Phân loại đá magma thạch học đá magma

Đến cuối thế kỷ 19, một số nhà khoa học đã dựa trên thành phần hóa học để phân loại các đá magma như Levinxon Letxin (1890, 1896, 1898) phân chia các đá magma ra các nhóm đá siêu bazơ, bazơ, trung tính và acid. Trong mỗi nhóm lại tiếp tục phân ra các loại: kiềm đất, kiềm đất có nhôm, trung tính và kiềm. Việc phân loại, gọi tên các loại đá mácma có ý nghĩa quan trọng về mặt địa chất do: • Các khoáng vật và tính chất hóa học tổng thể của chúng cung cấp thông tin về thành phần của lớp vỏ trái đất tại những đá mácma được hình thành cũng như các điều kiện về nhiệt độ và áp suất hình thành nên đá và thông tin về các loại đá trước đó bị nóng chảy; • Niên đại tuyệt đối của chúng có thể được xác định bằng các phương pháp xác định niên đại bằng phóng xạ khác nhau và vì thế có thể so sánh với các địa tầng địa chất cận kề, cho phép miêu tả lại thời gian diễn ra các sự kiện một cách tương đối chính xác; • Các đặc điểm của chúng thông thường được đặc trưng bởi các điều kiện của môi trường kiến tạo cụ thể, cho phép tái tạo lại các mô hình kiến tạo (Xem thêm kiến tạo mảng);

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ii

DANH MỤC BẢNG iii

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM, LỊCH SỬ PHÂN LOẠI ĐÁ MAGMA 1

1.1 Khái niệm 1

1.2 Lịch sử phân loại đá magma 2

CHƯƠNG 2 CÁC NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI, GỌI TÊN ĐÁ MAGMA 4

2.1 Nguyên tắc phân loại 4

2.1.1 Theo dạng nằm địa chất, các đá magma có thể phân ra 3 loại: 4

2.1.2 Dấu hiệu kiến trúc 4

2.1.3 Thành phần hóa học 4

2.1.4 Thành phần khoáng vật 4

2.2 Hệ thống phân loại hiện đại các đá magma 5

2.2.1 Hoàn thiện hệ thống phân loại các đá magma theo thành phần khoáng vật 6

2.2.2 Hệ thống hóa các đá magma theo thành phần hóa học 12

2.3 Các loạt (serie) và kiểu (type) magma: 17

2.3.1 Các loạt magma: 17

2.3.2 Các kiểu (type) magma: 24

2.4 Phân loại nguồn gốc các đá granit 30

2.4.1 Các loạt granit: 30

2.4.2 Các kiểu thạch luận granit: 31

2.4.3 Các kiểu kiến tạo granit: 36

KẾT LUẬN 40

TÀI LIỆU LIỆU THAM KHẢO 41

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Các đá xâm nhập 8Hình 2 Các đá núi lửa 10Hình 3: Biểu đồ (Na2O+K2O) – SiO2 (TAS) phân loại và gọi tên các đá phuntrào (theo Le Bas, 1986) 14Hình 4: Biểu đồ K2O - SiO2 phân chia các loạt magma kiềm-vôi (theoPeccerillo và Taylor, 1976) 15Hình 5: Biểu đồ phân chia các đá phun trào cao magne 15Hình 6: Biểu đồ Rb-Ba-Sr (theo Twist và Kleeman, 1989) 17Hình 7: Biểu đồ (Na2O+K2O) - SiO2 phân chia các loạt magma (theo

McDonald, 1968; Irvine và Baragar, 1971) (SA: loạt á kiềm; AL: loạt kiềm)22

Hình 8: Biểu đồ AFM phân chia các loạt magma (theo Irvine và Baragar,

1971) (TH: loạt tholeit; CA: loạt kiềm-vôi) 23 Hình 9: Biểu đồ phân chia các loạt magma (theo Miyashiro, 1971) ( TH: loạt tholeit; CA: loạt kiềm-vôi) 23 Hình 10 : Biểu đồ phân chia các kiểu magma (theo Pearce, 1977) (CO: lục địa, OI: đảo đại dương, ORF: dãy núi và đáy đại dương, OR: tạo núi, SCI: đảo trung tâm tách gãn) 26

Hình 11: Biểu đồ phân chia các kiểu magma (theo Pearce và Cann, 1977)

OFB: basalt đáy đại dương, LKT: basalt tholeit thấp kali, CAB: basalt vôi, WPB: basalt nội mảng 27

kiềm-Hình 12 : Biểu đồ phân chia các kiểu magma (theo Pearce J.A và Cann J.K,

1973) OFB: basalt đáy đại dương, LKT: basalt tholeit thấp kali, CAB: basalt kiềm-vôi, WPB: basalt nội mảng 27

Hình 13: Biểu đồ phân bố các nguyên tố đất hiếm (đối sánh với chondrit)trong kiểu basalt khác nhau 29Hình 14: Biểu đồ phân bố các nguyên tố không tương hợp (đối sánh với N-MORB) trong các kiểu basalt khác nhau (theo Pearce, 1983) 29Hình 15: Biểu đồ ACF phân chia các kiểu granit (I, S) (theo Chappell B.W

và WhiteA.J.R., 1974) 33Hình 16: Biểu đồ phân bố các nguyên tố không tương hợp (so sánh với N-MORB) của các kiểu granit (M, I, S, A) (theo Condie K.C., 1989) 35

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Phân biệt andesit với basalt 12

Bảng 2 các bão hòa silic và loạt á kiềm 14

Bảng 3 Nhóm đá charnokit 16

Bảng 4 Nhóm đá lamprophyr 16

Bảng 5 Các đặc điểm chủ yếu về thành phần hóa học & khoáng vật của các đá magma trong các loạt TH, CA, SA & AL 24

Bảng 6 Các đặc điểm chủ yếu của 4 kiểu thạch luận granit 36

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM, LỊCH SỬ PHÂN LOẠI ĐÁ MAGMA 1.1 Khái niệm

Với lịch sử 4.5 tỷ năm hình thành và vận động, phát triển, Trái đất đã trảiqua một quá trình tiến hóa, với nhiều hoạt động địa chất đã xảy ra, dẫn đến mộtcấu trúc như ngày nay gồm 3 lớp: Trong cùng là nhân Trái đất (độ dày 3470 km,gồm có nhân trong và nhân ngoài), giữa là lớp Manti nóng chảy ở thể lỏng vàngoài cùng là Vỏ Trái đất (5-70 km) Vỏ là phần cứng của Trái đất và cũng đượccấu tạo từ nhiều lớp có thành phần khác nhau Có 2 kiểu vỏ: vỏ lục địa và vỏ đạidương, đều có lớp trên cùng là trầm tích, dưới cùng là bazan Riêng vỏ lục địacòn có thêm lớp granit ở giữa Các lớp này được cấu tạo từ 3 loại đá cơ bản:magma, trầm tích, biến chất khác nhau về thành phần khoáng vật, phương thứckết hợp và điều kiện thành tạo Trong đó, khoáng vật là những hợp chất hóa họcđược thành tạo trong quá trình địa chất, có thành phần tương đối ổn định, cónhững tính chất hóa lý xác định

Ðá magma (igneous rocks) được xem là nguồn cội của các đá khác Têngọi xuất phát từ tiếng Latinh (ignis) nghĩa là lửa vì nó được hình thành từ sựnguội lạnh của một khối nóng lỏng hay nói khác hơn là quá trình ngưng kết củacác silicat nóng chảy xảy ra trong lòng hoặc trên bề mặt Trái Đất Quá trình đôngnguội có thể tạo ra các đá có các khoáng vật kết tinh rõ ràng hoặc không kết tinhtùy thuộc vào môi trường mà khối magma đông nguội, và dựa vào đó người ta taphân ra: đá xâm nhập và phun trào Macma này có thể có nguồn gốc từ manti củaTrái Đất hoặc từ các loại đá đã tồn tại trước đó bị nóng chảy do các thay đổi nhiệt

độ áp suất cực cao Trên 700 loại đá mácma đã được miêu tả lại, phần lớn trongchúng được tạo ra gần bề mặt lớp vỏ Trái Đất

Vào giai đoạn đầu khi hình thành Trái đất, tất cả đều là đá magma Khichúng nằm đưới sâu, được thành tạo dưới nhiệt độ và áp suất giảm từ từ tạothành những khối đá magma xâm nhập (batholit), hoặc được phun trào trên mặtđất trong quá trình hoạt động núi lửa với nhiệt độ và áp suất giảm đột ngột tạonên các đá magma phun trào Quá trình này cũng tạo nên một số loại đá như:Thủy tinh tự nhiên, Obsidian, bazan (khoáng vật Peridot nằm trong đá bazan tạiLâm Đồng, nơi núi lửa từng hoạt động)… Ở giai đoạn cuối của quá trình kết tinh

đá magma, dung thể magma trở nên rất giàu chất bốc và những kim loại hiếm Từdung thể này kết tinh nên một loại đá đặc biệt có kích thước hạt lớn và chứanhiều khoáng vật quý hiếm, gọi là Pegmatit Trong các thể Pegmatit chứa nhiều

chất khí tạo nên môi trường kết tinh cho nhiều loại khoáng vật, vì vậy khi khaithác gặp rất nhiều loại đá quý khác nhau như Saphir, Tourmalin, Garnet, thạchanh, felspar, Topaz, Peridot, Zircon …hình thành trong các thể Pegmatit.

Những khối magma xâm nhập sâu (phần giáp ranh giữa lớp Vỏ và lớpManti) được đưa lên bề mặt bởi những đường nứt lớn của vỏ hoặc đường dẫn đặcbiệt Thường là những đới hút chìm và đới căng giãn của vỏ Thi thoảng chất khítích đọng dẫn magma lên bề mặt, quá trình này tạo nên những vụ nổ lớn trongcác ống nổ (Diatrem) Đây cũng là 1 trong số những lý do tại sao đá quý đượcthành tạo rất sâu trong lòng đất lại được vận chuyển lên bề mặt Trái đất

Ngoài ra, xung quanh khối magma xâm nhập còn tồn tại hệ thống nhữngkhe nứt với nhiều kích thước khác nhau từ vài chục cm đến hàng mét, tích nhiềuchất khí và nước Những vật liệu này là thành tạo nhiệt dịch có chứa nhiềunguyên tố kim loại như Au, Ag, Hg, Pb, Zn, Sn…Khi chúng nguội hoàn toàn vàkết tinh lại thành những mạch thạch anh có các khoáng vật mang kim loại quýhiếm và đá quý

1.2 Lịch sử phân loại đá magma.

Trong thạch học các dấu hiệu sau đây được lựa chọn làm cơ sở để phânloại các đá: dạng nằm của đá (tức dấu hiệu địa chất); kiến trúc của đá; thànhphần hóa học và khoáng vật của đá

Các tác giả Ziken (1866), Rôzenbut (1877), Misen Levi (1879)… căn

cứ vào thành phần khoáng vật tức là dựa chủ yếu vào sự có mặt hay vắng mặtcủa một khoáng vật nào đó trong đá đã xây dựng các bảng phân loại đámagma mà không chú ý tới quan hệ số lượng giữa chúng

Đến cuối thế kỷ 19, một số nhà khoa học đã dựa trên thành phần hóahọc để phân loại các đá magma như Levinxon - Letxin (1890, 1896, 1898)phân chia các đá magma ra các nhóm đá siêu bazơ, bazơ, trung tính và acid.Trong mỗi nhóm lại tiếp tục phân ra các loại: kiềm đất, kiềm đất có nhôm,trung tính và kiềm; Cross, Idings, Pirsson và Washington (1900) đưa raphương pháp C.I.P.W, với nội dung chủ yếu là: từ số liệu phân tích hóa họctính ra thành phần khoáng vật “tiêu chuẩn”; Holmes (1920) và Shand (1927)căn cứ trước tiên vào độ bão hòa silic để phân chia ra các loại đá, sau đó chủyếu theo đặc điểm và số lượng các khoáng vật màu và felspat để phân loại tỷ

mỉ hơn; Johansen (1931) dựa trên tỷ lệ khoáng vật màu và khoáng vật sángmàu phân ra 4 lớp đá khác nhau Các lớp lại được phân chia thành các bộ (họ)

căn cứ vào tỷ lệ giữa các khoáng vật thạch anh, felspatoid như chia ra thànhnhóm; Niggli (1931) cũng dựa trên thành phần khoáng vật thật modal để phânloại với điểm khác là gộp albit và orthoclas vào nhóm felspat kiềm;Bôgatikov và nnk (1981) đã phân chia các đá magma dựa trên thành phầnkhoáng vật và hóa học của chúng được nhiều người áp dụng, đặc biệt ở Liên

Xô (cũ), gồm các đơn vị phân loại: lớp đá (phun trào, xâm nhập), nhóm đá (siêu mafic, mafic, trung tính và acid), loạt đá (bình thường, á kiềm và kiềm)

và họ đá; Streckeisen và Le Maitre (1980, 1984) đã hoàn thiện hệ thống phânloại các đá magma dựa trên thành phần khoáng vật (modal và normativ) vàthành phần hóa học của chúng theo tổng lượng kiềm (Na2O + K2O) và SiO2(biểu đồ TAS) Hệ thống phân loại này đã được chấp thuận tại Hội nghịĐCQT để phổ biến sử dụng toàn thế giới

CHƯƠNG 2 CÁC NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI, GỌI TÊN ĐÁ MAGMA

2.1 Nguyên tắc phân loại

2.1.1 Theo dạng nằm địa chất, các đá magma có thể phân ra 3 loại:

- Đá xâm nhập: kết tinh ở sâu dưới bề mặt trái đất

- Đá nông: tạo nên những thể nhỏ như thể tường, thể mạch,

- Đá phun trào: kết tinh ở ngay trên bề mặt

2.1.2 Dấu hiệu kiến trúc

Dấu hiệu kiến trúc cũng có tác dụng làm sáng tỏ dạng nằm địa chất của

đá (thí dụ: kiến trúc thủy tinh chỉ đặc trưng cho đá phun trào) Tuy nhiên dấuhiệu kiến trúc không hoàn toàn trùng với dạng nằm địa chất, bởi lẽ một loại

đá có cùng thành phần hoá học và khoáng vật có thể có nhiều dạng kiến trúckhác nhau

Nhóm đá acid với hàm lượng SiO2 > 65%

Nhóm đá trung tính với hàm lượng SiO2 = 52 - 65%

Nhóm đá bazơ với hàm lượng SiO2 = 40 - 52%

Nhóm đá siêu bazơ với hàm lượng SiO2 < 40%

b- Mỗi nhóm đá trên lại tùy theo tổng lượng kiềm mà phân ra thành hailoạt đá cơ bản: loạt đá bình thường hay kiềm đất và loạt đá kiềm

2.1.4 Thành phần khoáng vật

Trong việc xác định cụ thể tên đá magma thì dấu hiệu vô cùng quantrọng đó là thành phần khoáng vật

a- Căn cứ vào sự có mặt hay vắng mặt của một số khoáng vật tạo đá

chủ yếu (thạch anh, felspat, olivin, pyroxen, nephelin, ) đã phân ra:

- Các đá giàu thạch anh, ứng với đá acid

- Các đá chứa ít hoặc không chứa thạch anh, ứng với đá trung tính

- Các đá chứa plagioclas bazơ và nhiều khoáng vật màu ứng với đábazơ

- Các đá không chứa felspat, chỉ có pyroxen và olivin, ứng với đá siêubazơ

- Các đá có chứa felspatit và khoáng vật kiềm, ứng với nhánh đá kiềm.b- Zavaritski (1955) căn cứ vào thành phần khoáng vật và thành phầnhóa học của các đá magma đã chia ra các nhóm đá sau:

+ Nhóm đá siêu bazơ, hoặc peridotit

+ Nhóm đá bazơ hoặc gabro - basalt

+ Nhóm đá trung tính hoặc diorit - andesit

+ Nhóm đá acid hoặc granitoid - ryolit gồm hai phụ nhóm:

+ Nhóm đá magma phi silicat

Ranh giới giữa các nhóm đá nêu trên chỉ mang tính chất qui ước, thực

tế giữa chúng xuất hiện nhiều dạng đá trung gian Trong mỗi nhóm đá, căn cứ

vào dạng nằm (đặc điểm địa chất) lại phân ra: đá sâu, đá nông và đá phun

- Đá mạch chứa nhiều khoáng vật màu hơn, đó là đá mạch lamprophyr

Đá phun trào thường chia làm hai loại: phun trào kiểu cũ và phun tràokiểu mới, tương ứng với mức độ biến đổi thứ sinh của chúng Điều đó đượcthể hiện rõ qua tên gọi các đá Tên các đá phun trào kiểu cũ được thêm chữ:

* porphyr nếu đá có chứa felspat kali dạng ban tinh

* porphyrit nếu đá không chứa felspat kali

* aphyr hoặc aphyrit nếu đá không chứa ban tinh

2.2 Hệ thống phân loại hiện đại các đá magma.

Ngay từ giữa thế kỷ 19 đã có nhiều tác giả đề cập tới việc hệ thống hóacác đá magma Việc phân chia chúng trước hết dựa trên thành phần hóa học

và hoặc thành phần khoáng vật của chúng

Thực tế, việc xác định thành phần khoáng vật của các đá có thể thựchiện bằng hai cách:

- Xác định chính xác thành phần khoáng vật tạo đá dưới kính hiển viphân cực, được gọi là phương pháp “modal analis”.

- Tính toán thành phần khoáng vật chuẩn từ thành phần hóa học của

chúng, đó là phương pháp “normal analis’.

2.2.1 Hoàn thiện hệ thống phân loại các đá magma theo thành phần khoáng vật

a- Cơ sở của sự phân loại là biểu đồ tam giác kép do Streckeisen A - Giáo

sư trường Đại học Bernơ - Thụy Sĩ tiến hành và đã được thông qua tại Hộinghị ĐCQT tại Montreal (1972) dựa trên thành phần khoáng vật tạo đá sáng

màu được xác định chính xác dưới kính hiển vi phân cực (modal analis) theo

các quan điểm sau: việc hệ thống hóa và phân loại phải phù hợp với hoàncảnh tự nhiên; các nhà địa chất có thể hiểu được dễ dàng; việc sử dụng chúngphải đơn giản, thuận tiện

Các chữ cái được sử dụng trong biểu đồ tam giác kép QAPF được kýhiệu như sau:

Q = thạch anh (hoặc triđimit và kritstobalit ở các đá núi lửa)

A = felspat kiềm (felspat kali + anbit có số hiệu 0 - 5 An)

P = plagioclas (có số hiệu từ 5 - 100 An)

F = Felspatoid

Với Q + A + P = 100 (tam giác phía trên)

A + P + F = 100 (tam giác phía dưới)

Biểu đồ này được sử dụng cho các đá sáng màu, với hàm lượng khoángvật màu (M) < 90% trong đó phần nửa trên (QAP) phân bố các đá kiềm-vôi,còn nửa dưới (AFP) là các đá kiềm, được bao gồm trong 15 trường chính vàtiếp tục phân chia ra các trường phụ Cần chú ý một điểm là các đá xâm nhập

(pluton) và đá phun trào (vunkanit) phân bố trong cùng một trường, mà không

phân chia chúng ra các trường riêng biệt được

Các dạng đá chủ yếu được phân chia trên biểu đồ Streckeisen (QAPF)

với hàm lượng khoáng vật màu (M) < 90% như sau: (số thứ tự tương ứng đã ghi trên biểu đồ)

- Các đá xâm nhập

1- Đá thạch anh (quarzilit, silicit)

1b Granit giàu thạch anh

2- Granit felspat kiềm

3- Granit.

4- Granodiorit

5- Tonalit

6- Syenit felspat kiềm

6* Syenit thạch anh felspat kiềm.6’ Syenit felspat kiềm chứa foid.7- Syenit

10* Diorit/gabro/anortozit thạch anh.10’ Diorit/gabro/anortozit chứa foid.11- Syenit foid

12- Monzosyenit foid

13- Monzodiorit/monzogabro foid

14- Diorit/gabro foid

15- Foiđolit

6- Trachyt kiềm.

6* Trachyt kiềm thạch anh.6’ Trachyt kiềm chứa foid.7- Trachyt

Hình 2 Các đá núi lửaĐối với nhóm đá gabro, diorit, anorthozit được gọi tên chính xác hơnbằng các biểu đồ tam giác phụ dựa theo hàm lượng của các khoáng vật màu

(olivin, pyroxen, hornblend) và plagioclas (hình …) và các chỉ tiêu phụ như

sau:

* Nếu M < 10% = anorthozit

* Nếu M > 10% và Plag > An50 = gabro

* Nếu M > 10% và Plag < An50 = diorit

Đối với các đá có chứa > 90% khoáng vật màu (M > 90) đó là các đásiêu mafic thì việc xác định tên đá sẽ được tiến hành theo các khoáng vật màu

(olivin, pyroxen và hornblend) bằng biểu đồ tam giác (hình …).

Sau khi bỏ ra ngoài các khoáng vật màu, tính chuyển toàn bộ cáckhoáng vật sáng màu ra tổng số 100%, sau đó tính tỷ lệ hàm lượng cho từnggiá trị Q, A, P, F và định điểm chúng trên biểu đồ

Trong trường hợp không thể xác định được chính xác thành phầnkhoáng vật của từng dạng đá, sẽ sử dụng tên gọi của nhóm đá thông dụngnhư: granitoid, gabroid, foidolit, ryolitoid, trachytoid, v.v

Biểu đồ QAPF (Streckeisen) có ưu điểm rõ rệt so với các dạng biểu

đồ phân loại khác, bởi lẽ mỗi một trường riêng lẻ cũng có thể chỉ rõ được các

kiểu nguồn gốc khác nhau (ví dụ: granit kiềm-vôi, granit kiềm) Thêm vào đó,

điểm xác định tên đá theo thành phần khoáng vật được tính toán từ thành

phần hóa học theo phương pháp CIPW (normativ) phần lớn đều trùng vào vị

trí các điểm theo thành phần khoáng vật được xác định dưới kính hiển vi

phân cực (modal).

c- Lưu ý

Việc phân loại các đá magma theo biểu đồ tam giác kép QAPF củaStreckeisen đối với các đá núi lửa cần lưu ý một số điểm như sau:

 Các dạng đá núi lửa phổ biến nhất (andesit, basalt) lại chỉ được

phân bố trong một trường nhỏ nhất trên biểu đồ hình 2 mặc dù trong đó có thểphân biệt chi tiết các dạng đá sau:

+ Các đá andesit kiềm-vôi phổ biến ở trường 9*

+ Các đá basalt kiềm-vôi và basalt cao nhôm (leucobasalt) ở trường

10

+ Basalt tholeit ở trường 10 và 10*

+ Basalt kiềm ở trường 10’

+ Hawait - trường 10’ và mugaerit - trường 9, 9’.

 Việc phân biệt rõ ràng andesit với basalt đã được chấp nhận theocác dấu hiệu sau:

+ Hàm lượng SiO2 (ranh giới 52%)

+ Chỉ số màu normativ (40%)

+ Thành phần plagioclas (tại số hiệu An50)

Bảng 1 Phân biệt andesit với basalt

Le Maitre (1979) đã đề nghị bổ xung thêm phương pháp tính toán kiểuRitman, mà về mặt lý thuyết cũng như cách biểu diễn trên biểu đồ QAPFchúng rất gần gũi với phương pháp CIPW

2.2.2 Hệ thống hóa các đá magma theo thành phần hóa học.

Le Maitre R.W (1989) đã hoàn thiện hệ thống phân loại các đá magmatheo thành phần hóa học của chúng chủ yếu dựa vào tỷ lệ phần trăm trọnglượng của SiO2 và tổng kiềm (Na2O + K2O) có trong các kết quả phân tích

hóa học, từ đó xây dựng biểu đồ tương quan 2 chiều SiO2 - alk (biểu đồ TAS) để phân loại và gọi tên các đá magma (chủ yếu cho đá phun trào) Khi

sử dụng biểu đồ này cần lưu ý mấy điểm sau:

a1 Chỉ sử dụng đối với các đá núi lửa còn tươi, chưa bị biến đổi.Không được phép sử dụng các tài liệu phân tích các đá đã bị biến đổi, bị biếnchất và biến chất trao đổi Nếu như trong kết quả phân tích hóa học của chúnghàm lượng H2O+ > 2% và CO2 > 0.5% thì cần phải hết sức thận trọng hoặctốt nhất nên loại bỏ

a2 Sau khi đã loại trừ lượng H2O+ và CO2 ra, phải tính chuyển toàn

bộ kết quả phân tích còn lại ra 100%.

Trên biểu đồ TAS, các dạng đá được phân chia ra 14 trường riêng biệt,

đồng thời còn tách biệt được 3 loạt đá khác nhau được ký hiệu bằng các chữcái

 Những đá được thành tạo cùng nhau một cách hệ thống được kýhiệu bằng cùng một chữ cái nhưng có chỉ số tăng dần, chúng đặc trưng chocác tỉnh thạch học, các loạt đá (serie), các đơn vị kiến tạo khác nhau Chỉ sốtăng dần của mỗi loạt thể hiện mức độ phân dị ngày càng cao của chúng

Có ba loạt đá thể hiện mức độ bão hòa SiO2 được ký hiệu như sau:

O- trên bão hòa (oversaturated).

S- bão hòa (saturated).

U- dưới bão hòa (undersaturated).

 Các đá có thể được ký hiệu thêm bằng chữ cái của mình: Pc =picrit, B = basalt, T = trachyt, R = ryolit, Ph = phonolit, F = foidit,

Tên đá basaltit được sử dụng khi hàm lượng olivin normativ > 10%

 Đối với các đá núi lửa “cao Mg” (như picrit, komatit, meimechit, boninit), cần phải sử dụng thêm biểu đồ phụ (hình 5) dựa chủ yếu vào hàm

lượng MgO và TiO2 để bổ xung cho biểu đồ TAS Trong đó phân ra các dạng

đá như sau:

- Boninit với SiO2 > 53%, MgO > 8% và TiO2 < 0.5%

- Picritoid với SiO2 < 53%, (Na2O + K2O) < 2% và MgO > 18%,trong đó phân chia chia chi tiết ra các dạng chính:

* Picrit với (Na2O + K2O) > 1%

* Komatit với (Na2O + K2O) < 1%, TiO2 < 1%

* Meimechit với (Na2O + K2O) < 1% và TiO2 > 1%

Tuy nhiên, trong trường hợp chung nhất có thể sử dụng chuyên từ

picrit để chỉ tất cả các đá phun trào siêu mafic (picrit, komatit và meimechit).

 Đối với các đá thuộc loạt bão hòa silic và loạt á kiềm, dựa vào tỷ lệhàm lượng giữa Na2O và K2O có thể phân chia chính xác hơn ra các loạt:

a loạt natri (sodic) với Na2O - 1.5 > K2O

b loạt kali (potasic) với Na2O - 1.5 < K2O

Bảng 2 các bão hòa silic và loạt á kiềmLoạt bình thường Trachibasalt Trachibasaltandesit Trachiandesit

Loạt “potasic” Trachibasalt

 Đối với các đá phun trào quá bão hòa silic thuộc loạt “O” (bao gồm

cả trường B và R) có thể phân chia chi tiết thêm ra các loạt thấp kali, trung bình kali và cao kali theo Peccerillo và Taylor (1976) (hình 4) Ở đây cũng

lưu ý rằng loạt “cao kali” không đồng nghĩa với loạt “potasic” như đã trìnhbày ở phần trên bởi lẽ trong các đá thuộc loạt “cao kali” có thể lượng Na 2Onhiều hơn K2O

 Các đá ryolit có thể phân chia chi tiết ra dạng ryolit kiềm nếu nhưchỉ số kiềm của chúng lớn hơn 1:

AI = (Na2O + K2O)/Al2O3 > 1

3 5 3 9 4 3 4 7 5 1 5 5 5 9 6 3 6 7 7 1 7 5 7 9 0

2 4 6 8

Hình 3: Biểu đồ (Na2O+K2O) – SiO2 (TAS) phân loại và gọi tên các đá phun

trào (theo Le Bas, 1986)

K 2 O ( % )

S i O 2 ( % )

4 0 4 4 4 8 5 2 5 6 6 0 6 4 6 8 7 2 7 6 8 0 0

1 2 3 4 5 6 7

M g O > 1 8 % & T i O2 > 1 % - m e i m e t i t e

Hình 5: Biểu đồ phân chia các đá phun trào cao magne

 Để phân biệt giữa trachyt và trachydacit (trường T trên biểu đồTAS) cần dựa trên thành phần khoáng vật normativ Q tính theo CIPW:

- nếu như Q < 20% gọi tên đá là trachyt

- nếu như Q > 20% gọi tên đá là trachydacit

 Trachyt cũng có thể phân chia chi tiết hơn ra dạng trachyt kiềm nếuchỉ số kiềm AI > 1

 Các nhóm đá ryolit kiềm và trachyt kiềm lại có thể phân chia ra cáckiểu (type) comendit và pantelerit theo Macdonald (1974) dựa trên sự tươngquan hàm lượng giữa Al2O3 và tổng sắt Về cơ bản, kiểu comendit giàu nhômhơn, còn kiểu pantelerit giàu sắt hơn

 Trường U và F trên biểu đồ TAS bao gồm các đá phun trào thuộc

khoáng vật chủ yếu là leucit và nephelin.

Ngoài ra, ở đây cần nhấn mạnh thêm là: ranh giới giữa các loạt O và

S cũng chính là ranh giới loạt kiềm-vôi và loạt á kiềm (CA & SA)

Đối với nhóm đá melilitic, carbonatit và charnokit việc phân loại chitiết được tiến hành theo các biểu đồ riêng Cũng tương tự như vậy đối với cácnhóm đá mạch lamprophyr và kimberlit

Bảng 3 Nhóm đá charnokit

Trên biểu

2 Granit hypersten felspat kiềm Charnokit felspat kiềm

4 Granodiorit hypersten Charnokit - enderbit(opđalit)

6 Syenit hypersten felspat kiềm Enđerbit

9 Monzo - norit (monzodiorit

Hornblend,điopxit,augit(olivin)

Backevikit,karsutit, Ti-augit, olivin,biotit

Melilit,biotit, Ti-augit,

olivin,

calxitort >

b Trong những năm gần đây việc phân loại và gọi tên đá theo thành phần hóa

học của chúng bên cạnh việc sử dụng nhóm nguyên tố chính (các oxyt tạo đá chủ yếu) nhiều nhà thạch luận đã sử dụng nhóm nguyên tố vết để xác định

chính xác tên đá đặc biệt đối với các đá đã bị biến đổi mạnh thậm chí tớitướng biến chất amphibolit

1- Đối với các đá granitoid Bouseily & Sokkary (1975) đã sử dụngbiểu đồ tương quan của ba nguyên tố Rb-Sr-Ba để phân loại các đá: diorit,

granodiorit, granit và granit phân dị cao (hình 6)

2- Đối với các đá phun trào mafic - trung tính đã bị biến chất mạnh

(từ tướng đá phiến lục tới tướng amphibolit) Winchester & Floyd (1977) đã

sử dụng các nguyên tố ỳ (Ti, Zr, P, Nb ) để xác định được chính xác khôngnhững thành phần thạch học của đá ban đầu, mà còn xác định được các loạt

và các kiểu magma nữa

Hình 6: Biểu đồ Rb-Ba-Sr (theo Twist và Kleeman, 1989)

A- granit có liên quan với Sn-W-Mo; B- granit phân dị; C- granit bình thường D- granit dị thường; E- granodiorit; F- diorit thạch anh;

H- diorit; I- granit bị greizen hóa và albit hóa

2.3 Các loạt (serie) và kiểu (type) magma:

2.3.1 Các loạt magma:

Việc phân chia các đá magma theo hàm lượng SiO2 không phản ánhđược tất cả đặc điểm thành phần vật chất của các đá, bởi lẽ các dạng đá cómặc dù có hàm lượng SiO2 rất khác nhau song về mặt nguồn gốc lại có thể

thuộc một loạt magma duy nhất.

Việc nghiên cứu thành phần đồng vị, trước hết là tỷ lệ Sr87/Sr86 chỉ

ra rằng, toàn bộ các đá magma nói chung và đá phun trào nói riêng có thểphân chia ra hai nhóm có tỷ lệ Sr87/Sr86 rất khác nhau:

+ Nhóm có giá trị Sr87/Sr86 thấp, thường nhỏ hơn 0.706 có nguồngốc manti với thành phần thạch học rất đặc trưng

+ Nhóm có giá trị Sr87/Sr86 cao, thường > 0.7100 Các đá của nhómnày được hình thành chủ yếu do quá trình nóng chảy vỏ lục địa, hoặc là do sựđồng hóa hỗn nhiễm vật chất lớp vỏ bởi các magma mguyên sinh Thành phầnthạch học chủ yếu của nhóm này là các đá acid

Một điều đã được thừa nhận rộng rãi, đó là việc phân chia các đámagma ra một số loạt (serie) dựa trên đặc điểm thạch địa hóa của chúng: tỷ lệkiềm so với SiO2, tổng lượng kiềm và tỷ lệ K2O/Na2O, tỷ lệ FeO*/MgO so

với Si2O và FeO* (Kuno, 1970; Jakes và White, 1972; Miyashiro, 1974) Các

chỉ tiêu này phản ánh mức độ phân dị của magma, độ bão hòa silic của chúng,

cũng như theo quan điểm của Seimann và Bajenov (1978), “mức độ linh động của kali trong quá trình vận chuyển vật chất từ dưới sâu”.

Theo các dấu hiệu thạch địa hóa trên quan điểm thạch luận nguồn gốccác đá magma được phân chia ra bốn loạt chủ yếu: tholeit (TH), kiềm-vôi(CA), loạt á kiềm (SA) hay loạt shoshonit (SH) và loạt kiềm (AL) Ngoài racũng phân chia loạt tương phản (bimodal) bao gồm các đá magma chủ yếu cóthành phần mafic và salic (thành phần trung tính rất ít hoặc hầu như vắngmặt)

2.3.1.1 Loạt tholeit (TH):

Các đá của loạt tholeit được xuất sinh từ magma bão hòa, thậm chíhơi quá bão hòa SiO2 Trong thành phần của chúng chiếm ưu thế là basalt,thứ yếu là andesit còn dacit rất hiếm gặp Đặc trưng đối với loạt tholeit là xuhướng phân dị từ basalt olivin qua basalt tới ferobasalt, có nghĩa là cùng với

sự tăng của hàm lượng SiO2 xảy ra sự làm giàu của Fe so với Mg

Một đặc điểm phân biệt nữa của loạt tholeit là hàm lượng rất thấp của

K2O (thường dao động trong khoảng 0.1 - 0.5%) và sự chiếm ưu thế rõ rệt

của Na so với K (thường Na2O/K2O = 5 - 15 và lớn hơn nữa) Chỉ trong các dạng đá acid của loạt tholeit (mà số lượng của chúng không đáng kể lắm) thì

hàm lượng K2O có thể đạt tới giá trị 1.5% Nếu so sánh với các dạng đá cócùng hàm lượng SiO2 thuộc loạt kiềm-vôi (CA) và loạt kiềm (AL) thì các đácủa loạt tholeit (TH) luôn luôn có hàm lượng K2O nhỏ hơn rất nhiều

Ngoài các đặc điểm thạch địa hóa nêu trên, các đá loạt tholeit đượcđặc trưng bởi hàm lượng thấp của các nguyên tố lithophin và các nguyên tố

hiếm (Ringwood và Green, 1968), trong đó cần đặc biệt chú ý hàm lượng Rb

 1 - 15g/T; Sr  90 - 220g/T và tỷ lệ Rb/Sr thường không vượt quá 0,03

Những tài liệu địa hóa học cho phép phân chia các đá loạt tholeit rahai nhóm lớn:

 Nhóm thứ nhất bao gồm các basalt đáy đại dương (OFB) được đặctrưng bởi hàm lượng Rb vài g/T; Sr  150g/T, với giá trị thấp của tỷ lệ Rb/Sr

 0.01 và hàm lượng Ba

 Nhóm thứ hai có liên quan với các đá tholeit cung đảo (IAT), đượcphân biệt bới hàm lượng cao của Rb (5 - 15g/T), Sr (tới 200g/T) và Ba (tới175g/T, giá trị Rb/Sr > 0.02

Trong điều kiện hiện tại các đá thuộc loạt tholeit thường gặp trongcác bối cảnh dãy núi giữa đại dương (MOR) và các vòng cung đảo (IA) Liênquan với các đá magma tholeit có quặng hóa conchedan đồng

2.3.1.2 Loạt kiềm-vôi (CA):

Đây là loạt đá magma có thành phần thạch học rất đa dạng, bao gồm

loạt đá phân dị: basalt - andesit - dacit - ryolit (và các xâm nhập tương ứng: gabro - diorit - granodiorit - granit), trong đó chiếm ưu thế rõ rệt là các đá

andesit andesitobasalt

Các khoáng vật tạo đá quan trọng nhất của các đá thuộc loạt kiềm-vôi

là pyroxen, amphibol và plagioclas

Nét đặc trưng của các đá thuộc loạt magma này là độ chưa bão hòaFe; tỷ lệ FeOt/MgO thường dao động trong khoảng 0.8 - 1.6, chỉ đôi khi mớiđạt đến giá trị 2.0, trong đó không quan sát được sự biến đổi rõ rệt của tỷ lệnày cùng với sự biến đổi của hàm lượng SiO2 Hàm lượng kali thường caohơn nhiều so với các đá của loạt tholeit, với các giá trị dao động từ 1% trong