tóm tắt luận án thạch luận granitoid phanerozoi khối nâng phan si pan và triển vọng khoáng sản liên quan

Mục tiêu của luận án: i Phân chia các kiểu granitoid trên khối nâng Phan Si Pan theo thành phần vật chất và giai đoạn thành tạo; ii Làm sáng tỏ nguồn gốc, điều kiện thành tạo và bối cản

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN ĐỊA CHẤT

- -  

Công trình được hoàn thành tại Viện Địa chất - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Phản biện 1: PGS TS Bùi Minh Tâm

Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản

 

Phản biện 2: PGS TS Nguyễn Văn Vượng

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên-ĐH QGHN

 

Phản biện 3: TS Hoàng Văn Khoa

Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam

 

 

 

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Quốc gia Việt Nam,

- Thư viện Viện Địa chất

MỞ ĐẦU

 

1 Tính cấp thiết của luận án

Khối nâng Phan Si Pan ở Tây Bắc Việt Nam là một cấu trúc địa chất quan trọng ở Tây Bắc Việt Nam nói riêng và rìa Tây Nam khối Việt-Trung nói chung Lịch sử hình thành và tiến hóa của khối nâng Phan Si Pan gắn liền với lịch sử hình thành và tiến hóa rìa tây nam của khối Bắc Việt Nam-Nam Trung Hoa (hoặc địa khu liên hợp Việt-Trung theo [Trần Văn Trị, Vũ Khúc (chủ biên), 2009])

Hoạt động magma trong khối nâng Phan Si Pan rất đa dạng và thuộc nhiều giai đoạn khác nhau, đặc biệt là các thành tạo granitoid Vì thế nghiên cứu granitoid cá biệt trong Phanerozoi sẽ cho phép làm sáng

tỏ địa chất khu vực Phan Si Pan nói riêng và Tây Bắc Việt Nam nói chung

Mặt khác, trong phạm vi khối nâng Phan Si Pan có nhiều biểu hiện khoáng sản Cu, Mo, Au, TR, với một loạt các mỏ và điểm quặng có giá trị kinh tế như Sin Quyền, Làng Phát, Tả Phời, Minh Lương, Bản Khoang Tuy nhiên, mối liên quan về nguồn gốc của các biểu hiện quặng hóa Cu-Au-(TR) kiểu Sin Quyền, Mo-(Cu-Au) kiểu Bản Khoang, đất hiếm và có thể cả kim loại hiếm với các hoạt động magma trên khối nâng Phan Si Pan vẫn còn những ý kiến khác nhau Đây là những kiểu quặng hóa có giá trị cần được đánh giá triển vọng trên lãnh thổ TBVN trong mối liên quan với các tiền đề đã được xác lập dọc theo hành lang của đới trượt ép Ailao Shan – Sông Hồng (trên lãnh thổ Trung Quốc)

2 Mục tiêu của luận án: (i) Phân chia các kiểu granitoid trên khối

nâng Phan Si Pan theo thành phần vật chất và giai đoạn thành tạo; (ii) Làm sáng tỏ nguồn gốc, điều kiện thành tạo và bối cảnh địa động lực

mà trong đó các granitoid này được hình thành; (iii) Làm sáng tỏ mối liên quan giữa các kiểu quặng hóa với hoạt động magma granitoid Phanerozoi khối nâng Phan Si Pan

3 Nhiệm vụ của luận án: (i) Nghiên cứu đặc điểm phân bố, cấu tạo

địa chất của các khối granitoid khối nâng Phan Si Pan trên cơ sở tổng

hợp các tài liệu đã có và nghiên cứu bổ sung của NCS; (ii) Nghiên cứu chi tiết về các đặc điểm khoáng vật, địa hóa và đồng vị của granitoid; (iii) Nghiên cứu các vấn đề về nguồn gốc, điều kiện thành tạo và bối cảnh địa động lực của các granitoid; (iv) Nghiên cứu các đặc điểm cơ bản của các biểu hiện quặng hóa, trong đó trọng tâm là đặc điểm khoáng vật học và địa hóa-đồng vị quặng; (v) Nghiên cứu một số vấn

đề về điều kiện hình thành quặng hóa, mối liên quan với hoạt động magma granitoid khối nâng Phan Si Pan và đánh giá triển vọng của chúng

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu: (i) Granit kiềm phức hệ Mường Hum

(Permi - Trias); (ii) Granitoid phức hệ Phu Sa Phìn (Permi – Trias); (iii) Granitoid phức hệ Yê Yên Sun (Kainozoi); (iv) Một số biểu hiện quặng hóa đặc trưng như: Mo (Cu-Au) mỏ Bản Khoang, điểm quặng Ô Quý Hồ, TR Mường Hum và các biểu hiện khoáng sản khác (đất hiếm trong các mỏ đồng, )

Phạm vi nghiên cứu: khối nâng Phan Si Pan theo ranh giới với

các cấu trúc kề cận Đó là ranh giới với đới trượt Sông Hồng ở phía đông bắc và hệ rift nội lục Sông Đà – Tú Lệ ở phía tây nam

5 Luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1: Các tổ hợp granosyenit - granit arfvedsonit-aegirin

Mường Hum; syenit – granosyenit - granit riebeckit-aegirin Phu Sa Phìn và granosyenit - granit biotit-amphibol Phan Si Pan thành tạo trong khoảng thời gian từ 260-250 tr.n đặc trưng cho kiểu A granit và

có nguồn gốc từ magma manti giàu với sự tham gia của vật chất vỏ và được hình thành dưới ảnh hưởng của plume manti

Luận điểm 2: Granitoid Eocen muộn-Oligocen sớm (35-30 tr.n)

bao gồm granit biotit, granit sáng màu và granit porphyr Yê Yên Sun mang các đặc trưng địa hóa hỗn hợp của granit kiểu I và kiểu S, được hình thành từ magma do nóng chảy vỏ dưới và liên quan đến hoạt động dịch trượt của đới Sông Hồng trong Kainozoi

Luận điểm 3: Liên quan với hoạt động magma granitoid

Permi-Trias có các biểu hiện quặng hóa đất hiếm và phóng xạ, với granitoid Kainozoi có các biểu hiện quặng hóa Mo-(Cu-Au) porphyr là những loại hình khoáng sản có triển vọng trong khối nâng Phan Si Pan

6 Những điểm mới:

- Lần đầu tiên xác lập được đầy đủ cơ sở (thành phần vật chất và tuổi thành tạo) phân chia trên khối nâng Phan Si Pan hai giai đoạn hoạt động magma granitoid Permi và Eocen muộn-Oligocen sớm

- Lần đầu tiên xác lập được một cách tương đối đầy đủ các nét đặc trưng chung, riêng và đặc thù của các tổ hợp granitoid Permi và Kainozoi trên khối nâng Phan Si Pan, góp thêm các cơ sở mới cho việc luận giải lịch sử kiến tạo-địa động lực khu vực Tây Bắc Việt Nam, cá biệt đó là các sự kiện địa chất quan trọng như hoạt động magma nội mảng Permi – Trias liên quan đến plume manti và hoạt động magma Kainozoi liên quan đến sự hình thành và tiến hóa đới trượt Sông Hồng

- Bước đầu làm sáng tỏ mối liên quan giữa các biểu hiện quặng hóa đất hiếm trong các tụ khoáng Cu-Fe-Au với hoạt động magma granitoid kiềm Phanerozoi (có thể Permi hoặc Kainozoi) và làm sáng tỏ triển vọng quặng hóa Mo-(Cu-Au) porphyr với hoạt động magma granitoid Kainozoi (kiểu/phức hệ Yê Yên Sun) trên khối nâng Phan Si Pan

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của luận án về xác lập các

tổ hợp granitoid, nguồn gốc magma và bản chất kiến tạo của chúng góp phần làm sáng tỏ lịch sử phát triển địa chất trong Phanerozoi của khối nâng Phan Si Pan nói riêng, TBVN nói chung trong bình đồ kiến tạo Châu Á Đồng thời, các kết quả nghiên cứu góp phần xác lập các hệ magma – quặng có triển vọng về các kiểu quặng hóa khác nhau liên quan tới các bối cảnh địa động lực khác nhau trong lịch sử phát triển địa chất khối nâng Phan Si Pan

Ý nghĩa thực tiễn: Các kết quả nghiên cứu của luận án có thể sử dụng

trong công tác đo vẽ và chỉnh lý bản đồ địa chất và các nghiên cứu chuyên

đề về khoáng vật học, thạch luận magma và sinh khoáng và là tiền đề mới cho công tác điều tra (tìm kiếm – đánh giá tiềm năng) khoáng sản liên

quan Trên thực tế, các kết quả phân tích tuổi đồng vị phóng xạ và phần lớn kết quả nghiên cứu về địa hóa đồng vị của granitoid Permi và Kainozoi đã được kịp thời bổ sung cập nhật vào Chuyên khảo Địa chất và Tài nguyên Việt Nam cũng như biên tập bản đồ địa chất Việt Nam tỷ lệ 1: 1.000.000 mới cho chương trình “One Geology”

8 Cơ sở tài liệu: Luận án được xây dựng chủ yếu trên cơ sở tài liệu

của bản thân NCS thu thập trong quá trình tham gia (là một trong những người thực hiện chính) thực hiện các đề tài HTQT theo Nghị định thư (2002-2005; đề tài NCCB thuộc Quỹ NAFOSTED mã số 105.06.73.09; đề tài KHCN trọng điểm cấp Nhà nước mã số KC08.24/06-10 Các tài liệu nguyên thủy bao gồm: 115 mẫu phân tích lát mỏng thạch học; 43 mẫu phân tích khoáng tướng; 235 mẫu phân tích thành phần hóa học của khoáng vật (phân tích tại Viện Địa chất-Khoáng vật học Novosibirsk, LB Nga); 57 mẫu phân tích thành phần hóa học các nguyên tố chính và hàm lượng nguyên tố vết (bao gồm cả đất hiếm) (phân tích tại Viện Địa chất-Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, Viện Địa chất-Khoáng vật học Novosibirsk, LB Nga, trường đại học tổng hợp Đài Loan-NTU); 9 mẫu quang phổ định lượng; 11 mẫu đồng vị bền S (phân tích tại Viện Địa chất Viễn Đông, LB Nga); 14mẫu phân tích tuổi đồng vị phóng xạ U-Pb (zircon) bằng phương pháp LA-ICP-MS tại trường đại học NTU, Đài Loan Ngoài ra, để hoàn thành luận án, NCS còn thu thập và xử lý nhiều tài liệu nghiên cứu đã

có, công bố và tài liệu lưu trữ

9 Cấu trúc của luận án: luận án gồm 5 chương, được trình bày

trong 150 trang đánh máy (không gồm tài liệu tham khảo và danh mục công trình công bố), gồm 25 bảng, 36 hình vẽ và 43 ảnh minh họa, bao gồm các phần và nội dung chính như sau:

Mở đầu

Chương 1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu

Chương 2 Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Thạch luận các đá granitoid Permi

Chương 4 Thạch luận các đá granitoid Kainozoi

Chương 5 Triển vọng quặng hóa và mối liên quan với hoạt động

magma granitoid Phanerozoi khối nâng Phan Si Pan

Kết luận và kiến nghị

Danh mục các công trình công bố

Tài liệu tham khảo

10 Lời cảm ơn: Luận án được hoàn thành tại Phòng Thạch luận và

Sinh khoáng – Viện Địa chất, Viện HL KH&CN VN, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TSKH Trần Trọng Hòa Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc sự hướng dẫn sát sao và tận tình của thầy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án Nghiên cứu sinh còn nhận được những góp ý bổ ích trong quá trình thực hiện luận án từ TS Trần Tuấn Anh, TS Ngô Thị Phượng, PGS.TS Nguyễn Viết Ý, PGS.TSKH Trần Quốc Hùng, TS Phan Lưu Anh, TS Bùi Ấn Niên, PGS.TS Bùi Minh Tâm, PGS.TS Đỗ Đình Toát, TS Nguyễn Hoàng Ngoài ra, Nghiên cứu sinh còn nhận được sự quan tâm giúp đỡ

và tạo điều kiện thuận lợi của Lãnh đạo Viện Địa chất, của các đồng nghiệp phòng Thạch luận và Sinh khoáng và TS Trần Quốc Cường; sự góp ý, trao đổi của các nhà khoa học trong và ngoài Viện; sự động viên, khích lệ của bạn bè và người thân; sự hỗ trợ kinh phí của đề tài thuộc Quỹ NAFOSTED mã số 105.06.73.09, mã số 105.06.76.09 và đề tài KC08.24/06-10 Trong quá trình thực hiện luận án, NCS cũng nhận được sự giúp đỡ tận tình của PGS.TS Trần Thanh Hải-trường ĐH Mỏ-

ĐC, các nhà khoa học Viện Địa chất-Khoáng vật học Novosibirsk thuộc phân viện Siberi, viện HLKH Nga (các TSKH A.S Borisenko, A.E Izokh và I.V Gaskov), Viện Các khoa học về Trái đất thuộc Academia Sinica Đài Loan, trường ĐHTH Đài Loan (GS Ching – Ying Lan, GS Sun – Lin Chung, TS Usuki Tadashi) đã giúp đỡ trong việc thực hiện các phân tích có chất lượng cao; các chiến sĩ thuộc đồn biên phòng Nậm Xe, Sì Lờ Lầu, UBND xã Pa Vây Sử, các thầy cô giáo trường PTTH cơ sở xã Pa Vây Sử đã giúp đỡ NCS trong quá trình khảo sát thu thập mẫu ngoài thực địa Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu này

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát về đặc điểm cấu trúc địa chất khối nâng Phan Si Pan

Khối nâng Phan Si Pan là một đới kéo dài khoảng 200 km theo hướng tây bắc-đông nam, từ cực bắc tỉnh Lào Cai đến giáp ranh giới Sông Đà của tỉnh Hòa Bình Ở phía tây nam, chúng được ngăn cách với hệ rift Sông Đà - Tú Lệ bởi các đứt gãy Than Uyên-Nậm Xe, còn phía đông bắc tiếp giáp với đới dịch trượt Sông Hồng, ranh giới là đứt gãy Sông Hồng Ranh giới của khối nâng Phan Si Pan được sử dụng ở đây gần trùng với ranh giới phân chia của đới tướng – kiến trúc Phan

Si Pan của Dovjikov (1965)

1.2 Tình hình nghiên cứu về hoạt động magma khối nâng Phan Si Pan và khoáng sản liên quan

1.2.1 Các hoạt động magma

Một trong những thành tựu đáng ghi nhận trong các nghiên cứu đã

có trong thời gian qua là việc xác lập được dấu hiệu của các hoạt động magma giai đoạn Paleozoi muộn – Mesozoi sớm Tuy nhiên, đây là vấn đề cần được thẩm định, có những chứng cớ bổ sung nhằm góp phần chính xác hóa các mức thời gian của các hoạt động magma granitoid này trong Phanerozoi trên khối nâng Phan Si Pan

Đặc tính phức tạp về thành phần của granitoid Yê Yên Sun theo nội dung trước đây thể hiện tính nhiều giai đoạn (các hoạt động magma khác nhau) hay là do cơ chế nào khác, cho đến thời gian gần đây là câu hỏi chưa có đáp án rõ ràng

Các nghiên cứu về nguồn gốc, điều kiện hình thành và bối cảnh địa động lực cũng như bản chất kiến tạo của granitoid Phanerozoi trên khối nâng Phan Si Pan, cá biệt là granitoid Mường Hum, Yê Yên Sun còn rất hạn chế, thiếu các chứng lý thuyết phục về vị trí của chúng trong bình đồ kiến tạo khu vực cũng như mối liên quan với khoáng sản nội sinh

1.2.2 Khoáng sản

Khoáng sản trên khối nâng Phan Si Pan khá phong phú với nhiều loại hình khoáng sản, từ khoáng sản kim loại như Cu-Au, Cu-Fe-TR,

Mo (Cu-Au), Fe, ; khoáng chất công nghiệp: pyrit, apatit, kaolin, graphit, ; đất hiếm và phóng xạ: TR-U-Th, kim loại hiếm; nhiên liệu khoáng: than nâu, than đá; nước khoáng nóng đến vật liệu xây dựng Chúng đã được nghiên cứu trong nhiều công trình khác nhau Tuy nhiên, hầu hết các công trình nghiên cứu trên chủ yếu đề cập đến việc phát hiện, phân chia kiểu quặng hóa, mô tả đặc điểm quặng hóa, đánh giá quy mô biểu hiện khoáng sản (trữ lượng, tài nguyên dự báo), còn ít các nghiên cứu về nguồn gốc và mối liên quan nguồn gốc giữa quặng hóa với các thành tạo magma

1.3 Cơ sở phân chia hoạt động magma granitoid Phanerozoi khối nâng Phan Si Pan

Granitoid Phanerozoi trên khối nâng Phan Si Pan thuộc về 2 giai đoạn hoạt động magma là Permi (granitoid Mường Hum, Phu Sa Phìn

và Phan Si Pan) và Kainozoi (granitoid Yê Yên Sun) Cơ sở để xếp các thành tạo này vào Permi và Kainozoi dựa trên các tài liệu thực tế từ các

lộ trình khảo sát, các tài liệu về thạch học, khoáng vật, địa hóa nguyên

tố chính và hiếm-vết, còn dựa trên các tài liệu phân tích tuổi đồng vị phóng xạ được xác lập trong thời gian gần đây của Trần Trọng Hòa và nnk, (2009, 2011), Zelazniewic et al., (2012); Hieu et al, (2012) và các tài liệu chưa công bố của các tác giả (xem phần tiếp theo)

Dựa vào kết quả nghiên cứu đặc điểm địa chất, khoáng vật học và địa hóa, tuổi thành tạo granitoid Phaneorozoi trên khối nâng Phan Si Pan được NCS phân chia thành 4 kiểu tổ hợp sau: (i) Giai đoạn Permi: granitoid arfvedsonit – aegirin kiểu Mường Hum; granitoid riebeckit – aegirin kiểu Phu Sa Phin; granit biotit (±amphibol) kiểu Phan Si Pan; (ii) Giai đoạn Kainozoi: granit sáng màu – granit porphyr kiểu Yê Yên Sun

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở lý thuyết

2.1.1 Hệ thống phân loại các đá granitoid theo nguồn gốc:

2.1.1.1 Phân loại granitoid theo các kiểu I, S, A và M

Dựa vào các đặc điểm nguồn gốc, Chapell, B.W và White, A.J.R (1974, 1963) đã phân chia ra 4 kiểu granit bao gồm: S-granit, I-granit, M-granit và A-granit Ngoài ra còn có các kiểu khác, như kiểu H (lai tính Hybrid), kiểu C (Charnokite)

2.1.1.2 Phân loại granit theo vị trí kiến tạo

Pitcher (1983, 1993), Barbarin (1990) và Winter (2001) đã phân loại granitoid trên cơ sở vị trí kiến tạo, xem chi tiết trong bảng 2.2

2.1.2 Lý thuyết plume manti và các tỉnh magma lớn (LIP)

2.1.2.1 Lý thuyết plume manti

a Khái niệm plume manti

Plume manti là các dòng đi lên hẹp hoặc các ống dẫn hẹp của vật liệu nóng, tỷ trọng thấp được hình thành từ ranh giới nhân-manti và/hoặc từ 670km đáy cơ sở của manti trên [Davies, 1999; Schubert et al., 2001; Campbell và Davies, 2006]

b Cấu trúc của plume manti

Cấu trúc của plume manti bao gồm đuôi hay chân và đỉnh có dạng hình nấm

c Tác động của plume manti đối với quá trình thành tạo magma

Nơi plume manti tác động vào thạch quyển á lục địa, rift có thể

hoạt động (active rifting) là hậu quả trực tiếp của tương tác plume manti với thạch quyển và do vỏ nâng lên và thạch quyển bị làm mỏng; giai đoạn đầu của rift hoạt động đặc trưng đi kèm bởi thành tạo magma

không tạo núi thường đi kèm với cả các tỉnh mafic-siêu mafic và silisic

2.1.2.2 Tỉnh magma lớn

a Khái niệm

Tỉnh magma lớn (LIP) là các tỉnh đá magma có diện tích > 1 x 105

km2, khối lượng >1 x 105 km3, thời gian tồn tại khoảng 50 tr.n., có bối cảnh kiến tạo nội mảng hoặc đặc điểm địa hóa nội mảng và trong một

khoảng thời gian ngắn (1 – 5 tr.n.) đã có thể hình thành một lượng lớn (> 75% khối lượng) đá magma của LIP Thành phần chiếm ưu thế của LIP là đá mafic, tuy nhiên, cũng phổ biến các đá siêu mafic và silic (axit); đôi khi đá silic chiếm ưu thế

b Thành phần, cấu trúc vỏ và sinh khoáng

Thành phần của LIP chiếm ưu thế là các đá phun trào giàu Mg và

Fe, mà điển hình là các dòng basalt gần mặt đất Các đá núi lửa giàu silic cũng như các đá xâm nhập cũng thường có mặt trong các LIP Kết quả nghiên cứu địa vật lý đối với một LIP đại dương cho thấy cấu trúc

3 lớp: lớp phun trào bên trên; lớp xâm nhập tầng giữa, vật thể vỏ dưới

ở phần đáy Sinh khoáng của LIP đặc trưng là các mỏ sulfide Cu-Ni chứa PGE; Ti-V chứa PGE, Cu-Mo-Au porphyr liên quan đến granitoid cao kali; kim cương liên quan đến kimberlit và lamproit

LIP Emeishan

LIP Emeishan nằm ở tây nam Trung Quốc, có diện tích khoảng 250.000 km2 Thành phần magma của LIP Emeishan chiếm ưu thế là các lớp phun trào tholeit, ít hơn có picrit và rhyolit cùng với các xâm nhập phân lớp và đai mạch mafic – siêu mafic, syenit và đá kiềm khác cũng như granitoid kiểu I và kiểu S Sinh khoáng quan trọng nhất là các tụ khoáng Cu-Ni-PGE, (Fe)-Ti-V có chứa PGE, Au-(Cu), Pb-Zn-

Ag, Sn-Ag, Hg-Sb-(Au), As-Au

2.1.3 Hoạt động magma liên quan đến đới trượt Sông Hồng

Hoạt động magma liên quan với đới trượt Ailaoshan – Sông Hồng

là cơ sở lý luận xuất phát từ thực tiễn, nhưng cũng đã được nhiều nghiên cứu khẳng định vai trò của nó trong lịch sử phát triển địa chất khu vực Xem xét hoạt động magma Kainozoi trên đới Sông Hồng hay Phan Si Pan hoặc các đới cấu trúc địa chất kề cận ở MBVN đều phải tính đến ảnh hưởng của nó

2.1.4 Lý thuyết về hệ magma - quặng và các hệ magma - quặng nhiệt dịch:

Hệ magma-quặng (HMQ) là tổ hợp của các quá trình nội sinh xảy

ra trong môi trường địa chất và dẫn tới sự hình thành các dung thể

magma, fluid chứa quặng và mối tương tác giữa chúng [Gatanhin G.N

et al, 2006] Dựa theo các dấu hiệu về mối liên quan giữa hoạt động magma và quặng hóa (nhiệt dịch), người ta chia ra: các HMQ pluton (thường là granitoid) và HMQ núi lửa, khác nhau ở độ sâu phát sinh,

độ sâu kết tinh và độ sâu hình thành quặng hóa

2.2 Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật phân tích

2.2.1 Phương pháp luận chủ đạo

2.2.2 Các phương pháp nghiên cứu

2.2.2.1 Tổng hợp và xử lý tài liệu

2.2.2.2 Các lộ trình khảo sát địa chất chi tiết:

2.2.2.3 Phương pháp phân tích thạch học

2.2.2.4 Phương pháp phân tích khoáng tướng

2.2.2.5 Phương pháp nghiên cứu thành phần khoáng vật

Thành phần hoá học của khoáng vật được phân tích bằng microzond trên máy vi dò CAMEBAX-Kevex tại Viện Địa chất-Khoáng vật học Novosibirsk, LB Nga

2.2.2.6 Phương pháp nghiên cứu thạch địa hoá:

- Đối với các hợp phần hoá học chính sử dụng phương pháp phân

tích huỳnh quang tia X (XRF) trên thiết bị Brucker S4 Pioneer của Viện Địa chất và ở trên thiết bị Rigaku RIX 2000 tại trường Đại học tổng hợp Đài Loan (NTU)

- Các nguyên tố vết được đo trên máy ICP-MS (thiết bị của hãng

Varian Ultramass – 700) tại Viện Địa chất và trên máy Agilent 7500s tại trường NTU Đài Loan

2.2.2.7 Phương pháp định tuổi tuyệt đối LA-ICP-MS U – Pb trên zircon

Các phân tích LA-ICP-MS được tiến hành cho các vùng phân đới khác nhau trên từng tinh thể zircon, được thực hiện tại Khoa Địa chất, trường Đại học NTU Đài Loan và phòng thí nghiệm của trường đại học Tasmania, Australia

2.2.2.8 Phương pháp nghiên cứu mối liên quan quặng hóa với các thành tạo magma

2.2.2.9 Xử lý kết quả phân tích: bằng các phần mềm vi tính chuyên

ngành như Excel, Minpet, Igpetwin, Isoplot 3,

CHƯƠNG 3 GRANITOID PERMI 3.1 Đặc điểm địa chất

3.1.1 Tổ hợp granosyenit - granit arfvedsonit-aegirin kiểu Mường Hum

Granitoid kiềm Mường Hum được khảo sát, mô tả và thu thập mẫu tại các khu vực Bản Xèo-Mường Hum, khu vực Dền Sáng, Bản Xèo-Ô Quý Hồ (hình 3.1) Chúng phổ biến là các đá granit kiềm hạt vừa và nhỏ, màu xám xanh đến xám sáng, có cấu tạo định hướng rõ rệt với các dải mỏng sáng sẫm màu xen kẽ nhau Chúng đều bị nén ép, phân dải, phân phiến mạnh theo phương tây bắc-đông nam, ở phần rìa khối và dọc theo các đứt gãy phương tây bắc-đông nam, các đá granitoid kiềm

và các đá vây quanh bị gneis hóa và milonit hóa mạnh mẽ

3.1.2 Tổ hợp syenit-granosyenit-granit riebeckit – aegirin Phu Sa Phìn

Granitoid kiểu Phu Sa Phìn cũng khá phổ biến ở sườn phía tây của dãy Phan Si Pan, trong đó có khối Nậm Khế và Đông Tam Đường NCS khảo sát và thu thập mẫu granitoid kiểu Phu Sa Phìn ở các khu vực dọc theo suối Cha Pang Hồ cách thị xã Lai Châu khoảng 14-15km, suối Nậm Tàng (bản Cốc Phát) và suối Nậm Be (hay Nậm Ré) thuộc địa phận tỉnh Lào Cai (hình 3.1) Tại những vết lộ này, granit riebeckit-aegirin lộ dưới dạng các khối nhỏ trong diện phân bố của các trầm tích lục nguyên Trias (?) cũng như các đá núi lửa kiềm Permi kiểu Tú Lệ Các khu vực khảo sát trên chủ yếu thuộc phạm vi khối Nậm Khế

3.1.3 Tổ hợp granosyenit - granit biotit – amphibol Phan Si Pan

Granitoid Phan Si Pan là các thành tạo mới được xác lập, phân bố chủ yếu ở phía đông nam của khối nâng Phan Si Pan, lấy quốc lộ 4D đoạn từ Sa Pa-Bình Lư làm trung tâm [Trần Trọng Hòa và nnk, 2012; Phạm Thị Dung và nnk, 2012] Chúng là các granit hạt nhỏ-trung có khoáng vật màu chủ yếu là biotit, đôi khi chứa một ít amphibol

(hornblend); phổ biến có cấu tạo phân dải khá rõ rệt Các thành tạo này trước đây được xếp chung vào phức hệ Yê Yên Sun tuổi Kainozoi [Dovjikov (chủ biên), 1965; Trần Văn Trị, 1977; Đào Đình Thục,

1995] Tại khu vực Thác Bạc, đã quan sát được granit biotit thuộc kiểu Phan Si Pan (mẫu OQH-8) bị granit sáng màu hạt nhỏ, hầu như không

bị biến dạng tuổi Kainozoi - granit Yê Yên Sun (mẫu KC-157) xuyên cắt Đáng chú ý là dọc theo đường QL 4D từ đỉnh đèo Hoàng Liên đến Bình Lư gặp nhiều điểm lộ thể hiện mối quan hệ này, trong đó diện lộ chính là granit sáng màu Kainozoi Granit kiểu Phan Si Pan còn thấy lộ

ở khu vực Suối Lạnh, cũng như dọc theo đèo Khau Co đến Minh Lương thuộc phần đông nam của khối Yê Yên Sun (hình 3.1)

3.2 Đặc điểm thạch học-khoáng vật

3.2.1 Granitoid Mường Hum

Granitoid Mường Hum bao gồm các biến loại đá chủ yếu là granit kiềm và granosyenit, các biến loại đá này có kiến trúc hạt vừa và nhỏ,

có dạng gneis với các dải sáng màu và sẫm màu xen kẽ nhau Tổ hợp khoáng vật của các đá granitoid Mường Hum là: thạch anh + felspar kali + plagioclas + aegirin ± arfvedsonit ± biotit ± sfen ± zircon ± allanit Các đặc điểm thành phần hóa học của arfvedsonit, riebeckit và biotit (được tình bày chi tiết trong luận án) chứng tỏ chúng đặc trưng cho các granit kiểu A

3.2.2 Granitoid kiểu Phu Sa Phìn

Granitoid kiểu Phu Sa Phìn trên khối nâng Phan Si Pan bao gồm

chủ yếu các biến loại: granit kiềm, granosyenit hạt trung, đôi khi hạt lớn với kiến trúc dạng porphyr Tổ hợp khoáng vật của các granit này bao gồm thạch anh (25-30%) + feldspar kali (40-50%) + plagioclas (20-30%) + riebeckit ± aegirin + biotit (ít) Khoáng vật phụ phổ biến là apatit, zircon, sphen Các đặc điểm thành phần hóa học của riebeckit, aegirin-augit và biotit (được trình bày chi tiết trong luận án) chứng tỏ chúng đặc trưng granit kiểu A

3.2.3 Granitoid Phan Si Pan:

Granitoid kiểu Phan Si Pan chủ yếu là các biến loại granit biotit đôi khi có chứa ít amphibol, kiến trúc hạt trung-nhỏ, cấu tạo phân dải từ mạnh đến yếu Tổ hợp khoáng vật của granit Phan Si Pan khá đơn giản: Thạch anh (20-30%)+ feldspar kali (~35-60%) + plagioclas (~20-25%) + biotit (~5-12%) ± amphibol Khoáng vật phụ thường gặp là apatit, zircon, sphen

3.3 Đặc điểm địa hóa

3.3.1 Granitoid Mường Hum

Granit kiềm Mường Hum có SiO2 cao, Na2O+K2O cao và rất cao,

K2O/Na2O >1 Các đá granitoid kiểu Mường Hum đặc trưng cho granit kiểu A (hình 3.12) với: ASI=Al/(Ca-1,67P+Na+K) < 1, (Na+K)/Al > 1, rất cao Fe# = Fe2O3T/( Fe2O3T+MgO), chỉ số MALI (Na2O+K2O-CaO) Các mẫu nghiên cứu đều thấp TiO2, MgO, CaO, MnO, khá cao Fe2O3, giàu Rb, Zr, Nb), Ta, Y, Hf), nghèo Sr Tỷ lệ Rb/Sr >3 (trung bình là 3,82) Giàu REE, đặc biệt là LREE (hình 3.14a), tỷ lệ (La/Sm)N =3,31 – 10,56, (La/Yb)N =6,18 – 51,34, REE = 515-954ppm, có dị thường

âm Eu (Eu/Eu*=0,14-0,58) (hình 3.14a) Ngoài ra chúng có dị thường

âm ở Cs, Ba, Sr, Ti, dị thường dương Rb, Zr, Nb, Ta, Th, REE (hình 3.14b) Trong biểu đồ Nb-Ce-Y (hình 3.16), các mẫu granit kiềm Mường Hum thuộc trường A1 chứng tỏ nguồn vật liệu hình thành chúng có nguồn gốc như basalt đảo đại dương (OIB) nhưng được định

vị trong rift lục địa [Eby, G.N, 1992]

3.3.2 Granitoid kiểu Phu Sa Phìn

Đặc trưng địa hóa nguyên tố chính và vết của granit kiềm Phu Sa Phìn rất gần gũi với granitoid Mường Hum (hình 3.14) Chúng cũng thuộc granit kiểu A với ASI <1, Na+K/Al >1 và cao Fe#, MALI,

K2O/Na2O >1, khá thấp TiO2, MgO, CaO, MnO, Al2O3, khá cao Fe2O3, giàu Rb, Zr, Nb, Ta, Th và các nguyên tố đất hiếm (REE =423,6-836,38ppm), rất nghèo Sr Tỷ lệ Rb/Sr=4,04-25,67 khá cao (trung bình là       

 Tỷ lệ được chuẩn hóa theo số liệu của Sun&Mc Dounough, 1989

11,65) Các tỷ lệ (La/Sm)N, (La/Yb)N và Eu/Eu* tương ứng (3,80 – 5,03; 7,10 – 11,02; 0,16 – 0,54) hoàn toàn tương tự như granitoid Mường Hum

và rất gần gũi với các đá núi lửa và xâm nhập kiềm của trũng Tú Lệ (hình 3.14a, b) Trong biểu đồ tương quan Nb-Ce-Y của [Eby, G.N, 1992], các mẫu granitoid Phu Sa Phìn đều rơi vào trường A1 (hình 3.16)

3.3.3 Granitoid kiểu Phan Si Pan

Về cơ bản, các đá kiểu Phan Si Pan có thành phần hóa học tương tự như granitoid Mường Hum và Phu Sa Phìn: ASI<1, Na+K/Al <1 và cao Fe#, MALI, (Na2O+K2O), K2O/Na2O>1, thấp TiO2, MgO, CaO, MnO,

Al2O3, khá cao Fe2O3, rất giàu Rb, Zr, Nb, Ta, Hf, Th và REE = 476,71-689,00ppm, thấp Sr (hình 3.14b) Tỷ lệ Rb/Sr = 0,74-9,95 (trung bình là 3,77), (La/Sm)N =3,74 – 4,96 và (La/Yb)N = 10,07 – 13,02 cũng cao tương tự như trong granitoid kiểu Mường Hum và Phu Sa Phìn Đặc điểm phân bố đất hiếm và vết tương tự với granitoid Mường Hum, Phu

Sa Phìn cũng như các đá núi lửa kiềm trũng Tú Lệ kề cận (hình 3.14a, b)

và trên biểu đồ tương quan Nb-Ce-Y (hình 3.16) của Eby G.N (1992), các mẫu granitoid Phan Si Pan đều rơi vào trường A1

3.4 Tuổi thành tạo

Kết quả phân tích tuổi đồng vị phóng xạ bằng phương pháp U-Pb (kỹ thuật LA-ICP-MS) cho thấy tuổi thành tạo của granitoid Mường Hum - 258,93,1 tr.n.; tuổi thành tạo của granitoid Phan Si Pan nằm trong khoảng từ 261,04,4 tr.n đến 250,13,5 tr.n; granit kiềm Phu Sa Phìn - 259,67,0 tr.n - 250,72,6 tr.n (tài liệu của Trần Trọng Hòa, Lan Ching – Ying, Tadashi Usuki và NCS chưa công bố)

3.5 Nguồn gốc, điều kiện thành tạo và bối cảnh địa động lực

3.5.1 Quá trình kết tinh phân dị

Các granitoid Permi nghiên cứu là sản phẩm của quá trình kết tinh phân dị trong suốt quá trình tiến hóa magma, điều này thể hiện ở: các nguyên tố chính có mối tương quan nghịch với SiO2, dị thường âm lớn của Ba, Sr, P và Ti (hình 3.14b), dị thường âm Eu chứng tỏ có quá trình kết tinh của feldspar (hình 3.14a) Tương quan giữa dị thường âm Eu với

Ba và Sr cho mối tương quan thuận chứng tỏ quá trình kết tinh phân

đoạn đóng vai trò chủ đạo mà không phải là quá trình nóng chảy từng phần Hơn nữa, quá trình kết tinh feldspar kali đã làm gia tăng hàm lượng Rb và giảm hàm lượng của cả Sr và Ba, kèm theo nó là tỷ lệ K/Rb giảm theo chiều tăng của Rb, dị thường âm Ti (hình 3.14b) cũng thể hiện quá trình kết tinh của các khoáng vật giàu Ti như ilmenit hay sphen

3.5.2 Nguồn magma của granitoid Permi

Trên cơ sở các đặc trưng địa hóa của các thành tạo granitoid Permi khá giống nhau và rất gần gũi với các đá trachyrhyolit, rhyolit, granitoid kiềm (tuổi Permi – Trias) trũng Tú Lệ (hình 3.14), chứng tỏ các granit kiềm trên khối nâng Phan Si Pan, cũng như các tổ hợp núi lửa – pluton kiềm trũng Tú Lệ kề cận, được thành tạo từ cùng một kiểu magma ban đầu Trên biểu đồ Nb-Ce-Y hầu hết các mẫu khu vực nghiên cứu rơi vào trường A1 (hình 3.16), chứng tỏ nguồn vật liệu hình thành chúng có lẽ là từ magma basalt giống như basalt đảo đại dương Tỷ lệ Th/U khá cao (3,5-7,1) cho thấy nguồn liên quan nhiều tới magma mafic [Zhong et al, 2007] Xem xét biểu đồ tương quan Nb

và Nb/U, La/Yb và Th/Ta cho thấy các đá granitoid Permi khá gần gũi với vùng phân bố basalt đảo đại dương và gần với manti giàu

Mặt khác, đặc điểm đồng vị Sr và Nd của granitoid Mường Hum cho thấy tỷ lệ (87Sr/86Sr(T=250tr.n) = 0,7069-0,7088), tỷ lệ (143Nd/144Nd=0,5123-0,5124) và giá trị εNd(250Ma)= (-1,18) ÷ (-4,19), còn granit biotit kiểu Phan Si Pan khu vực Thác Bạc có εNd(250Ma) (-3,41) – (-2,34) [Nguyễn Trung Chí, 2004; Trần Trọng Hòa, 2011] cũng rất gần gũi với các số liệu thu được đối với các đá á kiềm và kiềm Tú

Lệ [Lan et al., 2000; Tran Tuan Anh et al., 2004] Trị số εNd âm ở trên chứng tỏ nguồn vật liệu hình thành các thành tạo granit kiềm ở đây chủ yếu là nguồn manti giàu Các đặc điểm này gần gũi với granitoid Pan Zhihua và Taihe ở LIP Emeishan (hình 3.21) (cũng được cho là sản phẩm phân dị từ magma mafic [Shellnutt and Zhou, 2007]

Như vậy, nguồn của magma mà từ đó hình thành các đá granitoid Permi Mường Hum, Phu Sa Phìn và Phan Si Pan cũng tương tự như nguồn của các đá felsic kiềm ở Tú Lệ (và Sông Đà) là manti giàu, dưới