atlas kiến trúc – cấu tạo đá biến chất Việt Nam

Việc nghiên cứu kiến trúc các đá biến chất và phát hiện trong đó các kiến trúc tàn dư, sót hoặc kế thừa có giá trị to lớn để tái lập hiện trạng của các tầng đá ban đầu hay từng loại đá riêng biệt, từ đó cho phép phân tích lịch sử địa chất khu vực và nhận định về đặc điểm cũng như tính liên tục của quá trình hình thành đất đá đạt tới trạng thái hiện tại. Nhận rõ tầm quan trọng đó nên ở các quốc gia có nền khoa học địa chất phát triển như Liên Xô (cũ), Mỹ, Nhật, Canada… đều đã thành lập những atlas kiến trúc cấu tạo các đá nói chung và đá biến chất nói riêng. Một mặt phục vụ công tác nghiên cứu điều tra địa chất, mặt khác nhằm giới thiệu về sự có mặt của các tướng đá biến chất phổ biến ở mỗi quốc gia. Đối với các nhà địa chất Việt Nam, ba tập “Kiến trúc và cấu tạo các đá magma và biến chất” của Iu.Ir.Polovikina (xuất bản bằng tiếng Nga, 1966) được xem như cẩm nang tra cứu của các phòng phân tích thí nghiệm về thạch học, các cán bộ nghiên cứu, các giảng viên và sinh viên các trường Đại học và Cao đẳng. Tuy nhiên atlas này chỉ đề cập tới các đá phổ biến ở Liên Xô (cũ). Để có một cách nhìn tổng quan về hoạt động biến chất ở Việt Nam và những đá biến chất đặc trưng cho các khu vực, Phòng phân tích Khoáng thạch học được sự ủng hộ của lãnh đạo Viện, các phòng ban chức năng đã mạnh dạn xây dựng thuyết minh đề tài nghiên cứu khoa học “Thành lập atlas kiến trúc – cấu tạo đá biến chất Việt Nam” thông qua bộ sưu tập mẫu của các tác giả khác nhau ở các khu vực khác nhau trên toàn lãnh thổ Việt Nam.

Bộ Tài nguyên và môi trường

viện nghiên cứu địa chất và khoáng sản

-*** -

atlas kiến trúc và cấu tạo các đá biến chất

ở Việt nam

Viện trưởng Viện NC Địa chất và Khoáng sản

PGS.TS Nguyễn Xuân Khiển

Chủ nhiệm đề tài

TS Nguyễn Văn Học

6379-2

21/5/2007

Hà Nội, 2006

Bộ Tài nguyên và môi trường

viện nghiên cứu địa chất và khoáng sản

-*** -

Chủ nhiệm: TS Nguyễn Văn Học

Những người tham gia: Nguyễn Ngọc Liên, Phạm Bình,

Lê Thị Thanh Hương, Nguyễn Đức Chính

Biên tập: TS Nguyễn Văn Học

atlas kiến trúc và cấu tạo các đá biến chất

ở Việt nam

Thuộc đề tài: “Thành lập atlas kiến trúc - cấu tạo quặng Việt Nam; Biên tập để xuất bản 04 atlas kiến trúc - cấu tạo đá và quặng (magma, biến chất, trầm tích và quặng)”

Hà Nội, 2006

Mục lục Lời mở đầu

Trang

2 Chương I: Khái niệm và phân loại kiến trúc – cấu tạo đá biến chất 6

I.1.3 Nhóm các kiến trúc biến dư (tàn dư) 9

I.1.4 Nhóm kiến trúc trao đổi thay thế 9

I.2.2 Nhóm cấu tạo biến chất 11

Chương II: Các kiến trúc – cấu tạo đá biến chất ở Việt Nam 14

II.1 Nhóm đá biến chất nhiệt động khu vực 16

II.1.2 Tướng đá phiến lục 18

II.1.5 Kiến trúc và cấu tạo của các đá thuộc tướng granulit 44

II.2 Cấu tạo của nhóm đá siêu biến chất (migmatit) 50

II.3 Nhóm đá biến chất tiếp xúc nhiệt 59

II.4 Nhóm đá biến chất động lực 66

II.5 Nhóm đá biến chất nhiệt dịch trao đổi 71

Kết luận 93 Bảng tra cứu 94 Tài liệu tham khảo 95

Lời mở đầu

“Các yếu tố quan trọng nhất để xác định tên đá là kiến trúc và thành phần khoáng

vật, hơn nữa trong hai yếu tố đó thì yếu tố kiến trúc là quan trọng nhất” (E.S Fedorov, 1896)

Việc nghiên cứu kiến trúc các đá biến chất và phát hiện trong đó các kiến trúc tàn dư, sót hoặc kế thừa có giá trị to lớn để tái lập hiện trạng của các tầng đá ban đầu hay từng loại

đá riêng biệt, từ đó cho phép phân tích lịch sử địa chất khu vực và nhận định về đặc điểm cũng như tính liên tục của quá trình hình thành đất đá đạt tới trạng thái hiện tại Nhận rõ tầm quan trọng đó nên ở các quốc gia có nền khoa học địa chất phát triển như Liên Xô (cũ), Mỹ, Nhật, Canada… đều đã thành lập những atlas kiến trúc - cấu tạo các đá nói chung và đá biến chất nói riêng Một mặt phục vụ công tác nghiên cứu điều tra địa chất, mặt khác nhằm giới thiệu về sự có mặt của các tướng đá biến chất phổ biến ở mỗi quốc gia

Đối với các nhà địa chất Việt Nam, ba tập “Kiến trúc và cấu tạo các đá magma và biến chất” của Iu.Ir.Polovikina (xuất bản bằng tiếng Nga, 1966) được xem như cẩm nang tra cứu của các phòng phân tích thí nghiệm về thạch học, các cán bộ nghiên cứu, các giảng viên

và sinh viên các trường Đại học và Cao đẳng Tuy nhiên atlas này chỉ đề cập tới các đá phổ biến ở Liên Xô (cũ) Để có một cách nhìn tổng quan về hoạt động biến chất ở Việt Nam và những đá biến chất đặc trưng cho các khu vực, Phòng phân tích Khoáng thạch học được sự ủng hộ của lãnh đạo Viện, các phòng ban chức năng đã mạnh dạn xây dựng thuyết minh đề tài nghiên cứu khoa học “Thành lập atlas kiến trúc – cấu tạo đá biến chất Việt Nam” thông qua bộ sưu tập mẫu của các tác giả khác nhau ở các khu vực khác nhau trên toàn lãnh thổ Việt Nam

Xuất phát từ tính cấp thiết của đề tài, ngày 05 tháng 12 năm 2003 Bộ Tài nguyên và Môi trường (bên A) đã ký hợp đồng nghiên cứu khoa học và công nghệ số 26 RĐ/HĐ BTNMT với Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản (bên B), giao cho bên B thực hiện đề tài “Thành lập atlas kiến trúc – cấu tạo đá biến chất Việt Nam” Ngày 08 tháng 12 năm 2003, Viện trưởng Viện nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản ra quyết định phiếu giao việc số 111/GV – KH giao cho Phòng Phân tích Khoáng thạch học thực hiện đề tài “Thành lập atlas kiến trúc – cấu tạo đá biến chất Việt Nam” do TS Nguyễn Văn Học làm chủ nhiệm

Năm 2004 đề tài đã được hội đồng nghiệm thu của Viện và Bộ đánh giá rất cao kết quả đạt được

Năm 2005, Bộ Tài Nguyên và Môi trường giao cho Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản triển khai đề tài “ Thành lập atlas kiến trúc – cấu tạo quặng Việt Nam; biên tập

để xuất bản 04 atlas kiến trúc – cấu tạo đá và quặng (magma, biến chất, trầm tích và quặng)”

do TS Nguyễn Văn Học làm chủ nhiệm

Trên cơ sở nhiệm vụ được phê duyệt, tập thể tác giả đã tiến hành bổ sung và biên tập atlas kiến trúc – cấu tạo đá biến chất Việt Nam theo nguyên tắc sau:

- Lựa chọn những kiến trúc – cấu tạo đặc trưng nhất hoặc những kiến trúc – cấu tạo đặc biệt của các loại đá biến chất Việt Nam

- Cân đối số lượng ảnh của các nhóm đá

- Bổ sung các ảnh kiến trúc hoặc cấu tạo còn thiếu, chọn lọc các ảnh đẹp Sắp xếp, dàn dựng bố cục atlas theo trật tự hợp lý và khoa học

- Hiệu chỉnh nội dung diễn giải đi kèm theo trật tự: đưa tên kiến trúc (hoặc cấu tạo) lên đầu, tiếp theo là tên gọi đá, mô tả vắn tắt đặc điểm của các khoáng vật có mặt trong đá; tiếp theo là số hiệu mẫu, nơi lấy mẫu, chế độ chụp ảnh, người sưu tập mẫu và người chụp ảnh

- Các khoáng vật có trong ảnh đều được kèm theo chữ viết tắt thể hiện tên khoáng vật

- Các kiến trúc và cấu tạo vẫn được mô tả theo trật tự các nhóm đá: Nhóm biến chất nhiệt động khu vực, nhóm đá siêu biến chất, nhóm biến chất nhiệt tiếp xúc, nhóm biến chất động lực, nhóm biến chất nhiệt dịch và trao đổi

Nội dung atlas gồm có hai chương:

Chương I: Khái niệm và phân loại kiến trúc và cấu tạo đá biến chất Trong phần này

đề cập tới khái nịêm về kiến trúc và cấu tạo đá biến chất

Chương II: Các kiến trúc – cấu tạo đá biến chất ở Việt Nam Phân loại các đá biến chất là một vấn đề lớn mà hiện nay trên Thế giới chưa có sự phân chia thống nhất về các quá trình biến chất và các đá biến chất

Dựa trên sự chiếm ưu thế của yếu tố này hay yếu tố khác và bộ sưu tập mẫu hiện có ở Việt Nam, các kiến trúc và cấu tạo được chúng tôi xếp vào năm nhóm biến chất chính

Atlas được trình bày trong 95 trang gồm 131 ảnh minh họa cho các kiểu kiến trúc, cấu tạo các loại đá phổ biến ở Việt Nam và diễn giải kèm theo

Nghiên cứu thạch học đá biến chất là một lĩnh vực khó và phức tạp nên trong quá trình triển khai đề tài chúng tôi đã tranh thủ sự góp ý, cộng tác với các nhà khoa học trong và ngoài Viện để bổ sung về lý luận cũng như mẫu vật cho bộ sưu tập thêm phong phú Đặc biệt trong quá trình thành lập Atlas, tập thể tác giả đã nhận được sự động viên và giúp đỡ của Ban Giám đốc, các phòng chuyên môn và nghiệp vụ có liên quan của Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản, Bộ Tài nguyên và Môi trường, cũng như các cá nhân TS Nguyễn Xuân Khiển, TS Nguyễn Linh Ngọc, PGS.TS Bùi Minh Tâm, PGS.TSKH Dương Đức Kiêm, TS Nguyễn Đức Thắng, KS Nguyễn Thứ Giáo … và các cộng tác viên khoa học TS Nguyễn Ngọc Liên, KS Phạm Bình, KS Nguyễn Đức Chính và nhiều đồng nghiệp khác

Nhân dịp này, tập thể tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành về sự giúp đỡ quý báu đó

Do điều kiện thời gian và kinh phí đầu tư có hạn, Atlas không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, kể cả nội dung khoa học, cũng như hình thức thể hiện, tập thể tác giả rất mong nhận được ý kiến góp ý của tất cả đồng nghiệp sử dụng Atlas Xin trân trọng cám ơn

DANH SÁCH TÊN VIẾT TẮT KHOÁNG VẬT

Antigorit atg Monticelit mnt

Anthophilit anp Muscovit mus

Clinoamphibol cam Pyroxen px

Clinopyroxen cpx Thạch anh q

Clinoenstatit cen Riebeckit ri

Cumingtonit cum Serpentin srp

CHƯƠNG I KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI KIẾN TRÚC - CẤU TẠO

ĐÁ BIẾN CHẤT

Các quan niệm về kiến trúc và cấu tạo của các loại đá nói chung – chủ yếu là đá magma và biến chất cho đến nay vẫn tồn tại nhiều ý kiến trái ngược nhau giữa các nhà nghiên cứu khoáng vật – thạch học ở các nước Tây Âu, Bắc Mỹ và Liên Bang Nga Từ các luận cứ khác nhau về thạch sinh, một số nhà thạch học châu Âu và Mỹ đã đồng nhất hóa hai khái niệm kiến trúc và cấu tạo, từ đó vấn đề lại càng trở nên khó hiểu hơn Ở Việt Nam chúng ta thường sử dụng tài liệu của các nhà khoa học Liên Xô (cũ) – Liên Bang Nga, cho đến nay chúng ta vẫn tuân thủ theo các quan điểm truyền thống đó, vì vậy trong công trình khoa học này chúng tôi vẫn dựa vào quan điểm của các nhà khoa học Liên Bang Nga mà chủ yếu là theo quan điểm của nhà thạch học Iu.Ir Polovinkina

Kiến trúc Khái niệm kiến trúc của đá theo nghĩa rộng là toàn bộ những dấu hiệu xác

định những đặc điểm về hình thái của từng hợp phần và mối quan hệ không gian giữa chúng với nhau Theo nghĩa hẹp kiến trúc bao gồm những dấu hiệu như trình độ kết tinh, kích thước, hình dạng của các tinh thể và quan hệ tương hỗ giữa chúng với nhau Những đặc điểm của kiến trúc thường được nhận biết dưới kính hiển vi phân cực

Kiến trúc của đá được xác định bởi các yếu tố sau:

1 Trình độ kết tinh của các hợp phần

2 Kích thước của các hợp phần (tuyệt đối và tương đối)

3 Hình dạng của các hợp phần và mối quan hệ giữa chúng (dạng tinh thể, độ tự hình, các biến đổi hình dạng kích thước với các kiểu vi kiến trúc thay thế hoặc xen ghép dưới tác động của các hoạt động địa chất kế tiếp…)

Cấu tạo Cấu tạo là đặc điểm phân phối, bố trí trong không gian của các bộ phận hợp

thành của các loại đá, đặc trưng cho trình độ đồng nhất của chúng Các đặc điểm cấu trúc bên ngoài như dạng khối, khối ép, phân lớp, phân phiến, vi uốn nếp, lỗ hổng… có thể nhận biết bằng mắt thường được gọi là cấu tạo

Cấu tạo được xác định bởi các dấu hiệu sau:

1 Sự phân phối, bố trí các hợp phần tạo đá trong không gian liên quan với đặc điểm kết tinh và ảnh hưởng của tác động bên ngoài

2 Phương thức lấp đầy khoảng rỗng của đá do hệ quả của các quá trình kết tinh

I.1 PHÂN LOẠI KIẾN TRÚC ĐÁ BIẾN CHẤT

Trong số các loại kiến trúc của đá biến chất và đá biến chất trao đổi có thể phân chia làm bốn nhóm: nhóm các kiến trúc biến tinh, nhóm các kiến trúc cà nát, nhóm các kiến trúc tàn dư và nhóm các kiến trúc thay thế

I.1.1 NHÓM CÁC KIẾN TRÚC BIẾN TINH

Đây là kiến trúc đặc trưng các loại đá biến chất khi các vật chất ban đầu – nguyên thủy bị tái kết tinh hoàn toàn trong trạng thái rắn, tổ hợp cộng sinh khoáng vật đạt tới trạng thái cân bằng hóa lý trong điều kiện nhiệt động mới Nhóm kiến trúc này thường đặc trưng cho các loại đá biến chất nhiệt động khu vực và tiếp xúc nhiệt Loại kiến trúc này đặc trưng bởi một loạt các đặc điểm như: ranh giới các khoáng vật thường méo mó, vũng vịnh, nhiều bao thể của khoáng vật này nằm trong các khoáng vật khác Các khoáng vật thường cụm lại thành từng đám, từng khóm thể hiện đặc điểm của quá trình kết tinh chọn lọc thuộc giai đoạn đầu của các quá trình biến chất

Dựa vào hình dạng của các khoáng vật tạo đá chính trong các loại đá biến chất, người

ta chia ra hai loại: các tinh thể có hình dạng méo mó – hạt tha hình và các tinh thể có hình dạng hoàn chỉnh – hạt tự hình Hình dạng khoáng vật trong đa số các loại đá biến chất phụ thuộc vào khả năng kết tinh của chính các khoáng vật và độ tập trung vật chất của đá nguyên thủy để hình thành khoáng vật đó

Kiến trúc biến tinh được chia ra các dạng khác nhau được đặc trưng bởi hình thái (hình dạng), kích thước và mối quan hệ của các khoáng vật

I.1.1.1 Kiến trúc hạt biến tinh Trong đá các hạt khoáng vật có kích thước tương đối

đều nhau, hình dạng hơi tròn, hơi kéo dài hoặc răng cưa Dựa vào hình dạng của khoáng vật

có thể chia ra các biến thể kiến trúc sừng và kiến trúc men rạn

Kiến trúc sừng (hornfels texture) Kiến trúc đặc trưng bởi kích thước hạt nhỏ, ranh

giới giữa các khoáng vật có nhiều khía cạnh phức tạp thường gặp trong các đá biến chất tiếp xúc nhiệt - đá sừng

Kiến trúc men rạn (mosaic texture) Kiến trúc này tương tự như kiến trúc sừng

nhưng kích thước hạt lớn hơn – thuộc kiến trúc hạt biến tinh đặc trưng

I.1.1.2 Kiến trúc vảy – hạt biến tinh (lepidogranoblastic texture) Kiến trúc này đặc

trưng cho các loại đá biến chất chứa nhiều các khoáng vật dạng tấm – vảy như mica, chlorit,

talc, chloritoid…xen cùng các khoáng vật dạng hạt như thạch anh, plagioclas Đá thường có cấu tạo phân phiến đặc trưng, trong đó các khoáng vật dạng tấm phân bố định hướng

I.1.1.3 Kiến trúc sợi biến tinh (fibroblastic texture) Kiến trúc này đặc trưng cho các

loại đá biến chất chứa nhiều khoáng vật dạng sợi, dạng kim, dạng tấm nhỏ kéo dài như serpentin, amphibol, fibrolit…Các khoáng vật dạng sợi bện với nhau tạo nên tập hợp bó tóc rối Kiến trúc này thường gặp trong các đá serpentinit, nefrit, phiến fibrolit và một số loại gneis

I.1.1.4 Kiến trúc que biến tinh (nematoblastic texture) Đặc điểm chính của kiến trúc

này là sự có mặt trong đá các khoáng vật hình trụ kéo dài, liên kết chặt chẽ với nhau Ngoài các khoáng vật có dạng kim – que hay gặp các khoáng vật có dạng hình trụ, lăng trụ, tấm kéo dài Kiến trúc này thường gặp trong đá amphibolit, gneis amphibol, gneis biotit – silimanit

I.1.1.5 Kiến trúc ban biến tinh (porphyroblastic texture) Kiến trúc đặc trưng cho các

loại đá biến chất có kích thước hạt khoáng vật không đều với sự có mặt của các tinh thể lớn, ban biến tinh nằm trên nền hạt biến tinh nhỏ hơn Các ban biến tinh thường là các khoáng vật granat, disten, staurolit, andaluzit, cordierit… các khoáng vật này thường có lực kết tinh lớn thường chứa nhiều bao thể, đôi khi có tính phân đới như granat Trong đá biến chất trao đổi ban biến tinh có thể là microclin, albit, biotit

I.1.1.6 Kiến trúc khảm biến tinh (poikiloblastic texture) Đây là kiến trúc, trong đó

các tấm, hạt hoặc ban biến tinh chứa nhiều bao thể nhỏ Các bao thể có khi tự hình, có khi tha hình, phân bố không có quy luật Kiến trúc khảm biến tinh thường gặp trong các loại đá sừng, đá biến chất trao đổi (metasomatit), đá phiến kết tinh

I.1.1.7 Kiến trúc khung xương (skeleton texture) Kiến trúc này đặc trưng cho quá

trình thay thế không hoàn toàn khoáng vật trước bằng khoáng vật thứ sinh tạo nên tàn dư của khoáng vật trước dạng khung xương

I.1.2 NHÓM CÁC KIẾN TRÚC CÀ NÁT

Nhóm kiến trúc đặc trưng cho các loại đá biến chất động lực – cà nát do bị tác động của hoạt động kiến tạo phay phá chồng chất về sau Nét đặc trưng nhất là sự dập vỡ, cà nát các hạt khoáng vật lớn tạo thành tập hợp đám hạt nhỏ hơn Kích thước các hạt khoáng vật vỡ vụn cũng như độ phân phiến của đá thể hiện mức độ cà nát khác nhau từ đó có thể phân ra các kiểu kiến trúc khác nhau ở giai đoạn đầu của quá trình dập vỡ đá, các khoáng vật dòn như thạch anh, felspar… bị vỡ vụn, các khoáng vật dẻo như mica, chlorit, talc… bị uốn cong Đối với thạch anh thường có hiện tượng tắt sóng, đối với felspar, carbonat các hệ thống song tinh, cát khai bị biến dạng – uốn cong hoặc trượt…