Đặc điểm các đá adakit tuổi kainozoi khu vực thác bạc, lào cai và khoáng sản liên quan

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN VĂN THÀNH ĐẶC ĐIỂM CÁC ĐÁ ADAKIT TUỔI KAINOZOI KHU VỰC THÁC BẠC, LÀO CAI VÀ KHOÁNG SẢN LIÊN QUAN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: Địa chất khống sản thăm dị Mã số: 60.44.59 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Đỗ Văn Nhuận TS Phạm Trung Hiếu Hà Nội - 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học độc lập tơi Các số liệu luận văn trung thực có nguồn gốc cụ thể, rõ ràng Các kết luận văn chưa công bố công trình nghiên cứu khoa học Tác giả luận văn Trần Văn Thành MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU…………………………………………………………… 1 Tính cấp thiết đề tài…………………………………………… Phạm vi đối tượng nghiên cứu luận văn…………………… Mục tiêu .…………………………………… Nhiệm vụ nội dung nghiên cứu 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 sơng, suối…………………………………………… 1.1.4 Đặc điểm khí hậu……………………………………………… 1.1.5 Giao thông…………………………………………………… 1.1.6 Dân cư………………………………………………………… 1.1.7 Kinh tế………………………………………………………… 1.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất……………………………………… 1.2.1 Thời kỳ trước 1954…………………………………………… 1.2.2 Thời kỳ sau 1954……………………………………………… 1.3 Những vấn đề tồn tại…………………………………………… 10 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………………………………………………………………… 12 2.1 Cơ sở lý luận……………………………………………………… 12 2.1.1 Khái niệm……………………………………………………… 12 2.1.2 Phân loại gọi tên magma…………………………………… 14 2.2 Các phương pháp nghiên cứu…………………………………… 27 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu truyền thống………………………… 27 2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu thạch địa hóa……………………… 28 2.2.3 Các phương pháp phân tích thành phần vật chất, đồng vị phóng xạ……………………………………………………………………… 28 2.2.4 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc đơn khoáng zircon………… 29 2.2.5 Phương pháp LA-ICP-MS U-Pb zircon………………………… 31 2.2.6 Phương pháp MC-LA-ICP-MS, thành phần đồng vị Hf đơn khoáng zircon…………………………………………………… 31 CHƯƠNG 3: KHÁI QUÁT VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU……………………………………………………… 34 3.1 Vị trí địa chất…………………………………………………… 34 3.2 Địa tầng………………………………………………………… 35 3.3 Magma…………………………………………………………… 40 3.4 Khoáng sản……………………………………………………… 43 CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, THẠCH ĐỊA HÓA CÁC ĐÁ ADAKIT TUỔI KAINOZOI KHU VỰC NGHIÊN CỨU…………… 44 4.1 Định nghĩa đá adakit………………………………………… 44 4.2 Vị trí lấy mẫu đặc điểm thạch địa hóa đá adakit khu vực Thác Bạc……………………………………………………………… 44 4.2.1 Vị trí lấy mẫu…………………………………………………… 44 4.2.2 Đặc điểm thạch học…………………………………………… 44 4.2.3 Đặc điểm thạch địa hóa………………………………………… 48 CHƯƠNG 5: TUỔI VÀ NGUỒN GỐC THÀNH TẠO CÁC ĐÁ ADAKIT TUỔI KAINOZOI………………………………………… 59 5.1 Kết phân tích………………………………………………… 59 5.1.1 Ảnh chụp âm cực phát quang đơn khoáng zircon……………… 59 5.1.2 Tuổi thành tạo U-Pb zircon phương pháp LA-ICP-MS… 60 5.1.3 Thành phần đồng vị Hf đơn khoáng zircon……………… 63 5.2 Luận giải nguồn gốc thành tạo đá adakit…………………… 68 5.2.1 Tuổi kết tinh…………………………………………………… 68 5.2.2 Nguồn gốc thành tạo đá adakit………………………………… 68 CHƯƠNG 6: ĐẶC ĐIỂM KHOÁNG SẢN………………………… 72 6.1 Đặc điểm thành phần vật chất quặng…………………………… 72 6.2 Tuổi thành tạo quặng hóa………………………………………… 78 6.3 Nguồn gốc thành tạo quặng……………………………………… 78 6.4 Kiến nghị việc định hướng nghiên cứu, tìm kiếm, thăm dị khai thác tài nguyên khoáng sản khu vực……………………… 78 KẾT LUẬN…………………………………………………………… 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………… 82 DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Bảng 4.1 Nội dung bảng Hàm lượng nguyên tố (%) thành tạo adakit Bảng 4.2 So sánh thành phần hóa học mẫu PSP16/3 với đá granitbiotit Trang 49 53 Bảng 4.3 Hàm lượng nguyên tố vi lượng đá adakit 55 Bảng 4.4 Hàm lượng nguyên tố vi lượng đá adakit 56 Bảng 5.1 Kết phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon mẫu V0870 đá adakit Phương pháp LA-ICP-MS Bảng 5.2 Kết phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon mẫu V0882 đá adakit Phương pháp LA-ICP-MS Bảng 5.3 Kết phân tích tuổi đồng vị Hf zircon mẫu V0870 adakit khu vực Thác Bạc Bảng 5.4 Kết phân tích tuổi đồng vị Hf zircon mẫu V0882 adakit khu vực Thác Bạc Bảng 6.1 Hàm lượng nguyên tố quặng mẫu phân tích khu vực Thác Bạc Bảng 6.2 Các đại lượng modul thạch hóa để đánh giá tiềm sinh quặng đá adakit khu vực Thác Bạc Bảng 6.3 Các đại lượng modul thạch hóa đá granitoid thuộc tổ hợp magma vùng quặng Zabaican (Liên Xô cũ) 64 65 66 67 75 76 76 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Khu vực nghiên cứu vùng phụ cận Hình 1.2 Đá adkit có quan hệ xuyên cắt với đá granit - biotit sẫm mầu 11 Hình 1.3 Đặc điểm đá adakit kính vi phân cực 11 Hình 2.1 Biểu đồ phân loại gọi tên đá xâm nhập theo Streckelsen, 1976 Hình 2.2 Biểu đồ (Na2O+K2O) - SiO2 Cox nnk (1979), Wilson bổ sung (1989) dành cho đá xâm nhập Hình 2.3 16 19 Các biểu đồ phân biệt kiểu granit theo tương quan nguyên tố White Chappell, 1983 25 Hình 3.1 Sơ đồ địa chất khu vực Thác Bạc 36 Hình 4.1 Quan hệ xuyên cắt đá adakit với đá granit - biotit hạt lớn phức hệ Yê Yên Sun khu vực Thác Bạc - Sa Pa, Lào Cai Hình 4.2 Mẫu lát mỏng đá adakit Thác Bạc (Ort: orthoclas; Q: thạch anh; Bi: biotit; Pl: plagioclas) Hình 4.3 45 46 (a) Granit biotit hạt nhỏ sáng màu, phân dải yếu vết lộ Trung Lèng Hồ, mẫu PSP 60; (b) Granit hạt nhỏ sáng màu, kiến trúc granophyre, không phân dải vết lộ KC157 Thác Bạc; (c) Granit biotit hạt nhỏ sáng màu, không phân dải vết lộ PSP 40A Sì Lờ Lầu; (d) Granit dạng porpyr yếu Nậm Xe-Sìn Suối Hồ, mẫu PSP 55 (theo tài liệu Phạm Thị Dung nnk, 2012) Hình 4.4 Biểu đồ phân loại đá (Na2O + K2O)-SiO2 (theo Cox et al, 1979 Wilson, 1989 bổ sung) Hình 4.5 47 Biểu đồ A/NK-A/CNK (Shand, 1943), 50 A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O); A/NK=Al2O3/(Na2O+K2O) 50 Hình 4.6 Biểu đồ Sr/Y-Y(theo Defant et al., 1990) 51 Hình 4.7 Biểu đồ Sr/Yb-Yb (theo Kay and Kay, 2002) 51 Hình 4.8 Biểu đồ harker cho nguyên tố với SiO2 đá adakit Hình 4.9 52 Sơ đồ phân bố đất chuẩn hóa theo Chondrite (theo Sun M.Donough, 1989) 57 Hình 4.10 Sơ đồ nhện chuẩn hóa theo thành phần Manti nguyên thủy (theo Sun M.Donough, 1989) Hình 5.1 Ảnh âm cực phát quang số tinh thể zircon mẫu V0882 V0870 đá adakit Hình 5.2 57 60 Biểu đồ biểu diễn kết phân tích hai mẫu V0882 V0870 zircon U-Pb thành tạo đá adakit Thác Bạc phương pháp LA-ICP-MS Hình 5.3 Biểu đồ phân bố εHf(t) hai mẫu V0882 V0870 thành tạo adakit tuổi Kainozoi khu vực Thác Bạc Hình 5.4 61 62 Biểu đồ phân bố tuổi mơ hình TDM1 hai mẫu V0882 V0870 thành tạo adakit tuổi Kainozoi khu vực Thác Bạc Hình 5.5 62 Biểu đồ phân bố tuổi mơ hình TDM2 hai mẫu V0882 V0870 thành tạo adakit tuổi Kainozoi khu vực Thác Hình 5.6 Bạc 63 Biểu đồ tương quan εHf(t) tuổi 206Pb/238U 70 -1- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong hai thập kỷ trở lại đây, kết nghiên cứu cho thấy đá adakit thành tạo khoáng sản nhiệt dịch Au, Cu, Mo… v v có quan hệ mật thiết với Gần nghiên cứu phát khu vực tây bắc Việt Nam tồn đá adakit phân bố đới Phan Si Pan Các nghiên cứu trước xếp chúng vào đá A granit hay I granit (Lan et al., 2000; Tran Tuan Anh et al., 2002) Tuổi thành tạo phân tích nhiều phương pháp khác nhau, cho tuổi dao động phạm vi từ 35 đến 38 Tr.n, thành tạo có đặc điểm thạch sinh giống với đá adakit (Phạm Trung Hieu nnk, 2010) Mặc dù nghiên cứu trước đây, tác giả phát khu vực có đá adakit thảo luận tồn nghiên cứu loại đá kết hợp với nghiên cứu trước luận giải tiềm chứa quặng chúng, nay, chưa có cơng trình nghiên cứu chi tiết thành phần vật chất, quy luật phân bố, tuổi thành tạo nguồn gốc thành tạo chúng, mối quan hệ thân quặng với đá vây quanh, đặc điểm trao đổi thay nhiệt dịch liên quan quặng hóa, nguồn gốc thành tạo quặng khống sản khu vực Việc phân tích có hệ thống đặc điểm đá adakit tuổi Kainozoi khu vực Thác Bạc, Lào Cai khống hóa liên quan, làm sáng tỏ đặc điểm thạch địa hóa, địa hóa đồng vị, nguồn gốc thành tạo đá quặng, đánh giá tiềm khoáng sản khu vực việc làm cần thiết, hồn tồn có sở thực tế Đề tài: “Đặc điểm đá adakit tuổi Kainozoi khu vực Thác Bạc, Lào Cai khoáng sản liên quan”, học viên chọn làm đề tài luận văn -2- thạc sĩ nhằm đáp ứng yêu cầu cấp thiết, có ý nghĩa khoa học, góp phần phục vụ cho cơng tác điều tra, thăm dị khống sản, dự báo tài nguyên khoáng sản Phạm vi đối tượng nghiên cứu luận văn Phạm vi nghiên cứu luận văn khu vực Thác Bạc, dọc theo mặt cắt Sa Pa - Thác Bạc, Lào Cai Đối tượng nghiên cứu đá adakit tuổi Kainozoi khoáng sản liên quan Mục tiêu Mục tiêu luận văn làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc địa chất, đặc điểm thạch học, đặc điểm thành phần vật chất, thành phần đồng vị định tuổi thành tạo đá phương pháp U - Pb zircon đá adakit tuổi Kainozoi khu vực Thác Bạc, Lào Cai Nghiên cứu đặc điểm thành phần khoáng vật quặng liên quan, qui luật phân bố quặng, nghiên cứu tuổi thành tạo quặng hóa phương pháp Rb -Sr, quan hệ thân quặng với đá vây quanh Từ luận giải nguồn gốc quặng hóa Nhiệm vụ nội dung nghiên cứu Để đạt mục tiêu nghiên cứu cần giải nhiệm vụ sau: 1- Thu thập, phân tích, xử lí tổng hợp tài liệu địa chất có từ trước đến khu vực nghiên cứu 2- Nghiên cứu mô tả đặc điểm địa chất, địa mạo - tân kiến tạo 3- Nghiên cứu đặc điểm thành phần khoáng vật, thành phần hóa học, thạch học, thành phần đồng vị, định tuổi xác đá adakit khu vực nghiên cứu 4- Nghiên cứu đặc điểm thành phần vật chất quặng, quy luật phân bố quặng, quan hệ mạch quặng với đá vây quanh, tuổi thành tạo quặng , nguồn gốc tạo quặng khoáng sản liên quan Các phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp nghiên cứu địa chất truyền thống kết hợp phương pháp nghiên cứu hoàn thành mục tiêu đề - 70 - Hoặc hai mảng lục địa va chạm với dẫn đến bề dày vỏ lục địa tăng lên, sau bị biến đổi đến giai đoạn cuối Eocen hình thành lên đới tách giãn (Chung et al, 1997) Các đá adakit khu vực Thác Bạc đới Phan Si Pan, tây bắc Việt Nam tương đồng với đá adakit thành tạo: (a) sau va chạm hay đồng va chạm, hình thành nóng chảy, phân dị vật liệu vỏ Trái đất có tuổi Proterozoi 1,3 Ga (tuổi mơ hình 1,3 tỷ năm) (b) Hoặc hai mảng lục địa Ấn Độ Âu Á va chạm dẫn đến vận động trượt phải đứt gẫy Sông Hồng, vận động tạo điều kiện cho dung thể magma từ manti lên làm tái nóng chảy vật liệu cổ có tuổi 1,3 Ga, phân dị tạo thành thể đá adakit ngày Hình 5.6 Biểu đồ tương quan εHf(t) tuổi 206Pb/238U Từ kết phân tích thành phần đồng vị Hf bảng 5.3 5.4 cho thấy hàm lượng đồng vị Hf biến đổi phạm vi rộng phân bố khơng đồng (hình 5.1), εHf(t) dao động từ -5.5 đến +7.3 Trên biểu đồ εHf(t) (hình 5.6), thành phần đồng vị Hf nằm phạm vi đường tiến hóa vỏ lục địa - 71 - miền nguồn manti nghèo, mơ hình trộn lẫn vỏ - manti chế thành tạo đá adakit Tổng hợp kết phân tích kết hợp với tài liệu tác giả công bố, chế (a), (b) nguyên nhấn hình thành lên đá adakit khu vực Thác Bạc mà luận văn nghiên cứu - 72 - CHƯƠNG 6: ĐẶC ĐIỂM KHOÁNG SẢN Các thành tạo đá adakit có liên quan mật thiết với khống sản kèm mà chúng có tầm quan trọng khoa học địa chất Trong nghiên cứu chúng tơi đánh giá sơ tiềm sinh khống đá adakit khu vực Thác Bạc - Sa Pa, Lào Cai 6.1 Đặc điểm thành phần vật chất quặng Qua khảo sát thực tế vùng nghiên cứu, bắt gặp khống vật quặng hóa xâm tán đá adakit tạo thành dải hẹp dọc theo đới dập vỡ khe nứt, có kích thước 0,2 đến 3,5 cm (hình 6.1) Các quặng hóa thường gặp Cu, Mo quặng sulfur Các trình biến đổi nhiệt dịch liên quan đến quặng hóa greisen hóa, thạch anh hóa, muscovit hóa, sericit hóa, v.v Các biến đổi có quy mơ khơng lớn, điều kiện có hạn tác giả chưa khảo sát chi tiết, nên chưa khoanh định đới Molybdenit thường với hai kiểu thành hệ khác nhau, molybdenit - thạch anh molybdenit - sulfur, gồm khoáng vật quặng gồm: molybdenit, chalcopyrit, pyrit, magnetit, maghemit, pyrotin, goethit, v.v Đặc điểm thành phần vật chất quặng phân tích hai khía cạnh: thành phần khống vật quặng dựa kết phân tích ảnh khống tướng kết phân tích số liệu địa hóa Thành phần khống vật quặng: Qua kết phân tích ảnh khống tướng (hình 6.2), đưa nhận xét sau: Quặng có cấu tạo xâm tán, vi mạnh xâm tán Kiến trúc quặng hạt tha hình, kéo dài Với thành phân khống vật mơ tả chi tiết sau: Molybdenit: Trong mẫu gặp molipdenit với hàm lượng < 0,1% - 73 - Hình 6.1 Quặng Cu - Mo xâm tán đá adakit khu vực Thác Bạc Hình 6.2 Ảnh khống tướng quặng hóa khu vực Thác Bạc - 74 - Molybdenit tồn dạng vảy với kích thước 0,2 mm phân bố xâm tán phi quặng Pyrit: Trong mẫu gặp pyrit với hàm lượng khoảng 0,5% Pyrit tồn dạng hạt tha hình với kích thước hạt 0,05 - 0,4mm, chúng phân bố xâm tán rải rác phi quặng Đôi chỗ pyrit tạo thành vi mạch xuyên lấp theo vi khe nứt khoáng vật tạo đá Hematit: Trong mẫu gặp hematit với hàm lượng khoảng 0,2% Hematit tồn dạng hạt tha hình, hạt kéo dài với kích thước hạt 0,05 - 1mm Chúng phân bố xâm tán rải rác, đôi chỗ tạo thành ổ nhỏ phi quặng Chalcopyrit: Trong mẫu gặp chalcopyrit với hàm lượng