo núi –

Post – Orogenic granit (POG)

- Giai đoạn không tạo núi – Anorogenic

+ Bối cảnh rift, hot spot lục địa: xuất hiện các granitoid của vỏ lục địa không

tạo núi trong các bối cảnh không liên quan nguồn gốc với tạo núi nén ép Ví dụ như hot

spot, đới tách giãn hoặc rift lục địa, rift lụi tàn (aulacogen) thường bên trong (nội)

mảng lục địa (WPG)

+ Bối cảnh sống núi đại dương, đảo đại dương: xuất hiện kiểu granit sống núi

đại dương – Ocean Ridge Granite (ORG) còn gọi là plagiogranit đại dương (OP)

2.1.6 Phân loại các kiểu I, S, M, A granitoid ( kiểu thạch luận)

Theo thành phần địa hóa và nguồn gốc của các đá granitoid Chappell và White (1974, 1979, 1983); Collins và nnk (1982); Whalen, J B và nnk (1987) đã chia ra các kiểu S, I, M, A – granitoid Trong đó :

+ Kiểu I – granitoid: bao gồm các đá granitoid được kết tinh từ dung thể

magma bắt nguồn từ sự nóng chảy từng phần của vật liệu nguồn magma (Igneous)

mafic của manti Kiểu này tương ứng với loạt magnetit granit của Ishihara (1977) Granit kiểu I được thành tạo ở rìa các tấm lục địa, bên trên các đới hút chìm (subduction) và đôi khi trong các đới nâng hay sụt vỏ lục địa sau tạo núi

+ Kiểu S – granitoid: bao gồm các đá granitoid được kết tinh từ dung thể

magma bắt nguồn từ sự nóng chảy từng phần của các đá trầm tích (Sedimentary) của

vỏ lục địa Kiểu này tương ứng với loạt Ilmenit granit của Ishihara (1977) Granit kiểu

S được thành tạo chủ yếu ở các đới va chạm lục địa – lục địa, ít hơn ở rìa lục địa tích cực và trong các đới nâng hay sụt vỏ lục địa sau tạo núi

Leucogranit (với

sự biến thiên hẹp)

Granit cao kali (± syenit) Khoáng vật Hbl, Bio, Cpx Hbl, Bio, Mgt, Bio, Cord, Ilm, Bio, Mgt, Hbl

đặc trưng Sfe (± Ort) Mus, Gra, Mona kiềm

Trước  đồng kiến tạo

Cung magma hoặc tạo núi va chạm

Tạo núi va chạm Rift lục địa (?)

(không tạo núi)

Nguồn

magma

Kết tinh phân đoạn từ MORB

Kết tinh phân đoạn của CAB (hoặc IAB)

Nóng chảy từng phần các đá trầm

tích

Nóng chảy từng phần của lớp dưới vỏ

Bảng 2.1: Đặc trưng chủ yếu của 4 kiểu granitoid

+ Kiểu A – granitoid: bao gồm các đá granitoid được kết tinh từ dung thể

magma bắt nguồn từ sự nóng chảy từng phần của lớp dưới vỏ (lower crust) của lục địa bởi tác dụng của vòm nhiệt dâng lên từ manti (hotspot hoặc plume) trong các rift lục địa hoặc tách giãn sau va chạm (nói chung trong chế độ phi tạo núi – Anorogenic) Ngoài ra, granit kiểu A còn được tạo thành do kết tinh phân đoạn của magma basalt

kiềm trong mảng lục địa (Eby, 1990) Tiếp đầu ngữ A ở đây ngoài ý nghĩa “Anorogen” còn bao hàm cả “Alkaline”- kiềm và “Anhydrou”- không chứa nước hay “khô”

+ Kiểu M – granitoid: là các đá granitoid được phân dị kết tinh trực tiếp từ

nguồn manti, cho đến nay mới chỉ gặp các xâm nhập ở cung chưa trưởng thành và

“plagiogranit” đại dương ở trong các ophiolit vỏ đại dương và cả trong các basalt đảo đại dương (OIB) bị xói mòn (như ở Iceland)

Chúng cũng được phân biệt rõ trên biểu đồ phân bố các nguyên tố không tương hợp trong các granite kiểu M, I, S và A được chuẩn hóa với N – MORB

2.1.7 Phân loại granitoid dựa vào bối cảnh kiến tạo

Cung đảo

đại dương

Rìa lục địa tích cực

Xô húc lục địa

Sự nâng lên /sụt xuống sau tạo núi

Rift lục địa, điểm nóng

MOR, cung đảo dại dương

Ví dụ

Bougain -

Villle Đảo Solomon

Thể nền Cordilleran trung sinh ở Tây Mỹ

Manaslu và Lhotse của Nepan

Khối xâm nhập Late Caledoni của Anh

Rift Oslo, điểm nóng Yellowstone

Ophiolit Oman và Troodos

– M

Bão hoà nhôm

Kiềm- vôi

Kiểu I, S

Bão hoà nhôm đến quá bão hoà nhôm

Kiềm-vôi

Kiểu S

Quá bão hoà nhôm

Kiềm-vôi

Kiểu I, S, A

Bão hoà nhôm đến quá bão hoà nhôm

Kiểu đá Điorit thạch anh ở

cung

trưởng

thành

Tonalit, granodiorit

> granit hoặc gabro

Migmatit, leucogranit

Granodiorit tương phản + gabro –diorit

Granit, syenit, gabro – diorit

Plagio –granit

Biotit, Mus, Hbl, Grt, Als, Crd

Horblend >

biotit

Hbl, biotit, aegirin, fayalit, Rbk, arfved

Bazan và rhyolit

Dung nham kiềm, tuf

MORB và bazan đảo đại dương

COLG Granit va chạm mảng

WPG – ORG granit nội mảng, granit sống núi đại dương

IAG Granit cung đảo

CAG Granit cung lục địa

CCG Granit va chạm lục địa

POG Granit sau tạo núi

RRG, CEUG Rift / hotspot

OP Plagio –granit đại dương

Nóng chảy từng phần của vật liệu

vỏ tái sinh

Nóng chảy từng phần lớp dưới vỏ + manti và một phần vỏ trung gian

Nóng chảy từng phần của manti hay lớp dưới

vỏ (khử nước)

Nóng chảy từng phần của manti và kết tinh phân đoạn

Nhiệt của vỏ + nhiệt manti

Hot spot, manti đoạn nhiệt manti dâng lên

Bảng 2.2: Phân loại granitoid dựa vào bối cảnh kiến tạo

(After Pitcher, 1983, 1993; Barbarin, 1990)

2.1.8 Phân loại hóa học granitoid thuộc các bối cảnh kiến tạo kiến tạo chủ yếu (WPG, ORG, VAG, COLG)

De la Roche và nnk, 1980 đã sử dụng biểu đồ biến thiên trên cơ sở kết hợp các tham số nguyên tố chính để phân loại các đá núi lửa và xâm nhập Batchelor và Bowden (1985) sử dụng biểu đồ “R1 – R2” [R1 = 4Si – 11(Na + K) – 2 (Fe + Ti) và R2

= 6Ca + 2Mg + Al] để thử phân biệt các đá granitoid với các bối cảnh kiến tạo khác nhau Maniar và Piccoli (1989) cũng sử dụng phổ biến thiên rộng của các nguyên tố chính để phân biệt các nhóm granitoid thuộc các bối cảnh kiến tạo kiến tạo khác nhau Pearce và nnk (1984) đã sử dụng kết hợp các nguyên tố vết như là Nb - Y, Ta -

Yb, Rb - (Y + Nb), và Rb - (Yb + Ta) để phân biệt các kiểu granitoid sau:

(1) Granitoid va chạm với 2 phụ kiểu đồng va chạm (syn_COLG) và sau va chạm (post_ COLG);

(2) Granitoid cung núi lửa (Volcanic arc granite – VAG) với các phụ kiểu đảo đại dương – IAG và cung lục địa – CAG;

(3) Granitoid sống núi đại dương – ORG;

hoặc Fe* = FeOtot/(FeOtot + MgO);

+ MALI = (Na2O + K2O – CaO);

+ ASI = Al/(Ca –1,67P + Na + K)

2.2.1 Chỉ số Fe (Fe*)

Tham số phân loại thứ nhất dựa trên tỉ số FeO/(FeO + MgO) (hoặc tỉ số FeOtot/(FeOtot + MgO)) của đá Bởi vì chỉ số Fe (Fe*) không liên quan đến tính kiềm của một loại đá, nên việc sử dụng các thuật ngữ “vôi – kiềm” (CA) và “tholeit” (TH) là chưa chính xác và cần một tên gọi thích hợp hơn để áp dụng là “ferroan” (giàu Fe) và

“magnesian” (giàu Mg) Đá có chỉ số Fe < 0.5 thì trong đá số phân tử Mg phong phú hơn Fe

Chỉ số Fe thích hợp cho hầu hết các granitoid có thể phân chia đƣợc Fe2+

Chỉ số Fe (Fe*) chia các đá granitoid thành 2 loại granitoid giàu sắt hoặc granitoid giàu magiê Biến số này chuyển tải thông tin về lịch sử phân dị, nguồn gốc của magma granit Ví dụ, các granitoid giàu sắt có nguồn gốc bazan (Frost & Frost, 1997), ngƣợc lại các granitoid giàu magiê liên quan đến magma cung đảo

Hình 2.4: (a) Biểu đồ tương quan hàm lượng giữa FeO tot

/ (FeO tot + MgO) và SiO 2 vạch định ranh giới giữa granitoid giàu sắt và giàu magiê,

trên biểu đồ này cũng thể hiện cả số Fe

(b) Biểu đồ tương quan giữa (Na 2 O + K 2 O – CaO) và SiO 2 phân định ra các

loạt kiềm, kiềm – vôi, vôi – kiềm và vôi.

2.2.2 Chỉ số kiềm - vôi giản lược (MALI)

Tham số thứ hai trong hệ thống phân loại mới là chỉ số kiềm vôi giản lược (MALI), dựa trên hệ thống phân loại kiềm – vôi của Peacok (1931) Chỉ số kiềm vôi giản lược (MALI) chia các đá granitoid thành các loạt magma kiềm, kiềm – vôi, vôi – kiềm và vôi

Chỉ số MALI thể hiện thành phần và sự phong phú của felspat trong đá; sự thay đổi của chỉ số kiềm – vôi do nguồn gốc magma, lịch sử quá trình phân dị hoặc thành phần nóng chảy từ vỏ Trong các đá leucogranit quá bão hoà nhôm thì chỉ số MALI còn phản ánh sự thay đổi áp suất nước tại thời điểm nóng chảy (Holtz & Johannes, 1991; Patinox & Harris, 1998)

2.2.3 Chỉ số bão hoà nhôm – Alumina Saturate Index (ASI)

Tham số cuối cùng trong hệ thống phân loại là chỉ số bão hoà nhôm (ASI) (Shand, 1943) Nó được định nghĩa bằng tỷ số Al/(Ca – 1.67P + Na + K)

Dựa vào chỉ số bão hoà nhôm (ASI) thì đá granitoid được chia ra các loại quá bão hoà kiềm – “peralkaline”, bão hoà nhôm – “metaluminous” và quá bão hoà nhôm –

“peralumious”

+ Nếu đá có ASI > 1.0 đá được gọi là quá bão hoà nhôm (peralumious), thường chứa corindon (normative), muscovit, cordierit, granat Nếu quá bão hoà nhôm yếu hơn thì trong đá xuất hiện biotit Hầu hết chúng có nguồn gốc trầm tích (Chappell & White, 1974), nguồn của đá bão hoà nhôm mạnh là do các đá sáng màu bão hoà nhôm chứa biotit nóng chảy (Miller, 1985) hoặc do sự nóng chảy cùng với nước dư thừa trong đá mafic (Ellis & Thompson, 1986)

+ Trường hợp ASI < 1.0 nhưng tổng phân tử (Na + K) < số phân tử Al thì đá bão hoà nhôm (metaluminous); trong các đá này chứa horblend, augit, nhưng không có muscovit cũng như các khoáng vật feromagnesian natri

+ Nếu ASI < 1.0 và (Na + K) > Al đá thuộc loại quá bão hoà kiềm (peralkaline) Trong đá dư thừa kiềm (sau khi thành tạo felspat) đi vào silicat feromagnesian Trong các đá quá bão hoà kiềm yếu, khoáng vật đặc trưng là horblend, nhưng khoáng vật chỉ

thị cho đá quá bão hoà kiềm mạnh là amphibol kiềm và pyroxen kiềm natri

Chỉ số bão hoà nhôm chủ yếu được xác định dựa vào thành phần của miền nguồn và bản chất của quá trình nóng chảy

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu

Tổng hợp, thu thập những tài liệu đã có về địa chất, thạch học, địa hoá, khoáng vật của các thành tạo magma, cấu trúc kiến tạo và các vấn đề có liên quan của vùng nghiên cứu

2.3.2 Phương pháp do vẽ bản đồ địa chất

Phương pháp đo vẽ bản đồ địa chất nhằm khảo sát và phân tích các yếu tố cấu trúc, quan hệ của các thành tạo magma với đá vây quanh và quặng hoá, lấy các loại

mẫu để phục vụ lợi ích nghiên cứu

2.3.3 Phương pháp phân tích thạch học dưới kính

Nghiên cứu bằng kính hiển vi phân cực cho ta biết đặc điểm hình thái, kích thước hạt soi, bề mặt tinh thể, kiến trúc của đá, xác định thành phần khoáng vật tạo đá chính và các khoáng vật phụ, kiểu biến đổi thứ sinh của từng đá

Trong phương pháp này, đối tượng nghiên cứu được mài mỏng thành các lát mỏng thạch học sau đó sử dụng kính hiển vi phân cực để nghiên cứu thành phần khoáng vật của các đá và xác định các tính chất quang học của chúng

2.3.4 Phương pháp phân tích hoá silicat

Phân tích các đá magma tươi để xác định các nguyên tố tạo đá chính dưới dạng các oxyt: SiO2, Al2O3, TiO2, FeO, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, MnO, P2O5, H2O,

CO2, mKn để phân loại gọi tên đá magma, phân chia kiểu kiềm, loạt magma, phân loại thành phần địa hoá các đá magma

Mẫu đá đưa phân tích được nghiền mịn (dưới cối Agat) đến cỡ hạt nhỏ hơn 0,074mm sau đó mang một lượng cần nhất định hoà tan vào các dung dịch để định phân đo nồng độ các nguyên tố chính