Nghiên cứu đặc điểm tinh thể khoáng vật học và ngọc học của Rubi, Saphir ở hai vùng mỏ Lục Yên (Yên Bái) và Quỳ Châu (Nghệ An

khoáng vật cộng sinh với rubi, saphir Quỳ Châu theo kết 113 quả phân tích microsonde và các phương pháp khạc 17 Bảng 4.3 Đặc điểm biến đổi thành phần hoa học của đơn khoáng vật của tổ hợ

Danh mục các bảng 5

Danh mục các hình vẽ 7

Chương 1 KHÁI Q U Á T Đ Ặ C Đ I Ể M ĐỊA CHÁT VÙNG M Ở RƯBI,

SAPHIR L Ụ C YÊN (YÊN BÁI) VÀ Q U Ỳ CHÂU (NGHỆ AN) 1 7

L I Đặc điểm địa chất vùng mỏ ruồi, saphir Lục Yên 17

1.2 Đặc điểm địa chất vùng mỏ rubi, saphir Quỳ Châu 25

Chương 2: C Á C PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 32

2.1 Phương pháp khảo sát địa chất ngoài thực địa 32

2.2 Phương pháp microsonde-hiển vi điện tử quét (SEM) 33

2.3 Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia rơnghen 35

2.4 Phương pháp tán xạ Raman 36

2.5 Phương pháp vi nhiệt 39

2.6 Phương pháp đồng vị carbon 40

2.7 Các phương pháp nghiên cứu khác 42

Chương 3 Đ Ặ C Đ I Ể M TINH T H Ể KHOÁNG V Ậ T H Ọ C VÀ

N G Ọ C H Ọ C C Ủ A RUBI, SAPHIR Ở HAI V Ù N G M Ở L Ụ C Y Ê N

3.1 Khái quát đặc điểm khoáng vật học của corindon 45

3.2 Đặc điểm tinh thê khoáng vặt học và ngọc học của rubi,

saphỉr hai vùng mỏ Lục Yên và Quỳ Châu 53

Chương 4 L U Ậ N GIẢI Đ I Ể U KIỆN THÀNH T Ạ O VÀ N G U Ổ N

G Ố C C Ủ A RUBI, SAPHIR Ở HAI VÙNG M Ở L Ụ C Y Ê N (YÊN

4.1 So sánh đặc điểm địa chất hai vùng mỏ ruồi, saphir L ụ c Yên

và Quỳ Châu 110

4.2 Luận giải về điều kiện thành tạo và nguồn góc của rubi,

saphir hai vùng mỏ L ụ c Yên và Q u ỳ Châu 120

D A N H M Ụ C C Á C B Ả N G T R O N G L U Ậ N ÁN

1 Bảng 1.1 Hàm lượng nhóm oxit chính các đá magma phức hệ Phía M a

4 Bảng 3.1 Thành phần hoa học của corindon màu sắc khác nhau 45

5 Bảng 3.2 Các nguyên tố tạo màu và cơ chế tạo màu trong corindon 50

6 Bảng 3.3 Đa sắc của corindon các màu khác nhau 52

7 Bảng 3.4 Thành phần hoa học trung bình của rubi, saphir một số mỏ

khác nhau trên thế giới và của Việt Nam 68

8 Bảng 3.5 Thành phần hóa học một số bao thể trong ruồi, saphir L ụ c

9 Bảng 3.6 Kết quả nghiên cún vi nhiệt và raman của các bao thể lỏng

10 Bảng 3.7 Phân loại nguồn gốc của bao thể khoáng vật trong rubi,

n Bảng 3.8 Tỷ trọng ruồi, saphir Quỳ Châu theo phương pháp cân thúy

14 Bảng 3.11 Tổng hợp các đặc điểm của ruồi saphir hai vùng mỏ Lục

15 Bảng 4.1 Đặc điểm thành phần hoa học các đơn khoáng trong tổ hơp

khoáng vật cộng sinh với ru bi, saphir Lục Yên (theo kết quả 113

khoáng vật cộng sinh với rubi, saphir Quỳ Châu (theo kết 113 quả phân tích microsonde và các phương pháp khạc)

17 Bảng 4.3 Đặc điểm biến đổi thành phần hoa học của đơn khoáng vật

của tổ hợp khoáng vật cộng sinh với spinel trong đá hoa calcit chứa spinel Lục Yên

114

18 Bảng 4.4 Đặc điểm biến đổi thành phần hoa học của đơn khoáng vật

của tổ hợp khoáng vật cộng sinh với rubi, saphir trong đá hoa calcit chứa ruồi, saphir Lục Yên

114

19 Bảng 4.5 Các kết quả xác định tuổi A r /3 9A r trên các khoáng vật

mica cộng sinh với ruồi, saphir vùng L ụ c Yên (phân tích tại Trung tâm Thạch học và địa hoa Nancy, Pháp)

127

20 Bảng 4.6 Tổng hợp các kết quả xác định tuổi 4 0A r /3 9A r và U/Pb trong

đá hoa chứa rubi Lục Yên và các thành tạo dọc đới biến chất sông Hồng

129

21 Bảng 4.7 Các kết quả xác định tuổi 4 í ,A r /3 9A r trên các khoáng vật

mica liên quan với ruồi, saphir vùng Quỳ Châu (phân tích tại Trung tâm Thạch học và địa hoa Nancy, Pháp)

131

22 Bảng 4.8 Tổng hợp các kết quả xác định tuổi A r / A r và Ư/Pb trong

các đá hoa chứa ruồi Quỳ Châu và các thành tạo thuộc phức

hệ Bù Khạng

133

23 Bảng 4.9 So sánh kết quả xác định tuổi thành tạo rubi, saphir trên hai

24 Bảng 4.10 Kết quả tính toán đổng vị oxi và carbon của cặp khoáng vật

25 Bảng 4.11 Kết quả tính toán đồng vị oxi và carbon cặp calcit-graphit tai

Quỳ Châu

136

26 Bảng 4.Ỉ2 Kết quả tính toán đồng vị carbon và oxi vùng m ỏ L ụ c Yên

1 Hình 1.1 Sơ đồ địa chất vùng mỏ rubi, saphir Lục Yên, Yên Bái 24

2 " H ì n h 1 2 Sơ đồ địa chất vùng mỏ rubi, saphir Quỳ Châu, Nghệ A n 31

3 Hình 2.1 Mặt cắt ngang bộ phận phân tích của kính hiển vi điện tử

5 Hình 2.3 Giản đồ mức năng lượng minh hoa các quá trình cơ bản của tán

6 Hình 2.4 Sơ đồ của hệ vi quang phổ Raman L A B R A M - 1 B 38

7 Hình 2.5 Sơ đồ thiết bị đo vi nhiệt Reynolds (Reynolds stage) 40

8 Hình 2.6 Sơ đồ cân điện tử và bộ giá để xác định tỷ trọng 43

9 Hình 2.7 Nguyên lý cấu tạo bộ phận chiếu sáng của một kính hiển vi soi

10 Hình 3.1 Cấu trúc tinh thể corindon quan sát theo 3 hướng khác nhau 46

rĩ Hình 3 2 Các hình đơn cơ bản của tinh thể corindon 47

12 Hình 3.3 Độ cứng tuyệt đối của corindon so với các khoáng vật khác

13 Hình 3.4 Vết khía của corindon: a- theo mặt thoi (1011)

b-theo mặt cơ sở (0001) 49

14 Hình 3.5 Giá trị chiết suất của corindon theo các mặt khác nhau của tinh

15 Hình 3.6 Phổ hấp thụ của corindon theo một số nguyên tô khác nhau 51

16 Hình 3.7 Biểu đồ tương quan giữa C r O ; và Fe O; trong rubi hai vùng

17 Hình 3.8 Biểu đổ tương quan giữa C r203 và Fe2Õ3 trong saphir hồng hai

18 Hình 3.9 Biêu đồ tương quan giữa C r203 và I'e-O, trong saphir lam lục

hai vùng m ỏ L ụ c Yên và Quỳ Châu 56

19 Hình 3.10 Biểu đồ tương quan giữa C r203 và T i 02 trong ruồi-hai vùng mỏ

20 Hình 3.11 Biểu đồ tương quan giữa C r203 và TiO-y trong saphir hồng hai

21 Hình 3.12 Biểu đổ tương quan giữa C r203 và T i 02 trong saphir lam, lục

hai vùng m ỏ L ụ c Yên và Quỳ Châu 59

22 Hình 3.13 Biểu đồ tương quan giữa C r203 và v205 trong ruồi hai vùng mỏ

23 Hình 3.14 Biểu đồ tương quan giữa C r203 và V2Os trong saphir hổng hai

24 Hình 3.15 Biểu đổ tương quan giữa C r203 và V205 trong saphir lam, lục

hai vùng m ỏ L ụ c Yên và Quỳ Châu 61

25 Hình 3.16 Sự phụ thuộc của màu sắc vào tương quan giữa C r203 và Fe20 ^

trong ruồi, saphir hai vùng m ỏ L ụ c Yên và Quỳ Châu 61

26 Hình 3.17 Biểu đồ tương quan giữa F e203 và T i 02 trong rubi hai vùng m ỏ

27 Hình 3.18 Biêu đổ tương quan giữa F e2Õ3 và T i 02 trong saphir hồng hai

28 Hình 3.19 Biêu đồ tương quan giữa F e203 và T i 02 trong saphir lam, lục

hai vùng m ỏ L ụ c Yên và Quỳ Châu 64

29 Hình 3.20 Sự phụ thuộc của màu sắc vào tương quan giữa Fe20 ^ và TÍỏ2

trong rubi, saphir hai vùng m ỏ L ụ c Yên và Quỳ Châu 64

30 Hình 3.21 Đạc tính phân bố của rubi, saphir các màu khác nhau trên hai

vùng m ỏ L ụ c Yên và Quỳ Châu (theo hàm lượng C r20 , và

F e203)

66

31 Hình 3.22 Đạc tính phân bô của ruồi, saphir các màu khác nhau trên hai

vùng m ỏ L ụ c Yên và Quỳ Châu, so sánh với ruồi, saphir các màu khác nhau trên một số khu m ỏ khác ở Việt Nam

(theo hàm lượng C r 0 và F e 0 )

67

Một số dạng quen của tinh thể rubi, saphir Lục Yên

M ộ t số dạng quen cua tinh thể ruồi, saphir Quỳ Châu Các tinh thể m ò i , saphir dạng tháp đôi sáu phương vùng mỏ

L ụ c Yên Các tinh thể ruồi, saphir dạng lãng trụ sáu phương vùng m ỏ Lục Yên

Các tinh the ruồi dạng tháp đ ồ i sáu phương trong đá hoa vùng

L ụ c Yên

Mọt sỗ dạng tỉnh thể thực cua rubi, saphir vùng mỏ Quỳ Châu Ảnh và biểu đồ S E M của bao thể apatit trong ruồi Quỳ Châu Ảnh và biểu đổ S E M của bao thể calcit trong saphir L ụ c Yên Ánh và biểu đổ S E M của bao thể rutil trong rubi Quỳ Châu Ảnh và biểu đồ S E M của bao thể zircon trong ruồi Quỳ Châu Ánh và biểu đổ S E M của bao thể mica trong rubi Quỳ Châu Ánh S E M của hai bao thể andalusit và anorthit trong ruồi Quỳ Châu

Ảnh và biểu đồ S E M của bao thể anorthit trong rubi Quỳ Châu Ảnh và biểu đổ S E M của bao thể andalusit trong ruồi Quỳ Châu

Ảnh và biểu đồ S E M của bao thể spinel trong rubi Quỳ Châu Ảnh S E M của bao thể pyrit trong saphir L ụ c Yên

Anh S E M và phố raman cua bao the pyrit trong ruồi Quỳ Châu Ảnh và biểu đổ S E M của bao thể hematit trong saphir L ụ c Yên Phổ raman của bao thể corindon (bên trái) và bao the diaspor (bên phải) trong rubi L ụ c Yên

Ảnh S E M của bao thể graphit trong rubi Quỳ Châu (bên trái)

và trong rubi L ụ c Yên (bên phải)

52 Hình 3.43 Phổ raman của bao thể graphit trong ruồi Quỳ Châu 88

53 Hình 3.44 Ảnh S E M của bao thể margarit trong rubi Lục Yên (bên trái)

và bao thể dolomit trong rubi Quỳ Châu (bên phải) 89

54 Hình 3.45 Phổ raman của bao thể zoisit (bên trái) và bao thể anatas (phải)

55 Hình 3.46 Biểu đồ liên hệ giữa Th C 0 2 và Tm C Q 2 trong bao thể loại A 91

56 Hình 3.47 Phổ raman của lưu huỳnh tự sinh (S8) và diaspor trong bao thể

57 Hình 3.48 Bao thể diaspor phát triển ở thành của các bao thể loại A dạng

58 Hình 3.49 Biểu đồ liên hệ giữa T h C 0 2 và Tm C G 2 trong bao thể loại B 93

59 Hình 3.50 Biểu đồ liên hệ giữa Th C 0 2 và Tm C 0 2 trong bao thê loại c 94

60 Hình 4.1 Biểu đổ pha tính toán điều kiện nhiệt động của tổ hợp khoáng

vật spinel + clinohumit + forsterit + phlogopit + calcit + dolomit

119

61 Hình 4.2 M ô hình vòm Bù Khạng và giá trị xác định tuổi tại các vị trí

62 Hình 4.3 Mặt cắt qua mỏ A n Phú và các vị trí lấy mẫu xác định tuổi tại

63 Hình 4.4 Biểu đổ đẳng thời xác định tuổi thành tạo rubi, saphir vùng mỏ

64 Hình 4.5 Biểu đồ đẳng thời xác định tuổi thành tạo rubi, saphir vung mỏ

65 Hình 4.6 Biểu đồ quan hệ của ôl ?CC a và ôl 3CG r và nhiệt độ thành tạo

rubi, saphir tại một số điểm m ỏ vùng L ụ c Yên 137

66 Hình 4.7 Biểu đồ quan hệ của ỗl ?CC a và 6r ,CU : và nhiệt độ thành tạo

67 Hình 4.8 K ế t quả xác định đồng vị oxi trong rubi, saphir và các thành

tạo liên quan với chúng tại hai vùng m ỏ L ụ c Yên và Quỳ Châu 139

MỞ ĐẦU

TÍNH CẤP T H I Ế T C Ủ A ĐÊ TÀI

Ruồi, saphir Việt Nam được phát hiện vào những năm 80 và cho đến nay rất nhiều các vùng mỏ đã được phát hiện và đi vào khai thác như Tân Hương, Lục Yên (Yên Bái), Quỳ Châu (Nghệ An), Đak Nông (Đak Lak), trong đó các vùng mò Quỳ Châu (Nghệ An) và L ụ c Yên (Yên Bái) vẫn đã và đang là những khu vực triển vọng nhất

V ớ i tiềm năng lớn, Việt Nam được coi là một trong những nước có triển vọng về

đá quý nói chung và rubi, saphir nói riêng Tuy nhiên, những hiểu biết về chúng vẫn còn hạn chế do các công tác nghiên cứu chưa được đầu tư thoa đáng và chưa được tiến hành một cách đồng bộ Điều đó dẫn đến hậu quả một số m ỏ tuy đã đưa vào khai thác

từ lâu nhưng vẫn chưa khẳng định được chắc chắn điều kiện thành tạo và nguồn gốc đổng thời mất định hướng trong công tác khoanh vùng triển vọng, tìm kiếm và thăm dò Tuy trên mỗi vùng, mỗi khu vực đã có một số công trình, đề tài nghiên cứu nhưng nhìn chung mới chỉ đề cập đến việc tìm ra các tiền đề và dấu hiệu phục vụ cho các công tác khai thác chứ việc đi sâu vào nghiên cứu đặc điểm tinh thể khoáng vật học và ngọc học của rubi, saphir thì vẫn còn là một vấn đề bỏ ngỏ Thực tế cho thấy để hiểu rõ được điều kiện thành tạo và nguồn gốc của ruồi, saphir phải xuất phát từ việc nghiên cứu các đặc điểm tinh thể khoáng vật học và ngọc học của chúng Xuất phát từ những vấn đê nêu

trên NCS đã chọn đề tài "Nghiên cứu đặc điểm tỉnh thể khoáng vật học và ngọc học của rubi, saphir ở hai vùng mỏ Lục Yên (Yên Bái) và Quỳ Châu (Nghệ An)" làm đ ồ i

tượng nghiên cứu trong luận án của mình

1 Thu thập và tổng hợp các tài liệu địa chất, các cống trình nghiên cứu, các đề tài đề án khảo sát, tìm kiếm, khoanh vùng triển vọng rubi, saphir được tiến hành trên hai vùng mỏ L ụ c Yên (Yên Bái) và Quỳ Châu (Nghệ An)

2 Khảo sát thực địa, thực hiện các l ộ trình, mặt cắt địa chất trên các vùng mỏ nghiên cứu để quan sát, m ô tả các đ ố i tượng địa chất, các cấu trúc kiến tạo Đổng thời nghiên cứu đặc điểm phân bố của ruồi, saphir và các khoáng vật cộng sinh đi kèm, xác định sơ bộ mối liên quan về không gian và thời gian của chúng với các thành tạo địa chất

3 Tiến hành các phân tích và nghiên cứu một cách có hệ thống các đạc điểm tinh thể khoáng vật học và ngọc học của rubi, saphir trên mỗi vùng mỏ, bao gồm các đặc điểm: thành phần hoa học, hình thái tinh thể, đặc điểm bên trong, nhằm rút ra những điểm giống và khác nhau giữa ruồi, saphir của hai vùng

4 Luận giải điều kiện thành tạo và nguồn gốc của ruồi, saphir

2 Tài liệu do N C S khảo sát thực địa, thu thập và phân tích trong quá trình tham gia thực hiện các đề án địa chất và trong quá trình thực hiện đề tài cấp B ộ "Nghiên cứu đặc điểm tiêu hình của ruồi, saphir Việt Nam" do chính N C S làm chủ nhiệm (1999-2001)

3 Tài liệu của đề tài hợp tác với V i ệ n nghiên cứu hải ngoại Pháp "Nguồn gốc của các m ỏ rubi ở miền bắc Việt Nam" trong đó N C S phụ trách phần nghiên cứu đặc điểm bao thể

4 Tài liệu thuộc các đề tài cấp B ộ "Nghiên cứu quy trình xử lý nhiệt ruồi, saphir Việt Nam" và "Xây dựng quy trình phân cấp chất lượng cho rubi, saphir Việt Nam" do Trung tâm Nghiên c ứ u - K i ể m định Đá quý và Vàng thực hiện, trong đó N C S phụ trách phần nghiên cứu đặc điểm bên trong

5 Tài liệu trong báo cáo kết quả đề tài KT-01-09 "Nguồn gốc, quy luật phân bố

và đánh giá tiềm năng đá quý, đá kỹ thuật Việt Nam" do TS Nguyễn Kinh Quốc làm chủ nhiệm

6 Tài liệu trong báo cáo kết quả đề tài "Nghiên cứu xác lập các tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm đá quý trong các trầm tích biến chất cao dải bờ trái sông Hổng" do KS Trần Ngọc Quân làm chủ nhiệm

7 Tài liệu trong các báo cáo địa chất khoáng sản nhóm tờ Đoan Hùng - Yên Bình tý lệ 1/50.000, tờ Yên Bái tỷ lệ 1/200.000 và tờ Thanh Hoa tỷ lệ 1/200.000

8 Các bài báo, báo cáo khoa học của NCS và các tài liệu đã công bố liên quan đến đối tượng nghiên cứu trong các luận án, các tạp chí chuyên ngành trong và ngoài nước

Khối lượng mẫu phân tích trong luận án bao gồm: 452 mẫu raman; 67 mẫu lát mỏng thạch học; 411 điểm phân tích microsonde ruồi, saphir và các khoáng vật đi kèm;

15 mẫu microsonde bao thể trong ruồi, saphir; 45 mẫu hiển vi điện tử quét (SEM); 10 mẫu vi nhiệt nghiên cứu bao thể lỏng; 8 mẫu đổng vị cặp khoáng vật calcit-graphit; 8 mẫu tuổi tuyệt đối Ar-Ar; tiến hành các nghiên cứu hình thái tinh thể trên 120 mẫu tinh thể của ruồi, saphir trên cả hai khu vực; cộng với việc nghiên cứu hàng nghìn mẫu rubi, saphir các loại nhằm xác định các tính chất ngọc học của rubi, saphir như: màu sắc, đặc điểm bên trong, các tính chất cơ lý khác,

NHŨNG LU Ậ N ĐIỂM BẢO V Ệ

Luận điểm 1 Đặc điểm tinh thể - khoáng vật học và ngọc học của ruồi, saphir ở hai

vùng mỏ Lục Yên và Quỳ Châu về cơ bản là tương đồng, được thể hiện ở:

- Tổ hợp các nguyên tố phụ rất phong phú, hành vi và mối tương quan của chúng khá giống nhau Độ phổ biến và hàm lượng của ba nguyên tố gây màu chính là Cr, Fe

Ti luôn tuân theo quy luật Cr>Fe>Ti

- Dạng tinh thể phổ biến nhất là lãng trụ - tháp, là hình ghép của các hình đơn lăng trụ sáu phương, tháp đôi sáu phương, đôi mặt và mặt thoi

- Tổ hợp bao thể đặc trưng gồm anatas, apatit, brockit, boemit, calcit, corindon, diaspor, đolomit, graphit, monazit, muscovit, nephelin, phlogopit, pyrit, rutil, sphen

Luận điểm 2 Ruồi, saphir ở hai vùng mỏ đều được thành tạo từ các đá trầm tích sét

-carbonat bị biến chất nhiệt động tướng amphibolit, tương ứng nhiệt độ khoảng

630-745°c với sự tham gia tích cực của hoạt động biến chất trao đổi Giai đoạn kết tinh ruồi, saphir muộn nhất còn ghi nhận được là 33.8-30.8 triệu năm (tại L ụ c Yên) và 22.1-21.6 triệu năm (tại Quỳ Châu)

3 L u ậ n án đã tiến hành phân tích thành phần các nguyên tố phụ trong ruồi, saphir trên hai m ỏ theo một hệ thống đ ố i sánh chặt chẽ, từ đó rút ra được quy luật phân

bố và mức độ ảnh hưởng đến màu sắc cùa ruồi, saphir trên mỗi vùng M ố i liên quan về mức độ phổ biến với điều kiện môi trường thành tạo So sánh chúng với rubi, saphir các kiểu nguồn gốc khác nhau ở Việt Nam và một số mỏ khác trên thế giới

4 Luận án đã khẳng định sự có mặt của kiểu nguồn gốc biến chất của corindon (ruồi, saphir) trên hai vùng mỏ, đổng thời xác định được tuổi và khoảng nhiệt độ thành tạo của chúng

Ý N G H Ĩ A K H O A H Ọ C V À THỰC T I E N

1 L u ậ n án đã góp phần làm sáng tỏ các đặc điểm cơ bản của ruồi, saphir trên hai vùng m ỏ chính của V i ệ t Nam hiện nay là L ụ c Yên (Yên Bái) và Quỳ Châu (Nghệ An) trên cơ sở so sánh đã rút ra các điểm đặc trưng của ruồi, saphir thuộc mỗi vùng mỏ

2 Từ các kết quả nghiên cứu trên, đặc biệt là các đặc điểm thành phần hoa học

và đạc điểm bên trong giúp cho các nhà công nghệ rút ra những quy trình thích hợp trong việc xử lý nâng cao chất lượng ru.bi, saphir

3 K ế t quả nghiên cứu của luận án đã góp phần làm rõ điều kiện thành tạo của ruồi, saphir, giúp cho việc khoanh vùng triển vọng và định hướng cho công tác khảo sát địa chất, tìm kiếm, thăm dò đá quý ở hai vùng m ỏ nói riêng và ở Việt Nam hiện nay nói chung

B Ố C Ụ C C Ủ A L U Ậ N ÁN

M ở đầu

Chương 1 Khái quát đặc điểm địa chất vùng mỏ rubi, saphir Lục Yên (Yên Bái)

và Quỳ Châu (Nghệ An)

Chương 2 Các phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Đặc điểm tinh thể khoáng vật học và ngọc học của ruồi, saphỉr ở hai vùng mỏ Lục Yên (Yên Bái) và Quỳ Châu (Nghệ An)

Chương 4 Luận giải điều kiện thành tạo và nguồn gốc của rubi, saphir ở hai vùng

mỏ Lục Yên (Yên Bái) và Quỳ Châu (Nghệ An)

- PGS TS Nguy Tuyết Nhung

Nhân dịp này, cho phép N C S bày tỏ lòng cảm ơn chân thành nhất đến 2 thầy hướng dẫn

Trong quá trình thực hiện N C S cũng luôn nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ quý báu của các cán bộ và các nhà khoa học tại các đơn vị: Khoa Địa chất, Trường đại học Khoa học tự nhiên; Trung tâm Nghiên cứu - K i ể m định Đá quý và Vàng; Tổng công ty Đá quý và Vàng V i ệ t Nam; V i ệ n nghiên cứu địa chất và khoáng sản; V i ệ n Địa chất V i ệ n

khoa học vật liệu, Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc gia; Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất; các đơn vị thành viên của Tổng công ty Đá quý và Vàng Việt Nam gồm Công ty Đá quý và Vàng Yên Bái, Công ty Đá quý và Vàng Nghệ An Cho phép tác giả được cảm ơn về những sự giúp đỡ quý báu đó

NCS xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học GS T S K H Phan Trường Thị, GS.TS Trần Nghi, ThS Nguyễn Thị Minh Thuyết (Đại học Khoa học tự nhiên); TS Nguyễn Xuân Nghĩa, G S T S K H V ũ Xuân Quang, TS Phan Tiến Dũng, TS Nguyền Thanh Bình (Viện khoa học vật liệu); TS Phan Trọng Trịnh ( V i ệ n Địa chất, Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc gia); TS Đinh Thành (Bộ Công nghiệp); TS Hoàng T h ế Ngữ (Tổng công ty Đá quý và Vàng Việt Nam); TS Nguyễn Ngọc Khôi, C N Trần Thị K i m Hải (Trung tâm Nghiên cứu - K i ể m định Đá quý và Vàng); K S Nguyễn Tân Trung (Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất); TS Giuliani G TS Virginie G , TS Ohnenstetter D ( V i ệ n nghiên cứu thạch học và địa hoa Nancy, Cộng hoa Pháp), Prof Kohler A , Mr Federic M (Đại học Tổng hợp Henri Poincare) đã cộng tác nghiên cứu, đọc bản thảo và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cũng như tiến hành các phân tích trong luận án

N C S đặc biệt cảm ơn gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp Hoàng Quang Vinh , Bùi Đức Toàn đã động viên và giúp đỡ NCS trong suốt thời gian thực hiện Luận án

Tôi cũng đặc biệt cảm ơn vợ tôi Nguyễn Thu Hoa đã luôn ở bên cạnh và khích l ệ tôi hoàn thành luận án này

Chương Ì KHÁI Q U Á T Đ Ặ C Đ I Ể M ĐỊA C H Ấ T VÙNG M Ỏ R U M , SAPHIR

LỤC YÊN (YÊN BÁI) VÀ Q U Ỳ CHÂU (NGHỆ AN) 1.1 Đ Ặ C Đ I Ế M Đ Ị A C H Ấ T V Ù N ( ; M Ỏ RUBI, SAPHIR L Ụ C YÊN

và một số biểu hiện quặng gốc khác

1.1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHÁT

1.1.2.1 ĐỊA TÂNG: về vị trí địa chất, vùng m ò nằm tại phần mút phía Đồng Nam đới Sông

Lô, nơi lộ ra các đá biến chất tuổi cổ nhất của đới này Trên cơ sớ đo vẽ địa chất nhóm

tờ Đoan Hùng-Yên Bình tý lệ 1/50.000, Hoàng Thái Sơn [26] xác lập 2 phân vị thạch

địa tầng: H ệ tầng Thác Bà (PRỊỊ-€|/Z>) và hệ tầng An Phú (PRr G \<tp) (tương đương với

hệ tầng Sông Cháy trước đây)

- H ệ tầng Thác Bà (PR 3-€ [tờ): Cấu thành hệ tầng Thác Bà là đá phiến thạch anh mica

(mica thạch anh) bị migmatit hoa gneis hoa và quarzit mica Căn cứ vào đặc điểm thạch học, vị trí của các đá trong mặt cắt địa tầng có thể chia thành 2 tập:

- Tập Ì: Chú yếu gồm đá phiến thạch anh 2 mica (2 mica thạch anh) xen kẹp lớp

đá phiến thạch anh biotit (hoặc muscovit) thường bị migmatit hoa với các mức độ khác nhau và gneis hoa (gneis 2 mica, gneis muscovit hoặc biotit) có xen kẹp các lớp thấu kính vối hoặc quarzit

OAI HOC r GIA M A M Ọ I

TRUN6TÀMTIÙWGT»h T W I V i F N

- Tập 2: Thành phần chú yếu là quarzit, quarzit sericit có xen kẹp các lớp mỏng, thấu kính mỏng đá phiến thạch anh mica (mica thạch anh)

- H ệ tầng An P h ú ( P R 3 - E !#/?): L ộ ra trên phạm vi vùng mò với diện l ộ tương đối lớn

phát triển chú yếu ớ phần trung tâm và tạo thành một vài chòm nhó rái rác phía Đỏng Bắc Cấu thành hệ tầng A n Phú chủ yếu là đá hoa calcit có xen đá hoa dolomit thường

có chứa phlogopit, fucsit, graphit

- Trầm tích Đ ệ tứ (Q): Phủ trực tiếp trên các đá biến chất hệ tầng Thác Bà và hệ tầng

A n Phú là các trầm tích bờ rời tuổi Đệ tứ, bao gồm các trầm tích aluvi của các sòng suối, các tích tụ trong thung lũng karst, thung lũng trên sườn núi và các trầm tích bớ rời, sườn tích trên các sườn đ ồ i , sườn núi Trong vùng mỏ khá phổ biến các trầm tích

Đệ tứ có chứa đá quý sa khoáng, nhưng phần nhiều chưa được đánh giá đáy đủ

1.1.2.2 CÁC ĐÁ XÂM NHẬP

- Phức hệ P h í a M a (zZpZjpm): Các đá kiềm phức hệ Phía M a bao gồm: granosyenit

horlblend granat và granosyenit pyroxen, tạo thành các khôi nhỏ ớ A n Phú thường nằm tại ranh giới giữa đá hoa hệ tầng An Phú và granit phức hệ Phía Bioc, ranh giới tiếp xúc không rõ ràng [26]

Granosyenit pyroxen: Đá hạt nhò đến vừa màu xám sáng, có châm màu lục

K i ế n trúc porphir trên nền hạt nhò, bán tự hình; cấu tạo khối Thành phần chủ yếu là felspat kali (75%) có dạng hạt tha hình, hạt vừa đến nhỏ, phân bố đều; thạch anh (20%) dạng hạt m é o mó, thành đám nhỏ nằm xen với felspat kali; pyroxen (egyrin ?) có dạng lăng trụ ngắn hoặc dài, ngoài ra còn có plagioclas (3%), apatit, sphen

Granosyenit horlblend granat: Đá hạt vừa đến nhỏ, màu xám sáng có những chấm lục nâu; cấu tạo khối Thành phần chủ yếu là felspat kali (83%) có dạng hạt tha hình; thạch anh hạt vừa đến nhỏ, phân bố đều trong đá; horlblend có dạng lãng trụ ngắn hoặc dài; granat dạng hạt nhỏ méo mó nằm đơn lé Khoáng vật phụ có apatit, sphen Felspat kali chủ yếu là orthoclas, plagioclas là loại oỉigoclas có thành phần Ab77-An23

Biotit thuộc loại nghèo M g O = 3,26%; giàu FeO = 24.16% với sự tham gia của nam (Na2O = 0,19%)

Granat có thành phần M g O = 0,97%; Cao = 6.64%; FeO = 2131% tương ứng

với thành phần của grosule có nguồn gốc biến chất trao đ ố i

Horlblend dạng lăng trụ chứa nhiều bao thê apatit biotit, felspat kali, zircon Có thành phần N a20 = 1,86%; K20 = 1,59%; FeO = 26,09% tương ứng với loại edenit-pargasit

Kết quả phân tích thành phần hoa học của các đá phức hệ Phía M a được đưa ra trong báng số L I

Bảng số 1.1 Hàm lượng nhóm oxit chính các đá magma phức hệ Phía M a (%) [26]

Í T SHM SiO, Ti0 2 M A F e A FeO MnO MgO Giơ Na 2 0 K 2 0 P A MKN ì

1 SH.2027 58,92 0,76 17,95 2,95 3,78 0,17 0,56 2,98 3,38 7,57 0,22 0.64 99,88

2 SH.2024 60,12 0,70 19,13 4,66 1,82 0,15 0,56 2,33 2,53 6,86 0.23 0,32 99.41

3 SH.2028 60,71 0,74 17,62 2,06 3,49 0,12 0,47 2,85 3,71 7,33 0,20 0,59 99,89

V ề mặt thạch hoa, đặc trưng cua các đá thuộc phức hệ Phía M a có hàm lượng

S i 02 trung bình (Siơ2 = 59,91%), bão hoa nhôm ( A 1203 = 17,62 - 19.13%), tổng hàm lượng kiềm rất cao 9,39-11,04%, tỷ lệ kali trội hơn 2 lần natri K20 / N a20 >2,31; thuộc loại cao kali ( K20 = 6,25%), cao calci (Cao = 2,33 - 2,98%)

Cũng theo các tác giả nhóm tờ bản đổ địa chất Đoan Hùng - Yên Bình [26], xung quanh các thế đá kiềm này không phát hiện thấy khoáng hoa, quặng hoa liên quan với chúng Tuy nhiên, các tác giả 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 dái bờ trái sông Hồng" lại cho rằng tại Mông Sơn ruồi, saphir có liên quan với những khối magma thuộc phức hệ này [23]

- P h ứ c H ệ P h í a Bioc (yaT3/7ố): Trong vùng mỏ, các đá granodiorit biotit, granit biotit gianh sáng màu, pegmatit và aplit được xếp vào phức hệ Phía Bioc tạo thành các khỏi vừa và nhỏ nằm rải rác Căn cứ vào quan hệ giữa các thể đá trong không gian có thế chia phức hệ làm 2 pha:

Pha 1: Granodiorit (± biotit, 2 mica), granit (± biotit, 2 mica)

Pha 2: Granit sáng màu, pegmatit, aplit

Các đá này xuyên trong đá phiến thạch anh 2 mica hệ tầng Thác Bà và trong đá hoa hệ tầng A n Phú Các mạch pegmatit thường có kích thước nhó chiều dày mạch từ 3

- 4 centimet đến 3 - 4 decimet dài vài decimet đến vài chục mét

Granodiorit biotit, granodiorit 2 mica: đá có màu trắng xám phớt nâu hạt vừa đến nhỏ Kiến trúc bán tự hình cấu tạo từ dạng khối đến định hướng Thành phán khoáng vật của đá gồm: plagioclas loại oligoclas (30 - 32%) với dạng tấm lăng trụ dài hoặc ngán, thường có song tinh liên phiến và thường bị sericit hoa từ yếu đến mạnh; felspat kali (orthoclas 28 - 30%) có dạng tha hình thành đám nhò năm xen với plagioclas; thạch anh (15 - 23%) dạng tha hình nằm xen giữa các đám hạt felspat; biotit (7 - 15%) dạng vảy nhỏ đến vừa, thành đám nhò, đôi khi thành dải; muscovit (0 -8%) Nhìn chung các khoáng vật sắp xếp định hướng đến lộn xộn, còn thấy hiện tượng

bị cà nát, milonit hoa mạnh

Granit biotit, granit 2 mica: Đá có màu trắng xám phớt nâu Thành phần khoáng vật chủ yếu gồm: orthoclas (40 - 50%; plagioclas (15 - 20%); thạch anh (28 - 30%); biotit (7 - 10%); muscovit (0 - 5%) Ngoài ra còn gặp zircon, apatit và một lượng rất nhỏ khoáng vật quặng Đặc điểm khoáng vật tương tự như granodiorit

Granit sáng màu: giỏng như granit biotit nhưng có lượng biotìt nhỏ hơn (3 - 4%) Pegmatit, aplit: gặp một vài thể nhỏ, dạng mạch

Kết quá phân tích thành phần hoa học cua các đá phức hệ Phía Bioc được đưa ra trong bảng số 1.2

Báng số 1.2 Hàm lượng nhóm oxit chính các đá magma phức hệ Phía Bioc (%) [26]

V ề mặt thạch hoa, các đá của phức hệ Phía Bioc thuộc loại bão hoa si lie ( S i O: = 71,98%), cao nhôm ( A 1 0 = 14,15%), lượng KọO trội hơn N a 0

- Các cấu trúc kiến tạo: Vùng m ỏ ở phần mút phía Đông Nam đới tướng cấu trúc

Sồng Lô thuộc hệ uốn nếp Việt Bác, nằm trên khối cấu trúc An Phú với các phức hộ thạch kiến tạo cấu thành là các đá biến chất tướng amphiboỉit cpidot bị uốn nếp, biến vị mạnh mẽ ở phần dưới và đá hoa, đá phiến biến chất ở phần trên Cấu trúc này là một cấu trúc uốn nếp tương đ ố i phức tạp, có dạng một phức nếp lõm với cấc nếp uốn thứ cấp

và các đứt gãy phá huy hai bên cánh

K i ế n trúc ban đầu của đới nói chung, trong phạm vi khối cấu trúc nói riêng bị các quá trình kiên sinh sau này làm biến cải và phức tạp hoa Dấu vết của quá trình cái biến này là sự có mặt của các thành tạo xâm nhập phức hệ Phía M a và phức hệ Phía Bioc, kèm theo chúng là các khối kiến trúc vòm quy m ô nhỏ trong phạm vi nếp lõm phức tạp A n Phú với nhân là các thế granit

- Đứt gẫy: Khống c h ế bình đổ kiến trúc hiện đại cua khối cấu trúc là các hệ thống đứt

gẫy phương Tây Bắc-Đông Nam: hệ thống đứt gãy sông Cháy và hệ thống đứt gãy Sóng

Lô, quy m ô khá lớn, đóng vai trò đứt gãy phân đới Đầu tiên là hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc-Đông Nam sinh thành và hoạt động kéo dài qua nhiêu thời kỳ địa chất sau đó các hệ thống đứt gãy Đông Bắc-Tây Nam và á kinh tuyến trong vùng hoạt động phá huy, kéo theo các hoạt động magma xâm nhập kiềm tuổi Paleozoi giữa - Mezozoi sớm

Địa hình thung lũng kém phát triển, chiếm một phần nhỏ diện tích khu vực Các thung lũng tương đ ố i rộng phát triển dọc theo sông Cháy và ngòi Biệc Rái rác có một

số thung lũng nhò trong núi Trên vùng karst phát triển các thung lũng treo, các trũng,

1.1.2.5 ĐẶC ĐIỂM PHÂN B ố CỦA RUBI, SAPHIR VÙNG M Ỏ L Ụ C YÊN

Trong vùng m ỏ L ụ c Yên, các tích tụ ruồi, saphir khá nhiều, có chồ tạo thành m ỏ

và đã được khai thác công nghiệp như Khoan Thống, Nước Ngập, hoặc đã được điều tra đánh giá như Ngòi Lạnh, H i n O m Khau Nghiêm, Tuy nhiên, những phát hiện về ruồi, saphir trong đá gốc lại rất hạn chế, chưa có tài liệu chính thức nào ghi nhận

Các m ò Khoan Thống, Nước Ngập có dạng thung lũng hẹp kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam Ruồi, saphir phân bố trong các sa khoáng hỏn hợp eluvi-deluvi-aluvi trong những h ố sụt kast khép kín Đá nền là các đá hoa gốc màu trắng xám hạt vừa đến lớn bị nhiều mạch pegmatit granit và các thân xâm nhập kiềm phức hệ Phía Ma xuyên cắt và gây biến đ ổ i M ò có trữ lượng 49,306 kg với hàm lượng trung bình là 114,23g/m3 [32] bao gồm ruồi, saphir các màu khác nhau Các mỏ này đã được khai thác và hiện nay không còn hoạt động

Tại các điếm m ỏ Ngòi Lạnh, Hin O m , Khau Nghiễm, đã được các nhà địa chất thuộc Tổng công ty Đá quý và Vàng Việt Nam kháo sát đánh giá triển vọng Chúng bao gồm các tập trung ruồi, saphir phân bố trong các sa khoáng hỏn hợp deluvi-aluvi trong các trũng karst nửa kín, phân bố trên các độ cao khác nhau

Hiện tại các hoạt động khai thác rubi, saphir tại Lục Yên mới chi được tiến hành trong sa khoáng là chính, ít có công trình nghiên cứu đề cập đến loại hình ruồi, saphir gốc Trên cơ sở các khảo sát của N C S tại điếm rubi, saphir trong các thành tạo gốc ớ

Mây Thượng, có thể sơ bộ đề cập về loại hình ruồi, saphir trong đá gốc ờ đây như sau:

Ruồi, saphir nằm trong đới biến chất trao đối trong tầng đá hoa calcit - dolomit của hệ tầng A n Phú Trên thực tế không quan sát được ranh giới tiếp xúc giữa các thành tạo granit phức hệ Phía Bioc với các thành tạo đá hoa - dolomit này nhưng trong diện kháo sát cua khu vực quan sát được rất nhiều c á c mạch pegmatit với c á c kích thước lớn nhỏ khác nhau và xuyên cắt vào các tập đá hoa T ổ hợp khoáng vật đi cùng với spinel có: calcit + dolomit + clinohumit + phỉogopit + olivin T ố hợp khoáng vật đi cùng với

m ò i , saphir ở đâ y bao gồm: calcit + phlogopit + pargasit + graphit + pyril Tại Minh Tiến lại thường x u y ê n gặp tổ hợp với calcit + phlogopit + pargasit + plagioclas + pyrit

Các đới biến đ ổ i này phát triển từ dưới lên trẽn và chạy theo phương cấu trúc chung là T â y B ắ c - Đôn g Nam với chiều dài quan sát được đến vài trăm mét , bề rộng hàng chục mét Ruồi, saphir ở đây thường phát triển ở phần cao phàn bỏ định hướng trong c á c mạch, dải kích thước nhỏ cùng với c á c khoáng vật phlogopit pargasit pyrit Ruồi saphir thường c ó kích thước rất khác nhau đặc trưng bới màu đ ò phớt tím đ ỏ nhạt với dạng tinh thể hoàn chỉnh và phần nhiều là đục một số tinh thể bán trong c ó thế dùng mài faxet Thấp hơn về phía dưới là spinel thường phát triển c ù n g với c á c khoáng vật clinohumit và phlogopit Spinel c ó dạng tinh thể 8 mặt và m à u tím phớt nâu kích thước tinh thê từ 0,l-l,Ocm và cũng hầu hết là bán trong tới đục

Bên cạnh việc khai thác c á c mạch rubi saphir gốc, tại c á c thung lũng giữa núi hoặc c á c h ố trũng chạy dọc theo c á c khe suối dàn địa phương đang khai thác được ruồi saphir với chất lượng thương phàm Nh ư vậy c ó lẽ c á c thành tạo ruồi, saphir m ô tá

ớ trên chính là nguồn cung cấp cho c á c sa khoáng ở phần thấp hơn

Y * t + * j P h ú : h è Núi Chua GahpỊ dbski, gabio pTTOJien gabio h c r l b l c a l

Ị Ị Phit ta: Pa Bwt Mag pal ! bum, graniT bkJDi granit láng máu

T b à n b lặp theo tài liêu của L H n đ o à n dĩa c h é t T â y Bác

Hình 1.1 Sơ đồ địa chất vùng mỏ rubi, saphir Lục Yên Yên Bái

1.2 ĐẶC Đ I Ể M ĐỊA CHÁT VÙNG M Ỏ R U M , SAPHIR Q U Ỳ CHÂU

1.2.2 Đ Ặ C Đ I Ể M Đ Ị A C H Ấ T

1.2.2.1 ĐỊA TẦNG

- H ệ tầng Bù Khạng (PRyGịbk): H ệ tầng phân bố ớ nhân phức nếp lồi Bù Khạng,

trục có phương Tây Bắc-Đòng Nam Các đá biến chất được xếp vào hệ tầng Bù Khạng

lộ ra rất phổ biến chiếm phần lớn diện tích vùng mỏ phía đông bắc bị giới hạn bới đìa gãy đường 48 Theo mức độ biến chất, có thể chia làm hai phân hệ tầng

Phân hệ tầng dưới (PR3-G \bkj)\ L ộ ra tại trung tâm khu m ỏ và kéo dài về phía

Tây Bắc, bao gồm hai tập:

- Tập 1: Đá phiến mica-silimanit có almandin và plagioclas, càu tạo dạng dải, dạng gneis hoặc phân phiến, xen một vài lớp plagiogneis mica silimanit Đá bị vò nhàu mạnh mẽ, có biểu hiện migmatit hoa dạng thấu kính, granit hoa nằm theo lớp

- Tập 2: Đá phiến thạch anh 2 mica có plagioclas-silimanit-granat xen plagiocỉas-silimanit-mica Các đá bị migmatit hoa mạnh phố biến migmatit dạng ruột dạng theo lớp Đặc trưng cho tập này là sự có mặt cua vài lớp pyroxen-staurolit-bitaunit hạt nhỏ màu xanh lục, cấu tạo phân dái và các thâu kính đá hoa

Phân hệ tầng trên (PR3-G1M7): Bao xung quanh phần nhân nếp lồi Bù Khạng,

cấu tạo nên phần rìa của khu mỏ, bao gồm 3 phần chính: Phần dưới cùng là đá phiến thạch anh-biotit-plagioclas giàu silimanit xen quarzit biotit-plagioclas hạt nhó có các mạch pegmatit 2 mica chứa granat, turmalin xuyên theo lớp Phần giữa là đá phiến thạch anh-2 mica-plagioclas chứa disten, granat xen các lớp mỏng quarzit biotit Phần

trên cùng là đá phiến thạch anh-mica-granat xen lớp móng quarzit biotit trên có chứa thấu kính đá vôi bị hoa hoa đặc biệt phổ biến các thế granitogneis theo lớp

- H ệ tầng S ô n g C ả ( O J - S J S C ) : H ệ tầng phân bố ớ hai cánh phức nếp loi Bù Khạng, trong phạm vi khu mỏ, các đá l ộ rất hạn chế ở phía Đỏng Bắc, tiếp xúc kiến tạo với các

đá hệ tầng Bù Khạng qua đứt gãy đường 48 và chí bao gồm các đá của phân hệ táng giữa với hai phần: Phần dưới chủ yếu là quarzit mica hạt mịn, phân lớp trung bình đến dày, xen các lớp kẹp đá phiến mica vấy mịn Phần trên gồm đá phiến mica váy mịn xen

quarzit mica phàn lớp mòng ở dưới, đá phiến mica-granat ở trẽn

- C á c t h à n h tạo Đ ệ tứ k h ô n g p h à n chia (Q): Các trầm tích này phân bố dọc theo các

suối ven chân núi tạo nên các bậc thềm, bãi bổi, các dái sườn tích lũ tích Thành phần

là tảng, cuội, dăm, sỏi, sạn, cát, bột, sét

1.2.2.2 MAGMA XÂM NHẬP: Phân bố trên v ò m nàng Bù Khạng, x u y ê n cắt các đá biến chất

của hệ tầng Bù Khạng trong phạm vi vùng mỏ có các đá xâm nhập của phức hệ

Y-Yên-Sun (yEỵs) gồm 2 pha:

Pha Ì (yEySf): granit hạt nhỏ đến lớn granit biotit, granit biotit giàu felspat kiềm, granit giàu felspat kiềm, granit dạng gnies, granosyenit

Pha 2 (yEvsj): pegmatit biotit, pegmatit muscovit giàu turmalin pegmatit giàu

felspat kali, granit aplit

Đặc điếm thạch học:

Pha Ì (yEySf): V ớ i thành phần chủ yếu là granit biotit hạt nhỏ đến lớn granit dạng gneis, granit giàu felspat kiềm và granosyenit Các đá thường sáng màu, hoặc đ ỏ i khi tối màu, bị cà ép yếu, cấu tạo khối đến cấu tạo định hướng yếu và cấu tạo dạng gneis, có kiến trúc hạt nhỏ đến lớn Thành phần khoáng vật felspat kali 40-45% plagioclas 20-25%, thạch anh 25-30%, biotit 5-10%, các khoáng vật phụ có zircon, apatit casiterit, sphen, granat,

Pha 2 (yEỵs 2 y Phân bố tập trung ở phía đông bắc, dọc đứt gãy đường 48 và các

khối nhỏ ớ đ ồ i M ổ Côi, đ ổ i Tý, gồm các đá pegmatit giàu felspat kali, pegmatit biotit

pegmatit muscovit giàu turmalin Trong pegmatii thường phát hiện được các thế tù của granit pha Ì và thế tù đá phiến của hệ tầng Bù Khạng Đá có màu trắng đến trắng xám cấu tạo khối kiến trúc hạt thỏ Các khoáng vật tạo đá gồm felspat kali 50-60%, pỉagiơclas ít-10%, thạch anh 35-40% mica 3-4%, các khoáng vật phụ thường gặp có turmalin, zircon, sphen, apaiit,

Báng số 1.3 Hàm lượng nhóm oxit chính các đá magma phức hệ Y-Yẽn-Sun [12]

UM 002 0.02 71.72 0.11 14.72 0.42 0.35 0.00 0.00 1.86 2.24 7.71 0.65 99.82

1.46/1 0.13 0.01 68.66 0.07 14.06 0.39 0.27 0.00 0.47 3.18 2.19 5.04 4.60 99.07

H.10 0.02 0.03 72.52 0.14 13.74 0.09 0.94 0.01 0.17 3.24 2.70 4.90 1 10 99.60 'H.37 0.01 0.01 73.16 0.04 14.22 0.08 0.35 0.01 0.00 4.03 3.09 3.75 1.10 99.85 U.20 0.77 0.01 71.10 0.37 13.17 0.22 2.31 0.03 0.99 2.46 2.75 5.24 0.70 99.42

Các thành tạo granit trong vùng mò được nhiều nhà địa chất quan tâm nghiên cứu E.p Izok (1965) cho rằng chúng thuộc phức hệ Y-Yên-Sun và có tuổi Creta-

Paleogen (K-Eỵs) Lẽ Duy Bách và nnk (1969), Đinh Minh Mộng (1971) xếp chúng có

tuổi Paleozoi sớm (PZ|) Nguyễn Kinh Quốc trong công trình đánh giá tổng hợp tiềm

năng đá quý Việt Nam xếp chúng vào phức hệ Y-Yên-Sun tuổi Paleogen (yEỵs) Lê

Văn Thân và nnk (1999) trong công tình "Nghiên cứu kiến tạo sinh khoáng bắc Trung

Bộ" đã xếp các khối magma này vào tuổi Devon sớm phức hệ Đại Lộc (yaDị dì)

Một số kết quả nghiên cứu gần đây xác định tuổi của granit vùng Quỳ Châu tương ứng 36-21 tr.n và 23-21 tr.n [108], [120], cho thấy việc xếp chúng vào phức hệ Y-Yên-Sun và có tuổi Paleogen là hợp lý hơn cà

1.2.2.3 KIÊN TẠO

- Các cấu trúc k i ế n tạo: Trên bình đồ kiến trúc hiện đại vùng mỏ ru bi, saphir Quỳ Châu ở phần mút phía Đỏng Nam phức nếp lồi dạng vòm Bù Khạng, phức nếp này là một bộ phận thuộc đới kiến tạo Phu Hoạt, miền uốn nếp Việt-Lào có dạng hình elip với phương kéo dài là Tây Bắc-Đông Nam Phức hệ thạch kiến tạo tiền cambri lộ ra tại khu

mỏ là các thành hệ lục nguyên chứa carbonal bị biến chất đến tướng amphibolil và bị uốn nếp biến vị mạnh mẽ

Các quá trình kiến sinh về sau làm biến cải và phức tạp hoa kiến trúc ban đầu của đới nói chung cũng như trong phạm vi khu mò nói riêng Dấu vết cua quá trình cái biến này là sự có mặt của các thành tạo xâm nhập phức hệ Đại Lộc và kèm theo chúng

là khối kiến trúc vòm với nhân là các thể granit-gneis (vòm nâng Bù Khạng)

- Đứt gãy: Trong khu vực, đóng vai trò phân chia đới Phu Hoạt với đới Hoành Sơn và khống chế cấu trúc địa chất vùng mỏ là đứt gãy đường 48 (đứt gãy Sông Hiếu) theo phương Tây Bắc-Đổng Nam Nếu nhìn từ phạm vi khu mò, đây là ranh giới tiếp xúc kiến tạo giữa hai phân vị địa tầng: Hệ tầng Bù Khạng - phân hệ tầng trên và Hệ tầng Sòng Cả - phân hệ tầng giữa Ngoài ra, cũng theo phương Tây Bắc-Đỏng Nam, hợp với đứt gãy đường 48 thành hệ thống đứt gãy cùng phương còn có một số đứt gây khác với quy mô nhỏ Hệ thống đứt gảy phương Tây Bác-Đông Nam bị hệ thống đứt gãy trẻ hơn phương Đông Bắc-Tây Nam phá huy, làm dịch chuyển từng phần với biên độ dịch chuyến hạn chế

Do hoạt động của các hệ thống đứt gãy cũng như tương tác của các trường lực kiến tạo đã hình thành một số cấu tạo phá huy hoạt động kéo dài qua nhiều thời kỳ địa chất là nơi các xâm nhập khác nhau thành tạo gây ra sự biến đối các đá vây quanh cũng như gây biến đổi lẩn nhau đế tạo nên đới đá hỗn nhiễm, trong đó có ruồi, saphir

1.2.2.4 ĐỊA MẠO

- Địa hình tích tụ: Trong khu mỏ, dọc theo đường 48 kéo dài hàng chục km phát triển

các bồi tích tương đối quy mô, tạo thành các cánh đổng tương đối bằng phang với chiều dày trầm tích hàng chục mét Ngoài ra, dạng địa hình này phát triển hạn c h ế ớ một số nơi tạo thành một số tích tụ nhỏ dọc theo các suối nhánh, chân sườn núi Trong vùng

mò cũng còn tổn tại rất nhiều thềm sót dạng dái hẹp bao quanh chán núi ven các cách đổng dọc theo đường 48 Có các thềm bậc ì, bậc l i với độ cao tương ứng 3 - 4m, 12-15m

- Địa hình bóc mòn xâm thực: Chiếm phán lớn diện tích khu vực, phân bỏ trên các

đỉnh, sườn núi Mức độ chia cắt của dạng địa hình này tương đối lớn, thế hiện quá trình bóc mòn xâm thực đang diễn ra mạnh mẽ

- v ỏ phong hoa: Trong khu mỏ, vỏ phong hoa rất phát triển, phu trên toàn bộ các quá

đổi, đá gốc l ộ rất hạn chế Tuy điều kiện cấu tạo địa chất chiều dày đới phong hoa thay đổi từ vài mét đến vài chục mét, đặc biệt tại những đới dập v ã chiều dày có thê đạt tới

40 - Sơm

1.2.2.5 ĐẶC ĐIỂM PHÂN B ố CỦA RƯBI, SAPHIR VÙNG MÒ QUỲ CHÂU

Cũng giống như tại vùng m ỏ Lục Yên các hoạt động khai thác ruồi, saphir tại vùng mỏ Quỳ Châu từ trước đến nay cũng chi mới tiến hành trên các tập trung trong sa khoáng là chủ yếu Tại vùng m ỏ Quỳ Châu rubi saphir phân bố trong các sườn tích deluvi và trong eluvi (đồi Tỷ, đ ồ i M ổ Côi) và trong các tích tụ bổi tích aluvi (bác bãi Triệu, bãi Bàng Bản Gié) Đá quý trong các khu vực này chủ yếu là rubi màu đò, đỏ hổng đỏ đục ít hơn là saphir màu xanh lam, xanh đen với độ trong suốt thay đổi lừ trong đến bán trong suốt, kích thước thay đối từ l-10mm, có khi tới 20mm Chát lượng của rubi trong khu vực được đánh giá là tương đương với chát lượng của ruồi mỏ Mogok (Miến Điện) Tại đây đã khai thác được viên rubi nặng 56 carat và được bán với giá 562.000 U S D T ạ i khu m ỏ H ố Tỷ đã điển ra các hoạt động khai thác ồ ạt trái phép vào những năm 90 với hàng nghìn carat rubi chất lượng cao đã được đào đãi và bán lậu

chung về Bắc, Đ ỏ n g Bắc với g ó c dốc 40 - 60" (gần với g ó c dốc của đá phiến) Trong đới phổ biến các đá hỗn nhiễm sáng màu (bị felspat hoa) Ranh giới của đới với đá phiến và granit biotit khôn g rõ ràng, trong đới cò n sót lại các ổ dái đá granit và các thấu kính đá phiến thạch anh-mica [24] Phán trên c ù n g là tích tụ aluvi-proluvi-deluvi c ó chứa ruồi saphir dày một vài m é t , xuống dưới là phán eluvi với mức đ ộ phong hoa mạnh mẽ chiều sâu đạt vài chục mét

Đới c ó cấu trúc phức tạp, trong phạm vi của đới c ó nhiều mạch pegmatit hạt thỏ với thành phần thạch anh-felspat kali-biotit-turmalin chứa c á c thể tù đá phiến, granit; chúng bị x u y ê n cắt bởi c á c đá sáng mà u c ó đặc điếm giàu felspat, n g h è o thạch anh hạt

từ nhỏ đến thô Tại đây trong quá trình khai thác đã thu được một khối lượng tương đối lớn ruồi, saphir với kích thước và chất lượng tốt, c ó giá trị cao

V à o cuối năm 2001, trong quá trình khai thác tại moong cạnh đ ồ i M ồ cỏi đã phát hiện được các thành tạo ruồi gốc trong đá hoa Rubi dạng tinh thế hoàn chinh màu

đò, đỏ đậm thường bán trong tới đực đi cùng với tố hợp khoáng vật calcit + phlogopit + pargasit + graphit + pyrit

cu

FR,-€,Wt,

Pys2

Đ Ị A T A N G

Các thinh tạo D í tứ khổng p h í a c h ú : Tẳag, cuội, dam,

sồi, iỊCL, tái bột, sét

H ệ tong Bác Soa: EM vai, đi doi, đ i vòi lUk, đi vôi dolomii

Hí mag La Khẽ; Đá phiỄQ sét [lum q u i U L Ị đá phiên

serieu bội loét, cái tói, d i phiên silic, da voi, sít vôi

H ệ iaujỊ Sủag Cả; Quaraii mica bạc mịn xeo các tóp kẹp đi phiêu

mica vĩy mía q u a a i i m k a phau Lớp mòng dì phiỂQ mica-g ra oa ì

H ệ ring Đu K t ụ a g phào ụ ẩ Q j Trên Đ i phiên thạch Sũhbìoiĩi

-pbgĩoclii giàu iilunaaii, dà ptiiỄũ thạch aab 2 mica p U g i o d u chúa

ditfcu, chứa [bỉu k i n h d i VỐI b ị boa hoa

HỆ á ũ g Đù Khạng -Ptma bẹ tàng đuôi Đè phiSamica-ùiimiaii cú

almaadia vã pbgiodaij * phiỄũ thạch anh 2 mica cú plagiodas,

silimaait greoat

MAGMA XÀM NHẬP

Phức hẹ Y-YỄQ-SUŨ pha 2; pegmatii bioiii pegmaiii mu seo vũ

giàu ru mía! ìn, pepnaúi giàu felspai kali, 3 pill

p y c i P b * hệ Y-YCQ-SUQ pha 1: graoil biont, graaii bioiii giàu felipal kali, graaú giàu ỉelỉỊNi kiêm, graaii dạng gaeis, graoosyeoĨL

Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu

2.1 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT NGOÀI THỤC ĐỊA

Việc khảo sát địa chất ngoài thực địa được tiên hành tiên hai vùng mỏ Yen Bái

và Nghệ A n nơi có các mỏ ruồi, saphỉr đã và đang khai thác cũng như các biêu hiện rubi, saphir gốc Trên cơ sớ các kết quá khảo sát thực địa, tác giả đã chọn đối tượng nghiên cứu chính của luận án là vùng mỏ ruồi, saphir Lục Yên tại Yên Bái và vùng mỏ ruồi, saphir Quỳ Châu của Nghệ A n

Các nội dung chính của công tác khảo sái địa chất ngoài thực địa bao gồm:

- Tiên hành kháo sát một cách hệ thòng các điểm mỏ rubi, saphir trên hai vùng

mỏ Lục Yên (Yên Bái) và Quỳ Châu (Nghệ An) gồm các tích tụ rubi, saphir trong sa khoáng cũng như các mặt cát địa chất chứa ruồi, saphir gốc

- Nghiên cứu và mỏ tả chi tiết đặc điếm phân bố của các thành tạo địa chất có mặt trong vùng nghiên cứu bao gồm: các phân vị địa tầng, các phức hệ đá magma, các hoạt động đứt gãv hoạt động biến chất Xác định sơ bộ mối tương quan của chúng trên bình đổ cấu trúc khu vực nghiên cứu cũng như mối tương quan với các thành tạo ruồi và saphir

- Lựa chọn đối tượng nghiên cứu chi tiết đế tiến hành các mặt cát chuẩn nhằm quan sát đặc điếm phân bó của các tổ hợp khoáng vật cộng sinh cũng như đặc điếm phàn bố của rubi saphir M ò tá sơ bộ bàng mát thường, đo vẽ và chụp ảnh thế nằm, đặc điểm phân bố của các thành tạo địa chất chứa chúng

- Thu thập các loại mẫu cần thiết cho công tác nghiên cứu trong phòng bao gồm các mẫu microsonde, mẫu thạch học, mẫu nghiên cứu ngọc học và bao thể các loại mẫu phái đảm bảo tính đại diện và đặc trưng cho từng vùng mỏ

2.2 PHƯƠNG PHÁP M I C R O S O N D E - HIỂN VI ĐIỆN T Ử Q U É T (SEM)

2.2.1 BÁN CHẤT CỦA PHƯƠNG PHÁP

Hình 2.1 Mặt cắt ngang bộ phận phân tích của kính hiển vi điện tử C A M E C A MS 46

Bản chất cua phương pháp microsonde - hiến vi điện tử quét được dựa trên

n g u y ê n lý sợi đốt bang vonfram hình chữ V c ó đường kính bằng 0 ỉ mm được đốt nóng

tới 2.800°K, dưới một thế gia tốc tới 30KeV (hình ĩ Ì) Chùm tia điện lử được phát ra

qua các thấu kính điện từ, màn chắn, thấu kính vật, c h ù m điện tử được tụ tiêu tới 0.1 (am bắn v à o mẫu cần phàn tích Từ mẫu các n g u y ê n tử của các n g u y ê n tố chứa trong mầu bị kích thích bắn ra c h ù m tia rơnghen sơ cấp, c ó bao nhiêu n g u y ê n tố trong mầu thì c ó bấy nhiêu vạch phổ rơnghen đặc trưng cho các nguyê n tố đó M ỏ i n g u y ê n tố c ó

bước sóng nhất định (cơ sớ xác định định tính) Đ ể phân tích định lượng người ta dựa trẽn nguyên tắc so sánh mối tương quan về cường đ ộ phố rơnghen đặc trưng của nguyên tố (A) trong mẫu phân tích và trong mẫu chuẩn ở cùng một điều kiện phân tích

Một lợi thế nữa của phương pháp hiến vi điện tứ quét (SEM) là ứng dụng đế nghiên cứu các bao thế rắn Các bao thể c ó kích thước rất nhỏ được phóng đại nhiều lần

và hội tụ c h ù m tia điện tử vào bao thể cần phân tích v ề mặt định tính, bộ phận ghi nhận kết quả sẽ cho ta đặc điểm phân bố của các n g u y ê n tố trong bao thế dưới dạn"

phố phân bố các n g u y ê n tố v ề mặt định lượng sẽ tính toán và cho kết quả phần trăm

trọng lượng của từng n g u y ê n tố c ó trong bao thế

Đại học Tổng hợp Henri Poincare (Cộng hoa Pháp) trên hệ thiết bị C A M É C A sx 100

và HITACHI ThermoNotran và một phần tại Trung tâm Phân tích thí nghiệm địa chát trên hệ thiết bị C A M E B A X

2.3 PHƯƠNG PHÁ P PHÂN TÍCH NHIỄU XẠ TIA R Ơ N G H E N

2.3.1 BẢN CHẤT CỦA PHƯƠNG PHÁP

Được dùng đế xác định tên pha khoáng vật và đặc điếm cấu trúc pha (thông sỏ ỏ mạng) Ta c ó thế hình dung mạng tinh thể như là một tập hợp c á c hệ mặt song song với nhau Trong một mạng tinh thể c ó một lượng vô hạn c á c hệ mặt mạng mỗi hệ mặt mạng ấy được x á c định bằng khoảng cách d giữa c á c mặt mạng và sự định hướng của chúng đ ố i với c á c trục toa đ ộ Sự định hướng của mỏi một hệ mặt mạng được đặc trưng bởi chỉ số (hkl)

Khi tia rơnghen chiếu lên vật chất n ó sẽ bị nhiễu xạ bới mạng tinh thê Đ ế đơn giản ta c ó thể hình dung sự nhiễu xạ như là kết quá của sự phản xạ c h ù m tia rơnghen từ các mặt mạng của ô mạng tinh thể Khi đ ó sự nhiễu xạ của c h ù m tia rơnghen tuân theo định luật Vulf - Bragg

Ấn - 2d sin9

n - bậc phán xụ; Ả - bước sóng tia rơỉìghen của ống

chùm tia Rơnghen

B

Hình 2.2 Chứng minh định luật Vulf - Bragg

Như vậy, tuy mỗi mội tinh thể có một lượng vô hạn các hệ mặt mạng song sò lượng các tia phán xạ và cường độ cua chúng bị giới hạn bới điều kiện phán xạ V u i ! -

Bragg (hình 2.2) Trên giản đồ rơnghen thu nhận được cổ the đo được hai đại lượng:

- Cường độ vạch phán xạ J: đo được bằng hai cách hoặc là chiếu cao của pic hoặc là diện tích của pic

- Góc phản xạ 9 : dựa vào vạch đo trên giản đổ

Từ các giá trị 9, biết bước sóng tia rơnghcn À,, dùng bảng tra cứu có thế xác định được giá trị dh k|, khoáng cách giữa các mặt mạng của hệ mặt mạng cho tia phán xạ

Tập hợp các giá trị d và J là những sò liệu thực nghiệm tin cậy đế xác định định tính và định lượng thành phần pha nói chung và thành phần khoáng vật nói riêng của mẫu Đó là những cơ sở của phương pháp phân tích Rơnghcn ứng dụng trong khoáng vật học

Jm = K m C m / | i *

Trong đó: Jm - cường độ vạch phản xạ của khoáng vật cần xác định; Cm -hùm lượng phẩn trùm

của khoáng vật trong mầu; JU - hệ số hấp thụ khối của mấu: Km - hệ số tỳ lệ

Phân tích nhiễu xạ tia Rơnghen được thực hiện trên máy Diffractometer D5005, tại Trung tâm Khoa học Vật liệu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

2.4 PHƯƠNG PHÁP TÁN XẠ R A M A N

2.4.1 BẢN CHẤT CỦA PHƯƠNG PHÁP

Tán xạ Raman là sự tán xạ không đàn hồi của ánh sáng trong môi trường vật chất Năng lượng của ánh sáng tán xạ có thế nhò hơn hoặc lớn hơn nâng lượng của ánh

sáng tới, và tương ứng ta có tán xạ Raman stokes và tán xạ Raman đối stokes Sơ đỏ nguyên lý của hiệu ứng Raman được trình bày trên hình 2.3

Phổ Raman của hai chất khác nhau là khác nhau phụ thuộc vào cấu trúc, khối lượng cùa các nguyên tử và hằng số lực cua các liên kết hoa học giữa các nguyên tử nong chất đó Vì vậy, việc xác định thành phần hoa học của các bao the được thực hiện đơn giản bằng cách so sánh phổ Raman của các bao thế ghi được với ngán hàng phổ

V = 0

Trạng thái kích thích ao

Các trạng (hái dao dộng của phân lừ

Hình 2.3 Giản đổ mức năng lượng minh họa các quá trình cơ bán của tán xạ Raman

2.4.2 ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP

Nhờ việc sử dụng laser làm nguồn sáng kích thích và C C D (Charge Coupled Device) làm nguồn thu, kết hợp với các tiến bộ trong thiết k ế hệ thống quang học phương pháp tán xạ Raman đã thực sự trở thành phương pháp mạnh trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu M ộ t trong những áp dụng hiệu quả của phương pháp này là nghiên cứu các bao thế trong ruồi, saphir

Các bao thể trong rubi, saphir thường khác nhau về hình dạng kích thước và thành phần hoa học Những đặc tính phức tạp này của bao thế là những khó khăn rất lớn khi nghiên cứu chúng Tuy nhiên với kỹ thuật phân tử dựa trên sự tán xa ánh sáng lại rất hiệu quả so với các kỹ thuật phân tích khác do những ưu điểm của nó như khống phá huy mẫu, không cần gia công mẫu để làm l ộ bao thể trên bề mặt và có thế khảo sát các bao thể trong trạng thái rắn hoặc lòng Tia laser được hội tụ trên diện tích rất nhỏ của

mẫu và chỉ phần ánh sáng tán xạ phát ra từ lớp rất mòng tại điểm hội tụ sẽ được truyền tới nguồn thu K ỹ thuật này cho phép khảo sát các bao thê có kích thước cỡ l i m nam sâu bên trong mẫu đến 5 mm hoặc khảo sát riêng biệt các bao thế nhò năm kề nhau

2.4.3 THIẾT BỊ ĐO VÀ THỰC NGHIỆM

Tất cả các phố Raman của các bao thế trong rubi và saphir đều được ghi trên máy vi quang phổ Raman L A B R A M - 1 B của Hãng Jobin-Yvon (Cộng hoa Pháp) Hộ đo

L A B R A M - 1 B là hệ đo tích phân được gắn với kính hiến vi quang học Olimpus B X 40

Sơ đổ của hệ đo được trình bày trên hình 2.4

Các phép đo phổ Raman được thực hiện qua mặt tinh thể hoặc mặt cắt của mâu Việc dò tìm các bao thê và chọn điếm đo được thực hiện nhờ kính hiên vi quang học và

T V camera Hai nguồn sáng chiếu mẫu từ mặt trên và mặt dưới cho phép quan sát không gian trong lòng đá quý và bề mặt của bao thê Chùm tia laser được hội tụ trực tiếp qua mạng nền vào bao thể nhờ vật kính có độ phóng đại 50 lần, đường kính của vết laser hội tụ cỡ 3 lam Ánh sáng tán xạ được tập trung lại theo cấu hình tán xạ ngược và được truyền tới lối vào của phổ kế Để tránh huỳnh quang rất mạnh của rubi trong vùng bước sóng 640-745 nm nguồn sáng kích thích có bước sóng 488.0 nin của laser argon được sử dụng Nguồn thu là C C D được làm lạnh bàng pin Peltier và làm việc trong vùng nhìn thấy Các phép đo phố Raman được thực hiện với cách tứ 1800 vạch/mm

Phin lọc Phin lọc giao thoa cường đ ộ

Tia laser

Phin lọc Notch

2.5 P H Ư Ơ N G P H Á P VI N H I Ệ T

2.5.1 NGUYÊN LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP

Phương pháp này dựa trên nguyên lý mỏi chất khí có mội nhiệt độ hoa lòng Tm (temperature of melting) và nhiệt độ nhất đổng hoa Th (temperature of homogenization) nhất định Phương pháp cho phép xác định bán chất của các pha khí và pha lòng trong bao thể khí - lỏng Bán chất của pha khí được xác định dựa trên các giá trị nhiệt độ hoa lỏng Tm và nhiệt độ đổng nhất hoa Th của chúng

2.5.2 ỦNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP

Các mẫu phục vụ nghiên cứu bao thế lỏng được mài mỏng 200-300|iĩĩi đánh bóng hai mặt sau đó các bao thể lòng được xác định và phân loại dưới kính hiển vi ngọc học Nghiên cứu vi nhiệt được tiến hành trên tất cả các bao thê lỏng báng thiết bị Reynolds (Reynolds Stage) (hình 2.5)

V i ệ c xác định nhiệt độ đồng nhất hoa pha khí được tiến hành bàng cách đốt nóng (heating) bao thế trên bàn Reynolds K h i một bao thế 2 pha khí-lóng được đốt nóng đến một nhiệt độ nào đó sẽ dẫn đến hiện tượng đồng nhất hoa giữa chúng Trong quá trình này phụ thuộc vào thành phán, nồng độ cua các chất khí có trong bao thể quá trình đổng nhất hoa khi đó sẽ xảy ra 3 trường hợp

+ Đồng nhất hoa thành trạng thái lỏng (lỏng + khí —» lỏng)

+ Đồng nhất hoa thành trạng thái khí (lỏng + khí —> khí)

+ Đổng nhất hoa tới hạn, khi đó cả hai pha khí + lỏng cùng biến mất và chuyên sang trạng thái siêu tới hạn (supercritical state)

Nhiệt độ mà tại đó diễn ra sự đổng nhất hoa sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào bản chãi

của pha khí đó (bởi pha lòng trong các bao thế này thường là H Ị O ) và bằng việc xác

định nhiệt độ đổng nhất hoa Th kết hợp với nhiệt độ hoa lỏng Tm sẽ cho phép ta xác định chứng

Để xác định nhiệt độ hoa lòng Tm của pha khí, bao thể được làm lạnh (freezing),

và quan sát sự thay đ ố i dạng tồn tại pha từ pha lỏng —> rắn về mạt lý thuyết một bao thể khí + lòng là một bao thể thường chứa nước ( H20 ) và một pha khí (chẳng hạn H:s CO,,, ) khi nhiệt độ giảm tới một giới hạn nào đó pha khí sẽ chuyển sang trạng thái rắn (chẳng hạn hơi H 0 tại nhiệt độ +0,015"C, C 0 tại -56,6°C) và trên nhiệt độ tới hạn đó

chúng sẽ nóng chảy, do vậy nhiệt đ ộ này cũng được coi là nhiệt đ ộ nóng cháy cùa pha khí đó (temperature of melting - T m ) Như vậy, băng việc xác định giá trị nhiệt đ ộ T m

của pha khí ta sẽ xác định được chính xác chúng là khí gì và hơn nữa ta cũng c ó thể xác định được % thể tích của c h ú n g trong bao thể ( T m thay đổi khi % thế tích của pha khí thay đổi)

Việc phân tích vi nhiệt c á c bao thể lỏng được thực hiện tại Trung tàm Thạch học

và Địa hoa Trung tâm N g h i ê n cứu Khoa học (Cộng hoa Pháp)

( ' l i u SU lh»(-li anh KlniHH U m kxti

2.6.1 NGUYÊN LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP

Trong đá trầm tích nguyên tố carbon tổn tại ó 2 dạng chú yếu là vật chất hữu cơ

và các hợp chất của muối calci carbonat Khi tham gia vào quá trình biến chất, trong quá trình kết tinh c h ú n g biến đ ổ i thành calcit và graphit Đổng thời với quá trình biến đổi vật chất trong điều kiện biến chất phức tạp là quá trình biến đ ổ i đồng vị carbon xay

ra giữa graphit và c á c khoáng vật carbonat và trong bán thân c h ú n g (giữa đồng vị C và

l 3 C) Sự tồn tại đổng thời giữa đồng vị l 2 C và L , c trong graphit và calcit và lý lệ giữa chúng rất nhậy cảm với nhiệt đ ộ của điều kiện môi trường thành tạo nên chúng đã được người ta ứng dụng làm phép đ o nhiệt dế xác định nhiệt đ ộ của các thành tạo chứa chúng Phương pháp đ o đồng vị carbon cặp khoáng vật calcit - graphit dựa trên sự thay đổi tý lệ c á c hợp phần đồng vị carbon ( l 3 C / l 2 C ) của calcit và graphit nong quá Hình biến chất Q u á trình này diễn ra giữa c á c hợp phần carbon khác nhau trong hộ hay chính trong các khoáng vật carbonat và graphit dã được hình thành Ty lộ đồng vị của carbon trong c á c khoáng vật này được tích lũy ổ n định khi cân bàng của hệ dạt trạng thái nhiệt động cao nhất (quá trình kết tinh) Trong quá trình nguội lạnh của hệ, tý lệ

l 3 C / 12 c hầu như khống thay đổi (Valley et ai, 1992) Cồng thức chung đế tính S n C C a

v à ỗ n C G r là:

ị - ' x i o

Trong đó: ổ ị - giá trị của Ổ ri C Cl hoặc s>'*c<k: Rị - tỷ lệ đồng vị' 'Cđược xấc định Ị ừ kết quả phần tích đồng vị của khí co2 mà khí này được trích ru từ các mâu ciiỉcii hoặc ẹiiìphit:

Rịị- tỳ lệ đổng vị' C trong mầu chuẩn

2.6.2 THIẾT BỊ ĐO VÀ THỰC NGHIỆM

Phép đ o đổng vị của cặp calcit - graphit được x á c định trên kết quả tính toán từ

graphit Các tinh thê graphit được thu thập trong c á c thành tạo biến chất phải c ó kích thước ít nhất từ 0.05 mm đến 3mm và phân bố kề với các tinh thế calcit M ỗ i mẫu khí

CO : -calcit được lấy từ 5- 10 mg, và 0.9 - 2.3 mg đ ố i với C O r g r a p h i l c o , từ calcit được tách ra bằng cách cho calcit phàn ứng với dung dịch H*P04 (D=1.92) trong điều kiện nhiệt đ ộ 25°c và thời gian ít nhất là 8 giờ Với C0 2 -graphit, mẫu graphit được cho vào ống thúy tinh c ù n g C u O (lượng C u O bằng 100 lần khối lượng graphit ) hàn kín nung ớ nhiệt đ ộ 85Ơ'C trong 10 - 12 giờ Hàm lượng của đổng vị carbon l 3 C và I : c trong c á c mẫu k h í C 0 2 này được xác định bằng m á y quang phố định lượng với tiêu chuẩn S M O W cho Oi và P D F cho carbon

Việc phân tích các chí tiêu ôI 3CC a ônCG r A( V G r được thực hiện tại Trung tâm Thạch học và Địa hoa Trung tâm Nghiên cứu Khoa học (Cộng hoa Pháp)

2.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u KHÁC

2.7.1 PHƯƠNG PHÁP QUANG HỌC TINH TH Ể

Đế nghiên cứu đạc điếm của tố hợp khoáng vật cộng sinh các đối tượng nghiên cứu (đá chứa corindon, các đơn tinh thể) được mài thành những lát mỏng thạch học liêu chuẩn (có độ dày 0,03mm) sau dó dùng kính hiên vi phân cực (kính thạch học) đe nghiên cứu thành phần khoáng vật của mẫu Các khoáng vật trong mẫu nghiên cứu được xác định dựa trên các đặc điểm: chiết suất tương đối màu sác, tính cát khai song tinh độ nổi, độ trong suốt màu giao thoa, góc tắt

2.7.2 PHƯƠNG PHÁP GIÁC KẾ

Lựa chọn các tinh thê rubi saphir còn báo tổn được hình dạng tinh thế ban đầu tiến hành đo đạc kích thước của đơn tinh thế theo các cạnh, góc giữa các mặt bằng giác

kế áp

Việc đo đạc được tiến hành theo các nội dung sau:

- Lựa chọn các mẫu tinh thể được báo toàn tốt

- Đo đạc kích thước tinh thế theo các trục cạnh