Phân loại đá magma thạch học đá magma

Đến cuối thế kỷ 19, một số nhà khoa học đã dựa trên thành phần hóa học để phân loại các đá magma như Levinxon Letxin (1890, 1896, 1898) phân chia các đá magma ra các nhóm đá siêu bazơ, bazơ, trung tính và acid. Trong mỗi nhóm lại tiếp tục phân ra các loại: kiềm đất, kiềm đất có nhôm, trung tính và kiềm. Việc phân loại, gọi tên các loại đá mácma có ý nghĩa quan trọng về mặt địa chất do: • Các khoáng vật và tính chất hóa học tổng thể của chúng cung cấp thông tin về thành phần của lớp vỏ trái đất tại những đá mácma được hình thành cũng như các điều kiện về nhiệt độ và áp suất hình thành nên đá và thông tin về các loại đá trước đó bị nóng chảy; • Niên đại tuyệt đối của chúng có thể được xác định bằng các phương pháp xác định niên đại bằng phóng xạ khác nhau và vì thế có thể so sánh với các địa tầng địa chất cận kề, cho phép miêu tả lại thời gian diễn ra các sự kiện một cách tương đối chính xác; • Các đặc điểm của chúng thông thường được đặc trưng bởi các điều kiện của môi trường kiến tạo cụ thể, cho phép tái tạo lại các mô hình kiến tạo (Xem thêm kiến tạo mảng);

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ii DANH MỤC BẢNG iii CHƯƠNG KHÁI NIỆM, LỊCH SỬ PHÂN LOẠI ĐÁ MAGMA .1 1.1 Khái niệm 1.2 Lịch sử phân loại đá magma CHƯƠNG CÁC NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI, GỌI TÊN ĐÁ MAGMA 2.1 Nguyên tắc phân loại 2.1.1 Theo dạng nằm địa chất, đá magma phân loại: 2.1.2 Dấu hiệu kiến trúc 2.1.3 Thành phần hóa học 2.1.4 Thành phần khoáng vật 2.2 Hệ thống phân loại đại đá magma 2.2.1 Hoàn thiện hệ thống phân loại đá magma theo thành phần khoáng vật 2.2.2 Hệ thống hóa đá magma theo thành phần hóa học 12 2.3 Các loạt (serie) kiểu (type) magma: .17 2.3.1 Các loạt magma: .17 2.3.2 Các kiểu (type) magma: 24 2.4 Phân loại nguồn gốc đá granit 30 2.4.1 Các loạt granit: 30 2.4.2 Các kiểu thạch luận granit: 31 2.4.3 Các kiểu kiến tạo granit: 36 KẾT LUẬN 40 TÀI LIỆU LIỆU THAM KHẢO .41 DANH MỤC HÌNH Hình Các đá xâm nhập Hình Các đá núi lửa .10 Hình 3: Biểu đồ (Na 2O+K2O) – SiO2 (TAS) phân loại gọi tên đá phun trào (theo Le Bas, 1986) 14 Hình 4: Biểu đồ K 2O - SiO2 phân chia loạt magma kiềm-vôi (theo Peccerillo Taylor, 1976) .15 Hình 5: Biểu đồ phân chia đá phun trào cao magne 15 Hình 6: Biểu đồ Rb-Ba-Sr (theo Twist Kleeman, 1989) 17 Hình 7: Biểu đồ (Na 2O+K2O) - SiO2 phân chia loạt magma (theo McDonald, 1968; Irvine Baragar, 1971) (SA: loạt kiềm; AL: loạt kiềm)22 Hình 8: Biểu đồ AFM phân chia loạt magma (theo Irvine Baragar, 1971) (TH: loạt tholeit; CA: loạt kiềm-vôi) 23 Hình 9: Biểu đồ phân chia loạt magma (theo Miyashiro, 1971) ( TH: loạt tholeit; CA: loạt kiềm-vôi) 23 Hình 10 : Biểu đồ phân chia kiểu magma (theo Pearce, 1977) ( CO: lục địa, OI: đảo đại dương, ORF: dãy núi đáy đại dương, OR: tạo núi, SCI: đảo trung tâm tách gãn) 26 Hình 11: Biểu đồ phân chia kiểu magma (theo Pearce Cann, 1977) OFB: basalt đáy đại dương, LKT: basalt tholeit thấp kali, CAB: basalt kiềmvôi, WPB: basalt nội mảng 27 Hình 12 : Biểu đồ phân chia kiểu magma (theo Pearce J.A Cann J.K, 1973) OFB: basalt đáy đại dương, LKT: basalt tholeit thấp kali, CAB: basalt kiềm-vôi, WPB: basalt nội mảng .27 Hình 13: Biểu đồ phân bố nguyên tố đất (đối sánh với chondrit) kiểu basalt khác .29 Hình 14: Biểu đồ phân bố nguyên tố không tương hợp (đối sánh với NMORB) kiểu basalt khác (theo Pearce, 1983) .29 Hình 15: Biểu đồ ACF phân chia kiểu granit (I, S) (theo Chappell B.W WhiteA.J.R., 1974) .33 Hình 16: Biểu đồ phân bố nguyên tố không tương hợp (so sánh với NMORB) kiểu granit (M, I, S, A) (theo Condie K.C., 1989) 35 DANH MỤC BẢNG Bảng Phân biệt andesit với basalt .12 Bảng bão hòa silic loạt kiềm 14 Bảng Nhóm đá charnokit 16 Bảng Nhóm đá lamprophyr 16 Bảng Các đặc điểm chủ yếu thành phần hóa học & khống vật đá magma loạt TH, CA, SA & AL 24 Bảng Các đặc điểm chủ yếu kiểu thạch luận granit 36 CHƯƠNG KHÁI NIỆM, LỊCH SỬ PHÂN LOẠI ĐÁ MAGMA 1.1 Khái niệm Với lịch sử 4.5 tỷ năm hình thành vận động, phát triển, Trái đất trải qua q trình tiến hóa, với nhiều hoạt động địa chất xảy ra, dẫn đến cấu trúc ngày gồm lớp: Trong nhân Trái đất (độ dày 3470 km, gồm có nhân nhân ngồi), lớp Manti nóng chảy thể lỏng ngồi Vỏ Trái đất (5-70 km) Vỏ phần cứng Trái đất cấu tạo từ nhiều lớp có thành phần khác Có kiểu vỏ: vỏ lục địa vỏ đại dương, có lớp trầm tích, bazan Riêng vỏ lục địa cịn có thêm lớp granit Các lớp cấu tạo từ loại đá bản: magma, trầm tích, biến chất khác thành phần khoáng vật, phương thức kết hợp điều kiện thành tạo Trong đó, khống vật hợp chất hóa học thành tạo q trình địa chất, có thành phần tương đối ổn định, có tính chất hóa lý xác định Ðá magma (igneous rocks) xem nguồn cội đá khác Tên gọi xuất phát từ tiếng Latinh (ignis) nghĩa lửa hình thành từ nguội lạnh khối nóng lỏng hay nói khác q trình ngưng kết silicat nóng chảy xảy lịng bề mặt Trái Đất Q trình đơng nguội tạo đá có khống vật kết tinh rõ ràng không kết tinh tùy thuộc vào môi trường mà khối magma đông nguội, dựa vào người ta ta phân ra: đá xâm nhập phun trào Macma có nguồn gốc từ manti Trái Đất từ loại đá tồn trước bị nóng chảy thay đổi nhiệt độ áp suất cực cao Trên 700 loại đá mácma miêu tả lại, phần lớn chúng tạo gần bề mặt lớp vỏ Trái Đất Vào giai đoạn đầu hình thành Trái đất, tất đá magma Khi chúng nằm đưới sâu, thành tạo nhiệt độ áp suất giảm từ từ tạo thành khối đá magma xâm nhập (batholit), phun trào mặt đất trình hoạt động núi lửa với nhiệt độ áp suất giảm đột ngột tạo nên đá magma phun trào Quá trình tạo nên số loại đá như: Thủy tinh tự nhiên, Obsidian, bazan (khoáng vật Peridot nằm đá bazan Lâm Đồng, nơi núi lửa hoạt động)… Ở giai đoạn cuối trình kết tinh đá magma, dung thể magma trở nên giàu chất bốc kim loại Từ dung thể kết tinh nên loại đá đặc biệt có kích thước hạt lớn chứa nhiều khoáng vật quý hiếm, gọi Pegmatit Trong thể Pegmatit chứa nhiều chất khí tạo nên mơi trường kết tinh cho nhiều loại khống vật, khai thác gặp nhiều loại đá quý khác Saphir, Tourmalin, Garnet, thạch anh, felspar, Topaz, Peridot, Zircon …hình thành thể Pegmatit Những khối magma xâm nhập sâu (phần giáp ranh lớp Vỏ lớp Manti) đưa lên bề mặt đường nứt lớn vỏ đường dẫn đặc biệt Thường đới hút chìm đới căng giãn vỏ Thi thoảng chất khí tích đọng dẫn magma lên bề mặt, trình tạo nên vụ nổ lớn ống nổ (Diatrem) Đây số lý đá quý thành tạo sâu lòng đất lại vận chuyển lên bề mặt Trái đất Ngoài ra, xung quanh khối magma xâm nhập tồn hệ thống khe nứt với nhiều kích thước khác từ vài chục cm đến hàng mét, tích nhiều chất khí nước Những vật liệu thành tạo nhiệt dịch có chứa nhiều nguyên tố kim loại Au, Ag, Hg, Pb, Zn, Sn…Khi chúng nguội hoàn toàn kết tinh lại thành mạch thạch anh có khoáng vật mang kim loại quý đá quý 1.2 Lịch sử phân loại đá magma Trong thạch học dấu hiệu sau lựa chọn làm sở để phân loại đá: dạng nằm đá (tức dấu hiệu địa chất); kiến trúc đá; thành phần hóa học khống vật đá Các tác giả Ziken (1866), Rôzenbut (1877), Misen Levi (1879)… vào thành phần khoáng vật tức dựa chủ yếu vào có mặt hay vắng mặt khống vật đá xây dựng bảng phân loại đá magma mà không ý tới quan hệ số lượng chúng Đến cuối kỷ 19, số nhà khoa học dựa thành phần hóa học để phân loại đá magma Levinxon - Letxin (1890, 1896, 1898) phân chia đá magma nhóm đá siêu bazơ, bazơ, trung tính acid Trong nhóm lại tiếp tục phân loại: kiềm đất, kiềm đất có nhơm, trung tính kiềm; Cross, Idings, Pirsson Washington (1900) đưa phương pháp C.I.P.W, với nội dung chủ yếu là: từ số liệu phân tích hóa học tính thành phần khống vật “tiêu chuẩn”; Holmes (1920) Shand (1927) trước tiên vào độ bão hòa silic để phân chia loại đá, sau chủ yếu theo đặc điểm số lượng khoáng vật màu felspat để phân loại tỷ mỉ hơn; Johansen (1931) dựa tỷ lệ khoáng vật màu khoáng vật sáng màu phân lớp đá khác Các lớp lại phân chia thành (họ) vào tỷ lệ khoáng vật thạch anh, felspatoid chia thành nhóm; Niggli (1931) dựa thành phần khoáng vật thật modal để phân loại với điểm khác gộp albit orthoclas vào nhóm felspat kiềm; Bôgatikov nnk (1981) phân chia đá magma dựa thành phần khống vật hóa học chúng nhiều người áp dụng, đặc biệt Liên Xô (cũ), gồm đơn vị phân loại: lớp đá (phun trào, xâm nhập), nhóm đá (siêu mafic, mafic, trung tính acid), loạt đá (bình thường, kiềm kiềm) họ đá; Streckeisen Le Maitre (1980, 1984) hoàn thiện hệ thống phân loại đá magma dựa thành phần khoáng vật (modal normativ) thành phần hóa học chúng theo tổng lượng kiềm (Na 2O + K2O) SiO (biểu đồ TAS) Hệ thống phân loại chấp thuận Hội nghị ĐCQT để phổ biến sử dụng toàn giới CHƯƠNG CÁC NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI, GỌI TÊN ĐÁ MAGMA 2.1 Nguyên tắc phân loại 2.1.1 Theo dạng nằm địa chất, đá magma phân loại: - Đá xâm nhập: kết tinh sâu bề mặt trái đất - Đá nông: tạo nên thể nhỏ thể tường, thể mạch, - Đá phun trào: kết tinh bề mặt 2.1.2 Dấu hiệu kiến trúc Dấu hiệu kiến trúc có tác dụng làm sáng tỏ dạng nằm địa chất đá (thí dụ: kiến trúc thủy tinh đặc trưng cho đá phun trào) Tuy nhiên dấu hiệu kiến trúc khơng hồn tồn trùng với dạng nằm địa chất, lẽ loại đá có thành phần hố học khống vật có nhiều dạng kiến trúc khác 2.1.3 Thành phần hóa học Căn vào thành phần hóa học, phân chia đá magma hai nhánh lớn: magma silicat magma phi silicat a- Dựa vào hàm lượng oxit silic (SiO 2), đá magma silicat phân bốn nhóm nhóm đá chủ yếu: Nhóm đá acid với hàm lượng SiO > 65% Nhóm đá trung tính với hàm lượng SiO = 52 - 65% Nhóm đá bazơ với hàm lượng SiO = 40 - 52% Nhóm đá siêu bazơ với hàm lượng SiO < 40% b- Mỗi nhóm đá lại tùy theo tổng lượng kiềm mà phân thành hai loạt đá bản: loạt đá bình thường hay kiềm đất loạt đá kiềm 2.1.4 Thành phần khoáng vật Trong việc xác định cụ thể tên đá magma dấu hiệu vơ quan trọng thành phần khống vật a- Căn vào có mặt hay vắng mặt số khoáng vật tạo đá chủ yếu (thạch anh, felspat, olivin, pyroxen, nephelin, ) phân ra: - Các đá giàu thạch anh, ứng với đá acid - Các đá chứa khơng chứa thạch anh, ứng với đá trung tính - Các đá chứa plagioclas bazơ nhiều khoáng vật màu ứng với đá bazơ - Các đá khơng chứa felspat, có pyroxen olivin, ứng với đá siêu bazơ - Các đá có chứa felspatit khoáng vật kiềm, ứng với nhánh đá kiềm b- Zavaritski (1955) vào thành phần khoáng vật thành phần hóa học đá magma chia nhóm đá sau: + Nhóm đá siêu bazơ, peridotit + Nhóm đá bazơ gabro - basalt + Nhóm đá trung tính diorit - andesit + Nhóm đá acid granitoid - ryolit gồm hai phụ nhóm: a Granit - ryolit b Granodiorit - dacit + Nhóm syenit - trachyt + Nhóm syenit có felspatoid - fonolit + Nhóm gabroid kiềm + Nhóm đá magma phi silicat Ranh giới nhóm đá nêu mang tính chất qui ước, thực tế chúng xuất nhiều dạng đá trung gian Trong nhóm đá, vào dạng nằm (đặc điểm địa chất) lại phân ra: đá sâu, đá nông đá phun trào Các đá nông tạo nên thể xâm nhập nông, bao gồm thể tường, đá mạch Trong số đá mạch cần phân loại: - Đá mạch sáng màu chứa khống vật màu, đá mạch dạng aplit, pegmatoid - Đá mạch chứa nhiều khống vật màu hơn, đá mạch lamprophyr Đá phun trào thường chia làm hai loại: phun trào kiểu cũ phun trào kiểu mới, tương ứng với mức độ biến đổi thứ sinh chúng Điều thể rõ qua tên gọi đá Tên đá phun trào kiểu cũ thêm chữ: * porphyr đá có chứa felspat kali dạng ban tinh * porphyrit đá không chứa felspat kali * aphyr aphyrit đá không chứa ban tinh 2.2 Hệ thống phân loại đại đá magma Ngay từ kỷ 19 có nhiều tác giả đề cập tới việc hệ thống hóa đá magma Việc phân chia chúng trước hết dựa thành phần hóa học thành phần khống vật chúng Thực tế, việc xác định thành phần khoáng vật đá thực hai cách: - Xác định xác thành phần khống vật tạo đá kính hiển vi phân cực, gọi phương pháp “modal analis” - Tính tốn thành phần khống vật chuẩn từ thành phần hóa học chúng, phương pháp “normal analis’ 2.2.1 Hoàn thiện hệ thống phân loại đá magma theo thành phần khoáng vật a- Cơ sở phân loại biểu đồ tam giác kép Streckeisen A - Giáo sư trường Đại học Bernơ - Thụy Sĩ tiến hành thông qua Hội nghị ĐCQT Montreal (1972) dựa thành phần khoáng vật tạo đá sáng màu xác định xác kính hiển vi phân cực (modal analis) theo quan điểm sau: việc hệ thống hóa phân loại phải phù hợp với hồn cảnh tự nhiên; nhà địa chất hiểu dễ dàng; việc sử dụng chúng phải đơn giản, thuận tiện Các chữ sử dụng biểu đồ tam giác kép QAPF ký hiệu sau: Q = thạch anh (hoặc triđimit kritstobalit đá núi lửa) A = felspat kiềm (felspat kali + anbit có số hiệu - An) P = plagioclas (có số hiệu từ - 100 An) F = Felspatoid Với Q + A + P = 100 (tam giác phía trên) A + P + F = 100 (tam giác phía dưới) Biểu đồ sử dụng cho đá sáng màu, với hàm lượng khoáng vật màu (M) < 90% phần nửa (QAP) phân bố đá kiềm-vơi, cịn nửa (AFP) đá kiềm, bao gồm 15 trường tiếp tục phân chia trường phụ Cần ý điểm đá xâm nhập (pluton) đá phun trào (vunkanit) phân bố trường, mà không phân chia chúng trường riêng biệt Các dạng đá chủ yếu phân chia biểu đồ Streckeisen (QAPF) với hàm lượng khoáng vật màu (M) < 90% sau: (số thứ tự tương ứng ghi biểu đồ) - Các đá xâm nhập 1- Đá thạch anh (quarzilit, silicit) 1b Granit giàu thạch anh 2- Granit felspat kiềm 3- Granit 4- Granodiorit 5- Tonalit 6- Syenit felspat kiềm 6* Syenit thạch anh felspat kiềm 6’ Syenit felspat kiềm chứa foid 7- Syenit 7* Syenit thạch anh 7’ Syenit chứa foid 8- Monzonit 8* Monzonit thạch anh 8’ Monzonit chứa foid 9- Monzodiorit/monzogabro 9* Monzodiorit/gabro thạch anh 9’ Monzodiorit/gabro chứa foid 10- Diorit/gabro/anortozit 10* Diorit/gabro/anortozit thạch anh 10’ Diorit/gabro/anortozit chứa foid 11- Syenit foid 12- Monzosyenit foid 13- Monzodiorit/monzogabro foid 14- Diorit/gabro foid 15- Foiđolit Những nguyên tố không tương hợp (incompatible) nguyên tố tập trung mạnh pha lỏng q trình nóng chảy phần kết tinh phân dị, chúng đóng vai trị quan trọng việc nghiên cứu đá magma, thành phần nguồn lịch sử tiến hóa magma Rất nhiều nguyên tố không tương hợp nguyên tố linh động (mobile), nguyên tố dễ dàng di chuyển trình thứ sinh trình biến đổi biến chất đá Các nguyên tố linh động là: K, Rb, Sr, Ba, Cs, U, Pb Các nguyên tố không tương hợp tương đối không linh động (ỳ) bao gồm nhóm nguyên tố đất (REE), nguyên tố hóa trị cao (HFSE) như: Ti, Ta, Nb, Zr, Hf Y + Biểu đồ đối sánh (chuẩn hóa) với chondrit thường áp dụng cho nhóm nguyên tố đất (REE) để phân loại kiểu basalt theo bối cảnh kiến tạo khác (hình 13): - Basalt dãy núi đại dương kiểu bình thường (N-MORB) đặc trưng nghèo nguyên tố đất nhẹ (La, Ce, Pr, ) - Basalt có liên quan với cung đảo (IAB) ngược lại bắt đầu có xu hướng giàu nguyên tố đất nhẹ - Basalt nội mảng kiểu rift lục địa (CRB) đặc trưng làm giàu nhóm nguyên tố đất tương đối nhẹ lẫn tồn nhóm REE - Sự nghèo (khô kiệt) giàu lên nguyên tố Eu - điểm dị thường Eu - thể hàm lượng vắng mặt nguyên tố nhiều đá basalt, song dấu hiệu thị đá felsic + Biểu đồ chân nhện đối sánh (chuẩn hóa) với N-MORB áp dụng cho đá magma khác theo hàm lượng tất nguyên tố khơng tương hợp Từ phân biệt kiểu basalt sau: - Basalt cung đảo (IAB) thường giàu nguyên tố không tương hợp cao, bao gồm ngun tố litofil có bán kính ion lớn (LIFE) Rb, Th, K, Ba nguyên tố đất nhẹ Đồng thời chúng tương đối nghèo Ta, Nb đơi Ti Vì lẽ nguyên tố LIFE thường gọi nguyên tố đới subduction (subduction zone component - SZC) - Basalt nội mảng (WPB) thường giàu toàn nguyên tố không tương hợp, vài trường hợp chúng có dị thường dương 28 Ta-Nb Vì vậy, nguyên tố thường gọi tên nguyên tố nội mảng (within-plate component - WPC) Hình 13: Biểu đồ phân bố nguyên tố đất (đối sánh với chondrit) kiểu basalt khác Hình 14: Biểu đồ phân bố nguyên tố không tương hợp (đối sánh với NMORB) kiểu basalt khác (theo Pearce, 1983) 3- Trong năm gần đây, việc sử dụng nguyên tố đồng vị , bao gồm nhóm đồng vị phóng xạ (radioactive isotope) nhóm đồng vị bền (stabite isotope) để phân chia kiểu magma phổ biến rộng rãi giới Hướng nghiên cứu ngày tỏ tính ưu việt hiệu cao địa chất học đại trở thành chuyên ngành riêng biệt, “Địa chất học đồng vị” (Isotope Geology) 29 2.4 Phân loại nguồn gốc đá granit 2.4.1 Các loạt granit: Cũng đá magma nói chung, thành tạo magma granitoid phân chia ba loạt: tholeitic (TH), kiềm-vôi (CA) kiềm (AL) với khái niệm sau: 1- Granit loạt tholeit (TH): Được thành tạo sống núi đại dương (MOR), sản phẩm phân dị acid magma tholeit, thường gặp ophiolit Các dạng đá đặc trưng là: plagiogranit , tonalit, granophyr giàu Na nghèo K (granit kiểu M) 2- Granit loạt kiềm-vôi (CA): Được thành tạo đới hút chìm (subduction), ven rìa lục địa dải tạo núi Có thể phân chia chúng ba kiểu thạch luận sau: a- Kiểu tronđjemit : với đặc điểm thạch địa hóa hàm lượng K nhỏ (thường K < 2%tr.l), giàu thạch anh plagioclas, nghèo felspat kali Các dạng đá đặc trưng là: diorit (hiếm) -> tronđjemit tonalit -> gabrodiorit -> monzogranit (hiếm) b- Kiểu granodiorit : có hàm lượng kali trung bình, với dạng đá đặc trưng là: diorit (hiếm) -> granodiorit -> monzogranit -> syenogranit (hiếm) c- Kiểu monzonit: có hàm lượng kali lớn (potasic) Các dạng đá đặc trưng là: monzodiorit (hiếm) -> monzonit (hiếm) -> monzonit thạch anh -> monzogranit -> syenogranit (hiếm) Các đá granitoid kiểu tronđjemit (a) thành tạo ven rìa lục địa, cịn kiểu granodiorit (b) monzonit (c) thành tạo đới va chạm lục địa - lục địa, lục địa - cung đảo phần dày lên lục địa Các kiểu granitoid nêu phân biệt rõ không gian lẫn thời gian, gắn liền với bối cảnh địa động sinh thành chúng 3- Granit loạt kiềm(AL): Được thành tạo bên mảng đại dương lục địa không tạo núi (anorogenic), đới rift Các dạng đá đặc trưng loạt kiềm: 30 + Loạt bão hòa : monzonit  syenit  syenit felspat kiềm  granit kiềm + Loạt không bão hòa : normakit  pulaskit  syenit nephelin Cả ba loạt magma granit vừa nêu phân loại biểu đồ QAP (hình 20) dựa vào thành phần khống vật định lượng xác định kính hiển vi phân cực (modal analis) (theo Lameyre Bowden, 1982) Ngoài ra, vào độ fuga oxy dung thể phân biệt hai loạt granit: (Ishihara, 1977) 1- Loạt granit magnetit : (tương ứng với kiểu I) Được kết tinh từ dung thể có độ fuga oxy lớn, nhiệt độ lớn Có đặc điểm chủ yếu sau: a- Hàm lượng magnetit khoảng 0.1-2% Có chứa ilmenit, hematit, pyrit, ssphen b- Độ oxy hóa lớn  tỷ lệ Fe2O3/( Fe2O3+FeO) lớn c- Có liên quan chủ yếu với quặng hóa Cu-Mo 2- Loạt granit ilmenit : (tương ứng với kiểu S) Được thành tạo từ nóng chảy phần đá trầm tích, biến chất, có độ fuga oxy nhỏ, nhiệt độ thấp Có đặc điểm chủ yếu sau: a- Hàm lượng ilmenit  0.1%wt Có chứa pyrit, pirotin, grafit, muscovit b- Độ oxy hóa nhỏ -> tỷ lệ Fe 2O3/( Fe2O3+FeO) nhỏ c- Có liên quan chủ yếu với Sn - W dạng greizen 2.4.2 Các kiểu thạch luận granit: 1- Granit kiểu I : a- Là xâm nhập lớn, tỷ lệ dạng đá chủ yếu bên chúng là: gabrodiorit (15%), granodiorit (50%), granit (35%) Thường có mối liên quan nguồn gốc với đá núi lửa b- Các đá granitoid thường có chứa amphibol, muscovit Khoáng vật phụ thường gặp là: magnetit, orthid, ssphen, Hầu đá vắng mặt khoáng vật giàu nhôm (cordierit, granat, andaluzit, silimanit, ) c- Trong tính tốn CIPW ln ln có mặt diopxit, cịn corindon < 1% d- Đặc điểm thạch địa hóa: 31 - Nghèo nhôm [Al/(Na+K+Ca)/2 K -> mang tính sodic) - Độ oxy hóa cao: Fe 2O3/( Fe2O3+FeO) > 0.35 - Tỷ lệ đồng vị Sr 87/Sr86 < 0.706 e- Trên biểu đồ tam giác ACF (hình 21) điểm biểu diễn thành phần phân bố gần đỉnh C, rơi vào trường I - granit (theo Chappell & White, 1974) Granit kiểu I gặp rìa mảng lục địa thành tạo tái nóng chảy phần đá magma Dung thể có chứa 1.5 - 2% H 2O, khống vật biotit amphibol bắt nguồn từ q trình khử nước Dung thể có nhiệt độ cao (7500C), khơng bão hịa nước, tác dụng q trình nén ép (compression) đới hút chìm (subduction) dung thể magma di chuyển lên phần vỏ trái đất kết tinh dạng thể batholit có kích thước lớn Dung thể có hàm lượng Na, Ca lớn (thường Na/K > Na+K+Ca > Al) Các dạng đá chủ yếu thường gặp là: tonalit granodiorit ( kiểu trondjemit granodiorit kiềm-vôi) Do dung thể có nhiệt độ lớn nên độ fuga oxy lớn, với đặc trưng magnetit (granit magnetit) 2- Granit kiểu S : Được thành tạo đới va chạm lục địa - lục địa lục địa cung đảo, gặp lục địa (Syn-COLG) Các đặc điểm đặc trưng nhất: a- Là xâm nhập có kích thước nhỏ, thường micmatit b- Có chứa silimanit, cordierit granat (là khoáng vật giàu nhơm) Khống vật quặng ilmenit (có thể pyrit) c- Trong tính tốn CIPW số corindon ln ln lớn (Co > 1) d- Đặc điểm thạch địa hóa: - Nghèo Ca, giàu K (thường K 2O > 5%, Na 2O < 3.2%  mang tính potasic rõ) - Độ oxy hóa thấp: Fe 2O3/( Fe2O3+FeO) < 0.35 - Tỷ lệ đồng vị Sr 87/Sr86 > 0.706 e- Trên biểu đồ ACF điểm biểu diễn thành phần phân bố gần cạnh 32 AF (hình 15) A S I F C Hình 15: Biểu đồ ACF phân chia kiểu granit (I, S) (theo Chappell B.W WhiteA.J.R., 1974) Granit kiểu S có mặt phần dày lên lục địa - sản phẩm tái nóng chảy phần đá trầm tích, biến chất Chúng mang đặc điểm địa hóa đá trầm tích rõ Phần lớn đá magma kết tinh “tại chỗ” (insitu) từ dung thể tối thiểu bão hòa nước Tổ hợp granitoid hỗn hợp dung thể có nhiệt độ tối thiểu thực thể - restit ( granitoid migmatit) Như biết, q trình phong hóa bề mặt Na Ca thường bị rửa lũa khỏi đá, Al làm giàu lên; đồng thời trình thành tạo đá trầm tích diagenez hàm lượng K tăng lên Như đá sét trở nên giàu Al K (tỷ lệ Na/K nhỏ) Các đặc điểm địa hóa nêu thể đá granit thành tạo từ đá sét tác dụng trình siêu biến chất Dung thể magma granit tối thiểu có nhiệt độ thấp, hàm lượng nước lớn (T0 = 650-7500C, áp suất kbar, kiểu granit subsolvus) không di chuyển khỏi vị trí thành tạo chúng mà kết tinh chỗ ảnh hưởng thay đổi P, T Vì vậy, granit kiểu S thường có đặc điểm “migmatit” “tại chỗ” Do tác dụng trực tiếp nhiệt, dung thể trở nên khơng bão hịa nước, di chuyển khỏi địa điểm thành tạo để hình thành đá xâm nhập có kích thước nhỏ, bị phân dị chứa đựng đầy đủ đặc điểm địa hóa học chủ yếu nguồn gốc trầm tích (như giàu kali, q bão hịa nhơm, tỷ lệ Sr 87/Sr86 33 lớn) 3- Granit kiểu A : Được thành tạo bên lục địa, sản phẩm nóng chảy lớp vỏ tướng granulit, bị nóng chảy phần tác dụng vòm manti dâng lên (host-spot) hình thành trình tạo rift Các đặc điểm chủ yếu nhất: a- Thường có chứa anorthoclas, đá có kiến trúc vi chữ cổ (granit xâm nhập nơng) b- Biotit có thành phần annit, sản phẩm kết tinh muộn c- Thành phần khoáng vật màu thường có: fayalit, pyroxen kiềm amphibol kiềm d- Tổng lượng kiềm (Na 2O+K2O) lớn, tỷ lệ Ga/Al cao, dị thường âm Eu với tăng cao Nb, Ta, Ga, Zr, Y, Pb, Zn, Sn, W, Mo, F, Cl, Granit kiểu A sản phẩm kết tinh dung thể magma bắt nguồn từ tái nóng chảy nhiệt độ cao vỏ lục địa “khơ” đá biến chất tướng granulit Chúng hình thành trình tạo rift bên lục địa với chế tách giãn chủ yếu Đặc điểm thạch địa hóa granit kiểu A là: hàm lượng cao SiO (> 70%), tổng kiềm, tỷ lệ FeO t/MgO, F, Zn, Nb, Ga, Sn, Zr, Y REE; hàm lượng thấp CaO, Al 2O3, Ba Sr Quặng hóa liên quan với chúng là: Sn, Mo, Bi, Ta, Nb, F, Việc phân chia đá granitoid kiểu I S lần nêu lên Chappell White (1974) nghiên cứu thành tạo magma miền Đông Úc, sau nghiên cứu bổ xung White Chappell (1977), Atherton Tarney (1979), Khái niệm granit kiểu A granit không tạo núi (anorogenic) trình bày cơng trình nghiên cứu Loiselle Wones (1979), sau phát triển Collins (1982), Anderson (1983), Anderson Thomas (1985), Whalen Currie (1987) Còn granit kiểu M đề cập tới cơng trình khoa học White (1979), Pitcher (1983) Whalen (1985) Để phân chia kiểu thạch luận granit mặt dựa vào tiêu chuẩn khống vật, thạch học, địa hóa học trình bày trên, sử dụng biểu đồ phân loại theo nhóm nguyên tố hóa học 34 Nhóm ngun tố + Đối với kiểu M - granit (plagiogranit đại dương) sử dụng biểu đồ K2O-SiO2 (theo Coleman) tách biệt rõ ràng trường plagiogranit đại dương với trường granit lục địa + Để phân biệt granit kiểu I kiểu S cần sử dụng biểu đồ ACF (hình 15) biểu đồ phụ trợ khác K *- SiO2, Al*- SiO2, C*SiO2, Na-K, QAP v.v (Chappell & White, 1974) + Nhằm tách biệt kiểu A - granit khỏi kiểu granit khác (I, S, M) sử dụng biểu đồ: A/NKC, FeO t/MgO - SiO2 (Collins, et al., 1982) Nhóm nguyên tố vết: + Với việc sử dụng biểu đồ chân nhện (hình 16) dựa phân bố nguyên tố không tương hợp (chuẩn hóa so với N-MORB) phân biệt kiểu granit: M (plagiogranit từ đai ophiolit [cung đảo phôi thai]), I (granodiorit cung đảo kiềm-vôi), S (đới va chạm) A (granit không tạo núi) + Granit kiểu M (plagiogranit đại dương) phân biệt dựa biểu đồ tương quan chiều Rb Sr (Coleman, et al., 1975) + Dựa tương quan hàm lượng nguyên tố vết (Ga) với ngun tố (Al 2O3) phân chia ba kiểu granit (A, I, S) (White, 1974) d- Granit kiểu A phân biệt với kiểu granit khác (M, I, S) loạt biểu đồ tương quan chiều: trục hoành giá trị 10 4.Ga/Al2O3, cịn trục tung ngun tố (như FeO */MgO, Na2O/ ) hàm lượng nguyên tố vết (Zr, Ce, ) hoàn toàn nguyên tố vết (Whalen et al, 1987) 35 Hình 16: Biểu đồ phân bố nguyên tố không tương hợp (so sánh với NMORB) kiểu granit (M, I, S, A) (theo Condie K.C., 1989) Bảng Các đặc điểm chủ yếu kiểu thạch luận granit M I Thay đổi (chủ yếu tonalit & granodiorit) Hbl, Bio, Mgt, Sfe ( Ort) S A Leucogranit (với biến thiên hẹp) Granit cao kali ( syenit) Thành phần thạch học Plagiograni t Khoáng vật đặc trưng Hbl, Bio, Cpx Xenolit Mafic Đa dạng O18/O16 Al2O3/ (Na2O+K2O+C aO)mol 5.5 - - 10 Bio, Cord, Ilm, Mus, Gra, Mona Chủ yếu trầm tích > 10  0.6 0.5 - 1.1 > 1.1 0.9 - 1.1 Đặc điểm kiến tạo Trước kiến tạo (Pretectonic) Trước  đồng kiến tạo Đồng  sau kiến tạo Sau kiến tạo (Posttectonic) Bối cảnh kiến tạo Ophioloit (BAB) Cung đảo tạo núi (collision) Tạo núi (collision) Rift lục địa (?) Nguồn magma Kết tinh phân dị từ MORB Kết tinh phân dị CAB (hoặc IAB) Nóng chảy phần đá trầm tích Nóng chảy phần lớp vỏ Bio, Mgt, Hbl kiềm Đa dạng - 10 2.4.3 Các kiểu kiến tạo granit: Các kiểu nguồn gốc granit (M, I, S, A) trình bày thực chất kiểu thạch luận (petrologic type) Bên cạnh đá granitoid cịn phân chia cụ thể theo bối cảnh kiến tạo sinh thành chúng kiểu kiến tạo granit (tectonic type) Theo quan điểm thạch luận nguồn gốc thành tạo granitoid phân chia bốn kiểu kiến tạo: 36 - Kiểu granit dãy núi đại dương (ORG) - Kiểu granit cung núi lửa (VAG) - Kiểu granit va chạm mảng (COLG) - Kiểu granit nội mảng (WPG) Kiểu granit dãy núi đại dương (ORG) Kiểu granit phân chia dựa tiêu tổng hợp bối cảnh địa chất thành phần vật chất đá basalt kèm chặt chẽ với chúng Các đá granit thuộc kiểu phần lớn nằm thành phần tổ hợp ophiolit, mà chúng gặp dạng thể nhỏ nằm phần tổ hợp xâm nhập phân dị Chính lẽ Coleman & Peterman (1975) sau Coleman & Donato (1979) đề nghị sử dụng chuyên từ "plagiogranit đại dương" cho dạng đá này, gọi tên "plagiogranit ophiolit" Theo tiêu kiến tạo, kiểu granit phân chia chi tiết nhóm (hay phụ kiểu): + dãy núi có liên quan với đới hút chìm + dãy núi khơng liên quan với đới hút chìm Theo thành phần đá basalt kèm lại phân chia phụ kiểu: + "bình thường" đá basalt kèm thuộc kiểu basalt N - MORB + "dị thường" với basalt kiểu E T - MORB + "trên đới hút chìm" basalt mang đặc điểm tholeit cung đảo (island - arc tholeit - IAT) boninit Các đá plagiogranit tất phụ kiểu kiến tạo nêu có chứa hornblend khống vật mầu chủ yếu Các dạng đá chủ yếu kiểu granit bao gồm: diorit thạch anh, tonalit đơi có monzonit thạch anh thuộc loại bão hịa nhơm q bão hịa nhơm Kiểu granit cung núi lửa (VAG) Về bối cảnh địa chất kiểu granit thay đổi từ bối cảnh đại dương tới lục địa; cịn theo thành phần thạch hóa, chúng chuyển tiếp từ tholeit (TH) qua kiềm - vôi (CA) tới shoshonit (SH) (Peccerillo & Taylor, 1976) Mở đầu dãy biến thiên đá granitoid có liên quan chặt chẽ với bối cảnh cung đảo đại dương (OA) tholeit sơ khai, kết thúc đá granit kiểu rìa lục địa tích cực (active continental margins - ACM) Nhìn chung, đá granit kiểu cung núi lửa sản phẩm trình hút 37 chìm (subduction) vỏ đại dương xuống vỏ lục địa, đới va chạm cung đảo - lục địa (kiểu Anđơ) Về thành phần khoáng vật tạo đá địa hóa ngun tố chính, kiểu granit có đặc điểm chủ yếu sau: a Các đá granit cung đảo đại dương (OA) tholeit có thành phần diorit thạch anh tonalit với khống vật màu hornblend, thuộc loạt "vơi" theo phân loại Peacock (1931) b Granit cung đảo (IA) kiềm - vơi (hoặc đại dương lục địa) có thành phần thạch học chủ yều diorit thạch anh, monzonit thạch anh, tonalit granodiorit, với khoáng vật màu hornblend biotit, thuộc loạt "vôi - kiềm" theo phân loại Peacock c Các đá granit thuộc loạt kiềm - vôi cao kali loạt shoshonit (SH) bối cảnh rìa lục địa tích cực (ACM) có thành phần thạch học chủ yếu monzonit thạch anh, granodiorit granit, với khoáng vật màu chủ yếu biotit () hornblend, thuộc loạt "kiềm - vôi" theo số Peacock Toàn đá granit phụ kiểu (a), (b), (c) biến thiên từ loạt bão hịa nhơm sang bão hịa nhơm từ kiểu M - granit [phụ kiểu (a) (b)] tới kiểu I [phụ kiểu (b) (c)] theo phân loại Chappell & White (1974; Whalen (1985) Kiểu granit nội mảng (WPG) Theo bối cảnh kiến tạo, kiểu granit nội mảng tiếp tục phân chia nhỏ mặt kiến tạo dựa vào chất lớp vỏ mà chúng tiêm nhập vào: a Các xâm nhập granit vỏ lục địa có độ dày bình thường lớn (thí dụ granit kiểu Nigeria, Sudan graben Oslo) b Các granit vỏ lục địa mỏng nhanh chóng (granit Đệ tam vùng Greenland & Scotland) c Các granit tiêm nhập vỏ đại dương (granit đảo Ascension & Recunion) Thành phần thạch học chủ yếu kiểu granit là: syenit thạch anh, granit granit kiềm; chúng thuộc loạt "kiềm" theo phân loại Peacock (1931), thuộc kiểu A - granit theo phân loại Loiselle & Wones (1979) Dựa vào tiêu chuẩn khác chúng khác nhau: khống vật màu biến thiên từ amphibol sodic () pyroxen sodic tới biotit () amphibol 38 sodic đặc điểm thạch hóa thay đổi từ q bão hịa nhơm tới q bão hòa kiềm Tuy nhiên, phần lớn granit thuộc phụ kiểu (b) thuộc loạt kiềm - vơi (CA), có chứa amphibol calci (hiếm amphibol sodic) pyroxen, đơi có olivin, thuộc loạt bão hịa nhơm theo số Shand (1951) Kiểu granit va chạm mảng (COLG) Các đá granit sản phẩm chủ yếu phần lớn, khơng muốn nói tất đới va chạm mảng (collision belts), phân chia nhỏ mặt kiến tạo theo kiểu va chạm (lục địa - lục địa, lục địa - cung đảo, cung đảo - cung đảo), theo mối liên quan thời gian với đới biến dạng chủ yếu (đồng va chạm, sau va chạm) phụ kiểu: + Granit đồng kiến tạo (syn-tectonic) có thành phần granit điển hình, có chứa muscovit, thuộc loại q bão hịa nhơm thuộc kiểu S - granit + Granit sau kiến tạo (post-tectonic) có chứa khống vật màu biotit  hornblend, thuộc loạt kiềm - vôi, bão hịa nhơm tới q bão hịa nhơm, thuộc kiểu I - granit Tuy nhiên bối cảnh sau kiến tạo có mặt granit kiểu S granit kiểu A Để phân chia chi tiết đá granitoid kiểu phụ kiểu nêu trên, việc sử dụng trực tiếp hàm lượng nguyên tố riêng lẻ so sánh với hàm lượng chúng kiểu granit dãy núi đại dương tiêu chuẩn (lý thuyết), xây dựng biểu đồ tương quan theo nhóm nguyên tố Rb-Nb-Y Ta-Yb với đường phân chia rõ ràng bốn kiểu kiến tạo granit nêu (ORG, VAG, WPG COLG) theo Pearce, et al (1984), biểu đồ tam giác Rb/30 - Hf - Ta*3 Harris et al (1986) 39 KẾT LUẬN Như việc phân loại, gọi tên loại đá mácma có ý nghĩa quan trọng mặt địa chất do:  Các khống vật tính chất hóa học tổng thể chúng cung cấp thông tin thành phần lớp vỏ trái đất đá mácma hình thành điều kiện nhiệt độ áp suất hình thành nên đá thơng tin loại đá trước bị nóng chảy;  Niên đại tuyệt đối chúng xác định phương pháp xác định niên đại phóng xạ khác so sánh với địa tầng địa chất cận kề, cho phép miêu tả lại thời gian diễn kiện cách tương đối xác;  Các đặc điểm chúng thông thường đặc trưng điều kiện môi trường kiến tạo cụ thể, cho phép tái tạo lại mơ hình kiến tạo (Xem thêm kiến tạo mảng);  Trong số hoàn cảnh đặc biệt, chúng nguồn gốc số mỏ khống sản quan trọng: ví dụ vonfram, thiếc urani, thông thường hay với đá granit 40 TÀI LIỆU LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bùi Minh Tâm, Trần Đình Sâm, Trịnh Xn Hịa, 2003 Về nguồn gốc thành tạo magma vùng Vitthulu (Quảng Bình) theo đặc điểm địa hóa nhóm nguyên đất (REE) Địa chất Khoáng sản, T.8, 75 - 92, Hà Nội Bùi Minh Tâm, Đặng Văn Can nnk, 2005 Hoạt động magma Meso Cenozoi khoáng sản liên quan đới Đà Lạt Địa chất Khoáng sản, T.9, 140 - 148, Hà Nội Đào Đình Thục, Huỳnh Trung nnk, 1995 Địa chất Việt Nam Tập II: Các thành tạo magma Cục địa chất Việt Nam Hà Nội Trần Văn Trị (chủ biên), 1977 Địa chất Việt Nam Phần Miền Bắc Nxb KH&KT, Hà Nội Trần Văn Trị nnk., 2000 Tài nguyên khoáng sản Việt nam Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam Hà Nội Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị (đồng chủ biên) nnk, 1992 Thành hệ địa chất địa động lực Việt Nam Nxb KH & KT, Hà Nội Tiếng Anh Arndt, N.T Nisbet, E.G (eds), 1982 Komatiites George Allen & Unwin, London Barbarin, B., 1990 Granitoids: main petrogenetic classifications in relation to origin and tectonic setting Jour Geol 25, 227 - 238 Green, T.H., and Ringwood, A.E., 1968 Genesis of the calc-alkaline igneous rock suite Contrib Mineral, Petrol.,18,105-162 10.Henderson, P., 1982 Rare Earth Element Geochemistry Elsevier, Amsterdam 11 Hocfs, J., 1987 Stable Isotope Geochemistry Springer - Verlag, New York 12.Hutchison, Ch, S., 1992 Geological evolution of South-East Asia Oxford Science publications England 13.Irvine, T.N., and Baragar, W.R., 1971 A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks Can.J.Earth Sci.,8, 523-548 14 Le Bas, M.J., 2000 IUGS Reclassification of the High - Mg and Picritic Volcanic Rocks Jour Petrology, 41, 1467 - 1470 41 15 Myron G.Best, 2002 Igneous and Metamorphic Petrology Myron G.Best, 2002; 42 ... vật đá xây dựng bảng phân loại đá magma mà không ý tới quan hệ số lượng chúng Đến cuối kỷ 19, số nhà khoa học dựa thành phần hóa học để phân loại đá magma Levinxon - Letxin (1890, 1896, 1898) phân. .. CHƯƠNG CÁC NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI, GỌI TÊN ĐÁ MAGMA 2.1 Nguyên tắc phân loại 2.1.1 Theo dạng nằm địa chất, đá magma phân loại: - Đá xâm nhập: kết tinh sâu bề mặt trái đất - Đá nông: tạo nên thể... nguyên tố kim loại Au, Ag, Hg, Pb, Zn, Sn…Khi chúng nguội hoàn toàn kết tinh lại thành mạch thạch anh có khống vật mang kim loại quý đá quý 1.2 Lịch sử phân loại đá magma Trong thạch học dấu hiệu