Thạch luận các đá monzogabro đới lô gâm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Văn Hiếu THẠCH LUẬN CÁC ĐÁ MONZOGABRO ĐỚI LÔ GÂM Chuyên ngành: Khoáng vật học và địa hóa học Mã số: 60440205 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Trần Tuấn Anh Hà Nội – 2014 i LỜI CẢM ƠN Luận văn được hoàn thành tại phòng Thạch luận và Sinh khoáng, để hoàn thành luận văn học viên đã nhận được sự chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn, sự giúp đỡ và tạo điều kiện của các bác, các cô, anh, chị và các bạn trong phòng Thạch luận và Sinh khoáng, Lãnh đạo và các cán bộ Viện Địa chất – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, nơi học viên đang công tác. Đầu tiên học viên xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Trần Tuấn Anh người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cho học viên trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Qua đây, học viên cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các các bộ của phòng Thạch luận và Sinh khoáng - Viện Địa chất – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, các thầy cô giáo trong Khoa Địa chất, các cán bộ phòng sau Đại học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho học viên được hoàn thành luận văn. Đặc biệt học viên xin cảm ơn tới PGS.TSKH. Trần Trọng Hòa, TS. Bùi Ấn Niên và TS Nguyễn Thùy Dương, người đã giúp đỡ học viên rất nhiều trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và tổng hợp tài liệu hoàn thành luận văn này. Cuối cùng học viên xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè những người luôn ủng hộ, động viên học viên trong suốt quá trình học tập, công tác cũng như trong quá trình thực hiện luận văn. Học viên xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ trên! ii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1. Sơ đồ vị trí địa lý khu vực nghiên cứu Hình 2. Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu trên nền cấu trúc kiến tạo giản lược Hình 3. Biểu đồ (Na 2 O+K 2 O) - SiO 2 của Cox và nnk (1979) Hình 4. Sơ đồ cấu tạo địa chất khối Núi Chúa Hình 5. Sơ đồ địa chất các Tân Lĩnh và Tích Cốc Hình 6. Thành phần các biến loại đá đặc trưng của các khối nghiên cứu trên biểu đồ phân loại của Cox và nnk. (1979) Hình 7. Đặc điểm phân dị của các đá thuộc các khối nghiên cứu trên biểu đồ AFM. (theo Irvine và Baragar 1971). Hình 8. Biểu đồ tương quan giữa các oxyt SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO, Na 2 O, K 2 O, TiO 2 và MnO vói MgO của các đá trong các khối Sơn Đầu, Tân Lĩnh, Tây Núi Chúa và Tích Cốc. Hình 9. Tương quan giữa tổng kiềm và SiO 2 trong đá của các khối nghiên cứu. Hình 10. Sự phân bố các nguyên tố đất hiếm của các khối nghiên cứu (theo Sun & McDonough., 1989). Hình 11. Sự phân bố cá đa nguyên tố của các khối nghiên cứu ( theo Sun & McDonough., 1989) Hình 12. Sự phân bố các nguyên tố đất hiếm của các khối nghiên cứu (theo Jenner 1985). Hình 13. Biểu đồ xác định bối cảnh hình thành các khối nghiên cứu theo tương quan Zr/Y với Zr của Pearce J. và Norry M. (1979). Hình 14. Biểu đồ xác định bối cảnh hình thành các khối nghiên cứu theo tương quan Hf/3-Th-Ta của của Wood (1980). iii DANH SÁCH CÁC ẢNH Ảnh 1. Thể tù monzogabro (màu sẫm bên trái) trong granit Ảnh 2. Monzogabro khối Sơn Đầu, mẫu HN-1; a- nicol (-) và b– nicol (+) 40X. Ảnh 3. Monzogabro khối Sơn Đầu, mẫu HN-2; a-nicol (-) và b– nicol (+), plagioclas dạng phân đới, 30X. Ảnh 4. Monzogabro khối Sơn Đầu, mẫu HN-4; bên trái nicol (-) và bên phải – nicol (+), feldspar có hiện tượng mọc xen pertit, 40X. DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1. Thành phần hoá học của clinopyroxen trong monzogabro Bảng 2. Thành phần hóa học của plagioclas trong monzogabro Bảng 3. Thành phần hóa học của các nguyên tố chính trong monzogabro đới Lô Gâm Bảng 4. Thành phần hóa học của các nguyên tố hiếm vết trong monzogabro đới Lô Gâm 1 Mục lục MỞ ĐẦU 3 CHƢƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỚI LÔ GÂM……………………………………………………………………………………………….6 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên 6 1.1.1. Vị trí địa lý 6 1.1.2. Mạng sông suối 6 1.1.3. Đặc điểm khí hậu 7 1.2. Đặc điểm kinh tế nhân văn 7 1.2.1. Đặc điểm hạ tầng cơ sở 7 1.2.2. Kinh tế 8 1.2.3. Dân cƣ 8 1.2.4. Đời sống văn hóa xã hội 8 1.3. Lịch sử nghiên cứu đới Lô Gâm và các thành tạo monzogabro 9 1.3.1.giai đoạn trƣớc năm 1954 9 1.3.2.giai đoạn sau năm 1954 9 CHƢƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỚI LÔ GÂM……………………………………13 2.1. Vị trí địa chất, cấu trúc đới Lô Gâm 13 2.2.Địa Tầng 14 2.2.1. Neoproterozoi-Cambri hạ 14 Loạt Sông Chảy 14 2.2.2. Giới Paleozoi 15 Hệ tầng Hà Giang (€ 2 hg) 15 Hệ tầng Mỏ Đồng (€ 2 md) 16 Hệ tầng Thần Sa (€ 3 ts 1 ): 16 Hệ tầng Phú Ngữ (O 3 -S 1 pn) 17 Loạt Sông Cầu (D 1 sc) 18 Hệ tầng Mia Lé (D 1 ml) 18 Hệ tầng Khao Lộc (D 1-2 kl) 20 Hệ tầng Nà Quản (D 1-2 nq) 20 2.2.3. Giới Mezozoi 21 Hệ tầng Văn Lãng (T 3 n-r vl) 21 2.2.4. Giới Kainozoi 22 Hệ Đệ tứ không phân chia (Q) 22 2.3. Magma xâm nhập 23 Phức hệ Ngân Sơn (ɤD 3 ns) 23 Phức hệ Núi Chúa (Gb/T 3 nc) 23 Phức hệ Phia Bioc (G/T 3 pb) 25 2.4. Kiến tạo 26 2.5. Khoáng sản liên quan 27 2 Chì - Kẽm 27 Titan 27 CHƢƠNG 3. CƠ SỞ PHÂN LOẠI GỌI TÊN ĐÁ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ……………………………………………………………………………………………………29 3.1 PHÂN LOẠI VÀ GỌI TÊN ĐÁ 29 3.1.1 Phân loại và gọi tên đá theo thành phần khoáng vật 29 3.1.2 Phân loại và gọi tên đá theo thành phần hóa học 29 3.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 3.2.1 Các phƣơng pháp ngoài thực địa 31 3.2.1.1 Phƣơng pháp khảo sát thực địa 31 3.2.2 Các phƣơng pháp trong phòng 31 3.2.2.1 Phƣơng pháp phân tích thạch học lát mỏng 31 3.2.2.2 Phƣơng pháp huỳnh quang tia X (XRF) 31 3.2.2.3 Phƣơng pháp khối phổ plasma (ICP-MS) 32 3.2.2.4 Các phƣơng pháp xử lý số liệu thạch địa hóa 32 CHƢƠNG 4. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ THÀNH PHẦN VẬT CHẤT CỦA MONZOGABRO ĐỚI LÔ GÂM 33 4.1. Đặc điểm địa chất của các khối nghiên cứu 33 4.1.1. Đặc điểm địa chất khối Núi Chúa 33 4.1.2. Đặc điểm địa chất khối Tân Lĩnh 35 4.1.3. Đặc điểm địa chất khối Tích Cốc 36 4.2. Đặc điểm thành phần vật chất 36 4.2.1.Đặc điểm thành phần khoáng vật 36 4.2.1.1. Đặc điểm khoáng vật của monzogabro khối Núi Chúa 36 4.2.1.2. Đặc điểm khoáng vật monzogabro các khối Tân Lĩnh và Tích Cốc 38 4.2.2. Đặc điểm địa hóa 42 4.2.2.1. Các nguyên tố chính 42 4.2.2.2. Các nguyên tố vết và đất hiếm 49 CHƢƠNG 5. NGUỒN GỐC VÀ ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO CỦA MONZOGABRO ĐỚI LÔ GÂM ………51 5.1.Nguồn gốc của các monzogabro 51 5.2.Nhiệt độ - áp suất thành tạo của monzogabro 54 KẾT LUẬN 55 3 MỞ ĐẦU Cấu trúc uốn nếp Lô Gâm, ĐBVN, tiếp giáp với đới trượt Sông Hồng về phía tây nam, còn ở tây bắc, ngăn cách với vòm nâng biến chất Sông Chảy, xuất lộ móng tiền Cambri của nền Dương Tử. Phía đông bắc và đông nam, cấu trúc Lô Gâm được bao bởi các trũng Mesozoi Sông Hiến và An Châu qua đới đứt gãy vòng cung Yên Minh - Phú Lương. Theo những nghiên cứu gần đây [Trần Văn Trị, Nguyễn Xuân Bao, 2008] đới Lô Gâm và Phú Ngữ được xếp vào Đới Tây Việt Bắc, bao gồm hai phụ đới, phụ đới Sông Lô và Phụ đới Sông Gâm. Trong phạm vi cấu trúc Lô Gâm khá phổ biến các thành tạo magma, trong đó chiếm ưu thế là granitoid cao nhôm kiểu Phia Bioc, tạo thành các xâm nhập phân bố dọc theo đới đứt gãy dạng vòng cung viền quanh cũng như phần trung tâm của cấu trúc . Ngoài ra, trong những khu vực này còn phổ biến các xâm nhập peridotit - gabro – monzogabro. Các đá xâm nhập gabro và syenit ở đây thường tạo thành các khối có kích thước nhỏ và rất gần gũi nhau về phân bố không gian, có chỗ chúng cùng tạo nên các khối xâm nhập riêng biệt (khối Tích Cốc). Các khối xâm nhập khu vực Lục Yên (Yên Minh, Tân Lĩnh) chủ yếu cấu tạo từ gabro, gabrodiorit, monzodiorit và syenit. Không thấy quan hệ xuyên cắt cũng như quan hệ chuyển tiếp giữa gabro và các đá sáng màu. Khối Tích Cốc có cấu tạo khá phức tạp, bao gồm chủ yếu monzogabro, monzonit và syenit. Monzogabro bị granit biotit chứa granat Mesozoi sớm (?) xuyên cắt [Trần Trọng Hoà et.al, 1999]. Các nghiên cứu gần đây [Trần Quốc Hùng và nnk 2010, Trần Trọng Hòa và nnk 2009….,] đã xác lập được như ở Núi Chúa, Tích Cốc, Tân lĩnh các thành tạo monzonitoid (monzogabro và mozodiorit) liên quan tới các thành tạo này phát hiện có quặng sắt và titan vì thế nghiên cứu sâu về điều kiện thành tạo cũng như cơ chế hình thành của các thành tạo nêu trên là một vấn đề rất cấp thiết nhằm góp phần xác định lịch sử phát triển địa chất và kiến tạo khu vực. 4 Các thành tạo monzogabro là biến loại đá mới lần đầu tiên được các tác giả trên mô tả ở Việt Nam và còn ít các công trình nghiên cứu về chúng vì thế nghiên cứu các thành tạo này sẽ có ý nghĩa quan trọng và thực tiễn vì vậy học viên chọn tên luận văn với tiêu đề  Thạch luận các đá monzogabro đới Lô Gâm’’ Mục tiêu của luận văn : xác định nguồn gốc và điều kiện địa động lực của các đá monzogabro đới Lô Gâm và góp phần xác định lịch sử phát triển địa chất và kiến tạo khu vực Đối tƣợng, địa bàn nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: các thành tạo monzogabro trong đới Lô Gâm ở các khu vực cụ thể: khối Tích Cốc ở huyện Hàm Yên tỉnh Tuyên Quang, khối Tân Lĩnh ở huyện Lục Yên tỉnh Yên Bái, Khối Núi Chúa, Sơn Đầu thuộc tỉnh Thái Nguyên. Nội dung nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu tập chung vào những hướng chính như sau: 1. Nghiên cứu đặc điểm địa chất của khối monzogabro đới Lô Gâm. 2. Nghiên cứu đặc điểm về thành phần khoáng vật monzogabro. 3. Nghiên cứu đặc điểm địa hóa của monzogabro. 4. Nguồn gốc và điều kiện thành tạo Monzogabro đới Lô Gâm Phƣơng pháp nghiên cứu: Để phục vụ những nội dung nghiên cứu trên, tác giả sử dụng một số phương pháp nghiên cứu ở ngoài thực địa và phương pháp nghiên cứu trong phòng: - Tổng hợp, phân loại và xử lý các số liệu trên cơ sở các tài liệu đã có. - Thu thập bổ sung mẫu ngoài thực địa. - Phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm. - Các phương pháp phân tích định lượng trong phòng thí nghiệm: Microzond, ICP-MS, - Xử lý số liệu trên cơ sở các phần mềm chuyên dụng: Excel, minpet, igpet, 5 Bố cục của luận văn gồm: Mở đầu Chương 1. Đặc điểm địa lý tự nhiên và lịch sử nghiên cứu đới Lô Gâm 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.2. Đặc điểm kinh tế nhân văn 1.3. Lịch sử nghiên cứu đới Lô Gâm và các thành tạo monzogabro Chương 2. Đặc điểm cấu trúc đới Lô Gâm 2.1. Vị trí địa chất, cấu trúc đới Lô Gâm 2.2. Địa tầng 2.3. Magma xâm nhập 2.4. Kiến tạo 2.5. Khoáng sản liên quan Chương 3. Cơ sở phân loại gọi tên đá và phương pháp nghiên cứu 3.1. Phân loại và gọi tên đá 3.2. Phương pháp nghiên cứu Chương 4. Đặc điểm địa chất và thành phần vật chất của monzogabro đới Lô Gâm 4.1.Đặc điểm địa chất của các khối nghiên cứu 4.2. Đặc điểm thành phần vật chất Chương 5. Nguồn gốc và điều kiện thành tạo của monzogabro đới Lô Gâm 5.1. Nguồn gốc của monzogabro 5.2. Nhiệt độ-áp suốt thành tạo của monzogabro Kết luận Tài liệu tham khảo 6 CHƢƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỚI LÔ GÂM 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.1. Vị trí địa lý Đới Lô Gâm bao gồm phần lớn diện tích của các tỉnh: Yên Bái, Tuyên Quang, Thái Nguyên và một phần của Hà Giang, Bắc Kạn.Với đối tượng nghiên cứu cụ thể là các thành tạo monzogabro nên phần nghiên cứu chi tiết của Học viên chỉ tập chung chủ yếu ở một sốkhu vực cụ thể: Khối Sơn Đầu thuộc huyện Đại Từ tỉnh Thái Nguyên, Khối Tích Cốc nằm ở phía tây nam huyện lỵ Hàm Yên khoảng 10 Km thuộc tỉnh Tuyên Quang và khối Tân Lĩnh nằm ở phía tây bắc cách huyện lỵ Lục Yên 3 Km thuộc tỉnh Yên Bái Hình 1.Sơ đồ vị trí địa lý khu vực nghiên cứu 1.1.2. Mạng sông suối Mạng sông suối khá dày, các sông lớn gồm có, sông Chảy, sông Lô, sông Gâm, sông Cầu và rất nhiều suối lớn [...]... đới Lô Gâm và Phú Ngữ được xếp vào Đới Tây Việt Bắc, bao gồm hai phụ đới, phụ đới Sông Lô và Phụ đới Sông Gâm 13 Trong phạm vi cấu trúc Lô Gâm khá phổ biến các thành tạo magma, trong đó chiếm ưu thế là granitoid cao nhôm kiểu Phia Bioc, tạo thành các xâm nhập phân bố dọc theo đới đứt gãy dạng vòng cung viền quanh cũng như phần trung tâm của cấu trúc Ngoài ra, trong những khu vực này còn phổ biến các. .. bắc, ngăn cách với vòm nâng biến chất Sông Chảy, xuất lộ móng tiền Cambri của nền Dương Tử Phía đông bắc và đông nam, cấu trúc Lô Gâm được bao bởi các trũng Mesozoi Sông Hiến và An Châu qua đới đứt gãy vòng cung Yên Minh - Phú Lương, các thành tạo địa chất của đới Lô Gâm chủ yếu là các trầm tích lục nguyên Ordovic-Silur và Devon: cát bột kết, sạn kết, đá phiến sét, đôi chỗ gặp cả đá phiến thạch anh-mica... Nghiên cứu thạch luận gắn liền với kiến tạo mảng; xuất phát từ những yêu cầu thực tế, việc nghiên cứu thạch luận đòi hỏi phải có sự kết hợp giữa hai hướng trên, đó cũng là nội dung chính của phương pháp nghiên cứu thạch luận học hiện đại: Phƣơng pháp nghiên cứu thạch luận nguồn gốc hiện đang được các nhà khoa học Nga, Nhật Bản và các nước Phương Tây vận dụng để phân chia các loạt và các kiểu đá magma,... dưới lên như sau: 16 Tập 1: Đá phiến sét xen kẽ với các lớp bột kết chứa vôi màu xám, xám lục Đá có dạng sọc, mặt lớp nhiều vảy mica trắng Dày 400 m Tập 2: Đá phiến sét, cát kết, bột kết màu xám lục xen kẽ đều đặn các lớp đá vôi sét Dày 800 m Tập 3: Đá phiến sét màu xám phân lớp mỏng xen các lớp cát kết thạch anh chứa vảy mica Dày 600 m Các đá của hệ tầng Thần Sa phân bố thành các dải nhỏ ở phía đông tờ... đến 10 %, ngoài ra các tính toán mô hình hóa cũng chỉ ra rằng trong quá trình phân dị kết tinh các thành tạo muộn sẽ giầu titan, điều đó giải thích sự hình thành quặng titanomagnetit- ilmenit ở khu vực khối Núi Chúa và khối nhỏ vệ tinh Sơn Đầu ở phía tây bắc 12 CHƢƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỚI LÔ GÂM 2.1 Vị trí địa chất, cấu trúc đới Lô Gâm Cấu trúc uốn nếp Lô Gâm, ĐBVN, tiếp giáp với đới trượt Sông Hồng... syenit nephelin, các xâm nhập kiểu thứ nhất và kiểu thứ hai chủ yếu phát triển ở khu vực Lục Yên và Tích Cốc, còn kiểu thứ ba phổ biến ở khu vực Chợ Đồn – Chợ Điền Như vậy các xâm nhập monzogabro mới được phát hiện và mô tả gần đây, các nghiên cứu về monzogabro trong khu vực đới Lô Gâm còn ít và chưa có nhiều công trình nghiên cứu chi tiết về chúng 11 Theo các nghiên cứu gần đây về monzogabro của khối... cho rằng các đá monzogabro sản phẩm kết tinh từ dung thể dư thừa sau khi đã hình thành các đá seri phân lớp, chúng là sản phẩm cuối cùng kết thúc quá trình hình thành khối Núi Chúa Về khoáng hóa liên quan, theo các kết quả nghiên cứu đã công bố trước đây, cho thấy các đá thuộc serie phân lớp và phần sâu chưa bóc lộ khối Núi Chúa có triển vọng Cu- Ni- PGM Trong quá trình nghiên cứu đã gặp các đá monzonitoit... bởi các loại quarzit, quarzit-sericit, quarzit- grafit màu trắng xám, phân lớp mỏng, đôi khi có cấu tạo khối Xen kẽ quarzit là các loại đá phiến thạch anh- mica, đá phiến grafit màu xám đen, đá sừng thạch anh-pyroxen, hiếm khi xen kẽ những lớp mỏng hoặc thấu kính đá hoa màu xám trắng, silic màu đen Bề dày khoảng 1000- 1200 m Tập 2 (O3-S1pn2) tương ứng với tập 4 và 5 trong mặt cắt chuẩn Gồm đá phiến thạch. .. các đá có thể thực hiện như: xác định dưới kính hiển vi phân cực, còn được gọi là phương pháp “modal analis”, từ những khoáng vật xác định được dưới kính hiển vi phân cực ta có thể gọi tên đá một cách chính xác 3.1.2 Phân loại và gọi tên đá theo thành phần hóa học Thành phần hoá học là cơ sở phân loại cơ bản của các đá magma nói chung và được tiến hành trực tiếp theo hàm lượng các oxyt tạo đá hay các. .. nơi xen đá phiến sét silic và đá phun trào mafic Dày 200 m Tập 2 Đá phiến sét , sét silic máu xám đen, xen bột kết, cát kết màu vàng Dày 300 m Tập 3 Đá phiến sét màu xám xanh Xen các lớp mỏng cát kết, bột kết dạng quarzit màu xám Đôi nơi có thấu kính đá vôi Dày 600 m Tập 4 Cát kết, bột kết màu màu xám sẫm xen đá phiến sét màu xám xanh Ít lớp kẹp đá phiến silic màu xám đen Dày 300-400 m Chứa bút đá Climacograptus . viên chọn tên luận văn với tiêu đề  Thạch luận các đá monzogabro đới Lô Gâm ’ Mục tiêu của luận văn : xác định nguồn gốc và điều kiện địa động lực của các đá monzogabro đới Lô Gâm và góp phần. Xuân Bao, 2008] đới Lô Gâm và Phú Ngữ được xếp vào Đới Tây Việt Bắc, bao gồm hai phụ đới, phụ đới Sông Lô và Phụ đới Sông Gâm. 14 Trong phạm vi cấu trúc Lô Gâm khá phổ biến các thành tạo. tế nhân văn 1.3. Lịch sử nghiên cứu đới Lô Gâm và các thành tạo monzogabro Chương 2. Đặc điểm cấu trúc đới Lô Gâm 2.1. Vị trí địa chất, cấu trúc đới Lô Gâm 2.2. Địa tầng 2.3. Magma xâm nhập