Nghiên cứu đặc điểm tiêu hình, đặc điểm ngọc học của corindon thuộc một số kiểu nguồn gốc khác nhau vùng Yên Bái và Đăk Nông

Thành phần hóa học của corindon trong đá hoa mỏ An Phú - Lục Yên Phân tích tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng 11.. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI - Thu thập, tổng hợp tài liệu liên quan đến đối

MỤC LỤC

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các ký hiệu viết tắt trong luận án

Danh mục các bảng trong luận án

Danh mục các hình trong luận án

Mở đầu

CHƯƠNG 1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU

1.1 VÙNG YÊN BÁI

1.2 VÙNG ĐĂK NÔNG

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG NGHIÊN CỨU

2.1 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC TRÚC LÂU

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 PHƯƠNG PHÁP LUẬN, CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1.1 Phương pháp luận

3.1.2 Cơ sở lý thuyết

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1 Phương pháp thu thập, tổng hợp, xử lý tài liệu

3.2.2 Phương pháp thực địa khảo sát địa chất

3.2.3 Các phương pháp phân tích trong phòng 50

50

CHƯƠNG 4 ĐẶC ĐIỂM TIÊU HÌNH, ĐẶC ĐIỂM NGỌC HỌC CỦA

CORINDON VÙNG NGHIÊN CỨU

4.1 ĐẶC ĐIỂM TINH THỂ, KHOÁNG VẬT, NGỌC HỌC CỦA

CORINDON TRONG ĐÁ GNEIS MỎ TRÚC LÂU

4.1.1 Thành phần hoá học

4.1.2 Đặc điểm cấu trúc, hình thái tinh thể

4.1.3 Đặc điểm ngọc học

4.2 ĐẶC ĐIỂM TINH THỂ, KHOÁNG VẬT, NGỌC HỌC CỦA

CORINDON TRONG ĐÁ HOA MỎ AN PHÚ

4.2.1 Thành phần hóa học

4.2.2 Thành phần đồng vị bền

4.2.3 Đặc điểm cấu trúc, hình thái tinh thể

4.2.4 Đặc điểm ngọc học

4.3 ĐẶC ĐIỂM TINH THỂ, KHOÁNG VẬT, NGỌC HỌC CỦA

CORINDON LIÊN QUAN ĐẾN ĐÁ BASALT MỎ ĐĂK TÔN

4.4.4 Đặc điểm bên trong

4.5 SO SÁNH ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG NGỌC CỦA CORINDON CÁC

CHƯƠNG 5 NGUỒN GỐC VÀ ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO CỦA

CORINDON VÙNG NGHIÊN CỨU

5.1 NGUỒN GỐC, ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO CỦA CORINDON MỎ

TRÚC LÂU

5.1 1 Đặc điểm thành phần vật chất đá gneis mỏ Trúc Lâu

5.1.2 Điều kiện thành tạo corindon mỏ Trúc Lâu

89

89

89

94

5.2 NGUỒN GỐC, ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO CORINDON MỎ AN PHÚ

5.2.1 Đặc điểm thành phần vật chất đá hoa mỏ An Phú

5.2.2 Điều kiện thành tạo corindon An Phú

5.3 NGUỒN GỐC, ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO CORINDON MỎ ĐĂK TÔN

5.3.1 Khái quát về các mỏ corindon liên quan với basalt

5.3.2 Nguồn gốc corindon mỏ Đăk Tôn

KẾT LUẬN

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CỦA

TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN

17 FeCld Cloritoit sắt 38 Qtz Thạch anh

18 FeCrd Cordierit sắt 39 Sil Sillimanit

19 Fel K (Kfs) Feldspar kali 40 Spi Spinen

DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN ÁN

1 Bảng 2.1 Thành phần hóa học đá syenit phức hệ Tân Lĩnh

(Phân tích bằng phương pháp huỳnh quang tia X, tại Trường

2 Bảng 2.2 Thành phần hóa học đá granit phức hệ Phia Biooc

(Phân tích bằng phương pháp huỳnh quang tia X, tại Trường

3 Bảng 2.3 Thành phần hóa học của ban tinh olivin trong basalt kiềm Đệ

tứ (Phân tích bằng phương pháp EPMA tại Viện Khoa học

4 Bảng 3.1 Nguyên nhân và cơ chế tạo màu của corindon 46

5 Bảng 3.2 Thành phần hóa học tương ứng với ruby, saphir các màu khác

nhau của một số vùng trên thế giới 47

6 Bảng 3.3 Chiết suất và lưỡng chiết suất của corindon 49

7 Bảng 4.1a Thành phần hóa học của corindon mỏ Trúc Lâu (phân tích tại

8 Bảng 4.1b Thành phần hóa học của corindon Trúc Lâu

(1-7: Phân tích tại Đài Loan; 8-13: Phân tích tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản Việt Nam) 63

9 Bảng 4.2a Thành phần hóa học của corindon trong đá hoa mỏ An Phú

10 Bảng 4.2b Thành phần hóa học của corindon trong đá hoa mỏ An Phú -

Lục Yên (Phân tích tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng

11 Bảng 4.2c Thành phần hóa học của corindon trong đá hoa mỏ An Phú -

Lục Yên (Nguồn: Phạm Văn Long, 2003) 68

12 Bảng 4.3 Giá trị 18O của corindon Lục Yên, TS Tzen-Fu Yui phân

tích tại Viện Khoa học Trái Đất thuộc Viện Hàn Lâm Sinica,

13 Bảng 4.4 Thành phần nguyên tố vết (ppm) của Đak Tôn, phân tích

bằng phương pháp ICPMS - CHLB Đức 73

14 Bảng 4.5 So sánh thành phần nguyên tố vết (ppm) trung bình của

corindon trong vùng nghiên cứu và với một số mỏ trên thế

15 Bảng 4.6 So sánh thông số ô mạng cơ sở của corindon ở ba khu

TT Bảng Tên Trang

16 Bảng 4.7 So sánh các đặc trưng màu sắc của corindon ở 3 vùng mỏ 85

17 Bảng 4.8 Tính phát quang của corindon ở 3 vùng mỏ 85

18 Bảng 4.9 So sánh thể loại bao thể đặc trưng của ba khu vực nghiên

19 Bảng 4.10 Bảng liệt kê các đặc điểm tiêu hình của corindon vùng

20 Bảng 5.1 So sánh thành phần các nguyên tố hóa học của gneis Trúc

Lâu với độ phổ biến của chúng trong đá trầm tích (sét và

25 Bảng 5.3 Sự tương ứng giữa các đới biến chất (của đá sét) và các

tướng biến chất (của đá mafic), theo Thompson và Norton,

26 Bảng 5.4 Thành phần hóa học của đá hoa chứa corindon và spinel

hệ tầng An Phú (phân tích bằng phương pháp huỳnh quang tia X tại Viện Địa chất, Greifswald, Đức) 99

27 Bảng 5.5 Thành phần hóa học của các khoáng vật trong đá hoa chứa

28 Bảng 5.6 Thành phần hóa học của các khoáng vật trong đá hoa

calcit dolomit chứa spinel, corindon (Mẫu AP12), Nguyễn

29 Bảng 5.7 Thành phần hóa học của khoáng vật phlogopit và

amphibon trong đá hoa calcit dolomit (Virginie Garnier,

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN ÁN

2 Hình 2.1 Sơ đồ địa chất vùng Trúc Lâu 27

3 Hình 2.2 Nam thung lũng Trúc Lâu, nơi chứa corindon (ruby,

saphir) sa khoáng, trên sườn đồi phát hiện tảng lăn gneis chứa corindon

28

4 Hình 2.3a Gneis biotit - granat - silimanit 28

6 Hình 2.4 Sơ đồ địa chất vùng An Phú - Lục Yên 31

7 Hình 2.5 Bãi Lũng Thin - khai thác corindon trong đá hoa (An Phú,

10 Hình 2.8 Đá hoa calcit chứa corindon mỏ Lục Yên (nicon: +; d =

1.2mm) (Mẫu 101)

32

11 Hình 2.9 Đá syenit phức hệ Tân Lĩnh (nicon: +; d = 1.2mm) 34

12 Hình 2.10 Đá Gabro phức hệ Tân Lĩnh (nicon: +; d = 1.2mm) 34

13 Hình 2.11 Granit biotit phức hệ Phia Biooc (nicon: +; d = 1.2mm) 34

14 Hình 2.12 Pegmatit granit phức hệ Phia Biooc (nicon: +; d = 1.2mm) 34

15 Hình 2.13 Thân pegmatit kim loại kiềm hiếm tại xã Minh Tiến

16 Hình 2.14 Pegmatit kim loại kiềm hiếm chứa tuamalin, amazonit,

thạch anh ám khói, lepidolit (mẫu lấy tại thân pegmatit

thuộc xã Minh Tiến (Ngụy Tuyết Nhung, 2005)

35

17 Hình 2.15a Pegmatit kim loại kiềm hiếm chứa tuamalin (dravit,

elbait), amazonit (Ngụy Tuyết Nhung, 2005) 35

18 Hình 2.15b Pegmatit kim loại kiềm hiếm chứa tuamalin (dravit,

elbait), amazonit (nicon: +; d = 1.2mm) 35

19 Hình 2.16 Phân bố của Basalt Neogen–Đệ tứ ở Đông và Đông Nam

Á (Nguyễn Hoàng, Martin Flower, 1998)

37

20 Hình 2.17 Sơ đồ địa chất vùng mỏ Đăk Tôn 38

21 Hình 2.18 Điểm lộ của hệ tầng La Ngà tại Đak Ha 39

22 Hình 2.19 Vết lộ tại thị trấn Gia Nghĩa 39

23 Hình 2.20 Basalt olivin hạt nhỏ có cấu tạo lỗ hổng (mẫu lấy tại thị

trấn Gia Nghĩa)

39

24 Hình 2.21 Basalt (nicon: +; d = 1.2mm) 40

25 Hình 2.22 PlagioBasalt (nicon: +; d = 1.2mm) 40

26 Hình 2.23 Thể tù siêu mafic trong basalt kiềm

Mẫu do GS Phan Trường Thị cung cấp

40

27 Hình 2.24 Ban tinh olivin bọc olivin trong basalt kiềm (nicon: +; d

28 Hình 2.25 Ban tinh pyroxen (nicon: +; d = 0.6m) 40

29 Hình 2.26 Ảnh phân tích microsonde ban tinh olivin trong basalt bọt 40

30 Hình 2.27 Bãi đãi sa khoáng corindon 42

31 Hình 2.28 Lòng suối Đak Tôn vào mùa khô, nơi đào đãi sa khoáng

corindon

42

33 Hình 3.2 Một số dạng quen của tinh thể corindon 49

34 Hình 4.1 Hàm lượng các nguyên tố vết (ppm) trong corindon Trúc

35 Hình 4.2 Hình dạng tinh thể corindon mỏ Trúc Lâu 64

36 Hình 4.3 Vết khía song song trong tinh thể corindon 64

37 Hình 4.4 Corindon màu trắng đục loang lổ 65

40 Hình 4.7 Bao thể manheit; vết khía trong corindon (d = 0.3mm, nicon: +)

41 Hình 4.8 Bao thể ilmenit, biotit;

43 Hình 4.10 Bao thể ilmenit, clorit; hiện tượng nứt nẻ phát triển; d = 0.1mm

65

44 Hình 4.11 Phổ hấp thụ của corindon Trúc Lâu Mẫu 5046 67

45 Hình 4.12 Hàm lượng các nguyên tố vết (ppm) trong corindon An Phú

69

46 Hình 4.13 Mẫu đá hoa canxit chứa tổ hợp khoáng vật canxit,

corindon, amphibol, phlogopit và graphit (LY101,

47 Hình 4.14 Tinh thể corindon có dạng con suốt 70

48 Hình 4.15 Tinh thể corindon có dạng thùng tono 70

49 Hình 4.16 Tinh thể corindon tha hình 70

50 Hình 4.17 Tinh thể corindon với các vết khía trên mặt tinh thể 70

51 Hình 4.18 Corindon màu đỏ tươi (a), đỏ tía (b) 71

52 Hình 4.19 Bao thể canxit, hiện tượng nứt nẻ; nicon: +; d = 0.6mm 71

53 Hình 4.20 Bao thể phlogopit, spinel, plagiocla; nicon: +; d = 0.3mm 71

54 Hình 4.21 Bao thể zircon tự hình; nicon: -; d = 0.3mm 72

56 Hình 4.23 Bao thể corindon tự hình, song tinh phá hủy; nicon: +; d =

58 Hình 4.25 Bao thể nguyên sinh loại A (Gaston Giuliani và nnk, 2003) 72

59 Hình 4.26 Bao thể nguyên sinh loại A (Gaston Giuliani và nnk, 2003) 72

1 Hình 4.27 Bao thể lỏng giả thứ sinh loại B (Gaston Giuliani và nnk,

63 Hình 4.31 Tinh thể corindon có dạng tháp sáu phương 75

64 Hình 4.32 Dấu hiệu hòa tan bề mặt tinh thể corindon 75

65 Hình 4.33 Các màu khác nhau của corindon mỏ Đăk Tôn 76

66 Hình 4.34 Phổ phát quang của corindon Đăk Tôn 76

67 Hình 4.35 Phổ hấp thụ của corindon Đăk Tôn 77

68 Hình 4.36 Phân đới màu góc cạnh đồng tâm (vuông góc với phương c) 78

70 Hình 4.38 Bao thể plagiocla Mẫu DL41_2 78

71 Hình 4.39 Bao thể columbit Mẫu DL51 78

74 Hình 4.42a Bao thể corindon Mẫu DL21a 79

76 Hình 4.43a Bao thể clinozoizit Mẫu DL21b 79

78 Hình 4.44 Phổ phân bố hàm lượng trung bình các nguyên tố vết

trong corindon ở các vùng nghiên cứu và một số mỏ trên

79 Hình 4.45 Hàm lượng Cr – Fe (ppm) trong corindon nguồn gốc khác nhau 81

2 Hình 4.46 Hàm lượng Cr – Ti (ppm) trong corindon nguồn gốc khác nhau 82

80 Hình 4.47 Hàm lượng Cr – Mg (ppm) trong corindon nguồn gốc khác nhau 82

81 Hình 4.48 Hàm lượng Cr – V (ppm) trong corindon nguồn gốc khác nhau 82

82 Hình 4.49 Hàm lượng Cr – Ga (ppm) trong corindon nguồn gốc khác nhau 83

83 Hình 4.50 Vị trí corindon ở các vùng nghiên cứu trên biểu đồ phân

bố các trường của corindon nguồn gốc khác nhau (Sutherland và nnk, 1998a, 2003) 83

84 Hình 4.51 Vị trí corindon Đăk Tôn trên trường phân bố của corindon

nguồn gốc khác nhau, J.J Peucat, 2007 83

85 Hình 4.52 Corindon Đăk Tôn trên trường phân bố của corindon

nguồn gốc khác nhau, J.J Peucat, 2007 84

86 Hình 5.1 Gneis chứa corindon mỏ Trúc Lâu 91

87 Hình 5.2a THCS: Fel-K+Cor+Sil, nicon -, d = 0.6mm 91

93 Hình 5.6 Cân bằng pha trong hệ KNASH, phản ứng trong các đá

chứa thạch anh - nét đậm, không chứa thạch anh - nét

94 Hình 5.7 Lưới p - T cho đá sét trong hệ KFASH (Spear và Cheney, 1989) 97

95 Hình 5.8 Sơ đồ minh họa sự lưu thông của Fluid trong vỏ Trái Đất

trong quá trình biến chất (Ethridge et al 1983) 98

96 Hình 5.9 Pegmatoit chứa corindon vùng Trúc Lâu 98

97 Hình 5.10 Đá hoa calcit chứa corindon 100

98 Hình 5.11 Đá hoa calcit chứa corindon, amphibon Mẫu LY123) 100

99 Hình 5.12 Đá hoa calcit chứa corindon, amphibon, phlogopit, pyrit 100

100 Hình 5.13 Đá hoa calcit chứa corindon, amphibon, phlogopit, pyrit,

graphit, margarit (Mẫu LY101)

103 Hình 5.16 Cân bằng Cor – Cc; Mẫu LY121, nicon: -; d = 1.2mm 103

104 Hình 5.17 Cân bằng Cor – Cc; Mẫu AP4, nicon: -; d = 1.2mm 103

Mẫu LY101/2, nicon: +; d = 1.2mm 103

109 Hình 5.22a Đá hoa calcit dolomit chứa spinel màu đỏ 106

110 Hình 5.22b Đá hoa calcit dolomit chứa spinel màu lam (hecynit) 106

111 Hình 5.23a Đá hoa calcit dolomit chứa spinel, amphibon 106

112 Hình 5.23b Đá hoa calcit dolomit chứa spinel, amphibon 106

113 Hình 5.24 Đá hoa dolomit calcit chứa spinel, forsterit, clinoclo (Mẫu

114 Hình 5.25 Đá hoa calcit dolomit chứa spinel, amphibon, humit,

115 Hình 5.26 Đá hoa calcit dolomit chứa spinel, amphibon, humit,

120 Hình 5.31 Cân bằng Spi - Cor

121 Hình 5.32 THCS: Fo + Spi + Do + Phl

Mẫu LY140/1, nicon: +; d = 1.2mm 111

122 Hình 5.33 Spi cân bằng Amp

Mẫu LY140/1, nicon: +; d = 1.2mm 11

123 Hình 5.34 Spi phản ứng với An

Mẫu LY140/1, nicon: +; d = 1.2mm 111

124 Hình 5.35 Vị trí các mẫu đá hoa An Phútrên biểu đồ quan hệ 13

C của graphit, 13C calcit và sự phân bố các đường đẳng nhiệt (theo Kitchen and Valley, 1995) 118

125 Hình 5.36 Sơ đồ thể hiện mối quan hệ giữa các pha

trong quá trình thành tạo của đá kiềm (theo Yagi và

126 Hình 5.37 Sơ đồ thể hiện mối quan hệ giữa độ sâu thành tạo của

corindon và một số loại magma (Levinson, 1994) 121

MỞ ĐẦU

Ruby, saphir - các biến loại của khoáng vật corindon - là loại đá quý có giá trị vào hàng cao nhất, chỉ sau kim cương Việt Nam được đánh giá là đất nước có tiềm năng về ruby, saphir

Trên lãnh thổ Việt Nam, corindon phân bố rải rác từ Bắc tới Nam nhưng tập trung chủ yếu ở các tỉnh Yên Bái, Nghệ An và vùng Tây Nguyên:

Ở Yên Bái, corindon gặp trong các loại granosyenit ở Tân Hương, pegmatit syenit ở các vùng Lũng Cạn, Bãi Chuối, Lũng Đẩy (Lục Yên); gặp trong đá gneis ở Trúc Lâu và trong các tầng đá hoa ở An Phú, Minh Tiến, Liễu Đô, trong đó corindon trong đá hoa là loại có chất lượng cao

Ở Nghệ An, corindon các màu đỏ, hồng, lam gặp trong đá hoa vùng Quỳ Châu có chất lượng cao

Ở Tây Nguyên, corindon các màu lam, lục, vàng tập trung trong vỏ phong hóa basalt ở các vùng Di Linh (Lâm Đồng), Ma Lâm (Bình Thuận), Đăk Tôn (Đăk Nông), Ngọc Yêu (KonTum), trong đó, corindon

ở Đăk Tôn được coi là có chất lượng và nhiều tiềm năng

Corindon chỉ kết tinh trong điều kiện địa chất nội sinh nhưng các mỏ lớn, có giá trị công nghiệp lại nằm trong sa khoáng là chủ yếu Vì vậy, việc xác định nguồn cung cấp sa khoáng corindon và đặc tính ngọc học của corindon là rất quan trọng, giúp định hướng cho công tác tìm kiếm và đánh giá tiềm năng loại khoáng sản có giá trị này

Để xác định nguồn gốc của sa khoáng corindon có thể dựa vào đặc điểm tiêu hình của chúng

Vì vây, đề tài Nghiên cứu đặc điểm tiêu hình, đặc điểm ngọc học của corindon thuộc một số kiểu nguồn gốc khác nhau vùng Yên Bái và Đăk Nông

được lựa chọn

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

- Xác lập đặc điểm tiêu hình, đánh giá chất lượng ngọc của corindon vùng nghiên cứu làm cơ sở dữ liệu cho việc đối sánh, xác định nguồn cung cấp sa khoáng corindon

- Xác định nguồn gốc và điều kiện thành tạo của corindon vùng nghiên cứu làm

cơ sở cho việc đánh giá tiềm năng, thăm dò, tìm kiếm corindon

NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

- Thu thập, tổng hợp tài liệu liên quan đến đối tượng và vùng nghiên cứu;

- Khảo sát thực địa, thu thập mẫu tại hai vùng Yên Bái và Đăk Nông;

- Xác định các đặc điểm của corindon (hóa học, màu sắc, hình thái, cấu trúc tinh thể, đặc điểm bên trong, ) và xác lập các đặc điểm đặc trưng cho từng vùng;

- Phân tích điều kiện địa chất vùng nghiên cứu, xác định đặc điểm thành phần vật chất của đá chứa corindon;

- Xác định điều kiện, cơ chế thành tạo của corindon

CƠ SỞ TÀI LIỆU CỦA LUẬN ÁN

- Tài liệu đã được công bố: Nguồn gốc, quy luật phân bố và tiềm năng đá quý,

đá kỹ thuật Việt Nam (1995), Nghiên cứu xác lập các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm

đá quý trong các trầm tích biến chất cao dải bờ trái Sông Hồng (1998); Báo cáo Bản đồ Địa chất và Khoáng sản tờ Đoan Hùng -Yên Bình tỷ lệ 1/50.000 (1995), nhóm tờ Lục Yên Châu (1999); Nghiên cứu điều kiện thành tạo và qui luật phân

bố khoáng sản quý hiếm liên quan đến hoạt động magma khu vực Miền Trung

và Tây Nguyên (2001 - 2003) Ngoài những tài liệu chủ yếu trên là các bài báo của các tác giả trong và ngoài nước (được trình bày trong phần tài liệu tham khảo)

- Tài liệu thực tế NCS đã trực tiếp tham gia tiến hành:

Đề tài do NCS chủ trì: Nghiên cứu đặc điểm thạch luận của đá chứa corindon

hai vùng mỏ Trúc Lâu và Lục Yên (ĐHQG, 2007); Nghiên cứu mối quan hệ giữa đặc điểm ngọc học của ruby, saphir và đá chứa mỏ Lục Yên, Trúc Lâu tỉnh Yên Bái, (ĐHQG, 2008);

Đề tài tham gia: Nghiên cứu xác lập một số loại hình mỏ đá quý có triển vọng

công nghiệp của Việt Nam, 2005 - 2007 (QGTĐ.05.01); Nghiên cứu xác định tiềm năng đá quý một số loại hình pegmatit của miền Bắc Việt Nam, 2006 - 2008

(NCCB); Nghiên cứu các đặc điểm tinh thể - khoáng vật học và ngọc học của corindon Miền Nam Việt Nam làm cơ sở xây dựng quy trình công nghệ và xử lý nhiệt phù hợp, 2006 - 2008 (NCCB)

- Số liệu mẫu phân tích:

60 mẫu lát mỏng thạch học, 09 mẫu huỳnh quang tia X, 03 mẫu đồng vị bền oxi, 03 mẫu đồng vị bền C, 09 mẫu nhiễu xạ Rơnghen, 65 mẫu microsond, 19 mẫu ICPMS, 100 mẫu xác định chiết suất, tỷ trọng, đặc điểm bên trong, phổ hấp thụ, tính phát quang

LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ

ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN

1 Lần đầu tiên xác lập đƣợc các đặc điểm tiêu hình của corindon thuộc ba kiểu nguồn gốc phổ biến và có triển vọng ở Việt Nam

2 Đã đánh giá đƣợc chất lƣợng ngọc của corindon thuộc các kiểu nguồn gốc khác nhau làm cơ sở cho việc đánh giá tiềm năng của các mỏ thuộc vùng nghiên cứu: corindon mỏ An Phú có chất lƣợng ngọc cao, corindon mỏ Đăk

Tôn có chất lượng ngọc trung bình, corindon mỏ Trúc Lâu có chất lượng ngọc thấp

3 Đã xác định được điều kiện nhiệt độ, áp suất thành tạo của corindon mỏ Trúc Lâu và An Phú trên cơ sở phân tích tổ hợp cộng sinh khoáng vật

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

- Luận án đã xác lập đặc điểm tiêu hình, đánh giá chất lượng ngọc của corindon một số kiểu nguồn gốc, từ đó có thể đối sánh và xác định nguồn cung cấp chính cho sa khoáng corindon ở các vùng mỏ Yên Bái và Đăk Nông

- Luận án đã xác định được nguồn gốc và điều kiện thành tạo của corindon ở các vùng mỏ từ đó góp phần dự đoán qui mô, định hướng cho công tác tìm kiếm khoáng sản corindon

BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN

Luận án được trình bày trong 05 chương:

Mở đầu

Chương 1: Lịch sử nghiên cứu

Chương 2: Địa chất vùng nghiên cứu

Chương 3: Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu

Chương 4: Đặc điểm tiêu hình, đặc điểm ngọc học của corindon vùng nghiên cứu

Chương 5: Nguồn gốc và điều kiện thành tạo corindon vùng nghiên cứu

Trong quá trình học tập, nghiên cứu, NCS luôn nhận được sự động viên, giúp

đỡ của Khoa Địa chất, Phòng Sau đại học, Trường Đại học KHTN; Viện Địa chất;

Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản NCS xin được cảm ơn về sự giúp đỡ quý báu đó

NCS xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học: GS.TSKH Phan Trường Thị, GS.TSKH Đặng Trung Thuận, PGS.TS Nguyễn Văn Vượng, TS Vũ Văn Tích, TS.Nguyễn Trung Chí, TSKH Trần Trọng Hòa, TS Trần Tuấn Anh, TS Ngô Thị Phượng, PGS.TS Nguyễn Viết Ý, ThS Nguyễn Văn Nam, TS Tzen-Fu Yui đã trao đổi, góp ý trong quá trình hoàn thiện luận án

NCS cũng đặc biệt cảm ơn gia đình, các bạn đồng nghiệp đã luôn động viên khích lệ nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập và làm việc

CHƯƠNG 1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU

Trước những năm 80, việc nghiên cứu các vấn đề địa chất liên quan đến đá quý ở Việt Nam còn chưa được chú trọng Tuy nhiên, trong khi thực hiện các công trình đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản ở các tỷ lệ trung bình và lớn, trong các mẫu trọng sa, giã đãi hoặc mẫu thạch học, các nhà địa chất cũng đã phát hiện ra một số đá quý, bán quý và các tổ hợp khoáng vật chứa đá quý như việc phát hiện zircon trong bazan Kainozoi Xuân Lộc của Saurin E (1968), phát hiện dấu hiệu ngọc saphir ở Miền Bắc Việt Nam (Nậm Yệ - Hà Giang, Bảng Hang và Bản Cô - Quỳ Hợp, Ngòi Biệc - Yên Bái) của tập thể tác giả Lê Đình Hữu, Tạ Hoàng Tinh, Nguyễn Văn Quang, Lưu Lân (1970), tổ hợp corindon - manhetit (najơdak) trong các

đá giàu nhôm ở Ngòi Biệc của Nguyễn Vĩnh (1972)

Trong công trình đo vẽ Bản đồ Địa chất Miền Nam Việt Nam, Bản đồ Địa chất Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 (Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao…1980) các nhà địa chất Việt Nam đã phát hiện được hàng loạt các điểm đá quý, bán quý, đặc biệt là saphir, zircon, granat… liên quan với các thành tạo núi lửa ở Miền Nam Việt Nam

Năm 1986, hoạt động khai thác đá quý chính thức bắt đầu diễn ra ở Lục Yên, Yên Bái và sau đó một loạt công trình nghiên cứu liên quan đến đối tượng này được tiến hành

Năm 1995, đề tài KT-01-09 “Nguồn gốc, quy luật phân bố và đánh giá tiềm năng đá quý - đá kỹ thuật Việt Nam” đã ghi nhận được ở Việt Nam 50 mỏ ruby, saphir, 42 điểm quặng và 106 điểm khoáng hóa corindon, phân bố rải rác khắp đất nước Các mỏ lớn, có giá trị về kinh tế chỉ tập trung ở 3 khu vực là Yên Bái, Nghệ

An và Tây Nguyên, trong đó, Yên Bái, Nghệ An là nguồn cung cấp ruby, saphir màu chất lượng cao, còn Tây Nguyên chủ yếu khai thác saphir

21 00

19 00

17 00

15 00

13 00

11 00

09 00

b

i Ó

n ®

«

n g

t r u n g q u è c

c a

1.1 KHU VỰC YÊN BÁI

Các công trình nghiên cứu liên quan đến đá quý khu vực Yên Bái gồm ba loại:

1 Các công trình nghiên cứu địa chất khu vực, các phương án đo vẽ bản đồ Địa chất và khoáng sản các tỷ lệ khác nhau

2 Các phương án tìm kiếm đánh giá tiềm năng đá quý phục vụ việc quy hoạch khai thác

3 Các đề tài nghiên cứu chuyên đề về đá quý

Năm 1987, các nhà địa chất Đoàn 301, Liên đoàn Địa chất 3 đã phát hiện corindon chất lượng ngọc, hàm lượng cao trong sa khoáng ở Khoan Thống (Lục Yên) Các phát hiện này làm cơ sở để tiến hành việc khai thác đá quý một cách có

tổ chức và các nghiên cứu tiếp sau

Năm 1995, đề tài KT-01-09 đã cho rằng ruby, spinel vùng mỏ này được hình thành do quá trình skacnơ giữa đá vôi canxit, dolomit với các thân pegmatit và xâm nhập granit, granosienit

Năm 1998, đề tài “Nghiên cứu xác lập các tiền đề địa chất và dấu hiệu tìm kiếm đá quý, nửa quý trong trầm tích biến chất cao dải bờ trái Sông Hồng” đã phát hiện 40 điểm quặng và biểu hiện corindon trong đá gốc thuộc đới Sông Hồng, trải dài

từ biên giới Việt Trung đến ranh giới phía nam của tỉnh Yên Bái Nguồn sinh corindon được cho là các magma có thành phần á kiềm tương ứng granosyenit, syenit

và các pegmatit liên quan hoạt động từ Mezozoi muộn (Phức hệ Phia Biooc) đến Kainozoi sớm (Phức hệ Tân Hương) Ruby, saphir là sản phẩm của quá trình biến chất trao đổi giữa dung thể magma trên với các đá vây quanh giàu nhôm như các đá metapelit (gneis thạch anh - silimanit - biotit, gneis thạch anh - silimanit - granat - ở Tân Hương, Dốc 700, Trúc Lâu, gneis amphibol - Kinh La) hoặc các đá có thành phần bazơ như đá cacbonat - Mông Sơn, đá phiến mica - silimanit, amphibolit hoặc

đá magma mafic, siêu mafic Ngoài ra, ruby, saphir cũng có thể thành tạo trong quá trình biến chất nhiệt động ở tướng amphibolit hoặc granulit từ các đá giàu nhôm (metapelit) - Trúc Lâu, Tân Hương (Yên Bái), Làng Múc (Bảo Thắng, Lào Cai)

Một số công trình nghiên cứu sâu về thạch học đã cho nhiệt độ và áp suất thành tạo của các đá chứa ruby, saphir vùng Yên Bái Các đá biến chất thuộc diện lộ của Dãy núi Con Voi nằm dọc đới cấu trúc Sông Hồng chủ yếu có nguồn gốc trầm tích sét, bao gồm các đá phiến và gneis với những khoáng vật giàu nhôm đặc trưng: silimanit, almandin, biotit Những tính toán nhiệt kế và áp kế địa chất theo các cặp khoáng vật khác nhau của nhiều tác giả (Phan Trường Thị, 1998; Jolivet L.,1995; Beyssac O.,1998) đều cho kết quả thành tạo tương tự 650±50˚C và 4,5±1 kbar Một

số các tác giả khác cho kết quả cao hơn: 6,5-7,0 kbar (Phan Trường Thị,1978); 780˚C và 7kbar (Leloup et al 1995); 790 - 810˚C và 5,4 -6,2 kbar (Trần Tất Thắng, Trần Tuấn Anh, 2000); 740 - 780˚C và 8 - 10kbar (Hauzenberg et.al 2003) Trên cơ

sở nghiên cứu đồng vị carbon trong canxit và graphit được lấy từ các thấu kính đá hoa trong vùng mỏ Tân Hương và các tập đá hoa tại các mỏ ruby ở Lục Yên, Hoàng Quang Vinh (2001) đã xác định được nhiệt độ thành tạo của chúng nằm trong khoảng 630 đến 745˚C

Năm 1999, Nguyễn Văn Thế trong bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1/50.000, nhóm tờ Lục Yên Châu xếp đá hoa hệ tầng An Phú cùng với đá phiến của

hệ tầng Thác Bà vào loạt Sông Chảy và trải qua hai loạt biến chất phát triển độc lập, chồng chéo nhau (?) Loạt đầu thuộc phần thấp tướng Epidot - Amphibolit (khoảng

550oC) Loạt thứ hai là biến chất vòm nhiệt thuộc tướng biến chất Epidot - Amphibolit với khoảng nhiệt độ 600oC, áp suất nhỏ hơn 6.5kbar Còn đá quý được hình thành do quá trình biến chất trao đổi (dọc tiếp xúc với các xâm nhập axit kiềm giàu nhôm)

Ngoài những công trình nghiên cứu về địa chất, thạch học khu vực, đã có khá nhiều các công trình nghiên cứu đặc điểm tinh thể khoáng vật học và ngọc học của corindon vùng Lục Yên như công trình của Kane (1992), Ngụy Tuyết Nhung (1994, 1998), Nguyễn Kinh Quốc (1995), Trần Ngọc Quân (1996, 2000), Nguyễn Thị Phượng (2000), Phạm Văn Long (2003) Đối tượng nghiên cứu trong các công trình trên chủ yếu là các đá quý được thu thập từ sa khoáng Một số các công trình được công bố gần đây hơn (Giuliani G., 2003; Phạm Văn Long, 2004, 2006), đã bắt đầu nghiên cứu corindon được lấy từ đá gốc, chủ yếu là đá hoa vùng Lục Yên và Quỳ Châu

Quá trình thành tạo ruby, saphir trong khu vực cũng có những quan điểm khác nhau Một số tác giả cho rằng hoạt động magma khu vực đóng vai trò quan trọng, ruby, saphir được thành tạo trong giai đoạn khí hóa nhiệt dịch (Nguyễn Kinh Quốc, 1995; Trần Ngọc Quân, 1998) Bên cạnh đó, Ngụy Tuyết Nhung và nnk (1994, 1998), Phan Trọng Trịnh (1999) nhấn mạnh vai trò của quá trình biến chất trao đổi giữa dung dịch hậu magma với các đá giàu nhôm hoặc các bazơ trong khu vực Đối với ruby phân bố trong đá hoa, Hauzenberg et.al., (2003), Giuliani G et al (2003), Phạm Văn Long, 2003, 2006, Virginie Garnier (2008 cho rằng vai trò chủ đạo là quá trình biến chất khu vực, môi trường thành tạo thuộc hệ kín; một số tác giả khác (Hoàng Quang Vinh, 2001; Nguyễn Ngọc Khôi, 2004) lại cho rằng ít nhất

có hai quá trình, thậm chí nhiều quá trình cùng tham gia

Gần đây nhất là đề tài “Nghiên cứu xác lập một số loại hình mỏ đá quý có triển vọng công nghiệp ở Việt Nam” – Ngụy Tuyết Nhung và nnk, 2007 đã xác lập đặc điểm tiêu hình của corindon vùng Yên Bái và cho rằng corindon trong đá hoa

An Phú được hình thành do quá trình biến chất trao đổi, nhôm được cung cấp chủ yếu từ tầng đá phiến, gneis của hệ tầng Thác Bà và được di chuyển lên tầng đá hoa

An Phú nhờ các dòng Fluid vào khoảng 30.58 ± 0.67 triệu năm, là nguồn cung cấp ruby, saphir có chất lượng cao; corindon trong đá gneis hình thành do quá trình biến chất khu vực của đá sét tướng granulit vào khoảng 22,92 ± 0,54 tr năm

Các công trình khảo sát địa chất và khoáng sản khu vực tiếp theo của các nhà điạ chất Việt Nam như “Bản đồ Địa chất và Khoáng sản tỷ lệ 1: 500.000” của Nguyễn Xuân Bao (1973 - 1980), các công trình nghiên cứu bazan liên quan đến đá quý, bán quý của Nguyễn Kinh Quốc (1979, 1983, 1988), Nguyễn Hữu Tý (1988),

Lê Đình Hữu (1989), Phan Trường Thị (1990) cũng như các phát hiện nhiều điểm

đá quý ruby, saphir, granat, zircon, peridot… trong quá trình lập bản đồ điạ chất và khoáng sản khu vực ở các tỷ lệ 1:200.000, 1:50.000 đã cho thấy khả năng hứa hẹn

về đá quý của Miền Nam Việt Nam

Trần Xuân Toản và nnk (Đề tài KT-01-09, 1995) đã phân vùng sinh khoáng

đá quý Miền Nam Việt Nam thành 4 đới:

1 Đới sinh khoáng đá quý KonTum

2 Đới sinh khoáng đá quý Quảng Nam - Sa Thày

3 Đới sinh khoáng đá quý Đak Lin

4 Đới sinh khoáng đá quý Đà Lạt

Mỏ saphir Đăk Tôn thuộc vùng Đăk Nông nằm trong đới sinh khoáng Đà Lạt Trường quặng này được coi là có tiềm năng trung bình Saphir cùng với zircon nằm trong sa khoáng aluvi, phân bố trong hệ thống các thung lũng suối của con sông Đăk Nông, được xác định là liên quan với các bazan kiềm, á kiềm

Các kết quả khảo sát chi tiết khu vực Đăk Nông của Công ty đá quý và vàng Lâm Đồng (Đinh Văn Nam 2000) đã làm rõ cụ thể tiềm năng saphir khu vực này

Một số các công trình nghiên cứu đầu tiên về đặc điểm khoáng vật, ngọc học của saphir và các đá bán quý đi cùng như công trình của Smith C.P (1995), Ngụy Tuyết Nhung và nnk (1995), Phạm Văn Long (2001) đã nêu được những đặc điểm ngọc học cơ bản nhất của saphir liên quan với bazan Miền Nam Việt Nam Một số công trình gần đây (Nguyễn Viết Ý và nnk, 2004; Trần Trọng Hòa và nnk, 2005; Garnier et al, 2005) đã cho những luận giải mới về nguồn gốc saphir cũng như thời gian thành tạo Theo các tác giả trên thì saphir đã được thành tạo ở dưới sâu, bazan chỉ đóng vai trò đưa chuyển saphir lên mặt đất trong quá trình hoạt động của nó Ngụy Tuyết Nhung và nnk, 2007 đã xác lập các đặc điểm tiêu hình của corindon vùng mỏ này và qua đó cũng đi đến kết luận corindon được kết tinh ở dưới sâu, sau

đó được bazan kiềm đưa lên bề mặt Trái Đất

Như vậy, đã có khá nhiều công trình nghiên cứu liên quan tới ruby, saphir vùng Yên Bái, Đăk Nông Tuy nhiên, còn một số vấn đề tồn tại: nghiên cứu đặc điểm tinh thể, khoáng vật, ngọc học của corindon ở các vùng mỏ mới tập trung vào mẫu sa

khoáng, trong khi ở các vùng mỏ ấy corindon có thể có kiểu nguồn gốc khác nhau; chƣa làm rõ vai trò và mối quan hệ của hoạt động magma, biến chất trong khu vực với quá trình thành tạo của corindon

Để khắc phục những tồn tại trên, luận án đi vào nghiên cứu các đặc điểm đặc trƣng của corindon trong đá hoa mỏ An Phú, trong đá sét biến chất mỏ Trúc Lâu và trong vỏ phong hóa basalt ở Đăk Tôn, từ đó đối sánh với nhau và với một số mỏ điển hình trên thế giới nhằm xác lập đặc điểm tiêu hình của corindon thuộc các kiểu nguồn gốc nêu trên; kết hợp việc phân tích thành phần vật chất với bối cảnh địa chất khu vực cho phép lý giải về điều kiện và cơ chế thành tạo corindon

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG NGHIÊN CỨU

Vùng nghiên cứu thuộc tỉnh Yên Bái và Đăk Nông Tại An Phú và Trúc Lâu phát hiện điểm lộ đá gốc chứa corindon: đá hoa ở An Phú và đá gneis ở Trúc Lâu Tuy cùng nằm trong địa phận huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái – địa danh nổi tiếng về ngọc ruby – nhưng hai mỏ được phân tách bởi đứt gãy Sông Chảy và thuộc hai đới cấu trúc địa chất khác nhau Đăk Tôn là mỏ saphir có triển vọng nhất của Đăk Nông Vì vậy, các mỏ cụ thể của vùng Yên Bái và Đăk Nông được luận án tập trung nghiên cứu là: mỏ An Phú, Trúc Lâu và Đăk Tôn

2.1 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC TRÚC LÂU

Vùng mỏ đá quý Trúc Lâu nằm trong phạm vi đới cấu trúc Sông Hồng, thuộc các xã Trúc Lâu, Phúc Lợi, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái, với phạm vi:

104o36‟12‟‟ - 104o41‟36‟‟ kinh độ đông

22o01‟40‟‟ - 22o05‟47‟‟ vĩ độ bắc

Và được cấu thành bởi các thành tạo biến chất của hệ tầng Núi Voi (AR? nv),

hệ tầng Ngòi Chi (AR? nc), trầm tích Đệ tứ và khối lượng nhỏ các đá magma xâm nhập của phức hệ Tân Hương ( Eth) (hình 2.1)

2.1.1 Địa tầng

2.1.1.1 Hệ tầng Núi Voi (AR? nv)

Hệ tầng Núi Voi được mô tả bởi Trần Xuyên và nnk (1988) – sát nhập hai hệ tầng Núi Voi và Tây Cốc do Nguyễn Vĩnh và nnk (1978) xác lập Hệ tầng được chia làm hai phân hệ tầng:

Phân hệ tầng Núi Voi dưới - AR? nv1: gồm đá gneis biotit - granat - silimanit

có nhiều thấu kính amphibolit Chiều dày khoảng 700m

+ +

+ +

Pth Phức hệ Tân H- ơng: grani t, gran osyen it

Plagi ogneis, di opsite gne is xen p hiến thạ ch anh biotit sil imanit, thấu kí nh amphib olit, đá hoa

Gnei s biotit gran at, gnei s thạ ch anh sili ma nit granat

Ph iến thạ ch anh mi ca, sil imanit, granat, xen thấu kí nh mỏng q uarzi t

cá t, co nglomerat

lũ tích, bồi tích : sạ n, cá t, sét chứa ruby, sapphir, spine n

Mỏ, điểm mỏ corindon trong đá gố c

Mỏ, điểm mỏ corindon trong sa khoá ng

Q

Q

Q

Q Q

Hỡnh 2.1 Sơ đồ địa chất vựng Trỳc Lõu

Phõn hệ tầng Nỳi Voi trờn - AR? nv2: gồm đỏ gneis biotit - granat - silimanit (Hỡnh 2.2) xen đỏ phiến kết tinh biotit - silimanit - granat, thấu kớnh gneis amphibol và amphibolit, thấu kớnh đỏ hoa canciphyr cú diopsit và cỏc thể migmatit phõn bố thành dải kộo dài theo phương Tõy Bắc - Đụng Nam Chiều dày khoảng 900m

Tại Làng Chạp và đồi Cũ Mận, nam thung lũng Trỳc Lõu, corindon được tỡm thấy trong đỏ gneis của hệ tầng Nỳi Voi (Hỡnh 2.1, 2.3), với tổ hợp khoỏng vật cộng sinh đặc trưng gồm: Silimanit dạng lăng trụ + granat + spinel + corindon + biotit + K-feldspar + plagiocla

và Silimanit dạng lăng trụ + corindon + spinel + K-feldspar + plagiocla

Hình 2.2 Nam thung lũng Trúc Lâu, nơi chứa corindon (ruby, saphir) sa khoáng,

trên sườn đồi phát hiện tảng lăn gneis chứa corindon

Hình 2.3a Gneis biotit-granat-silimanit

Mẫu H.5046-6, nicon +, d = 1.2mm

(Ngụy Tuyết Nhung và nnk, 2008)

Hình 2.3b Gneis chứa corindon

Hệ tầng Ngòi Chi được mô tả bởi Trần Xuyên và nnk (1988) Trong khu vực nghiên cứu, các thành tạo của hệ tầng phân bố ở rìa phía đông bắc, gồm chủ yếu là đá phiến kết tinh có thành phần thạch học là thạch anh - mica ít silimanit, granat, xen các lớp mỏng đá phiến quarzit, quarzit có granat

2.1.1.3 Trầm tích bở rời

Các thành tạo trầm tích Đệ tứ phân bố chủ yếu trong các thung lũng suối phát triển kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam Qui mô phân bố chủ yếu trên diện tích rộng lớn trong thung lũng trung tâm xã Trúc Lâu và các thung lũng suối nhỏ trong vùng Các thành tạo địa chất này chứa khá nhiều ruby, saphir và spinel

2.1.2 Hoạt động magma xâm nhập

Phức hệ Tân Hương ( Eth): Các đá xâm nhập granit biotit hạt nhỏ,

granosyenit, syenit phức hệ Tân Hương ( Pth) lộ thành những khối nhỏ ở Cò Mận,

Đồi Cây Si và dọc hai bên đường QL.70 đoạn Km 50 Thành phần thạch học: felspat kali 34 - 56% (cá biệt lên tới 80%), syenit dạng porphyr, plagioclas 20 - 28%, thạch anh 10 - 38%, đôi khi gặp pyroxen, khoáng vật phụ: sphen, manhetit, zircon

2.1.3 Hoạt động biến chất

Các đá trầm tích biến chất trong đới Sông Hồng đã được nhiều tác giả nghiên cứu và cho rằng đạt đến tướng amandin – amphibolit (Nguyễn Vĩnh, 1978); granulit (Hoàng Thái Sơn, 1997); amphibolit (Nguyễn Văn Thế, 1999); 690 50oC, 0.65 0.15GPa (Trần Ngọc Nam, 1999); 735 65oC, 4.7 1.7kbar (Leloup et al, 2001); 690 50oC và 0.65 0.15GPa (Trần Ngọc Nam, 1999); 650 - 725oC, 7.5kbar (Nguyễn Văn Thế, 1999); 790 - 810˚C và 5,4 -6,2 kbar (Trần Tất Thắng, Trần Tuấn Anh, 2000),

2.1.4 Kiến tạo

Vùng Trúc Lâu nằm trong pham vi đới cấu trúc Sông Hồng

Cấu trúc địa chất của vùng gồm tầng cấu trúc móng là các thành tạo biến chất của phức hệ Sông Hồng và Ngòi Chi Phủ trên các thành tạo trầm tích biến chất này là các trầm tích Đệ Tứ

Các hoạt động magma trong Mesozoi - Kainozoi (Paleogen) xảy ra trên nền các thành hệ trầm tích biến chất của các đá lục nguyên giàu nhôm, cacbonat có tuổi tiền Cambri

Trong đới cấu trúc phát triển các hệ thống đứt gãy: TB-ĐN, ĐB-TN, á kinh tuyến và á vĩ tuyến

a Hệ thống đứt gãy phương TB - ĐN

Đây là hệ thống đứt gãy hoạt động sớm nhất trong vùng có tuổi từ tiền Cambri, tái hoạt động mạnh mẽ vào đầu Kainozoi, phát triển cùng thời và có phương song song với hai hệ thống đứt gãy lớn Sông Hồng ở phía Tây Nam và đứt Sông Chảy phía Đông Bắc Hệ thống đứt gãy này là nguyên nhân gây biến chất, biến dạng các đá trong vùng

b Các hệ thống đứt gãy ĐB - TN, á vĩ tuyến và á kinh tuyến

Đây là các hệ thống đứt gãy phát sinh muộn hơn so với hệ thống đứt gãy phương TB - ĐN Trên quy mô rộng lớn của đới Sông Hồng cũng như khu vực Trúc Lâu, hệ thống đứt gãy này phân cắt, phá hủy hệ thống đứt gãy TB - ĐN và đã góp phần chia các khối dạng tuyến tính của đới Sông Hồng thành nhiều mảnh nhỏ, và làm cho các đá trầm tích biến chất cổ bị dập vỡ mạnh

Các hoạt động tân kiến tạo đóng vai trò phá hủy các thành tạo bở rời của vỏ phong hóa eluvi, deluvi cũng như tạo địa hình tích tụ aluvi, proluvi chứa đá quý trong các thung lũng sông suối trong khu vực Trúc Lâu cũng như các vùng lân cận trong đới Sông Hồng

2.2 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC AN PHÚ

Vùng nghiên cứu nằm trọn trong đới cấu trúc Lô Gâm, với phạm vi:

104o45‟ - 104o50‟ kinh độ đông, 22o

00 - 22o10‟ vĩ độ bắc, gồm các xã nằm phía tả ngạn sông Chảy như Liễu Đô, Minh Tiến, An Phú thuộc huyện Lục Yên

2.2.1 Địa tầng

Trong vùng nghiên cứu gồm hệ tầng Thác Bà (NP tb); hệ tầng An Phú (NP -

1 ?ap) và các trầm tích Đệ tứ không phân chia (Hình 2.4)

Xã A n Phú Xã Tân Lập

TT Yê n Thế

H Lục Yê n

N gò

Q

Q

Q

Q Q

Q

36 38 40

42 44 46 48 50 52

Đ á phiến thạ ch anh feldspar biotit,

đá phiến thạ ch anh mica,

đá phiến thạ ch anh biotit silimanit xen thấu kính đá hoa

Đ á vôi hoa hóa, đá hoa calcit,

đá hoa calcit dolomit Cá t, bột, dă m

Corindon trong đá gốc Corindon sa khoá ng

NP- ?ap 1

NPtb

Hỡnh 2.4 Sơ đồ địa chất vựng An Phỳ - Lục Yờn

(Xõy dựng cú tham khảo Bản đồ địa chất và Khoỏng sản tờ Yờn Thế, Nguyễn Tiến Liểu, 1999)

a Hệ tầng Thác Bà (NP tb)

Trong vùng nghiên cứu, hệ tầng lộ ra chủ yếu ở khu vực xã Liêu Đô và Tân Lập Cấu thành nên hệ tầng Thác Bà là đá phiến thạch anh hai mica (mica thạch anh) xen kẹp lớp đá phiến thạch anh biotit (hoặc muscovit) thường bị migmatit hoá với các mức độ khác nhau và gneis hoá có xen kẹp các thấu kính đá hoa, đá quarzit

Độ dày của hệ tầng: 850 - 1400m

b Hệ tầng An Phú (NP- 1?ap)

Hệ tầng lộ ra chủ yếu ở khu vực xã An Phú, Minh Tiến và Vĩnh Lạc Đá hoa

có cấu tạo phân lớp dày đến dạng khối Chiều dày của hệ tầng: 120 - 900m Thành phần chiếm ưu thế là đá hoa canxit có xen đá hoa canxit dolomit, thường chứa phlogopit, fucsit, graphit Trong hệ tầng rải rác xuất hiện corindon (chủ yếu là ruby, hầu như không gặp saphir), spinel đi cùng forsterit, amphibol, phlogopit (Hình 2.4)

Hình 2.5 Bãi Lũng Thin - khai thác

corindon trong đá hoa (An Phú, 2007)

Hình 2.6 Vách đá hoa canxit chứa corindon Bãi Lũng Thin (An Phú, 2007)

Hình 2.7 Đá hoa canxit chứa ruby Hình 2.8 Đá hoa canxit chứa corindon mỏ

An Phú (nicon: +; d = 1.2mm) (Mẫu 101)

c Trầm tích Đệ tứ

Phủ trực tiếp trên các trầm tích của hệ tầng Thác Bà và hệ tầng An Phú là các trầm tích bở rời có tuổi Đệ tứ, bao gồm các trầm tích aluvi của các sông, suối, các tích tụ trong các thung lũng karst, thung lũng trên sườn núi và các trầm tích bở rời, sườn tích trên các sườn đồi, sườn núi

Qua các tài liệu đãi mẫu ở các công trình cho thấy, trong các lớp trầm tích bở rời Đệ tứ đều có corindon và spinel (Hình 2.4)

2.2.2 Hoạt động magma xâm nhập

a Phức hệ Tân Lĩnh PZ2tl

Trong vùng nghiên cứu, phức hệ lộ ra chủ yếu ở gần thị trấn Yên Thế, huyện Lục Yên và khối nhỏ gần Minh Tiến Thành phần gồm: Syenit, đá mạch aplit, granosyenit

Syenit có màu xám, kiến trúc hạt trung, thành phần khoáng vật gồm: plagiocla 35

- 40%, felspat kali (30%), pyroxen (<10%), biotit (15%), thạch anh (5%) Thành phần hóa học của đá được dẫn ra trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Thành phần hóa học đá syenit phức hệ Tân Lĩnh

(Phân tích bằng phương pháp huỳnh quang tia X, tại Trường ĐHTH Greifswald, Đức)

SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O 5 F Tổng

Đá của phức hệ xuyên qua và gây sừng hoá đá phiến thạch anh - mica, thạch anh

- biotit - silimanit của hệ tầng Thác Bà (NP tb) và đá vôi hệ tầng An Phú (NP - 1? ap)

Theo các tài liệu nghiên cứu của Trần Xuyên và nnk, 1988; Trần Văn Trị và nnk, 1977; loạt bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 Đông Bắc chỉnh lý năm 1994, các đá trung tính

á kiềm được coi là thành viên của phức hệ PhiaMa tuổi PZ2( PZ2pm)

- Thành phần là các đá granit biotit, pegmatit granit Thành phần hóa học

của đá granit phức hệ Phia Biooc đƣợc dẫn trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Thành phần hóa học đá granit phức hệ Phia Biooc

(Phân tích bằng phương pháp huỳnh quang tia X, tại Trường ĐHTH Greifswald, Đức)

KHM SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O 5 Tổng

Đá của phức hệ xuyên cắt các đá phiến thạch anh hai mica hệ tầng Thác Bà

và đá hoa hệ tầng An Phú Các mạch pegmatit thường có kích thước nhỏ, chiều dày mạch từ 3 - 4cm đến 30 - 40cm, dài từ vài decimet đến vai chục met

c Đai mạch pegmatit

Nguyễn Tiến Liểu (1999) đã khoanh định được các đai mạch pegmatit phân

bố rải rác trong khu vực, chủ yếu theo phương Tây Bắc – Đông Nam, ít hơn là theo phương á kinh tuyến và chưa xác định tuổi

Năm 2005, nhóm tác giả Ngụy Tuyết Nhung đã xác định được thành phần của thân pegmatit tại xã Minh Tiến (Hình 2.13) thuộc nhóm pegmatit kim loại kiềm hiếm chứa các khoáng vật lepidolit, amazonit, tuamalin (dravit, elbait), thạch anh

ám khói (Hình 2.13-2.15) Cũng theo nhóm tác giả này, trên cơ sở xác định tuổi đồng vị K – Ar trên khoáng vật feldspar cho tuổi 30.58 +/- 0.67 triệu năm

Hình 2.13 Thân pegmatit kim loại kiềm

hiếm tại xã Minh Tiến

(Ngụy Tuyết Nhung, 2005)

Hình 2.14 Pegmatit kim loại kiềm hiếm chứa tuamalin, amazonit, thạch anh ám

khói, lepidolit (Ngụy Tuyết Nhung, 2005)

Hình 2.15a Pegmatit kim loại kiềm hiếm

chứa tuamalin (dravit, elbait), amazonit

(Ngụy Tuyết Nhung, 2005)

Hình 2.15b Pegmatit kim loại kiềm hiếm chứa tuamalin (dravit, elbait), amazonit (nicon: +; d = 1.2mm)

Tuamalin

2.2.3 Hoạt động biến chất

Các đá biến chất vùng nghiên cứu được xếp vào loạt Sông Chảy Theo Nguyễn Văn Thế (1999), đá trầm tích hệ tầng Thác Bà và hệ tầng An Phú bị biến chất đạt đến tướng epidot - amphibolit; theo Hoàng Thái Sơn (1997), các đá bị biến chất nhiệt động đạt đến tướng amphibolit epidot? Phạm Văn Long (2003), khi nghiên cứu điều kiện thành tạo của corindon trong đá hoa, đã cho rằng chúng được thành tạo trong điều kiện nhiệt độ và áp suất đến tướng amphibolit

2.2.4 Kiến tạo

a Các cấu trúc kiến tạo

Vùng nghiên cứu nằm ở phần mút phía đông nam đới cấu trúc Lô Gâm, được khống chế bởi hệ thống đứt gãy sông Chảy và đứt gãy sông Lô Cấu thành nên đới bao gồm các trầm tích biến chất đến đới tướng amphibolit

epidot hệ tầng Thác Bà (NP tb) và các thành tạo cacbonat bị biến chất đến

tướng amphibolit của hệ tầng An Phú (NP- 1?ap)

b Đứt gãy

Khống chế bình đồ kiến trúc hiện đại của khối cấu trúc là các hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam: hệ thống đứt gãy sông Chảy và hệ thống đứt gãy sông Lô quy mô khá lớn, đóng vai trò đứt gãy phân đới Giai đoạn trước Pliocen, cùng với toàn bộ đới trượt cắt Sông Hồng, đứt gãy Sông Chảy hoạt động như một đứt gãy trượt bằng trái kéo theo các hoạt động biến chất và magma trong vùng Trong giai đoạn hiện đại hệ thống đứt gãy sông Chảy hoạt động như một đứt gãy trượt bằng phải

2.3 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC ĐĂK TÔN

Đăk Tôn nằm trong trường basalt Kainozoi phát triển rộng rãi từ Đông Đông Nam Á (Hình 2.16)

-Hình 2.16 Phân bố của basalt Neogen – Đệ tứ ở Đông và Đông Nam Á

(Nguyễn Hoàng, Martin Flower, 1998)

Vùng mỏ Đăk Tôn nằm trong khoảng tọa độ:

Đ ă k Nông

Đ ă k Tôn

J 2ln

Đ ă k Be mc e

Đ ă k Rw e

Hệ Đ ệ tứ: thống Holocen, phụ thống trung - th- ợ ng: trầm tích aluvi bã i bồi và lòng hiện đạ i.

Tảng cuội, sạ n, cá t bở rời chứa saphir Bề dày 0.4 - 2.5m

Hệ Đ ệ tứ, thống Pleistocen phụ thống th- ợ ng, trầm tích aluvi thềm bậc II.

Phần trê n: bột màu nâu đỏ Bề d ày 0.5 - 0.8m Phần d- ớ i: cuội, sỏi thạ ch anh, cuội bauxit Bề dày: 1m

Hệ Neogen, thống Pliocen: basalt pyroxen - basalt olivin, basalt dolerit olivin, plagiobasalt hạ t lớ n, hialobazan

Ranh giớ i địa chất Sông, suối

Hệ Đ ệ tứ: thống Holocen, phụ thống hạ - trung: trầm tích aluvi thềm bậc I Phần trê n: Bột, cá t, sét, sét pha cá t lẫn sạ n laterit Bề dày 0.7 - 3.5m Phần d- ớ i: cuội basalt, sạ n later it, tầng basalt lẫn cá t, sét màu nâu, đôi chỗ bị kết tảng rắn chắc, xuống d- ớ i là cuội basalt, sạ n laterit, ít cuội thạ ch anh h ạ t nhỏ, chứa saphir Bề dày 0.4 - 1.5m

100m 0 100 200 300m

Tỷ l ệ

aQ

AQ I I 1-2

AQ I I 3

AQ

N - Q 2

Hỡnh 2.17

Sơ đồ địa chất vựng mỏ Đăk Tụn

b Hệ Neogen, thống Pliocen ( N2)

Gồm các đá basalt olivin hạt nhỏ đến vừa, cấu tạo đặc xít xen lỗ hổng và plagiobasalt hạt hạt vừa đến nhỏ, cấu tạo đặc xít xen lỗ hổng được lấp đầy tro, keo núi lửa, silic, aragonit Trong các đá basalt này chứa nhiều thể tù leczolit, các tinh thể augit, olivin kích thước lớn

Kết quả phân tích hoá silicat cho thấy chúng nằm trong trường basalt cao kiềm Kết quả phân tích mẫu giã đãi đã phát hiện có saphir đi kèm pyroxen, cromspinel và zircon (Mai Kim Vinh và nnk, 1995)

Hình 2.19 Vết lộ tại thị trấn Gia Nghĩa Hình 2.20 Basalt olivin hạt nhỏ có cấu tạo

lỗ hổng (mẫu lấy tại thị trấn Gia Nghĩa)

Hình 2.21 Basalt (nicon: +; d = 1.2mm) Hình 2.22 Plagiobasalt (nicon: +;

d = 1.2mm)

Hình 2.23 Thể tù siêu mafic trong basalt kiềm

Mẫu do GS Phan Trường Thị cung cấp

Hình 2.24 Ban tinh olivin bọc olivin trong basalt kiềm (nicon: +; d = 0.6mm)

Hình 2.25 Ban tinh pyroxen

(nicon: +; d = 0.6m)

Hình 2.26 Ảnh phân tích microsonde ban tinh olivin trong basalt bọt

olivin

olivin

pyroxen

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của ban tinh olivin trong basalt kiềm Đệ tứ (Phân tích bằng phương pháp EPMA tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản)

TT Na2O K2O MgO CaO Al2O3 TiO2 SiO2 MnO FeO

1 0.002 - 49.321 0.016 0.013 - 41.030 0.156 8.116

2 0.007 - 49.208 - 0.002 - 40.443 0.112 8.039

c Hệ Neogen, thống Pliocen - hệ Đệ tứ, thống Pleistocen hạ ( N2 - Q I)

Trong vùng, đá basalt phong hoá mạnh tạo thành lớp vỏ phong hoá dày gồm các đới laterit bauxit, litoma và saprolit Đá tươi chỉ quan sát được trong các nhân cầu của basalt phong hoá bóc vỏ Thành phần gồm basalt olivin hạt mịn, plagiocbasalt hạt nhỏ, dolerit xen diaba màu xám đen

d Hệ Đệ tứ - trầm tích aluvi

Hệ Đệ tứ, thống Pleistocen - Trầm tích aluvi thềm bậc II (aQII)

Trầm tích aluvi thềm bậc II chỉ phân bố dọc theo thung lũng suối Đăk Nông Chúng có dạng dải hẹp, chiều rộng 30 - 140m, chênh cao so với mặt suối 10m Thành phần từ trên xuống gồm:

- Phần trên: bột màu nâu đỏ, bề dày 0.5 - 0.8m

- Phần dưới: cuội, sỏi thạch anh, cuội basalt, cuội sạn bauxit, mảnh tectit, gắn kết bằng sét bột màu xám nâu, bị laterit hoá yếu Bề dày 1m Kết quả đãi trọng sa thấy tổ hợp: cromit, zircon

Hệ Đệ tứ, thống Holocen Trầm tích aluvi thềm bậc I, trầm tích aluvi bãi bồi và lòng hiện đại

Các trầm tích aluvi thềm bậc I bao gồm:

- Phần trên: bột, sét, sét lẫn cát, ít sạn laterit Bề dày 0.7 - 3.5m

- Phần dưới: cuội basalt, sạn laterit, ít cuội thạch anh, basalt lẫn cát sét màu xám nâu, xám vàng, đôi chỗ kết tảng rắn chắc xuống dưới là cuội basalt, sạn laterit, cuội thạch anh nhỏ gắn kết bằng cát sét màu xám trắng, xám đen chứa saphir, granat, zircon Bề dày 0.4 - 1.5m

Trầm tích aluvi bãi bồi và lòng hiện đại phân bố ở tất cả các thung lũng của các suối trong vùng Thành phần gồm:

- Phần trên: tầng sét màu nâu đỏ, dày từ 0.5-103m

- Phần dưới: cuội basalt, cát, sét màu xám đen bở rời chứa saphir, granat, zircon Bề dày 0.3 - 1.3m

Hệ Đệ tứ - Trầm tích deluvi không phân chia (dQ)

Chúng có dạng dải hẹp, phân bố ở sườn dốc, thoải, dọc theo thung lũng các suối trong vùng Thành phần gồm:

- Phần trên: cát, bột, sét màu nâu đỏ lẫn mảnh đá basalt, sạn laterit Bề dày từ 1.5 - 4.0m

- Phần dưới: tảng đá basalt, dăm, sạn, cát đôi chỗ chứa saphir, granat, zircon Bề dày từ 0.5 - 1.0m

Trong vùng mỏ Đăk Tôn, corindon được khai thác cùng với granat, zircon ở các trầm tích thềm bậc I, bãi bồi và lòng suối (Hình 2.27, 2.28)

Hình 2.27 Bãi đãi sa khoáng corindon

Hình 2.28 Lòng suối Đak Tôn vào mùa khô, nơi đào đãi sa khoáng corindon