Đặc điểm địa lý tự nhiên – Kinh tế nhân văn
Khu vực nghiên cứu nằm trong huyện Kbang, tỉnh Gia Lai, được bao quanh bởi huyện Đắk Đoa và Mang Yang ở phía Tây và phía Nam, trong khi phía Bắc và phía Đông tiếp giáp với các tỉnh Kon Tum và Bình Định.
Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng khí hậu cao nguyên nhiệt đới gió mùa, đặc trưng bởi độ ẩm cao và lượng mưa lớn Khí hậu ở đây được chia thành hai mùa rõ rệt, với mùa mưa bắt đầu từ tháng
Khu vực này có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 và mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, với lượng mưa trung bình hàng năm dao động từ 1.200 đến 1.750 mm Nhiệt độ trung bình năm ở đây đạt từ 22 đến 25 độ C Mạng lưới sông suối dày đặc, trong đó có sông Ba, một trong những con sông lớn của Tây Nguyên Tuy nhiên, việc thủy điện sông Ba đi vào hoạt động đã làm mực nước dâng cao, khiến một số vết lộ tiêu biểu bị ngập dưới lòng hồ, gây khó khăn cho công tác thực địa.
Giao thông trong khu vực nghiên cứu đang gặp nhiều khó khăn, với khả năng tiếp cận trung tâm bằng cả đường bộ và đường thủy Từ trung tâm Kan Nack đến xã KRoong, có đường trải nhựa, nhưng từ trung tâm xã đến các bản trong khu vực khảo sát chỉ có thể di chuyển qua các đường mòn dân sinh.
Khu vực nghiên cứu nằm ở huyện Kbang, thuộc vùng sâu, vùng xa, với điều kiện kinh tế chưa phát triển và tỷ lệ hộ nghèo cao Dân cư chủ yếu là người Bana, trong khi người Kinh chiếm tỷ lệ nhỏ, tập trung chủ yếu tại trung tâm xã Hiện tại, điện lưới quốc gia chỉ mới tiếp cận được phần trung tâm xã.
Hình 1.1: Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu [3]
L ịch sử nghiên cứu
Giai đoạn trước năm 1975
Từ khi Việt Nam trở thành thuộc địa của Pháp vào năm 1854, thực dân Pháp đã chú trọng đến việc khai thác khoáng sản, dẫn đến việc nghiên cứu địa chất tại khu vực Kon Tum được tiến hành sớm Công trình đầu tiên là lập "Bản đồ Địa chất Đông Dương" với tỷ lệ 1:4.000.000 Đến năm 1893, Hoffet J H đã hoàn thành bản đồ địa chất tỷ lệ 1:500.000 cho khu vực Tourane và Huế trong dự án "Nghiên cứu địa chất vùng Trung kỳ".
Mê Kông là một vùng có sự hoạt động mạnh mẽ của magma, được tác giả tổng hợp thành một phức hệ và trình bày những đặc điểm cấu trúc nổi bật của khu vực này.
Cấu trúc địa chất khu vực đã được nghiên cứu kỹ lưỡng từ những năm 1920 nhằm hỗ trợ công tác điều tra và khai thác khoáng sản Trong thời gian này, nhiều công trình địa chất quan trọng đã được xuất bản, bao gồm các bản đồ địa chất tỷ lệ khái quát và các chuyên khảo như: Nghiên cứu địa chất Bắc Trung Bộ và Bắc Bộ, Đới Trường Sơn và cao nguyên Hạ Lào, cùng với các nghiên cứu sơ bộ về địa tầng các hệ tầng.
Mesozoi và tu ổi của các chuyển động chính ở Đông Dương [10] Đến những năm
Năm 1930, các nhà địa chất Pháp thuộc sở Địa chất Đông Dương đã tạo ra các bản đồ địa chất tỷ lệ 1:500.000, và những kết quả này được tổng hợp trên bản đồ địa chất Đông Dương tỷ lệ 1:2.000.000 cùng với chuyên khảo “Kiến trúc địa chất Đông Dương” Trong chuyên khảo, Fromaget J đã nhấn mạnh sự hiện diện của khối nền Indosinia tại Nam Đông Dương và các uốn nếp chính có tuổi Mesozoi sớm Ông cũng là người đầu tiên phát hiện ra chuyển động Indosini trên bán đảo Đông Dương, kéo dài hơn 100 triệu năm từ thời kỳ Permi muộn đến Jura (240 - 136 triệu năm).
Năm 1942, sở Địa chất Đông Dương đã xuất bản tờ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:500.000 do Saurin E và Bornelli M thực hiện Công trình này chuyên sâu về thạch học, phân chia các thành tạo biến chất thành gneis, granitogneis và amphibolit với tuổi Arkei; đồng thời phân loại các đá phiến mica, pyroxenit, amphibolit, quarzit gneis và pegmatit thuộc tuổi Proterozoi; và quarzit mica, andezit thuộc tuổi Cambri – Silur.
Trong giai đoạn này, nhiều công trình tiêu biểu đã được thực hiện, bao gồm Bản đồ Địa chất Đông Dương tỷ lệ 1:2.000.000, Sổ tay tra cứu địa tầng ba nước Đông Dương và Bản đồ kiến tạo Đông Dương Đặc biệt, vào những năm 1960 và 1970, các nhà địa chất Việt Nam đã có những đóng góp quan trọng, như Bản đồ địa chất miền Nam của Lê Thạc Xinh (1967), Bản đồ Địa chất miền Nam tỷ lệ 1:500.000 của Trần Kim Thạch (1974) và các nghiên cứu về thạch học của Tạ Trấn Tấn (1958), Trần Huỳnh Anh (1967, 1969, 1970).
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC KROONG
Magma
Hệ tầng được Nguyễn Ngọc Hoa và nnk xác lập năm 1991
Các thành tạo phun trào mafic thuộc hệ tầng Túc Trưng nằm rải rác ở phía tây vùng, chủ yếu bao gồm các loại đá bazan như bazan olivin, bazan hai pyroxen, và bazan olivin – augit – plagioclaz Ngoài ra, còn có các lớp bazan phong hóa thành đất đỏ Đá bazan trong khu vực này thường có màu xám hoặc xám đen, với cấu trúc khối đặc xit hoặc lỗ hổng, phổ biến là kiến trúc porphyr với nền ophit, vi khảm Khoáng vật ban tinh có tỷ lệ từ 5 – 20%, bao gồm olivin, plagioclaz, augit và thủy tinh núi lửa.
Phân tích tuổi đồng vị các đá bazan tại An Khê cho kết quả 2,1 triệu năm, tương ứng với Pliocen Tuy nhiên, dựa vào kết quả đối sánh địa tầng, Trần Tính và nhóm tác giả đã phân loại các thành tạo trong khu vực vào tuổi Pliocen – Pleistocen sớm trong bản đồ 1:200.000 tờ Măng Đen - Bồng Sơn.
2.2.1 Ph ức hệ Sông Ba (γδARsb) Phức hệ Sông Ba được Nguyễn Xuân Bao và Trần Quốc Hải thành lập trong công tác đo vẽ bản đồ và điều tra khoáng sản miền Nam Việt Nam tỷ lệ 1/500.000 từ 1979 đến 1982 (Nguy ễn Xuân Bao, 1979 ) Lúc đầu phức hệ Sông Ba được Trần Quốc Hải dùng để mô tả pluton enderbit lộ ra ở vùng Kon Rô thuộc thượng nguồn sông Ba, huyện K’Bang tỉnh Gia Lai Đá enderbit thường bị kiềm hóa mạnh mẽ tạo thành charnokit và nhi ều nơi khối lượng charnokit chiếm tỉ lệ áp đảo so với enderbit, vì vậy phức hệ Sông Ba có thành phần hỗn hợp là enderbit –charnokit Về sau Tr ần Tính (1993) mô tả thêm các đá enderbit –charnokit thu ộc phức hệ này ở vùng Ton Ko c ũng dọc theo mặt cắt sông Ba và một số khối ở An Khê và sông Côn.Các thành tạo enderbit–charnokit nêu trên đều nằm trong diện lộ và có quan hệ khăng khít với các thành tạo biến chất tướng granulit phức hệ Kan Nack Các k ết quả nghiên cứu gần đây nhất, Thái Quang và Nguy ễn Văn Trang (2005) phát hiện và mô t ả tổ hợp đá charnokit vùng Đak Broi (thượng nguồn sông Đak Mi, Quảng
Nam) trong di ện lộ đá biến chất tướng granulit thuộc phức hệ Khâm Đức tuổi Neoproterozoi-Cambri sớm[9]
2.2.2 Ph ức hệ Kon Kbang (νARkb)
Phức hệ Kon Kbang, được xác lập bởi Nguyễn Xuân Bao và Trần Quốc Hải vào năm 1979, liên quan đến công tác đo vẽ bản đồ và điều tra khoáng sản miền Nam Việt Nam với tỷ lệ 1/500.000 Phức hệ này bao gồm các thể đá gabro, gabro-norit và norit, được phát hiện tại thượng nguồn sông Ba, huyện K’bang, tỉnh Gia Lai Năm 1994, Trần Tính đã phát hiện thêm các khối đá cùng thành phần ở Bình Nghi, Hà Tam và Kim Sơn (Bình Định) Tên gọi phức hệ được đặt theo đỉnh núi Kon Kbang, nơi Trần Quốc Hải lần đầu tiên mô tả các loại đá này.
Các thành tạo phức hệ Kon Kbang ở sông Ba có quy mô nhỏ, thường xuất hiện dưới dạng đai - cơ hoặc thấu kính dày từ 1 - 2 m đến vài chục mét, kéo dài hàng chục đến cả trăm mét và nằm theo thế phân phiến với các đá biến chất tướng granulit của phức hệ Kan Nack Phương kéo dài của các thể xâm nhập này là tây bắc - đông nam, trùng với phương phân phiến của đá vây quanh Bên trong các đá gabro và norit của phức hệ Kon Kbang, có sự xuất hiện của các thể nhỏ enderbit thuộc phức hệ Sông Ba và granit biotit của phức hệ Plei Manko.
2.2.3 Ph ức hệ Plei Manko (γARpk)
Phức hệ Plei Manko, được thành lập bởi Nguyễn Xuân Bao và các đồng nghiệp vào năm 1995, là kết quả của công tác đo vẽ bản đồ và điều tra khoáng sản tại miền Nam Việt Nam với tỉ lệ 1/500.000 trong giai đoạn 1979-1982 Khu vực nghiên cứu của phức hệ này được Trần Quốc Hải mô tả, bao gồm cụm khối granit biotit - granat tại cửa suối Đak Sepay, nằm trên mặt cắt từ Kon Cot đến Plei Manko (xã Nam đến KRoong) dọc theo sông Ba.
Phức hệ Plei Manko bao gồm ba thân xâm nhập nhỏ gần cửa suối Đak Sepay trên sông Ba: Đak Tong, Plei Manko và Đak Sepay, trong đó khối Đak Sepay ở phía đông nam có cấu trúc rõ ràng nhất Khối này có dạng thấu kính với bề dày khoảng 500m, thuộc đới granulit mafic của phức hệ Kan Nack Ranh giới tiếp xúc với đá granulit mafic xung quanh khối rất không đồng nhất, chủ yếu là migmatit dạng dăm, bao gồm granulit mafic cũ và granit gneis biotit - granat mới Nhiều vị trí tạo thành granit gneis dạng nebulit với các ổ khoáng vật màu hơn, nền là granit gneis biotit - granat Gần trung tâm khối, lượng granit gneis biotit - granat tăng lên rõ rệt, trong khi đá granit gneis biotit - granat ở trung tâm chứa ít thể tù granulit mafic Tất cả các đá granit gneis biotit - granat từ rìa đến trung tâm đều có cấu tạo gneis rõ ràng, theo phương biến dạng của đá vây quanh, với ranh giới giữa granulit mafic và granit gneis biotit - granat rõ ràng, trong khi granit gneis có ranh giới mờ nhạt, chuyển tiếp sang granit gneis dạng nebulit ở phần rìa khối.
2.2.4 Ph ức hệ Cheo Reo (δPPcr)
Phức hệ Cheo Reo được Trần Tính và nhóm nghiên cứu xác lập vào năm 1994 trong quá trình đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản khu vực Kon Tum - Buôn Mê Thuột Mục tiêu của nghiên cứu là mô tả các loại đá sẫm màu hornblendit và pyroxenit, vốn phân bố trong diện lộ của phức hệ Ngọc Linh Sau này, phức hệ này đã được mô tả trong phức hệ/hệ tầng Sông Re, Tắc.
Phức hệ Pỏ và Đak Mi bao gồm các thể hornblendit có kích thước từ vài chục cm đến vài mét, với nhiều hình dạng như ổ, thấu kính và budina, nằm xen kẽ trong amphibolit phân phiến dày Mối quan hệ giữa amphibolit và hornblendit rất rõ ràng, không có các đới chuyển tiếp về màu sắc hay thành phần khoáng vật.
Hornblendit là loại đá có màu sẫm, xanh đen hoặc đen, với hạt lớn và cấu trúc khối, đôi khi có định hướng yếu Nó có tỉ trọng và màu sắc lớn hơn, cùng kích thước hạt lớn hơn so với amphibolit Hornblendit được hình thành từ quá trình biến chất của đá pyroxenit, vốn thường tồn tại cùng với basalt Trong quá trình này, basalt biến thành amphibolit, trong khi pyroxenit chuyển hóa thành hornblendit Bên cạnh đó, quá trình biến chất còn đi kèm với biến dạng, tạo ra các thể budina, ổ hoặc thấu kính hornblendit trong amphibolit.
Trong khu vực nghiên cứu, phức hệ đã phát hiện một số thể nhỏ đá siêu mafic phân bố trên diện lộ, cùng với các đá biến chất thuộc phức hệ Kan Nack.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Một tướng biến chất là tập hợp các tổ hợp khoáng vật biến chất có tính quy luật trong không gian và thời gian, giúp nhận biết mối quan hệ giữa thành phần khoáng vật và nguyên thủy của đá Escola (1915) cho rằng các đá thuộc các tướng khác nhau được hình thành trong các điều kiện P – T khác nhau Dựa trên quan điểm này, nhiều tác giả đã bổ sung và phát triển biểu đồ tướng biến chất khái quát.
1 Tướng zeolit: Là tướng biến chất nhiệt độ thấp và áp suất thấp, thường liên quan đến quá trình biến chất chôn vùi ở đáy các bồn trầm tích có quy mô khu vực Khoáng vật điển hình zeolit
2 Tướng prenit - pumpelit: là tướng biến chất nhiệt độ thấp - áp suất trung bình Tổ hợp khoáng vật điển hình là prenit và pumpelit
3 Tướng phiến xanh: là tướng biến chất nhiệt độ trung bình thấp - áp suấ t cao thường xuất hiện trong các đới hút chìm Tổ hợp khoáng vật đặc trưng là glaucophan, lausonit hoặc epidot (+ albit và clorit)
4 Tướng phiến lục: là tướng biến chất nhiệt độ - áp su ất trung bình thấp, thường xảy ra ở các đai tạo núi Tổ hợp khoáng vật đặc trưng là clorit, albit, epidot (hoặc zoizit), actinolit
5 Tướng epidot - amphibolit: là tướng biến chất nhiệt độ - áp suất trung bình
, thường xuất hiện trong đai tạo núi Tổ hợp khoáng vật điển hình là plagioclas (albit - oligoclas), hornblend, epidot, granat
6 Tướng amphibolit: là tướng biến chất nhiệt độ - áp su ất trung bình cao, cũng thường xuất hiện trong các đai tạo núi Tổ hợp khoáng vật điển hình là plagioclas (oligoclas - andesin), hornblend, granat
7 Tướng granulit: là tướng biến chất nhiệt độ cao, áp suất từ thấp đến cao, xuất hiện trong các đai tạo núi Tổ hợp khoáng vật điển hình là pyroxen thoi (pyroxen một nghiêng, plagioclas, hornblend, granat)
8 Tướng eclogit: là tướng biến chất áp suất cao và nhiệt độ từ trung bình thấp đến cao, thường xuất hiện trong đới hút chìm Tổ hợp khoáng vật đặc trưng là pyroxen omphacit, granat
3.1.2 M ột số đặc điểm của các đá granulit
Granulit là loại đá biến chất hình thành dưới điều kiện nhiệt độ cao (> 650 °C) và áp suất từ trung bình đến cao (3 – 15 Kbar), thường xảy ra trong quá trình biến chất khu vực Trong một số trường hợp, granulit có thể được hình thành ở nhiệt độ vượt quá 1000 °C.
Granulit mafic là loại đá biến chất có nguồn gốc từ magma mafic đến siêu mafic, thường xuất hiện trong tướng granulit Loại đá này đại diện cho những khoáng vật sâu trong vỏ lục địa, với thành phần chủ yếu bao gồm pyroxen (cả dạng xiên và thoi), plagioclaz và thạch anh.
Dựa vào nguồn gốc đá nguyên thủy trước khi bị biến chất có thể chia ra làm hai loại: granulit pelit và granulit mafic
Granulit pelit là loại đá biến chất có nguồn gốc từ trầm tích sét, được hình thành qua quá trình biến chất ở nhiệt độ cao Đặc trưng của đá là cấu trúc gneis dạng khối với các hạt có kích thước trung bình đến thô, tạo nên kiến trúc hạt biến tinh Thành phần chính của đá bao gồm
K-feldspar, th ạch anh, plagioclaz, sillimanit, cordierit, granat và đôi khi có orthopyroxen , với tổ hợp khoáng vật cộng sinh tiêu biểu gồm granat + sillimanit + cordierit + biotit granat và có th ể có amph ibol , v ới tổ hợp khoáng vật cộng sinh tiêu biểu gồm granat + clinopyroxen + orthopyroxen + thạch anh
Hình 3.1: Các t ướng biến chất và điều kiện kiến tạo liên quan [19]
CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Luận văn tập trung vào các thành tạo biến chất tướng granulit với sự đa dạng về pha biến chất Phương pháp khảo sát thực địa được áp dụng để làm rõ diện phân bố và quy mô của các thành tạo này Nghiên cứu mối quan hệ không gian và thời gian giữa đối tượng nghiên cứu và các đá xung quanh, cũng như các thành tạo magma trong khu vực Đồng thời, khảo sát cấu trúc và các yếu tố kiến tạo, từ đó giải thích mối liên quan đến quá trình hình thành và phát triển của các đá biến chất Ngoài ra, việc xác định sơ bộ thành phần khoáng vật diễn ra ngay tại thực địa, cùng với việc thu thập mẫu để phục vụ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
3.2.2 Phương pháp nghiên cứu trong phòng
3.2.2.1 Phương pháp phân tích lát mỏng thạch học bằng kính hiển vi phân c ực
Phương pháp phân tích lát mỏng thạch học nhằm xác định thành phần khoáng vật và mối liên quan giữa chúng, cũng như xác định tên đá và tướng biến chất của đối tượng nghiên cứu Qua việc phân tích đặc điểm khoáng vật học, kiến trúc và cấu tạo của đá trên lát mỏng, ta có thể nhận diện tổ hợp khoáng vật cộng sinh và các phản ứng giữa các khoáng vật hình thành tổ hợp đó.
Trong quá trình nghiên cứu luận văn, tác giả đã thu thập mẫu thạch học tươi và đại diện Các mẫu được gia công và phân tích bằng kính hiển vi phân cực Zeiss Kết quả nghiên cứu đã xác định các kiến trúc và tập hợp khoáng vật đặc trưng cho các thành tạo biến chất tướng granulit tại khu vực KRoong.
3.2.2.2 Phương pháp phân tích tổ hợp cộng sinh khoáng vật
Phương pháp phân tích tổ hợp cộng sinh khoáng vật là một kỹ thuật quan trọng trong nghiên cứu thạch học, đặc biệt là thạch học đá biến chất Phương pháp này tập trung vào việc phân tích các đặc điểm của tổ hợp khoáng vật nhằm giải thích điều kiện địa chất và hóa lý trong quá trình hình thành các loại đá.
Phương pháp phân tích tổ hợp khoáng vật cộng sinh trong nghiên cứu đá biến chất dựa trên nguyên lý rằng mỗi tổ hợp khoáng vật được đặc trưng bởi điều kiện P,T nhất định Sự thay đổi về điều kiện này dẫn đến sự hình thành các tổ hợp khoáng vật mới Sự tồn tại hoặc mất đi của các tổ hợp khoáng vật tuân theo các định luật về cân bằng pha nhiệt động học, từ đó giúp xác định tướng biến chất của đá Nghiên cứu các tổ hợp khoáng vật là cơ sở để luận giải trường biến chất và bối cảnh biến dạng kiến tạo mà đá đã trải qua.
3.2.2.3 Phương pháp EPMA a.Nguyên lý
Thiết bị bao gồm súng điện tử với nguồn sợi đốt volfram, hoạt động ở chế độ thế có gia tốc điều chỉnh từ 0,2 đến 40 kV và cường độ dòng của đầu dò điện tử từ 10^-12 đến 10^-5 A Kích thước đầu dò có thể nhỏ tới 1nm - 1µm, với cường độ từ 1pA đến 1aA tại điểm phân tích Khi mẫu vật bị bắn phá bởi chùm tia điện tử hội tụ năng lượng cao, nó cho phép phân tích thành phần hóa học của một vùng nhỏ cỡ micromet Một trong những tín hiệu thu được là các photon tia X đặc trưng của các nguyên tố hóa học có trong mẫu, phát ra từ phần thấp của vùng thể tích bị kích hoạt và được thu, xử lý, ghi lại dưới dạng phổ và hình ảnh tia X.
Các tín hiệu thứ sinh như điện tử thứ sinh (SE) và điện tử phản xạ ngược (BE) được thu thập và xử lý thông qua phổ kế tán xạ năng lượng (EDS) và phổ kế tán xạ bước sóng (WDS) Quá trình này cho phép tạo ra hình ảnh cấu trúc, địa hình và thành phần của khoáng vật đang được phân tích.
Bằng cách so sánh cường độ của các vạch phổ đặc trưng của nguyên tố trong mẫu với cường độ của mẫu chuẩn, ta có thể xác định nồng độ tuyệt đối của các nguyên tố tại điểm phân tích Phương pháp này được sử dụng để phân tích chính xác thành phần hóa học của khoáng vật, dựa trên hàm lượng các nguyên tố dưới dạng phần trăm trọng lượng các oxit như SiO2 và Al2O3.
3.2.2.4 Phương pháp nhiệt – áp kế địa chất
Phương pháp quét chùm tia điện tử trên diện tích hoặc tuyến đã cho phép xác định cường độ vạch phổ đặc trưng của nguyên tố, từ đó tạo ra hình ảnh phân bố của nguyên tố trên vi vùng hoặc tuyến Phân tích này đặc biệt hiệu quả đối với các mẫu vật không đồng nhất và phân đới, như trong trường hợp của Grt.
Địa nhiệt áp kế là phương pháp sử dụng tính toán nhiệt động học địa hóa để xác định áp suất và nhiệt độ (P–T) của hệ khoáng vật Phương pháp này giúp xác định các điều kiện cân bằng nhiệt động học tương ứng với sự tổ hợp của các khoáng vật trong quá trình biến chất.
Mọi thay đổi về thành phần hoá học của khoáng vật trong quá trình biến chất đều liên quan chặt chẽ đến sự thay đổi nhiệt độ và áp suất Thành phần hoá học của khoáng vật là chỉ thị nhạy cảm cho các điều kiện nhiệt độ và áp suất Nhờ vào một số khoáng vật tồn tại trong trạng thái cân bằng, chúng ta có thể xác định điều kiện P - T thông qua phân tích thành phần hoá học.
Hình 3.2: Bi ểu đồ P – T lý thuy ết về cơ sở xác định điều kiện P – T cho t ổ h ợp khoáng vật tại một điểm cân bằng
Trong luận văn này, việc tính toán nhiệt áp được thực hiện thông qua phần mềm tính toán nhiệt áp kế địa chất, cụ thể là phần mềm GPT của Joan Reche Hình 3.3 minh họa rõ ràng quy trình áp dụng phần mềm này trong việc phân tích và đánh giá nhiệt áp.
Francisco J Martinez (1996), d ựa trên cở sở cân bằng địa nhiệt kế Granat - Biotit của Ferry & Spear (1978) và được vẽ theo Thermocal, 2001
Hình 3.3: Giao diện phần mềm tính toán điều kiện P-T trong luận văn (Joan
CÔNG C Ụ HỖ TRỢ
Để xử lý kết quả từ các phương pháp nghiên cứu nêu trên, luận văn đã sử dụng một số phần mềm ứng dụng như:
Sử dụng Microsoft Office Excel để xử lý các kết quả phân tích hóa silicat và EPMA, nhằm hiểu rõ thành phần vật chất của đối tượng nghiên cứu, bao gồm thành phần khoáng vật và hóa học Ứng dụng Excel vào việc tính toán điều kiện P – T cho các đá granulit tại khu vực KRoong.
- Sử dụng phầm mềm Mapinfo số hóa l ại bản đồ địa chất 1:10.000 cho vùng KRoong trên cơ sở bản đồ địa chất 1:200.000 tờ Măng Đen – Bồng Sơn [17].
ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT CÁC ĐÁ GRANULIT
4.1 Đặc điểm phân bố các đágranulitkhu vực KRoong
Vùng nghiên cứu nằm tại xã KRoong với diện tích khoảng 40 km², đặc biệt trên khe nhánh Lảng Khảng thuộc bờ phải Đak Pưng và ở thượng nguồn suối Pnăm, đã phát hiện đá siêu mafic giàu spinel và corindon chứa khoáng vật hiếm saphirin Khu vực này phát triển granulit và nằm trong lưu vực hai nhánh thượng nguồn Đak LPa và KRong Pa của Sông Ba.
Khu vực nghiên cứu chủ yếu có các thành tạo địa chất bao gồm đá biến chất cao và các thể magma được định tuổi Arkeiphân bố dọc sông Ba Phần cao hơn của vùng chứa các thành tạo phun trào axit (các thể á phun trào Trias), trong khi lớp phủ trên cùng là các phun trào bazan Neogen.
Các đá biến chất trong khu vực nghiên cứu chủ yếu bao gồm gneis hai pyroxen–granat hạt thô, cùng với các thấu kính phiến hai pyroxen chứa granat và plagioclaz–hai pyroxen Xen kẽ với chúng là đá phiến biotit–granat, đôi chỗ có chứa sillimanit–cordierit, xuất hiện liên tục dọc theo các mặt cắt của sông Ba và các suối nhánh như LPa, KRong Pa, Đak HNir và Đak Kpir Phần cao của các mặt cắt này cho thấy xu thế tăng khối lượng của metapelit, bao gồm gneis biotit–sillimanit–granat–cordierit và quartzit có chứa granat, sillimanit, so với granulit mafic Đặc trưng của granulit mafic trong khu vực là gneis hai pyroxen–granat hạt thô, thường đi kèm với các thấu kính gabro, đại diện cho phần thấp của Arkei Chúng xuất hiện dọc các trục nếp lồi phương á kinh tuyến, với phần cao của mặt cắt Arkei chủ yếu được thay thế bởi quartzit sạch, hạt nhỏ bị ép mạnh Các xâm nhập thuộc tổ hợp siêu mafic cũng được tìm thấy trong các mặt cắt này, với các tảng lăn có kích thước từ 0,1-0,6m và sắc cạnh.
Khu vực KRoong, nằm ở thượng nguồn Đak LPa và bao gồm thôn 3, thượng nguồn Đak Pưng, Kti, chiếm hơn một nửa diện tích và nổi bật với các thành tạo phun trào axit thuộc hệ tầng Mang Yang (T1-2).
Các đối tượng nghiên cứu có thành phần vật chất chủ yếu dưới dạng lớp phủ, với sự phát triển của các thể á phun trào granit biotit dạng khối hạt nhỏ, sáng màu Kích thước của các thể này thường nhỏ, từ vài chục mét đến 100 – 200 mét đường kính, và có hình dạng méo mó Dọc theo các mặt cắt theo nhánh suối bậc I của sông Ba, ở địa hình thấp, lộ ra các thành tạo Arkei bị phủ không liên tục, mang hình dạng da báo do phun trào axit.
4.2.1 Đặc điểm thạch học – khoáng vật
Các thành tạo biến chất cao vùng KRoong thuộc phức hệ Kan Nack, bao gồm các nhóm metapelit và metamafic hình thành trong điều kiện tướng granulit Các đá granulit pelit có nguồn gốc từ đá trầm tích lục nguyên xen carbonat, tương ứng với các loại gneis như granat – sillimanit – cordierit – biotit và gneis granat– orthopyroxen – sillimanit – cordierit Ngoài ra, các đá granulit chủ yếu xuất phát từ các đá mafic, tương ứng với đá gneis hai pyroxen.
Hình 4.1: Đá granulit mafic ( a, c) và granulit pelit (b, d) t ại vùng KRoong a.Granulitmafic
Trong khu vực nghiên cứu, các đá biến chất granulit có nguồn gốc mafic thường bị biến chất thành amphibolit, tạo thành các thể amphibolit với mức độ khác nhau Tại một số vị trí, đá vẫn còn chứa tàn dư khoáng vật pyroxen của granulit mafic, mặc dù đã trải qua quá trình amphibol hóa Ngoài ra, trong các nhóm đá này còn có các lớp mỏng gneis biotit – granat – cordierit và gneis biotit.
Hình 4.2:Ảnh lát mỏng thạch học granulit mafic tại Kroongdưới nicol + (a, c, e) và nicol – (b, d, f)
Đá màu xanh đen sẫm có đặc điểm thạch học với cấu trúc hạt nhỏ - mịn và định hướng, thể hiện tính rắn chắc và cấu tạo gneis Tổ hợp khoáng vật chính bao gồm clinopyroxen, orthopyroxen, plagioclaz, thạch anh và biotit, trong đó granat, clinopyroxen và orthopyroxen tạo thành cộng sinh bền vững, chỉ thị cho nhiệt độ siêu cao từ 1000 đến 1050 độ C Thành phần khoáng vật của đá này bao gồm clinopyroxen (20–25%), orthopyroxen (10–15%), plagioclaz (25–30%) và biotit (20%).
25), granat (5–7), amphibol (3–5), K/Feldspar (ít) Đôi khi đá bị biến đổi (do biến chất chồng), plagioclaz bị sericit hóa, pyroxen bị amphibol hóa từng phần (hình 4.3 e,f)
Clinopyroxen: Có d ạng tấm , tha hình, kích th ước 0, 4 – 0,8mm chi ều ngang,
Clinopyroxen có chiều dài từ 0,7 đến 1,3 mm, được sắp xếp định hướng song song với các khoáng vật khác Khoáng vật này có độ nổi cao và có hai phương cắt rõ ràng tạo thành góc gần 90 độ Khi trải qua quá trình biến chất, clinopyroxen có thể bị amphibol hóa từng phần, hình thành những mảng màu xanh lục trong hạt clinopyroxen.
Orthopyroxen có hình dạng tấm, có kích thước nhỏ và không đều, với chiều dài từ 0,4–1mm và chiều ngang từ 0,2–0,6mm Màu sắc của nó thay đổi từ xám, nâu xám đến vàng nhạt, và có đặc điểm tắt đứng ở lát cắt với một phương cắt khai.
Plagioclaz: Có dạng tấm tha hình, kích thước biến thiên khá lớn, từ 0,5 –1mm bề ngang ; 0,6 – 1,5mm bề dài Plagioclaz thường bị sericit hóa nhẹ (hình 4.3 a,b)
Biotit là khoáng vật phân bố đồng đều trong nền đá, thường xuất hiện dưới dạng vảy nhỏ méo mó và đôi khi có hình dáng vặn xoắn mạnh Kích thước của biotit khá đồng nhất, dao động từ 0,2 đến 0,5 mm, với màu sắc đa dạng từ phớt vàng đến vàng.
Granat là khoáng vật thường gặp trong mẫu chưa bị biến chất, có màu sắc từ đỏ đến đỏ nâu và kích thước dao động từ 0,5 đến vài mm Khi quan sát dưới kính hiển vi, granat xuất hiện dưới dạng hạt và có tính chất quang học đồng nhất.
Amphibol là một khoáng vật có màu sắc thay đổi từ xanh, lục đến nâu lục, thường có dạng hình lăng trụ không đều đặn và kích thước biến đổi từ 0,1 đến 1,4mm Nhiều vùng của Amphibol bị chlorit hóa không đều Khoáng vật này được hình thành trong quá trình biến chất giật lùi từ pyroxen.
K/Feldspar là một khoáng vật dạng tấm, có màu xám đến xám trắng và kích thước trung bình từ 0,5 đến 0,7mm Khoáng vật này thường bị pelit hóa, dẫn đến sự hình thành các tập hợp khoáng vật sét dạng bụi nâu xâm tán trong cấu trúc khoáng vật.
Đá gneis hai pyroxen hình thành dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, với các kiến trúc đặc trưng như kiến trúc hạt biến tinh và kiến trúc symplectit Những kiến trúc này đã được ghi nhận trong các mẫu granulit mafic tại KRoong.
- Kiến trúc hạt biến tinh: Các h ạt orthopyroxen, clino pyroxenvà plagioclaztương đối đẳng thước phân bố đều trong đá (hình 4.3 a,b)
ỰC KROONG
Đặc điểm phân bố các đá granulit khu vực KRoong
Vùng nghiên cứu nằm trong xã KRoong với diện tích khoảng 40 km², đặc biệt tại khe nhánh Lảng Khảng bên bờ phải Đak Pưng và thượng nguồn suối Pnăm, đã phát hiện đá siêu mafic giàu spinel và corindon, chứa khoáng vật hiếm saphirin Khu vực này phát triển granulit và nằm trong lưu vực hai nhánh thượng nguồn Đak LPa và KRong Pa của Sông Ba.
Khu vực nghiên cứu có các thành tạo địa chất đa dạng, bao gồm đá biến chất cao và các thể magma được định tuổi Arkeiphân bố chủ yếu ở phần thấp dọc sông Ba Phần cao hơn của vùng chủ yếu là các thành tạo phun trào axit từ thời Trias, trong khi lớp phủ trên cùng là các lớp phun trào bazan Neogen.
Các đá biến chất trong khu vực nghiên cứu bao gồm gneis hai pyroxen–granat hạt thô và phiến hai pyroxen chứa granat, cùng với phiến plagioclaz–hai pyroxen Xen kẽ với gneis là đá phiến biotit–granat, đôi chỗ có chứa sillimanit–cordierit, xuất hiện liên tục dọc theo các mặt cắt của sông Ba và các suối nhánh như LPa, KRong Pa, Đak HNir và Đak Kpir Phần cao của các mặt cắt này cho thấy xu thế tăng về khối lượng của metapelit, bao gồm gneis biotit–sillimanit–granat–cordierit và quartzit có chứa granat Granulit mafic đặc trưng cho khu vực là gneis hai pyroxen–granat hạt thô, thường đi kèm với các thấu kính mỏng gabro, đại diện cho phần thấp của Arkei Những đá này lộ ra dọc theo các trục nếp lồi phương á kinh tuyến, với phần cao của mặt cắt Arkei chủ yếu là quartzit sạch, hạt nhỏ bị ép mạnh, cùng với các xâm nhập thuộc tổ hợp siêu mafic Các đá này thường xuất hiện dưới dạng các tảng lăn sắc cạnh, kích thước từ 0,1-0,6m.
Trong khu vực KRoong, hơn một nửa diện tích nằm dọc thượng nguồn Đak LPa, bao gồm thôn 3, thượng nguồn Đak Pưng và Kti, là những thành tạo phun trào axit thuộc hệ tầng Mang Yang (T 1-2).
4.2 Đặc điểm thành phần vật chất của các đối tượng nghiên cứu my), phần lớn dưới dạng lớp phủ Giữa trường phun trào h ạt nhỏ vi porphyr nền ẩn tinh và felsit, phát triển các thể á phun trào thành phần là granit biotit dạng khối hạt nhỏ đều, sáng màu Các thể này thường có kích thước nhỏ: vài chục m đến 100 – 200 m đường kính, hình dạ ng méo mó D ọc các mặt cắt theo nhánh suối bậc I của sông Ba, ở địa hình thấp, lộ các thành tạo Arkei bị phủ không liên tục dạng da báo bởi phun trào axit
4.2.1 Đặc điểm thạch học – khoáng vật
Các thành tạo biến chất cao vùng KRoong thuộc phức hệ Kan Nack, bao gồm nhóm metapelit và metamafic ở điều kiện tướng granulit Các đá granulit pelit được hình thành từ đá trầm tích lục nguyên xen carbonat biến chất, tương ứng với đá gneis granat – sillimanit – cordierit và gneis granat– orthopyroxen – sillimanit – cordierit Đặc biệt, các đá granulit chủ yếu có nguồn gốc từ đá mafic, tương ứng với đá gneis hai pyroxen.
Hình 4.1: Đá granulit mafic ( a, c) và granulit pelit (b, d) t ại vùng KRoong a.Granulitmafic
Trong khu vực nghiên cứu, các đá biến chất granulit mafic thường bị biến chất giật lùi thành amphibolit, tạo thành các thể amphibolit với mức độ khác nhau Một số vị trí vẫn giữ lại tàn dư granulit mafic, bao gồm khoáng vật pyroxen Ngoài ra, trong các nhóm đá này còn có các lớp mỏng gneis biotit – granat – cordierit và gneis biotit.
Hình 4.2:Ảnh lát mỏng thạch học granulit mafic tại Kroongdưới nicol + (a, c, e) và nicol – (b, d, f)
Đá màu xanh đen sẫm có đặc điểm thạch học với kiến trúc hạt nhỏ-mịn và cấu tạo định hướng, tạo nên một cấu trúc rắn chắc Loại đá này thuộc nhóm gneis và chứa tổ hợp khoáng vật chính bao gồm clinopyroxen, orthopyroxen, plagioclaz, thạch anh và biotit, trong đó granat, clinopyroxen, orthopyroxen và thạch anh có mối quan hệ cộng sinh bền vững, chỉ thị cho nhiệt độ siêu cao từ 1000 đến 1050 độ C Thành phần khoáng vật của đá bao gồm clinopyroxen (20–25%), orthopyroxen (10–15%), plagioclaz (25–30%) và biotit (20%).
25), granat (5–7), amphibol (3–5), K/Feldspar (ít) Đôi khi đá bị biến đổi (do biến chất chồng), plagioclaz bị sericit hóa, pyroxen bị amphibol hóa từng phần (hình 4.3 e,f)
Clinopyroxen: Có d ạng tấm , tha hình, kích th ước 0, 4 – 0,8mm chi ều ngang,
Clinopyroxen có chiều dài từ 0,7 đến 1,3mm, được sắp xếp định hướng song song với các khoáng vật khác Khoáng vật này có độ nổi cao và có hai phương cắt rõ ràng, tạo thành góc gần 90 độ Khi trải qua quá trình biến chất, clinopyroxen bị amphibol hóa từng phần, dẫn đến sự hình thành các mảng màu xanh lục trong hạt clinopyroxen.
Orthopyroxen là khoáng vật có hình dạng tấm, với kích thước nhỏ và không đều, thường dao động từ 0,4–1mm về chiều dài và 0,2–0,6mm về chiều ngang Màu sắc của nó từ xám, nâu xám đến vàng nhạt, và có đặc điểm tắt đứng ở lát cắt với một phương cắt khai.
Plagioclaz: Có dạng tấm tha hình, kích thước biến thiên khá lớn, từ 0,5 –1mm bề ngang ; 0,6 – 1,5mm bề dài Plagioclaz thường bị sericit hóa nhẹ (hình 4.3 a,b)
Biotit là khoáng vật phân bố đồng đều trong nền đá, xuất hiện dưới dạng vảy nhỏ méo mó và đôi khi bị vặn xoắn mạnh Kích thước của biotit khá đồng nhất, dao động từ 0,2 đến 0,5 mm, với màu sắc đa dạng từ phớt vàng đến vàng.
Granat là khoáng vật có màu đỏ đến đỏ nâu, thường gặp trong mẫu chưa bị biến chất Kích thước của granat thay đổi từ 0,5 đến vài mm, và trong lát mỏng, khoáng vật này có dạng hạt với tính chất quang học đồng nhất.
Amphibol là một khoáng vật có màu sắc đa dạng, từ xanh, lục đến nâu lục, với hình dạng lăng trụ không đều và kích thước thay đổi từ 0,1 đến 1,4mm Khoáng vật này thường có nhiều khu vực bị chlorit hóa không đồng nhất Amphibol được hình thành trong quá trình biến chất giật lùi từ pyroxen.
K/Feldspar là một khoáng vật có hình dạng tấm, màu sắc từ xám đến xám trắng, với kích thước trung bình từ 0,5 đến 0,7mm Khoáng vật này thường bị pelit hóa, dẫn đến sự hình thành các tập hợp khoáng vật sét dạng bụi nâu phân tán trong cấu trúc khoáng vật.
Đá gneis hai pyroxen được hình thành trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, có những kiến trúc đặc trưng như kiến trúc hạt biến tinh và kiến trúc symplectit Những kiến trúc này đã được ghi nhận trong các mẫu granulit mafic tại KRoong.
- Kiến trúc hạt biến tinh: Các h ạt orthopyroxen, clino pyroxenvà plagioclaztương đối đẳng thước phân bố đều trong đá (hình 4.3 a,b)
Điều kiện P – T thành tạo của các đá granulit khu vực KRoong
Phân tích tổ hợp cộng sinh khoáng vật giúp xác định tướng biến chất phù hợp theo phương pháp truyền thống, từ đó xác định điều kiện nhiệt độ - áp suất trong quá trình hình thành Nhiều nghiên cứu trước đây đã áp dụng phương pháp này cho các đá biến chất có nhiệt độ cao tại địa khối Kon Tum và khu vực lân cận.
KRoong nói riêng Trong s ố đó phải kể đến các công trình của Trần Tất Thắng
Osanai và các nhà nghiên cứu đã phát hiện các đá biến chất tướng granulit với nhiệt độ cao và siêu cao, bao gồm các tổ hợp khoáng vật như granat–sillimanit–cordierit–biotit (nhiệt độ cao) và granat–orthopyroxen–sillimanit–thạch anh cũng như granat–clinopyroxen–orthopyroxen–thạch anh (nhiệt độ siêu cao) Để khôi phục các điều kiện áp suất và nhiệt độ (P–T) của quá trình biến chất cao cho các đá granulit tại địa khối Kon Tum, các phương pháp phân tích tổ hợp khoáng vật và phân tích nhiệt–áp kế (geothermo-barometer) đã được áp dụng.
Các khoáng vật trong đá biến chất chủ yếu là các dung dịch rắn, với tỷ lệ các hợp phần hóa học rất nhạy cảm trước sự thay đổi của nhiệt độ và áp suất Quá trình biến đổi này hoàn toàn tuân theo các quy luật nhiệt động học.
Thông qua sự biến đổi của hàm lượng các nguyên tố hóa học, chúng ta có thể tính toán nhiệt độ và áp suất tại các điểm cân bằng hóa học cụ thể.
Nghiên cứu điều kiện P – T và tiến trình biến chất của đá granulit có thể thực hiện bằng nhiều cặp nhiệt áp kế khác nhau như granat – biotit, granat – cordierit, và K/feldspar – plagioclaz Dựa vào tổ hợp khoáng vật cộng sinh trong đá của khu vực nghiên cứu, cặp địa nhiệt áp kế granat – biotit đã được lựa chọn.
Hình 5.1: Ảnh lát mỏng thạch học g ranulit t ại KRoong dưới nicol + (a ,c,e) và nicol – (b,d,f)
Qua phân tích tổ hợp cộng sinh khoáng vật bền vững và trình độ biến chất của mẫu metapelit, cho thấy rằng chúng đã đạt đến tướng granulit nhưng cũng bị biến chất giật lùi một phần về tướng amphibolit Điều này phản ánh điều kiện thành tạo (P–T) của các đối tượng nghiên cứu.
Tổ hợp khoáng vật granat – sillimanit – cordierit cho thấy được hình thành ở nhiệt độ từ 750 đến 850°C và áp suất khoảng 5 – 6 kbar Trong khi đó, tổ hợp granat – orthopyroxen – sillimanit và granat – clinopyroxen – orthopyroxen chỉ ra rằng chúng được hình thành trong điều kiện nhiệt độ siêu cao từ 1000 đến 1050°C.
Các cặp granat và biotit giữa rìa và tâm của cùng một cặp đã được tính toán chi tiết về cấu trúc hóa tinh thể khoáng vật Thông số P – T được xác định bằng phương pháp địa nhiệt kế granat – biotit theo phương pháp của Ferry & Spear (1978) và phần mềm GPT của J Reche và F.J Martinez (1996) Số liệu tính toán được trình bày trong bảng 5.1.
Bảng 5.1: Các cặp nhiệt kế địa chất granat – biotit trong các đá granulit pelit khu vực KRoong [27]
Cặp 1 Cặp 2 Cặp 3 Cặp 4 Cặp 5 Cặp 6
Grt Bt Grt Bt Grt Bt Grt Bt Grt Bt Grt Bt n = VN362 VN362 VN362 VN362 VN362 VN362 VN363 VN363 VN363 VN363 VN363 VN363 SiO 2 38.70 36.66 38.81 37.75 38.58 36.43 37.86 36.83 37.86 37.03 37.72 36.97 TiO 2 0.060 4.640 0.010 3.150 0.010 5.990 0.040 5.950 0.040 5.020 0.090 4.320
Fe 2 O 3 1.420 0.000 1.100 0.000 2.110 0.000 1.400 0.000 1.160 0.000 1.810 0.000 MgO 8.710 14.00 8.580 15.36 8.870 14.77 6.020 12.63 5.800 12.60 6.070 14.52 FeO 28.41 13.84 28.64 13.52 27.76 12.12 32.26 16.15 32.74 17.22 32.01 15.59 MnO 0.450 0.000 0.470 0.020 0.430 0.020 0.590 0.040 0.540 0.030 0.620 0.010 ZnO 0.050 0.070 0.000 0.030 0.030 0.030 0.000 0.020 0.000 0.070 0.030 0.050 CaO 1.430 0.000 1.450 0.020 1.570 0.030 1.270 0.000 1.270 0.000 1.270 0.000
C ặp 1 C ặp 2 C ặp 3 C ặp 4 C ặp 5 C ặp 6
Grt Bt Grt Bt Grt Bt Grt Bt Grt Bt Grt Bt
Hình 5.2: Bi ểu đồ biểu diễn nhiệt kế địa chất granat – biotit
Biểu đồ (hình 5.2) cho thấy 6 cặp grt–bt được lựa chọn để xác định P–T cho nhiệt độ khoảng 640–830 °C, với áp suất tính bằng GASP từ 5,2 đến 7,1 kbar Kết quả này phản ánh rằng các đá biến chất trong khu vực nghiên cứu hình thành ở điều kiện P–T thông thường của tướng granulit, phù hợp với các loại đá gneis granat – sillimanit – cordierit.
Kết quả tính toán nhiệt độ thành tạo đá biến chất ở lưu vực Sông Ba, theo nghiên cứu của Vũ Văn Tích (2004), cho thấy nhiệt độ dao động từ 680°C đến 800°C, sử dụng cặp khoáng vật K/feldspar – Plagioclase Thêm vào đó, các giá trị nhiệt độ cũng nằm trong khoảng 500°C.
Giá trị nhiệt độ ghi nhận từ các cặp nhiệt kế K/feldspar – Plagioclaz đều thấp hơn điều kiện biến chất của tướng granulit, cho thấy có thể có sự liên quan đến quá trình biến dạng muộn đã làm mất sự cân bằng nhiệt động Áp suất thành tạo của các đá granulit trong lưu vực Sông Ba được xác định bằng GASP dao động từ 4,4-7,8 kbar và bằng GAC từ 4,6-6 kbar.
Như vậy, các giá trị tính toán được trong lu ận văn (T = 640 – 830 0 C và P = 5,2– 7,1 kbar) là phù hợp với kết quả đã được công bố (T = 680 0 C đến 800 0
Quá trình ti ến hóa biến chất
Tiến hóa biến chất của đá biến chất, đặc biệt là đá granulit tại địa khối Kon Tum, đã được nhiều nhà địa chất nghiên cứu sâu sắc Các nghiên cứu này tập trung vào tổ hợp khoáng vật cộng sinh, trong đó granat được coi là khoáng vật nhạy cảm với điều kiện áp suất và nhiệt độ (P-T) Kết quả cho thấy đá biến chất tại đây đạt đỉnh nhiệt độ 1050 °C ở áp suất 12 kbar, với quá trình giảm áp gần như đẳng nhiệt và giảm nhiệt gần như đẳng áp Ngoài ra, tổ hợp khoáng vật granat-cordierit-sillimanit-biotit-spinel ổn định trong điều kiện nhiệt độ dưới 750-850 °C và 6,5 kbar Các cấu tạo symplectit trong đá granulit phản ánh tính đa pha của quá trình biến chất Dữ liệu đồng vị phóng xạ chỉ ra hoạt động biến chất siêu cao diễn ra trong thời kỳ Permi-Trias (260-245 triệu năm trước), cho thấy sự tương đồng về đặc điểm và thời gian với các thành tạo biến chất ở ranh giới va chạm giữa hai lục địa Bắc và Nam Trung Hoa Kết quả này gợi ý rằng địa khối Kon Tum có thể là ranh giới va chạm giữa địa khu Đông Dương và lục địa Nam Trung Hoa Luận văn đã kết hợp phân tích tổ hợp khoáng vật với nghiên cứu kiến trúc và khoáng vật nhạy cảm để luận giải tiến hóa biến chất của đá granulit khu vực KRoong.
Granulit Grt – Cpx – Opx – Qtz (granulit pyroxen) là đại diện cho granulit mafic ở nhiệt độ cao, thể hiện kiến trúc phản ứng được bảo tồn trong đá, chỉ ra quá trình biến chất nhiệt độ cao Các bao thể Qtz trong ban biến tinh Grt giúp xác định các phản ứng khoáng vật trong quá trình biến chất tiến triển, trước khi đạt đến đỉnh biến chất ở điều kiện nhiệt độ cao với tổ hợp khoáng vật cộng sinh Grt – Cpx – Opx – Qtz.
Ban đầu, Grt, Cpx và Qtz ổn định ở nhiệt độ và áp suất cao Khi quá trình trồi lộ diễn ra, áp suất giảm nhanh và nhiệt độ giảm từ từ Tổ hợp Grt và Qtz phân rã thành Opx và Pl qua phản ứng Grt + Qtz → Opx + Pl hoặc Grt + Cpx + Qtz → Opx + Pl, hình thành kiến trúc symplectit Opx + Pl bao quanh tinh thể Grt Symplectit này được xem là sản phẩm của phản ứng giữa Grt và Qtz Khi nhiệt độ và áp suất tiếp tục giảm, Cpx và Opx phân rã tạo thành Am, hình thành các riềm symplectit quanh Grt Đồng thời, Pl bị sericit hóa hoàn toàn.
Hình 5.3: Ảnh lát mỏng thạch học granulit mafic t ạ i KR oong dưới nicol + (a,c,e) và nicol – (b,d,f)
Sự phân lớp ban đầu của trầm tích dẫn đến sự phân đới về thành phần trong các đá biến chất, tạo ra các tổ hợp khoáng vật biến chất khác nhau trong cùng điều kiện Điều này được thể hiện qua sự tồn tại đồng thời của các tổ hợp khoáng vật granulit và anatexi, với nhiều phần đá sáng màu chứa granat đồng phiến xen lẫn đá sẫm màu Quá trình nóng chảy và gia tăng nhiệt độ làm biến mất hoàn toàn muscovit, đánh dấu sự chuyển đổi từ điều kiện biến chất sâu của tướng amphibolit sang tướng granulit thông qua phản ứng Ms ± Ab ± Qtz.
Hình 5.4: Ảnh lát mỏng thạch học granulit pelit t ạ i KR oong dưới nicol + (a,c,e) và nicol – (b,d,f)
Gneis granat, cordierit, sillimanit, biotit ± spinel là những khoáng vật đặc trưng cho đá granulit pelit biến chất ở nhiệt độ bình thường trong tướng granulit Sự cộng sinh của Grt, Opx, Sil và Qtz được coi là tổ hợp hình thành trong điều kiện biến chất nhiệt độ cao, có thể đánh dấu đỉnh điểm của quá trình biến chất trước khi chuyển sang tướng thấp hơn như amphibolit Tổ hợp này có thể duy trì ổn định trong khoảng nhiệt độ T = 1000.
Tại nhiệt độ 1050 °C và áp suất cao từ 11 đến 12 kbar, các tổ hợp khoáng vật như Spl và Crd tạo nên các riềm và vành phản ứng xung quanh các biến thể tinh thể Grt, cho thấy các phản ứng phá hủy Grt đã xảy ra sau khi quá trình biến chất đạt cực điểm Tổ hợp Grt - Sil kết hợp với Spl và Crd chỉ ra rằng các phản ứng phá hủy khoáng vật diễn ra trong quá trình giảm áp Phản ứng Grt + Qtz → Opx + Crd được coi là thành tạo symplectit chủ yếu trong quá trình giảm áp gần như đẳng nhiệt Tiếp theo là quá trình giảm áp và giảm nhiệt từ từ, dẫn đến việc Pl và Sil bị xericit hóa, đôi khi xuất hiện trên nền xericit Crd cũng bị pinit hóa mạnh, có trường hợp bị pinit hóa hoàn toàn, khó xác định.
Nghiên cứu thành phần granat từ tâm ra rìa cung cấp thông tin quan trọng về tiến hóa biến chất của đá biến chất, đặc biệt là các đá granulit Biểu đồ thành phần granat cho thấy sự phân dị mạnh mẽ về thành phần, đặc biệt là ở mẫu VN 363.
X Mg và X Fe có sự phân dị mạnh từ tâm ra rìa của khoáng vật, trong khi X Ca và X Mn chỉ có mức độ phân dị thấp, gần như không phân dị.
Hình 5.5: Bi ểu đồ thành phần granat theo tuyến cắt qua granat trong đá granulit pelit (m ẫu VN362 và VN363) [27]
Các khoáng vật granat chủ yếu chứa almandin (giàu Fe), với sự biến thiên giữa X Mg tăng và X Fe giảm, cho thấy thành phần pyrop cao hơn ở tâm so với rìa, cho thấy áp suất cao hơn ở phần nhân Ngược lại, thành phần almandin tăng từ tâm ra rìa, cho thấy quá trình kết tinh diễn ra theo chiều nhiệt độ tăng Xu hướng này phản ánh sự tiến hóa giảm áp và tăng nhiệt trong quá trình hình thành granat Mô hình biến chất theo Martignole và S Nantel (1982) cho thấy sự phát triển từ tâm ra rìa khoáng vật, với hướng biến thiên đi xuống và lệch trái, nằm giữa hai quá trình nguội lạnh giảm áp và giảm áp đẳng nhiệt Kết quả này phản ánh sự gia tăng nhiệt độ trong quá trình giảm áp, với giai đoạn đầu gần như đẳng nhiệt ở phần nhân Grt và giai đoạn cuối liên quan đến nguội lạnh giảm áp ở phần rìa Grt.
Biểu đồ trong Hình 5.6 thể hiện mối tương quan giữa sự biến đổi thành phần của granat với nhiệt độ và áp suất, phản ánh xu thế biến thiên thành phần granat trong đá granulit pelit khu vực KRoong.
Theo nghiên cứu của Grt và mô hình biến chất của Martignole và S Nantel năm 1982, có ba quá trình biến chất diễn ra đồng thời Đầu tiên là quá trình giảm áp và tăng nhiệt, được giải thích bởi sự giảm thành phần pyrop và tăng thành phần almandin Tiếp theo là quá trình giảm áp gần như đẳng nhiệt, và cuối cùng là quá trình nguội lạnh giảm áp, như đã đề cập trong mô hình.
Hình 5.7 trình bày sơ đồ tiến hóa biến chất của các đá granulit tại khu vực KRoong Đường màu xanh lá thể hiện quá trình tiến hóa biến chất của đá Gneis Grt – Sil – Crd – Bt, trong khi đường màu đỏ biểu thị quá trình biến chất của đá Gneis Grt – Cpx – Opx – Qtz và Gneis Grt – Opx – Sil – Qtz.
Dựa trên tổ hợp cộng sinh khoáng vật, nhiệt – áp kế địa chất và sự biến thiên hợp phần các cấu tử của granat, bài viết cung cấp cái nhìn tổng quan về quá trình tiến hóa biến chất của các đá granulit khu vực K Roong, được sơ đồ hóa trên hình 5.7 Đường màu xanh lá biểu thị cho đá gneis Grt – Sil – Crd – Bt biến chất ở nhiệt độ thông thường của tướng granulit, trong khi đường màu đỏ đại diện cho đá gneis Grt – Cpx – Opx – Qtz và gneis Grt – Opx – Sil – Qtz biến chất ở nhiệt độ cao Phân tích cho thấy P max và T max không xảy ra đồng thời; P max xuất hiện sớm hơn T max trong đường P – T – t theo chiều kim đồng hồ T max đại diện cho mức độ biến chất cao, tại đó sự cân bằng hóa học được đóng băng và tổ hợp khoáng vật cộng sinh được hình thành Mức độ biến chất phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất tại thời điểm T max, với trình độ biến chất được xác định thông qua tham chiếu tổ hợp khoáng vật cân bằng.
K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Từ những kết quả nghiên cứu trên có thể kết luận như sau:
1.1 Các thành tạo biến chất khu vực tướng granulit vùng KRoong bao gồm:
Granulit mafic, hay còn gọi là gneis pyroxen, có tổ hợp khoáng vật chính bao gồm clinopyroxen, orthopyroxen, plagioclaz, thạch anh, granat và biotit Kiến trúc symplectit của loại đá này đặc trưng cho điều kiện hình thành ở nhiệt độ và áp suất cao, đặc trưng cho môi trường granulit.
- Granulit pelit v ới tổ hợp khoáng vật chính: Thạch anh – plagioclaz –
The article discusses the mineral composition of a rock sample, highlighting the presence of K-feldspar, garnet, orthopyroxene, sillimanite, cordierite, spinel, and biotite It notes the textures observed, including granular, fibrous, and flaky structures, with significant garnet crystals exhibiting both euhedral and subhedral forms, alongside concentrated needle-like sillimanite.