RÃNH SÂU ĐẠI DƯƠNG, QUÁ TRÌNH BIẾN CHẤT VÀ MỐI QUAN HỆ VỚI MAGMA TRONG KIẾN TẠO MẢNG NGUYỄN VĂN HỒN, Lớp Địa chất khống sản thăm dò, Khóa 34 Tóm tắt: Rãnh sâu đại dương (máng nước sâu) dạng địa hình lõm kéo dài hẹp nằm đáy đại dương Các máng nước sâu là nơi tiếp xúc với đới hút chìm, ranh giới mảng hội tụ Ở ranh giới hội tụ hai mảng thạch với chúi xuống mảng mang vỏ đại dương tạo nên trường địa nhiệt cao Kết tạo nên trường biến chất áp suất cao có thành phần phức tạp Cùng với trình xảy tượng tái nóng chảy phần mảng mang vỏ đại dương bề mặt manti chúng đưa lên bề mặt trái đất nhiều nước vật chất từ manti, sau bề mặt vỏ trái đất xảy trình biến chất nhiệt độ cao, áp suất thấp hình thành dãy núi lửa Biến chất áp suất thấp có thành phần phức tạp thường đôi với phần biến chất áp suất cao mang phần vật chất từ vỏ đại dương cổ Cung đảo đặc điểm riêng mảng hội tụ kèm theo đới động đất sâu, rãnh sâu đại dương thành tạo magma chủ yếu tholeit (tholeit cung đảo) mang tính kiềm vơi MỞ ĐẦU Các rãnh đại dương thường rộng từ đến Rãnh sâu đại dương (Trench) km bên độ cao xung quanh thềm đại yếu tố địa hình đặc biệt, dương Nơi sâu đại dương phần sâu đáy đại dương Các rãnh biết đến Challenger Deep rãnh sâu xác định ranh giới tự nhiên hội tụ Mariana với độ sâu 10.911 m bên bề mặt rắn Trái Đất hai mảng mực nước biển thạch (nơi mà nột mảng thạch Nhờ phát triển hoạt động chìm bên mảng khác chìm vào magma, vật liệu tạo vỏ lục địa giàu manti) Các mảng chuyển động SiO2 nhẹ đá mafic vỏ đại dọc theo ranh giới mảng hội tụ dương hình thành Các rìa lục địa tích với tốc độ hội tụ thay đổi khoảng từ cực có biểu tương tự Tại vài mm đến 10 cm lớn năm rãnh sâu có trầm tích với vật liệu đưa Một rãnh đánh dấu vị trí mà hút chìm từ bên tới, bề dày lớn, gọi turbidit phiến bị uốn cong bắt đầu giảm dần vào thường có dạng nhịp Các thành tạo bên phiến thạch khác Các chiếm vài vị trí rãnh sâu rãnh thường song song với cung đảo núi gờ nâng phía ngồi ngăn cản vận lửa cách cung núi lửa khoảng 200 km chuyển vật liệu trầm tích đến Rãnh sâu đại dương có độ sâu lớn cung Khi chìm xuống mơi trường cấp vật liệu trầm tích từ cung đảo nóng xuất hiện tượng nóng lục địa khơng đáng kể bị gờ nâng chảy phần manti nằm bề ngồi chắn Các thể trầm tích rãnh sâu mặt hút chìm, nóng chảy sinh đại dương thường có dạng nêm (terrane), magma axit hơn, nhẹ chúng vát nhọn phía đối diện với đại dương ngược lên bề mặt tạo dựng cung Các đới hút chìm (subduction) nghiêng với đảo núi lửa tholeit (tholeit cung đảo) góc 30o đến 90o Thường thường đới hút sâu magma granodiorit chìm có độ nghiêng 45o đến 60o hình thành Sơ đồ ranh giới mảng hội tụ Nhật Bản (theo tài liệu Miyashiro) Ý NGHĨA KIẾN TẠO CỦA Hầu hết nhận biết phản MỐI QUAN HỆ ÁP SUẤT - NHIỆT ĐỘ ứng khoáng vật với nhiệt độ, áp suất Biến chất ranh giới mảng - biến trình nghiên cứu thạch luận đá chất xảy tất ranh giới mảng biến chất đai tạo núi Nghiên cứu đá thạch Ở ranh giới mảng hội tụ biến chất trình quan trọng đai tạo núi Đai tạo núi phát triển rộng địa kiến tạo đai tạo núi gọi vùng biến chất Trong vùng Vùng biến chất chia biến chất thường tồn đới, người ta làm loại, gọi loại bản, đặc trưng gọi đới biến chất với đai tạo núi cho khác trường địa nhiệt: Áp suất thấp đặc trưng andalusit, áp suất độ dẫn nhiệt kết hợp độ trung bình đại diện kyanit (khơng có dẫn nhiệt với q trình di chuyển glaucophan) áp suất cao đại diện magma nước thể lỏng Thực tế tìm glaucophan jadeit (Miyashiro 1961) thấy nhiều khối granit vùng biến chất Đường cong địa nhiệt biểu diễn áp suất thấp Ước tính địa nhiệt 25oC/km đưa kết chắn chúi xuống vùng biến chất áp suất thấp, 20oC/km đối mảng mang vỏ đại dương hoạt với vùng biến chất áp suất trung bình động kiến tạo Nếu chúi xuống dừng lại 10oC/km vùng biến chất áp suất trường địa nhiệt tạm thời ngừng cao nghỉ Nếu phù hợp với điều kiện nói Ước tính trung bình nhiệt độ vùng biến chất áp suất cao vùng biến chất áp suất thấp >50oC/km với chúi xuống mảng mang vỏ đại Như kết giá trị cao dương với kết tạo nên đới động đất sâu (đới Benioff) Hình 2: Sơ đồ biểu diễn đường cong địa nhiệt biến chất áp suất thấp, trung bình cao (Biểu diễn quan hệ nhiệt độ - áp suất vỏ trái đất Theo tài liệu Miyashiro) 3 MAGMA TƯƠNG PHẢN thành tạo đới đá biến chất áp suất cao GIỮA ĐỚI BIẾN CHẤT ÁP SUẤT Đá mafic siêu mafic gặp nhiều CAO VÀ THẤP đới ophiolit Trong đới áp suất trung bình Theo quan điểm bỏ qua thành tạo đá trung gian Sự tương liên hệ magma với đá biến chất phản đá magma rõ ràng đới không gian liên quan pha magma biến chất vành đai Thái Bình Dương khác Sản phẩm kết hợp Biến chất đặc điểm rõ ràng magma axit hợp chất tức đai tạo núi bao gồm đới biến chất áp (granit, riolit, dacit andesit) khu suất cao Do vấn đề đới ophiolit vực chiếm ưu đá biến chất áp suất gắn liền với đá biến chất áp suất cao thấp đá magma mafic siêu mafic Sơ đồ cặp đôi đới biến chất Nhật Bản (theo tài liệu Miyashiro) ĐỚI BIẾN CHẤT ÁP SUẤT THẠCH LUẬN ĐÁ NÚI LỬA THẤP VÀ CUNG ĐẢO NÚI LỬA CỦA CUNG ĐẢO Những vùng xuất loạt Các loại đá núi lửa - Trong nửa đầu biến đổi lớn đặc điểm từ kiểu bề mặt kỷ 20 có quan hệ núi lửa cung đá biến chất áp suất thấp đến dãy núi lửa đảo rìa lục địa tích cực gồm có lượng lớn cung đảo hoạt động rìa lục địa basalt, andesit, dacit, ryolit, tích cực hàm lượng SiO2 kali đá gốc tăng lên hàm lượng MgO Trong giáo trình thạch học định Fe2O3+FeO đá gốc bị giảm nghĩa tên andesit thành phần bậc Bawen 1928 quan tâm đến bậc giới hạn SiO2 chúng, bảng màu miêu tả trình phân đoạn loạt kết tỷ số plagioclas - fenspat kiềm - tinh mối quan hệ chủ yếu, sáng khoáng vật silic Trong định nghĩa màu sắc khống vật sẫm màu Khoáng loạt đá núi lửa bao gồm andesit vật màu có thứ tự kết tinh theo thứ tự thành viên Tuy nhiên andesit Olivin - pyroxel thoi - pyroxen xiên - định nghĩa đặc trưng hoá học khác amphibol - biotit Đá núi lửa thường loại khác đặc tính khống vật khác kiềm đá kiềm vơi loạt khác Những vị trí Fener (1929) đáng ý không xa loạt đá phân loại Wager Deer (1939) chứng minh đồng hoá vào nguồn gốc malti Bởi tượng có thực tholeit đá núi lửa nên Macdonald 1960 đề nghị dùng khơng có kali khác biệt với đá kiềm tên hawaiite mugearite cho tên gọi đá kiềm vơi Các tholeit andesit loạt đá kiềm Carmichael 1964 không tăng thành phần SiO2 thay trang 442 đặt tên icelandite cho andesit Iceland, Taylor White 1965 chấp lượng đáng kể Fe2O3+FeO giai nhận tên cho andesit loạt đoạn sớm trình kết tinh Các đá tholeit Trong cách dùng tên andesit có có olivin pyroxen khoáng vật thể bị giới hạn đến andesit loạt kiềm màu khơng có vơi Bởi sư dung loạt amphibol biotit Các tholeit thường bao đá núi lửa cung đảo rìa lục địa gồm nhiều đá mafic khơng có đá trung tính Loạt tholeit bao gồm basalt đá axit, ngược lại đá kiềm tholeit, I lượng celandite dacit, lượng vơi thường chủ yếu đá trung tính SiO2 chúng từ 48-63% acit Basalt kiềm vài khu vực có tỷ số Loạt kiềm vôi bao gồm chủ yếu K2O/Na2O thấp đơn vị nơi andesit dacit, ryolit Lượng SiO khác trường hợp khác có tỷ số chúng từ 52-70% K2O/Na2O gần với đơn vị Joplin 1964 Loạt kiềm vơi nghĩa Jakes White 1969, 1972 có chấp rộng có Peacock 1931 kiềm nhận tên shoshonit cho nhóm muộn vơi cho 56-67% Đá loạt gồm basalt kiềm có augit, pigeonite (đơi có pyroxen thoi) địa khối Sugamura (1960,1968), Dickinson 1968 mở rộng giàu sắt giai đoạn loạt kiềm vôi loại trừ phần nhỏ đới kết tinh nơi giả có trước vài q thuộc loạt chứa pyroxen thoi (khơng có trình bao gồm hỗn nhiễm pigeonite) địa khối giàu Kuno 1959,1960 sắt phần nhỏ đới kết tinh Bảng Trong trưởng thành bình ổn hoạt so sánh hợp phần hoá học động cung đảo đông bắc Nhật Bản icelandite loạt andesit Kamshaca tính chất thạch học loạt loạt với tương tự SiO2 chúng tholeit, loạt kiềm vôi loạt kiềm xuất đông bắc cung Nhật Bản dạng từ đại dương Loạt kiềm phân chia thành đến phía lục địa đai núi lửa, tóm tắt loạt phụ: nhận biết điều tra chi tiết đai núi lửa A: Nhóm kiềm sodic bao gồm đơng bắc cung Nhật Bản cung cấp basalt olivin kiềm hawailite, mugearite, Kawano, Yagi Aoki (1961, 1963) trachit riolit kiềm Trong đới rìa đại dương (tên gọi đới B: Nhóm shoshonit bao gồm Nazu) đai núi lửa, đá tholeit sololeit, latit lơxit đá kiềm vơi, hợp phần hố Tổ hợp khác cung đảo học tương tự loạt tholeit với hàm núi lửa, cung đảo có đới động đất sâu lượng SiO2 loại trừ giàu sắt giai hướng phía lục địa đông bắc nhật đoạn tiến hố giữ vị trí bản, đảo Kurin Indonesia đá núi lửa có loạt tholeit (bảng 2) Đá kiềm vôi khuynh hướng tăng hàm lượng kiềm lượng K2O cao đá tholeit kết phía lục địa Nói cách khác kiềm tổng hợp Đới rìa lục địa đai núi lửa có đặc kiềm chúng tỷ số K/Na bậc điểm vắng mặt tholeit tiêu biểu (đặc bão hoà SiO2 đá núi lửa có khuynh trưng điển hình) phong phú chiếm hướng tăng phía lục địa Nếu chủ yếu đá thuộc loạt kiềm vôi (đặc so sánh đá với lượng SiO2 biệt andesit) có lượng K2O cao chúng liên quan đặn hợp tỷ số Fe2O3/FeO cao tholeit phần trung bình đá núi lửa từ 55- đá kiềm vôi đồng hành đới rìa đại 57,5% SiO2 từ cung đơng bắc Nhật Bản dương Những đá loạt tholeit không (Yagi, Kawano Aoki 1963) chứa đựng chứa horblen biotit đá kiềm nhiều cung đảo khơng tồn vơi rìa lục địa chứa horblen biotit thơng đá núi lửa xem xét thường Basalt thuộc nhóm kiềm sodic xảy gần rìa lục địa hạn chế đai núi lửa Miocen Pliocen tính chất thạch học Đá núi lửa thuộc loạt kiềm vôi đông bắc Nhật Bản tương tự tính Đệ phát triển khu vực tạo núi (bảng 3) Sự tứ hình điều gợi ý xuất đá kiềm vơi số lớn vị trí mảng hút chìm khơng số đá andesit ryolit hướng gợi thành tạo từ Miocen ý cung đảo đới lục địa hoạt động, Loạt kiềm vơi tự nhiên - tính trạng khơng ghi đá đặc điểm basalt kiềm vôi không không chiếm cung chưa trưởng thành rõ ràng, nhiều núi lửa phun lên loạt kiềm chứa bảng bàn đến vơi khơng có basalt, loạt bắt đầu phần sau với andesit Nockold Allen (1953) tìm Đá núi lửa thuộc loạt kiềm vơi nhiều biểu đồ cho acit đá trung giống với đá granit hợp phần hoá học, gian loạt kiềm vôi rơi vào đường cong đai tạo núi Nó phát phẳng cho khu vực Họ giải thích điều nguyên từ magma andesit (diorit) ví gợi ý magma gốc đá dụ Nockold Allen 1953, Dickinson trunng gian (như andesit diorit) 1970) liên quan đến đá granit hợp phần với SiO2 = 52-56% cho kết hợp không thay đổi khác đá mafic nhiều loạt sớm, cung đảo rìa lục địa đá núi tích tụ kết tinh sớm Green lửa có tồn biến đổi đá Ringwood (1966, 1968) chứng minh thực granit chứng minh Moore 1959 tiễn thành hệ magma andesit Moore Grantz Blake 1961 bờ nguyên thủy biển phía tây bắc Mỹ Taneda Nhật Kuno 1960 đề xuất tên đá Bản basalt cao nhôm cho đá basalt thông Phác đồ kiểm tra thay đổi thường hợp phần hoá học phân magma - magma nguyên nhân gây núi chia địa lý tholeit basalt olivin lửa cung đảo hoạt động rìa lục địa kiềm Điều có nghĩa basalt cao tạo vài liên quan nguồn gốc đới nhôm phải basalt gốc thuộc loạt kiềm hút chìm Từ đá núi lửa đặc biệt vơi (ví dụ Jakes White 1972, Aoki loạt kiềm vôi vào cung núi lửa Oji 1966, Kuno 1968) Osborn (1962) liên quan trực tiếp tới đới hút chìm ví dụ nhấn mạnh điều quan trọng oxy magma andesit nguyên thuỷ dẫn đến kết dẫn xuất tholeit loạt đá kiềm vôi loạt tạo nóng tương tự magma basalt (ông chảy phần vỏ đại dương dạng dùng tên gabro xâm nhập dạng vỉa cho nâng cao hầu hết lớp đới hút chìm đá loạt tholeit hình Magma basalt loạt tholeit loạt địa biển rìa Trong bao gồm kiềm tạo thành tái thành tạo liên quan đến rãnh sâu đại dương nóng chảy phần vật chất ỏ sâu terrane, mảng nhỏ hoặc phần bên malti Vỏ đại vi mảng nằm vùng biển rìa khối dương cấu tạo loạt tholeit biển Phu Hoạt, Sông Mã… nhà kiến sâu có lẽ lớp peridotit bên tạo nghiên cứu đưa vào văn liệu địa chất thạch bị xuống malti Việt Nam (Lê Như Lai 1983) Vỏ đại dương với cấu tạo tholeit vùng biển thẳm bên có lẽ lớp peridotit thạch chịu đựng thời kỳ thay đổi ngày tăng độ sâu áp suất Trạng thái cân trạng thái nóng chảy trạng thái rắn chuyển sang chế độ áp suất khác Những kết thí nghiệm gần nóng chảy peridotit áp suất lớn bão hồ silicat khơng mức (thí dụ ) Sự kiện với điều kiện nhiệt P-T, cấu tạo đá magma có khuynh hướng giảm bớt hàm lượng kiềm cân đối cửa nóng chảy ngày tăng dần Áp suất thay đổi nóng chảy biến đổi thích hợp với độ sâu xuống mảng, với kết thay đổi cấu tạo đá núi lửa đảo KIẾN TẠO MẢNG Ở VIỆT NAM Ở Việt Nam người đưa “ánh sáng” thuyết Kiến tạo nảng vào văn liệu địa chất Lê Thạc Xinh, Tạ Hoàng Tinh (1974) Qua văn liệu cơng bố nhận thấy lãnh thổ Việt Nam trình phát triển địa chất kiến tạo chủ yếu thuộc lục ... vật với nhiệt độ, áp suất Biến chất ranh giới mảng - biến trình nghiên cứu thạch luận đá chất xảy tất ranh giới mảng biến chất đai tạo núi Nghiên cứu đá thạch Ở ranh giới mảng hội tụ biến chất trình. .. giới mảng hội tụ biến chất trình quan trọng đai tạo núi Đai tạo núi phát triển rộng địa kiến tạo đai tạo núi gọi vùng biến chất Trong vùng Vùng biến chất chia biến chất thường tồn đới, người ta... CAO VÀ THẤP đới ophiolit Trong đới áp suất trung bình Theo quan điểm bỏ qua thành tạo đá trung gian Sự tương liên hệ magma với đá biến chất phản đá magma rõ ràng đới không gian liên quan pha magma