Đặc điểm thạch địa hóa, nguồn gốc thành tạo của granitod proterozoi khu vực lào cai

11 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐỖ VĂN TOÀN ĐẶC ĐIỂM THẠCH ĐỊA HÓA, NGUỒN GỐC THÀNH TẠO CỦA GRANITOID PROTEROZOI KHU VỰC LÀO CAI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2015 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐỖ VĂN TOÀN ĐẶC ĐIỂM THẠCH ĐỊA HÓA, NGUỒN GỐC THÀNH TẠO CỦA GRANITOID PROTEROZOI KHU VỰC LÀO CAI Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 60520501 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Đỗ Văn Nhuận TS Phạm Trung Hiếu Hà Nội - 2015 ii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu luận văn trung thực có nguồn gốc cụ thể, rõ ràng Các kết luận văn chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khoa học Tác giả luận văn Đỗ Văn Toàn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Phạm vi đối tượng nghiên cứu luận văn Mục tiêu, nhiệm vụ luận văn Các phương pháp nghiên cứu Những kết điểm luận văn Ý nghĩa khoa học giá trị thực tiễn Cơ sở tài liệu Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Đặc điểm địa hình 1.1.3 Đặc điểm sông suối 1.1.4 Đặc điểm khí hậu 1.1.5 Dân cư 1.1.6 Giao thông 1.1.7 Kinh tế 1.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất 1.2.1 Thời kỳ trước năm 1954 1.2.2 Thời kỳ sau năm 1954 10 1.3 Vị trí địa chất khu vực nghiên cứu 12 iv 1.4 Địa tầng 13 1.5 Magma 25 1.6 Khoáng sản 29 1.7 Kết đạt tồn 30 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1 Cơ sở lý luận 31 2.1.2 Phân loại gọi tên magma 32 2.1.3 Khái quát granitoid 35 2.2 Phương pháp nghiên cứu 39 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu thực địa 40 2.2.2 Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu 40 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu thạch học – khoáng vật 40 2.2.4 Phương pháp nghiên cứu thạch địa hoá 40 2.2.5 Phương pháp nghiên cứu đồng vị 41 2.2.6 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc zircon 49 CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, THẠCH ĐỊA HÓA CÁC ĐÁ GRANITOID TUỔI PROTEROZOI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 51 3.1 Đặc điểm địa chất 51 3.2 Vị trí lấy mẫu đặc điểm thạch địa hóa đá granitoid Proterozoi khu vực Lào Cai 52 3.2.1 Vị trí lấy mẫu 52 3.2.2 Đặc điểm thạch học, khoáng vật 54 3.2.3 Đặc điểm thạch địa hóa 61 CHƯƠNG 4: TUỔI THÀNH TẠO VÀ NGUỒN GỐC GRANITOID KHU VỰC LÀO CAI 73 4.1 Vị trí lấy mẫu 73 4.2 Kết phân tích 73 4.2.1 Ảnh âm cực phát quang 73 v 4.2.2 Tuổi thành tạo U-Pb zircon phương pháp LA-ICP-MS 75 4.2.3 Thành phần đồng vị Hf đơn khoáng zircon 76 4.3 Luận giải nguồn gốc thành tạo granitoid Proterozoi khu vực Lào Cai 83 4.3.1 Tuổi kết tinh 83 4.3.2 Nguồn gốc thành tạo granitoid Proterozoi khu vực Lào Cai 83 4.4 Đặc điểm khoáng sản liên quan 85 4.4.1 Đặc điểm cấu trúc phân bố quặng 85 4.4.2 Đặc điểm thành phần vật chất quặng 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Tên bảng Bảng 2.1 Nội dung bảng Tiêu chí phân chia kiểu granit (Chappell and White, Trang 36 1974) Bảng 3.1 Hàm lượng nguyên tố (%) thành tạo 62 granitoid khu vực Lào Cai Bảng 3.2 Hàm lượng nguyên tố vết, đất (ppm) thành 69 tạo granitoid khu vực Lào Cai Bảng 4.1 Kết phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon mẫu PS.03 đá 79 granitoid Phương pháp LA-ICP-MS Bảng 4.2 Kết phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon mẫu PS.05 đá 80 granitoid Phương pháp LA-ICP-MS Bảng 4.3 Kết phân tích đồng vị Hf zircon mẫu PS.03 81 Bảng 4.4 Kết phân tích đồng vị Nd (theo Lan 2002, tuổi 750Ma 82 đươc sử dụng tính tốn εNd) Bảng 4.5 Hàm lượng nguyên tố quặng mẫu phân tích 88 khu vực nghiên cứu Lào Cai Bảng 4.6 Các đại lượng modul thạch hóa để đánh giá tiềm 89 sinh quặng đá granitoid tuổi Proterozoi khu vực Lào Cai Bảng 4.7 Các đại lượng modul thạch hóa đá granitoid thuộc tổ 89 hợp magma vùng quặng Zabaican (Liên Xơ cũ) DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Khu vực nghiên cứu vùng phụ cận Hình 1.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên, nhân văn khu vực nghiên cứu Hình 1.3 Sơ đồ địa chất khu vực Lào Cai 16 vii Hình 2.1 Biểu đồ phân loại gọi tên đá xâm nhập theo 33 Streckeisen, 1976 Hình 2.2 Các biểu đồ Pearce (1984) phân loại bối cảnh thành 39 tạo granit Hình 2.3 Những thơng số địa hố quan trọng nghiên cứu tổ hợp 44 đồng vị Hf (Wu et al 2007) Hình 2.4 Tốc độ khuyếch tán nguyên tố đơn khoáng 45 zircon (Cherniak et al., 1997a,b; Cherniak and Watson., 2000) Hình 2.5 Biểu đồ đường đẳng thời tương hợp đường đẳng thời 47 khơng tương hợp thể quan hệ đồng vị phóng xạ U-Pb (Parrish and Noble, 2003) Hình 3.1 Phức hệ Po Sen 51 Hình 3.2 Mặt cắt phức hệ Po Sen 53 Hình 3.3 Đá granodiorit có cấu tạo gneis dạng mắt 55 Hình 3.4 Sự chuyển tiếp granitogneis đá phiến bị 55 migmatit hóa Hình 3.5 Granodiorit cấu tạo dạng gneis (Qu: thạch anh, Pl: 57 plagioclas, Bt: biotit) Hình 3.6 Granodiorit hạt nhỏ cấu tạo dạng gneis (Or: orthoclas, Qu: 58 thạch anh, Pl: plagioclas, Bt: biotit, Ep: epidot) Hình 3.7 Plagiogranit với plagiolas dạng lớn, biotit bị sericit 58 hóa mạnh (Qu: thạch anh, Pl: plagioclas, Bt-src: biotit bị sericit hóa) Hình 3.8 Granodiorit biotit horblend (Or: orthoclas, Qu: thạch anh, 59 Pl: plagioclas, Bi: biotit, Hor: horblend) Hình 3.9 Đá mạch specsantit với plagioclas bị sausurit hóa tập hợp dạng ẩn tinh (Pl -sausurit: plagioclas bị sausurit hóa, Bt: 59 viii biotit, Hor: hornblend) Hình 3.10 Granodiorit biotit, biotit bị sericit hóa, cấu tạo dạng gneis 60 (Or: orthoclas, Qu: thạch anh, Pl: plagioclas, Bt- src: biotit bị sericit hóa) Hình 3.11 Plagiogranit biotit hornblend (Qu: thạch anh, Pl: 60 plagioclas, Bt: biotit, Hor: hornblend, Ep: epidot) Hình 3.12 Granit sáng màu có microlin (Qu: thạch anh, Or: 61 orthoclas, Bt: biotit) Hình 3.13 Biểu đồ phân loại đá (Na2O + K2O)-SiO2 (theo Cox et al, 63 1979 Wilson, 1989 bổ sung) Hình 3.14 Biểu đồ tương quan A/NK A/CNK (Shand, 1943) 64 phân chia loạt magma, A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O); A/NK=Al2O3/ ( Na2O+K2O) Hình 3.15 Biểu đồ AFM phân chia loạt magma (Theo Irvine 64 Baragar, 1971) A = Na2O + K2O; F = FeO + Fe2O3; M = MnO +MgO (wt %) Hình 3.16 Biểu đồ Al2O3 – FeO*+TiO2 - MgO phân chia loạt 65 magma (theo Pearce et at, 1977) Hình 3.17 Biểu đồ tương quan K2O SiO2 (theo Le Maitre, 65 1989) Hình 3.18 Biểu đồ K2O – Na2O - CaO phân chia loạt magma 66 Hình 3.19 Biểu đồ ACF phân chia kiểu granit (I, S) (theo 66 Chappell B.W &While A.J.R, 1974) Hình 3.20 Biểu đồ Harker cho nguyên tố với SiO2 đá 67 granitoid khu vực Lào Cai Hình 3.21 Biểu đồ phân bố đất chuẩn hóa với thiên thạch (theo 70 ix Sun M.Donough, 1989) Hình 3.22 Sơ đồ nhện chuẩn hóa với manti nguyên thủy (theo Sun 71 M.Donough, 1989) Hình 4.1 Ảnh âm cực phát quang số tinh thể zircon mẫu 74 PS.03 PS.05 đá granitoid khu vực Lào Cai Hình 4.2 Biểu đồ biểu diễn kết phân tích hai mẫu PS.03 76 PS.05 zircon U-Pb thành tạo đá granitoid khu vực Lào Cai phương pháp LA-ICP-MS Hình 4.3 Biểu đồ phân bố εHf(t) mẫu PS.03 đá granitoid tuổi 82 Proterozoi khu vực Lào Cai Hình 4.4 Biểu đồ phân bố tuổi mơ hình TDM2 mẫu PS.03 đá 82 granitoid tuổi Proterozoi khu vực Lào Cai Hình 4.5 Hình 4.6 Biểu đồ tương quan Hf(t) tuổi 206Pb/238U Ảnh khoáng tướng quặng hóa granitoid Proterozoi 85 86 81 Bảng 4.3 Kết phân tích đồng vị Hf zircon mẫu PS.03 Mẫu t (Ma) Posen (PS.03) -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 -20 -21 -22 -23 -24 -25 -26 -27 -28 -29 -30 722 772 707 713 751 765 692 604 785 582 1188 720 779 735 745 762 731 770 703 756 757 739 739 597 766 722 736 611 648 176 176Yb/177Hf 0.020901 0.031609 0.025747 0.030254 0.030828 0.042112 0.039608 0.034822 0.030089 0.031307 0.037496 0.041901 0.035475 0.031732 0.034571 0.027957 0.024095 0.032619 0.048312 0.036056 0.072236 0.021838 0.031773 0.054332 0.035479 0.042739 0.026678 0.034736 0.042150 Lu/177Hf 0.000906 0.001308 0.001097 0.001205 0.001217 0.001573 0.001510 0.001327 0.001179 0.001173 0.001331 0.001541 0.001373 0.001228 0.001393 0.001085 0.001030 0.001250 0.001759 0.001419 0.002564 0.000917 0.001283 0.001948 0.001354 0.001623 0.001174 0.001340 0.001590 176 Hf/177Hf 0.282146 0.282402 0.282292 0.282168 0.282419 0.282155 0.282164 0.282226 0.282296 0.282419 0.282000 0.281890 0.282099 0.282228 0.282141 0.282139 0.282159 0.282117 0.282330 0.282280 0.282235 0.282146 0.282126 0.282122 0.282163 0.282129 0.282183 0.282196 0.282419 2σm 0.000020 0.000038 0.000033 0.000016 0.000019 0.000016 0.000015 0.000017 0.000019 0.000017 0.000017 0.000014 0.000018 0.000019 0.000019 0.000016 0.000021 0.000018 0.000025 0.000025 0.000023 0.000025 0.000018 0.000022 0.000019 0.000017 0.000030 0.000023 0.000031 176 Hf/177Hfi 0.282133 0.282383 0.282278 0.282152 0.282401 0.282133 0.282144 0.282211 0.282278 0.282407 0.281971 0.281869 0.282079 0.282211 0.282122 0.282124 0.282145 0.282099 0.282307 0.282260 0.282199 0.282134 0.282108 0.282100 0.282143 0.282107 0.282167 0.282181 0.282400 εHf (t) -6.8 3.2 -2.0 -6.3 3.4 -5.8 -7.0 -6.6 -0.2 -0.2 -2.1 -16.1 -7.4 -3.7 -6.7 -6.2 -6.2 -6.9 -1.0 -1.5 -3.7 -6.4 -7.3 -10.7 -5.4 -7.7 -5.2 -7.5 1.0 2σ M TDM1(Hf) 0.7 1.3 1.2 0.6 0.7 0.6 0.5 0.6 0.7 0.6 0.6 0.5 0.6 0.7 0.7 0.6 0.7 0.6 0.9 0.9 0.8 0.9 0.6 0.8 0.7 0.6 1.0 0.8 1.1 1559 1215 1362 1540 1188 1573 1558 1463 1360 1186 1781 1945 1645 1457 1586 1576 1546 1613 1332 1391 1500 1559 1603 1637 1554 1613 1518 1506 1200 TDMC 2071 1478 1757 2035 1450 2045 2065 1970 1706 1546 2140 2659 2158 1889 2082 2068 2040 2117 1694 1765 1903 2060 2117 2222 2022 2130 1987 2033 1520 fLu/Hf -0.97 -0.96 -0.97 -0.96 -0.96 -0.95 -0.95 -0.96 -0.96 -0.96 -0.96 -0.95 -0.96 -0.96 -0.96 -0.97 -0.97 -0.96 -0.95 -0.96 -0.92 -0.97 -0.96 -0.94 -0.96 -0.95 -0.96 -0.96 -0.95 82 Bảng 4.4 Kết phân tích đồng vị Nd (theo Lan 2002, sử dụng tuổi 750Ma tính tốn) sample t(Ma) RR28A RR28B RR29 750 750 750 Sm ppm 5.6 4.7 5.3 Nd ppm 35.9 30.0 32.9 147 Sm/144N d 0.0941 0.0951 0.0971 143 Nd/144±2σ m 0.511768 28 0.511809 28 0.511829 28 εNd(0) εNd(t) TDM1(Ma) -17.0 -16.2 -15.8 -17.0 -16.2 -15.8 1.76 1.72 1.73 TDM2(M a) 2239 2173 2141 Hình 4.3 Biểu đồ phân bố εHf(t) mẫu PS.03 đá granitoid khu vực Lào Cai Hình 4.4 Biểu đồ phân bố tuổi mơ hình TDM2 mẫu PS.03 đá granitoid khu vực Lào Cai 83 4.3 Luận giải nguồn gốc thành tạo granitoid Proterozoi khu vực Lào Cai 4.3.1 Tuổi kết tinh Đá granitoid khu vực Lào Cai xác định phương pháp LAICP-MS đơn khoáng zircon, hệ đồng vị U-Pb cho kết tập trung 723 Ma 763 Ma Với kết cho thấy tuổi kết tinh đá granitoid vào thời kỳ Neoproterozoi ứng với kết tuổi kết tinh khối Posen (Phạm Trung Hiếu nnk, 2010) Giá trị tuổi gần gũi với kết nghiên cứu trước Trần Ngọc Nam, 2003 Lan et al., 2000 Như khẳng định tuổi kết tinh thành tạo Proterozoi khu vực Lào Cai thành tạo vào giai đoạn Neoproterozoi 760 Ma 4.3.2 Nguồn gốc thành tạo granitoid Proterozoi khu vực Lào Cai Từ đặc trưng kết phân tích vi lượng, hàm lượng SiO2 trung bình 69,25% (>67,49%), Al2O3 trung bình 15,14% (>15%), MgO trung bình 1,20% (