Vùng nghiên cứu trên bình đồ cấu trúc địa chất khu vực là một phức nếp lồi tương đối hoàn chỉnh, giới hạn phía tây tây nam là đứt gãy Sông Bứa, phía đông bắc là đứt gãy Sông Hồng, phía đông nam là đứt gãy Sông Đà. Tầng cấu trúc móng là các trầm tích lục nguyên xen ít carbonat bị biến chất tướng epidot amfibolit (hệ tầng Thạch Khoán PR3 1 tk) phân bố ở phần nhân phức nếp lồi. Ở hai cánh là các trầm tích lục nguyên Devon (điệp Bản Nguồn D1 bn), phun trào mafic Permi Trias (hệ tầng Viên Nam P2 T1 vn). Hoạt động magma chủ yếu là các thành tạo magma axit thuộc hệ Tân Phương.
CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÙNG THẠCH KHOÁN Vùng nghiên cứu bình đồ cấu trúc địa chất khu vực phức nếp lồi tương đối hoàn chỉnh, giới hạn phía tây - tây nam đứt gãy Sơng Bứa, phía đơng bắc đứt gãy Sơng Hồng, phía đơng nam đứt gãy Sơng Đà Tầng cấu trúc móng trầm tích lục nguyên xen carbonat bị biến chất tướng epidot - amfibolit (hệ tầng Thạch Khoán - PR3 - 1 tk) phân bố phần nhân phức nếp lồi Ở hai cánh trầm tích lục nguyên Devon (điệp Bản Nguồn - D1 bn), phun trào mafic Permi - Trias (hệ tầng Viên Nam - P2 T1 vn) Hoạt động magma chủ yếu thành tạo magma axit thuộc hệ Tân Phương Theo quan điểm kiến tạo mảng quan niệm tầng cấu trúc Proterozoi muộn - Paleozoi sớm Thạch Khoán trũng biển rìa phát triển móng Proterozoi sớm - thuộc đới nâng Sơng Hồng Fanxipan rìa phía bắc phần rift Sơng Đà - Địa tầng Hệ tầng Thạch Khoán (PR3 - 1 tk1) Đất đá hệ tầng Thạch Khốn chiếm diện tích chủ yếu vùng nghiên cứu Chúng lộ địa hình đồi núi thấp, với hai dải núi Ten Teo, Đồi Giòng Núi Bò Dai Hệ tầng Thạch Khốn chia làm phụ hệ tầng từ lên sau: 1.2 - Phụ hệ tầng (PR3 - 1 tk2) Chúng chiếm diện tích lớn vùng nghiên cứu bao gồm: đá phiến muscovit dạng sọc dải, xen lớp mỏng quaczit thấu kính amfibolit có màu lục xám, hạt nhỏ, bị ép phiến mạch Những nơi gần pegmatit phổ biến đới sừng hóa: sừng thạch anh - biotit, sừng thạch anh biotit - cordierit - plagioclas, dày - 10 m đới graizen chứa casiterit, số nơi (Phương Viễn) xuất fibrolit dạng bó, sợi Chiều dày phụ hệ tầng khoảng 300m 1.3 - Phụ hệ tầng (PR3 - 1 tk3) Phụ hệ tầng dày khoảng 150, bao gồm quaczit - xerixit hạt thô mịn, xen lớp mỏng đá phiến thạch anh - muscovit bị sừng hóa yếu tập quaczit dày 1.4 - Phụ hệ tầng (PR3 - 1 tk4) Chúng lộ Giáp Lai, Cự Đồng, Hang Trâu, Đào Xá, Xóm Chiềng Bề dày 230 m Phần đá vơi hoa hóa, hạt nhỏ, đá hoa dolomit chứa xerixit vi hạt Phần bị biến đổi nhiệt dịch mạnh mẽ, bao gồm tập đá hoa có tremolit, diopxit, scapolit nhỏ hạt nhỏ, vi hạt màu xám trắng, đôi chỗ chứa grafit cấu tạo khối Điệp nguồn (D1bn) Lộ phía Đơng bắc vùng nghiên cứu, gồm chủ yếu đá phiến sét xen bột kết, đá phiến sét vôi lớp cát kết hạt mịn Hệ Đệ Tứ Các thành tạo trầm tích Đệ Tứ chiếm diện tích lớn vùng, phân bố dọc theo sơng, suối, dòng tạm thời men theo chân đôi thoải, bao gồm thành tạo có nguồn gốc khác nhau: aluvi, deluvi, proluvi, eluvi, aluvi - proluvi, coluvi… Đáng kể tích tụ bở rời chứa đá quí sau đây: 3.1 - Tích tụ aluvi - proluvi Holocen (aQIV) Tích tụ aluvi - proluvi đại phát triển rộng rãi vùng nghiên cứu, dọc theo suối Dị Nậu, Đào Xá, Giáp Lai, Tân Phương, Cự Thắng, Thục Luyện,… Mặt cắt tích tụ chia làm lớp: - Lớp trên: dày 0,2 - 0,5m Đây lớp đất mùn thực vật pha cát, xen màu xám đen chứa tập hợp bào tử phấn hoa Holocen - Lớp giữa: dày 0,5 - 2m Bao gồm cát vàng hạt mịn đến thơ lẫn sạn, sỏi staurolit, granat, disten,… Trong tập chứa rubi, saphir hạt nhỏ - Lớp đáy (hạt thô): dày - 4m Bao gồm: cuội, tảng, sỏi, sạn lẫn cát, sét màu vàng sẫm Cuộilà staurolit, granat, disten mảnh đá Trong tập có chứa rubi, saphir với hàm lượng từ - 30 hạt/ 10 dm3 3.2 - Tích tụ deluvi - proluvi (dpQIV) Tích tụ tạo nên phối hợp dòng chảy tạm thời q tình suờn, chúng phát triển men theo chân sườn đồi thung lũng có dòng chảy tạm thời Trên đồ tích tụ tạo thành dải hẹp (chiều rộng 100 - 300m, chiều dài 0,5 - km) vùng Thục Luyện, Sơn Hùng, Dị Nậu Thành phần bao gồm: tảng cuội, dăm, sạn, cát, bột lẫn mùn thực vật, độ dài tròn kém, gần khơng phân hạng Trong thành tạo có chứa rubi, saphir hạt nhỏ Bề dày tích tụ từ - 5m - Các thành tạo magma xâm nhập Chủ yếu đá xâm nhập phức hệ Tân Phương đá phức hệ Ba Vì Phức hệ Tân Phương (PZ1tp) Diện lộ đá thuộc phức hệ nằm trọn nhân nếp lồi Thạch Khốn có ranh giới chỉnh hợp với tầng biến chất vây quanh tiếp xúc kiến tạo dọc theo đứt gãy Phức hệ Tân Phương gồm có pha sau: 1.1 - Pha 1: Plagiogranit biotit Chúng phân bố phổ biến Đá thường có kiến trúc granit (nửa tự hình) rõ, cấu tạo khối, phần ngồi rìa khối thường có cấu tạo phân dải rõ Thành phần khoáng vật trung bình: plagioclas (45 - 60%), thạch anh (25 35%), felspat kali (5 - 15%), biotit (5 - 8%), hoblen (ít - vài %), ngồi có epidot, clorit vài khoáng vật phụ khác (zircon, apatit, quặng) 1.2 - Pha 2: Granit biotit Pha thường sáng màu plagiogranit, cấu tạo khối gồm: felspat kali (ortoclas - ít, microclin) xấp xỉ plagioclas (30 - 35%), thạch anh (25 - 35%), biotit thường bị muscovit hóa (5%) 1.3 - Pha a - Granosienit: Đá sáng màu, lộ chỏm nhỏ, dạng mạch xuyên cắt đá pha pha Thành phần: felspat kali (60 75%), plagioclas (10 - 15%), thạch anh (5 - 15%), muscovit (vài %) Ngoài có pyroxen, zircon, granat khống vật quặng b - Granit - pegmatit: Trong vùng tìm thấy 360 thân pegmatit lớn nhỏ Những thân lớn dạng thấu kính kéo dài 100 - 800m, chiều rộng 20 60m, dày 10 - 50m Các thân mạch nhỏ có chiều dài - 20m, chiều rộng 0,02 - 2m Các thân pegmatit có dạng khác nhau: dạng lửa, tỏa tia, chùm mạch… có tính phân đới rõ rệt Pegmatit thường có cấu tạo khối, cấu trúc hạt lớn, nửa tự hình khảm Thành phần khống vật pegmatit chủ yếu thạch anh - felspat biotit Ngồi khống vật phụ khác beril, corindon, spinel, staurolit, disten,… Thành phần hóa học thuộc pha khác phức hệ Tân Phương có khác biệt rõ rệt, đặc biệt tỉ lệ K2O/ Na2O tăng dần từ pha sớm đến pha muộn (0,2; 1,2; 2,4) thay đổi đáng kể hàm lượng SiO2 Phức hệ Tân Phương xếp tuổi Paleozoi sớm theo số liệu phân tích tuổi tuyệt đối 564; 473 (đồng vị Pb): 298; 296 - 250; 206 triệu năm Riêng pegmatit Láng Đồng (1964) có giá trị 69 - 79 triệu năm thuộc thành tạo xâm nhập trẻ (Paleogen) Phức hệ Ba Vì (δ - vP2 - T1bv) Chúng chiếm diện tích nhỏ góc tây nam vùng nghiên cứu, bao gồm đá verlit, gabroverlit gabro diaba có thành phần chủ yếu pyroxen (50 - 70%) oluvin (50 - 30%) thường bị biến thành actinolit serpentinit - Biến chất Hoạt động biến chất vùng Thạch Khoán thuộc kiểu biến chất nhiệt động địa phương đặc trưng phân thành đới biến chất: staurolit - disten, granat, biotit clorit Hai đới đầu thuộc tướng epidot - amfibolit hình thành điều kiện T0: 550 - 6300 P: - 6,5 kbar, lại đới sau thuộc tướng đá phiến lục (Phan Trường Thị, 1975; Nguyễn Ngọc Liên, 1989) Các tổ hợp khoáng vật cộng sinh gồm: - Q - Mus - Bi - Gar - Dis - Q - Mus - Bi - Gar - Dis - Q - Mus - Bi - Gar - St - Dis - Q - Mus - Bi - Dis - Gar84+ - Bi60 - Q - Mus - Dis - St78 - Pl30 - Q - Bi55 - Mus - St80 - Gar82 - Pl25 - Pl - Hob - Gar - Bi - Q - Q - Mus - Bi - Gar - Q - Mus - Bi 10 - Hob - Pl - Ep ± Gar 11 - Cal - Tre - Q 12 - Cal - Dol - Tre Tổ hợp cộng sinh từ - có đặc điểm loại đá phiến kết tinh cao nhơm biến chất cao Còn tổ hợp cộng sinh 10 - 12 đặc trưng cho đá metacarbonat hoàn toàn phù hợp với tướng đá phiến lục Các đá phiến sét carbonat bị biến chất điều kiện phù hợp cho sinh thành corindon (Galguli, 1976) Ngoài số nơi Giáp Lai, Hang Trâu,… gặp plagioclasit sản phẩm biến chất trao đổi pegmatit granit với đá hóa (D.164/12) đá tremolit mica - Cấu trúc địa chất - đứt gãy Phức nếp lồi Thạch Khốn có dạng vòm kéo dài theo phương TB nâng cao so với trầm tích vây quanh Phần nhân bị granit Tân Phương chọc thủng Cánh đơng bắc có nhiều đứt gãy nhỏ Trường pegmatit phân bố chủ yếu gần nhân nếp lồi thuộc khu vực Hữu Khánh, Thạch Khoán, Dị Nậu, Mỏ Ngọt Địa hào Giáp Lai tạo thành khối sụt dạng bậc thang nằm nếp lồi Ten Teo Thục Luyện, gồm đá hoa dolomit có tremilit, actinolit, flogopit, fusit cắm dốc 50 - 700 xen kẹp đá phiến thạch anh mica Tại có mặt thân pegmatit đới, ổ sulfur (pyrit, chì, kẽm), grafit, vàng,… Nếp lồi Thục Luyện có dạng vòm gần cân xứng, cánh đông bắc thoải cánh tây nam Đây nếp lồi có đủ thành phần: Đá phiến kết tinh phần nhân, quaczit hai cánh, rìa cánh đơng nam có đá hoa phụ hệ tầng Thạch Khoán trường pegmatit phongphú Mỏ Ngọt Về đứt gãy vùng có hai hệ thống chính: TB - ĐN ĐB - TN Hệ thống TB - ĐN mang tính khống chế quặng hóa rõ ràng hình thành trước hệ thống ĐB - TN Ngồi vùng có đứt gãy dạng vòng ngăn cách đới cấu trúc Thạch Khốn với đới cấu trúc Địch Quả - Địa mạo Xét đặc điểm địa hình vùng Thạch Khốn chia thành dạng nguồn gốc sau: + Các dạng địa hình bóc mòn kiến trúc, hòa tan rửa lũa - xâm thực, xâm thực - bóc mòn + Các dạng địa hình tích tụ sơng, sơng - dòng tạm thời + Các bề mặt sườn thành tạo chủ yếu phá hủy đứt gãy kiến tạo, sườn khối dãy núi tổng hợp trình phát triển sườn + Các bề mặt tích tụ dòng tạm thời, sườn, hồ - đầm lầy Các yếu tố địa mạo có liên quan đến nguồn nguyên sinh nguồn chứa đá quí sau: 5.1 - Dạng địa hình bóc mòn - bề mặt san cổ Chúng thường phát triển đồi thấp có sườn thoải (10 - 150) đới phong hóa dày (5 - 12m) Tại khu vực Đồi Đao, Dị Nậu, Cây Đa Gợ, phát thấy beril quí, aquamarin trường pegmatit 5.2 - Các bề mặt tích tụ aluvi - proluvi Phát triển thung lũng Giáp Lai, Xóm Sem Thành phần bề mặt gồm lớp phủ mùn thực vật, tảng, cuội, cát chứa đá quí Dưới cuội sạn lẫn cát sét dày Lớp đá quí nằm tầng cuội sỏi cát đa khoáng Các mẫu trọng sa khu vực Làng Khánh, Giáp Lai, Xóm Sem gặp corindon (rubi, saphir) có kích thước nhỏ từ 0,01 đến 2mm 5.3 - Các địa hình tích tụ sườn - dòng tạm thời (proluvi - deluvi) Quan sát khu vực Đồi Giòng Chúng có diện tích nhỏ, vật liệu gồm tảng đá dăm, cuội, cát, sét Tại công trình hào khu vực Đồi Giòng phát thấy rubi, saphir từ đến vài hạt - Vỏ phong hóa Trong vùng nghiên cứu xảy q trình phong hóa mạnh mẽ Tùy nơi mà vỏ phong hóa có khác biệt bề dày, cấu tạo, đặc tính phân đới Liên quan đến nguồn nguyên sinh đá quí quan tâm nhiều đến đới phong hóa đá sau đây: 6.1 - Vỏ phong hóa phát triển đá phiến kết tinh đá phiến mica Thường dày 10 - 20 m, gồm đới: - Đới đá gốc - Đới saprolit, lẫn nhiều tảng, cục đá gốc trạng thái bị sét hóa dày 2,5 - 5m - Đới laterit dày - 2m - Đới thổ nhưỡng dày - 2m 6.2 - Vỏ phong hóa phát triển đá pegmatit Chúng dày gồm đới: - Đới pegmatit chưa phong hóa màu trắng, trắng phớt hồng rắn - Đới bán phong hóa có chỗ tảng pegmatit cứng, màu trắng đục, trắng xám, vụn bột, bở, dày 70 - 150m - Đới phong hóa gần hồn tồn thành đới kaolin màu nâu nhạt, hồng nhạt, mềm, dẻo mịnm dày - 30m Ở vùng đá vơi có vỏ terarosa sản phẩm q trình cacsto hóa gồm chủ yếu sét màu vàng nâu, dày không 5m ... TN Ngoài vùng có đứt gãy dạng vòng ngăn cách đới cấu trúc Thạch Khoán với đới cấu trúc Địch Quả - Địa mạo Xét đặc điểm địa hình vùng Thạch Khốn chia thành dạng nguồn gốc sau: + Các dạng địa hình... actinolit serpentinit - Biến chất Hoạt động biến chất vùng Thạch Khoán thuộc kiểu biến chất nhiệt động địa phương đặc trưng phân thành đới biến chất: staurolit - disten, granat, biotit clorit Hai... Hang Trâu,… gặp plagioclasit sản phẩm biến chất trao đổi pegmatit granit với đá hóa (D.164/12) đá tremolit mica - Cấu trúc địa chất - đứt gãy Phức nếp lồi Thạch Khốn có dạng vòm kéo dài theo phương