NGHIÊN cứu xác lập các THUỘC TÍNH đặc TRƯNG các KIỂU mỏ RUBY, SAPHIR TRONG đá GNEIS của VIỆT NAM (KIỂU mỏ tân HƯƠNG – TRÚC lâu)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------ Lê Thị Thảo NGHIÊN CỨU XÁC LẬP CÁC THUỘC TÍNH ĐẶC TRƯNG CÁC KIỂU MỎ RUBY, SAPHIR TRONG ĐÁ GNEIS CỦA VIỆT NAM KIỂU MỎ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

- -

Lê Thị Thảo

NGHIÊN CỨU XÁC LẬP CÁC THUỘC TÍNH ĐẶC TRƯNG CÁC KIỂU

MỎ RUBY, SAPHIR TRONG ĐÁ GNEIS CỦA VIỆT NAM (KIỂU MỎ

TÂN HƯƠNG – TRÚC LÂU)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

- -

Lê Thị Thảo

NGHIÊN CỨU XÁC LẬP CÁC THUỘC TÍNH ĐẶC TRƯNG CÁC KIỂU

MỎ RUBY, SAPHIR TRONG ĐÁ GNEIS CỦA VIỆT NAM (KIỂU MỎ

TÂN HƯƠNG – TRÚC LÂU)

Chuyên ngành: Địa chất học

Mã số: 60.44.55

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS Nguyễn Ngọc Khôi

Lời cảm ơn

Luận văn được hoàn thành tại Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Ngọc Khôi Học viên xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới thầy hướng dẫn đã chỉ bảo và tạo điều kiện giúp đỡ trong suốt quá trình hoàn thành luận văn

Học viên xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã rất nhiệt tình giúp đỡ và cho những thông tin, góp ý quý báu để học viên có thể hoàn thành luận văn này

Học viên cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Tổng Giám đốc, Viện Ngọc học và Trang sức Doji, Tập đoàn Vàng bạc Đá quý Doji đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho học viên hoàn thành luận văn này

Học viên gửi lời cám ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp đã động viên, khích lệ trong suốt quá trình học tập và làm việc

Một lần nữa học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới các thầy cô, bạn bè, gia đình và những người đã giúp đỡ học viên trong thời gian qua!

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN………

MỤC LỤC………

DANH MỤC HÌNH VẼ ………

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC TÊN KHOÁNG VẬT, CHỮ VIẾT TẮT ………

MỞ ĐẦU……… 1

Chương 1 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ NHÂN VĂN VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT, ĐÁ QUÝ KHU VỰC TÂN HƯƠNG-TRÚC LÂU………

4 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế nhân văn khu vực Tân Hương-Trúc Lâu 4 1.1.1 Vị trí địa lý……… 4

1.1.2 Địa hình……… 5

1.1.3 Hệ thống sông suối và giao thông ……… 6

1.1.4 Khí hậu……… 6

1.1.5 Kinh tế……… 6

1.1.6 Dân cư……… 7

1.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất và đá quý khu vực Tân Hương-Trúc Lâu 7

1.2.1 Lịch sử nghiên cứu địa chất ở khu vực Tân Hương-Trúc Lâu… 7

1.2.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất đá quý khu vực Tân Hương-Trúc Lâu 8

Chương 2 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC TÂN HƯƠNG TRÚC LÂU……… 13

2.1 Địa tầng ……… 13

2.1.1 Giới Paleo – Mezoproterozoi, Loạt Sông Hồng ….……… 13

2.1.2 Giới Kainozoi …… ……… 16

2.1.3 Hệ Đệ Tứ không phân chia……… 16

2.2 Các thành tạo magma xâm nhập, Phức hệ Tân Hương (γξPth) …… 17

2.3 Kiến tạo ……… 17

2.3.1 Hệ đứt gãy phương Tây Bắc-Đông Nam……… 19

2.3.2 Các hệ thống đứt gãy phương Đông Bắc-Tây Nam, á kinh tuyến và

á vĩ tuyến……… 19

2.4 Đặc điểm địa hình, địa mạo…… ……… 19

3.1 Cơ sở lý luận ……… ……… 21

3.1.1 Nguồn gốc và phân loại các kiểu thành tạo ruby, saphir nguyên

3.1.2 Tổng quan về đặc điểm khoáng vật học và ngọc học của corindon 23

3.2 Phương pháp nghiên cứu……… ……… 31

3.2.1 Phương pháp nghiên cứu địa chất ngoài trời……… 31

3.2.2 Nhóm các phương pháp phân tích trong phòng……… 32

Chương 4 ĐẶC ĐIỂM KIỂU MỎ RUBY, SAPHIR TRONG ĐÁ GNEIS KHU VỰC TÂN HƯƠNG TRÚC LÂU……… 36 4.1 Đặc điểm địa chất các mỏ ruby, saphir trong đá gneis Tân Hương và Trúc Lâu ……… 36

4.1.1 Bối cảnh kiến tạo và đặc điểm cấu trúc mỏ……….… 36

4.1.2 Đặc điểm các đá gneis chứa corindon khu vực Tân Hương – Trúc

4.2 Đặc điểm khoáng vật học và ngọc học (ruby, saphir) các mỏ Tân Hương và Trúc Lâu……… 39

4.2.1 Đặc điểm thành phần hóa học 39

4.2.2 Đặc điểm hình thái và cấu trúc tinh thể của ruby, saphir trong đá

4.2.3 Đặc điểm ngọc học của ruby, saphir trong đá gneis Tân Hương – Trúc Lâu…… 45

4.3 Điều kiện thành tạo và nguồn gốc các mỏ ruby, saphir trong đá gneis khu vực Tân Hương-Trúc Lâu… 50

4.3.1 Các yếu tố khống chế quặng……… 50

4.3.2 Tổ hợp khoáng vật đặc trưng……… 51

4.3.3 Kiến trúc – cấu tạo quặng……… 56

4.3.4 Điều kiện nhiệt độ, áp suất thành tạo……… 56

4.3.5 Tuổi khoáng hóa……… 58

4.3.6 Cơ chế thành tạo ruby, saphir trong các đá gneis ở khu vực Tân Hương – Trúc Lâu……… 59

4.3.7 Về nguồn gốc thành tạo corindon trong đá gneis……… 60

Chương 5 MỘT SỐ THUỘC TÍNH ĐẶC TRƯNG CỦA KIỂU MỎ CORINDON TRONG ĐÁ GNEIS (KIỂU MỎ TÂN HƯƠNG - TRÚC LÂU) Ở VIỆT NAM 61

5.1 Về các kiểu mỏ ruby, saphir trên thế giới và ở Việt Nam……… …… 61

5.2 So sánh ba kiểu mỏ corindon chính ở Việt Nam…… ……… 62

5.3 Một số thuộc tính đặc trưng của kiểu mỏ corindon trong đá gneis (kiểu mỏ Tân Hương – Trúc Lâu) ở Việt Nam……… 78

KẾT LUẬN……… 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 84

DANH MỤC HÌNH VẼ

2 Hình 2.1 Sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứu, tỷ lệ 1/200 000 14

3 Hình 3.1 Mô hình cấu trúc ô mạng tinh thể của corindon 24

4 Hình 3.2 Một số dạng quen của tinh thể corindon 25

5 Hình 3.3 Một số kiểu song tinh thường gặp của corindon 26

6 Hình 3.4 Corindon và các khoáng vật trong thang độ cứng

tương đối

26

9 Hình 3.6 Các hiệu ứng thường gặp của corindon 31

10 Hình 3.7 Khảo sát địa chất tại mỏ đá quý Trúc Lâu 32

11 Hình 4.1 Cấu trúc kiến tạo khái quát hệ thống phá hủy kiến

tạo Sông Hồng đoạn Ailaoshan-Sông Hồng và các điểm phân bố đá quý

36

12 Hình 4.2 Sơ đồ cấu trúc trường quặng Lục Yên 37

13 Hình 4.3 Các đá gneis lộ ra tại khu vực thung lũng Trúc Lâu 38

14 Hình 4.4 Saphir dạng tha hình, màu xám, xám đục trong đá

gneis ở khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

39

15 Hình 4.5 Biểu đồ hàm lượng các ôxít (FeO, Cr2O3 và TiO2)

trong corindon từ đá gneis ở khu vực Tân Trúc Lâu

Hương-41

16 Hình 4.6 Tinh thể corindon trong đá gốc gneis 44

17 Hình 4.7 Khe nứt và vết khía song song trong tinh thể corindon 45

18 Hình 4.8 Khe nứt và vết khía trong corindon trong đá gốc (dưới

25 Hình 4.15 Khe nứt dạng song song trong ruby Trúc Lâu 48

27 Hình 4.17 Đường sinh trưởng gấp khúc trong saphir 48

28 Hình 4.18 Đường sinh trưởng lục giác đồng tâm trong saphir 48

29 Hình 4.19 Đá gneis chứa corindon ở khu vực Tân Hương-Trúc

35 Hình 4.25 THCS: Bi-Spi-Kfs trong gneis ở Trúc Lâu 53

36 Hình 4.26 Tổ hợp khoáng vật Cor- Spi trong gneis ở Trúc Lâu 54

37 Hình 4.27 Tổ hợp khoáng vật Cor-Grt-Bi-Sil trong gneis ở

DANH MỤC BẢNG BIỂU

1 Bảng 3.1 Nguyên nhân và cơ chế tạo màu của coridon 23

2 Bảng 3.2 Giá trị chiết suất của corindon theo các màu khác nhau 28

3 Bảng 3.3 Đặc điểm tính phát quang và tính đa sắc của corindon 29

4 Bảng 4.1 Thành phần hóa học của corindon trong đá gốc mỏ

Trúc Lâu

40

5 Bảng 4.2 Thành phần hóa học của corindon trong đá gneis ở khu

vực Tân Hương-Trúc Lâu (Phân tích bằng phương pháp EPMA)

40

6 Bảng 4.3 Hàm lượng một số nguyên tố tạp chất của corindon

trong đá gneis ở khu vực Tân Hương-Trúc Lâu (phương pháp phân tích LA-ICP-MS)

42

7 Bảng 4.4 Thành phần hoá của các đá gneis chứa ruby, saphir ở

khu vực Tân Hương-Trúc Lâu (Phân tích XRF)

43

8 Bảng 4.5 Giá trị tỷ trọng của ruby, saphir trong gneis

khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

46

9 Bảng 4.6 Mức độ phổ biến các loại bao thể thường gặp trong

ruby, saphir khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

49

10 Bảng 4.7 Thành phần khoáng vật đá gneis chứa corindon ở Tân

Hương-Trúc Lâu

52

11 Bảng 4.8 Sự tương ứng giữa các đới biến chất (của đá sét) và

các tướng biến chất (của đá mafic)

57

12 Bảng 4.9 Kết quả phân tích tuổi tuyệt đối của biotit trong các đá

chứa và không chứa ruby, saphir ở khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

58

13 Bảng 5.1 So sánh các đặc điểm địa chất-khoáng sản của ba kiểu

mỏ corindon chính ở Việt Nam

63

14 Bảng 5.2 So sánh các đặc điểm tinh thể-khoáng vật học và ngọc

học của corindon từ ba kiểu mỏ chính ở Việt Nam

73

DANH MỤC TÊN KHOÁNG VẬT, CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu Khoáng vật Ký hiệu Khoáng vật

MỞ ĐẦU

Những nghiên cứu về địa chất cho thấy Việt Nam có nguồn tài nguyên khoáng sản dồi dào, trong đó có khoáng sản đá quý Nhiều loại đá quý giá trị cao, đặc biệt là ruby, saphir, đã được tìm thấy và khai thác ở nhiều khu vực khác nhau Trên lãnh thổ Việt Nam, ruby, saphir phân bố rải rác từ Bắc tới Nam, nhưng phát triển trong (hoặc liên quan) với các đá chứa khác nhau như trong đá hoa (Lục Yên, Quỳ Châu), trong đá gneis (Tân Hương, Trúc Lâu) hay liên quan với đá basalt (Đăk Tôn, Di Linh, Đá Bàn, Krong Năng,…) Đây là cơ sở để các nhà nghiên cứu chia ra

ba kiểu mỏ corindon chính tương ứng ở Việt Nam là kiểu mỏ trong đá hoa hosted type), kiểu mỏ trong đá gneis (gneis-hosted type) và kiểu mỏ liên quan với basalt (basalt-related type)

(marble-Từ đầu những năm 90 của thế kỷ 20, ruby, saphir đã được phát hiện ở khu vực Tân Hương-Trúc Lâu và nhiều nơi khác trong phạm vi đới sông Hồng Đến nay, khu vực này đã trở thành một trong những nơi tập trung khai thác ruby, saphir

ở phía Bắc nước ta và luôn thu hút được sự quan tâm của các nhà chuyên môn, các thương gia trong nước và quốc tế Khác với các mỏ hình thành trong đá hoa ở khu vực cách không xa là Khoan Thống-An Phú (bên trái sông Chảy), các mỏ ở đây đều phát triển trong các đá gneis hoặc đá phiến của hệ tầng Núi Voi (bên phải sông Chảy)

Đá chứa, tức là môi trường và điều kiện thành tạo, sẽ chi phối các đặc điểm tinh thể-khoáng vật học và ngọc học của corindon từ các kiểu mỏ này Tuy vậy, không phải tất cả các đặc điểm của các kiểu mỏ này, cũng như của đá quý ruby, saphir sinh ra trong đó, cũng đều khác biệt nhau Đây chính là lý do mà, cho đến nay, nhiều nhà địa chất trong và ngoài nước khi nghiên cứu về các mỏ ở hai khu vực này, vẫn chưa phân biệt rõ ràng ra hai kiểu mỏ Đồng thời, giới ngọc học và đặc biệt là giới kinh doanh đá quý thường có sự nhầm lẫn về ngọc ruby, saphir của hai kiểu mỏ này Vấn đề đặt ra ở đây là mỗi kiểu mỏ corindon này cần được nhận dạng chính xác thông qua việc nghiên cứu đầy đủ và hệ thống tất cả các đặc điểm của chúng

Đây chính là lý do mà tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xác lập các thuộc tính đặc trưng các kiểu mỏ ruby, saphir trong đá gneis của Việt Nam (kiểu mỏ Tân Hương – Trúc Lâu)” làm luận văn thạc sỹ khoa học của mình

Mục tiêu của luận văn:

- Xác định đầy đủ và hệ thống các đặc điểm địa chất khoáng sản, nguồn gốc

và điều kiện thành tạo của kiểu mỏ corindon trong đá gneis khu vực Tân Trúc Lâu, cũng như đặc điểm tinh thể-khoáng vật học và ngọc học của đá quý ruby, saphir sinh ra trong đó

Hương Trên cơ sở các đặc điểm này, thông qua việc so sánh với các đặc điểm của kiểu mỏ trong đá hoa và kiểu mỏ liên quan với basalt ở Việt Nam, hệ thống hóa các tài liệu về kiểu mỏ này, tiến tới xác lập các thuộc tính đặc trưng của kiểu mỏ corindon trong đá gneis ở Việt Nam

Nhiệm vụ của luận văn:

- Nghiên cứu đầy đủ và hệ thống các đặc điểm địa chất khoáng sản (bối cảnh địa kiến tạo, môi trường thành tạo, đặc điểm cấu trúc mỏ và kiến trúc-cấu tạo quặng, thành phần khoáng vật và tổ hợp khoáng vật đặc trưng, các yếu tố khống chế, tuổi khoáng hóa, ) của kiểu mỏ corindon trong đá gneis khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

- Nghiên cứu đầy đủ các đặc điểm tinh thể-khoáng vật học và ngọc học, đặc điểm chất lượng của corindon (ruby, saphir) trong kiểu mỏ này

- So sánh các đặc điểm trên với các kiểu mỏ trong đá hoa và kiểu mỏ liên quan với basalt ở Việt Nam

- Hệ thống hóa các tài liệu về kiểu mỏ này, xác lập các thuộc tính đặc trưng của kiểu mỏ corindon trong đá gneis khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn:

Việc xác lập các thuộc tính đặc trưng là cơ sở để nhận dạng các kiểu mỏ corindon Đây là hướng nghiên cứu tương đối mới trong khoa học Địa chất khoáng sản ở Việt Nam, là bước đầu tiên trong nghiên cứu mô hình các mỏ corindon

Việc xác lập được các đặc trưng nhận dạng của ruby, saphir trong kiểu mỏ này có thể cho phép nhận diện xuất xứ (địa lý) của đá quý, một trong những yêu cầu quan trọng của chuyên ngành Ngọc học và giám định đá quý

Cấu trúc của luận văn gồm 5 chương, không kể phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo:

Chương 1 Khái quát đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế nhân văn và lịch sử nghiên cứu địa chất đá quý khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

Chương 2 Khái quát đặc điểm địa chất khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

Chương 3 Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu

Chương 4 Đặc điểm mỏ ruby, saphir trong đá gneis khu vực Tân Trúc Lâu

Hương-Chương 5 Một số thuộc tính đặc trưng của kiểu mỏ corindon trong đá gneis (Kiểu mỏ Tân Hương-Trúc Lâu) ở Việt Nam

Chương 1 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ NHÂN VĂN VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT, ĐÁ QUÝ KHU VỰC

TÂN HƯƠNG-TRÚC LÂU

1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế nhân văn khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

Khu vực Trúc Lâu gồm các xã Trúc Lâu, Phúc Lợi, Đông Quan và Khánh Hòa thuộc huyện Lục Yên, cách trung tâm TP Yên Bái khoảng 45-55 Km về phía Tây Bắc, dọc theo đường quốc lộ 70, QL.70 (hình 1.1)

Hình 1.1 Vị trí vùng nghiên cứu

Vùng mỏ đá quý Tân Hương Trúc Lâu nằm trong phạm vi đới cấu trúc Sông Hồng, tỉnh Yên Bái, với phạm vi:

Trung tâm khu vực Trúc Lâu nằm ở sườn Đông Bắc của đỉnh Núi Voi, các sườn địa hình ở đây có xu hướng đổ về phía Đông Bắc, đồng thời nghiêng về phía Đông Nam Hoạt động của các hệ thống đứt gãy có phương Tây Bắc-Đông Nam cùng hệ thống mạng sông suối phát triển mạnh với các suối chính chảy qua trung tâm xã Trúc Lâu ở phía Đông Nam và Làng Chạp ở phía Tây Bắc đã tạo nên hai thung lũng lớn Trúc Lâu và Làng Chạp với các dạng địa hình thung lũng có chiều rộng khoảng 1,5-2 km, chiều dài khoảng 3-4km kéo dài theo phương Tây Bắc-Đông Nam và một số các thung lũng hẹp với chiều rộng 0,5-0,7km, dài 1,5-2km phát triển dọc theo đường QL.70 từ đoạn Km49 đến Km53 (trung tâm xã Trúc Lâu)

Khu vực Tân Hương phân bố ở hai bên sườn Đông Bắc và Tây Nam của trục Dãy Núi Con Voi Địa hình ở đây có các sườn dốc về hai phía Tây Nam và Đông Bắc, đồng thời thoải dần về phía Đông Nam

Nhìn chung, trong khu vực Tân Hương-Trúc Lâu dạng địa hình xâm thực và bóc mòn phát triển khá mạnh Bao quanh các thung lũng là dạng địa hình thường có sườn dốc với độ dốc thay đổi từ 10-20o ở trung tâm và đến 30-40o ở nơi tiếp giáp với các sườn núi cao

1.1.3 Hệ thống sông suối và giao thông

Hồ Thác Bà trong khu vực nghiên cứu là hồ lớn, đem lại nhiều lợi ích kinh

tế, trong đó có nhiều tiềm năng du lịch Ngoài ra trong phạm vi khu vực nghiên cứu

có khá nhiều hồ thủy lợi lớn nhỏ khác với mục đích phục vụ tưới tiêu cho diện tích đất canh tác nông nghiệp trong khu vực và phục vụ các nhu cầu dân sinh khác

Nhìn chung, hệ thống giao thông đường bộ trong vùng nghiên cứu phát triển khá tốt, có đường QL.70 chạy từ trung tâm thành phố Yên Bái qua xã Tân Hương (Km15) đến xã Trúc Lâu (Km 53) và đi đến trung tâm các huyện Lục Yên, Bảo Yên

và trung tâm thành phố Lào Cai Tại một số trung tâm dân cư dọc theo đường QL.70 từ Tp Yên bái đến xã Trúc Lâu có các đường giao thông cắt ngang qua dãy Núi Con Voi nối với hệ thống giao thông đường bộ và đường sắt chạy sát bờ trái Sông Hồng Ngoài ra, hệ thống đường giao thông liên thôn, bản trong các vùng cũng khá phát triển, có thể đi lại bằng ôtô hoặc xe máy Giao thông trong vùng phát triển là một trong những điều kiện thuận lợi cho công tác khảo sát cũng như nghiên cứu địa chất và thăm dò, khai thác đá quý ở đây

1.1.4 Khí hậu

Khu vực Tân Hương-Trúc Lâu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa chia làm 2 mùa rõ rệt: mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 10) và mùa khô (từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau)

Nhiệt độ trung bình từ 22-24oC, cao nhất là 38-40oC, thấp nhất từ 2-5oC, độ

1.1.6 Dân cư

Dân cư trong vùng chủ yếu là người Kinh, người Dao, ít hơn là người Tày, vv , phần lớn sống tập trung thành các cụm dân cư, phân bố ở trung tâm các xã như Tân Hương, Cẩm Ân, Bảo Ái, Hòa Cuông, Tân Đồng (khu vực Tân Hương) và các xã Phúc Lợi, Trúc Lâu, Khánh Hòa (khu vực Trúc Lâu)

1.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất và đá quý khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

1.2.1 Lịch sử nghiên cứu địa chất ở khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

Khu vực Tân Hương-Trúc Lâu có diện tích khá rộng, phân bố trọn trong phạm vi đới Sông Hồng Về cơ bản, các đặc điểm địa tầng, magma, kiến tạo và khoáng sản ở khu vực Tân Hương-Trúc Lâu đã được phản ánh khá rõ trong các công trình nghiên cứu địa chất ở quy mô khu vực trước đây trong phạm vi đới Sông Hồng

Năm 1937, trong công trình “Bản đồ Địa chất Đông dương tỷ lệ

1:2.000.000” (Fromage J., 1937), các thành tạo biến chất cao phân bố ở bờ trái

Sông Hồng lần đầu đã được xác lập với tên gọi “phức hệ kết tinh cổ Sông Hồng” có tuổi Arkei

Năm 1965, trong công trình “Bản đồ Địa chất Miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1:

500.000” (Dovjikov A.E và nnk, 1965), các thành tạo “phức hệ kết tinh cổ Sông Hồng” (Fromage J., 1937) đã được xếp vào phức hệ Sông Hồng tuổi Arkei (Ar sh)

Từ năm 1986 đến năm 1991, nhiều công trình nghiên cứu về địa chất, kiến tạo, sinh khoáng ở các tỷ lệ khác nhau bao phủ diện tích Miền Bắc Việt Nam cũng như đới sông Hồng đã được công bố như: “Bản đồ Địa chất Việt Nam-phần Miền

Bắc, tỷ lệ 1: 1.000.000” (Trần Văn Trị và nnk, 1977); “Bản đồ Địa chất Việt Nam,

tỷ lệ 1: 500.000” (Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao và nnk, 1988); “Bản đồ sinh khoáng Việt Nam tỷ lệ 1: 1.000.000” (Nguyễn Nghiêm Minh, Vũ Ngọc Hải và nnk, 1991), vv Cũng trong thời gian này, một số nhiệm vụ nghiên cứu, điều tra, thành

lập bản đồ địa chất và khoáng sản ở khu vực đới Sông Hồng đã được tiến hành, trong đó ngoài các kết quả nghiên cứu về magma, kiến tạo và khoáng sản thì địa tầng của các đá biến chất trong đới Sông Hồng cũng được xác lập như: “Bản đồ Địa

chất tờ Tuyên Quang, tỷ lệ 1:200.000” (Phạm Đình Long và nnk, 1968), trong đó

các đá biến chất ở đới Sông Hồng đã được phân chia thành ba hệ tầng đều có tuổi

Paleoproterozoi: Lục Liễu (PR ll), Tây Cốc (PR tc) và Thái Ninh (PR tn); “Bản đồ địa chất Lào Cai và Kim Bình tỷ lệ 1:200.000” (Bùi Phú Mỹ và nnk, 1971), trong đó

các đá biến chất cao phân bố ở đới Sông Hồng đã được xếp vào hệ tầng Sông Hồng

(PR?sh); “Bản đồ địa chất tờ Yên Bái, tỷ lệ 1:200.000 (Nguyễn Vĩnh và nnk, 1978),

theo đó các đá biến chất thuộc phức hệ Sông Hồng đã được phân chia thành 3 hệ tầng: Núi Con Voi (PR1nv), Tây Cốc (PR1tc) và Thái Ninh (PR1tn); “Bản đồ Địa chất tờ Bắc Quang–Mã Quan tỷ lệ 1:200.000” (Trần Xuyên và nnk, 1988) với việc

phân chia các đá biến chất thuộc phức hệ Sông Hồng thành hai hệ tầng: Núi Con Voi (PR1nv) và hệ tầng Ngòi Chi (PP-MP nc)

Có thể thấy rằng, đến cuối những năm 80 của thế kỷ XX, trên phạm vi đới Sông Hồng nói chung và khu vực Tân Hương-Trúc Lâu nói riêng, về địa tầng, magma, kiến tạo và khoáng sản đã có rất nhiều công trình nghiên cứu với những mức độ khác nhau Đây được coi là những nguồn tài liệu có giá trị khoa học quan trọng đối với các công tác nghiên cứu địa chất tiếp theo trong đới sông Hồng cũng như khu vực Tân Hương-Trúc Lâu, đặc biệt trong nghiên cứu về địa chất đá quý ruby, saphir

1.2.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất đá quý khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

Năm 1986, Lê Đình Hữu và Nguyễn Văn Ngọc đã phát hiện ra sự có mặt của ruby ở khu vực Ngòi Hóp Phát hiện này đánh dấu cho lịch sử nghiên cứu địa chất

đá quý ruby, saphir trong đới Sông Hồng Từ sau phát hiện này, trong các nghiên cứu địa chất đới Sông Hồng nói chung, thì, ngoài các mục tiêu và nhiệm vụ chính,

đá quý ruby, saphir cũng là đối tượng được quan tâm

Năm 1993, cũng ở khu vực Ngòi Hóp, tập thể tác giả của đề tài “Nghiên cứu các nguồn kaolin ở Hoàng Liên Sơn-Vĩnh Phú phục vụ sản xuất giấy và xuất khẩu

(Lý Bá Tiến và nnk, 1993) đã phát hiện được một tảng corindonit nặng khoảng 20kg

phân bố trong trầm tích Đệ Tứ

Khoảng đầu năm 1994, ruby, saphir chất lượng ngọc đã được phát hiện ở khu vực Ao Bèo, Đồi Thủy Sản (thuộc mỏ đá quý Tân Hương), xã Tân Hương, huyện Yên Bình, tỉnh Yên Bái Tiếp đó ruby, saphir đã được tìm thấy ở nhiều nơi khác trong khu vực như ở các xã Tân Đồng, Cẩm Ân, Bảo Ái, Trúc Lâu (thuộc mỏ đá quý Trúc Lâu), Làng Chạp, Phúc Lợi Trong giai đoạn này, các hoạt động tìm kiếm và khai thác đá quý trong vùng đã diễn ra sôi động, thu hút được sự quan tâm của các nhà địa chất cũng như các doanh nghiệp, doanh nhân trong nước và quốc tế

Năm 1995, trong Báo cáo tổng kết Đề tài “Nguồn gốc, quy luật phân bố và

đánh giá tiềm năng đá quý-đã kỹ thuật Việt Nam” (Nguyễn Kinh Quốc và nnk, 1995), các tác giả đã cho rằng ruby, saphir trong các đá plagioclasit ở khu vực Tân

Hương được thành tạo do hoạt động của magma xâm nhập kiềm phức hệ Tân Hương dưới tác dụng của các dung dịch hậu magma gây biến chất trao đổi các đá vây quanh

Trong các năm 1996-1998, các Đề án “Thăm dò đá quý và bán quý các khu

vực Khuôn Giỗ, Yên Ngựa, Tân Trung” (Nguyễn Văn Chế và nnk, 1997), “Khảo sát, đánh giá đá quý khu Trúc Lâu-Làng Chạp, Lục Yên-Yên Bái” (Nguyễn Hữu Thăng và nnk, 1998) của Tổng công ty Đá quý và Vàng Yên Bái thuộc Tổng công

ty Đá quý và Vàng Việt Nam đã được triển khai Kết quả là một lượng đáng kể ruby, saphir có chất lượng ngọc cao đã được khai thác từ các mỏ Tân Hương, Trúc Lâu, trong số đó có một viên ruby nặng khoảng 2,16kg có chất lượng ngọc cao mang tên “Ngôi sao Việt Nam” đang được lưu giữ như bảo vật của quốc gia Ngoài

ra, công tác khảo sát, tìm kiếm ruby, saphir ở các vùng lân cận hai khu mỏ lớn là Tân Hương và Trúc Lâu cũng đang được tiến hành

Năm 1997, kết quả thực hiện các đề án “Đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra

khoáng sản nhóm tờ Đoan Hùng-Yên Bình, tỷ lệ 1/50.000” (Hoàng Thái Sơn và nnk 1997) và “Đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản nhóm tờ Lục Yên Châu, tỷ

lệ 1/50.000” (Nguyễn Văn Thế và nnk, 1999) đã khoanh định nhiều vành phân tán tỷ

trọng chứa ruby, saphir và một số điểm ruby, saphir trong đá gốc trong diện tích của khu vực Tân Hương-Trúc Lâu cũng như trong toàn đới Sông Hồng

Năm 1998, các tác giả của Đề tài “Nghiên cứu xác lập các tiền đề địa chất và dấu hiệu tìm kiếm đá quý, nửa quý trong trầm tích biến chất cao dải bờ trái Sông

Hồng” (Trần Ngọc Quân và nnk, 1998) đã phát hiện trong khu vực Tân Hương –

Trúc Lâu cũng như đới Sông Hồng hàng loạt điểm ruby, saphir trong đá gốc như: saphir trong đá pegmatoid khử silic ở Kinh La, xã Tân Hương; Bản Pậu, xã Trúc Lâu; Nậm Vần, xã Phúc Lợi; Làng Chạp, xã Khánh Hóa và ruby trong đá pegmatoid khử silic ở Dốc 700, xã Bảo Ái Đồng thời đã khoanh định được nhiều vành phân tán trọng sa chứa ruby, saphir với các cấp độ hàm lượng khác nhau Trong đó, các vành phân tán trong sa có mật độ cao tập trung chủ yếu ở khu vực Tân Hương-Trúc Lâu, đã phản ánh mối liên quan giữa sự phân bố phong phú của ruby, saphir trong đá gốc và trong sa khoáng ở vùng nghiên cứu Về điều kiện thành tạo của ruby, saphir trong đới Sông Hồng, các tác giả của đề tài này cho rằng chúng được thành tạo liên quan đến hoạt động migmatit gây biến chất trao đổi các đá biến chất giàu nhôm của hệ tầng Núi Con Voi

Năm 2004, trong nội dung báo cáo của Đề tài “Nghiên cứu triển vọng và khả năng sử dụng vermiculit trên một số diện tích thuộc đới Sông Hồng và đới Phan Si

Pan” (Trần Ngọc Thái và nnk, 2004), các tác giả của đề tài này đã cho rằng biotit

trong các đới biến đổi của thân pegmatoid khử silic chứa ruby, saphir ở khu vực Tân Hương Trúc Lâu có thành phần khá giàu nguyên tố Mg và Fe, có thể do chúng được biến đổi từ khoáng vật amphibol (horblend) của các đá gốc ban đầu là gneis amphibol hoặc amphibolit bao quanh các thân quặng Kết quả này có ý nghĩa khoa học quan trọng trong việc nghiên cứu và luận giải nguồn gốc và điều kiện thành tạo của ruby, saphir trong đá biến chất khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

Trong báo cáo khoa học của Đề tài “ Nghiên cứu đặc điểm tiêu hình, đặc điểm ngọc học của coridon thuộc một số kiểu nguồn gốc khác nhau của vùng Yên

Bái và Dak Nông” (Nguyễn Thị Minh Thuyết, 2009) bước đầu cũng đã đánh giá chất

lượng ngọc, đồng thời xác định nguồn gốc và điều kiện T, P thành tạo của saphir trong đá gneis ở một vài thời điểm ở khu vực Trúc Lâu

Những nghiên cứu gần đây trong Đề tài “Nghiên cứu các đá biến chất đới

Sông Hồng và khoáng sản liên quan” (Phạm Bình và nnk, 2010) cũng đã phần nào

đề cập đến sự tồn tại và điều kiện thành tạo của coridon trong các đá biến chất ở đới Sông Hồng

Ngoài ra, các nghiên cứu chuyên sâu của nhiều tác giả về đặc điểm tinh khoáng vật học, quy luật phân bố, điều kiện T, P thành tạo của coridon trong các đá gốc khu vực Tân Hương-Trúc Lâu cũng như đới Sông Hồng đã được tiến hành với những kết quả thu được khác nhau, trong đó kết quả xác định điều kiện T, P thành tạo của saphir trong đá gốc ở một số nơi trong khu vực nghiên cứu như sau: T = 740-780oC, P = 8-10kbar (Hauzenberger A.C., et al, 2003); T = 650-750oC, P = 4-

thể-7kbar (Nguyễn Văn Nam, 2007; Ngụy Tuyết Nhung, 2008; Nguyễn Thị Minh Thuyết, 2009), T = 650-850oC, P = 4-7kbar (Nguyễn Thị Huyền, 2010)

Có thể nói rằng các kết quả nghiên cứu vừa nêu có ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên cứu và xác định điều kiện P, T thành tạo của ruby, saphir trong các đá biến chất ở khu vực Tân Hương-Trúc Lâu

Về đặc điểm ngọc học và chất lượng của ruby, saphir ở khu vực Tân Trúc Lâu, lần đầu tiên đã được nghiên cứu khá chi tiết và được công bố trong tạp

Hương-chí Ngọc học hàng đầu thế giới là Gem & Gemology (Nguyễn Ngọc Khôi và nnk, 2011)

Trong năm 2012, đề tài “Đặc điểm thành phần vật chất và điều kiện thành

tạo ruby, saphir trong đá biến chất khu vực Tân Hương-Trúc Lâu (thuộc đới Sông Hồng)” của tác giả Nguyễn Văn Nam đã đánh giá chất lượng ngọc, điều kiện T, P thành tạo của corindon cũng như phát hiện ra nhiều bao thể khoáng vật trong đá

gneis chứa corindon…trong khu vực Tân Hương – Trúc Lâu

Mặc dù, đã có khá nhiều công trình nghiên cứu liên quan tới ruby, saphir vùng Yên Bái và cụ thể cả khu vực Tân Hương-Trúc Lâu nhưng trong phạm vi luận văn này, học viên vẫn muốn làm rõ hơn và xác lập rõ ràng các thuộc tính đặc trưng của kiểu mỏ ruby, saphir trong đá gneis ở khu vực nghiên cứu

Luận văn với tiêu đề nêu trên sẽ góp phần làm sáng tỏ và giúp mọi người có cái nhìn tổng quan về corindon trong đá gneis Trong đó nội dung của luận văn sẽ tập trung nghiên cứu đặc điểm thành phần vật chất, môi trường và điều kiện thành tạo của ruby, saphir trong đá gneis ở khu vực Tân Hương-Trúc Lâu, xác lập các thuộc tính đặc trưng của kiểu mỏ ruby, saphir trong đá gneis ở Việt Nam từ đó làm

cơ sở định hướng hợp lý cho công tác tìm kiếm và đánh giá tiềm năng ruby, saphir trong vùng nghiên cứu

Chương 2 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC

TÂN HƯƠNG-TRÚC LÂU

Khu vực Tân Hương-Trúc Lâu là một bộ phận của đới cấu trúc Sông Hồng

(Dovjikov A.E và nnk, 1965), được cấu thành chủ yếu bởi các đá biến chất tướng amphibolit-granulit thuộc hệ tầng Núi Con Voi (PPnv), hệ tầng Ngòi Chi (PP- MPnc) Khu vực nghiên cứu có cấu trúc dạng phức nếp lồi điển hình, phát triển kéo

dài theo phương Tây Bắc-Đông Nam, bị khống chế bởi các hệ thống đứt gãy sâu cùng phương, gồm hệ đứt gãy Sông Hồng ở phía Tây Nam và hệ đứt gãy Sông Chảy ở phía Đông Bắc

2.1 Địa tầng

Trong diện tích nghiên cứu có mặt các thành tạo trầm tích, trầm tích biến chất phát triển không liên tục từ Paleo-Mezoproterozoi đến Đệ Tứ Chiếm khối lượng chủ yếu và có diện lộ lớn là các thành tạo trầm tích biến chất thuộc loạt Sông

Hồng bao gồm hệ tầng núi Con Voi (PPnv) và hệ tầng Ngòi Chi (PP-MP nc), chiếm

khối lượng ít và diện lộ nhỏ hơn các thành tạo trầm tích Neogen (N) và trầm tích hệ

Đệ Tứ (Q)

2.1.1 Giới Paleo-Mezoproterozoi, Loạt Sông Hồng

a Hệ tầng Núi Con Voi (PPnv)

Hệ tầng núi Con Voi (Trần Xuyên và nnk, 1998) có đặc điểm thạch học và

khối lượng gần tương tự với các hệ tầng được một số tác giả nghiên cứu và mô tả

trước đo như: hệ tầng Lục Liễu và Tây Cốc (Phạm Đình Long và nnk, 1968), hệ tầng Núi Con Voi và hệ tầng Tây Cốc (Nguyễn Vĩnh và nnk, 1972), phần thấp và phần giữa trong mặt cắt biến chất đới Sông Hồng (Trần Văn Trị, Phan Trường Thị

và nnk, 1977) Hệ tầng Núi Voi được chia thành hai phân hệ tầng:

- Phân hệ tầng dưới (PPnv 1): thành phần thạch học gồm các đá plagiogneis, gneis biotit-granat-silimanit, gneis amphibol, đá phiến thạch anh-biotit-silimanit-granat, đá phiến thạch anh-feldspat-pyroxen, xen các thấu kính gneis amphibol và amphibolit Chiều dày phân hệ tầng khoảng 2000m

Hình 2.1 Sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứu, tỷ lệ 1/200 000 (theo Nguyễn Văn Thế và nnk, 1997; và Hoàng Thái Sơn và nnk, 1998)

Ở khu vực Tân Hương, các thành tạo này có diện lộ khá lớn, phân bố ở trung tâm diện tích nghiên cứu, tạo thành dải kéo dài theo phương Tây Bắc-Đông Nam Ở khu vực Trúc Lâu chúng phân bố ở phía Tây và Tây Nam trung tâm xã Trúc Lâu, tạo thành dải kéo dài theo phương Tây Bắc-Đông Nam

- Phân hệ tầng trên (PPnv 2): thành phần thạch học bao gồm đá gneis pyroxen-horblend-biotit-silimanit-granat, các lớp mỏng quartzit, thấu kính amphibolit, phần trên cùng là các lớp đá hoa calciphyr có diopsit Các đá phổ biến migmatit dạng sọc dải, dạng mắt, thấu kính, dạng uốn nếp, dạng mạch, dạng ngọn lửa Chiều dày của phân hệ tầng khoảng 1000m

Ở khu vực Tân Hương, các thành tạo của phân hệ tầng Núi Con Voi trên phân bố thành các dải kéo dài theo phương Tây Bắc-Đông Nam ở hai bên sườn Tây Nam và Đông Bắc của trục sống Núi Con Voi Ở khu vực Trúc Lâu, các thành tạo này có diện lộ khá lớn tạo thành dải kéo dài theo phương Tây Bắc-Đông Nam, phân

bố ở trung tâm và rìa phía Tây Nam xã Trúc Lâu

b Hệ tầng Ngòi Chi (PP-MPnc)

Hệ tầng Ngòi Chi (Trần Xuyên và nnk, 1988) có đặc điểm thạch học và khối lượng tương đương với hệ tầng Thái Ninh (Phạm Đình Long, 1968 và Nguyễn Vĩnh 1972) hoặc tương đương với phần trên của mặt cắt biến chất đới Sông Hồng (Trần Văn Trị, Phan Trường Thị và nnk, 1977) Hệ tầng Ngòi Chi có quan hệ chuyển tiếp

trên hệ tầng Núi Con Voi Thành phần thạch học chủ yếu gồm phần đáy là tập quarzit, chuyển lên trên là đá phiến thạch anh-felspat-granat xen đá phiến thạch anh-biotit-silimanit-granat, thấu kính quarzit, thấu kính amphibolit Chiều dày của

hệ tầng khoảng 1500m

Ở khu vực Tân Hương, các thành tạo của hệ tầng Ngòi Chi phân bố ở phần rìa phía Tây Nam và Đông Bắc của diện tích nghiên cứu, tạo thành các dải kéo dài theo phương Tây Bắc-Đông Nam, song song với trục nếp lồi của dãy núi Con Voi

Ở khu vực Trúc Lâu, các thành tạo này có diện lộ khá lớn, phân bố rìa phía Đông Bắc diện tích nghiên cứu, tạo thành dải kéo dài theo phương Tây Bắc-Đông Nam dọc theo đứt gãy đường QL.70 vìa rìa đứt gãy Sông Chảy

2.1.2 Giới Kainozoi

a Hệ Neogen, Hệ tầng Phan Lương (N pl)

Hệ tầng Phan Lương (Nguyễn Vĩnh và nnk, 1972) có thành phần chính gồm:

Phần dưới là cuội kết đa khoáng được gắn kết chặt chẽ với thành phần xi măng là cát, sỏi Phần giữa gồm cát kết có xen kẹp những lớp mỏng bột kết, cát kết màu xám, xám vàng, đôi nơi có kẹp một vài thấu kính than nâu dài từ 1 đến 7-8m, dày 15-20m Phần trên cùng bao gồm bột kết, sét kết màu đen, xám đen, những thấu kính than nâu nhỏ Chiều dày của hệ tầng khoảng 1000-1300m

Trong phạm vi đới Sông Hồng, các thành tạo của hệ tầng Phan Lương chủ yếu phân bố ở hai bên rìa của Dãy núi Con Voi, tạo thành các dải đồi thấp có diện tích nhỏ Theo Trần Ngọc Quân và nnk (1998), trong trầm tích của hệ tầng Phan Lương ở phố Ràng, Bảo Hà (đới Sông Hồng) có chứa ruby, saphir kích thước nhỏ

cỡ một vài milimet Đây là một trong những dấu hiệu trực tiếp có giá trị tìm kiếm ruby, saphir trong trầm tích Neogen trong vùng nghiên cứu cũng như ở đới Sông Hồng

2.1.3 Hệ Đệ Tứ không phân chia

Ở khu vực Tân Hương-Trúc Lâu, các thành tạo trầm tích hệ Đệ tứ phát triển khá phong phú chủ yếu trong các bãi bồi và các bậc thêm I, II, III thuộc thung lũng sông suối của các xã Tân Hương, Cẩm Ân, Bảo Ái, Hòa Cuông, Tân Đồng, Ngòi Hóp (khu vực Tân Hương) và các xã Trúc Lâu, Khánh Hòa, Đông Quan, Phúc Lợi

(khu vực Trúc Lâu) Đáng chú ý là trong các trầm tích Đệ tứ ở nhiều nơi trong khu vực Tân Hương-Trúc Lâu có chứa ruby, saphir chất lượng ngọc cao

2.2 Các thành tạo magma xâm nhập, Phức hệ Tân Hương (γξPth)

Các đá magma xâm nhập phức hệ Tân Hương (Hoàng Thái Sơn và nnk, 1998) bao gồm các đá granit biotit hạt nhỏ, granosyenit, syenit có đặc điểm tương

tự với tổ hợp gabro-monzonit-syenit Hoàng Trĩ (Nguyễn Kinh Quốc và nnk, 1994)

và các gabroid monzonit phức hệ Chợ Đồn tuổi Paleogen (Nguyễn Kinh Quốc và nnk, 1995) Ở khu vực Tân Hương, các thể granti thuộc phức hệ Tân Hương có

chiều dài từ vài chục mét đến hàng nghìn mét, chiều rộng từ vài mét đến hàng trăm mét, có quan hệ xuyên cắt hoặc giả chỉnh hợp với đá vây quanh của các hệ tầng núi Con Voi và Ngòi Chi

Trên cơ sở so sánh về đặc điểm thạch hóa với các đá granit của phức hệ Tân

Hương (γξPth), các nghiên cứu của Trần Ngọc Quân và nnk (1998) và Trần Ngọc

Thái và nnk (2004) đã xếp các khối magma xâm nhập phân bố ở Bản Pậu, Km50, Km46 (QL.70), phía Đông Bắc xã Trúc Lâu (khu vực Trúc Lâu) vào phức hệ Tân Hương, trong đó khối phía Đông Bắc xã Trúc Lâu trước đây đã được xếp vào phức

hệ Phia Bioc (γξT3pb) (Nguyễn Văn Thế và nnk, 1997)

Một số nghiên cứu trước đây cho rằng ở khu vực Tân Hương, các magma xâm nhập của phức hệ Tân Hương liên quan trực tiếp đến sự thành tạo ruby, saphir

(Nguyễn Kinh Quốc và nnk, 1995) Tuy nhiên, các nghiên cứu cho đến nay cho thấy

ở khu vực Tân Hương-Trúc Lâu vẫn chưa xác định được mối liên quan trực tiếp giữa ruby, saphir với các thành tạo magma xâm nhập thuộc phức hệ này

Ngoài các thành tạo magma xâm nhập phức hệ Tân Hương, trong vùng nghiên cứu còn gặp một số các đá dạng đai mạch không rõ tuổi gồm granit, granit aplit, lerzolit và pyroxenit

2.3 Kiến tạo

Đứt gãy Sông Hồng kéo dài trên một nghìn kilomet theo phương Tây Đông Nam từ Hymalaya (Trung Quốc) qua Lào Cai (biên giới Việt Trung), đến Yên Bái, Việt Trì, Nam Định và kết thúc tại Vịnh Bắc Bộ Đứt gãy sông Hồng đóng vai

Bắc-trò như một mặt trượt giữa khối Indosinia và khối Nam Trung Hoa do sự đụng độ giữa hai mảng lục địa Ấn Độ và mảng Á-Âu xảy ra trong Kainozoi Phân bố dọc theo chiều dài của đứt gãy Sông Hồng là bốn dãy núi biến chất cao: Xeulong Shan, Diancan Shan, Ailao Shan (Trung Quốc) và dãy Núi Con Voi (Việt Nam)

Trên bình đồ cấu trúc khu vực, đới Sông Hồng ứng với đai biến chất của dãy Núi Con Voi và như là một “nêm kiến tạo” hẹp kéo dài theo phương Tây Bắc-Đông Nam từ Lào Cai đến Việt Trì khoảng 200km, giới hạn về phía Tây Nam là đứt gãy Sông Hồng và phía Đông Bắc là đứt gãy Sông Chảy, chiều rộng khoảng 10-17km Khu vực Tân Hương-Trúc Lâu nằm trong phạm vi cấu trúc của đới sông Hồng, do

đó chịu ảnh hưởng chung của các hoạt động kiến tạo trong vùng

Một số nghiên cứu gần đây cho rằng, hoạt động kiến tạo ở đới Sông Hồng mang tính đa kỳ, đặc biệt trong thời kỳ Kainozoi có ba giai đoạn hoạt động kiến tạo chủ yếu sau:

- Từ khoảng 40-35 triệu năm trước, là sự căng giãn và mỏng đi của vỏ Trái Đất mang tính khu vực, quyển mềm nóng đẩy lên làm nóng chảy gây biến chất lớp dưới và giữa của vỏ

- Từ khoảng 35-30 triệu năm trước, hoạt động kiến tạo do sự đụng độ giữa hai mảng Ấn Độ và mảng Á-Âu khởi đầu cho sự hình thành đứt gãy Sông Hồng đồng thời kèm theo quá trình trượt bằng trái

- Từ khoảng 30-22 triệu năm trước, cùng với quá trình trượt bằng trái là quá trình căng giãn nhiều nơi chiếm ưu thế, kèm theo đó là đai biến chất Dãy Núi Con

Voi được đẩy lên tạo nên phức nếp lồi lớn (Nguyễn Trọng Yên và nnk, 2009, Anczkiewicv A., et al, 2009)

Hoạt động kiến tạo mạnh mẽ kèm theo quá trình dịch trượt và sự hình thành phức nếp lồi-Dãy Núi Con Voi làm cho các đá biến chất cao tướng amphibolit-granulit trong đới Sông Hồng bị biến chất giật lùi cùng với quá trình migmatit hóa-siêu biến chất xảy ra phổ biến và rộng khắp Hệ quả của quá trình migmatit hóa trong trường đá metamafic là nguyên nhân tạo thành các thể pegmatoid khử silic chứa coridon, ruby, saphir ) ở khu vực đới Sông Hồng nói chung và khu vực Tân

Hương-Trúc Lâu nói riêng Trong khu vực nghiên cứu phát triển các hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc-Đông Nam, Đông Nam-Tây Bắc, á kinh tuyến và á vĩ tuyến

2.3.1 Hệ đứt gãy phương Tây Bắc-Đông Nam

Trong khu vực nghiên cứu có hai hệ thống đứt gãy lớn phương Tây Đông Nam, đó là hệ thống đứt gãy Sông Hồng ở phía Tây Nam, hệ thống đứt gãy Sông Chảy ở Đông Bắc, chúng được hình thành sớm và có vai trò khống chế sự hình thành, phát triển cấu trúc địa chất của đới Sông Hồng nói chung, của khu vực Tân Hương-Trúc Lâu nói riêng Theo Phạm Khoản và nnk (1985), đứt gãy Sông Hồng và đứt gãy Sông Chảy đều cắm hơi nghiêng về phía Đông Bắc với góc dốc đứng khoảng 70o, độ sâu phá hủy của chúng khoảng 30-50km, đới phá hủy rộng 1km

Bắc-2.3.2 Các hệ thống đứt gãy phương Đông Bắc-Tây Nam, á kinh tuyến và á vĩ tuyến

Trên quy mô rộng lớn của đới Sông Hồng cũng như ở khu vực Tân Trúc Lâu, các hệ thống đứt gãy này hình thành muộn hơn và phân cắt các hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc-Đông Nam, đồng thời chia các khối cấu trúc dạng tuyến tính của đới Sông Hồng thành nhiều khối nhỏ Sự hình thành hệ thống đứt gãy Đông Bắc-Tây Nam, á vĩ tuyến và á kinh tuyến cùng với các hoạt động tân kiến tạo trong vùng đóng vai trò phá hủy các đá gốc chứa ruby, saphir đồng thời vận chuyển

Hương-và tích tụ ruby, saphir trong các bãi bồi, thung lũng sông suối ở khu vực Tân Hương-Trúc Lâu cũng như các khu vực lân cận trong phạm vi đới Sông Hồng

2.4 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Đặc điểm đặc trưng của đới Sông Hồng là địa hình có dạng “sống trâu” với trục giữa nhô cao, có đỉnh Núi Con Voi cao nhất khoảng 1417m thuộc địa phận xã Long Khánh ở phía Tây Bắc xã Trúc Lâu, thoải dần về hai sườn Sông Hồng và Sông Chảy cùng với dạng tuyến kéo dài theo phương Tây Bắc-Đông Nam Địa hình núi cao từ Lào Cai (độ cao trung bình 300-400m) và thấp dần về phía Yên Bái và Phú Thọ với dạng địa hình đồi thoải (độ cao trung bình 50-100m)

Khu vực Tân Hương Trúc Lâu nằm ở sườn Đông Bắc của đỉnh Núi Voi, do

đó địa hình ở đây có xu hướng thoải dần từ phía Tây Nam sang Đông Bắc và từ Tây Bắc xuống Đông Nam Hoạt động của các hệ thống đứt gãy có phương Tây Bắc-Đông Nam và Tây Nam-Đông Bắc cùng hệ thống mạng sông suối phát triển mạnh với các suối chính chảy qua trung tâm xã Trúc Lâu ở phía Đông Nam và Làng Chạp

ở phía Tây Bắc đã tạo nên hai thung lũng lớn trong vùng với các dạng địa hình đặc trưng sau:

Phân bố ở phần trung tâm diện tích nghiên cứu là thung lũng Trúc Lâu với chiều rộng khoảng 1,5-2 km, chiều dài khoảng 3-4km kéo dài theo phương Tây Bắc-Đông Nam và một số các thung lũng hẹp với chiều rộng 0,5-0,7km, dài 1,5-2km phát triển dọc theo QL.70 từ đoạn Km 49 đến trung tâm xã Trúc Lâu (Km 53) Phân bố ở phía Tây Bắc là thung lũng Làng Chạp với diện tích nhỏ hơn phát triển kéo dài theo phương Tây Nam-Đông Bắc

Dạng địa hình xâm thực và bóc mòn trong khu vực Trúc Lâu phát triển khá mạnh Nhìn chung bao quanh thung lũng trong khu vực Trúc Lâu là dạng địa hình thường có sườn dốc với độ dốc thay đổi từ 30-40o, phần rìa thung lũng thường có dạng địa hình đồi thấp có độ dốc 10-20o Dọc theo các địa hình bóc mòn là dạng địa hình tích tụ tạo nên các bậc thềm IV, III, II, I và các bãi bồi, trong thành phần các vật liệu tích tụ nhiều nơi chứa đá quý ruby , saphir

Diện tích nghiên cứu ở khu vực Tân Hương phân bố ở hai bên sườn Đông Bắc và Tây Nam của đỉnh trục Núi Con Voi, do đó địa hình ở đây có xu hướng thoải dần về hai phía Tây Nam sang Đông Bắc và từ Tây Bắc xuống Đông Nam So với khu vực Trúc Lâu thì địa hình khu vực Tân Hương thoải hơn, độ cao trung bình thấp hơn và mức độ phân cắt cũng thấp hơn Hoạt động của các hệ thống đứt gãy có phương Tây Bắc-Đông Nam và Tây Nam-Đông Bắc cùng hệ thống mạng sông suối phát triển mạnh với các suối chính chạy dọc theo đứt gãy Quốc Lộ 70 đã tạo ra thung lũng lớn trong vùng với các dạng địa hình đặc trưng

Chương 3 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Cơ sở lý luận

3.1.1 Nguồn gốc và phân loại các kiểu thành tạo ruby, saphir nguyên sinh

a Nguồn gốc của ruby, saphir

Corindon (ruby, saphir) là khoáng vật thuộc nhóm ôxít có công thức hoá học

là Al2O3 Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng corindon nguyên sinh chỉ được thành tạo trong hai quá trình địa chất chính là magma và biến chất, trong môi trường nghèo silic Nếu môi trường thành tạo mà bão hòa nguyên tố Si thì ruby, saphir sẽ không xuất hiện, vì khi đó ba nguyên tố O, Al, Si sẽ kết hợp với nhau để tạo thành các khoáng vật alumosilicat hoặc silicat theo các phản ứng sau: 5O - 2Al - Si = Al2SiO5

hoặc: 2O - Si = SiO2

Như vậy, trong tự nhiên ruby, saphir hầu như không tồn tại trong cùng một

tổ hợp khoáng vật cộng sinh với thạch anh Sự cùng tồn tại của ruby, saphir và thạch anh trong các đá chỉ có thể được xảy ra trong trường hợp đặc biệt - ở điều kiện biến chất nhiệt độ, áp suất siêu cao Khi đó năng lượng tự do của môi trường

đủ lớn và không tồn tại điều kiện để hình thành khoáng vật alumosilicat như phản ứng nêu trên

Nghiên cứu cũng cho thấy rằng trong quá trình địa chất nội sinh, mỗi một khoáng vật hay tổ hợp cộng sinh khoáng vật đều được thành tạo trong một điều kiện môi trường hoá-lý nhất định Điều kiện môi trường hoá-lý thành tạo của ruby, saphir ảnh hưởng quyết định đến thành phần hoá học, tính chất vật lý, quang học, và chất lượng ngọc của chúng

Mặc dù có nguồn gốc thành tạo nguyên sinh nhưng phần lớn các mỏ ruby, saphir có giá trị kinh tế cao lại đều là các mỏ sa khoáng, thành tạo do sự phá hủy từ các thành tạo nguyên sinh ban đầu

b Một số kiểu phân loại thành tạo ruby, saphir nguyên sinh

Trong lịch sử nghiên cứu ruby, saphir đã có nhiều cách phân loại mỏ nguyên sinh được dựa trên các tiêu chí khác nhau Có thể nêu ra những kiểu phân loại chính sau:

- Phân loại của Ozerov (1945): Kiểu phân loại này dựa trên cơ sở hình thái

của ruby, saphir, theo đó thì thành phần vật chất và điều kiện nhiệt động kết tinh ruby, saphir sẽ quyết định hình thái tinh thể của chúng Các tinh thể ruby, saphir kết tinh trong đá biến chất giàu silicat nhôm (silimanit, andalusit, disthen) thường có dạng tấm Các tinh thể ruby, saphir kết tinh trong đá magma xâm nhập kiềm và đá hoa thường có dạng tinh thể phát triển hình mặt thoi, tháp đôi, lăng trụ

- Phân loại của R.W Hughes (1990, 1997): Kiểu phân loại này dựa trên cơ sở

bối cảnh địa chất thành tạo, theo đó ruby, saphir được xếp vào các kiểu nguồn gốc sau: ruby, saphir trong các đá magma xâm nhập (như kiểu mỏ Yogo Gulch, Montana, Etats-Unis) hoặc trong đá phun trào basalt kiềm; ruby, saphir trong các đá

là sản phẩm của biến chất khu vực hoặc tiếp xúc (như kiểu mỏ trong đá hoa ở Myanmar hoặc ở miền Bắc Việt nam); ruby, saphir liên quan với bối cảnh địa chất pha trộn (kiểu migmatit, granulit, charnockit)

- Phân loại của Schwarz (1998): Kiểu phân loại này dựa vào đặc điểm thạch

học của các đá chứa ruby, saphir, từ đó chia ra các kiểu khác nhau như: ruby, saphir trong basalt kiềm (ở Đông nam Châu Á, Úc, Thái Lan, Trung quốc); ruby, saphir trong đá hoa (Mogok, Myanmar; Hunza, Pakistan), skarn (Andranondambo, Madagasca); ruby, saphir trong pegmatit (Umba, Tanzania); ruby, saphir trong amphibolit (Longido, Bắc Tanzania; Greenland, Phần Lan); ruby, saphir trong đá gneis (Nga; Mysore, Ấn Độ; Hinda, Nhật bản) và ruby, saphir trong các đá biến chất khác (anatexit trên đá disthen-corindon-phlogopit ở Morogoro, Tanzania)

- Phân loại của Muhlmester (1998) và J.J.Peucat (2000): Phân loại này chia

ruby, saphir ra ba kiểu nguồn gốc là magma basalt, đá hoa và đá biến chất (gneis amphibol và amphibolit) trên cơ sở thành phần hóa học của các nguyên tố Fe, V,

Ga, Ti, Mg trong ruby, saphir (dựng các biểu đồ có các trường nguồn gốc thành tạo)

- Phân loại của Sutherland và nnk (1998a, 2003): Phân loại này chia ruby,

saphir thành hai kiểu nguồn gốc magma và biến chất (trong amphibolit, metapelit và

đá hoa) dựa vào thành phần ôxít của các nguyên tố Fe, Cr, Ga, Ti trong ruby, saphir

và xây dựng biểu đồ mối tương quan giữa các tỷ số FeO/TiO2-Cr2O3/Ga2O3 có các trường nguồn gốc thành tạo khác nhau

- Phân loại của C Simonet (1997, 2000): Trên cơ sở quá trình thành tạo, kiểu

phân loại này chia ruby, saphir thành ba kiểu nguồn gốc là magma xâm nhập, magma phun trào và biến chất Riêng mỏ nguồn gốc biến chất được chia thành 2 phụ kiểu: biến chất đẳng hóa (granulit gneis, charnockit gặp ở Sri Lanka, đá hoa ở Afganistan và ở Pakistan; và amphibolit ở Longido, Tanzania); biến chất trao đổi (gặp ở Andranondambo, Madagasca; Umba, Tanzania)

3.1.2 Tổng quan về đặc điểm khoáng vật học và ngọc học của corindon

a Thành phần hóa học và cơ chế gây màu

Corindon là khoáng vật thuộc nhóm oxít có công thức hóa học là Al2O3, thành phần hóa học của corindon tinh khiết (không màu) chứa khoảng 52,9% nguyên tố nhôm (Al) và khoảng 47,1%, nguyên tố oxi (O) Tuy nhiên, trong tự nhiên coridon thường chứa nhiều nguyên tố khác, phổ biến nhất là các nguyên tố

Fe, Cr, Ti, V, ngoài ra còn có thể chứa các nguyên tố Si, Mg, Mn, Ca, Na, Cu, Cd, Mo

Do thường chứa các nguyên tố tạp chất trong ô mạng tinh thể dưới dạng thay thế đồng hình như Fe, Cr, Ti, V (còn gọi là các nguyên tố gây màu) nên coridon

có thể có nhiều màu khác nhau, tùy thuộc vào hàm lượng và sự phân bố của các nguyên tố gây màu tạo nên

Bảng 3.1 Nguyên nhân và cơ chế tạo màu của corindon

Fe2--O-Ti

Lam Quá trình dịch chuyển điện tích hoá trị Fe2--O- i4-

Lam tím Cặp ion Fe2-/Fe3- và ion Cr

3-Quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá trị Fe2--O-Ti4- và Cr

b Đặc điểm cấu trúc và hình dạng tinh thể coridon

Corindon là khoáng vật kết tinh trong hệ ba phương, cấu trúc ô mạng của coridon bao gồm các nguyên tử oxy và nhôm Mạng tinh thể gồm những ion O-2 xếp khít theo luật xếp cầu sáu phương, các cation Al3- phân bố trong các khoảng trống 8 mặt tạo bởi các ion O2- (hình 3.1)

Hình 3.1 Mô hình cấu trúc ô mạng tinh thể của corindon

(Nguồn : ww.darbeldubourg.com/corindon.htm)

Corindon có dạng đối xứng tam giác lệch ba phương 32/m và có các yếu tố đối xứng, gồm 1 trục đối xứng bậc 3 (L3) đồng thời là trục bậc ba nghịch đảo, 3 trục đối xứng bậc 2 (3L2) vuông góc với trục bậc ba, 3 mặt phẳng đối xứng đi qua trục bậc ba (3P) và vuông góc với các trục bậc 2, tâm đối xứng C Thông số ô mạng cơ

sở của corindon như sau: a = 4,758 Ao, c = 12,991 Ao, c/a = 2,73

Corindon thường có dạng tinh thể hình tono, lăng trụ, lưỡng tháp, thùng tono, con suốt, tang trống Thường gặp hơn là các mặt lăng trụ phức ba phương {1120}, lưỡng tháp phức ba phương {2241} Trên các mặt của lăng trụ và lưỡng tháp của tinh thể corindon thường có các vết khía chéo Trong các trường hợp khác

có thể thấy những vết sọc nằm ngang do song tinh theo diện (hình 3.2)

Trong tự nhiên, coridon thường gặp các dạng tinh thể do sự ghép của các hình cơ bản sau: lăng trụ sáu phương (1010), (1120), tháp đôi sáu phương (1121), (2241), (2243), hình mặt thoi (1011), (2025), (0112), hình đôi mặt (0001), tam giác lệch ba phương (2131)

(a)

(b)

Hình 3.2 Một số dạng quen của tinh thể corindon

a, Mô hình tinh thể; b, Tinh thể thực

Đối với corindon khá phổ biến song tinh, thường là kiểu song tinh sinh trưởng, song tinh trượt hay song tinh biến dạng (hình 3.3) Song tinh biến dạng thường phát triển khá phổ biến trong corindon và tạo nên kiểu song tinh đa hợp, đôi

khi có thể tách tinh thể corindon thành các mảnh như tinh thể calcit Kiểu song tinh biến dạng thường được gây nên do tác động của hoạt động kiến tạo, nén ép Kiểu song tinh liên phiến thường ghép theo mặt thoi (1010) hiếm hơn theo mặt cơ sở (0001)

Hình 3.3 Một số kiểu song tinh thường gặp của corindon

c Các tính chất vật lý của corindon

- Độ cứng:

Trong thang độ cứng tương đối Mohs (1812) corindon có độ cứng tương đối

là 9 sát sau vị trí độ cứng của kim cương là 10 (hình 3.4) Tuy nhiên, giá trị độ cứng tuyệt đối của coridon cứng gấp nhiều lần so với các khoáng vật khác (cứng gấp 2 lần topaz ở với vị trí thứ 8 và gấp 8 lần apatit ở vị trí thứ 5) Nghiên cứu cho thấy, corindon (ruby, saphir) có màu sắc khác nhau cũng có độ cứng khác nhau Saphir màu lam thường cứng hơn ruby, saphir có hiệu ứng sao cứng hơn saphir không màu Các mặt khác nhau của tinh thể corindon cũng có độ cứng khác nhau (dị hướng độ cứng)

(theo F Mohs, 1812)

Giá trị độ cứng cao nhất của corindon là trên mặt tạo thành góc 60o với trục quang học, giá trị độ cứng trung bình là mặt song song với trục quang và giá trị thấp

nhất là tại mặt cơ sở (Belyaev, 1980)

là dấu ấn của quá trình sinh trưởng của tinh thể theo các mặt (0001) (1010) và (1120)

chút ít so với corindon không màu (bảng 3.2) Giá trị lưỡng chiết suất của corindon thay đổi trong khoảng 0,008-0,009

Bảng 3.2 Giá trị chiết suất của corindon theo các màu khác nhau

Đối với corindon màu đỏ (ruby) vùng hấp thụ chính nằm trong dải sóng tím

và lam từ 400 – 450 nm, một dải hẹp truyền qua từ bước sóng 450nm đến 500nm, vùng truyền qua ở vùng da cam và phổ màu đỏ tương ứng với ruby màu đỏ tía Dải các vạch phổ 468,5 nm, 475nm, 476,5 nm đặc trưng cho sự có mặt của nguyên tố Cr trong ruby Ngoài ra, một dải hấp thụ rộng với tâm ở 550nm và một vài vạch mảnh

ở vùng đỏ, trong đó hai vạch 694,2 nm và 692,8nm là các vạch phát quang

Corindon màu lam (saphir lam) đặc trưng bởi các vạch phổ hấp thụ của nguyên tố Fe, gồm ba vạch, mạnh nhất là vạch 451,5 nm, hai vạch yếu hơn ở 460nm và 470nm Saphir vàng có thể có vạch phổ hấp thụ 451,5nm nếu chứa ít sắt (hình 3.6) Khi corindon chứa nhiều nguyên tố khác nhau, phổ hấp thụ sẽ trở nên phức tạp hơn

- Tính phát quang:

Dưới tác dụng của tia cực tím và tia X, corindon thường phát quang rõ Mức

độ phát quang khác nhau phụ thuộc vào các màu khác nhau của corindon Ruby luôn phát quang màu đỏ dưới tia cực tím sóng dài (365nm) và phát quang đỏ, cường

độ yếu hơn dưới tia cực tím sóng ngắn (254nm) Saphir hồng thường phát quang màu đỏ mạnh đến trung bình dưới tác dụng của sóng dài, phát quang yếu hơn dưới

sóng ngắn Saphir màu lam thường không phát quang dưới tia cực tím sóng dài và sóng ngắn, đôi khi saphir có thể phát quang màu xám lục hoặc đỏ yếu Saphir các màu vàng, da cam phát quang màu vàng da cam (365nm), saphir màu tím, saphir đổi màu phát quang màu đỏ (365nm), saphir không màu phát quang màu da cam (365nm) (bảng 3.3)

- Tính đa sắc:

Kết tinh trong hệ ba phương, do đó khi ánh sáng chiếu vào tinh thể corindon theo các phương khác nhau (loại trừ phương song song với trục C) thì bị tách thành các tia thường và bất thường Theo phương truyền sóng, tia thường có giá trị chiết suất không đổi, trong khi đó tia bất thường có chiết suất thay đổi và giá trị chiết suất lớn nhất khi ánh sáng truyền vuông góc với trục C

Theo các phương khác nhau thì sự hấp thụ ánh sáng bên trong tinh thể corindon sẽ khác nhau, kết quả là sẽ tạo ra các màu khác nhau Hiện tượng này gọi

là tính đa sắc Tính đa sắc của corindon thể hiện khá rõ, màu càng đậm thì tính đa sắc thể hiện càng mạnh (bảng 3.3)

Bảng 3.3 Đặc điểm tính phát quang và tính đa sắc của corindon

Saphir

màu lam

Trơ-đỏ/da cam mạnh Trơ-màu đỏ, màu da cam

nhạt, màu lam nhạt-màu

Trơ-màu da cam

mạnh-màu đỏ

Da cam-Vàng sáng

Saphir màu

đỏ tía, tím

Trơ-màu đỏ mạnh, màu đỏ da cam

Trơ-màu đỏ mạnh, màu

đỏ da cam

Tím lam-Lam lục/tía, vàng